Развитието на научната космология - Студиопедия
Съвременнатакосмология е астрофизична теория, която изучава структурата и динамиката на развитието на Метагалактиката, включително разбиране на свойствата на цялата Вселена.
Небесният свят винаги е вълнувал човека. Въпросът за устройството, развитието и произхода на Вселената е обект на научни изследвания на много поколения учени.
Космологията произхожда от древногръцката митология, където е описано достатъчно подробно и систематизирано за създаването на света и неговото устройство. Резултатът от научната космология на древността егеоцентричната концепция на Птолемей, която съществува през Средновековието.
Николай Коперник, който създавахелиоцентричния модел на Вселената, се смята за основател на научната космология. Той постави Слънцето в центъра на Вселената, около което се въртяха планетите, зад орбитите на които имаше сфера от неподвижни звезди. Природата им по това време е неясна. Отвъд сферата на неподвижните звезди, според Коперник, е бил "Емпирей" - местообитанието на свръхестествени тела и същества. Така, според Коперник, Вселената е свят в черупка.
Теорията замного светове е представена от Джордано Бруно. Той вярваше, че вселената се състои от безкраен брой звезди, които са далечни слънца, които загряват безброй планети. Идеите на Бруно изпреварват епохата му, но нямат факти, доказващи тяхната валидност.
И накрая, идеята заполицентризма, т.е. наличието на много центрове във Вселената, е доказана от Галилео Галилей. С помощта на изобретения от него телескоп установява въртенето на планетите около Слънцето и сходството им със Земята. Съвременник и приятел на Галилей, Йоханес Кеплер уточнява законите на движението на планетите. Тези проучвания са постепенноизоставете погрешната идея за Слънцето като център на Вселената.
Класическият модел на Вселената е построен от Исак Нютон. Същността на тази теория може да се изрази в следните разпоредби:
1. Вселената е вечна, тоест тя е безкрайна в пространството и времето.
2. Космосът играе пасивна роля и е вместилище за небесните тела.
3. Броят на звездите, планетите и звездните системи във Вселената е безкрайно голям.
4. Движението на планетите и развитието на небесните тела се управлява от закона за всемирното притегляне.
5. Всяко небесно тяло преминава през дълга еволюция и на мястото на угасналите светила идват нови.
Класическият модел на Вселената е признат в науката до началото на 20 век. Въпреки това, в края на XVIII - началото на XIX век. двама астрономи Р. Шезо и Ф. Олберс независимо един от друг стигнаха до извода, че небето, изобилно осеяно със звезди, трябваше да излъчва светлина, много пъти по-интензивна от светлината на слънцето. Това парадоксално твърдение е получило в астрономията иметона фотометричния парадокс Szezo-Olbers.
В края на XIXв. Германският астроном К. Зелигер открива гравитационния парадокс. Същността на парадокса е, че при безкрайна вселена гравитационната сила от всички тела върху определено тяло трябва да бъде безкрайно голяма. Скоростите на движение на небесните тела също трябва да са безкрайно големи, което в действителност не се наблюдава. От това се заключава, че броят на небесните тела е ограничен, което означава, че Вселената не е безкрайна.
Космологията постигна особено голям успех през 20-ти век, когато доста обосновани факти, хипотези и теории замениха различни предположения. Много от тях признаха, че едни и същи закони се повтарят на различни нива от съществуването на природата и могат да бъдат различиясамо в мащаб. Такава екосмологията на английския физик Фурние Далба (1911). Неговият модел на Вселената прилича на кукла. По-малките вселени съществуват в по-големите и същите правила се появяват в тяхното подреждане.
След създаването на планетарния модел на атома от Ръдърфорд, те са отразени в космологията. Предполага се, че ядрото на атома е Слънцето, а електроните са планети, на които може да има живот. Така нашият свят е същата елементарна единица на Мегасвята.
Значително явление в космологията бешехипотезата за топлинната смърт на Вселената от Р. Класиус и В. Келвин, която следва от втория закон на термодинамиката. В съответствие с тази хипотеза различните видове енергия при всички трансформации в крайна сметка се превръщат в топлина, която се стреми към състояние на термодинамично равновесие, т.е. се разсейва в пространството. Така Вселената е изправена пред топлинна смърт.
Опит за разрешаване на термодинамичния парадокс е направен от Л. Болцман, който предлагавероятностна хипотеза за развитието на Вселената. Според него Вселената почти винаги е в състояние на топлинна смърт, но понякога в някои от нейните региони се случват изключително малко вероятни отклонения от обичайното състояние (флуктуации). Такова място е Земята и цялото видимо пространство. Като цяло Вселената е мъртъв океан с малки островчета живот.
Подобно обяснение не можа да задоволи много учени, тъй като изчисленията показаха, че вероятността от такава гигантска флуктуация в пространството е практически нулева.
Три космологични парадокса: фотометричен, гравитационен и термодинамичен - накараха учените да се усъмнят в безкрайността и вечността на Вселената.
През 1917 г. А. Айнщайн излезе с хипотезатазанеподвижна Вселена. От изчисленията на Айнщайн следва, че Вселената е четириизмерна сфера. По този начин Вселената има краен обем, като повърхността на всяка сфера, и няма граници. Броят на звездите и звездните системи във Вселената, макар и огромен, е ограничен. Според теорията на Айнщайн Вселената не е вечна и се развива към топлинна смърт.
През 1922 г. българският физик Александър Фридман, въз основа на строги изчисления, формулирахипотезата за нестационарността на Вселената. Според него вселената на Айнщайн не може да бъде неподвижна. Със сигурност трябва да се разширява и пространството трябва да се разширява. Вселената на Фридман е като надуващ се сапунен мехур, чиято повърхност и радиус непрекъснато се увеличават. Има три възможни извода от изчисленията на Фридман:
- . Вселената и нейното пространство се разширяват с времето;
- . Вселената редува цикли на разширяване и свиване;
Доказателства в полза на модела на разширяващата се вселена са получени през 1926 г. от американския астроном Д. Хъбъл. При изследването на спектрите на далечни галактики той открива червеното отместване, т.е. изместването на спектралните линии към червения край на спектъра в резултат на ефекта на Доплер (промяна в честотата на трептенията и дължината на вълната поради движението на източника на радиация спрямо наблюдателя). Червено отместване, т.е. увеличаване на дължините на вълните за наблюдаваните обекти, може да възникне само за отдалечаващи се обекти. Според последните измервания скоростта на отдалечаване на галактиките една от друга е 55 km/s. След това откритие в космологията се установява моделът на разширяващата се Вселена.
През последните десетилетия са уточнени величините, характеризиращи скоростта на разширяване на Вселената, определено е най-вероятното време на нейното разширяване.съществуване - около 15 милиарда години. Въпросът за цикличността на разширенията и свиванията все още е открит.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: