우주의 속성과 진화에 관한 과학인 우주론은 고대부터 시작되었습니다. 지난 100년 동안
저자들은 우주론의 발전사를 네 단계로 나누었다.
우주론, 시작: 1917-1960
수학적 우주론의 발전 초기에는 이론 우주론의 형성에 여전히 중요한 역할을 하는 많은 새로운 기본 아이디어가 나타났습니다. 다음은 그 중 일부입니다.
- 우주 상수와 진공 에너지;
- 우주의 균일성;
- 비균질 이방성 우주 모델;
- 진화 대 우주의 정상 상태;
- 뜨거운 빅뱅;
- 인과관계와 시간여행;
- 로컬 및 글로벌 구조.
위에 제시된 아이디어는 모두 동일합니다.과학 발전의 여명기와 마찬가지로 오늘날 이론적 우주론 연구에서 기본적이고 중요합니다. 기사의 저자가 언급했듯이, 향후 수십 년 동안 이 분야의 후속 개발은 이러한 모든 새롭고 중요한 아이디어가 "여전히 큰 역할을 하지만 동시에 복잡한 네트워크의 작은 부분에 불과하다는 것을 입증했습니다. 오늘날 수학적 우주론을 구성하는 방법과 방향.”
날짜1917년 2월 8일현대 우주론의 탄생으로 여겨진다.아인슈타인이 일반 상대성 이론(GR)을 우주에 최초로 적용한 것을 시연한 것은 바로 그때였습니다. 그는 물질이 움직이지 않는다는 최초의 현대 우주론 모델을 창안했습니다. 동시에, 그것은 한정된 부피를 가지며 경계가 없습니다. 아인슈타인에 따르면 우주의 정적 특성은 다음으로 인해 달성됩니다.우주 상수. 그것이 의미하는 바입니다.
암흑에너지는 중력에 대항한다공간 확장을 "책임"합니다. 큰 질량 주위에서 발생하는 일반적인 중력과 달리 암흑 에너지는 모든 곳에 작용하므로 공간 자체와 연관됩니다. 과학자들은 이 "척력 에너지"가 1입방미터 공간에 얼마나 들어 있는지 계산하기도 했습니다. 즉, 6×10-10줄/입방미터입니다. 우주상수는 바로 그 힘의 크기이다. 이것은 시공간 그 자체의 에너지이다. 우주의 어느 지점에서나 그 크기는 시간이 지나도 변하지 않습니다.
그런 다음 러시아 수학자 알렉산더 프리드먼(Alexander Friedman)이 현대 우주론에 획기적인 발전을 이루었습니다. 안에1922년그는 아인슈타인 방정식의 해법을 찾았습니다.역동적으로 팽창하는 우주를 묘사합니다. 또한 이론은 실험적으로 확인되었습니다. 영국의 천문학자 에드윈 허블(Edwin Hubble)이 이에 성공했습니다. 안에1929년유명한 것을 발견한 것에서적색편이은하계.
Redshift - 확장 표시기우주. 공간이 확장되면 은하계는 서로 "날아가지만" 좌표는 동일하게 유지됩니다. 이 과정을 이해하는 가장 쉬운 방법은 우주가 은하계가 "접착"되어 있는 풍선이라고 상상하는 것입니다. (우주와 마찬가지로) 팽창하고 있지만 은하의 위치는 변하지 않으며 표시는 해당 좌표에 "접착"됩니다.
나중에,1947년, 이 정보를 바탕으로 Georgy Gamow(미국)는뜨거운 우주 이론. 이 우주론적 모델에 따르면, 그 진화는 밀도가 높은 고온 플라즈마 상태에서 시작되었습니다. 우주는 기본 입자로 구성되어 있습니다.
2 년 후,1949년에 , 이 우주 탄생 과정은 다음과 같이 알려졌습니다.큰 폭발. 만들어진 용어라고 합니다영국의 천문학자 프레드 호일. 이 모델에 따르면 우주가 팽창하기 전에는 단일 상태에 있었습니다. 오늘날 이 두 개념은 결합되어 있지만 실제로는 독립적입니다.
두 번째 기간: 1960–1980
이 시기에 생겨났고 우주론과 특별한 관계를 맺고 있는 새로운 사상은 다음과 같이 요약될 수 있다.
- 일반 상대성 이론의 기하학적 확장;
- 특이점 정리, 전역 방법;
- BCL 특이점;
- 유니버스 믹스마스터;
- 소립자의 물리학.
마지막에1970년대입자 물리학의 발견으로 모델이 탄생했습니다.대통일, 우주론에 직접적인 영향을 미쳤습니다.
간단히 말해서 인류가 사용하는 모든 힘은매일의 만남은 중력, 전자기학, 강하고 약한 힘이라는 네 가지 범주로 축소될 수 있습니다. 대통일 이론의 본질은 강하고 약한 상호작용과 전자기적 상호작용을 어떻게든 하나로 묶는 것입니다. 매우 높은 에너지에서는 결합한다고 가정됩니다.
그래서 물리학자 Sheldon Glashow는 (예, 그를 기리기 위해)TV 시리즈 '빅뱅 이론'의 캐릭터 쉘든 쿠퍼(Sheldon Cooper)라는 캐릭터를 명명했으며, 스티븐 와인버그(Steven Weinberg)와 압두스 살람(Abdus Salam)은 전자기력과 약력을 결합하여 전자기력의 개념을 형성한 공로로 1979년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 대통일 이론을 연구하는 물리학자들은 전자-핵력을 정의하기 위해 약한 힘과 강한 힘을 결합하려고 합니다. 이전에 모델이 이를 예측했지만 아직 관찰되지는 않았습니다.
세 번째 기간: 1980~2000
이 기간 동안 등장한 새로운 아이디어:
- 인플레이션 우주론;
- 다중 우주;
- 우주의 파동함수;
- 우주론적 척도의 문제;
- 어린이 우주와 웜홀;
- 칼루자의 우주 —Klein;
- 문자열 우주론;
- 우주론적 안정성의 문제.
이 시기에 가설이 등장했다고 한다.우리가 살고 있는 우주가 유일한 우주가 아닐 수도 있습니다. 사실 무한한 수의 우주가 있으며, 그것들은 모두 다중우주에서 하나로 통합되어 있습니다. 이 개념은 약간 이상해 보일 수도 있지만, 이것이 사실이라면 또 다른 세계가 있습니다. 우리가 살고 있는 곳과 비슷하네요. 물리학자들은 다중우주가 단지 허구일 뿐이라고 주장하지만, 일부 과학자들은 이를 증명하려고 노력하고 있습니다. 심지어 스티븐 호킹도 자신의 역설을 해결하려고 노력했습니다.
에 대한 가설에 맞는 이론이 있습니다.다중우주의 존재 - 혼란스러운 인플레이션 이론. 이에 따르면 인플레이션은 한 번 발생하고 끝나는 것이 아니라 공간의 여러 지역에서 계속되고 발전합니다. 그건 그렇고, 빅뱅 초기 단계에서 물리적 상태와 우주 팽창 법칙에 대한 개념을 바꾸는 인플레이션 가설이 나타난 것은 우주론 발전의 "세 번째 기간"이었습니다. 뜨거운 우주의 표준 모델과 비교할 때 더 가속된 팽창을 가정한다는 점은 주목할 만합니다.
네 번째 기간: 2000년부터 오늘까지
기사의 저자가 쓴 것처럼, 지난 20년 동안 "수학적 우주론의 전체 발전 분야는 50년 전의 이미지에 비해 인식할 수 없을 정도로 성숙해졌습니다."
지난 20년간의 주요 아이디어는 다음과 같습니다.
- M 이론과 우주론
- 브레인과 평행세계;
- 위상학적 문제와 동적 진화
- 우주론의 일반성;
- 암흑 에너지 모델.
가장 인기 있고 연구된 주제 중 하나우주론에서 암흑 에너지는 현재 우주 가속의 주요 구성 요소입니다. 그녀는 1998년부터 뜨거운 관심의 대상이 되어왔습니다. 그런 다음 서로 다른 데이터 세트와 방법을 사용하여 두 과학자 팀이 먼 거리에 있는 초신성의 팽창 속도가 거리에 비해 "상향" 곡선을 이룬다는 사실을 발견했습니다. 그 이후로 이 발견은 우주론에 큰 영향을 미쳤으며 소위 ΛCDM(Lambda-CDM 모델, English Cold Dark Matter, Cold Dark Matter)이라는 우주 상수에 대한 기대를 확인했습니다.
오늘날 암흑 에너지 모델은 전 세계에 걸쳐 있습니다.우주상수부터 스칼라장(소위 정수) 및 수정된 중력 이론에 이르기까지 다양한 가능성이 있습니다. 이 가상 유형의 에너지의 정말 놀라운 특징은 그것이 우주의 잃어버린 "연결 고리"를 찾기 위해 수정된 중력 이론과 다른 이국적인 형태의 에너지를 결합한다는 사실입니다.
과학자들의 일반적인 의견은 다음과 같습니다.우주 전체 공간을 채우고 있으며 질량(에너지)의 72%를 차지합니다. 다른 추정에 따르면 66.2%이다. 우주에 남아 있는 물질의 다른 구성 요소는 암흑 물질로 구성되어 있으며 이는 또 다른 24%를 구성합니다. 그러나 물질과 방사선의 눈에 보이는 모든 구성 요소는 단지 4%에 불과합니다. 어떻게 이런 일이 일어났는지는 아마도 오늘날 우주의 가장 큰 미스터리일 것입니다.
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기반: 100년 간의 수학적 우주론: 모델, 이론 및 문제, 파트 A 및 파트 B.