Введение

Космос… Огромное пространство, простирающееся на миллиарды километров вокруг Земли. Для многих людей наша планета кажется большой, однако на самом деле это всего лишь небольшой уголок нашей вселенной. Глядя на небо, можно увидеть множество светящихся точек, каждая из которых может оказаться целой галактикой. И в космосе таких галактик сотни и тысячи, где свою очередь могут находится многие другие планеты, подобные нашей.

Все вещества, из которых создан человек и окружающая его планета космоса. Человечество в течение уже не одного столетия пытается исследовать космос: другие планеты, солнечные системы, галактики, чтобы понять, как и почему появилась Земле и одиноки ли мы во вселенной. В то же время, космос – это не такое уж безобидное место. Земля была на грани уничтожения не один раз. И много таких опасностей сохраняется до сих пор. Человечество также исследует космос также и для того, чтобы понять, насколько реальны все эти угрозы, и какова же судьба Земли.

Попробуем и мы рассмотреть проблемы, связанные с космосом, и проникнуть в его тайны.

Вселенная, космос, космология. История развития космологии как научного направления

Прежде всего, необходимо дать четкое научное определение космосу. Космос (греч. кόσμος) — в материалистической философии — упорядоченная Вселенная (в противоположность хаосу). Позже понятие космос стало идентично понятию Вселенная. В свою очередь Вселенная обычно определяется как совокупность всего, что существует физически. Это совокупность пространства и времени, всех форм материи, физических законов и констант, которые управляют ими. Однако термин Вселенная может трактоваться и иначе, как космос, мир или природа.

Уже не одно поколение людей занимается исследованием космоса. Со временем возникла еще одна научная дисциплина, получившая название космологии. Космология — раздел астрономии и физики, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом. Основу этой дисциплины составляет математика, физика и астрономия. В своих задачах она часто пересекается с философией и богословием.

Развитие космологии длится с незапамятных времен. В древности ранние формы космологии представляли собой религиозные мифы о сотворении (космогония) и уничтожении (эсхатология) существующего мира. В китайской космологии считалось, что Земля — своего рода чаша, прикрытая небом, состоящая из полусфер, вращающихся на очень низком расстоянии от Земли.

Уже в Древней Греции удалось доказать, что Земля имеет форму шара. Тогда же было доказано, что Луна, Солнце и Земля находятся в состоянии движения. Дальнейшее развитие космология получает в XVI веке, что связано с именами Николая Коперника, Галилео Галилея, Джордано Бруно и других ученых. Появляются первые телескопы (чуть позже появляются разновидности телескопов) и методы исследования космоса. В то же время развитию космологии сильно мешает церковь. Но исследования продолжаются. Развитие космологии в то время связано с такими именами, как Галилео Галилей, Рене Декарт, Исаак Ньютон и др.

Возникновение современной космологии связано с развитием в XX веке Общей теории относительности Эйнштейна и физики элементарных частиц. В 1922 А.А. Фридман предложил решение уравнения Эйнштейна, в котором изотропная вселенная расширялась из начальной сингулярности. Подтверждением теории нестационарной вселенной стало открытие в 1929 Э. Хабблом космологического красного смещения галактик. Таким образом, возникла общепринятая сейчас теория Большого Взрыва.

В дальнейшем большой скачок в своем развитии космология получает во второй половине XX столетия. Появляются целые научно-исследовательские институты, плеяды ученых, а также первые космонавты, что связано, прежде всего, с научно-техническим прогрессом и накопленными знаниями о космосе от предыдущих поколений ученых. И также это, конечно, связано и с продолжавшейся «холодной войной между СССР и США». Появляются первые космические аппараты и спутники, усиливается соперничество за космос.

Сейчас космические исследования – это из наиболее перспективных и престижных научных направлений, которое пользуется большим спросом у многих государств. Развитие этой научной отрасли – один из самых значимых показателей того, насколько хорошо идет развитие государства. Россия принимает в освоении космоса участие.

Современное состояние Вселенной

Астрономы полагают, что время, пространство и материя возникли как результат одновременного события: взрыва чего-то горячего и очень плотного, так называемого большого взрыва, который произошел 10-20 млрд. лет назад. По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,2 млрд. лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния с бесконечной температурой и плотностью, и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Ранняя Вселенная представляла собой однородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Расширение вселенной происходило с неимоверной быстротой. В первые миллионные доли секунды произошли важнейшие процессы. Мельчайшие частицы – кварки и электроны, которые, соединяясь, превращались в атомы и молекулы. Появляются первые вещества, главный из которых – водород. Из этих «кирпичиков» складывается наша Вселенная.

В наше время было обнаружено, по-видимому, что наша Вселенная расширяется, причем с ускорением. Этот факт не отменяет закона Хаббла, так как последний действует на более близких расстояниях, чем эти новые эффекты. Поскольку сама постоянная Хаббла и многие другие космологические величины определяются с очень большой погрешностью, до сих пор не ясно, будет ли Вселенная расширяться все быстрее и быстрее, либо, наоборот, с замедлением. В связи с этим есть самые различные сценарии возможного развития Вселенной в будущем. Согласно одному из них, Вселенная даже может начать сжиматься в точку в ходе так называемого «большого коллапса», процесса, обратного Большому Взрыву. Теоретическая физика достаточно серьезно рассматривает и такую гипотезу, что нынешнее состояние и тонкое строение вакуума являются так называемым «ложным» или «мнимым» вакуумом. Это состояние неустойчиво и может перейти в «истинный вакуум» с меньшей энергией. Тогда наша Вселенная пропадет за одно мгновение и необратимо. Однако наибольшее внимание уделяют сейчас теории «тепловой смерти Вселенной». В расширяющейся Вселенной будут постепенно уравновешиваться температуры, которые будут становиться одинаковыми во всех точках пространства. Удаляющиеся друг от друга звезды, в которых закончатся термоядерные процессы, остынут, все большая часть энергии будет находиться в форме излучения. Даже черные дыры будут медленно «испаряться» за счет квантовых туннельных эффектов. Такой сценарий находится в полном согласии с представлениями классической термодинамики.