Der Sternenhimmel regt seit langem die menschliche Fantasie an. Unsere fernen Vorfahren versuchten zu verstehen, was für seltsame funkelnde Punkte über ihren Köpfen hingen. Wie viele von ihnen, woher kommen sie, beeinflussen sie das irdische Geschehen? Seit der Antike versucht der Mensch zu verstehen, wie das Universum, in dem er lebt, funktioniert.

Wie sich die Menschen in der Antike das Universum vorgestellt haben, können wir heute nur aus Märchen und Legenden lernen, die uns überliefert sind. Es dauerte Jahrhunderte und Jahrtausende, bis die Wissenschaft des Universums entstand und gestärkt wurde, indem ihre Eigenschaften und Entwicklungsstadien untersucht wurden - die Kosmologie. Die Eckpfeiler dieser Disziplin sind Astronomie, Mathematik und Physik.

Heute verstehen wir den Aufbau des Universums viel besser, aber jedes gewonnene Wissen wirft nur neue Fragen auf. Das Studium atomarer Teilchen in einem Collider, die Beobachtung des Lebens in freier Wildbahn, die Landung einer interplanetaren Sonde auf einem Asteroiden kann auch als das Studium des Universums bezeichnet werden, weil diese Objekte ein Teil davon sind. Der Mensch ist auch ein Teil unseres wunderschönen Sternenuniversums. Indem wir das Sonnensystem oder ferne Galaxien studieren, erfahren wir mehr über uns selbst.

Kosmologie und Objekte ihrer Untersuchung

Das eigentliche Konzept des Universums hat in der Astronomie keine klare Definition. In verschiedenen historischen Perioden und bei verschiedenen Völkern hatte es eine Reihe von Synonymen, wie "Kosmos", "Welt", "Kosmos", "Universum" oder "Himmelssphäre". Wenn es um die Vorgänge in den Tiefen des Universums geht, wird oft der Begriff "Makrokosmos" verwendet, dessen Gegenteil der "Mikrokosmos" der Welt der Atome und Elementarteilchen ist.

Auf dem schwierigen Weg der Erkenntnis kreuzt sich die Kosmologie oft mit der Philosophie und sogar mit der Theologie, und daran ist nichts Überraschendes. Die Wissenschaft der Struktur des Universums versucht zu erklären, wann und wie das Universum entstand, das Geheimnis des Ursprungs der Materie zu lüften, den Platz der Erde und der Menschheit in der Unendlichkeit des Weltraums zu verstehen.

Die moderne Kosmologie hat zwei Hauptprobleme. Erstens ist das Objekt seiner Untersuchung – das Universum – einzigartig, was es unmöglich macht, statistische Schemata und Methoden zu verwenden. Kurz gesagt, wir wissen nichts über die Existenz anderer Universen, ihre Eigenschaften, ihre Struktur, also können wir sie nicht vergleichen. Zweitens erlaubt die Dauer astronomischer Prozesse keine direkten Beobachtungen.

Die Kosmologie geht von dem Postulat aus, dass die Eigenschaften und der Aufbau des Universums für jeden Beobachter gleich sind, mit Ausnahme seltener kosmischer Phänomene. Das bedeutet, dass die Materie im Universum gleichmäßig verteilt ist und in alle Richtungen die gleichen Eigenschaften hat. Daraus folgt, dass die physikalischen Gesetze, die in einem Teil des Universums wirken, auf die gesamte Metagalaxie extrapoliert werden können.

Die theoretische Kosmologie entwickelt neue Modelle, die dann durch Beobachtungen bestätigt oder widerlegt werden. Zum Beispiel wurde die Theorie der Entstehung des Universums durch eine Explosion bewiesen.

Alter, Größe und Zusammensetzung

Das Ausmaß des Universums ist erstaunlich: Es ist viel größer, als wir es uns vor zwanzig oder dreißig Jahren hätten vorstellen können. Wissenschaftler haben bereits etwa fünfhundert Milliarden Galaxien entdeckt, und die Zahl steigt ständig. Jeder von ihnen dreht sich um seine eigene Achse und entfernt sich aufgrund der Expansion des Universums mit großer Geschwindigkeit von den anderen.

Quasar 3C 345 ist eines der hellsten Objekte im Universum und befindet sich in einer Entfernung von fünf Milliarden Lichtjahren von uns. Der menschliche Verstand kann sich solche Entfernungen nicht einmal vorstellen. Ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit würde tausend Jahre brauchen, um unsere Milchstraße zu umrunden. Er würde 2,5 Tausend Jahre brauchen, um zur Andromeda-Galaxie zu gelangen. Und es ist der nächste Nachbar.

Wenn wir über die Größe des Universums sprechen, meinen wir seinen sichtbaren Teil, auch Metagalaxie genannt. Je mehr Beobachtungen wir bekommen, desto weiter verschieben sich die Grenzen des Universums. Außerdem geschieht dies gleichzeitig in alle Richtungen, was seine Kugelform beweist.

Unsere Welt entstand vor etwa 13,8 Milliarden Jahren als Ergebnis des Urknalls – ein Ereignis, das Sterne, Planeten, Galaxien und andere Objekte hervorbrachte. Diese Zahl ist das wahre Alter des Universums.

Aufgrund der Lichtgeschwindigkeit kann davon ausgegangen werden, dass seine Größe ebenfalls 13,8 Milliarden Lichtjahre beträgt. Tatsächlich sind sie jedoch größer, da sich das Universum seit dem Moment der Geburt kontinuierlich ausdehnt. Ein Teil davon bewegt sich mit Überlichtgeschwindigkeit, wodurch eine beträchtliche Anzahl von Objekten im Universum für immer unsichtbar bleiben wird. Diese Grenze wird Hubble-Sphäre oder Horizont genannt.

Der Durchmesser der Metagalaxie beträgt 93 Milliarden Lichtjahre. Wir wissen nicht, was jenseits des bekannten Universums ist. Vielleicht gibt es weiter entfernte Objekte, die heute für astronomische Beobachtungen unzugänglich sind. Ein bedeutender Teil der Wissenschaftler glaubt an die Unendlichkeit des Universums.

Das Alter des Universums wurde wiederholt mit verschiedenen Methoden und wissenschaftlichen Werkzeugen verifiziert. Es wurde zuletzt vom Planck-Weltraumteleskop bestätigt. Die verfügbaren Daten stimmen vollständig mit modernen Modellen der Expansion des Universums überein.

Woraus besteht das Universum? Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum (75 %), gefolgt von Helium (23 %), die restlichen Elemente machen lediglich 2 % der Gesamtmenge an Materie aus. Die durchschnittliche Dichte beträgt 10-29 g/cm3, wovon ein erheblicher Teil auf die sogenannte Dunkle Energie und Materie entfällt. Die ominösen Namen sprechen nicht von ihrer Unterlegenheit, nur dunkle Materie interagiert im Gegensatz zu gewöhnlicher nicht mit elektromagnetischer Strahlung. Dementsprechend können wir es nicht beobachten und unsere Schlussfolgerungen nur aus indirekten Gründen ziehen.

Basierend auf der obigen Dichte beträgt die Masse des Universums ungefähr 6 * 1051 kg. Es versteht sich, dass diese Zahl die dunkle Masse nicht beinhaltet.

Die Struktur des Universums: von Atomen bis zu Galaxienhaufen

Der Weltraum ist nicht nur eine riesige Leere, in der Sterne, Planeten und Galaxien gleichmäßig verstreut sind. Die Struktur des Universums ist ziemlich komplex und hat mehrere Organisationsebenen, die wir nach der Größe der Objekte klassifizieren können:

1. Astronomische Körper im Universum werden normalerweise in Systemen gruppiert. Sterne bilden oft Paare oder sind Teil von Haufen, die Dutzende oder sogar Hunderte von Sternen enthalten. Unsere Sonne ist diesbezüglich eher untypisch, da sie kein „Double“ hat;
2. Galaxien sind die nächste Ebene der Organisation. Sie können spiralförmig, elliptisch, linsenförmig oder unregelmäßig sein. Wissenschaftler verstehen noch nicht vollständig, warum Galaxien unterschiedliche Formen haben. Auf dieser Ebene entdecken wir solche Wunder des Universums wie Schwarze Löcher, dunkle Materie, interstellares Gas, Doppelsterne. Neben Sternen gehören dazu Staub, Gas und elektromagnetische Strahlung. Im bekannten Universum wurden mehrere hundert Milliarden Galaxien entdeckt. Sie laufen oft ineinander. Es ist nicht wie bei einem Autounfall: Die Sterne vermischen sich einfach und ändern ihre Umlaufbahnen. Solche Prozesse dauern Millionen von Jahren und führen zur Bildung neuer Sternhaufen;
3. Mehrere Galaxien bilden die Lokale Gruppe. Neben der Milchstraße umfasst unsere den Dreiecksnebel, den Andromedanebel und 31 weitere Systeme. Galaxienhaufen sind die größten bekannten stabilen Strukturen im Universum, die durch die Gravitationskraft und einige andere Faktoren zusammengehalten werden. Wissenschaftler haben berechnet, dass die Schwerkraft allein eindeutig nicht ausreicht, um die Stabilität dieser Objekte aufrechtzuerhalten. Für dieses Phänomen gibt es noch keine wissenschaftliche Begründung;
4. Die nächste Ebene der Struktur des Universums sind Superhaufen von Galaxien, von denen jeder Dutzende oder sogar Hunderte von Galaxien und Haufen enthält. Die Schwerkraft hält sie jedoch nicht mehr, also folgen sie dem expandierenden Universum;
5. Die letzte Organisationsebene des Universums sind Zellen oder Blasen, deren Wände Superhaufen von Galaxien bilden. Dazwischen befinden sich leere Bereiche, die Voids genannt werden. Diese Strukturen des Universums haben Maßstäbe von etwa 100 Mpc. Auf dieser Ebene sind die Prozesse der Expansion des Universums am deutlichsten, und auch die Reliktstrahlung ist damit verbunden - ein Echo des Urknalls.

Wie ist das universum entstanden

Wie ist das Universum entstanden? Was geschah vor diesem Moment? Wie wurde es zu dem unendlichen Raum, den wir heute kennen? War es ein Unfall oder ein natürlicher Vorgang?

Nach jahrzehntelangen Diskussionen und heftigen Debatten sind sich Physiker und Astronomen fast einig, dass das Universum als Ergebnis einer Explosion kolossaler Kraft entstanden ist. Er hat nicht nur alle Materie im Universum entstehen lassen, sondern auch die physikalischen Gesetze bestimmt, nach denen der uns bekannte Kosmos existiert. Dies wird als Urknalltheorie bezeichnet.

Nach dieser Hypothese war einst alle Materie auf unverständliche Weise in einem kleinen Punkt mit unendlicher Temperatur und Dichte gesammelt. Es wird die Singularität genannt. Vor 13,8 Milliarden Jahren explodierte der Punkt und bildete Sterne, Galaxien, ihre Haufen und andere astronomische Körper des Universums.

Warum und wie dies geschah, ist unklar. Wissenschaftler müssen viele Fragen im Zusammenhang mit der Natur der Singularität und ihrem Ursprung beiseite schieben: Eine vollständige physikalische Theorie dieses Stadiums in der Geschichte des Universums existiert noch nicht. Es sollte beachtet werden, dass es andere Theorien über den Ursprung des Universums gibt, aber sie haben viel weniger Anhänger.

Der Begriff „Urknall“ tauchte Ende der 40er Jahre nach der Veröffentlichung der Arbeit des britischen Astronomen Hoyle auf. Heute ist dieses Modell gründlich entwickelt – Physiker können die Prozesse, die Sekundenbruchteile nach diesem Ereignis stattfanden, sicher beschreiben. Es kann auch hinzugefügt werden, dass diese Theorie es ermöglichte, das genaue Alter des Universums zu bestimmen und die Hauptstadien seiner Entwicklung zu beschreiben.

Der Hauptbeweis für die Urknalltheorie ist das Vorhandensein kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Es wurde 1965 eröffnet. Dieses Phänomen entstand durch die Rekombination von Wasserstoffatomen. Reliktstrahlung kann als Hauptinformationsquelle über die Anordnung des Universums vor Milliarden von Jahren bezeichnet werden. Es ist isotrop und füllt den Außenraum gleichmäßig aus.

Ein weiteres Argument für die Objektivität dieses Modells ist die Tatsache der Expansion des Universums. Tatsächlich sind Wissenschaftler durch Extrapolation dieses Prozesses in die Vergangenheit zu einem ähnlichen Konzept gekommen.

Es gibt Schwächen in der Urknalltheorie. Wenn das Universum sofort aus einem kleinen Punkt entstanden wäre, hätte es eine ungleichmäßige Verteilung der Materie geben müssen, die wir nicht beobachten. Auch kann dieses Modell nicht erklären, wohin die Antimaterie gelangt ist, deren Menge im „Moment der Entstehung“ der gewöhnlichen baryonischen Materie nicht unterlegen sein dürfte. Aber jetzt ist die Zahl der Antiteilchen im Universum vernachlässigbar. Der größte Nachteil dieser Theorie ist jedoch ihre Unfähigkeit, das Phänomen des Urknalls zu erklären, sie wird einfach als vollendete Tatsache wahrgenommen. Wir wissen nicht, wie das Universum vor der Singularität aussah.

Es gibt andere Hypothesen über den Ursprung und die weitere Entwicklung des Universums. Das Modell eines stationären Universums ist seit vielen Jahren beliebt. Einige Wissenschaftler waren der Meinung, dass es durch Quantenfluktuationen aus einem Vakuum entstanden ist. Unter ihnen war der berühmte Stephen Hawking. Lee Smolin stellte die Theorie auf, dass sich unseres, wie andere Universen auch, in Schwarzen Löchern gebildet hat.

Es wurden Versuche unternommen, die bestehende Urknalltheorie zu verbessern. Zum Beispiel gibt es eine Hypothese über die zyklische Natur des Universums, wonach die Geburt aus einer Singularität nichts anderes ist als der Übergang von einem Zustand in einen anderen. Dieser Ansatz widerspricht zwar dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.

Die Entwicklung des Universums oder was nach dem Urknall geschah

Die Urknalltheorie ermöglichte es Wissenschaftlern, ein genaues Modell der Entwicklung des Universums zu erstellen. Und heute wissen wir ziemlich genau, welche Prozesse im jungen Universum abliefen. Einzige Ausnahme ist das sehr frühe Entstehungsstadium, das noch immer heftig diskutiert und kontrovers diskutiert wird. Um ein solches Ergebnis zu erzielen, reichte eine theoretische Grundlage natürlich nicht aus, es waren Jahre der Erforschung des Universums und Tausende von Experimenten an Beschleunigern erforderlich.

Heute identifiziert die Wissenschaft die folgenden Stadien nach dem Urknall:

1. Die früheste uns bekannte Periode wird als Planck-Ära bezeichnet, sie nimmt ein Segment von 0 bis 10-43 Sekunden ein. Zu dieser Zeit war die gesamte Materie und Energie des Universums an einem Punkt gesammelt, und die vier Hauptwechselwirkungen waren eine;
2. Die Ära der Großen Vereinigung (von 10-43 bis 10-36 Sekunden). Es ist durch das Auftreten von Quarks und die Trennung der Haupttypen von Wechselwirkungen gekennzeichnet. Das Hauptereignis dieser Periode ist die Freisetzung der Gravitationskraft. In dieser Ära begannen die Gesetze des Universums Gestalt anzunehmen. Heute haben wir Gelegenheit zu einer ausführlichen Beschreibung der physikalischen Vorgänge dieser Epoche;
3. Die dritte Stufe der Schöpfung wird das Zeitalter der Inflation genannt (von 10-36 bis 10-32). Zu dieser Zeit begann die schnelle Bewegung des Universums mit einer Geschwindigkeit, die die Lichtgeschwindigkeit deutlich überstieg. Es wird größer als das derzeit sichtbare Universum. Die Kühlung beginnt. In dieser Zeit werden die fundamentalen Kräfte des Universums endgültig getrennt;
4. Im Zeitraum von 10−32 bis 10−12 Sekunden erscheinen „exotische“ Teilchen vom Typ Higgs-Boson, der Raum ist mit Quark-Gluon-Plasma gefüllt. Das Intervall von 10−12 bis 10−6 Sekunden wird die Ära der Quarks genannt, von 10−6 bis 1 Sekunde - Hadronen, 1 Sekunde nach dem Urknall beginnt die Ära der Leptonen;
5. Phase der Nukleosynthese. Es dauerte etwa bis zur dritten Minute nach Beginn der Ereignisse. Während dieser Zeit entstehen Helium-, Deuterium- und Wasserstoffatome aus Teilchen im Universum. Die Abkühlung setzt sich fort, der Weltraum wird transparent für Photonen;
6. Drei Minuten nach dem Urknall beginnt die Ära der Primären Rekombination. Während dieser Zeit erschien die Reliktstrahlung, die Astronomen noch untersuchen;
7. Der Zeitraum von 380.000 bis 550 Millionen Jahren wird als dunkles Zeitalter bezeichnet. Das Universum ist zu dieser Zeit mit Wasserstoff, Helium und verschiedenen Arten von Strahlung gefüllt. Es gab keine Lichtquellen im Universum;
8. 550 Millionen Jahre nach der Schöpfung erscheinen Sterne, Galaxien und andere Wunder des Universums. Die ersten Sterne explodieren und setzen Materie frei, um Planetensysteme zu bilden. Diese Periode wird die Ära der Reionisierung genannt;
9. Im Alter von 800 Millionen Jahren beginnen sich im Universum die ersten Sternensysteme mit Planeten zu bilden. Das Zeitalter der Substanz kommt. In dieser Zeit entsteht auch unser Heimatplanet.

Es wird angenommen, dass der für die Kosmologie interessante Zeitraum von 0,01 Sekunden nach dem Schöpfungsakt bis zum heutigen Tag reicht. In dieser Zeit entstanden Urelemente, aus denen Sterne, Galaxien und das Sonnensystem entstanden. Für Kosmologen gilt die Ära der Rekombination als besonders wichtige Zeit, in der die Reliktstrahlung entstand, mit deren Hilfe die Erforschung des bekannten Universums fortgesetzt wird.

Geschichte der Kosmologie: Antike

Der Mensch denkt seit jeher über die Struktur der ihn umgebenden Welt nach. Die frühesten Ideen über die Struktur und Gesetze des Universums finden sich in Märchen und Legenden verschiedener Völker der Welt.

Es wird angenommen, dass regelmäßige astronomische Beobachtungen erstmals in Mesopotamien praktiziert wurden. Auf diesem Territorium lebten nacheinander mehrere entwickelte Zivilisationen: die Sumerer, Assyrer, Perser. Wie sie sich das Universum vorstellten, erfahren wir anhand der vielen Keilschrifttafeln, die an den Stätten antiker Städte gefunden wurden. Die ersten Aufzeichnungen über die Bewegung von Himmelskörpern stammen aus dem 6. Jahrtausend v.

Von den astronomischen Phänomenen interessierten sich die Sumerer am meisten für Zyklen - den Wechsel der Jahreszeiten und die Mondphasen. Die zukünftige Ernte und Gesundheit der Haustiere hing von ihnen ab und folglich das Überleben der menschlichen Bevölkerung. Daraus wurde ein Rückschluss auf den Einfluss von Himmelskörpern auf die auf der Erde ablaufenden Prozesse gezogen. Daher können Sie durch das Studium des Universums Ihre Zukunft vorhersagen - so wurde die Astrologie geboren.

Die Sumerer erfanden einen Stab zur Bestimmung der Sonnenhöhe, erstellten einen Sonnen- und Mondkalender, beschrieben die wichtigsten Sternbilder und entdeckten einige Gesetze der Himmelsmechanik.

In den religiösen Praktiken des alten Ägypten wurde der Bewegung von Weltraumobjekten viel Aufmerksamkeit geschenkt. Die Bewohner des Niltals verwendeten ein geozentrisches Modell des Universums, in dem sich die Sonne um die Erde drehte. Viele altägyptische Texte mit astronomischen Informationen sind uns überliefert.

Die Wissenschaft des Himmels erreichte im alten China bedeutende Höhen. Hier im III. Jahrtausend v. e. der Posten des Hofastronomen erschien und im 12. Jahrhundert v. e. Die ersten Observatorien wurden eröffnet. Über Sonnenfinsternisse, Vorbeiflüge von Kometen, Meteoritenschauer und andere interessante kosmische Ereignisse der Antike wissen wir vor allem aus chinesischen Chroniken und Chroniken, die über Jahrhunderte akribisch aufbewahrt wurden.

Die Astronomie genoss bei den Hellenen ein hohes Ansehen. Sie untersuchten diese Frage in zahlreichen philosophischen Schulen, von denen jede in der Regel ihr eigenes System des Universums hatte. Die Griechen schlugen als erste die Kugelform der Erde und die Rotation des Planeten um seine eigene Achse vor. Der Astronom Hipparchos führte die Konzepte von Apogäum und Perigäum, orbitaler Exzentrizität ein, entwickelte Modelle der Bewegung von Sonne und Mond und berechnete die Rotationsperioden der Planeten. Einen großen Beitrag zur Entwicklung der Astronomie leistete Ptolemäus, der als Schöpfer des geozentrischen Modells des Sonnensystems bezeichnet werden kann.

Große Höhen im Studium der Gesetze des Universums erreichten die Maya-Zivilisation. Dies wird durch die Ergebnisse archäologischer Ausgrabungen bestätigt. Die Priester wussten, wie man Sonnenfinsternisse vorhersagt, sie schufen einen perfekten Kalender, bauten zahlreiche Observatorien. Maya-Astronomen beobachteten nahegelegene Planeten und konnten ihre Umlaufzeiten genau bestimmen.

Mittelalter und Neuzeit

Nach dem Zusammenbruch des Römischen Reiches und der Ausbreitung des Christentums stürzte Europa für fast ein Jahrtausend ins finstere Mittelalter – die Entwicklung der Naturwissenschaften, einschließlich der Astronomie, kam praktisch zum Erliegen. Die Europäer schöpften Informationen über den Aufbau und die Gesetze des Universums aus biblischen Texten, einige Astronomen hielten fest am geozentrischen System des Ptolemäus fest, und die Astrologie erfreute sich einer beispiellosen Popularität. Die eigentliche Erforschung des Universums durch Wissenschaftler begann erst in der Renaissance.

Ende des 15. Jahrhunderts vertrat Kardinal Nikolaus von Kues eine kühne Idee über die Universalität des Universums und die Unendlichkeit der Tiefen des Universums. Im 16. Jahrhundert wurde klar, dass die Ansichten des Ptolemäus falsch waren, und ohne die Annahme eines neuen Paradigmas war die Weiterentwicklung der Wissenschaft undenkbar. Der polnische Mathematiker und Astronom Nicolaus Copernicus, der ein heliozentrisches Modell des Sonnensystems vorschlug, beschloss, das alte Modell zu brechen.

Aus heutiger Sicht war sein Konzept unvollkommen. Bei Copernicus wurde die Bewegung der Planeten durch die Rotation der Himmelskugeln, an denen sie befestigt waren, bereitgestellt. Die Umlaufbahnen selbst hatten eine kreisförmige Form, und am Rand der Welt befand sich eine Kugel mit Fixsternen. Indem er die Sonne in den Mittelpunkt des Systems stellte, hat der polnische Wissenschaftler jedoch zweifellos eine echte Revolution vollzogen. Die Geschichte der Astronomie lässt sich in zwei große Teile unterteilen: die Antike und die Erforschung des Universums von Kopernikus bis heute.

1608 erfand der italienische Wissenschaftler Galileo das weltweit erste Teleskop, das der Entwicklung der beobachtenden Astronomie einen enormen Schub gab. Jetzt konnten Wissenschaftler die Tiefen des Universums betrachten. Es stellte sich heraus, dass die Milchstraße aus Milliarden von Sternen besteht, die Sonne Flecken hat, der Mond Berge hat und Satelliten sich um Jupiter drehen. Das Aufkommen des Teleskops löste einen regelrechten Boom optischer Beobachtungen der Wunder des Universums aus.

Mitte des 16. Jahrhunderts begann der dänische Wissenschaftler Tycho Brahe als erster mit regelmäßigen astronomischen Beobachtungen. Er bewies den kosmischen Ursprung von Kometen und widerlegte damit die Idee von Copernicus über die Himmelssphären. Anfang des 17. Jahrhunderts entschlüsselte Johannes Kepler die Geheimnisse der Planetenbewegung, indem er seine berühmten Gesetze formulierte. Zur gleichen Zeit wurden der Andromeda- und Orionnebel, die Ringe des Saturn entdeckt und die erste Karte der Mondoberfläche erstellt.

1687 formulierte Isaac Newton das Gesetz der universellen Gravitation, das das Zusammenspiel aller Bestandteile des Universums erklärt. Er machte es möglich, die verborgene Bedeutung der Keplerschen Gesetze zu sehen, die tatsächlich empirisch abgeleitet wurden. Die von Newton entdeckten Prinzipien ermöglichten es den Wissenschaftlern, einen neuen Blick auf den Raum des Universums zu werfen.

Das 18. Jahrhundert war eine Zeit der rasanten Entwicklung der Astronomie, die die Grenzen des bekannten Universums stark erweiterte. 1785 hatte Kant die brillante Idee, dass die Milchstraße eine riesige Ansammlung von Sternen sei, die durch die Schwerkraft zusammengezogen werden.

Zu dieser Zeit erschienen neue Himmelskörper auf der "Karte des Universums", Teleskope wurden verbessert.

1785 versuchte der englische Astronom Herschel, basierend auf den Gesetzen des Elektromagnetismus und der Newtonschen Mechanik, ein Modell des Universums zu erstellen und seine Form zu bestimmen. Er scheiterte jedoch.

Im 19. Jahrhundert wurden die Instrumente der Wissenschaftler präziser und die fotografische Astronomie entstand. Die Spektralanalyse, die Mitte des Jahrhunderts auftauchte, führte zu einer wahren Revolution in der beobachtenden Astronomie - jetzt ist die chemische Zusammensetzung von Objekten zu einem Forschungsthema geworden. Der Asteroidengürtel wurde entdeckt, die Lichtgeschwindigkeit gemessen.

Durchbruch Ära oder Neuzeit

Das zwanzigste Jahrhundert war die Ära echter Durchbrüche in Astronomie und Kosmologie. Zu Beginn des Jahrhunderts enthüllte Einstein der Welt seine Relativitätstheorie, die unsere Vorstellungen vom Universum revolutionierte und uns einen neuen Blick auf die Eigenschaften des Universums ermöglichte. 1929 entdeckte Edwin Hubble, dass sich unser Universum ausdehnt. 1931 brachte Georges Lemaitre die Idee seiner Gründung von einem winzigen Punkt aus vor. Tatsächlich war dies der Beginn der Urknalltheorie. 1965 wurde die Reliktstrahlung entdeckt, die diese Hypothese bestätigte.

1957 wurde der erste künstliche Satellit in die Umlaufbahn geschickt, woraufhin das Weltraumzeitalter begann. Jetzt konnten Astronomen Himmelskörper nicht nur durch Teleskope beobachten, sondern sie auch mit Hilfe interplanetarer Stationen und absteigender Sonden aus nächster Nähe erkunden. Wir konnten sogar auf der Mondoberfläche landen.

Die 1990er Jahre können als „Periode der Dunklen Materie“ bezeichnet werden. Ihre Entdeckung erklärte die Beschleunigung der Expansion des Universums. Zu dieser Zeit wurden neue Teleskope in Betrieb genommen, die es uns ermöglichten, die Grenzen des bekannten Universums zu erweitern.

2016 wurden Gravitationswellen entdeckt, die wahrscheinlich einen neuen Zweig der Astronomie einleiten werden.

In den vergangenen Jahrhunderten haben wir die Grenzen unseres Wissens über das Universum stark erweitert. Tatsächlich öffneten die Menschen jedoch einfach die Tür und blickten in eine riesige und wunderbare Welt voller Geheimnisse und erstaunlicher Wunder.

Wenn Sie Fragen haben, hinterlassen Sie diese in den Kommentaren unter dem Artikel. Wir oder unsere Besucher beantworten sie gerne.

in den Naturwissenschaften

Thema: Moderne Wissenschaft vom Ursprung des Universums.

Abgeschlossener Schüler

Kurs

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Lehrer:

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PLAN A:

Einführung 3

Vorwissenschaftliche Betrachtung der Entstehung des Universums. 5

Theorien des 20. Jahrhunderts über den Ursprung des Universums. acht

Moderne Wissenschaft vom Ursprung des Universums. 12

Verwendete Literatur: 18

Während seiner gesamten Existenz studiert der Mensch die Welt um sich herum. Als denkendes Wesen konnte und kann der Mensch, sowohl in der fernen Vergangenheit als auch heute, nicht durch das begrenzt werden, was ihm auf der Ebene seiner täglichen praktischen Tätigkeit direkt gegeben wird, und hat immer danach gestrebt und wird danach streben, darüber hinauszugehen.

Es ist bezeichnend, dass die Erkenntnis der Umwelt durch den Menschen mit kosmogonischen Überlegungen begann. Damals, zu Beginn der geistigen Aktivität, entstand die Idee vom "Anfang aller Anfänge". Die Geschichte kennt kein einziges Volk, das sich diese Frage früher oder später in der einen oder anderen Form nicht gestellt und nicht versucht hätte, sie zu beantworten. Die Antworten fielen natürlich je nach dem Stand der spirituellen Entwicklung eines bestimmten Volkes unterschiedlich aus. Die Entwicklung des menschlichen Denkens, der wissenschaftliche und technologische Fortschritt ermöglichten es, bei der Lösung der Frage nach dem Ursprung des Universums vom mythologischen Denken zur Konstruktion wissenschaftlicher Theorien voranzukommen.

Das Problem des „Weltanfangs“ ist eines der wenigen ideologischen Probleme, die sich durch die gesamte Geistesgeschichte der Menschheit ziehen. Einmal in der Welt aufgetaucht, beschäftigt die Idee vom „Anfang der Welt“ seither die Gedanken der Wissenschaftler immer wieder und taucht von Zeit zu Zeit in der einen oder anderen Form immer wieder auf. Im Mittelalter scheinbar für immer begraben, tauchte es in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts unerwartet am Horizont des wissenschaftlichen Denkens auf und wurde auf den Seiten von Fachzeitschriften und bei Treffen problematischer Symposien ernsthaft diskutiert.

Im vergangenen Jahrhundert hat die Wissenschaft des Universums die höchsten Ebenen der strukturellen Organisation der Materie erreicht – Galaxien, ihre Haufen und Superhaufen. Die moderne Kosmologie hat sich aktiv mit dem Problem der Entstehung (Entstehung) dieser kosmischen Formationen befasst.

Wie haben sich unsere fernen Vorfahren die Entstehung des Universums vorgestellt? Wie erklärt die moderne Wissenschaft den Ursprung des Universums? Die Betrachtung dieser und anderer Fragen im Zusammenhang mit der Entstehung des Universums ist diesem gewidmet.

Wo hat alles angefangen? Wie wurde alles Kosmische so, wie es vor der Menschheit erscheint? Was waren die Anfangsbedingungen, die den Grundstein für das beobachtbare Universum legten?

Die Antwort auf diese Fragen hat sich mit der Entwicklung des menschlichen Denkens geändert. Bei den alten Völkern war der Ursprung des Universums mit einer mythologischen Form ausgestattet, deren Essenz auf eines hinausläuft - eine bestimmte Gottheit hat die gesamte Welt um den Menschen geschaffen. In Übereinstimmung mit der alten iranischen mythopoetischen Kosmogonie ist das Universum das Ergebnis der Aktivität zweier gleichwertiger und miteinander verbundener schöpferischer Prinzipien - des Gottes des Guten - Ahuramazda und des Gottes des Bösen - Ahriman. Nach einem ihrer Texte war das Urwesen, dessen Teilung zur Bildung von Teilen des sichtbaren Universums führte, der ursprünglich existierende Kosmos. Die mythologische Form des Ursprungs des Universums ist allen bestehenden Religionen inhärent.

Viele herausragende Denker ferner historischer Epochen versuchten, den Ursprung, die Struktur und die Existenz des Universums zu erklären. Sie verdienen besonderen Respekt für ihre Versuche, in Ermangelung moderner technischer Mittel die Essenz des Universums nur mit ihrem Verstand und den einfachsten Geräten zu verstehen. Wenn Sie einen kurzen Exkurs in die Vergangenheit machen, werden Sie feststellen, dass die Idee eines sich entwickelnden Universums, die vom modernen wissenschaftlichen Denken übernommen wurde, vom antiken Denker Anaxagoras (500-428 v. Chr.) Vorgebracht wurde. Bemerkenswert sind die Kosmologie von Aristoteles (384-332 v. Chr.) und die Werke des herausragenden Denkers des Ostens Ibn Sina (Avicenna) (980-1037), der versuchte, die göttliche Erschaffung der Welt und andere Namen logisch zu widerlegen sind bis in unsere Zeit gekommen.

Das menschliche Denken steht nicht still. Mit der Veränderung der Vorstellung von der Struktur des Universums änderte sich auch die Vorstellung von seinem Ursprung, obwohl dies unter den Bedingungen der bestehenden starken ideologischen Macht der Religion mit einer gewissen Gefahr verbunden war. Vielleicht erklärt dies die Tatsache, dass die Naturwissenschaft der modernen europäischen Zeit es vermied, die Frage der Entstehung des Universums zu diskutieren, und sich auf das Studium der Struktur des nahen Kosmos konzentrierte. Diese wissenschaftliche Tradition bestimmte lange Zeit die allgemeine Richtung und die Methodik der astronomischen und dann der astrophysikalischen Forschung. Infolgedessen wurden die Grundlagen der wissenschaftlichen Kosmogonie nicht von Naturwissenschaftlern, sondern von Philosophen gelegt.

Als erster ging Descartes diesen Weg, der versuchte, „den Ursprung der Gestirne, der Erde und aller anderen sichtbaren Welt wie aus Samenkörnern“ theoretisch wiederzugeben und eine einheitliche mechanische Erklärung der Gesamtheit von astronomischem, physikalischem und biologischem zu geben Phänomene, die ihm bekannt sind. Die Ideen von Descartes waren jedoch weit entfernt von der zeitgenössischen Wissenschaft.

Daher wäre es fairer, die Geschichte der wissenschaftlichen Kosmogonie nicht mit Descartes zu beginnen, sondern mit Kant, der ein Bild vom „mechanischen Ursprung des gesamten Universums“ malte. Kant besitzt die erste wissenschaftlich-kosmogonische Hypothese über den natürlichen Mechanismus der Entstehung der materiellen Welt. Im grenzenlosen Raum des Universums, neu geschaffen durch die schöpferische Vorstellungskraft von Kant, ist die Existenz unzähliger anderer Sonnensysteme und anderer Milchstraßen ebenso selbstverständlich wie die ständige Entstehung neuer Welten und der Tod alter. Mit Kant beginnt die bewusste und praktische Verbindung des Prinzips der universellen Verbindung und Einheit der materiellen Welt. Das Universum hat aufgehört, eine Ansammlung göttlicher Körper zu sein, perfekt und ewig. Nun erschien vor dem erstaunten menschlichen Geist eine Weltharmonie ganz anderer Art – die natürliche Harmonie von Systemen interagierender und sich entwickelnder astronomischer Körper, die als Glieder in einer Kette der Natur miteinander verbunden sind. Allerdings sind zwei charakteristische Merkmale der Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Kosmogonie zu beachten. Die erste davon ist, dass sich die nachkantische Kosmogonie auf das Sonnensystem beschränkte und es bis Mitte des 20. Jahrhunderts nur um die Entstehung der Planeten ging, während die Sterne und ihre Systeme außerhalb des Horizonts der theoretischen Analyse blieben. Das zweite Merkmal ist, dass die begrenzten Beobachtungsdaten, die Unsicherheit der verfügbaren astronomischen Informationen, die Unmöglichkeit der experimentellen Begründung kosmogonischer Hypothesen letztendlich zur Umwandlung der wissenschaftlichen Kosmogonie in ein System abstrakter Ideen führten, das nicht nur von anderen Zweigen der Naturwissenschaft abgeschnitten war , aber auch aus verwandten Zweigen der Astronomie.

Die nächste Stufe in der Entwicklung der Kosmologie geht auf das 20. Jahrhundert zurück, als der sowjetische Wissenschaftler A. A. Fridman (1888-1925) die Idee eines sich selbst entwickelnden Universums mathematisch bewies. Die Arbeit von A. A. Fridman hat die Grundlagen der früheren wissenschaftlichen Weltanschauung radikal verändert. Ihm zufolge waren die kosmologischen Anfangsbedingungen für die Entstehung des Universums einzigartig. Friedman erklärte die Natur der Evolution des Universums, das sich ausgehend von einem singulären Zustand ausdehnt, und hob zwei Fälle besonders hervor:

a) der Krümmungsradius des Universums nimmt im Laufe der Zeit ständig zu, beginnend bei Null;

b) Der Krümmungsradius ändert sich periodisch: Das Universum schrumpft zu einem Punkt (zu nichts, einem singulären Zustand), dann wieder von einem Punkt, bringt seinen Radius auf einen bestimmten Wert und verwandelt sich dann wieder, indem er den Radius seiner Krümmung verringert ein Punkt usw.

Im rein mathematischen Sinne erscheint der singuläre Zustand als Nichts – eine geometrische Einheit der Größe Null. Physikalisch erscheint die Singularität als ein sehr eigenartiger Zustand, in dem die Dichte der Materie und die Krümmung der Raumzeit unendlich sind. Alle superheiße, supergekrümmte und superdichte kosmische Materie wird buchstäblich in einen Punkt gezogen und kann, nach dem bildhaften Ausdruck des amerikanischen Physikers J. Wheeler, „durch ein Nadelöhr quetschen“.

Wenn wir uns der Bewertung der modernen Sichtweise des singulären Beginns des Universums zuwenden, müssen die folgenden wichtigen Merkmale des betrachteten Problems als Ganzes beachtet werden.

Erstens hat das Konzept der anfänglichen Singularität einen ziemlich spezifischen physikalischen Inhalt, der mit der Entwicklung der Wissenschaft immer detaillierter und verfeinert wird. Insofern ist es nicht als begriffliche Fixierung des absoluten Anfangs „aller Dinge und Ereignisse“ zu betrachten, sondern als Beginn der Evolution jenes Fragments kosmischer Materie, die auf dem gegenwärtigen Entwicklungsstand der Naturwissenschaft liegt Gegenstand wissenschaftlicher Erkenntnis werden.

Zweitens, wenn nach modernen kosmologischen Daten die Entwicklung des Universums vor 15 bis 20 Milliarden Jahren begann, bedeutet dies keineswegs, dass das Universum vorher noch nicht existierte oder sich in einem Zustand ewiger Stagnation befand.

Die Errungenschaften der Wissenschaft erweiterten die Möglichkeiten der Erkenntnis der Welt um den Menschen herum. Neue Versuche wurden unternommen, um zu erklären, wie alles begann. Georges Lemaitre war der erste, der die Frage nach dem Ursprung der beobachteten großräumigen Struktur des Universums aufwarf. Er stellte das Konzept des "Urknalls" des sogenannten "primitiven Atoms" und der anschließenden Umwandlung seiner Fragmente in Sterne und Galaxien vor. Natürlich ist dieses Konzept auf dem Höhepunkt des modernen astrophysikalischen Wissens nur von historischem Interesse, aber die Idee der anfänglichen explosiven Bewegung der kosmischen Materie und ihrer anschließenden evolutionären Entwicklung ist zu einem integralen Bestandteil des modernen wissenschaftlichen Bildes geworden Welt.

Eine grundlegend neue Etappe in der Entwicklung der modernen evolutionären Kosmologie ist mit dem Namen des amerikanischen Physikers G. A. Gamow (1904-1968) verbunden, dank dem das Konzept eines heißen Universums Eingang in die Wissenschaft fand. Nach seinem Modell vom „Anfang“ des sich entwickelnden Universums bestand Lemaitres „Uratom“ aus hochkomprimierten Neutronen, deren Dichte einen ungeheuren Wert erreichte – ein Kubikzentimeter der Ursubstanz wog eine Milliarde Tonnen. Als Folge der Explosion dieses "Primäratoms" entstand laut G. A. Gamov eine Art kosmologischer Kessel mit einer Temperatur von etwa drei Milliarden Grad, in dem eine natürliche Synthese chemischer Elemente stattfand. Fragmente des primären Eies - einzelne Neutronen zerfielen dann in Elektronen und Protonen, die wiederum zusammen mit nicht zerfallenen Neutronen die Kerne zukünftiger Atome bildeten. All dies geschah in den ersten 30 Minuten nach dem Urknall.

Das heiße Modell war eine spezifische astrophysikalische Hypothese, die Wege zur experimentellen Überprüfung ihrer Folgen aufzeigte. Gamow sagte die Existenz der Reste der Wärmestrahlung des primären heißen Plasmas zum heutigen Zeitpunkt voraus, und seine Mitarbeiter Alfer und Herman berechneten bereits 1948 ziemlich genau die Temperatur dieser Reststrahlung des bereits modernen Universums. Gamow und seinen Mitarbeitern gelang es jedoch nicht, eine zufriedenstellende Erklärung für die natürliche Bildung und Verbreitung schwerer chemischer Elemente im Universum zu geben, was der Grund für die Skepsis seiner Theorie seitens der Fachwelt war. Wie sich herausstellte, konnte der vorgeschlagene Mechanismus der Kernfusion das Auftreten der jetzt beobachteten Menge dieser Elemente nicht sicherstellen.

Wissenschaftler begannen, nach anderen physikalischen Modellen des "Anfangs" zu suchen. 1961 stellte Akademiker Ya. B. Zeldovich ein alternatives Kältemodell vor, nach dem das ursprüngliche Plasma aus einer Mischung kalter (mit einer Temperatur unter dem absoluten Nullpunkt) entarteter Teilchen - Protonen, Elektronen und Neutrinos - bestand. Drei Jahre später führten die Astrophysiker I. D. Novikov und A. G. Doroshkevich eine vergleichende Analyse zweier entgegengesetzter Modelle kosmologischer Anfangsbedingungen - heiß und kalt - durch und zeigten den Weg der experimentellen Überprüfung und Auswahl eines von ihnen auf. Es wurde vorgeschlagen zu versuchen, die Reste der Primärstrahlung durch Untersuchung des Strahlungsspektrums von Sternen und kosmischen Radioquellen nachzuweisen. Die Entdeckung der Reste der Primärstrahlung würde die Richtigkeit des heißen Modells bestätigen, und wenn es keine gibt, dann spricht dies für das kalte Modell.

Fast zur gleichen Zeit belebte eine Gruppe amerikanischer Forscher unter der Leitung des Physikers Robert Dicke, die die veröffentlichten Ergebnisse der Arbeiten von Gamow, Alfer und Herman nicht kannten, das heiße Modell des Universums auf der Grundlage anderer theoretischer Überlegungen. Durch astrophysikalische Messungen fanden R. Dicke und seine Mitarbeiter den Nachweis der Existenz kosmischer Wärmestrahlung. Diese bahnbrechende Entdeckung ermöglichte es, wichtige, zuvor unzugängliche Informationen über die Anfangsstadien der Entwicklung des astronomischen Universums zu erhalten. Die registrierte kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung ist nichts anderes als ein direkter Radiobericht über die einzigartigen universellen Ereignisse, die sich kurz nach dem "Urknall" abspielten - dem grandiosesten in Ausmaß und Folgen eines katastrophalen Prozesses in der beobachtbaren Geschichte des Universums.

So war es als Ergebnis jüngster astronomischer Beobachtungen möglich, die grundlegende Frage nach der Natur der physikalischen Bedingungen, die in den frühen Stadien der kosmischen Evolution vorherrschten, eindeutig zu lösen: Das heiße Modell des "Anfangs" erwies sich als das beste angemessen. Das Gesagte bedeutet jedoch nicht, dass alle theoretischen Aussagen und Schlussfolgerungen von Gamows kosmologischem Konzept bestätigt wurden. Von den beiden Anfangshypothesen der Theorie – über die Neutronenzusammensetzung des „kosmischen Eies“ und den heißen Zustand des jungen Universums – hat sich nur letztere bewährt, was auf die quantitative Überlegenheit der Strahlung gegenüber der Materie an den Quellen hinweist die derzeit beobachtete kosmologische Expansion.

Im gegenwärtigen Entwicklungsstadium der physikalischen Kosmologie steht die Aufgabe im Vordergrund, eine thermische Geschichte des Universums zu erstellen, insbesondere ein Szenario für die Bildung einer großräumigen Struktur des Universums.

Die neuesten theoretischen Forschungen der Physiker gingen in Richtung der folgenden Grundidee: Alle bekannten Arten physikalischer Wechselwirkungen basieren auf einer universellen Wechselwirkung; elektromagnetische, schwache, starke und gravitative Wechselwirkungen sind verschiedene Facetten einer einzelnen Wechselwirkung, die sich aufspalten, wenn das Energieniveau der entsprechenden physikalischen Prozesse abnimmt. Mit anderen Worten, bei sehr hohen Temperaturen (die bestimmte kritische Werte überschreiten) beginnen sich verschiedene Arten von physikalischen Wechselwirkungen zu kombinieren, und an der Grenze werden alle vier Arten von Wechselwirkungen auf eine einzige einzelne Proto-Wechselwirkung reduziert, die als "Große Fusion" bezeichnet wird.

Was nach dem Entfernen von Materieteilchen (zum Beispiel aus einem geschlossenen Gefäß mit einer Vakuumpumpe) übrig bleibt, ist laut Quantentheorie keineswegs leer im wörtlichen Sinne des Wortes, wie die klassische Physik glaubte, obwohl das Vakuum dies nicht tut enthalten gewöhnliche Teilchen, die mit "halblebendigen", den sogenannten virtuellen Körpern gesättigt sind. Um sie in echte Materieteilchen zu verwandeln, reicht es aus, das Vakuum beispielsweise anzuregen, indem man es mit einem elektromagnetischen Feld beaufschlagt, das durch darin eingeführte geladene Teilchen erzeugt wird.

Aber was war die Ursache des Urknalls? Nach den Daten der Astronomie zu urteilen, ist der physikalische Wert der kosmologischen Konstante, die in Einsteins Gravitationsgleichungen erscheint, sehr klein, möglicherweise nahe Null. Aber selbst wenn es so unbedeutend ist, kann es sehr große kosmologische Konsequenzen haben. Die Entwicklung der Quantenfeldtheorie führte zu noch interessanteren Schlussfolgerungen. Es stellte sich heraus, dass die kosmologische Konstante eine Funktion der Energie ist, insbesondere hängt sie von der Temperatur ab. Bei ultrahohen Temperaturen, die in den frühesten Phasen der Entwicklung kosmischer Materie vorherrschten, konnte die kosmologische Konstante sehr groß und vor allem positiv im Vorzeichen sein. Mit anderen Worten, das Vakuum könnte sich in ferner Vergangenheit in einem äußerst ungewöhnlichen physikalischen Zustand befinden, der durch das Vorhandensein starker Abstoßungskräfte gekennzeichnet ist. Es waren diese Kräfte, die als physikalische Ursache des "Urknalls" und der anschließenden schnellen Expansion des Universums dienten.

Die Betrachtung der Ursachen und Folgen des kosmologischen „Urknalls“ wäre ohne ein weiteres physikalisches Konzept nicht vollständig. Die Rede ist vom sogenannten Phasenübergang (Umwandlung), d.h. eine qualitative Umwandlung einer Substanz, begleitet von einer scharfen Änderung von einem ihrer Zustände in einen anderen. Die sowjetischen Physiker D. A. Kirzhnits und A. D. Linde machten als erste darauf aufmerksam, dass in der Anfangsphase der Entstehung des Universums, als sich die kosmische Materie in einem superheißen, aber bereits abkühlenden Zustand befand, ähnliche physikalische Prozesse (Phasenübergänge) ablaufen könnten .

Weitere Untersuchungen der kosmologischen Folgen von Phasenübergängen mit gebrochener Symmetrie führten zu neuen theoretischen Entdeckungen und Verallgemeinerungen. Darunter ist die Entdeckung einer bisher unbekannten Epoche in der Selbstentwicklung des Universums. Es stellte sich heraus, dass es während des kosmologischen Phasenübergangs einen Zustand extrem schneller Expansion erreichen konnte, in dem seine Dimensionen um ein Vielfaches zunahmen und die Dichte der Materie praktisch unverändert blieb. Als Gravitationsvakuum wird der Anfangszustand angesehen, aus dem das expandierende Universum entstanden ist. Die scharfen Veränderungen, die den Prozess der kosmologischen Expansion des Weltraums begleiten, sind durch fantastische Zahlen gekennzeichnet. Es wird also angenommen, dass das gesamte beobachtbare Universum aus einer einzigen Vakuumblase entstanden ist, die weniger als 10 hoch minus 33 cm hoch ist! Die Vakuumblase, aus der unser Universum entstand, hatte eine Masse von nur einem Hunderttausendstel Gramm.

Gegenwärtig gibt es noch keine umfassend getestete und allgemein anerkannte Theorie über den Ursprung der großräumigen Struktur des Universums, obwohl Wissenschaftler erhebliche Fortschritte beim Verständnis der natürlichen Wege seiner Entstehung und Entwicklung gemacht haben. Seit 1981 begann die Entwicklung einer physikalischen Theorie eines sich aufblähenden (inflationären) Universums. Bis heute haben Physiker mehrere Versionen dieser Theorie vorgeschlagen. Es wird angenommen, dass die Evolution des Universums, die mit einer grandiosen allgemeinen kosmischen Katastrophe, dem sogenannten "Urknall", begann, anschließend von einer wiederholten Änderung des Expansionsregimes begleitet wurde.

Nach Annahmen von Wissenschaftlern war nach 10 bis minus 43 Grad Sekunden nach dem "Urknall" die Dichte superheißer kosmischer Materie sehr hoch (10 bis 94 Grad Gramm / cm³). Die Vakuumdichte war ebenfalls hoch, obwohl sie größenordnungsmäßig viel geringer war als die Dichte gewöhnlicher Materie, und daher war die Gravitationswirkung der primitiven physikalischen "Leere" nicht wahrnehmbar. Während der Expansion des Universums sanken jedoch Dichte und Temperatur der Materie, während die Vakuumdichte unverändert blieb. Dieser Umstand führte bereits 10 bis minus 35 Sekunden nach dem „Urknall“ zu einer starken Veränderung der physikalischen Situation. Die Dichte des Vakuums wird zuerst gleich und dann, nach einigen Supermomenten der kosmischen Zeit, wird sie größer als sie. Dann macht sich die Gravitationswirkung des Vakuums bemerkbar – seine Abstoßungskräfte haben wieder Vorrang vor den Gravitationskräften gewöhnlicher Materie, woraufhin das Universum beginnt, sich extrem schnell auszudehnen (anschwillt) und in einem unendlich kleinen Bruchteil von a enorme Größen erreicht zweite. Dieser Prozess ist jedoch zeitlich und räumlich begrenzt. Das Universum kühlt wie jedes expandierende Gas zunächst schnell ab und ist bereits im Bereich von 10 bis minus 33 Grad Sekunde nach dem „Urknall“ stark unterkühlt. Als Ergebnis dieser universellen „Abkühlung“ geht das Universum von einer Phase in die andere über. Wir sprechen von einem Phasenübergang der ersten Art - einer abrupten Änderung der inneren Struktur der kosmischen Materie und aller damit verbundenen physikalischen Eigenschaften und Eigenschaften. In der Endphase dieses kosmischen Phasenübergangs wird die gesamte Energiereserve des Vakuums in die Wärmeenergie gewöhnlicher Materie umgewandelt, wodurch das universelle Plasma wieder auf seine ursprüngliche Temperatur erhitzt wird und sich dementsprechend sein Expansionsmodus ändert .

Nicht weniger interessant und in globaler Perspektive wichtiger ist ein anderes Ergebnis neuester theoretischer Forschung - die grundsätzliche Möglichkeit, die anfängliche Singularität im physikalischen Sinne zu vermeiden. Wir sprechen von einer völlig neuen physikalischen Sicht auf das Problem der Entstehung des Universums.

Es stellte sich heraus, dass es im Gegensatz zu einigen neueren theoretischen Vorhersagen (dass die anfängliche Singularität auch mit einer Quantenverallgemeinerung der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht vermieden werden kann) bestimmte mikrophysikalische Faktoren gibt, die die unendliche Kompression von Materie unter der Wirkung von Gravitationskräften verhindern können.

Bereits in den späten dreißiger Jahren wurde theoretisch entdeckt, dass Sterne mit einer Masse, die die Masse der Sonne um mehr als das Dreifache übersteigt, im letzten Stadium ihrer Entwicklung unwiderstehlich zu einem Singulator-Zustand komprimiert werden. Letztere wird im Gegensatz zur Singularität des kosmologischen Typs, genannt Friedmanns, Schwarzschilds genannt (nach dem deutschen Astronomen, der als erster die astrophysikalischen Konsequenzen von Einsteins Gravitationstheorie betrachtete). Aber aus rein physikalischer Sicht sind beide Arten von Singularitäten identisch. Formal unterscheiden sie sich darin, dass die erste Singularität der Anfangszustand der Materieentwicklung ist, während die zweite der Endzustand ist.

Nach neueren theoretischen Vorstellungen muss der Gravitationskollaps mit der Verdichtung von Materie buchstäblich „auf einen Punkt“ enden – auf einen Zustand unendlicher Dichte. Nach neuesten physikalischen Konzepten kann der Kollaps irgendwo im Bereich des Planck-Dichtewerts gestoppt werden, d.h. an der Wende von 10 bis 94 Grad Gramm / Kubikzentimeter. Dies bedeutet, dass das Universum seine Expansion nicht von Grund auf wieder aufnimmt, sondern ein geometrisch definiertes (Mindest-)Volumen und einen physikalisch akzeptablen, regelmäßigen Zustand aufweist.

Akademiker M.A.Markov präsentierte eine interessante Version des pulsierenden Universums. Im logischen Rahmen dieses kosmologischen Modells werden die alten theoretischen Schwierigkeiten, wenn auch nicht endgültig gelöst, zumindest aus einer neuen Perspektive beleuchtet. Dem Modell liegt die Hypothese zugrunde, dass bei stark abnehmender Distanz die Konstanten aller physikalischen Wechselwirkungen gegen Null gehen. Diese Annahme ist eine Folge einer anderen Annahme, wonach die Gravvom Dichtegrad der Substanz abhängt.

Nach Markovs Theorie stellen sich seine physikalischen und geometrischen Eigenschaften heraus, wann immer das Universum vom Friedmann-Stadium (endgültige Kontraktion) zum de Sitter-Stadium (anfängliche Expansion) übergeht. Markov glaubt, dass diese Bedingung völlig ausreicht, um die klassische Schwierigkeit auf dem Weg der physikalischen Verwirklichung des ewig schwingenden Universums zu überwinden.

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9) Was ist? Wer ist das? : In 3 Bänden T. 1. - 3. Aufl., überarbeitet. Ch 80 und zusätzl. - M.: "Pädagogik-Presse", 1992. -384 p. : krank.

10) Gespräche über das Universum - M.: Politizdat, 1984. - 111 S. - (Gespräche über die Welt und den Menschen).

Die Wissenschaft der Himmelskörper

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Astronomie

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Wissenschaft des Universums

Caroline Herschel assistierte 1782 ihrem Bruder William und wurde eine der ersten Frauen in dieser Wissenschaft.

Eine der sieben freien Wissenschaften

Wortdefinitionen für Astronomie in Wörterbüchern

Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. S. I. Ozhegov, N. Yu. Shvedova. Die Bedeutung des Wortes im Wörterbuch Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. S. I. Ozhegov, N. Yu. Shvedova.
-und ... nun ja. Die Wissenschaft der kosmischen Körper, der Systeme, die sie bilden, und des Universums als Ganzes. adj. astronomisch, th, th. Astronomische Einheit (Entfernung von der Erde zur Sonne). Astronomische Zahl (trans.: extrem groß).

Enzyklopädisches Wörterbuch, 1998 Die Bedeutung des Wortes im Wörterbuch Encyclopedic Dictionary, 1998
ASTRONOMIE (von astro ... und griechisch nomos - Gesetz) ist die Wissenschaft von der Struktur und Entwicklung kosmischer Körper, der Systeme, die sie bilden, und des Universums als Ganzes. Astronomie umfasst sphärische Astronomie, praktische Astronomie, Astrophysik, Himmelsmechanik, Sternastronomie, ...

Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. DN Uschakow Die Bedeutung des Wortes im Wörterbuch Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. DN Uschakow
Astronomie, pl. jetzt. (von griechisch astron – Stern und nomos – Gesetz). Die Wissenschaft der Himmelskörper.

Neues erklärendes und abgeleitetes Wörterbuch der russischen Sprache, T. F. Efremova. Die Bedeutung des Wortes im Wörterbuch Neues erklärendes und abgeleitetes Wörterbuch der russischen Sprache, T. F. Efremova.
und. Eine komplexe wissenschaftliche Disziplin, die die Struktur und Entwicklung kosmischer Körper, ihrer Systeme und des Universums als Ganzes untersucht. Ein akademisches Fach, das die theoretischen Grundlagen einer bestimmten wissenschaftlichen Disziplin enthält. entfalten Ein Lehrbuch, das den Inhalt eines bestimmten Themas umreißt.

Große sowjetische Enzyklopädie Die Bedeutung des Wortes im Wörterbuch Große Sowjetische Enzyklopädie
"Astronomy", Abstract Journal des All-Union Institute of Scientific and Technical Information of the UdSSR Academy of Sciences. Es wird seit 1963 in Moskau veröffentlicht (die abstrakte Zeitschrift Astronomy and Geodesy wurde 1953–62 veröffentlicht); 12 Ausgaben pro Jahr. Veröffentlichen von Abstracts, Anmerkungen oder bibliografischen...

Beispiele für die Verwendung des Wortes Astronomie in der Literatur.

Die alten Segelanweisungen des Asowschen Meeres Seite an Seite mit Lehrbüchern Astronomie und Navigation.

So wie diese konkreten Probleme, die mit algebraischen Methoden gelöst werden, nicht als Teil der abstrakten Wissenschaft der Algebra angesehen werden können, so sind meiner Meinung nach die konkreten Probleme Astronomie keineswegs in jenen Zweig der abstrakt-konkreten Wissenschaft eingeordnet werden, der die Theorie der Aktion und Reaktion sich anziehender freier Körper entwickelt.

So war es auch mit der Entdeckung, dass Lichtbrechung und -streuung nicht demselben Veränderungsgesetz folgen: Diese Entdeckung wirkte sich auf beide aus Astronomie, und auf der Physiologie, die uns achromatische Teleskope und Mikroskope gibt.

Bald beginnt Biruni, sich ernsthaft mit Problemen auseinanderzusetzen Astronomie, bereits im Alter von 21 Jahren, wichtige Erfolge erzielt.

Matthew Vlastar hat aus dieser Sicht absolut recht Astronomie erklärt diese, im Laufe der Zeit entstandene Verletzung.