Космологія - Енциклопедія Сучасної України
Beta-версія
Космологія

КОСМОЛО́ГІЯ (від космо… і … логія) – розділ астрономії; наука, що досліджує походження, еволюцію, структуру Всесвіту в цілому, його просторових і часових масштабів, матеріального наповнення: протозоряної речовини, зірок, зоряних асоціацій, галактичних систем. Сучасна К. – когніфікативна галузь знання, створена на стику астрономії, фізики та філософії. Найбільш заг. положення К. мають безпосеред. фі­­лос. характер, тому К. – арена змагань світоглядів.

Перші наївні космол. уявлення зародилися у результаті прагнень людини осягнути своє місце у світобудові. Для цих світоглядів характерні антропоморфізм і антропоцентризм. Становлення К. відбувалося у взаємозв’язку абстракт. мислення та засобів, методів спостереження. Багато заг. питань К. поставлені філос. думкою задовго до можливості вирішувати їх в астрономії та фізиці. Давньогрец. філософи прагнули з’ясувати: Всесвіт – єдине ціле чи множина окремих світів, він скінченний чи безконечний? Ідея Всесвіту як єдиного, вічного та закономір. про­­цесу наявна уже у Геракліта.

У формуванні наук. ідеї виникнен­­ня усього земного й небесного природ. шляхом важливу роль відіграло багатовікове протиборство геоцентризму і геліоцентризму. Накопичення даних спостережень та підказана антич. філософією впевненість у тому, що за видимим заплутаним рухом планет приховані закономірні істинні рухи, при­­з­­вели до створення Геоцентричної системи світу, яку змінили після жорстокої боротьби з церк­­вою та схоластикою на Геліоцентричну систему світу. Наук. К. завдячує виникненням не тільки практиці астрон. спостережень, а й створенню та удосконаленню фундам. фіз. теорій. Наук. форма К. залежить від того, яка саме фіз. тео­рія лежить в основі опису Всесвіту. Згідно з цим, розрізняють ньютонів., заг.-релятивіст., квантову космологію. Після відкриття І. Ньютоном закону всесвіт. тяжіння космолог. проблему поставили як фіз. задачу – про поведінку безконеч. системи тя­­жіючих мас. При цьому виникли космолог. парадокси. Мета К. – побудова моделі Всесвіту на базі сучас. фіз. та астроном. знань. Ньютонів. К. (базується на механіці та теорії тяжіння І. Ньютона) дала ключ до законів руху небес. тіл і ввела у фізику концепцію однорід. та нескінчен. простору й часу. Заг.-релятивіст. К. спирається на дані спостережень позагалактич. астрономії та Відносності теорію.

Фундам. є висновок про нестаціонарність Всесвіту (взаємне віддалення скупчень галактик – розширення Всесвіту). Це твер­­дження базується на ефективності червоного зміщення ліній у спектрах далеких галактик. У працях А. Айнштайна та О. Фрід­­мана показано, що Всесвіт, заповнений речовиною, яка гравітує, не може бути стаціонарним, він може розширюватися або стискатися. Найважливіши­­ми спостереженнями, які підтвердили фрідманів. моделі Всесвіту, стали відкриття ефекту «розбігання» галактик («червоне зміщення», 1929) і реліктового випромінювання (1969). Квантовопольова К. (або К. Великого вибуху) виникла на базі поєднання принципів квант. тео­­рії поля і заг. теорії відносності, приводить до фіз. схеми, яка по-новому відповідає на одвіч­­ні космол. питання. Відповіді на питання про те, якою є фіз. природа Великого вибуху і що було до нього, можливі лише в межах квант. теорії поля, для якої органічними є процеси народж. й знищення різних квант. збуджень – хвиль, часток, систем часток і полів. Всесвіт тут моделюється як специф. гравітаційно пов’язана система часток і полів, яка у процесі розвит­­ку проходить ряд послідов. станів. За сучас. уявленнями, розширення Всесвіту почалося бл. 20 млрд р. тому з дуже щільного й гарячого стану («гарячий» Всесвіт). Цей висновок підтверджено існуванням т. зв. реліктового випромінювання, яке інтрепретують як залишок епохи високих щільностей і т-р. Існує кілька космолог. моделей, що намагаються узгодити спостережні дані про Всесвіт з осн. принципами фізики. Найбільш розроблені однорідні ізотропні моделі гарячого розширювано­­го Всесвіту – т. зв. відкрита, плоска і закрита моделі Фрідмана; базуються на розв’язках рівнянь (А. Айнштайна) релятивіст. теорії гравітації, одержаних 1923 О. Фрідманом, і теорії «гарячого» Всесвіту, запропонов. 1948 Дж. Ґамовим та ін. Ця теорія пояснює віднос. вміст водню, гелію та важких елементів у Всесвіті термоядер. синтезом в умовах надщільного і гарячого станів матерії на ранній стадії розширення Всесвіту. З неї випливало завбачення існування Всесвіту у сучасну епо­ху «реліктового» випромінювання з т-рою у кілька градусів Кельвіна. Таке випромінювання відкрили 1965 у результаті розвитку мікрохвильової радіоаст­­рономії, воно стало підтвердженням мо­делі «гарячого» Все­­світу.

Епохал. відкриття прискореного розбігу далеких галактич. скупчень, зроблене С. Перлмуттером, Б. Шмідтом і А. Ріссом, і відзначене 2011 Нобелів. премію з фізики, змінює охарактеризоване вище розуміння сучас. стадії космолог. еволюції. До цього відкриття вважалося, що вся історія космолог. розширення – це історія його загасання, яке не припинялося з початку Великого вибуху. Після цього відкриття з’ясувалося, що наша епоха – це період зміни режиму вповільнення режимом прискореного розширення. А це значить, що наш Всесвіт розштовхує якась невідома науці сила з негатив. тиском – темна енергія. Визнання цього факту перетворює попередню К., яка описувала Всесвіт як «зоряне небо над головами», у «руїни». З’ясувалося, що вся колишня К. описувала лише 5 % матеріал. субстанції, яка заповнює кос­­міч. простір. Про існування ін. 95 % матеріал. субстанції (тобто темної матерії й темної енергії), творці поперед. К. навіть не підозрювали. Саме тому попередня К. втратила статус науки, яка адекватно описує світобудову у всій її незбагнен. складності. Перед К. 21 ст. постало масштабне завдання опису Все­­світу у всій його тотальності, тобто опису єдності «зоряного неба над головами» і темної ма­­теріальної субстанції, яка хо­­вається за цією «світловою завісою».

У новій космолог. картині Все­світу домінує фіз. вакуум, який по щільності енергії перевершує всі звичайні форми косміч. матерії разом узяті. Вакуум створює космічну антигравітацію, яка керує динамікою космолог. розширення в сучасну епоху. Через це космолог. розширення прискорюється, а чотиривимір. простір-час Всесвіту стає статичним.

Літ.: Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Строение и эволюция Вселенной. Москва, 1975; Пиблс П. Физическая космология / Пер. с англ. Москва, 1975; S. Perlmutter та ін. Measurements of Omega and Lambda from 42 high-red­­shift supernovae // Astrophys. J. 1999. Vol. 517; S. Perlmutter. Supernovae, Dark Energy and the Accelerating Universe // Physics Today. 2003. № 4; Грин Б. Эле­­гантная Вселенная. Суперструны, скры­­тые размерности и поиски окончатель­­ной тео­рии реальности / Пер. с англ. Москва, 2004; Рыков А. В. Вакуум и вещество Вселенной. Москва, 2007; Грин Б. Ткань космоса: Пространство, время и текстура реальности / Пер. с англ. Москва, 2009.

В. С. Лук’янець

Стаття оновлена: 2014