Какая наука изучает Вселенную?
Космология посвящена такому глобальному исследованию, как изучению Вселенной и космоса. Объекты её исследования - вселенная или космос, охватывает больше чем скопление небесных объектов. Это подразумевает существование свойств и отношений, которые не могут быть отнесены к конкретному объекту, но которые являются глобальными, абсолютно универсальными. Таким образом, космолог изучает не конкретные объекты, населяющие Вселенную - планеты, звезды или галактики, а их взаимоотношение, общие рамки, в которых они находятся. В том числе их эволюцию, общие законы, которым они подчиняются, структуру, из которой они состоят. Иными словами всё то, что представляет собой именно глобальные свойства космоса, рассматриваемого в целом.
Различные небесные явления касаются космологии только в той мере, в какой они проявляют космическое свойство. Космология тесно связана с такими науками, как астрофизика и астрономия. Исследование галактик космологом, например, происходит по нескольким направлениям. С одной стороны, динамические процессы, это формирование галактик, их структура, всё из чего состоит космос. С другой стороны, сами галактики действуют как вехи, показывая структуру самой Вселенной. Анализ этой структуры является основой для изучения галактик, например для того, чтобы измерить их расстояния. Космология, таким образом, постоянно тесно взаимодействует с такими родственными науками, как астрономия и астрофизика.
Термин "космология" получил широкое распространение и охватывает всё то, что когда-то изучалось «космографией» и «космогонией»
Космология изучает глобальную геометрическую структуру пространства-времени (кривизну и топологию), однородность и изотропию, конечное или бесконечное распространение. По сути, в ней используется теория относительности и математическая теория. Кроме того, все изложенное сопоставляется с эволюцией космоса. Наиболее очевидным проявлением эволюции является расширение Вселенной. Описание её структуры и ее эволюции называется космологической моделью.
Уже в рамках Вселенной (описанных моделью) происходят следующие физические явления: охлаждение с расширением, появление таких объектов как атомы, молекулы, звезды, галактики и т.д. Изучение этой эволюции охватывается космогонией. Эта область космологии, ориентированная на изучении содержания Вселенной и ее эволюции с течением времени, космической истории, способу наблюдения за космическими явлениями. Эта физическая космология включает в себя все области физики.
Можно ли считать космологию наукой?
Этот вопрос возникает в связи со спецификой Вселенной как объекта космологии: она
уникальна, она нас окружает, её можно наблюдать только изнутри.
Методология космологии отличаются от методологии других наук, например физики, которая основана на экспериментальной практике, опытах в определенных условиях, что, разумеется, невозможно в рамках космологии. А именно невозможно спроектировать модель Вселенной для того, чтобы наблюдать, как она развивается. Однако эта дисциплина может претендовать на звание науки, применяя методы естествознания и наблюдения. Космология это действительно наука. Особая наука из-за своего объекта, из-за своего положения наблюдателя. Астроном, космолог, как и каждый из нас находится в пределах изучаемого объекта. Это приводит к "предвзятость", как говорят астрономы, которая влияет на наше понимание. Наконец, как и все науки, но, возможно, космология в большей мере, основана на метафизических принципах и предположениях.
Принципы космологии
Первый основополагающий принцип космологии, несомненно, состоит в том, что научная космология рассматривает Вселенную не просто как накопление существующих объектов и это понятно.
Этот принцип подкрепляется тем фактом, что мы наблюдаем за объектами которые, по нашему мнению, действительно характерны для Вселенной в целом. Прежде всего, это касается космической экспансии. Если это свойство проявляется в движении галактик, их общий характер подразумевает, что это не свойство конкретных объектов, а гораздо более глобальная система - Вселенная.
Сравнение космологических моделей требует наблюдения самых отдаленных звезд, природа которых должна быть изучена. Для этого необходимо узнать явления, которые происходят там, физические законы, которые там действуют. Астрономы и космологи утверждают, что такие физические законы как: законы гравитации, электромагнетизма, квантовой физики и др. идентичны во всех частях Вселенной. Это априори является принципом. На самом деле, сама идея физического закона подразумевает универсальность его применения. Но физические законы действуют только в определённых условиях (например, температура или энергия), в то время как во многих случаях физические условия во Вселенной совершенно иные.
Сегодня большинство космологов считают, что в космосе вся среда однородна. Этот космологический принцип также лежит в основе наиболее распространенных моделей Вселенной.
До эпохи Возрождения в мировоззрении доминировало мнение о том, что земной мир (или мир под Луной, ниже орбиты Луны) и небесный мир являются различными по составу, организации и т.д. Начиная с 16 века, работы Тихо Браге, Йоханнеса Кеплера, Галилея Галилея и др.ведут к отказу от этого различия на основании наблюдения новых звезд и комет. По результатам наблюдения Галилея, касающиеся Луны, фаз Луны, Юпитера, Млечного Пути, зародилась идея подлинно универсальных законах, т.е. действующих в любом месте и в любое время, иными словами, в рамках структуры, которая является Вселенной.
Айзек Ньютон впервые открыто заявил о подлинно универсальном законе - гравитации. И в нем говорится о таких свойствах Вселенной, как физическом пространстве и времени, которые составляют основу для физических явлений. Признание Вселенной и универсальных законов знаменует рождение самой физики. В 20 веке космология обрела новую концепцию: относительность. Пространство-время стало рассматриваться как динамическое, относительное явление с измеримыми свойствами.
По мере того, как улучшаются технологии, мы всё больше и лучше можем изучать Вселенную, но все еще Космос остается загадочным. В любом случае, несомненно, что космос остается объектом восхищения.
Имеет ли Вселенная границы или она безгранична? Когда она родилась? Может ли произойти её гибель?
Чтобы ответить на эти вопросы, нам необходимо изучить самые далёкие звёзды. В этом нам поможет применение таких физических законов, как гравитация, электромагнетизм и т.д. Свойства космоса влияют на свойства материи: галактики в геометрии Вселенной, претерпевают свою эволюцию. Космология не может существовать без изучения свойств
галактик, без астрономии и без астрофизики.
От Земли к звездам.
Земля - лишь одна из девяти планет Солнечной системы, в которой доминирует Солнце.
Этот маленький островок занимает очень маленький объем вселенной.
Солнце это обычная звезда среди миллиардов других, очень маленькая в космологическом масштабе. За пределами Солнечной системы, находится несколько миллиардов более или менее похожих звезд. Скопление звёзд формируют нашу галактику (также Млечный Путь). Каждая звезда в ней выглядит как Солнце, но может отличаться от него по массе, возрасту, яркости, цвету, составу и т.д. Очень большие расстояния отделяют эти звезды друг от друга, так что каждая планетарная система может быть рассмотрена отдельно. Звёзды расположены в межгалоктической пустоте и только намного дальше мы находим материю. Во вселенной есть другие галактики, более или менее похожие на нашу. Они составляют, по мнению космологов, основные объекты Вселенной. Астрофизики работают над тем, чтобы отслеживать свою эволюцию для того, чтобы понять, как они были сформированы и как они распределены во Вселенной.
За пределами галактик или между ними (или внутри галактик) находятся объекты, с огромным количеством энергии, это квазары, то, что обычно называется активные ядра галактик. Их характер еще не полностью изучен. Для космологов представляет интерес эти галактики, их эволюция, распределение. В целом их общие свойства и их соотношение с космосом. Они дают нам общее представление о строении Вселенной: геометрию космоса, его эволюцию.