Космология - область астрофизики, занимающаяся изучением Вселенной в целом: ее рождением, эволюцией и будущей судьбой. Основу этой дисциплины составляют математика, физика и астрономия. Тем не менее в своих задачах она часто смыкается с философией и теологией. Теоретическая часть космологии основана на математических моделях, которые подтверждают (или опровергают) наблюдения. Основных проблем космологии две: с одной стороны, объект ее исследования, Вселенная, уникален, поэтому ее нельзя изучать с помощью статистических методов; с другой, как в целом во всей астрофизике, длительные периоды эволюции рассматриваемых явлений не позволяют вести прямых наблюдений. Тем не менее космология оперирует выбором моделей Вселенной, предложенных на основе сегодняшних наблюдений.
ДРЕВНЯЯ КОСМОЛОГИЯ. Космологические вопросы трактовались уже в древних мифах.
Китайцы считали, что Земля - своего рода чаша, прикрытая небом, состоящим из полусфер, вращающихся на очень низком расстоянии от Земли. Для Платона Вселенная была сферической и конечной, размещенной в бесконечно большом сводчатом пространстве. А вот согласно майя Вселенную создал бог Гугумац, и ее эволюция должна пройти четыре фазы, так называемые четыре солнца. У древних отсутствовало фундаментальное понимание того, что у Вселенной есть глубина, в результате чего небесные объекты находятся на очень разных расстояниях от нас и очень больших по сравнению с размерами самой Земли. И действительно, до ХIХ века основным объектом исследований астрономии была Солнечная система. То есть веками занимались, по сути, позиционной астрономией, пытаясь объяснить всегда с большой точностью движение планет, а затем комет и астероидов, хотя в XVIII веке философ Иммануил Кант занялся рассмотрением распределения звезд на небе. И только к середине XIX века с рождением астрофизики астрономы смогли начать изучать состав и эволюцию звезд.
РОЖДЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ КОСМОЛОГИИ. Современная космология берет начало из споров, проходивших в XIX столетии и в 20-х годах XX века, о том, на каком расстоянии находятся галактики или, скорее, "туманности", как их тогда называли. В частности, о противоречивом объекте туманность Андромеды. Одна школа рассматривала Андромеду как относительно близкий объект и потому принадлежащий к Млечному Пути. Другая школа, напротив, считала, что речь идет о галактике как таковой, находящейся на расстоянии, в десятки раз превышающем диаметр нашей Галактики. И только в 1924 году Эдвин Хаббл открыл в Андромеде (расстояние до которой можно было определить с большой точностью, порядка миллиона световых лет) переменные звезды - цефеиды.
При таком расстоянии Андромеда (сегодня она возведена в ранг галактики) оказывалась вне Млечного Пути.
И действительно, с этим открытием родилась внегалактическая астрономия, то есть область астрономии, занимающаяся объектами, которые находятся вне Млечного Пути. Родилась и современная космология, которая занимается не только проблемами происхождения и конца Вселенной, но и ее составом и современной структурой.
КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ. Сегодня на уровне наблюдений космология занимается распределением материи на большом расстоянии, проблемой так называемого космологического масштаба расстояний (то есть определением расстояния до самых отдаленных объектов, до границ Вселенной) и наблюдением явлений, которые могут дать информацию о первоначальном состоянии Вселенной, в первую очередь фонового космиче-ского излучения. В этом смысле большое значение имеют наблюдения в радиодиапазоне, а также в диапазоне рентгеновского и гамма-излучения. С теоретической точки зрения, впрочем, изучение особенностей Вселенной основано на общей теории относительности, сформулированной Альбертом Эйнштейном в 1916 году. И действительно, на больших расстояниях сила тяготения является основной природной силой, а также определяет геометрию пространства-времени, на основе различных вариантов которой можно построить разные модели Вселенной.
Однако происхождение Вселенной объясняют сегодня в основном теорией Большого взрыва, дополненной так называемым расширением Вселенной. Что касается эволюции Вселенной в ее совокупности, как, впрочем, и ее судьбы, имеются два различных сценария, которые зависят от плотности материи, находящейся сегодня в космосе. Если такая плотность ниже определенного значения, Вселенная обречена на постоянное расширение, если же, наоборот, его превосходит, процесс расширения постепенно замедлится, пока не остановится совсем, а затем пойдет в обратном направлении. В этом случае Вселенная сузится до размеров, которые у нее были предположительно при возникновении, уступив место явлению, названному Большим сжатием (Big Crunch), после которого, возможно, произойдет новый Большой взрыв.
| Далее >> |
