Kosmologisten teoriat kautta historian

Original: http://www.physicsoftheuniverse.com/cosmological.html

Cosmological Theories Through History

”Cosmos” on vain toinen sana maailmankaikkeudessa, ja ”kosmologia” on tutkimuksen alkuperää, evoluutio ja kohtalo universumin. Jotkut parhaista mielissä historiassa — sekä filosofit ja tiedemiehet — ovat hakeneet itse käsitys siitä juuri mitä maailmankaikkeus on ja mistä se on peräisin, mikä viittaa prosessiin hämmentävän erilaisia teorioita ja ideoita, kosmisesta muna Big Bang ja sen jälkeen. Tässä muutamia tärkeimmät, vuonna arvioitu aikajärjestyksessä:

  • Brahmanda (Cosmic Egg) Universe — Hindu Rigveda, kirjoitettu Intiassa noin 15 — 12-luvulla eKr, kuvailee syklinen tai värähtelevän maailmankaikkeus, jossa ”kosminen muna” tai Brahmanda, joka sisältää koko maailmankaikkeus (kuten aurinko, kuu, planeetat ja kaikki tilaa) laajenee ulos yhden väkevän pisteen kutsutaan Bindu ennen myöhemmin romahtaa uudelleen. Maailmankaikkeus sykliä äärettömän välillä laajenemisen ja täydellisen romahtamisen.
  • Anaxagorian Universe — 5. vuosisadalla eKr kreikkalainen filosofi Anaksagoras uskoivat, että alkuperäinen tila kosmoksen oli ensiarvoisen sekoitus kaikista sen ainesosat vallinnut äärettömän pieniä palasia itsestään. Tämä seos ei ole täysin yhtenäinen, ja jotkut ainesosat olivat läsnä suurempina pitoisuuksina kuin toiset, sekä vaihtelee paikasta toiseen. Jossain vaiheessa, tämä seos alulle vaikutuksesta ”nous” (mielen), ja pyöriä liike siirretään ja erotetaan ainesosia, lopulta tuottaa kosmoksesta erillisten esineille, joissa kaikissa on eri ominaisuudet, että me katso tänään.
  • Atomist Universe — Myöhemmin 5. vuosisadalla eKr kreikkalaiset filosofit Leukippos ja Demokritos perusti koulun atomismi, joka katsoi, että maailmankaikkeus koostui hyvin pieniä, jakamattomia ja tuhoutumaton rakennuspalikoita kutsutaan atomeja (kreikan ”ATOMOS”, joka tarkoittaa ”uncuttable”). Kaikki todellisuuden ja kaikki objektit maailmankaikkeuden koostuvat eri järjestelyjä näiden ikuinen atomien ja ääretön mitätön, jossa ne muodostavat erilaisia yhdistelmiä ja muotoja.
  • Aristoteleen Universe — kreikkalainen filosofi Aristoteles, 4. vuosisadalta eKr, perusti geocentric maailmankaikkeus, jossa kiinteä, pallomainen maa on keskellä, jota ympäröi samankeskinen taivaalliset aloilla planeettoja ja tähdet. Vaikka hän uskoi maailmankaikkeuden olevan rajallinen koko, hän painotti, että se on olemassa ennallaan ja staattinen koko ikuisesti. Aristotle lopullisesti vahvistettu neljä klassista elementit tulipalon, ilma, maa ja vesi, jotka paineistetaan kaksi voimaa, painovoima (taipumus maata ja vettä upota) ja keveys (taipumus ilma ja tuli nousta). Myöhemmin hän lisäsi viidennen elementin, eetteri, kuvaamaan mitätön, joka täyttää  maailmankaikkeuden Edellä maanpäällisen alalla.

    Geocentric universe of Aristotle and Ptolemy - click for larger version
    Geosentriset universumi Aristoteleen ja Ptolemaios (Lähde: Cartage.org: http://www.cartage.org.lb/en/ teemat / tieteet / mainpage.htm )
  • Stoic Universe — stoalainen filosofit antiikin Kreikassa (3. vuosisadalla eKr jälkeen) uskoivat eräänlainen saaren maailmankaikkeus, jossa on rajallinen kosmos ympäröi ääretön mitätön (ei eroa periaatteeltaan galaksi). Heillä oli, että kosmos on jatkuvassa muutostilassa, ja sykkii koko ja määräajoin kulkee mullistuksia ja tulipalo. Vuonna Stoic mielestä maailmankaikkeus on kuin jättimäinen elävän kehon, sen johtavan osan ollessa tähdet ja aurinko, mutta jossa kaikki osat ovat yhteydessä toisiinsa, niin että se, mitä tapahtuu yhdessä paikassa vaikuttaa siihen, mitä muualla tapahtuu. Lisäksi he järjestivät syklinen näkemystä historiasta, jossa maailma oli kerran puhdasta palo- ja tulisi ampua uudelleen (idea lainattu Herakleitos).
  • Heliocentric Universe — 3. vuosisadalla eKr kreikkalainen tähtitieteilijä ja matemaatikko Aristarkhos oli ensimmäinen esitellä nimenomainen argumenttina yhteiskunnan heliocentric malli aurinkokunnan asettamalla Sun, ei maapalloa, keskellä tunnetun maailmankaikkeuden. Hän kuvaili maan päälle pyörivät päivittäin akselinsa ympäri ja pyörivä vuosittain noin Sun pyöreä kiertoradalla, sekä alalla kiinteän tähteä. Hänen ajatuksensa olivat yleensä hylättiin hyväksi geosentrinen teorioita Aristoteleen ja Ptolemaios kunnes ne onnistuttiin elvytettiin lähes 1800 vuotta myöhemmin Kopernikus. Oli kuitenkin poikkeuksia: Seleukos of Seleukeia eläneen noin sata vuotta Aristarkus, tuki hänen teorioita ja käytetään vuorovesi selittämään heliocentricity ja vaikutuksen kuun; Intian astonomer ja matemaatikko Aryabhata kuvattu elliptinen kiertoradat Auringon ympäri lopussa 5th vuosisadalla; samoin muslimien tähtitieteilijä Ja’far ibn Muhammad Abu Ma’shar al-Balkhi 9. Century.
  • Ptolemaic Universe — 2. vuosisadalla AD Roman-egyptiläinen matemaatikko ja tähtitieteilijä Ptolemaios (Claudius Ptolemaeuksen) kuvasi geocentric malli perustuu pitkälti Aristoteleen ajatuksia, jossa planeetat ja loput universumin kiertoradalla noin paikallaan Maan pyöreä epicycles. Kestoltaan, se oli ehkä menestyksekkäin kosmologisen mallin kaiken aikaa. Muutokset perus ptolemaiolaisesta järjestelmän ehdottivat islamilaisen Maragha Schoolissa 13., 14. ja 15-luvuilla lukien ensimmäinen tarkka kuun mallin Ibn al-Shatir ja hylkääminen paperi maapallon hyväksi pyörivän maapallon Ali Qushji.
  • Abrahamin Universe — Useita keskiaikaisia Christian, muslimien ja juutalaisten oppineiden esitti ajatuksen maailmankaikkeuden joka oli äärellinen ajoissa. 6.-luvulla jKr, kristillinen filosofi Johannes Filoponos Aleksandrian vastusti antiikin Kreikan käsite äärettömän menneisyyden, ja se oli ehkä ensimmäinen kommentaattori väittää, että maailmankaikkeus on ääretön aikaa ja siksi on alku. Varhainen muslimi teologit kuten Al-Kindi (9.-luvulla) ja Al-Ghazali (11th Century) tarjottu looginen argumentit tukevat äärellinen maailmankaikkeus, samoin 10-luvulla juutalaisen filosofin Saadia Gaon.

    Heliocentric universe of Copernicus
    Heliocentric universumi Kopernikuksen (Lähde: Cartage.org: http://www.cartage.org.lb/en/ teemat / tieteet / mainpage.htm )
  • Osittain Heliocentric Universe — Kun 15 ja varhaisen 16th Century, Somayaji Nilakantha Keralan koulun tähtitieteen ja matematiikan Etelä-Intiassa kehitetty laskennallinen järjestelmä osittain heliocentric planeettojen malli, jossa Merkurius, Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus kiersi Auringon joka puolestaan ​​kiersi maan. Tämä oli hyvin samankaltainen kuin Tychonic ehdotettu järjestelmä Tanskan aatelismies Tycho Brahe myöhemmin 16-luvulla eräänlaisena hybridi Ptolemaiosten ja Copernican malleja.
  • Copernican Universe — Vuonna 1543, Puolan tähtitieteilijä ja tiedemies Nikolaus Kopernikus mukautettu geosentrinen Maragha mallin Ibn al-Shatir täyttämään antiikin heliocentric maailmankaikkeus on Aristarchus. Hänen julkaiseminen tieteellinen teoria aurinkokeskinen maailmankuva, mikä osoittaa, että liikkeet taivaan kohteita voidaan selittää asettamatta maapallon levossa keskellä maailmankaikkeus, kannustanut lisää tieteellisiä tutkimuksia ja tuli maamerkki historiassa modernin tieteen, joskus kutsutaan Kopernikuksen vallankumous. Hänen kopernikaaninen periaate (että maapallo ei ole keskeinen, erityisesti suosima paikka) ja sen merkitystä, että taivaankappaleet totella fysiikan lakien samat kuin maan päällä, ensin kosmologia tieteenä sijaan haara metafysiikan. Vuonna 1576, Englanti tähtitieteilijä Thomas Digges suosituksi Kopernikuksen ajatusten sekä laajennettava niitä positing olemassaolo lukuisia tähteä ulottuvat äärettömyyteen, eikä vain Kopernikuksen kapea kiinteiden tähteä. Italian filosofi Giordano Bruno otti kopernikaaninen periaate vaiheessa edelleen 1584 esittämällä jopa aurinkokuntamme ei ole keskellä maailmankaikkeutta, vaan suhteellisen merkityksetöntä tähti järjestelmä joukossa ääretön lukuisia muita. Vuonna 1605, Johannes Kepler valmistettu lisähionnan viimein luopumalla klassisen oletus kiertoradalla hyväksi elliptinen kiertoradat, joka voisi selittää outo näennäinen planeettojen liikkeitä. Galileon kiistanalainen tuki Kopernikuksen heliocentric malli alussa 17th Century tuomitsivat Inkvisitio mutta silti auttoi kansantajuistaa idea.
  • Karteesinen Vortex Universe — Puolivälissä 17th Century, ranskalainen filosofi René Descartesin hahmotellut mallin universumin monien ominaisuuksien Newtonin myöhemmin staattinen, ääretön maailmankaikkeus. Mutta mukaan Descartes’in, tyhjiössä tilaa ei ollut tyhjä ollenkaan, mutta oli täynnä asiaa, että pyöritetty noin suuria ja pieniä pyörteitä. Hänen mallinsa mukana järjestelmässä valtava pyörteisiin porealtaita eteeristä tai hienoa asia, tuottaa mitä myöhemmin kutsua painovoiman vaikutuksia.
  • Staattinen (tai newtonilainen) Universe — Vuonna 1687, Sir Isaac Newton julkaisi ”Principia”, joka on kuvattu muun muassa, staattinen, vakaassa tilassa, ääretön maailmankaikkeus jossa jopa Einstein, että jo 20-luvulla, otti annettuna (at ainakin kunnes tapahtumat osoittivat toisin). Newtonin universumissaasia on suuressa mittakaavassa on jakautunut tasaisesti, ja maailmankaikkeus on painovoimaisesti tasapainossa, mutta olennaisesti epävakaa.
  • Hierarkkinen Universe ja Nebular Hypoteesi — Vaikka vielä perustuvat yleensä Newtonisen staattisen maailmankaikkeuden, Asiaa hierarkkisessa maailmankaikkeudessa on ryhmittyneet yhä suurempia asteikot hierarkia, ja on loputtomasti kierrätetään. Se oli ensimmäinen ehdotti vuonna 1734 Ruotsin tutkija ja filosofi Emanuel Swedenborg, ja kehitetty edelleen (itsenäisesti) Thomas Wright (1750), Immanuel Kant (1755) ja Johann Heinrich Lambert (1761), ja vastaavaa mallia ehdotettiin 1796 ranskalainen Pierre-Simon Laplace.
  • Einsteinian Universe — malliltaan maailmankaikkeuden olettaa Albert Einstein hänen uraauurtavasta teorian painovoiman jo 20-luvun ollut eroa Newtonin koska se oli staattinen, dynaamisesti vakaa universumi joka ei ollut laajentaa tai sopimuksen. Kuitenkin hän oli lisätä hengessä ”kosmologinen vakio” hänen yleisen suhteellisuusteorian yhtälöt torjumiseksi dynaamiset vaikutukset painovoima, joka muutoin olisi aiheuttanut maailmankaikkeus romahtaa itseensä (vaikka hän myöhemmin luovuttu, että osa hänen teoriansa kun Edwin Hubble lopullisesti osoittivat vuonna 1929, että maailmankaikkeus ei todellisuudessa staattinen).
  • Big Bang malli maailmankaikkeuden — Kun Hubble n osoitus jatkuvasti laajeneva maailmankaikkeus 1929 (ja varsinkin löytämisen jälkeen kosmista taustasäteilyä Arno Penzias ja Robert Wilson 1965), jotkut versio Big Bang teoria on yleisesti ottaen ollut mainsteam tieteellinen näkemys. Teoria kuvailee maailmankaikkeus alkuperämaaksi äärettömän
    The Big Bang and the expansion of the universe - click for larger version
    Big Bang ja laajeneminen maailmankaikkeuden (Lähde: HETDEX: http://hetdex.org/dark_energy/index.php )

    pieni, äärettömän tiheä piste (tai singulariteetti) välillä 13 ja 14 miljardia vuotta sitten, josta se on kasvanut siitä lähtien. Olennaista lausunto teoria liitetään yleensä Belgian roomalaiskatolinen pappi ja fyysikko Georges Lemaître 1927 (jo ennen Hubble n vahvistavia todisteita), mutta samanlainen teoria oli ehdotettu, vaikka ei jatketa, 1922 Venäjän Alexander Friedmann 1922. Friedman itse kehitetty kaksi mallia laajeneva maailmankaikkeus perustuu Einsteinin n yleisen suhteellisuusteorian yhtälöt, joista positiivinen kaarevuus tai pallomainen tila, ja yksi negatiivinen kaarevuus tai hyperbolinen tilaa.

  • Oskilloiva Universe — Tämä oli Einstein n suosima malli, kun hän hylkäsi oman alkuperäisen mallin 1930-luvulla. Värähtelevä maailmankaikkeus seurasi Alexander Friedmann n mallin laajenevan universumin perustuu yleinen suhteellisuusteoria yhtälöt universumin positiivinen kaarevuus (pallomainen tila), joka johtaa maailmankaikkeus laajenee jonkin aikaa ja sitten sairastua johtuen vetää sen vakavuus, ikuinen sykli alkuräjähdyksen seurasi Loppurysäys. Aika on siis loputon ja aluttomista, ja alussa-of-aika paradoksi vältetään.
  • Steady State Universe — Tämä epätyypillisten kosmologian (eli toisin standardin alkuräjähdyksen malli) on esiintynyt eri versioissa, sillä Big Bang teoria yleisesti hyväksyttiin tiedeyhteisössä. Suosittu muunnelma vakaassa tilassa maailmankaikkeus ehdotti vuonna 1948, että Englanti tähtitieteilijä Fred Hoyle  ja sekä itävaltalaiset Thomas Gold ja Hermann Bondi. Se ennusti maailmankaikkeuden joka laajensi mutta ei muuttanut sen tiheyttä, jossa asia on työnnetty universumiin, koska se laajeni säilyttämiseksi vakiona tiheys. Huolimatta sen haitoista, tämä oli varsin suosittu ajatus, kunnes löytö kosmista taustasäteilyä vuonna 1965, joka kannatti alkuräjähdyksen malli.
  • Inflaatio- (tai täyttyvä) Universe — Vuonna 1980 yhdysvaltalainen fyysikko Alan Guth ehdotti mallin universumin perustuu Big Bang, mutta joissa on lyhyt, alkuvaiheessa eksponentiaalinen kosmisen inflaation ratkaisemiseksi horisonttiin ja tasaisuus ongelmia standardin Big Bang malli. Toinen muunnelma inflatorisen maailmankaikkeus on syklinen kehittämää Paul Steinhardt ja Neil Turok vuonna 2002 käyttämällä state-of-the-art M-teoria, supersäieteoriaksi ja braanikosmologia, johon liittyy inflaation universumin laajenevan ja supistuvan sykleissä.

    Expansion of the observable universe with inflation - click for larger version
    Laajeneminen havaittava maailmankaikkeus inflaation (Lähde: Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_inflation )
  • Multiverse — Venäläis-amerikkalainen fyysikko Andrei Linde kehitti inflaatiopaineiden maailmankaikkeuden ideaa eteenpäin vuonna 1983 hänen kaoottinen inflaation teorian (tai ikuinen inflaatio), joka näkee meidän maailmankaikkeus, koska vain yksi monista ”kuplia”, joka kasvoi osana multiverse mikä johtuu tyhjiö, joka ei ollut pilaantuneiden perustilaansa. Amerikkalainen Fyysikot Hugh Everett ja Bryce DeWitt alun perin kehittäneet ja suosituksi niiden ”monet maailmat” muotoiluun multiverse 1960- ja 1970-luvuilla. Vaihtoehtoisia versioita on myös kehitetty, missä meidän havaittavissa maailmankaikkeus on vain yksi pieni organisoiduksi osaksi äärettömän suuri kosmoksessa joka on pitkälti kaaostilassa tai missä järjestäytynyt maailmankaikkeus on vain yksi väliaikainen episodi ääretön jono pitkälti kaoottinen ja järjestäytymätön järjestelyjä.