Pochopenie kozmetiky a jej dopadov

Kozmológia môže byť ťažké zvládnuť, pretože je to oblasť štúdia vo fyzike, ktorá sa dotýka mnohých ďalších oblastí. (Aj keď je pravda, že v súčasnosti sa takmer všetky oblasti štúdia fyziky dotýkajú mnohých iných oblastí.) Čo je to kozmológia? Čo vlastne robia ľudia, ktorí to študujú (nazývajú sa kozmológovia)? Aké dôkazy existujú na podporu ich práce?

kozmológie je vedná disciplína, ktorá študuje pôvod a prípadný osud vesmíru. Najpriamejšie súvisí so špecifickými oblasťami astronómie a astrofyziky, aj keď minulé storočie tiež kozmológiu priblížilo kľúčovým poznatkom z časticovej fyziky.

Inými slovami, dosiahneme fascinujúcu realizáciu:

Naše chápanie modernej kozmológie vychádza zo spojenia správania najväčší štruktúry v našom vesmíre (planéty, hviezdy, galaxie a zhluky galaxií) spolu s tými z vesmíru najmenší štruktúry v našom vesmíre (základné častice).

Štúdium kozmológie je pravdepodobne jednou z najstarších foriem špekulatívneho skúmania prírody a začalo sa v určitom okamihu v histórii, keď sa staroveký človek pozeral k nebesiam, položil otázky ako nasledujúce:

• Ako sme sa sem dostali?
• Čo sa deje na nočnej oblohe?
• Sme sami vo vesmíre?
• Aké sú tie žiarivé veci na oblohe?

Získate nápad.

Starí ľudia prišli s niekoľkými dobrými pokusmi ich vysvetliť. Šéf z nich v západnej vedeckej tradícii je fyzika starovekých Grékov, ktorý vyvinul komplexný geocentrický model vesmíru, ktorý bol zdokonalený v priebehu storočí až do času Ptolemyho, v tom čase kozmológia sa niekoľko storočí skutočne ďalej nerozvíjala, s výnimkou niektorých detailov o rýchlostiach rôznych zložiek internetu Systém.

Ďalší významný pokrok v tejto oblasti prišiel od Nicolausa Copernicusa v roku 1543, keď vydal svoju astronomickú knihu o svojom smrteľnom lôžku (predpokladajúc, že ​​by to spôsobilo kontroverziu s katolíckou cirkvou), naznačujúc dôkazy jeho heliocentrického modelu slnečnej energie Systém. Kľúčovým poznatkom, ktorý motivoval túto premenu v myslení, bola predstava, že neexistujú žiadne skutočné dôvod predpokladať, že Zem obsahuje vo fyzickej oblasti zásadne privilegované postavenie kozmos. Táto zmena predpokladov sa nazýva Kopernikov princíp. Kopernikov heliocentrický model sa stal ešte obľúbenejším a akceptovaným na základe práce Tycha Braheho, Galileo Galileia Johannes Kepler, ktorý nazhromaždil podstatné experimentálne dôkazy na podporu koperiánskeho heliocentrického modelu.

To bolo Sir Isaac Newton ktorý bol schopný spojiť všetky tieto objavy do skutočného vysvetlenia planetárnych pohybov. Mal intuíciu a pochopenie, aby si uvedomil, že pohyb predmetov padajúcich na Zem bol podobný pohybu predmetov obiehajúcich okolo Zeme (v podstate tieto objekty neustále padajú okolo zem). Keďže bol tento pohyb podobný, uvedomil si, že je pravdepodobne spôsobený rovnakou silou, ktorú nazval gravitácia. Starostlivým pozorovaním a vývojom novej matematiky zvanej počet a jeho tri zákony o pohybe, Newton bol schopný vytvoriť rovnice, ktoré opisovali tento pohyb v rôznych situáciách.

Hoci Newtonov zákon gravitácie pracoval pri predpovedaní pohybu nebies, bol tu jeden problém... nebolo to úplne jasné, ako to funguje. Teória navrhla, že objekty s hmotnosťou sa navzájom priťahujú cez vesmír, ale Newton nebol schopný vyvinúť vedecké vysvetlenie mechanizmu, ktorý gravitácia použila na dosiahnutie tohto cieľa. Aby bolo možné vysvetliť nevysvetliteľné, Newton sa spoliehal na všeobecnú príťažlivosť k Bohu. V zásade sa objekty správajú takto v reakcii na dokonalú prítomnosť Boha vo vesmíre. Na získanie fyzického vysvetlenia by sa čakalo dve storočia, až do príchodu génia, ktorého intelekt by sa mohol zatieniť dokonca aj od Newtona.

Newtonova kozmológia dominovala vede až do začiatku dvadsiateho storočia, keď Albert Einstein rozvinul svoju teóriu všeobecná relativita, ktorý nanovo definoval vedecké chápanie gravitácie. V Einsteinovej novej formulácii bola gravitácia spôsobená ohýbaním 4-rozmerného priestoročasu v reakcii na prítomnosť obrovského objektu, ako je planéta, hviezda alebo dokonca galaxia.

Jedným zo zaujímavých dôsledkov tejto novej formulácie bolo, že samotný časopriestor nebol v rovnováhe. Vedci si v pomerne krátkom čase uvedomili, že všeobecná relativita predpovedá, že časopriestor sa buď rozšíri, alebo uzavrie. Veriť, že Einstein veril, že vesmír bol skutočne večný, predstavil kozmologická konštanta do teórie, ktorá poskytla tlak, ktorý pôsobil proti expanzii alebo kontrakcii. Keď však astronóm Edwin Hubble nakoniec zistil, že vesmír sa skutočne rozširuje, uvedomil si Einstein, že urobil chybu a z teórie odstránil kozmologickú konštantu.

Keby sa vesmír rozširoval, prirodzeným záverom je, že ak by ste mali vesmír previnúť dozadu, mali by ste vidieť, že to muselo začať v malej, hustej zhluku hmoty. Táto teória, ako sa začal vesmír, sa volala Teória veľkého tresku. Bola to kontroverzná teória v polovici desaťročí dvadsiateho storočia, pretože viedla o dominanciu proti Fredovi Hoylovi. teória ustáleného stavu. Objav kozmického mikrovlnného žiarenia pozadia v roku 1965 však potvrdil predpoveď, ktorá bola urobená vo vzťahu k veľkému tresku, takže medzi fyzikmi sa stala všeobecne akceptovanou.

Aj keď sa ukázalo, že sa v teórii ustáleného stavu mýli, Hoylemu pripisuje veľký pokrok v teórii hviezdicová nukleosyntéza, čo je teória, podľa ktorej sa vodík a ďalšie ľahké atómy premieňajú na ťažšie atómy v jadrových téglikoch nazývaných hviezdy a po smrti hviezdy sa vyplivujú do vesmíru. Tieto ťažšie atómy potom pokračujú vo forme vody, planét a nakoniec života na Zemi vrátane ľudí! Takže podľa slov mnohých awestruckových kozmológov sme všetci formovaní z hviezdnej hviezdy.

Každopádne, späť k vývoju vesmíru. Keď vedci získali viac informácií o vesmíre a starostlivejšie zmerali kozmické mikrovlnné žiarenie v pozadí, vyskytol sa problém. Keď sa robili podrobné merania astronomických údajov, ukázalo sa, že pojmy z kvantovej Fyzika musela hrať silnejšiu úlohu pri porozumení počiatočných fáz a vývoja internetu vesmír. Táto oblasť teoretickej kozmológie, aj keď stále veľmi špekulatívna, sa rozrástla celkom úrodná a niekedy sa nazýva kvantová kozmológia.

Kvantová fyzika ukázala vesmír, ktorý bol dosť blízko uniforme energie a hmoty, ale nebol úplne jednotný. Avšak akékoľvek výkyvy v ranom vesmíre by sa výrazne rozšírili v priebehu miliárd rokov, ktoré sa vesmír rozširovali... a výkyvy boli oveľa menšie, ako by sa dalo očakávať. Takže kozmológovia museli prísť na spôsob, ako vysvetliť nejednotný raný vesmír, ale taký, ktorý ho mal iba extrémne malé výkyvy.

Zadajte Alan Guth, časticový fyzik, ktorý riešil tento problém v roku 1980 vývojom teória inflácie. Výkyvy v počiatočnom vesmíre boli menšie kvantové výkyvy, ale rýchlo sa rozšírili v počiatočnom vesmíre v dôsledku ultrarýchlyho obdobia expanzie. Astronomické pozorovania od roku 1980 podporili predpovede teórie inflácie a dnes je u väčšiny kozmológov zhodou názorov.

Aj keď kozmológia v poslednom storočí značne pokročila, stále existuje niekoľko otvorených záhad. V skutočnosti sú dve hlavné tajomstvá modernej fyziky dominantnými problémami kozmológie a astrofyziky:

• Temná hmota - niektoré galaxie sa pohybujú spôsobom, ktorý nemožno úplne vysvetliť na základe množstva hmoty, ktorá je pozorované v nich (nazývané „viditeľná hmota“), ktoré sa však dá vysvetliť, ak sa v rámci systému vyskytuje ďalšia neviditeľná hmota galaxie. Táto ďalšia hmota, ktorá sa podľa posledných meraní predpokladá, že zaberá asi 25% vesmíru, sa nazýva temná hmota. Okrem astronomických pozorovaní, experimenty na Zemi, ako je Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) sa snaží priamo pozorovať temnú hmotu.
• Temná energia - V roku 1998 sa astronómovia pokúsili zistiť rýchlosť, akou sa vesmír spomaľoval... ale zistili, že sa to nespomaluje. V skutočnosti sa zrýchlenie zrýchľovalo. Zdá sa, že Einsteinova kozmologická konštanta bola koniec koncov potrebná, ale namiesto toho, aby udržala vesmír ako a rovnovážny stav sa zdá, že v priebehu času oddeľuje galaxie rýchlejšie a rýchlejšie ďalej. Nie je presne známe, čo spôsobuje túto „odpudivú gravitáciu“, ale názov fyzici dali tejto látke je „temná energia“. Astronomické pozorovania predpovedajú, že táto temná energia tvorí asi 70% vesmíru substancie.

Existuje niekoľko ďalších návrhov na vysvetlenie týchto neobvyklých výsledkov, ako napríklad modifikovaná newtonovská dynamika (MOND) a premenlivá rýchlosť. svetelnej kozmológie, ale tieto alternatívy sa považujú za okrajové teórie, ktoré nie sú akceptované medzi mnohými fyzikmi v USA lúka.

Je potrebné poznamenať, že teória veľkého tresku skutočne popisuje spôsob, akým sa vesmír vyvíjal odvtedy krátko po svojom vzniku, nemôže však poskytnúť žiadne priame informácie o skutočnom pôvode internetu vesmír.

To nehovorí, že fyzika nám nemôže povedať nič o pôvode vesmíru. Keď fyzici preskúmajú najmenšiu škálu priestoru, zistia, že kvantová fyzika vedie k vytvoreniu virtuálnych častíc, čo dokazujú Casimirov efekt. Teória inflácie v skutočnosti predpovedá, že v prípade absencie akejkoľvek hmoty alebo energie by sa časopriestor predĺžil. Ak sa vezmeme do úvahy nominálna hodnota, dáva to vedcom rozumné vysvetlenie toho, ako by mohol vesmír vzniknúť. Keby existovalo skutočné „nič“, bez ohľadu na to, žiadna energia, žiadny časopriestor, potom by nič nebolo nestabilné a začalo by vytvárať hmotu, energiu a rozširujúci sa časopriestor. Toto je ústredná téza kníh ako Veľký dizajn a Vesmír od ničoho, ktoré predpokladajú, že vesmír možno vysvetliť bez odkazu na nadprirodzené božstvo tvorcov.

Bolo by ťažké zdôrazniť kozmologický, filozofický a možno aj teologický význam uznania, že Zem nie je centrom vesmíru. V tomto zmysle je kozmológia jedným z prvých polí, ktoré priniesli dôkazy, ktoré boli v rozpore s tradičným náboženským svetonázorom. V skutočnosti sa zdá, že každý pokrok v kozmológii letí pred najuznávanejšími predpokladmi, ktoré by sme chceli urobiť o tom, aké zvláštne je ľudstvo ako druh... prinajmenšom z hľadiska kozmologickej histórie. Táto pasáž z Veľký dizajn podľa Stephen Hawking a Leonard Mlodinow výrečne stanovuje premenu myslenia, ktorá vychádza z kozmológie:

Heliocentrický model slnečnej sústavy Nicolausa Copernicusa sa považuje za prvý presvedčivý vedecký dôkaz, že my, ľudia, nie sme stredobodom pozorovania vesmíru... Teraz si uvedomujeme, že výsledok programu Copernicus je iba jedným zo série vnorených obmedzení, ktoré zvrhli dlhodobo predpoklady týkajúce sa zvláštne postavenie ľudstva: nenachádzame sa v strede slnečnej sústavy, nenachádzame sa v strede galaxie, sme nie sú umiestnené v strede vesmíru, nie sme ani z temných ingrediencií tvoriacich drvivú väčšinu vesmíru hmota vesmíru. Takéto vesmírne zhoršenie... je príkladom toho, čo vedci teraz nazývajú koperníckym princípom: všetko, čo vieme, poukazuje na ľudské bytosti, ktoré nezastávajú privilegované postavenie.