..:: FIZYKA ::..

Wszechświat

Część III
Kosmologia jako dziedzina nauki

Ponownie wracamy do zagadnień związanych z funkcjonowaniem Wszechświata. Tym razem zwrócimy uwagę na to, czym zajmuje się kosmologia.

Z podręcznika do fizyki: Fizyka i astronomia dla każdego pod redakcją Barbary Sgnowskiej:

Kosmologia zajmuje się badaniem „(…) Wszechświata jako całości, w tym również jego przeszłością i dalszymi losami (…) W języku greckim kosmos oznacza Wszechświat (ale także ład, porządek), natomiast logos - oznacza słowo, mowę naukę. Kosmologia bierze pod uwagę przede wszystkim wyniki obserwacji astronomicznych, ale także korzysta z osiągnięć fizyki cząstek elementarnych, ogólnej i szczególnej teorii względności, a nawet w pewnym stopniu uwzględnia dociekania filozofów.”

Wcześniej przypomnieliśmy definicję prędkości a także podstawowe pojęcia związane z ruchem. Teraz możemy się bliżej przyjrzeć:

• prawu Habble‘a (powinniśmy potrafić opisać jakie wielkości fizyczne i stałe występują w tym prawie; umieć wskazać gdzie znajduje ono zastosowanie);
• szybkości ucieczki, którą znajdujemy w prawie Hubble‘a (w skrócie chodzi tu o szybkość z jaką oddalają się od siebie obserwowane galaktyki; Habble doszedł do wniosku, że wszystkie galaktyki się od nas oddalają bez względu na to w którym miejscu znajdują się na niebie; kilka kropek namalowanych w szeregu jedna obok drugiej na pasku gumy - gdy pasek rozciągamy wszystkie się od siebie oddalają);
• różnicy między opisem oddalających się od siebie świecących elementów wystrzelonej racy a oddalaniem się od siebie galaktyk we Wszechświecie. (pomoce: zachowanie kropek na powierzchni pompowanego balonu, zachowanie rodzynków wewnątrz rosnącego ciasta).

Kiedy rozumiemy powyższe zagadnienia możemy odpowiedzieć na pytania:

• Co możemy na podstawie ucieczki galaktyk powiedzieć o zachowaniu się przestrzeni?
• Czy przestrzeń jest niezmienną sceną na której rozgrywa się teatr galaktyk i ich układów?

Kolejne pytanie nad którym warto się zastanowić brzmi: jak będzie wyglądała ewolucja Wszechświata w odległej przyszłości. Chodzi o to, że jeśli obecnie obserwujemy jego rozszerzanie to w zależności od średniej gęstości energii/materii z jakiej jest zbudowany możliwe są trzy rozwiązania.

Teraz zastanówmy się jaki związek mogą mieć ze sobą takie zagadnienia jak gęstość materii oraz siła wzajemnego oddziaływania (w tym przypadku przyciągania) grawitacyjnego. Wprowadźmy również pojęcie gęstości krytycznej, której zrozumienie powinno okazać się dostępne po przyjrzeniu się poniższym trzem podpunktom:

Wracamy teraz do trzech możliwych przebiegów ewolucji dynamiki Wszechświata:

• gęstość energii/materii mniejsza od wartości krytycznej - siły przyciągania grawitacyjnego zbyt małe - nieustanne coraz szybsze rozszerzanie;
• gęstość energii/materii większa od wartości krytycznej - siły przyciągania grawitacyjnego wystarczająco duże - wyhamowanie rozszerzania, odwrócenie kierunku i zapaść grawitacyjna tak zwany kolaps grawitacyjny;
• gęstość energii/materii równa wartości krytycznej - siły przyciągania grawitacyjnego wystarczająco duże by powoli wyhamowywać rozszerzanie i w nieskończoności zatrzymać, brak kolapsu grawitacyjnego.

Pozostaje nam tu jeszcze oszacować wiek Wszechświata (a możemy już się o to pokusić jeśli skorzystamy z odpowiednio zastosowanej definicji prędkości oraz z prawa Hubble‘a).

Wszechświat powstał około 14 miliardów lat temu.

Jeśli żyjemy w świecie, który nieustanni się rozszerza (łącznie z pęczniejącą przestrzenią) to naturalnym wydaje się, że kiedyś jego elementy były niezmiernie blisko. Współczesne badania mówią o początku w Wielkim Wybuchu (w języku angielskim Big Bang). Więcej informacji na ten temat znajdziemy we wspomnianym już wyżej podręczniku lub korzystając z poniższych wejść:

Koniec części III

Jeśli masz jakieś uwagi, pytania odnośnie tego działu skorzystaj z odpowiedniego
forum WSZECHŚWIAT

GÓRA         SZKOŁA