Кіріспе

Ғаламның пайда болуы, эволюциясы және соңғы тағдыры туралы ғылыми зерттеу.

Космология – ғаламның табиғатымен және космоспен айналысатын физика мен метафизиканың бір саласы. Космология термині алғаш рет 1656 жылы Томас Блоунттың "Глосографиясында" ағылшын тілінде қолданылған, ал 1731 жылы неміс философы Кристиан Вольф латын тілінде "Cosmologia Generalis" еңбегінде пайдаланған. Діни немесе мифологиялық космология – мифологиялық, діни және эзотерикалық әдебиеттердегі, сондай-ақ жаратылыс мифтері мен эсхатология негізінде құрылған нанымдар жиынтығы. Астрономия ғылымында космология ғаламның хронологиясын зерттеумен айналысады. Физикалық космология – байқалатын ғаламның пайда болуын, оның ірі масштабты құрылымдарын және динамикасын, сондай-ақ ғаламның түпкі тағдырын, осы салаларды басқаратын ғылым заңдарын зерттейді. Оны ғалымдар, оның ішінде астрономдар мен физиктер, сондай-ақ метафизиктер, физика философтары және кеңістік пен уақыт философтары зерттейді. Философиямен ортақ көлемге ие болғандықтан, физикалық космологиядағы теориялар ғылыми және ғылыми емес ұсыныстарды қамтуы мүмкін және сынау мүмкін емес болжамдарға негізделуі мүмкін. Физикалық космология – ғаламды тұтастай зерттейтін астрономияның бір саласы. Қазіргі физикалық космологияда Үлкен жарылыс теориясы басым, ол байқау астрономиясы мен бөлшектер физикасын біріктіруге тырысады; атап айтқанда, қара материя және қара энергиямен бірге Үлкен жарылыстың стандартты параметрлері, Ламбда CDM моделі. Теориялық астрофизик Дэвид Н. Спергель космологияны "тарихи ғылым" деп сипаттады, себебі "біз ғарышқа қарағанда, уақытқа кері қарай қарап тұрамыз", себебі жарық жылдамдығы шектеулі.

Тәрбие

Физика мен астрофизика ғылыми бақылаулар мен тәжірибелер арқылы ғалам туралы түсінігімізді қалыптастыруда орталық рөл атқарды. Физикалық космология бүкіл ғаламды математикалық және бақылау арқылы талдау нәтижесінде қалыптасты. Ғаламның пайда болуы, әдетте, Үлкен жарылыспен басталды, одан кейін дерлік бірден ғарыштық инфляция орын алды – бұл ғаламның 13,799 ± 0,021 миллиард жыл бұрын кеңеюі деп есептеледі. Космогония ғаламның пайда болуын зерттейді, ал космография ғаламның ерекшеліктерін картаға түсіреді. Дидроның «Энциклопедиясында» космология уранологияға (аспан ғылымы), аэрологияға (ауа ғылымы), геологияға (құрлықтар ғылымы) және гидрологияға (сулар ғылымы) бөлінеді. Метафизикалық космология – ғаламдағы адамдардың барлық басқа да нәрселермен байланысын анықтау ретінде де сипатталған. Бұл Марк Аврелийдің осы қарым-қатынастағы адам орны туралы байқауында көрініс тапқан: «Дүниені білмейтін адам өзінің қайда екенін білмейді, ал әлемнің не үшін бар екенін білмейтін адам өзінің кім екенін де, дүниенің не екенін де білмейді».

Физикалық космология

Физикалық космология – физика мен астрофизиканың ғаламның физикалық шығу тегі мен эволюциясын зерттеумен айналысатын саласы. Ол сонымен қатар ғаламның ірі масштабтағы табиғатын зерттеуді де қамтиды. Бастапқыда ол "аспан механикасы" деп белгіленген, яғни аспан денелерін зерттеу ғылымы болған. Грек философтары Самостық Аристорх, Аристотель және Птолемей әртүрлі космологиялық теорияларды ұсынды. Геоцентрлік Птолемей жүйесі 16 ғасырға дейін басым теория болып келді, содан кейін Николаус Коперник, одан әрі Иоганн Кеплер және Галилео Галилей гелиоцентрлік жүйені ұсынды. Бұл физикалық космологиядағы эпистемологиялық үзілістің ең танымал мысалының бірі. Исаак Ньютонның 1687 жылы жарық көрген "Математикалық принциптер" еңбегінде ғаламдық тартылыс заңының алғашқы сипаттамасы берілген. Ол Кеплер заңдарының физикалық механизмін қамтамасыз етті және бұрынғы жүйелердегі планеталар арасындағы гравитациялық өзара әрекеттесуден туындаған аномалияларды шешуге мүмкіндік берді. Ньютонның космологиясы мен оған дейінгілердің арасындағы маңызды айырмашылық – Коперник принципі, яғни Жердегі денелердің физикалық заңдары барлық аспан денелеріне бірдей қолданылады. Бұл физикалық космологиядағы маңызды философиялық қадам болды. Қазіргі заманғы ғылыми космологияның 1917 жылы Альберт Эйнштейннің "Жалпы салыстырмалылық теориясының космологиялық аспектілері" атты мақаласында жалпы салыстырмалылық теориясының соңғы модификациясын жариялауымен басталғаны қабылданған (бірақ бұл мақала Бірінші дүниежүзілік соғыстың соңына дейін Германиядан тыс жерлерде кеңінен қолжетімді болмады). Жалпы салыстырмалылық теориясы Виллем де Ситтер, Карл Шварцшильд және Артур Эддингтон сияқты космогонистерді оның астрономиялық салдарларын зерттеуге итермеледі, бұл астрономдардың өте алыс объектілерді зерттеу мүмкіндігін арттырды. Физиктер ғаламның статикалық және өзгермейтін екендігі туралы болжамдарды өзгерте бастады. 1922 жылы Александр Фридман қозғалатын материя бар, кеңейіп жатқан ғалам туралы идеяны ұсынды. Космологияға осы динамикалық көзқараспен қатар, ғаламның құрылымы туралы ұзаққа созылған пікірталас – Ұлы пікірталас (1917-1922 жылдар) – өзінің шегіне жетті, онда Хебер Кертис және Эрнст Опик сияқты ерте ғалымдар телескоптарда көрінетін кейбір тұмандықтар біздің галактикамыздан алыс, жеке галактикалар екенін анықтады. Хебер Кертис спиральды тұмандықтардың өздерінің жеке жұлдыздық жүйелері ретінде "арал ғаламдары" екендігін айтса, Вильсон тауының астрономы Харлоу Шэпли тек Құс жолы жұлдыздық жүйесінен тұратын космос моделін жақтады. Бұл идеялардың қақтығысы 1920 жылғы 26 сәуірде Вашингтондағы АҚШ Ұлттық ғылым академиясының мәжілісінде Ұлы пікірталас ұйымдастырылуымен аяқталды. Пікірталас 1923 және 1924 жылдары Эдвин Хабблдің Андромеда галактикасында Цефеидтік айнымалыларды анықтауымен шешілді. Олардың қашықтығы спиральды тұмандықтардың Құс жолының шетінен әлдеқайда алыс екенін көрсетті. Ғаламның кейінгі модельдеуі Эйнштейннің 1917 жылғы мақаласында енгізген космологиялық тұрақтының мәніне байланысты кеңейіп жатқан ғаламға алып келуі мүмкін екенін зерттеді. Осылайша, 1927 жылы бельгиялық діни қызметкер Жорж Лематр Ұлы жарылыс моделін ұсынды, кейіннен Эдвин Хабблдің 1929 жылы қызыл жылжуды ашқандығы және 1964 жылы Арно Пензиас пен Роберт Вудроу Уилсонның ғарыштық микротолқынды фондық сәулеленуін ашқандығы растады. Бұл жағдайлар көптеген баламалы космологияларды жоққа шығарудың алғашқы қадамы болды. 1990 жылдан бері бақылаулық космологиядағы бірнеше маңызды жетістіктер космологияны негізінен болжамдық ғылымнан теория мен байқаудың нақты сәйкес келетін болжау ғылымына айналдырды. Бұл жетістіктерге COBE, WMAP және Planck спутниктерінен микротолқынды фонды бақылау, 2dfGRS және SDSS-ті қоса алғанда, үлкен жаңа галактикалардың қызыл жылжуын зерттеу, алыс суперноваларды және гравитациялық линзаларды бақылау кіреді. Бұл байқаулар ғарыштық инфляция теориясының, Ұлы жарылыс теориясының өзгертілген нұсқасының және Ламбда CDM моделі деп аталатын нақты нұсқасының болжамдарымен сәйкес келді. Осыдан кейін көптеген ғалымдар қазіргі заманды "космологияның алтын ғасыры" деп атайды. 2014 жылы BICEP2 ынтымақтастығы ғарыштық микротолқынды фонда гравитациялық толқындардың іздерін анықтады деп мәлімдеді. Алайда, бұл нәтиже кейінірек жалған екені анықталды: гравитациялық толқындардың болжамдық дәлелі шын мәнінде жұлдызаралық шаңнан туындаған. 1 желтоқсан 2014 жылы Италияның Феррара қаласында өткен Planck 2014 мәжілісінде астрономдар ғаламның 13,8 миллиард жылға жуық екенін және 4,9% атомдық материядан, 26,6% қара материядан және 68,5% қара энергиядан тұратынын хабарлады.