Astronomie

Jsme středem vesmíru?

Jsme středem vesmíru?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Právě jsem se tedy dozvěděl, že červený posun CMB je 1100 bez ohledu na to, kam se díváme (nahoru dolů vlevo vpravo). Podle Hubbleova zákona je to asi 46 miliard světelných let daleko, což z nás dělá nejvzdálenější hmotu. Pokud je červený posun CMB stejný bez ohledu na to, kterým směrem se díváme, jak by to mohlo být, pokud nejsme ve středu vesmíru?


V době, kdy byl vesmír ~ 380 000 let, byl zcela naplněn plazmou a světlem. Světlo mohlo cestovat jen na velmi krátké vzdálenosti (zapomněl jsem na specifika, ale myslím maximálně na pár metrů), než bylo pohlceno. Celý vesmír byl tedy mlha, pokud jste tam byli a 10 metrů před vámi byl předmět, nemohli byste ho vidět, protože všechno světlo, které vydávalo nebo odráželo, by se znovu vstřebalo, než by dosáhlo vašich očí. Mějte na paměti dvě věci: 1) Tato mlha zmizela napříč celým vesmírem současně (plus nebo minus nějaký čas, ale efektivně současně); ve stejném okamžiku po Velkém třesku, 380 000 let po Velkém třesku, se mlha rozptýlila kvůli rekombinaci. A 2) Světlu trvá cestování.

Řekněme tedy, že sedíte ve vesmíru naplněném mlhou několik sekund před rekombinací. Světlo cestuje asi 1 stopu za nanosekundu. Pokud by tedy mlha zmizela a 10 stop před vámi byla pouliční lampa, nedostali byste první světlo z této lampy po dobu 10 nano sekund. Veškeré světlo, které lampa před rekombinací emitovala, bylo právě reabsorbováno, ale po rekombinaci již první fotony, které lampu opustily, už nemají na co narazit, takže pokračují dál, dokud neudrží vaše oči. Pouliční lampa vzdálená 20 stop by po rekombinaci nebyla viditelná 20 nanosekund. Samotné světlo plazmy je ve skutečnosti pouliční lampa na každém místě ve vesmíru, takže díky výše uvedeným 2 skutečnostem byste postupně viděli pouliční lampy ve skořápce soustředěné na vás.

Poté, co došlo k rekombinaci, se celý vesmír stal transparentním. Mlha je pryč, ale čím dál se díváte, tím více se díváte zpět v čase, kdy se díváte, takže vidíte zpět jen tak daleko, jak kdy mlha existovala, a nejvzdálenější, kterou můžete vidět, je samotná mlha. Po 13,8 miliardách let můžete vidět celou cestu do skořápky o poloměru 13,8 miliardy světelných let kolem vás (prozatím ignorujte expanzi vesmíru) a to, co vidíte, je světlo plazmy (mlha), které vyplňovalo vesmír před 13,8 miliardami let CMB.

Tento scénář je stejný, pokud je vesmír nekonečného rozsahu. Nejsme středem vesmíru, jsme prostě středem vesmíru pozorovatelný vesmír, stejně jako kdokoli jiný. Mimozemšťané, kteří se dívají k Zemi, ale nacházejí se v aktuálním místě na okraji CMB v určitém směru, Zemi neuvidí, uvidí poslední světlo samotné CMB v našem místě, když bylo emitováno před 13,8 miliardami let; jsme na okraji jejich pozorovatelný vesmír.


Jsme ve středu pozorovatelný vesmír - ale je to proto, že všechno (je-li pozorováno na velmi dlouhé vzdálenosti) se rozpíná od všeho ostatního, takže jsme ve středu toho, co pozorujeme.

Sférický tvar pozorovatelného vesmíru je ve skutečnosti optickou iluzí ve spojení s rozsáhlou expanzí vesmíru. Prostě nevidíme nic, co by zřejmě ustupovalo při (blízké) rychlosti světla, takže vše mimo určitý rozsah je mimo náš pohled.

Skutečný vesmír - to je pravděpodobně mnohem větší než pozorovatelný vesmír. Jaký je tvar a jaké jsou podmínky v jiných regionech, můžeme teď jen hádat.

(Teď si musím lehnout, hlava se mi začíná točit.)


Svým způsobem byste mohli namítnout, že jsme středem vesmíru. Z našeho hlediska to je. Ve skutečnosti má každé jiné stanovisko právo tvrdit, že jsou středem vesmíru, protože rudý posuv je vždy stejný bez ohledu na to, kde ve vesmíru jste.

Představte si tedy pozorování rudého posunu jiné galaxie. Představte si, že za první je galaxie v přesně dvojnásobné vzdálenosti od Země. Nyní se ze Země tato galaxie zdá být více rudě posunutá (vím, že galaxie v popředí brání ve výhledu, ale jen teoreticky).

(vzdálená galaxie (červenější)) (blízká galaxie (červená)) O Země (pozorovatel)

Kdybyste žili v bližší galaxii, pozorovali byste, že Země je posouvána ve stejném množství, jako by vás viděl pozorovatel na Zemi. To se zdá logické. Zajímavé však je, že vzdálená galaxie ano ne být posunut stejně jako při pohledu ze Země. Ve skutečnosti bude rudý posuv Země a druhé galaxie při pohledu z galaxie mezi nimi přesně stejný.

(vzdálená galaxie (červená)) (blízká galaxie (pozorovatel)) O Země (červená)

Důvodem je to, že všechny body ve vesmíru se od sebe vzdalují, nejen všechny body od jednoho bodu.

Možná jste už tuto analogii slyšeli, ale pokud nakreslíte skvrny na balónu a vyhodíte ho do vzduchu, chovají se přesně jako galaxie, které se od sebe vzdalují. Bez ohledu na to, který bod pozorujete, zdá se, že se všechny body od něj vzdalují.

I když to z kosmologického hlediska nemusí být úplně přesné, můžete si představit, že galaxie jsou skvrnami na balónu a balón je látkou vesmíru.


Kde je střed vesmíru?

Podle všech současných pozorování neexistuje žádný střed vesmíru. Aby mohl existovat středový bod, musel by být tento bod nějak zvláštním s ohledem na vesmír jako celek. Pojďme se zamyslet nad všemi různými typy efektů, které by mohly vytvořit centrum.

Nejprve, pokud se objekt otáčí, můžete definovat střed otáčení. Středem otáčení je jedno místo na rotujícím objektu, který je nehybný. Pro Zemi je středem otáčení osa spojující severní a jižní pól. Pro basketbalistu, který točí basketbal na prstu, je středem otáčení bod, kde se míč dotkne jeho prstu. Střed otáčení kola na nápravě je středem nápravy. Pozorování vesmíru nenalezla vůbec žádnou rotaci vesmíru jako celku. Bez otáčení není střed otáčení.

Dále můžete definovat těžiště. Pokud je objekt konečný, těžiště je jen bod, který jej v průměru obklopuje ve všech směrech stejné množství hmoty. U nekonečného objektu se situace komplikuje. Pokud je objekt nekonečný a jednotný, jednoduše nemůžete definovat těžiště, protože všechny body jsou identické. Na druhou stranu, pokud je objekt nekonečný, ale ne uniformní (například má v jednom bodě jeden uzel s vysokou hustotou), můžete definovat těžiště celého objektu jako těžiště nerovnoměrnosti. Zvažte například mrak na obloze. Určité druhy mraků nemají přesně stanovenou hranici, ale místo toho se roztahují do všech směrů a jsou stále tenčí. I když se mrak efektivně roztahuje do nekonečna, oblast s vysokou hustotou mraku existuje v omezeném objemu, takže můžete najít těžiště prostřednictvím omezujícího postupu. Pozorování v současné době naznačují, že vesmír je nekonečně velký. Ačkoli planety a hvězdy skutečně představují nejednotnosti ve struktuře časoprostoru, v univerzálním měřítku jsou takové uniformity náhodně rozptýleny. V průměru je tedy vesmír jednotný. Jelikož je nekonečný a jednotný, neexistuje způsob, jak definovat těžiště vesmíru.

Další možností je centrum poplatků. Podobně jako těžiště by to byl bod v objektu, kde je množství elektrického náboje v průměru stejné ve všech směrech, které jej obklopují. Střed náboje pro rovnoměrně nabitou kouli by byl jen středem koule. Podobně jako u distribuce hmoty je distribuce náboje ve vesmíru v průměru nekonečná a rovnoměrná, takže zde není žádné centrum náboje.

Dále by mohlo existovat střed zakřivení. Jako miska na salát by mohl existovat centrální bod do vesmíru, ze kterého se všechny ostatní body křiví pryč. Ale současná pozorování zjistila, že vesmír je plochý a vůbec není zakřivený.

Další možností je centrum expanze. Pokud přišroubujete pryžový plech k zemi a poté budete lidi přitahovat ze všech stran, stane se místo, kde je plech přišroubován, středem roztažení. Středem expanze je bod v prostoru, od kterého se všechny ostatní body vzdalují. Bohatství astronomických pozorování odhalilo, že vesmír se skutečně rozpíná. Tato pozorování jsou základem konceptu, že vesmír zahájil velký třesk. Vzhledem k tomu, že se vesmír rozpíná, pokud běžíte čas dozadu, musel existovat čas, kdy byl celý vesmír zhutněn do jednoho bodu. Jelikož se vesmír rozpíná, mysleli byste si, že existuje centrum rozpínání. Pozorování však ukázala, že tomu tak není. Vesmír se rozpíná rovnoměrně ve všech směrech. Všechny body v prostoru se stejnoměrně vzdalují od všech ostatních bodů současně. To může být obtížné vizualizovat, ale klíčovým konceptem je, že objekty ve vesmíru ve skutečnosti neodlétají od sebe v univerzálním měřítku. Místo toho jsou objekty relativitou fixovanou v prostoru a samotný prostor se rozšiřuje. Mohlo by vás zlákat, že umístění Velkého třesku je středem vesmíru. Ale protože samotný vesmír byl vytvořen Velkým třeskem, umístění Velkého třesku bylo všude ve vesmíru a ne v jediném bodě. Hlavním následkem velkého třesku byl záblesk světla známý jako záření kosmického pozadí. Pokud by k velkému třesku došlo na jednom místě ve vesmíru, viděli bychom pouze tento záblesk světla přicházející z jednoho místa na obloze (můžeme vidět záblesk, který se stal tak dávno, protože cestování vesmírem vyžaduje čas a univerzální měřítko je tak velké). Místo toho vidíme, že blesk přichází stejně ze všech bodů ve vesmíru. Kromě toho, jakmile je zohledněn pohyb Země, je záblesk světla v průměru stejně silný ve všech směrech. To znamená, že neexistuje žádné centrum expanze.

Jiným způsobem, jak definovat střed, by bylo identifikovat nějaký objekt nebo vlastnost, která existuje pouze na jednom místě, jako je supermasivní černá díra nebo super velká mlhovina. Pozorování však naznačují, že vesmírem jsou náhodně zasypány všechny typy objektů.

Bez ohledu na to, jak se to pokusíme definovat a identifikovat, vesmír prostě nemá střed. Vesmír je nekonečný a nerotující. V průměru v univerzálním měřítku je vesmír jednotný.


Podívejte se na naši novou Virtuální prohlídku Plaskettského dómu a Středu vesmíru!

Připravované akce

Předchozí událost

Nabízíme také ExoExplorations, online průzkum exoplanet s aktivitami a lekcemi zaměřenými na studenty BC Grade 6.

FRIENDS of the Dominion Astrophysical OBSERVATORY je CHARitable ORganizatioN se sídlem ve Victoria, B.C. věnovaný podpoře dosahu veřejné vědy na astrofyzikální observatoři Dominion.

OBNOVUJEME jeho veřejné programovací a návštěvnické centrum, „Centrum vesmíru“.

Veškerý výtěžek jde přímo na podporu našeho vědeckého úsilí ve Victorii. Budou použity ke zdokonalení budovy Centra vesmíru, aktualizaci aktuálních exponátů a zajištění toho, že máme potřebné a vhodné vybavení pro efektivní vědeckou komunikaci.


Potvrďte satelitní data Planck: Země může být středem vesmíru!

Nedávná naměřená data kosmických sond pro takzvané kosmické mikrovlnné pozadí a průzkumy oblohy pomocí digitálního dalekohledu založeného na Zemi Sloan Země mapujícího viditelné hvězdy ze Země odhalily, že naše vlastní Mléčná dráha je v ose nebo středu známého vesmíru, jak jsme to vědí. Tento objev a potvrzení mapování galaxií za téměř 20 let může revidovat názor moderní vědy, že Země není jen náhodný planetární systém, ale ve skutečnosti může ve středu nebes držet něco božského. The Kosmické mikrovlnné pozadí se říká, že je dosvit velkého třesku

Planckova sonda NASA dokázala plně mapovat obraz známého vesmíru, šipka dole vlevo na digitálně vylepšené mapě galaxie výše ukazuje, že Země je ve středu všeho a že všechny galaxie se zdají být přesně sladěny, geometrická síť kolem Země a Mléčné dráhy jako centra známého vesmíru.


Detail mapy WMAP zobrazující energetickou mapu galaxií


Uznání: M. Blanton and the Sloan Digital Sky Survey.

Umělecké zobrazení Planckovy sondy.

Tzv. Osa, kde se všechny ostatní galaxie zdánlivě shodují se Zemí, dostala název: „osa zla“, protože to bylo v rozporu se všemi dříve přijatými vědeckými a kosmologickými teoriemi Koperníkova kosmologického modelu. Dříve kultovní oblíbená televizní show Carl Sagan Cosmos, která se hlásí k náhodnému chaosu spojenému k vytvoření inteligentního života, nyní vypadá, že ztratila veškerou důvěryhodnost, protože data ze sondy Planck a průzkumu SD Sky Survey nyní posilují pravdu, do které vstoupil vesmír nebyli žádným velkým třeskem. Existuje také pozorovatelně velký a systematický rozdíl mezi velikostí kvasarů a galaxií mezi severní polokoulí a jižní polokoulí - něco, k čemu by nemělo dojít, kdyby Velký třesk byl jednotným uvolňováním izotropní energie.

Astrofyzici napsali technické práce vysvětlující, proč Planckova data prokazují faktické důkazy o tom, že multipolární oblouky vzdálených galaxií se ve skutečnosti synchronizují v soustředných geometriích s osou a rovníkem Země. To neuvěřitelně dává věrohodnost starodávnému výroku, že „hvězdy a nebesa“ se točí kolem Země. Je náhoda, že většina věřících kosmických modelů Koperníka trvá na „nemožné události“ nebo nějaké aberaci pozorovaných údajů.

Podle muslimských svatých učení, měření času, vytvořené hmoty a prostoru existovalo již před existencí tohoto vesmíru. Existoval řád s již existujícími fyzikálními zákony. Vesmír je ve skutečnosti věčný a inteligentní božský stvořitel ve skutečnosti navrhl své mechanické mechanismy. Chyby v show Carl Sagan - Kosmos jsou ve skutečnosti do očí bijící chyby, protože všechny základy chaotického vesmíru naplněného hvězdami, který se sám ovládá a má Zemi jako neobyčejnou a je jen jednou z mnoha planet, se jednoduše rozpadne .


Uznání: NASA Planck rpobe and WMAP satellite probe
Wilkinsonova sonda z roku 2001 dokázala předmapovat Kosmickou mikrovlnnou troubu
Pozadí jako skvrnité energetické shluky - představující galaxie a
prázdné prostory, které se synchronně otáčely kolem Mléčné dráhy.

Energetická osa záření CMB ukazuje, že Země je středem, odkud jsou vyrovnány všechny ostatní hvězdy a galaxie.

  1. 1887 Michaelson-Morleyův experiment - Země může být nehybná a nemusí se pohybovat kolem Slunce.
  2. 1871 Airy's Failed Experiment: Pokud se pohybovala Země nebo se pohybovaly hvězdy. Světlo hvězd.
  3. Michaelson-Gail - Zda se Země otáčí 24 hodin denně.

Dokonce i Einstein ve své Obecné teorii relativity také poznamenal, že geocentrický kosmos je ve skutečnosti přijatelným astronomickým modelem, který funguje perfektně i při zahrnutí gravitace do Einsteinových výpočtů. Nejzáhadnější faktickou shodou okolností může být fyzické znázornění kosmu na samotné Zemi pomocí měření posvátné geometrie - pás Orionu a trojúhelník Plejád a hvězdný systém Sirius jsou mapovány na Zemi v Africe s pyramidami označujícími Orionský pás a Siriusova hvězda označená poblíž Itálie. Pokud je Země skutečně ústředním bodem stvoření a neexistoval žádný velký třesk, který by vytvořil hvězdy a galaxie, musí astrofyzici přepracovat své teorie a vážně přehodnotit důkaz, že může existovat božský Stvořitel, jehož inteligentní design dal věci na místo v nebi a na Zemi.


Astronomové spatřili „blikajícího obra“ blízko středu galaxie

Astronomové spatřili obří „blikající“ hvězdu ve středu Mléčné dráhy vzdálené více než 25 000 světelných let. Mezinárodní tým astronomů pozoroval hvězdu VVV-WIT-08 snižující se jas o faktor 30, takže téměř zmizela z oblohy. Zatímco mnoho hvězd mění jas, protože pulzují nebo jsou zastíněny jinou hvězdou v binární soustavě, je výjimečně vzácné, aby hvězda po několik měsíců slabla a znovu se rozjasnila. Uznání: Amanda Smith, University of Cambridge

Astronomové spatřili obří „blikající“ hvězdu ve středu Mléčné dráhy vzdálené více než 25 000 světelných let.

Mezinárodní tým astronomů pozoroval hvězdu VVV-WIT-08 snižující se jas o faktor 30, takže téměř zmizela z oblohy. Zatímco mnoho hvězd mění jas, protože pulzují nebo jsou zastíněny jinou hvězdou v binární soustavě, je výjimečně vzácné, aby hvězda po několik měsíců slabla a znovu se rozjasnila.

Vědci se domnívají, že VVV-WIT-08 může patřit do nové třídy „blikajícího obřího“ systému binárních hvězd, kde obří hvězda stokrát větší než Slunce je jednou za několik desetiletí zastíněna dosud neviditelným orbitálním společníkem. Společník, kterým může být jiná hvězda nebo planeta, je obklopen neprůhledným diskem, který obří hvězdu zakrývá a způsobí, že zmizí a znovu se objeví na obloze. Studie je publikována v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti.

Tento objev vedl Dr. Leigh Smith z Cambridgeova astronomického ústavu ve spolupráci s vědci z University of Edinburgh, University of Hertfordshire, University of Warsaw v Polsku a Universidad Andres Bello v Chile.

Uznání: Leigh Smith, Sergey Koposov

„Je úžasné, že jsme právě pozorovali průchod tmavého, velkého a protáhlého objektu mezi námi a vzdálenou hvězdou, a můžeme jen spekulovat, jaký je jeho původ,“ řekl spoluautor Dr. Sergey Koposov z University of Edinburgh.

Vzhledem k tomu, že se hvězda nachází v husté oblasti Mléčné dráhy, vědci zvažovali, zda by se nějaký neznámý temný objekt mohl náhodou náhodou dostat před obří hvězdu. Simulace však ukázaly, že by po galaxii muselo existovat nepravděpodobně velké množství temných těles, aby byl tento scénář pravděpodobný.

Jeden další hvězdný systém tohoto druhu je znám již dlouho. Obří hvězda Epsilon Aurigae je každých 27 let částečně zastíněna obrovským diskem prachu, ale ztlumí se jen asi o 50%. Druhý příklad, TYC 2505-672-1, byl nalezen před několika lety a drží současný rekord v zákrytovém systému binárních hvězd s nejdelší oběžnou dobou - 69 let - rekord, pro který je VVV-WIT-08 v současné době uchazeč.

Tým se sídlem ve Velké Británii kromě VVV-WIT-08 také našel další dvě z těchto zvláštních obřích hvězd, což naznačuje, že se může jednat o novou třídu „blikajících obřích“ hvězd, kterou by astronomové mohli prozkoumat.

Uznání: Leigh Smith, Sergey Koposov

VVV-WIT-08 byla nalezena pomocí proměnných VISTA Variables v průzkumu Via Lactea (VVV), což je projekt využívající britský dalekohled VISTA v Chile a provozovaný Evropskou jižní observatoří, která téměř stejnou hvězdu pozoruje téměř desetiletí hledat příklady s různým jasem v infračervené části spektra.

Vedoucí projektu, profesor Philip Lucas z University of Hertfordshire, řekl: „Občas najdeme proměnné hvězdy, které nezapadají do žádné zavedené kategorie, které říkáme objekty„ co je to? “Nebo„ WIT “. Opravdu nevím, jak tito blikající obři vznikli. Je vzrušující vidět takové objevy z VVV po tolika letech plánování a shromažďování údajů. “

Zatímco VVV-WIT-08 byl objeven pomocí dat VVV, stmívání hvězdy bylo také pozorováno experimentem Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), dlouhodobou pozorovací kampaní vedenou Varšavskou univerzitou. OGLE provádí častější pozorování, ale blíže viditelné části spektra. Tato častá pozorování byla klíčová pro modelování VVV-WIT-08 a ukázala, že obří hvězda stmívala stejné množství ve viditelném i infračerveném světle.

Nyní se zdá, že existuje asi půl tuctu potenciálních známých hvězdných systémů tohoto typu, které obsahují obří hvězdy a velké neprůhledné disky. „Je jich určitě více, ale výzvou nyní je přijít na to, co jsou to skrytí společníci a jak byli obklopeni disky, přestože obíhali tak daleko od obří hvězdy,“ řekl Smith. „Přitom bychom se mohli dozvědět něco nového o tom, jak se tyto druhy systémů vyvíjejí.“


Kosmologie

Stejně jako první astronomové z celého světa se starí Řekové snažili porozumět vesmíru. Thales, často nazývaný otcem řecké vědy a matematiky, kládl otázky týkající se vesmíru, které nebyly založeny na jednáních bohů nebo démonů. Říká se, že Thales poskytl most mezi světem mýtu a světem rozumu. Použil astronomické záznamy Babyloňanů a Egypťanů k přesné předpovědi zatmění Slunce v šestém století před naším letopočtem. Thales věřil, že Země je plochá a vznášela se na vodě jako poleno.

Aristoteles, který žil v letech 384 až 322 před naším letopočtem, věřil, že Země je kulatá. Myslel si, že Země je středem vesmíru a že se kolem ní točí Slunce, Měsíc, planety a všechny stálice. Aristotelovy myšlenky byly široce přijímány Řeky své doby. Výjimkou, o sto let později, byl Aristarchos, jeden z prvních věřících ve heliocentrickém nebo sluncem zaměřeném vesmíru. V roce 100 před naším letopočtem vypočítal Hipparchus, nejdůležitější řecký astronom své doby, srovnávací jas až 1000 různých hvězd. Vypočítal také vzdálenost Měsíce od Země.

První astronom, který vytvořil skutečně vědecké mapy nebes, Claudius Ptolemaeus (lépe známý jako Ptolemaios z Alexandrie), přišel o 300 let později. Jako většina astronomů před ním věřil, že kolem Země obíhá Slunce, Měsíc a další planety. Myslel si, že každé vesmírné těleso se pohybuje v malém kruhu (epicyklu), který sám obíhá kolem Země. To vysvětlovalo, proč se planety někdy zdály cestovat zpět na oblohu. Pohled na vesmír zaměřený na Zemi byl široce přijímán asi 1500 let. To nebylo vážně zpochybněno až v roce 1543, kdy polský mnich Nicolaus Copernicus navrhl, že Slunce je ve středu vesmíru. Protože církev učila, že Země je ústřední, byla Koperníkova teorie považována za kacířství. Možná proto nechtěl, aby byla zveřejněna až po jeho smrti. Koperníkova publikovaná teorie O revoluci nebeských sfér se setkala s velkým nepřátelstvím církve. Dvě události, které byly nejvíce zodpovědné za konečné přijetí Koperníkových názorů, byla přesná pozorování oblohy Tycha Brahe a Galileovo použití dalekohledu.

Jednou v noci v roce 1572 viděl dánský astronom Tycho Brahe to, co považoval za skvělou novou hvězdu v souhvězdí Cassiopeia. (Nyní víme, že pozoroval supernovu.) V roce 1604 byla pozorována druhá supernova. Tyto objevy způsobily, že vědci vážně zpochybnili Ptolemaiovu teorii, že všechny hvězdy byly obsaženy v nejvzdálenější sféře vesmíru, která se nikdy nezměnila.

V roce 1609 se italský vědec Galileo Galilei doslechl o vynálezu dalekohledu. Udělal si jeden pro sebe a obrátil ho na nebesa. Jedním z jeho prvních objevů byly čtyři měsíce kroužící kolem planety Jupiter. Galileův dalekohled odhalil miniaturní verzi Koperníkovy sluneční soustavy, kdy se měsíce pohybovaly po planetě po jednoduchých kruhových drahách. Objevy Galileo navždy změnily tvář astronomie.

Počátky moderní vědy lze připsat Galileovi a britskému geniálnímu Isaacovi Newtonovi. Newton se narodil ve stejném roce, kdy zemřel Galileo. Isaac Newton vzal známá fakta a vysvětlil je pomocí matematiky. Vypracoval matematické zákony, které vysvětlovaly, jak se objekty pohybují na Zemi i ve vesmíru. Newton vysvětlil pohyb obíhajících planet jako výsledek pohybu po přímce v kombinaci s gravitačním tahem Slunce. Všechny jeho zákony jsou založeny na myšlence, že nic není v klidu. Usoudil, že všechna nebeská těla se neustále pohybují, bez omezení prostoru a času.

V roce 1917 navrhl Albert Einstein popis vesmíru na základě své teorie obecné relativity. Einsteinova teorie inspirovala mnoho dalších vědců, včetně Willema de Sittera z Holandska a Alexandra Friedmanna z Ruska. Ve skutečnosti je velká část dnešní kosmologie založena na Freedmanově řešení matematických rovnic obsažených v Einsteinově teorii. Friedmann stavěl na rovnicích obecné relativity při vývoji modelů, které pomohly vysvětlit vývoj vesmíru.

Zásadní průlom v našem chápání vesmíru nastal ve 20. letech 20. století díky americkému astronomovi Edwinovi Hubbleovi. Po staletí astronomové věřili, že Mléčná dráha tvoří celý vesmír. Hubble byl mezi prvními, kdo ukázal, že fuzzy skvrny na obloze pozorované dalekohledy byly jiné galaxie, ne vzdálené části Mléčné dráhy. Při pohledu na spektra těchto galaxií dospěl k závěru, že se od nás urychlují - že vesmír se rozpíná!

Velký třesk

Georges Lemaitre, belgický astrofyzik a katolický kněz, se stal známým jako „otec velkého třesku“. Lemaitre navrhl, aby vesmír začínal jako jediný prvotní atom energie, něco horkého a hustého, které explodovalo, což způsobilo, že se vesmír rozšířil ven. Na konci 40. let 20. století George Gamow, rusko-americký fyzik, vytvořil teorii velkého třesku, jak ji známe dnes. On a jeho kolegové navrhli, že kdyby došlo k velkému třesku, zanechalo by to dosvit, stopy záření na pozadí, které by byly stále přítomny.

V roce 1965 začali fyzici Arno Penzias a Robert Wilson hledat slabé rádiové signály (ve skutečnosti mikrovlny) z okrajů Mléčné dráhy. Při vyšetřování skutečně našli dosvit předpovězený Gamowem. Byl to důležitý důkaz, že vesmír začal horkým velkým třeskem. Nedávno satelit COBE NASA měřil toto záření velmi podrobně. Všechna měření byla v souladu s teorií velkého třesku.

V roce 1979 provedl částicový fyzik Alan Guth výpočty, které vedly k myšlence „kosmické inflace“, krátkého období rychlé expanze v raném vesmíru. Inflace řeší mnoho problémů pomocí jednoduchého originálního Velkého třesku. Vysvětluje to, proč je vesmír tak velký a tak hladký, proč v něm dnes působí nejméně čtyři různé síly a odkud pochází velké množství hmoty, které tvoří vesmír.

Ustálený stav

Myšlenka, že vesmír má konkrétní začátek, se nelíbila všem vědcům. Teorie ustáleného stavu, vyvinutá v roce 1948, dospěla k závěru, že vesmír nemá začátek ani konec. Tato teorie popisuje rozpínající se vesmír, který zůstává v dokonalé rovnováze, jako by byl bazén plný a přetékající pramínkem z faucetu. „Faucetem“ vesmíru by bylo nepřetržité vytváření hmoty z energie. Argumenty proti teorii ustáleného stavu zahrnují objev kosmického tepelného záření na pozadí. Skutečnost, že množství hélia pozorovaného ve vesmíru přesně odpovídá tomu, co předpovídal Velký třesk, a zjištění, že galaxie byly v minulosti více přeplněné, dále diskredituje teorii ustáleného stavu.

Dnešní pohledy

Dnes se kosmologové zajímají o konečný osud vesmíru. Bude se rozšiřovat navždy, expandovat do určité velikosti a zastavit se, nebo se zastaví a začne se hroutit? Data naznačující, že se vesmír rozpíná zrychlujícím tempem, byla publikována v roce 1998. Po více než deset let astronomové studovali rozpínání vesmíru měřením rudého posuvu a jasu vzdálených supernov. Do roku 1998 bylo shromážděno dostatek informací, které vedly vědce k překvapivému objevu, že rozpínání vesmíru se nezpomaluje, ale zrychluje. Údaje o supernově v kombinaci s informacemi z jiných kosmologických studií silně naznačují, že vesmír je naplněn neidentifikovanou formou energie (v současné době se jí říká „temná energie“, protože o ní nic nevíme), která způsobuje zrychlení rozpínání vesmíru. Pokud by se tato pozorování a analýzy ukázaly jako správné, očekávalo by se, že se vesmír bude navždy rozšiřovat.

Otázka

Jak se liší teorie velkého třesku a ustáleného stavu ve vysvětlení, jak byl vesmír vytvořen?


Rychlost skutečně musí být měřena relativně k něčemu. Můžeme měřit naši radiální rychlost vzhledem k jakémukoli jinému astronomickému objektu, na kterém nám záleží, měřením Dopplerových posunů. Ale pokud chcete znát naši rychlost „relativně k vesmíru jako celku“, spíše než relativně k jakémukoli objektu, musíme být opatrní, abychom definovali naše pojmy.

Protože se vesmír zdá být přibližně homogenní a izotropní, má smysl definovat „odpočinkový rámec“ v kterémkoli daném bodě. (Ostatní rámce v různých bodech se pohybují vůči sobě navzájem - to znamená říci, že se vesmír rozpíná.) Tento „klidový rám“ je v podstatě rám, ve kterém se zdá, že se materiál obklopující tento bod pohybuje izotropně (stejné ve všech směrech). V praxi je nejlepším způsobem, jak definovat tento odpočinkový rámec, najít rámec, ve kterém se kosmické mikrovlnné pozadí jeví ve všech směrech stejné (přesněji nemá žádný dipólový moment). Ve srovnání s tímto rámcem se místní skupina galaxií pohybuje rychlostí asi 600 km / s (Wikipedia uvádí přesná čísla a pravděpodobně citace, že jsem příliš líný na to, abych vzhlédl).

Lidé se někdy obávají, zda existence preferovaného „rámce odpočinku“ tohoto druhu je v rozporu s principem relativity. Odpověď je, že není. Existuje několik způsobů, jak pochopit proč. Je třeba poznamenat, že princip relativity říká, že zákony fyziky nemají žádné preferované snímky, ale konkrétní řešení zákony mohou mít preferované rámce. Dalším způsobem, jak to upřednostňuji, je, že „odpočinkový rámec“, který používáme v kosmologii, je jednoduše rámem hybnosti hromady částic (jmenovitě fotonů CMB v našem sousedství). V jiných kontextech nás nepřekvapuje ani neobává skutečnost, že spousta částic má klidový rámec, tak proč bychom si s tím měli dělat starosti zde?


Hledisko: Ano, první vědci věřili, že to, co se zdálo jako pohyb kolem Země Sluncem a jinými entitami, bylo ve skutečnosti právě to.

Po většinu zaznamenané historie člověk věřil, že Země je středem vesmíru. Tato víra, kterou dnes nazýváme geocentrickou teorií vesmíru, byla tak silná, že těch několik, kteří se ji odvážili zpochybnit, bylo často kvůli své kacířské víře pronásledováno nebo dokonce zabito. Pronásledování, které italský matematik a astronom Galileo Galilei utrpěl na počátku sedmnáctého století za vyjádření svých názorů proti převládajícímu geocentrickému modelu, je dobře známo. Na druhé straně málokdo zná příběh italského filozofa Giordana Bruna. Bruno was burned as a heretic in 1600 for supporting the same position as Galileo, namely that the Sun was actually the center of the universe and Earth revolved around it while rotating on its own axis. For centuries it had been an integral part of man's belief system that Earth was the center of the universe. This belief was not easily overturned.

There were many reasons for man's conviction that a geocentric system described his universe. Mythology and religion played important roles, as did prevailing scientific theories. However, probably the oldest and most persuasive reason for believing that Earth was the center of the universe was common sense based on everyday observations.

The Geocentric Theory

For an untold number of years, man had watched the Sun "rise" in the east every morning, move across the sky through the day, and "set" in the west. This simple motion repeated itself the next day, and the next, and the next, ad infinitum. Man had no reason to suspect that this daily motion was anything other than what it seemed, or that it had ever been different, or would ever change. Some explanations for this phenomenon were based on myths. For instance, one such myth envisioned the Sun dying every day only to be reborn the next day. However, the obvious logical explanation for the Sun's movement was that Earth is a stationary object, and the Sun revolved about it every day. It is comparable to looking out a window at a scene as it passes by one's field of vision. You may be moving past the stationary scenery, or you might be stationary while the scenery moves past your window. If you experienced no sensation of movement, the obvious conclusion would be the latter. Man experienced no sensation of movement on Earth therefore, the conclusion was that the Sun moves while Earth remains stationary. Because similar observations were made of the motion of the Moon and the planets (although their motion was a bit more complicated), it was thought that Earth must be at the center of the universe. Then the heavenly bodies revolved about Earth. There was very little reason to suspect otherwise.

The ancient Babylonians observed and studied the motions of the heavens, even developing mathematical techniques to predict the motions of the heavenly bodies. However, it was the Greeks who first developed scientific theories concerning these motions. With only a few exceptions, the ancient Greek philosophers believed Earth was the center of the universe. One Greek philosopher, Eudoxus, proposed a rather complicated system of fixed spheres to which the Sun, Moon, the five known planets (Mercury, Venus, Mars, Jupiter, Saturn), and the stars were attached. With Earth fixed at the center, these spheres revolved and carried the heavenly bodies in a circular motion around Earth. By employing some rather sophisticated mathematics, Eudoxus was able to explain reasonably well the motion of the Sun and Moon, as well as the motions of the planets. However, his system was only partially successful in predicting the motion and location of the various heavenly bodies as they revolved about Earth. One reason for the popularity of Eudoxus' model was that it was adopted by Aristotle. Aristotle was a Greek philosopher whose teachings were extremely influential until the dawn of modern science.

Greek astronomers realized that observational discrepancies existed in the geocentric theory of the universe. The most obvious difficulty was the unexplained irregularities in the motion of the planets. Astronomers noted that the planets sometimes appeared to move in a direction opposite to that of their usual movement. This motion, called retrograde motion, presented a mathematical and physical puzzle that was tackled by many Greek astronomers. They constructed ingenious models that met with varying degrees of success to explain retrograde motion. Eudoxus' model of the universe, with its collection of concentric spheres, was useful in explaining retrograde motion for some, but not all, of the planets.

The puzzle of retrograde motion, as well as certain other incongruencies in Eudoxus' system, was eventually "solved" by the use of

The Ptolemaic Model

The work of the second-century Greek astronomer Ptolemy represents the apex of the geocentric theory. In his work, entitled the Almagest , Ptolemy described a complicated system that was exceptionally accurate in its description of the motion of heavenly bodies. To do so, Ptolemy had to expand on Aristotle's rather simplistic description of circular motion. Ptolemy used two devices in his model in an effort to predict more accurately planetary motion: the previously mentioned epicycle and another device called eccentric motion. Eccentric motion was one in which the planet traveled around a circle whose center was not Earth (see figure 2). Although both epicyclical and eccentric motion had been proposed by Apollonius as early as the third century B.C. , it was Ptolemy who eventually used these two devices to construct a geocentric model that was successful in matching observational data. This system had the added benefit of providing an explanation for the varying length of the seasons, a feat earlier models had failed to accomplish.

The Ptolemaic model proved successful in predicting the motions of heavenly bodies and was the prevailing theory used by astronomers for centuries. However, the Ptolemaic model was not universally accepted. The eccentric motion violated the basic premise of uniform circular motion as prescribed by Aristotle. There were those, like the eleventh-century Muslim scientist Ibn al-Haytham, who tried to create models retaining the predictive powers of the Ptolemaic system without sacrificing the doctrine of uniform circular motion. Ultimately Ptolemy's model won the day, primarily due to its impressive accuracy.

Aristotelian Physics

In addition to everyday observations, another argument for the centrality of Earth evolved from the physical theories of Greek philosophers, especially Aristotle. Aristotelian physics, which was the dominant paradigm until the Scientific Revolution, assumed the existence of five elements. Four of these elements, earth, water, air, and fire, formed the world and its surrounding atmosphere. The fifth element, the ether, was perfect and unchanging and formed the celestial bodies. In Aristotle's conception of the physical world, earth, as the heaviest element, naturally tended toward the center of the universe. Of course, this center of the universe was the center of Earth itself. Water, lighter than earth, also tended toward the center, gathering on top of the heavier earth. The lighter elements, fire and air, rose and collected above earth and water. Because the tenets of Aristotelian physics became so ingrained into society's picture of the universe, the concept of the centrality of Earth went essentially unchallenged. Astronomy began with this belief as a central assumption, and it was seldom questioned.

Later, in Europe, Aristotelian physics blended with Medieval Christianity to form a conception of the physical world that would dominate scientific thought until the work of Galileo, Sir Isaac Newton, and the other founders of modern science. Ideas such as the perfection of the heavens, the immobility of Earth, and the centrality of human creation all contributed to the pervading thought that Earth must be the center of the universe. The third century B.C. Greek mathematician/astronomer Aristarchus was labeled impious for placing the Sun at the center of the universe. Centuries later, Christians called upon the Bible to support their geocentric claim. They argued that Joshua commanded the Sun to stand still during a great battle so that his army might have more daylight in which to fight (Joshua 10: 12-13). The key to this passage was that Joshua did not command Earth to stand still, but rather the Sun. For the Sun to stand still implied that it must first be moving.

Allusions to ancient philosophers and to the Bible demonstrate that part of the reason for the acceptance of the geocentric model for so many centuries was man's preoccupation with authority. Whereas the Church was the ultimate authority in religious matters, Aristotle, Ptolemy, and other Greek thinkers were often considered the ultimate authority on scientific subjects. With a few adjustments made to their teachings to allow them to coexist with Christian doctrine, the science and philosophy of the Greeks was accepted almost without question.

The Heliocentric Theory

Although the geocentric model of the universe dominated thought from ancient time through the seventeenth century, there were those who proposed the possibility of a Sun-centered, or heliocentric model. This model, with its requirement that Earth not only revolve about the Sun but also rotate on its own axis, was fraught with error, according to common opinion. First, argued the defenders of the geocentric model, if Earth moved man would have some sort of perception of that movement. If Earth were moving at the speed required to explain movements observed in the heavens, a strong wind would continually

An even more sophisticated argument held that if Earth were revolving about the Sun, the motion of Earth should cause an apparent change in the position of the stars. This motion is called stellar parallax (see figure 3). Stellar parallax is not observable to the naked eye, or even through the first telescopes therefore, proponents of the geocentric model argued that Earth was not moving around the Sun. Furthermore, if stellar parallax could not be observed due to the great distances involved, the universe would have to be much larger than anyone had imagined—too large, the geocentric theorists believed, to be a viable alternative.

Even some time after sixteenth-century astronomer Copernicus proposed his heliocentric model of the universe, most Europeans clung to the geocentric model. In answer to some of the questions raised by Copernicus' model, the Danish astronomer Tycho Brahe developed a new structure for the universe that was a compromise between the heliocentric model and the geocentric model. Brahe placed Earth at the center of the universe, with the Sun and the Moon revolving about it. However, instead of also requiring the other planets to revolve around Earth, in Brahe's model the planets revolved about the Sun as it revolved about Earth (see figure 4). This system seemed to encompass the physical and theological advantages of the geocentric model, as well as the observational and mathematical advantages of the heliocentric model. Brahe's complicated and rather illogical system serves to show just how far man would go in order to preserve the idea of geocentricity.

Eventually, all of the arguments used to defend the geocentric model of the universe were abandoned. The time it took to repudiate these arguments is a testament to the physical and astronomical systems devised to explain the world by the Greeks. It would take the complete overthrow of Aristotelian physics and Ptolemaic astronomy to finally nullify the geocentric theory. Yet, even today, we speak of the Sun "rising" and "setting" as if it moved rather than Earth.


How We Came To Recognize The Sun As The Center Of Our Solar System

The Sun-centered model of the solar system was first proposed more than a thousand years before Copernicus.

What does our Solar System really look like? If we were to somehow fly ourselves above the plane where the Sun and the planets are, what would we see in the center of the Solar System? The answer took a while for astronomers to figure out, leading to a debate between what is known as the geocentric (Earth-centered) model and the heliocentric (Sun-centered model).

Above: The Solar System. Image Credit: NASA

The ancients understood that there were certain bright points that would appear to move among the background stars. While who exactly discovered the "naked-eye" planets (the planets you can see without a telescope) is lost in antiquity, we do know that cultures all over the world spotted them.

The ancient Greeks, for example, considered the planets to include Mercury, Venus, Mars, Jupiter and Saturn — as well as the Moon and the Sun. The Earth was in the center of it all (geocentric), with these planets revolving around it. So important did this become in culture that the days of the week were named after the gods, represented by these seven moving points of light.

Earth is at the center of this model of the universe created by Bartolomeu Velho, a Portuguese cartographer, in 1568. Credit: NASA/Bibliothèque Nationale, Paris

All the same, not every Greek believed that the Earth was in the middle. Aristarchus of Samos, according to NASA , was the first known person to say that the Sun was in the center of the universe. He proposed this in the third century BCE. The idea never really caught on, and lay dormant (as far as we can tell) for several centuries.

Because European scholars relied on Greek sources for their education, for centuries most people followed the teachings of Aristotle and Ptolemy, according to the Galileo Project at Rice University. But there were some things that didn't make sense. For example, Mars occasionally appeared to move backward with respect to the stars before moving forward again. Ptolemy and others explained this using a system called epicycles, which had the planets moving in little circles within their greater orbits. [At left: The retrograde motion of Mars. Credit: NASA]

But by the fifteen and sixteenth centuries, astronomers in Europe were facing other problems, the project added. Eclipse tables were becoming inaccurate, sailors needed to keep track of their position when sailing out of sight of land (which led to a new method to measure longitude, based partly on accurate timepieces), and the calendar dating from the time of Julius Caesar (44 BCE) no longer was accurate in describing the equinox — a problem for officials concerned with the timing of religious holidays, primarily Easter. (The timing problem was later solved by resetting the calendar and instituting more scientifically rigorous leap years.)

While two 15th-century astronomers (Georg Peurbach and Johannes Regiomontanus) had already consulted the Greek texts for scientific errors, the project continued, it was Nicolaus Copernicus who took that understanding and applied it to astronomy. His observations would revolutionize our thinking of the world.

Published in 1543, Copernicus' De Revolutionibus Orbium Coelestium (On the Revolutions of the Heavenly Bodies) outlined the heliocentric universe similar to what we know today. Among his ideas, according to Encyclopedia Britannica , was that the planets' orbits should be plotted with respect to the "fixed point" Sun, that the Earth itself is a planet that turns on an axis, and that when the axis changes directions with respect to the stars, this causes the North Pole star to change over time (which is now known as the precession of the equinoxes.)

Putting the Sun at the center of our Solar System, other astronomers began to realize, simplified the orbits for the planets. And it helped explain what was so weird about Mars. The reason it backs up in the sky is the Earth has a smaller orbit than Mars. When Earth passes by Mars in its orbit, the planet appears to go backwards. Then when Earth finishes the pass, Mars appears to move forwards again.

Other supports for heliocentrism began to emerge as well. Johannes Kepler's rules of motions of the planets (based on work from him and Tycho Brahe) are based on the heliocentric model. And in Isaac Newton's Principia, the scientist described how the motions happen: a force called gravity, which appears to be "inversely proportional to the square of the distance between objects", according to the University of Wisconsin-Madison .


Digital Commons @ Trinity

Adam Smith's account of commercial societies as societies of strangers may be read as a moral defense of commercial societies. A society of strangers can be a fostering environment for moral development. Smith's account of moral development echoes his contemporaries' accounts of the move from geocentric to heliocentric understandings of the solar system. If we imagine ourselves at a distance from our own position, we humble the arrogance of our self-love as we realize we are not the center of the universe. In The Theory of Moral Sentiments, Smith describes the realization that we are not the center of the moral universe. In contemporary presentations and popularizations of astronomical theories, the realization is that literally we, on Earth, are not the center of the physical universe. Adam Smith's theory of moral development, and therefore his moral defense of commercial societies, seems indebted to astronomical theories in general, rather than just to Newton, as it is commonly assumed.