Космологија, наука о својствима и еволуцији Универзума, настала је у давна времена
Аутори су поделили историју развоја космологије у четири етапе.
Космологија, почетак: 1917-1960
У првом периоду развоја математичке космологије појавиле су се многе нове фундаменталне идеје, које и данас играју важну улогу у формирању теоријске космологије. Ево неких од њих:
- Космолошка константа и енергија вакуума;
- Униформитет Универзума;
- Нехомогени анизотропни космолошки модели;
- Еволуција наспрам стабилног стања универзума;
- Хот Биг Банг;
- Узрочност и путовање кроз време;
- Локална и глобална структура.
Све горе представљене идеје су исте.фундаментални и важни у проучавању теоријске космологије данас, као у зору развоја науке. Како напомињу аутори чланка, каснији развој ове области у наредним деценијама показао је да све ове нове и важне идеје „и даље играју велику улогу, али, истовремено, само мали део сложене мреже методе и правци који данас чине математичку космологију“.
Датум8. фебруара 1917. годинесматра рођењем модерне космологије.Тада је Ајнштајн демонстрирао прву примену Опште теорије релативности (ГР) на Универзум. Створио је први савремени космолошки модел у коме је материја непокретна. Истовремено, има коначан волумен, нема граница. Статичка природа Универзума по Ајнштајну се постиже захваљујућикосмолошка константа. То је оно што то значи.
Тамна енергија се супротставља гравитацији„одговоран“ за проширење простора. За разлику од обичне гравитације, која се јавља око великих маса, тамна енергија делује свуда, па је повезана са самим простором. Научници су чак израчунали колико се ове „енергије одбијања“ налази у кубном метру простора: 6×10−10 џула по кубном метру. Космолошка константа је величина те саме силе. Ово је енергија самог простора-времена. Његова величина у било којој тачки Универзума се не мења током времена.
Тада је искорак у модерној космологији направио руски математичар Александар Фридман. ИН 1922. годинепронашао је решење Ајнштајнових једначина, којеописују Универзум који се динамички шири. Поред тога, теорија је експериментално потврђена. У томе је успео британски астроном Едвин Хабл. ИН 1929. годинеиз открио познатицрвени помакгалаксије.
Црвени помак—индикатор проширењаУниверзум. Када се простор шири, галаксије „одлете“ једна од друге, али њихове координате остају исте. Најлакши начин да се разуме овај процес је да замислимо да је свемир балон на који су галаксије „залепљене“. Она се (као и простор) шири, али се положај галаксија не мења, ознаке су „залепљене” на њихове координате.
касније,1947. године, на основу ових информација, формулисао је Георги Гамов (САД).теорија врућег универзума. Према овом космолошком моделу, његова еволуција је почела из стања густе вреле плазме. Универзум се састојао од елементарних честица.
Две године касније,1949.&нбсп;, овај процес рађања Универзума постао је познат каоВелика експлозија. Верује се да је термин скованБритански астроном Фред Хојл. Према овом моделу, пре него што је Универзум почео да се шири, био је у сингуларном стању. Данас су ова два концепта комбинована, али су у ствари независна.
Други период: 1960–1980
Нове идеје које су настале током овог периода и имају посебан однос према космологији могу се сажети на следећи начин:
- Геометријска проширења опште релативности;
- Теореме сингуларности, глобалне методе;
- БЦЛ сингуларност;
- Универсе Микмастер;
- Физика елементарних честица.
На крају1970-ихоткрића у физици честица довела су до стварања моделаВелико уједињење, што је имало директан утицај на космологију.
Укратко, све снаге којима човечанствосусрети сваки дан могу се свести на четири категорије – гравитација, електромагнетизам, јаке и слабе силе. Суштина теорија Великог уједињења је да некако повежу заједно јаке, слабе и електромагнетне интеракције. Претпоставља се да се при екстремно високим енергијама комбинују.
Так, физики Шелдон Глэшоу (да, в честь него назвали персонажа Шелдона Купера из сериала «Теория большого взрыва») и Стивен Вайнберг с Абдусом Саламом получили Нобелевскую премию по физике в 1979 году за объединение электромагнитной силы со слабой, чтобы сформировать концепцию электрослабой силы. Физики, работающие над созданием теорией Великого объединения, стремятся объединить электрослабое взаимодействие с сильным, чтобы определить электронно-ядерное. Ранее его предсказывали модели, однако оно еще не наблюдалось.
Третий период: 1980–2000 годы
Новые идеи, возникшие в этот период:
- инфлаторна космологија;
- мултиверсе;
- Таласна функција Универзума;
- Проблем космолошке мере;
- Детские вселенные и червоточины;
- Вселенные Калуцы — Клейна;
- Стринг цосмологи;
- Проблем космолошке стабилности.
Именно в этом период появилась гипотеза, согласно которой, Вселенная, в которой мы живем, может быть не единственной из существующих. На самом деле есть бесконечное количество вселенных, и все они объединены в мультивселенную. Эта концепция может показаться немного безумной, но, если она верна, то есть альтернативный мир. Она похожа на ту, в которой мы живем. Несмотря на то, что физики утверждают, что мультивселенная — лишь выдумка, некоторые ученые пробуют ее доказать. Даже Стивен Хокинг пытался решить ее парадокс.
Есть теория, которая вписывается в гипотезу о существовании мультивселенной — хаотическая теория инфляции. Согласно ней, инфляция не случилась однажды и закончилась, а продолжается и развивается в разных регионах пространства. Кстати именно в «третий период» развития космологии и появилась гипотеза инфляции, которая меняет представление о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва. Примечательно, что она предполагает более ускоренное расширение, если сравнивать со стандартной моделью горячей Вселенной.
Четвертый период: с 2000 года по сегодняшний день
Как пишут авторы статьи, в течение последних 20 лет «вся область развития математической космологии “повзрослела” до неузнаваемости по сравнению, с ее образом 50-летней давности».
Вот основные идеи последних 20 лет:
- М-теория и космология;
- Браны и параллельные миры;
- Топологические проблемы и динамическая эволюция;
- Общность в космологии;
- Модели тамне енергије.
Одна из самых популярных и изучаемых тем в космологии — темная энергия, основной компонент текущего ускорения Вселенной. Она стала объектом пристального внимания с 1998 года. Тогда две группы ученых, используя различные наборы данных и методы, обнаружили, что скорость расширения далеких сверхновых изгибается «вверх» относительно их расстояния. С тех пор это открытие оказало огромное влияние на космологию и подтвердило ожидания космологической постоянной — так называемой ΛCDM (модель Лямбда-CDM, англ. Lambda-Cold Dark Matter, холодной темной материи).
Сегодня модели темной энергии охватывают весь диапазон возможностей, от космологической постоянной до скалярных полей — так называемой квинтэссенции — и модифицированных теорий гравитации. Действительно удивительной особенностью этого гипотетического типа энергии является тот факт, что она объединяет огромный спектр модифицированных теорий гравитации и других экзотических форм энергии для поиска недостающего «звена» Вселенной.
Общее мнение ученых состоит в том, что она заполняет все пространство Вселенной и составляет 72% ее массы (энергии). По другим оценкам — 66,2%. Другой компонент оставшегося материала во Вселенной состоит из темной материи, доля которой составляет еще около 24%. А вот все видимые компоненты материи и излучения могут составлять лишь крохотные 4%. Как это произошло — пожалуй самая большая загадка Вселенной на сегодняшний день.
Опширније:
Магнетна олуја се спрема да погоди Земљу
Направио је навигациони систем који је тачнији од ГПС-а
Древни амајлија поново је написао историју најмистериознијег европског језика
На основу: 100 година математичке космологије: модели, теорије и проблеми, део А и део Б.