O céu estrelado há muito excita a imaginação humana. Nossos ancestrais distantes tentaram entender que tipo de estranhos pontos cintilantes pairavam sobre suas cabeças. Quantos deles, de onde vieram, afetam os eventos terrenos? Desde a antiguidade, o homem tenta compreender como funciona o Universo em que vive.

Sobre como os povos antigos imaginavam o Universo, hoje só podemos aprender com contos de fadas e lendas que chegaram até nós. Demorou séculos e milênios para o surgimento e fortalecimento da ciência do Universo, estudando suas propriedades e estágios de desenvolvimento - cosmologia. As pedras angulares desta disciplina são astronomia, matemática e física.

Hoje entendemos muito melhor a estrutura do Universo, mas cada conhecimento adquirido só traz novas questões. O estudo de partículas atômicas em um colisor, a observação da vida na natureza, o pouso de uma sonda interplanetária em um asteroide também pode ser chamado de estudo do Universo, pois esses objetos fazem parte dele. O homem também faz parte do nosso belo universo estelar. Ao estudar o sistema solar ou galáxias distantes, aprendemos mais sobre nós mesmos.

Cosmologia e objetos de seu estudo

O próprio conceito de Universo não tem uma definição clara na astronomia. Em diferentes períodos históricos e entre diferentes povos, teve uma série de sinônimos, como "cosmos", "mundo", "universo", "universo" ou "esfera celeste". Muitas vezes, ao falar sobre os processos que ocorrem nas profundezas do Universo, o termo "macrocosmo" é usado, o oposto do qual é o "microcosmo" do mundo dos átomos e partículas elementares.

No difícil caminho do conhecimento, a cosmologia muitas vezes se cruza com a filosofia e até com a teologia, e não há nada de surpreendente nisso. A ciência da estrutura do Universo está tentando explicar quando e como o universo surgiu, desvendar o mistério da origem da matéria, entender o lugar da Terra e da humanidade na infinidade do espaço.

A cosmologia moderna tem dois grandes problemas. Em primeiro lugar, o objeto de seu estudo - o Universo - é único, o que impossibilita o uso de esquemas e métodos estatísticos. Resumindo, não sabemos da existência de outros Universos, suas propriedades, estrutura, então não podemos comparar. Em segundo lugar, a duração dos processos astronômicos não permite realizar observações diretas.

A cosmologia parte do postulado de que as propriedades e a estrutura do Universo são as mesmas para qualquer observador, com exceção de fenômenos cósmicos raros. Isso significa que a matéria no universo é distribuída uniformemente e tem as mesmas propriedades em todas as direções. Disto segue-se que as leis físicas que operam em uma parte do Universo podem ser extrapoladas para toda a Metagaláxia.

A cosmologia teórica desenvolve novos modelos, que são então confirmados ou refutados por observações. Por exemplo, a teoria da origem do Universo como resultado de uma explosão foi comprovada.

Idade, tamanho e composição

A escala do universo é incrível: é muito maior do que poderíamos imaginar vinte ou trinta anos atrás. Os cientistas já descobriram cerca de quinhentos bilhões de galáxias, e o número está aumentando constantemente. Cada um deles gira em torno de seu próprio eixo e se afasta dos outros em grande velocidade devido à expansão do universo.

O Quasar 3C 345 é um dos objetos mais brilhantes do universo, localizado a uma distância de cinco bilhões de anos-luz de nós. A mente humana não pode sequer imaginar tais distâncias. Uma nave espacial viajando à velocidade da luz levaria mil anos para circundar nossa Via Láctea. Ele levaria 2,5 mil anos para chegar à galáxia de Andrômeda. E é o vizinho mais próximo.

Falando sobre o tamanho do Universo, queremos dizer sua parte visível, também chamada de Metagalaxia. Quanto mais observações obtemos, mais os limites do universo são separados. Além disso, isso acontece simultaneamente em todas as direções, o que comprova sua forma esférica.

Nosso mundo surgiu há cerca de 13,8 bilhões de anos como resultado do Big Bang - um evento que deu origem a estrelas, planetas, galáxias e outros objetos. Esta figura é a idade real do universo.

Com base na velocidade da luz, pode-se supor que seu tamanho também seja de 13,8 bilhões de anos-luz. No entanto, na verdade, eles são maiores, porque desde o momento do nascimento, o Universo vem se expandindo continuamente. Parte dela está se movendo em velocidade superluminal, devido à qual um número significativo de objetos no Universo permanecerá invisível para sempre. Esse limite é chamado de esfera ou horizonte de Hubble.

O diâmetro da Metagalaxy é de 93 bilhões de anos-luz. Não sabemos o que está além do universo conhecido. Talvez existam objetos mais distantes que são inacessíveis hoje para observações astronômicas. Uma parte significativa dos cientistas acredita na infinidade do universo.

A idade do universo foi verificada repetidamente usando vários métodos e ferramentas científicas. Foi confirmado pela última vez pelo telescópio espacial Planck. Os dados disponíveis são totalmente consistentes com os modelos modernos de expansão do Universo.

Do que é feito o universo? O hidrogênio é o elemento mais comum no universo (75%), seguido pelo hélio (23%), os demais elementos representam apenas 2% da quantidade total de matéria. A densidade média é de 10-29 g/cm3, uma parte significativa da qual recai sobre a chamada energia e matéria escuras. Os nomes sinistros não falam de sua inferioridade, é apenas que a matéria escura, ao contrário da matéria comum, não interage com a radiação eletromagnética. Assim, não podemos observá-lo e tirar nossas conclusões apenas por motivos indiretos.

Com base na densidade acima, a massa do universo é de aproximadamente 6*1051 kg. Deve ser entendido que esta figura não inclui a massa escura.

A estrutura do universo: dos átomos aos aglomerados galácticos

O espaço não é apenas um enorme vazio no qual estrelas, planetas e galáxias estão espalhados uniformemente. A estrutura do Universo é bastante complexa e possui vários níveis de organização, que podemos classificar de acordo com a escala dos objetos:

1. Corpos astronômicos no universo são geralmente agrupados em sistemas. As estrelas geralmente formam pares ou fazem parte de aglomerados que contêm dezenas ou até centenas de estrelas. Nesse aspecto, nosso Sol é bastante atípico, pois não possui um "duplo";
2. As galáxias são o próximo nível de organização. Podem ser espirais, elípticas, lenticulares, irregulares. Os cientistas ainda não entendem completamente por que as galáxias têm formas diferentes. Nesse nível, descobrimos maravilhas do universo como buracos negros, matéria escura, gás interestelar, estrelas binárias. Além das estrelas, eles incluem poeira, gás e radiação eletromagnética. Várias centenas de bilhões de galáxias foram descobertas no universo conhecido. Muitas vezes eles se encontram. Não é como um acidente de carro: as estrelas apenas se misturam e mudam de órbita. Tais processos levam milhões de anos e levam à formação de novos aglomerados estelares;
3. Várias galáxias formam o Grupo Local. Além da Via Láctea, a nossa inclui a Nebulosa do Triângulo, a Nebulosa de Andrômeda e mais 31 sistemas. Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas estáveis ​​conhecidas no universo, mantidas juntas pela força gravitacional e algum outro fator. Os cientistas calcularam que a gravidade sozinha claramente não é suficiente para manter a estabilidade desses objetos. Ainda não há justificativa científica para esse fenômeno;
4. O próximo nível da estrutura do Universo são os superaglomerados de galáxias, cada um dos quais contém dezenas ou mesmo centenas de galáxias e aglomerados. No entanto, a gravidade não os segura mais, então eles seguem o universo em expansão;
5. O último nível de organização do universo são células ou bolhas, cujas paredes formam superaglomerados de galáxias. Entre eles estão áreas vazias chamadas vazios. Essas estruturas do Universo têm escalas de cerca de 100 Mpc. Nesse nível, os processos de expansão do Universo são mais perceptíveis, e a radiação relíquia também está associada a ele - um eco do Big Bang.

Como surgiu o universo

Como surgiu o universo? O que aconteceu antes deste momento? Como ele se tornou aquele espaço infinito que conhecemos hoje? Foi um acidente ou um processo natural?

Após décadas de discussões e debates furiosos, físicos e astrônomos quase chegaram a um consenso de que o universo surgiu como resultado de uma explosão de poder colossal. Ele não apenas deu origem a toda a matéria do universo, mas também determinou as leis físicas pelas quais o cosmos conhecido por nós existe. Isso é chamado de teoria do Big Bang.

De acordo com essa hipótese, uma vez que toda a matéria foi de alguma forma incompreensível coletada em um pequeno ponto com temperatura e densidade infinitas. Chama-se Singularidade. Há 13,8 bilhões de anos, o ponto explodiu, formando estrelas, galáxias, seus aglomerados e outros corpos astronômicos do Universo.

Por que e como isso aconteceu não é claro. Os cientistas precisam deixar de lado muitas questões relacionadas à natureza da singularidade e sua origem: ainda não existe uma teoria física completa dessa etapa da história do Universo. Deve-se notar que existem outras teorias da origem do Universo, mas elas têm muito menos adeptos.

O termo "Big Bang" entrou em uso no final dos anos 40 após a publicação do trabalho do astrônomo britânico Hoyle. Hoje, esse modelo está completamente desenvolvido - os físicos podem descrever com confiança os processos que ocorreram uma fração de segundo após esse evento. Pode-se acrescentar também que esta teoria permitiu determinar a idade exata do Universo e descrever as principais etapas de sua evolução.

A principal evidência para a teoria do Big Bang é a presença de radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Foi inaugurado em 1965. Este fenômeno surgiu como resultado da recombinação de átomos de hidrogênio. A radiação relíquia pode ser chamada de principal fonte de informação sobre como o Universo foi organizado há bilhões de anos. É isotrópico e preenche uniformemente o espaço exterior.

Outro argumento a favor da objetividade desse modelo é o próprio fato da expansão do Universo. Na verdade, ao extrapolar esse processo para o passado, os cientistas chegaram a um conceito semelhante.

Existem pontos fracos na teoria do Big Bang. Se o universo se formou instantaneamente a partir de um pequeno ponto, então deveria ter havido uma distribuição não uniforme da matéria, que não observamos. Além disso, esse modelo não pode explicar onde a antimatéria chegou, cuja quantidade no “momento da criação” não deveria ser inferior à matéria bariônica comum. No entanto, agora o número de antipartículas no universo é insignificante. Mas a desvantagem mais significativa dessa teoria é sua incapacidade de explicar o fenômeno do Big Bang, é simplesmente percebido como um fato consumado. Não sabemos como era o universo antes da singularidade.

Existem outras hipóteses sobre a origem e evolução posterior do universo. O modelo de um universo estacionário tem sido popular por muitos anos. Vários cientistas eram da opinião de que, como resultado de flutuações quânticas, surgiu do vácuo. Entre eles estava o famoso Stephen Hawking. Lee Smolin apresentou a teoria de que o nosso, como outros universos, se formou dentro de buracos negros.

Tentativas foram feitas para melhorar a teoria existente do Big Bang. Por exemplo, existe uma hipótese sobre a ciclicidade do Universo, segundo a qual o nascimento de uma singularidade nada mais é do que sua transição de um estado para outro. É verdade que essa abordagem contradiz a segunda lei da termodinâmica.

A evolução do universo ou o que aconteceu após o Big Bang

A teoria do Big Bang permitiu aos cientistas criar um modelo preciso da evolução do Universo. E hoje sabemos muito bem quais processos ocorreram no jovem Universo. A única exceção é o estágio inicial da criação, que ainda é objeto de acirrada discussão e controvérsia. Claro que para chegar a tal resultado não bastava uma base teórica, foram necessários anos de pesquisas sobre o Universo e milhares de experimentos em aceleradores.

Hoje, a ciência identifica os seguintes estágios após o Big Bang:

1. O período mais antigo conhecido por nós é chamado de era Planck, ocupa um segmento de 0 a 10-43 segundos. Nessa época, toda a matéria e energia do universo foram coletadas em um ponto, e as quatro interações principais eram uma só;
2. A era da Grande Unificação (de 10-43 a 10-36 segundos). Caracteriza-se pelo aparecimento de quarks e pela separação dos principais tipos de interações. O principal evento deste período é a liberação da força gravitacional. Nesta época, as leis do universo começaram a tomar forma. Hoje temos a oportunidade de uma descrição detalhada dos processos físicos desta época;
3. O terceiro estágio da criação é chamado de Era da Inflação (de 10-36 a 10-32). Neste momento, o rápido movimento do Universo começou a uma velocidade significativamente superior à velocidade da luz. Torna-se maior do que o presente universo visível. O resfriamento é iniciado. Neste período, as forças fundamentais do universo são finalmente separadas;
4. No período de 10-32 a 10-12 segundos, aparecem partículas "exóticas" do tipo bóson de Higgs, o espaço é preenchido com plasma de quark-glúon. O intervalo de 10−12 a 10−6 segundos é chamado de era dos quarks, de 10−6 a 1 segundo - hádrons, em 1 segundo após o Big Bang começa a era dos léptons;
5. Fase da nucleossíntese. Durou até cerca do terceiro minuto desde o início dos eventos. Durante este período, átomos de hélio, deutério e hidrogênio surgem de partículas no Universo. O resfriamento continua, o espaço se torna transparente para os fótons;
6. Três minutos após o Big Bang, começa a era da Recombinação Primária. Nesse período, surgiu a radiação relíquia, que os astrônomos ainda estão estudando;
7. O período de 380 mil - 550 milhões de anos é chamado de Idade das Trevas. O universo neste momento está cheio de hidrogênio, hélio, vários tipos de radiação. Não havia fontes de luz no universo;
8. 550 milhões de anos após a Criação, aparecem estrelas, galáxias e outras maravilhas do universo. As primeiras estrelas explodem, liberando matéria para formar sistemas planetários. Este período é chamado de Era da Reionização;
9. Na idade de 800 milhões de anos, os primeiros sistemas estelares com planetas começam a se formar no Universo. A Era da Substância está chegando. Durante este período, nosso planeta natal também é formado.

Acredita-se que o período de interesse para a cosmologia seja de 0,01 segundo após o ato da criação até os dias atuais. Nesse período de tempo, os elementos primários foram formados, dos quais surgiram estrelas, galáxias e o sistema solar. Para os cosmólogos, a era da recombinação é considerada um período particularmente importante, quando surgiu a radiação relíquia, com a ajuda da qual continua o estudo do Universo conhecido.

História da cosmologia: período antigo

O homem tem pensado sobre a estrutura do mundo ao seu redor desde tempos imemoriais. As primeiras ideias sobre a estrutura e as leis do Universo podem ser encontradas em contos de fadas e lendas de diferentes povos do mundo.

Acredita-se que as observações astronômicas regulares foram praticadas pela primeira vez na Mesopotâmia. Várias civilizações desenvolvidas viveram sucessivamente neste território: os sumérios, assírios, persas. Podemos aprender sobre como eles imaginavam o Universo a partir das muitas tábuas cuneiformes encontradas no local das cidades antigas. Os primeiros registros sobre o movimento dos corpos celestes datam do 6º milênio aC.

Dos fenômenos astronômicos, os sumérios estavam mais interessados ​​em ciclos - a mudança das estações e as fases da lua. A futura colheita e saúde dos animais domésticos dependia deles e, consequentemente, a sobrevivência da população humana. A partir disso, foi tirada uma conclusão sobre a influência dos corpos celestes nos processos que ocorrem na Terra. Portanto, estudando o Universo, você pode prever seu futuro - foi assim que a astrologia nasceu.

Os sumérios inventaram um poste para determinar a altura do Sol, criaram um calendário solar e lunar, descreveram as principais constelações e descobriram algumas leis da mecânica celeste.

Muita atenção foi dada ao movimento de objetos espaciais nas práticas religiosas do Egito Antigo. Os habitantes do Vale do Nilo usavam um modelo geocêntrico do universo, no qual o Sol girava em torno da Terra. Muitos textos egípcios antigos contendo informações astronômicas chegaram até nós.

A ciência do céu atingiu alturas significativas na China antiga. Aqui no III milênio aC. e. o posto de astrônomo da corte apareceu, e no século XII aC. e. os primeiros observatórios foram abertos. Sabemos principalmente sobre eclipses solares, sobrevoos de cometas, chuvas de meteoros e outros eventos cósmicos interessantes da antiguidade de crônicas e crônicas chinesas, que foram meticulosamente guardadas por séculos.

A astronomia era tida em alta estima entre os helenos. Eles estudaram essa questão em várias escolas filosóficas, cada uma das quais, via de regra, tinha seu próprio sistema do Universo. Os gregos foram os primeiros a sugerir a forma esférica da Terra e a rotação do planeta em torno de seu próprio eixo. O astrônomo Hiparco introduziu os conceitos de apogeu e perigeu, excentricidade orbital, desenvolveu modelos do movimento do Sol e da Lua e calculou os períodos de rotação dos planetas. Uma grande contribuição para o desenvolvimento da astronomia foi feita por Ptolomeu, que pode ser chamado de criador do modelo geocêntrico do sistema solar.

Grandes alturas no estudo das leis do universo atingiram a civilização maia. Isto é confirmado pelos resultados das escavações arqueológicas. Os sacerdotes sabiam prever eclipses solares, criaram um calendário perfeito, construíram numerosos observatórios. Os astrônomos maias observaram planetas próximos e foram capazes de determinar com precisão seus períodos orbitais.

Idade Média e Tempos Modernos

Após o colapso do Império Romano e a disseminação do cristianismo, a Europa mergulhou na Idade das Trevas por quase um milênio - o desenvolvimento das ciências naturais, incluindo a astronomia, praticamente parou. Os europeus extraíram informações sobre a estrutura e as leis do Universo a partir de textos bíblicos, alguns astrônomos aderiram firmemente ao sistema geocêntrico de Ptolomeu e a astrologia desfrutou de uma popularidade sem precedentes. O verdadeiro estudo do universo pelos cientistas começou apenas no Renascimento.

No final do século XV, o cardeal Nicolau de Cusa apresentou uma ideia ousada sobre a universalidade do universo e a infinidade das profundezas do universo. No século 16, ficou claro que os pontos de vista de Ptolomeu eram errôneos e, sem a adoção de um novo paradigma, o desenvolvimento da ciência era impensável. O matemático e astrônomo polonês Nicolau Copérnico, que propôs um modelo heliocêntrico do sistema solar, decidiu quebrar o antigo modelo.

Do ponto de vista moderno, seu conceito era imperfeito. Em Copérnico, o movimento dos planetas era fornecido pela rotação das esferas celestes às quais estavam ligados. As próprias órbitas tinham uma forma circular e na fronteira do mundo havia uma esfera com estrelas fixas. No entanto, ao colocar o Sol no centro do sistema, o cientista polonês, sem dúvida, fez uma verdadeira revolução. A história da astronomia pode ser dividida em duas grandes partes: o período antigo e o estudo do universo desde Copérnico até os dias atuais.

Em 1608, o cientista italiano Galileu inventou o primeiro telescópio do mundo, o que deu um grande impulso ao desenvolvimento da astronomia observacional. Agora os cientistas podiam contemplar as profundezas do universo. Descobriu-se que a Via Láctea consiste em bilhões de estrelas, o Sol tem manchas, a Lua tem montanhas e os satélites giram em torno de Júpiter. O advento do telescópio causou um verdadeiro boom nas observações ópticas das maravilhas do universo.

Em meados do século XVI, o cientista dinamarquês Tycho Brahe foi o primeiro a iniciar observações astronômicas regulares. Ele provou a origem cósmica dos cometas, refutando assim a ideia de Copérnico sobre as esferas celestes. No início do século XVII, Johannes Kepler desvendou os mistérios do movimento planetário formulando suas famosas leis. Ao mesmo tempo, as nebulosas de Andrômeda e Órion, os anéis de Saturno foram descobertos e o primeiro mapa da superfície lunar foi compilado.

Em 1687, Isaac Newton formulou a lei da gravitação universal, que explica a interação de todos os componentes do universo. Ele tornou possível ver o significado oculto das leis de Kepler, que, de fato, foram derivadas empiricamente. Os princípios descobertos por Newton permitiram aos cientistas dar uma nova olhada no espaço do Universo.

O século 18 foi um período de rápido desenvolvimento da astronomia, expandindo grandemente os limites do universo conhecido. Em 1785, Kant teve a brilhante ideia de que a Via Láctea era uma enorme coleção de estrelas, unidas pela gravidade.

Neste momento, novos corpos celestes apareceram no "mapa do Universo", os telescópios foram aprimorados.

Em 1785, o astrônomo inglês Herschel, baseado nas leis do eletromagnetismo e da mecânica newtoniana, tentou criar um modelo do universo e determinar sua forma. No entanto, ele falhou.

No século 19, os instrumentos dos cientistas tornaram-se mais precisos e surgiu a astronomia fotográfica. A análise espectral, que apareceu em meados do século, levou a uma verdadeira revolução na astronomia observacional - agora a composição química dos objetos se tornou um tópico de pesquisa. O cinturão de asteróides foi descoberto, a velocidade da luz foi medida.

Era inovadora ou tempos modernos

O século XX foi a era dos verdadeiros avanços na astronomia e na cosmologia. No início do século, Einstein revelou ao mundo sua teoria da relatividade, que fez uma verdadeira revolução em nossas ideias sobre o universo e nos permitiu um novo olhar sobre as propriedades do universo. Em 1929, Edwin Hubble descobriu que nosso universo está se expandindo. Em 1931, Georges Lemaitre apresentou a ideia de sua formação a partir de um pequeno ponto. Na verdade, este foi o início da teoria do Big Bang. Em 1965, a radiação relíquia foi descoberta, o que confirmou essa hipótese.

Em 1957, o primeiro satélite artificial foi colocado em órbita, após o que começou a era espacial. Agora, os astrônomos podiam não apenas observar corpos celestes através de telescópios, mas também explorá-los de perto com a ajuda de estações interplanetárias e sondas descendentes. Conseguimos até pousar na superfície da lua.

A década de 1990 pode ser chamada de “período da matéria escura”. Sua descoberta explicou a aceleração da expansão do universo. Neste momento, novos telescópios foram colocados em operação, permitindo-nos ultrapassar os limites do universo conhecido.

Em 2016, as ondas gravitacionais foram descobertas, o que provavelmente dará início a um novo ramo da astronomia.

Ao longo dos últimos séculos, expandimos muito os limites de nosso conhecimento do universo. No entanto, na verdade, as pessoas simplesmente abriram a porta e olharam para um mundo enorme e maravilhoso cheio de segredos e maravilhas incríveis.

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A ciência dos corpos celestes

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Grande Enciclopédia Soviética O significado da palavra no dicionário Grande Enciclopédia Soviética
"Astronomy", revista abstrata do All-Union Institute of Scientific and Technical Information da Academia de Ciências da URSS. Foi publicado em Moscou desde 1963 (o jornal de resumos Astronomy and Geodesy foi publicado em 1953-1962); 12 edições por ano. Publica resumos, anotações ou...

Exemplos do uso da palavra astronomia na literatura.

As antigas direções de navegação do Mar de Azov lado a lado com livros didáticos astronomia e navegação.

Assim como esses problemas concretos, resolvidos por métodos algébricos, não podem ser considerados parte da ciência abstrata da álgebra, também, na minha opinião, os problemas concretos astronomia não pode de forma alguma ser incluído naquele ramo da ciência abstrato-concreta que desenvolve a teoria da ação e reação dos corpos livres que se atraem.

Assim foi com a descoberta de que a refração e a dispersão da luz não seguem a mesma lei de mudança: essa descoberta teve impacto tanto na astronomia, e na fisiologia, dando-nos telescópios e microscópios acromáticos.

Logo Biruni começa a lidar seriamente com os problemas astronomia, já com 21 anos, tendo alcançado resultados importantes.

Matthew Vlastar está absolutamente correto do ponto de vista astronomia explica isso, que surgiu ao longo do tempo, violação.

em ciências naturais

Tema: Ciência moderna da origem do Universo.

Aluno concluído

curso

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Professora:

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PLANO A:

Introdução 3

Consideração pré-científica da origem do universo. 5

Teorias do século 20 sobre a origem do universo. oito

Ciência moderna da origem do universo. 12

Literatura usada: 18

Ao longo de sua existência, o Homem estuda o mundo ao seu redor. Sendo um ser pensante, o Homem, tanto no passado distante como agora, não pode e não pode ser limitado pelo que lhe é dado diretamente no nível de sua atividade prática diária, e sempre se esforçou e se esforçará para ir além.

É característico que o conhecimento do mundo circundante pelo homem tenha começado com reflexões cosmogônicas. Foi então, no alvorecer da atividade mental, que surgiu a ideia de "o começo de todos os começos". A história não conhece um único povo que, mais cedo ou mais tarde, de uma forma ou de outra, não fez essa pergunta e não tentaria respondê-la. As respostas, claro, eram diferentes, dependendo do nível de desenvolvimento espiritual de um determinado povo. O desenvolvimento do pensamento humano, o progresso científico e tecnológico permitiu avançar na resolução da questão da origem do Universo desde o pensamento mitológico até a construção de teorias científicas.

O problema do "princípio do mundo" é um daqueles poucos problemas ideológicos que percorrem toda a história intelectual da humanidade. Tendo aparecido uma vez no mundo, a ideia do "começo do mundo" sempre ocupou os pensamentos dos cientistas desde então, e de tempos em tempos, de uma forma ou de outra, ressurge repetidamente. Assim, aparentemente enterrado para sempre na Idade Média, inesperadamente apareceu no horizonte do pensamento científico na segunda metade do século XX e começou a ser seriamente discutido nas páginas de revistas especiais e em reuniões de simpósios problemáticos.

Ao longo do século passado, a ciência do Universo atingiu os mais altos níveis da organização estrutural da matéria - galáxias, seus aglomerados e superaglomerados. A cosmologia moderna assumiu ativamente o problema da origem (formação) dessas formações cósmicas.

Como nossos ancestrais distantes imaginaram a formação do Universo? Como a ciência moderna explica a origem do universo? A consideração dessas e de outras questões relacionadas ao surgimento do Universo é dedicada a isso.

Onde é que tudo começou? Como tudo o que é cósmico se tornou do jeito que aparece diante da humanidade? Quais foram as condições iniciais que lançaram as bases para o universo observável?

A resposta a essas perguntas mudou com o desenvolvimento do pensamento humano. Entre os povos antigos, a origem do universo foi dotada de uma forma mitológica, cuja essência se resume a uma coisa - uma certa divindade criou todo o mundo ao redor do homem. De acordo com a antiga cosmogonia mitopoética iraniana, o Universo é o resultado da atividade de dois princípios criativos equivalentes e interligados - o deus do Bem - Ahuramazda e o deus do Mal - Ahriman. De acordo com um de seus textos, o ser primordial, cuja divisão levou à formação de partes do Universo visível, era o Cosmos primordialmente existente. A forma mitológica da origem do Universo é inerente a todas as religiões existentes.

Muitos pensadores notáveis ​​de épocas históricas distantes tentaram explicar a origem, estrutura e existência do Universo. Eles merecem respeito especial por suas tentativas, na ausência de meios técnicos modernos, de compreender a essência do Universo usando apenas sua mente e os dispositivos mais simples. Se você fizer uma pequena digressão ao passado, descobrirá que a ideia de um universo em evolução, adotada pelo pensamento científico moderno, foi apresentada pelo antigo pensador Anaxágoras (500-428 aC). Destacam-se a cosmologia de Aristóteles (384-332 aC), e as obras do destacado pensador do Oriente Ibn Sina (Avicenna) (980-1037), que tentou refutar logicamente a criação divina do mundo, e outros nomes que chegaram ao nosso tempo.

O pensamento humano não fica parado. Junto com a mudança na ideia da estrutura do Universo, a ideia de sua origem também mudou, embora nas condições do forte poder ideológico da religião existente, isso estivesse associado a um certo perigo. Talvez isso explique o fato de a ciência natural do tempo europeu moderno evitar discutir a questão da origem do Universo e se concentrar em estudar a estrutura do Cosmo Próximo. Essa tradição científica determinou por muito tempo a direção geral e a própria metodologia da pesquisa astronômica e depois astrofísica. Como resultado, as bases da cosmogonia científica foram lançadas não por cientistas naturais, mas por filósofos.

Descartes foi o primeiro a trilhar este caminho, que tentou reproduzir teoricamente "a origem dos luminares, a Terra e todo o outro mundo visível como se de algumas sementes" e dar uma explicação mecânica unificada da totalidade dos fenômenos astronômicos, físicos e biológicos fenômenos conhecidos por ele. No entanto, as ideias de Descartes estavam longe da ciência contemporânea.

Portanto, seria mais justo começar a história da cosmogonia científica não com Descartes, mas com Kant, que pintou um quadro da "origem mecânica de todo o universo". É Kant quem pertence ao primeiro na hipótese científico-cosmogônica sobre o mecanismo natural do surgimento do mundo material. No espaço sem limites do Universo, recriado pela imaginação criadora de Kant, a existência de inúmeros outros sistemas solares e outras vias lácteas é tão natural quanto a formação contínua de novos mundos e a morte dos antigos. É com Kant que começa a combinação consciente e prática do princípio de conexão universal e unidade do mundo material. O universo deixou de ser uma coleção de corpos divinos, perfeitos e eternos. Agora, diante da mente humana atônita, apareceu uma harmonia mundial de um tipo completamente diferente - a harmonia natural de sistemas de corpos astronômicos em interação e evolução, interconectados como elos em uma cadeia da natureza. No entanto, dois traços característicos do desenvolvimento da cosmogonia científica devem ser observados. A primeira delas é que a cosmogonia pós-kantiana se limitava ao sistema solar e até meados do século XX tratava-se apenas da origem dos planetas, enquanto as estrelas e seus sistemas permaneciam além do horizonte da análise teórica. A segunda característica é que os dados observacionais limitados, a incerteza das informações astronômicas disponíveis, a impossibilidade de fundamentação experimental das hipóteses cosmogônicas levaram, em última análise, à transformação da cosmogonia científica em um sistema de ideias abstratas, separado não apenas de outros ramos da ciência natural , mas também de ramos relacionados da astronomia.

A próxima etapa no desenvolvimento da cosmologia remonta ao século 20, quando o cientista soviético A.A. Fridman (1888-1925) provou matematicamente a ideia de um universo em autodesenvolvimento. O trabalho de A.A. Fridman mudou radicalmente os fundamentos da antiga cosmovisão científica. Segundo ele, as condições iniciais cosmológicas para a formação do Universo eram singulares. Explicando a natureza da evolução do Universo, expandindo-se a partir de um estado singular, Friedman destacou dois casos em particular:

a) o raio de curvatura do Universo está aumentando constantemente ao longo do tempo, começando do zero;

b) o raio de curvatura muda periodicamente: o Universo encolhe para um ponto (para nada, um estado singular), depois novamente de um ponto, traz seu raio para um certo valor, então novamente, reduzindo o raio de sua curvatura, se transforma em um ponto, etc

Em um sentido puramente matemático, o estado singular aparece como nada - uma entidade geométrica de tamanho zero. Em termos físicos, a singularidade aparece como um estado muito peculiar em que a densidade da matéria e a curvatura do espaço-tempo são infinitas. Toda matéria cósmica superquente, supercurva e superdensa é literalmente arrastada para um ponto e pode, segundo a expressão figurativa do físico americano J. Wheeler, "espremer pelo buraco de uma agulha".

Voltando à avaliação da visão moderna do início singular do Universo, é necessário prestar atenção às seguintes características importantes do problema em consideração como um todo.

Em primeiro lugar, o conceito de singularidade inicial tem um conteúdo físico bastante específico, que, à medida que a ciência se desenvolve, é cada vez mais detalhado e refinado. Nesse sentido, deve ser considerado não como uma fixação conceitual do início absoluto de "todas as coisas e eventos", mas como o início da evolução daquele fragmento de matéria cósmica, que no atual nível de desenvolvimento das ciências naturais tem se tornar um objeto de conhecimento científico.

Em segundo lugar, se, de acordo com dados cosmológicos modernos, a evolução do Universo começou há 15-20 bilhões de anos, isso não significa que antes o Universo ainda não existisse ou estivesse em estado de eterna estagnação.

As conquistas da ciência expandiram as possibilidades na cognição do mundo ao redor do Homem. Novas tentativas foram feitas para explicar como tudo começou. Georges Lemaitre foi o primeiro a levantar a questão da origem da estrutura observada em grande escala do universo. Ele apresentou o conceito de "Big Bang" do chamado "átomo primitivo" e a subsequente transformação de seus fragmentos em estrelas e galáxias. É claro que, do alto do conhecimento astrofísico moderno, esse conceito é apenas de interesse histórico, mas a própria ideia do movimento explosivo inicial da matéria cósmica e seu subsequente desenvolvimento evolutivo tornou-se parte integrante do quadro científico moderno do mundo.

Um estágio fundamentalmente novo no desenvolvimento da cosmologia evolutiva moderna está associado ao nome do físico americano G.A. Gamow (1904-1968), graças a quem o conceito de um universo quente entrou na ciência. De acordo com seu modelo do "início" do Universo em evolução, o "átomo primordial" de Lemaitre consistia em nêutrons altamente comprimidos, cuja densidade atingiu um valor monstruoso - um centímetro cúbico da substância primária pesava um bilhão de toneladas. Como resultado da explosão desse "átomo primário", segundo G.A. Gamov, formou-se uma espécie de caldeirão cosmológico com uma temperatura de cerca de três bilhões de graus, onde ocorreu uma síntese natural de elementos químicos. Fragmentos do ovo primário - nêutrons individuais decaíram em elétrons e prótons, que, por sua vez, combinados com nêutrons não decaídos, formaram os núcleos dos futuros átomos. Tudo isso aconteceu nos primeiros 30 minutos após o Big Bang.

O modelo quente era uma hipótese astrofísica específica, indicando as formas de verificação experimental de suas consequências. Gamow previu a existência no momento atual dos restos da radiação térmica do plasma quente primário, e seus colaboradores Alfer e Herman em 1948 calcularam com bastante precisão a temperatura dessa radiação residual do Universo já moderno. No entanto, Gamow e seus colaboradores não conseguiram dar uma explicação satisfatória para a formação natural e prevalência de elementos químicos pesados ​​no Universo, o que motivou o ceticismo de sua teoria por parte dos especialistas. Como se viu, o mecanismo proposto de fusão nuclear não poderia garantir a ocorrência da quantidade agora observada desses elementos.

Os cientistas começaram a procurar outros modelos físicos do "início". Em 1961, o acadêmico Ya.B. Zeldovich apresentou um modelo alternativo de frio, segundo o qual o plasma original consistia em uma mistura de partículas degeneradas frias (com temperatura abaixo do zero absoluto) - prótons, elétrons e neutrinos. Três anos depois, os astrofísicos I.D. Novikov e A.G. Doroshkevich fizeram uma análise comparativa de dois modelos opostos de condições cosmológicas iniciais - quente e frio - e indicaram o caminho da verificação experimental e seleção de um deles. Foi proposto tentar detectar os restos de radiação primária estudando o espectro de radiação de estrelas e fontes de rádio cósmicas. A descoberta dos restos da radiação primária confirmaria a exatidão do modelo quente e, se não houver, isso testemunhará a favor do modelo frio.

Quase ao mesmo tempo, um grupo de pesquisadores americanos liderados pelo físico Robert Dicke, sem saber dos resultados publicados do trabalho de Gamow, Alfer e Herman, reviveu o modelo quente do Universo com base em outras considerações teóricas. Por meio de medições astrofísicas, R. Dicke e seus colaboradores encontraram a confirmação da existência de radiação térmica cósmica. Esta descoberta histórica permitiu obter informações importantes, antes inacessíveis, sobre os estágios iniciais da evolução do Universo astronômico. A radiação cósmica de fundo de micro-ondas registrada nada mais é do que um relatório de rádio direto sobre os eventos universais únicos que ocorreram logo após o "Big Bang" - o mais grandioso em escala e consequências de um processo catastrófico na história observável do Universo.

Assim, como resultado de observações astronômicas recentes, foi possível resolver inequivocamente a questão fundamental da natureza das condições físicas que prevaleceram nos estágios iniciais da evolução cósmica: o modelo quente do "início" acabou sendo o mais adequado. O que foi dito, no entanto, não significa que todas as afirmações teóricas e conclusões do conceito cosmológico de Gamow tenham sido confirmadas. Das duas hipóteses iniciais da teoria - sobre a composição de nêutrons do "ovo cósmico" e o estado quente do Universo jovem - apenas esta última resistiu ao teste do tempo, indicando a predominância quantitativa da radiação sobre a matéria nas fontes de a expansão cosmológica atualmente observada.

No atual estágio de desenvolvimento da cosmologia física, a tarefa de criar uma história térmica do Universo, em particular, um cenário para a formação de uma estrutura em grande escala do Universo, veio à tona.

As últimas pesquisas teóricas dos físicos foram conduzidas na direção da seguinte ideia fundamental: todos os tipos conhecidos de interações físicas são baseados em uma interação universal; interações eletromagnéticas, fracas, fortes e gravitacionais são diferentes facetas de uma única interação, dividindo-se à medida que o nível de energia dos processos físicos correspondentes diminui. Em outras palavras, em temperaturas muito altas (excedendo certos valores críticos) vários tipos de interações físicas começam a se combinar e, no limite, todos os quatro tipos de interação são reduzidos a uma única proto-interação, chamada de "Grande Fusão".

De acordo com a teoria quântica, o que resta após a remoção de partículas de matéria (por exemplo, de algum recipiente fechado usando uma bomba de vácuo) não está vazio no sentido literal da palavra, como acreditava a física clássica. conter partículas comuns, saturado com "meio-vivo", os chamados corpos virtuais. Para transformá-los em partículas reais de matéria, basta excitar o vácuo, por exemplo, para agir sobre ele com um campo eletromagnético criado por partículas carregadas nele introduzidas.

Mas qual foi a causa do Big Bang? A julgar pelos dados da astronomia, o valor físico da constante cosmológica que aparece nas equações de gravitação de Einstein é muito pequeno, possivelmente próximo de zero. Mas mesmo sendo tão insignificante, pode causar consequências cosmológicas muito grandes. O desenvolvimento da teoria quântica de campos levou a conclusões ainda mais interessantes. Descobriu-se que a constante cosmológica é uma função da energia, em particular, depende da temperatura. Em temperaturas ultra-altas, que prevaleceram nas primeiras fases do desenvolvimento da matéria cósmica, a constante cosmológica pode ser muito grande e, mais importante, de sinal positivo. Em outras palavras, no passado distante, o vácuo poderia estar em um estado físico extremamente incomum, caracterizado pela presença de poderosas forças repulsivas. Foram essas forças que serviram como a causa física do "Big Bang" e da subsequente rápida expansão do Universo.

A consideração das causas e consequências do "Big Bang" cosmológico não estaria completa sem mais um conceito físico. Estamos falando da chamada transição de fase (transformação), ou seja, uma transformação qualitativa de uma substância, acompanhada por uma mudança brusca de um de seus estados para outro. Os físicos soviéticos D.A. Kirzhnits e A.D. Linde foram os primeiros a chamar a atenção para o fato de que na fase inicial da formação do Universo, quando a matéria cósmica estava em um estado superquente, mas já resfriado, processos físicos semelhantes (transições de fase) poderiam ocorrer .

Um estudo mais aprofundado das consequências cosmológicas das transições de fase com simetria quebrada levou a novas descobertas teóricas e generalizações. Entre eles está a descoberta de uma época até então desconhecida no autodesenvolvimento do Universo. Descobriu-se que durante a transição de fase cosmológica, poderia atingir um estado de expansão extremamente rápida, em que suas dimensões aumentaram muitas vezes e a densidade da matéria permaneceu praticamente inalterada. O estado inicial, que deu origem ao Universo em expansão, é considerado o vácuo gravitacional. As mudanças bruscas que acompanham o processo de expansão cosmológica do espaço são caracterizadas por figuras fantásticas. Assim, supõe-se que todo o Universo observável surgiu de uma única bolha de vácuo menor que 10 à potência de menos 33 cm! A bolha de vácuo da qual nosso universo foi formado tinha uma massa igual a apenas um centésimo de milésimo de grama.

Atualmente, ainda não existe uma teoria amplamente testada e universalmente reconhecida sobre a origem da estrutura em grande escala do Universo, embora os cientistas tenham feito progressos significativos na compreensão das formas naturais de sua formação e evolução. Desde 1981, começou o desenvolvimento de uma teoria física de um universo inflacionário (inflacionário). Até o momento, os físicos propuseram várias versões dessa teoria. Supõe-se que a evolução do Universo, que começou com um grandioso cataclismo cósmico geral chamado "Big Bang", foi posteriormente acompanhada por uma repetida mudança no regime de expansão.

De acordo com as suposições dos cientistas, de 10 a menos quarenta e três segundos após o "Big Bang", a densidade da matéria cósmica superquente era muito alta (10 a 94 graus gramas/cm cúbico). A densidade do vácuo também era alta, embora em ordem de grandeza fosse muito menor que a densidade da matéria comum e, portanto, o efeito gravitacional do "vazio" físico primitivo era imperceptível. No entanto, durante a expansão do Universo, a densidade e a temperatura da matéria caíram, enquanto a densidade do vácuo permaneceu inalterada. Esta circunstância levou a uma mudança brusca na situação física já 10 a menos 35 segundos após o "Big Bang". A densidade do vácuo primeiro se iguala, e então, depois de alguns superinstants de tempo cósmico, torna-se maior do que ela. Então, o efeito gravitacional do vácuo se faz sentir - suas forças repulsivas novamente têm precedência sobre as forças gravitacionais da matéria comum, após o que o Universo começa a se expandir em um ritmo extremamente rápido (incha) e atinge tamanhos enormes em uma fração infinitesimal de um segundo. No entanto, este processo é limitado no tempo e no espaço. O Universo, como qualquer gás em expansão, primeiro esfria rapidamente e já na região de 10 a menos 33 graus de segundo após o "Big Bang" ser super-resfriado. Como resultado desse "resfriamento" universal, o Universo passa de uma fase para outra. Estamos falando de uma transição de fase do primeiro tipo - uma mudança abrupta na estrutura interna da matéria cósmica e todas as propriedades físicas e características associadas a ela. No estágio final dessa transição de fase cósmica, toda a reserva de energia do vácuo é convertida em energia térmica da matéria comum e, como resultado, o plasma universal é novamente aquecido à sua temperatura original e, consequentemente, seu modo de expansão muda. .

Não menos interessante, e numa perspectiva global, outro resultado das últimas pesquisas teóricas é mais importante - a possibilidade fundamental de evitar a singularidade inicial em seu sentido físico. Estamos falando de uma visão física completamente nova do problema da origem do universo.

Descobriu-se que, ao contrário de algumas previsões teóricas recentes (de que a singularidade inicial não pode ser evitada mesmo com uma generalização quântica da relatividade geral), existem certos fatores microfísicos que podem impedir a compressão infinita da matéria sob a ação de forças gravitacionais.

No final dos anos 30, descobriu-se teoricamente que estrelas com massa superior à do Sol em mais de três vezes, no último estágio de sua evolução, são irresistivelmente comprimidas a um estado de singulador. Este último, em contraste com a singularidade do tipo cosmológico, chamado de Friedmann, é chamado de Schwarzschild (em homenagem ao astrônomo alemão que primeiro considerou as consequências astrofísicas da teoria da gravitação de Einstein). Mas de um ponto de vista puramente físico, ambos os tipos de singularidades são idênticos. Formalmente, eles diferem em que a primeira singularidade é o estado inicial da evolução da matéria, enquanto a segunda é o estado final.

De acordo com conceitos teóricos recentes, o colapso gravitacional deve terminar com a compressão da matéria literalmente "até um ponto" - para um estado de densidade infinita. De acordo com os mais recentes conceitos físicos, o colapso pode ser interrompido em algum lugar na região do valor de densidade de Planck, ou seja, na virada de 10 para o grau 94 de gramas / cm cúbicos. Isso significa que o Universo retoma sua expansão não do zero, mas com um volume (mínimo) definido geometricamente e um estado regular fisicamente aceitável.

O acadêmico M.A.Markov apresentou uma versão interessante do Universo pulsante. Dentro da estrutura lógica desse modelo cosmológico, as velhas dificuldades teóricas, se não finalmente resolvidas, são pelo menos iluminadas a partir de uma nova perspectiva. O modelo é baseado na hipótese de que com uma diminuição acentuada na distância, as constantes de todas as interações físicas tendem a zero. Esta suposição é consequência de outra suposição, segundo a qual a constante de interação gravitacional depende do grau de densidade da substância.

De acordo com a teoria de Markov, sempre que o Universo passa do estágio de Friedmann (contração final) para o estágio de de Sitter (expansão inicial), suas características físicas e geométricas acabam sendo as mesmas. Markov acredita que esta condição é suficiente para superar a dificuldade clássica no caminho da realização física do Universo eternamente oscilante.

1) No círculo do eterno retorno? Três hipóteses.-- M.: Conhecimento, 1989.- 48s.--(Novo na vida, ciência, tecnologia. Ser. "Ponto de interrogação"; No. 4).

2) Como funciona a máquina do tempo? - M.: Conhecimento, 1991. - 48s. -- (Assinatura da série de ciência popular "Question Mark"; No. 5).

3) Breve Dicionário Filosófico, Ed. M. Rosenthal e P. Yudin. Ed. 4, adicionar. e correto. . M.-- estado. ed. polido. aceso. ,1954.

4) Quem, quando, por quê? -- Estado. ed. det. aceso. , Ministério da Educação da RSFSR, M.-- 1961.

5) A origem do sistema solar. Ed. G. Reeves. Por. do inglês. e francês ed. G.A. Leikin e V.S. Safronov. M, "MIR", 1976.

6) Dicionário Enciclopédico Soviético Ucraniano Em 3 volumes / Editorial: resposta. ed. A.V. Kudritsky - K.: Chefe. ed. USE, --1988.

7) O homem e o universo: Visão da ciência e da religião.--M.: Sov. Rússia 1986.

8) O que procuram os "arqueólogos do espaço"? - M.: Conhecimento, 1989. - 48 p., com ilustrações - (Novo na vida, ciência, tecnologia. Série "Ponto de interrogação"; nº 12)

9) O que é? Quem é? : Em 3 vols. T. 1. - 3ª ed., Revisada. Cap. 80 e complemento - M.: "Pedagogy-press", 1992. -384 p. : doente.

10) Conversas sobre o Universo - M.: Politizdat, 1984. - 111 pp. - (Conversas sobre o mundo e o homem).