Univers

niverseNavSmall L'univers est tout qui existe physiquement : l'intégralité de l'espace et le chronomètrent , toutes les formes de la matière , énergie et élan , et les lois physiques et les constantes physiques qui les régissent. Dans un sens bien défini et mathématique, on peut même dire que l'univers contient cela qui n'existe pas ; selon la formulation chemin-intégrale de la mécanique quantique De , même les possibilités non-réalisées contribuent aux amplitudes de probabilité de d'événements dans l'univers. L'univers est parfois dénoté en tant que le cosmos de ou nature de , comme dans le " ; " de la cosmologie ; ou " ; " de la philosophie normale ;.

Les expériences scientifiques ont rapporté plusieurs faits généraux sur l'univers observable . On estime que l'âge de de l'univers est 13. L'univers est très grand, probablement infini, étant au moins 93 milliards d'années-lumière à travers, et consistant principalement en matière , plutôt que l'antimatière . Seulement 4% de la matière et de l'énergie dans l'univers est lumineux, c., directement chose observable de son rayonnement électromagnétique émis (" de ; light" ; dans son sens plus général) ; le reste se compose de l'énergie foncée (73%) de et de la matière foncée (23%) de . La nature et la composition de l'énergie foncée et de la matière foncée sont inconnues. La matière lumineuse dans l'univers est clairsemée et consiste principalement en galaxies , sur lesquelles sont répartis uniformément une fois fait la moyenne longueur-mesure plus longtemps que 300 millions d'années-lumière ; sur de plus petites échelles de longueur, les galaxies tendent à grouper en masse compacte dans des faisceaux de , des superclusters et même structures de plus grandes. L'arrivée légère des galaxies éloignées est détectablement le Redshifted avec le déplacement vers le rouge augmentant avec la distance de la galaxie de la terre. Le l'univers est baigné dans un rayonnement de la micro-onde qui est fortement isotrope (uniforme à travers différentes directions), et correspond à un spectre de corps noir de approximativement 2. Les pourcentages relatifs des éléments chimiques - particulièrement l'hydrogène , le deutérium et l'hélium plus léger de - est apparemment les mêmes dans tout l'univers. L'univers augmente, dans le sens que la distance entre les objets largement séparés augmente avec du temps. L'univers a au moins trois dimensions spatiales et une (temps ) dimension temporelle, bien que des dimensions additionnelles extrêmement petites du ne puissent pas être éliminées expérimentalement ; L'espace-temps semble être le sans à-coup et le simplement relié, avec la courbure très petite , de sorte que la géométrie euclidienne soit précis sur le moyen dans tout l'univers. L'univers semble être régi par les mêmes lois physiques et les constantes dans toute son ampleur et histoire. osmology Dans toute leur histoire enregistrée, les humains ont proposé plusieurs cosmologies et cosmogonies pour expliquer leurs observations de l'univers. Les modèles quantitatifs les plus tôt ont été développés par les grecs anciens , qui ont proposé que l'espace infini possédé par univers et avaient existé éternellement, mais contenus un ensemble simple de sphères concentriques de la taille finie (correspondant aux étoiles fixes, au Sun et à diverses planètes tournant autour d'une terre sphérique mais unmoving . Au cours des siècles, des observations astronomiques plus soigneuses et des théories améliorées de la pesanteur ont mené le le modèle héliocentrique de Copernic à 'et, par la suite, au actuel Lambda-CDM modèle du Big Bang , qui explique toutes les données disponibles. Selon de telles théories de Big Bang , tout dans l'univers - toutes les formes de matière et d'énergie, et même espace-temps lui-même de - s'est produit à un événement simple, une singularité de la gravité ; comme espace augmenté avec du temps, la matière et l'énergie se sont refroidies suffisamment pour permettre la condensation stable des particules élémentaires dans les noyaux primordiaux et les atomes une fois que les atomes formaient, importent sont devenus transparents à la plupart des longueurs d'onde de rayonnement électromagnétique ; le rayonnement ambiant de micro-onde de observé aujourd'hui est le rayonnement résiduel qui a découplé de la matière.

Selon les modèles scientifiques actuels, l'univers est régi par le modèle standard de la physique (qui de régit de diverses formes de matière et de champs), aussi bien que le la relativité générale spéciale (qui de et de régit l'espace-temps et son interaction avec la matière et les champs). Sur les échelles cosmologiques de longueur du , l'interaction dominante dans l'univers est l'attraction universelle . Par conséquent, la théorie de la relativité générale (la description la plus précise de de la pesanteur actuellement disponible) offre les meilleures prévisions pour le développement global de l'univers, y compris son origine , expansion (qui de explique principalement le déplacement vers le rouge observé ), structure à grande échelle et destin final . Cependant, les composants du modèle standard - en particulier ceux concernant le Nucleosynthesis , les spectres atomiques , et la violation du CP - sont nécessaires pour expliquer d'autres observations expérimentales, telles que la distribution des éléments chimiques et le rayonnement de micro-onde dans tout l'univers, comme la matière - asymétrie de de l'antimatière .

Selon quelques spéculations, cet univers peut être l'un de beaucoup d'univers disconnected, qui sont collectivement dénotés comme Multiverse . Dans la théorie du un, il y a une variété infinie d'univers, chacune avec différentes valeurs des constantes physiques dans le une autre théorie , de nouveaux univers sont engendrés avec chaque mesure de Quantum de . Cependant, ces spéculations ne peuvent pas être examinées expérimentalement puisque, par définition, d'autres univers ne peuvent pas agir l'un sur l'autre avec nos propres.

Étymologie, synonymes et définitions

Cosmos|Nature|Monde (philosophie)|Sphères célestes

L'univers mot dérive des vieux univers mot du Français , qui dérive alternativement de l'universum latin mot du . Le mot latin a été employé par le Cicero et les auteurs de plus défunt latin dans beaucoup de la même chose les sens que le mot anglais moderne est employé. Lucretius a employé le mot dans le " de sens ; tout roulé dans un, tout a combiné dans l'one" ;.

Une interprétation alternative de l'unvorsum de est " ; tout tourné comme one" ; ou " ; tout a tourné par l'one" ;. Dans ce sens, il peut considérer une traduction d'un mot grec plus tôt pour l'univers, περιφορα, " ; quelque chose transportée dans un circle" ; , à l'origine utilisé pour décrire un cours d'un repas, la nourriture étant portée autour du cercle des invités de dîner. Ce mot grec se rapporte au un modèle grec tôt de l'univers , en lequel toute la matière a été contenue dans la rotation, les sphères concentriques ; selon le Aristote , la rotation du la sphère extérieure était responsable du mouvement et du changement de tout en dedans. Ceci semble raisonnable parce que vers un observateur terre-basé, présumant lui/elle-même stationnaire, les cieux ont semblé entièrement se tourner autour et en ce qui concerne de l'observateur.

La limite la plus commune pour le " ; universe" ; parmi le grec ancien les philosophes du Pythagore étaient en avant το παν (le tout), défini car toute la matière (το ολον) et tout l'espace (το κενον). D'autres synonymes pour l'univers parmi les philosophes du grec ancien ont inclus le κοσμος (signifiant le monde , le cosmos ) et le φυσις (nature de signification, dont nous dérivons la physique de mot). Les mêmes synonymes sont trouvés dans les auteurs latins (totum de , mundus de , natura de ) et survivent dans des langues modernes, par exemple, le DAS de mots d'Allemand tout le , Weltall , et Natur pour l'univers. Les mêmes synonymes sont trouvés en anglais, tel que le tout (comme dans la théorie de de tout ), le cosmos (comme dans cosmologie ), le monde (comme dans l'hypothèse de Beaucoup-mondes de ), et la nature (comme en lois normales ou philosophie normale ).

La plus large définition : réalité et probabilité

Introduction à la mécanique quantique|Interprétation de la mécanique quantique|hypothèse de Beaucoup-mondes La plus large définition de l'univers est trouvée en naturae de De divisione par le médiéval Johannes Scotus Eriugena du philosophe du , qui l'a défini en tant que simplement tout : tout qui existe et tout qui n'existent pas. Le temps n'est pas considéré dans la définition d'Eriugena ; ainsi, sa définition inclut tout qui existe, a existé et existera, aussi bien que tout qui n'existe pas, n'a jamais existé et n'existera jamais. Cette définition compréhensive n'a pas été adoptée par la plupart des plus défunts philosophes, mais il est approprié dans la physique de Quantum , en particulier la formulation chemin-intégrale du Feynman . Selon cette formulation, les amplitudes de probabilité de pour les divers résultats d'une expérience indiquée un état initial parfaitement défini du système sont déterminées par l'addition au-dessus de tous les chemins possibles par lesquels le système pourrait progresser de l'initiale à l'état final. Naturellement, une expérience peut avoir seulement un résultats ; en d'autres termes, seulement un résultats possibles sont rendus vrais en cet univers, par l'intermédiaire du processus mystérieux de la mesure de quantum de , également connu sous le nom d'effondrement de du wavefunction (mais voir l'hypothèse de Beaucoup-mondes de ci-dessous dans la section de Multiverse ). Dans ce sens mathématique bien défini, même cela qui n'existe pas (tous les chemins possibles) peut influencer cela qui existe finalement (la mesure expérimentale). Comme exemple spécifique, chaque électron est intrinsèquement identique à chaque autre ; donc, les amplitudes de probabilité doivent être tenir compte calculé de la possibilité qu'elles échangent des positions, quelque chose connue sous le nom de symétrie d'échange de . Cette conception de l'univers embrassant l'existant et l'inexistant est lâchement liée aux doctrines bouddhistes du du Shunyata et au développement interdépendant de de la réalité , et le des concepts plus modernes de s de Leibniz Gottfried à 'de l'éventualité et à l'identité de des indiscernibles .

Définition comme réalité

Réalité|Physique

Plus d'habitude, l'univers est défini en tant que tout qui existe, a existé et existera. Selon cette définition et notre arrangement actuel, l'univers se compose de trois éléments : L'espace et le chronomètrent , collectivement connu sous le nom d'espace-temps ou vide ; Matière et diverses formes de l'énergie et de l'espace-temps de occupation de l'élan ; et les lois physiques qui régissent les deux premiers. Ces éléments seront discutés plus en détail ci-dessous. Une définition relative de " ; universe" ; est tout qui existe à un seul moment de temps, tel que le le actuel, comme dans le " de phrase ; L'univers est maintenant baigné uniformément dans le rayonnement de micro-onde de . " ;

Les trois éléments de l'univers (espace-temps, matière-énergie, et loi physique) correspondent rudement aux idées du Aristote . Dans son de livre la physique (Φυσικης, dont nous dérivons le " de mot ; physics" ;), Aristote a divisé le το παν (tout) en trois éléments rudement analogues : matière (la substance de dont l'univers est fait), forme (l'arrangement de de cette matière dans l'espace) et changement de (comment la matière est créée, détruite ou changée dans ses propriétés, et pareillement, comment la forme est changée). Les lois physiques ont été conçues comme règles régissant les propriétés de la matière, de la forme et de leurs changements. De plus défunts philosophes tels que le Lucretius , le Averroes , le Avicenna et le Baruch Spinoza ont changé ou ont raffiné ces divisions ; par exemple, Averroes et Spinoza discernent les naturans de Natura de (les principes actifs régissant l'univers) du naturata de Natura de , les éléments passifs sur lesquels l'ancien acte.

Définition en tant qu'espace-temps relié

Théorie d'univers de bulle|Inflation chaotique

Il est possible de concevoir des Espace-temps disconnected chacun de existant mais incapable d'agir l'un sur l'autre entre eux. Une métaphore facilement visualisée est un groupe de bulles de savon séparées dans lesquelles les observateurs vivant sur une bulle de savon ne peuvent pas agir l'un sur l'autre avec ceux sur d'autres bulles de savon, même en principe. Selon une terminologie commune, chaque " ; bubble" de savon ; de l'espace-temps est dénoté comme univers, tandis que notre espace-temps particulier est dénoté comme l'univers , juste comme nous appelons notre de lune la lune de . La collection entière de ces espace-temps séparés est dénotée comme Multiverse . En principe, les autres univers non liés peuvent avoir les différentes dimensionnalités et les topologies de l'espace-temps , des différentes formes de la matière et de l'énergie , et des lois physiques différent et des constantes physiques

Définition en tant que réalité observable

Univers observable|Cosmologie d'observation Selon une définition encore plus restrictive, l'univers est tout dans notre espace-temps relié qui pourrait jamais agir l'un sur l'autre avec nous et vice versa. Selon la théorie de la relativité générale , quelques régions de l'espace peuvent ne jamais agir l'un sur l'autre avec le nôtre même dans la vie de l'univers, due à la vitesse de la lumière de finie et à l'expansion de de l'espace . Par exemple, les messages par radio envoyés de la terre peuvent ne jamais atteindre quelques régions de l'espace, même si l'univers vit pour toujours ; l'espace peut augmenter plus rapidement que la lumière peut le couvrir. Il vaut de souligner que ces régions éloignées de l'espace sont prises pour exister et faire partie de réalité autant que nous sommes ; pourtant nous pouvons ne jamais agir l'un sur l'autre avec elles. La région spatiale dans laquelle nous pouvons affecter et être affectés est dénotée comme univers observable . À proprement parler, l'univers observable dépend de l'observateur. Par le déplacement, un observateur peut entrer en contact avec une plus grande région d'espace-temps qu'un observateur qui reste toujours, de sorte que l'univers observable pour l'ancien soit plus grand que pour ce dernier ; néanmoins, même le voyageur le plus rapide peut ne pas pouvoir agir l'un sur l'autre avec tout l'espace. Typiquement, l'univers observable est pris pour signifier la chose observable d'univers d'un observateur stationnaire sur terre. lear

Taille, âge, contenu, structure, et lois

voient également : Univers observable , âge de de de l'univers , structure à grande échelle de de l'univers , abondance de du

s éléments chimiques

L'univers est très grand et probablement infini en volume ; la matière observable est répartie un espace au moins 93 milliards d'années-lumière à travers. Pour la comparaison, le diamètre d'une galaxie typique est seulement 30.000 années-lumière, et la distance typique entre deux galaxies voisines est seulement 3 millions d'années-lumière . Comme exemple, notre galaxie de la manière laiteuse est approximativement 100.000 années-lumière de diamètre, et notre galaxie de soeur plus proche, la galaxie d'Andromeda de , est localisée approximativement 2.5 millions d'années-lumière loin.

La matière observable est écartée uniformément ( homogènement ) dans tout l'univers, une fois faite la moyenne au-dessus des distances plus longtemps que 300 millions d'années-lumière. Cependant, sur plus petit longueur-mesure, matière est observé pour former le " ; clumps" ; , c., pour grouper hiérarchiquement ; beaucoup d'atomes sont condensés dans les étoiles la plupart des étoiles dans les galaxies , la plupart des galaxies de dans des faisceaux de , les superclusters et, en conclusion, le grand-mesurent les structures tel que la Grande Muraille de des galaxies . La matière observable de l'univers est le isotropically également écarté , signifiant qu'aucune direction d'observation ne semble différente de tout autre ; chaque région du ciel a rudement le même contenu. L'univers est également baigné dans un rayonnement fortement isotrope de la micro-onde qui correspond à un spectre de corps noir de de l'équilibre thermique approximativement 2. L'hypothèse que l'univers à grande échelle est homogène et isotrope est connue comme principe cosmologique , qui est soutenu par les observations astronomiques .

La densité globale actuelle de l'univers est très basse, approximativement 9.9 × ; grammes 10^-30 par centimètre cubique. Ce masse-énergie semble se composer de l'énergie foncée de 73%, de la matière foncée froid de 23% et de la matière ordinaire de 4%. Ainsi la densité des atomes est sur l'ordre d'un atome d'hydrogène simple pour chaque quatre mètres cubes de volume. Les propriétés de l'énergie foncée et de la matière foncée sont en grande partie inconnues. Le de matière foncée gravite en tant que matière ordinaire, et fonctionne ainsi pour ralentir l'expansion de de l'univers ; en revanche, le foncé d'énergie accélère son expansion .

L'univers est vieux et évolution. Le la plupart d'évaluation précise de l'âge de l'univers est 13.2 pendant milliard d'années, basées sur des observations du rayonnement de fond cosmique de micro-onde . Les évaluations indépendantes (basées sur des mesures telles que datation radioactive ) conviennent, bien qu'elles soient moins précises, s'étendant des années de 11-20 milliards à 13-15 milliards d'ans. L'univers n'a pas été le même à tout moment dans son histoire ; par exemple, les populations relatives des quasars et des galaxies ont changé et l'espace lui-même de semble avoir augmenté par . Cette expansion explique comment les scientifiques attachés à la terre peuvent observer la lumière d'une galaxie 40 milliards d'années-lumière loin, même si cette lumière a voyagé pendant seulement 13.7 milliards d'années ; l'espace même entre elles a augmenté. Cette expansion est compatible à l'observation que la lumière des galaxies éloignées a été Redshifted que les photons émis ont été étirés à de plus longues longueurs d'onde et abaisse la fréquence pendant leur voyage. Le taux de cette expansion spatiale est accélérant , basé sur des études de type les supernovas d'Ia et corroboré par d'autres données.

Le parent de fractionne des éléments chimiques de différent que - en particulier les atomes les plus légers tel que l'hydrogène , le deutérium et l'hélium - semblent être identiques dans tout l'univers et dans toute son histoire observable. L'univers semble avoir beaucoup plus de matière que l'antimatière , une asymétrie de probablement liée aux observations de la violation du CP. L'univers semble n'avoir aucune charge électrique net, et donc la pesanteur semble être l'interaction dominante sur les échelles cosmologiques de longueur. L'univers semble n'avoir aucun élan net et moment angulaire . L'absence de la charge nette et de l'élan suivrait des lois physiques admises (la loi du gauss de et la non-divergence du pseudotensor de Soumettre à une contrainte-énergie-élan de , respectivement), si l'univers étaient fini.

L'univers semble avoir un continuum doux de l'espace-temps se composer de trois dimensions spatiales du et d'une (temps ) dimension temporelle. Sur la moyenne, on observe l'espace-temps pour être presque tout à fait plat (près de courbure nulle ), signifiant que la géométrie euclidienne est expérimentalement vraie avec de grande précision dans toute la majeure partie de l'univers. L'espace-temps semble également avoir une topologie simplement reliée du , au moins sur longueur-mesurent de l'univers observable. Cependant, les observations actuelles ne peuvent pas exclure les possibilités que l'univers a plus de dimensions et que son espace-temps peut avoir une topologie globale reliée par multiplication, dans l'analogie avec le des topologies toroïdales cylindrique de ou des espaces bidimensionnels

L'univers semble être régi partout par les mêmes lois physiques et les constantes physiques selon le modèle standard actuel de la physique, toute la matière se compose de trois générations des leptons et des Quarks qui sont les fermions ces particules élémentaires interactives par l'intermédiaire de tout au plus trois interactions fondamentales l'interaction d'Electroweak qui inclut l'électromagnétisme et la force nucléaire faible ; la force nucléaire forte décrite par le chromodynamics de Quantum de ; et pesanteur , qui mieux est décrite actuellement par la relativité générale . Les deux premières interactions peuvent être décrites par la théorie des champs renormalized par de Quantum de , et sont négociées par les bosons de mesure qui correspondent à un type particulier de symétrie de mesure de . Une théorie des champs renormalized de quantum de la relativité générale n'a pas été encore réalisée, bien que les diverses formes de la théorie de corde de semblent prometteuses. La théorie de la relativité spéciale est censée pour se tenir dans tout l'univers, à condition que les balances spatiales et temporelles de longueur soient suffisamment courtes ; autrement, la théorie plus générale de la relativité générale doit être appliquée. Il n'y a aucune explication pour les valeurs particulières que les constantes physiques semblent avoir dans tout notre univers, tel que le constant h du de Planck de ou le G de la constante de la gravité . Plusieurs lois de conservation ont été identifiées, comme la conservation de de la charge , de l'élan , du moment angulaire et de l'énergie ; dans beaucoup de cas, ces lois de conservation peuvent être liées aux symétries ou aux identités mathématiques .

Modèles historiques

voient également : Chronologie de la cosmologie

On a proposé beaucoup de modèles du cosmos (cosmologies) et de son origine (cosmogonies), basé sur les données et les conceptions disponibles puis de l'univers.

Histoires de création

voient également : Croyance ,

d'origine de de la déité de créateur de

Beaucoup de cultures ont des histoires de décrire la création du monde , qui peut être rudement groupé dans les types communs. Dans un type d'histoire, le monde est né d'un oeuf du monde de ; de telles histoires incluent le finlandais Kalevala , l'histoire chinoise de de la poésie épique du du du Pangu ou du indien Brahmanda Purana du . Dans les histoires racontées, la création est provoquée par un dieu simple émanant ou produisant quelque chose seuls, comme dans le concept bouddhiste du du ADI-Bouddha , l'histoire du grec ancien du Gaia (Terre), du aztèque Coatlicue de déesse du ou du antique Atum d'un dieu de l'Egyptien . Dans un autre type d'histoire, le monde est créé de l'union des déités masculines et femelles, comme dans l'histoire maorie du Rangi et du papa . Dans d'autres histoires, l'univers est créé en l'ouvrant des matériaux préexistants, tels que le cadavre d'un dieu mort - comme du Tiamat dans le épique babylonien Enuma Elish du ou du géant Ymir en mythologie de norses - ou des matériaux chaotiques, comme dans le Izanagi et le Izanami en mythologie japonaise . Dans un autre type d'histoire, le monde est créé par la commande d'une divinité , comme dans l'histoire antique de l'Egyptien du Ptah ou le compte biblique du dans la genèse . Dans d'autres histoires, l'univers est émane des principes fondamentaux, tels que le Brahman et le Prakrti , ou du Yin et du Yang du Tao .

Modèles philosophiques

voient également : Philosophie Pré-Socratique ,

de physique de (Aristote)

Les premiers modèles philosophiques de l'univers ont été développés par les philosophes pré-Socratiques . Les premiers philosophes grecs ont noté que les aspects peuvent tromper, et cherché à comprendre la réalité fondamentale derrière les aspects. En particulier, ils ont noté la capacité de la matière de changer des formes (par exemple, glace en eau en vapeur) et plusieurs philosophes ont proposé que tous les matériaux apparent différents du monde (bois, métal, etc.) soient tous différentes formes d'un matériel simple, le Arche . Le premier à faire ainsi était un Thales , qui a appelé cette eau matérielle . Le suivant, le Anaximenes l'a appelé l'air , et l'a posé en principe qu'il doit y avoir les forces attrayantes et répulsives qui font condenser ou dissocier l'arche dans différentes formes. Le Empedocles a proposé que les matériaux fondamentaux multiples aient été nécessaires pour expliquer la diversité de l'univers, et proposé que chacun des quatre éléments classiques (la terre, air, le feu et l'eau) de ait existé, quoique dans différentes combinaisons et formes. Cette théorie four-element a été adoptée par plusieurs des philosophes suivants. Quelques philosophes avant Empedocles ont préconisé moins de choses matérielles pour le Arche ; Le Heraclitus a plaidé pour les logos , Pythagore d'un que a cru que toutes les choses se sont composées de nombres tandis que l'étudiant de Thales, Anaximander , a proposé que tout se soit composé de substance chaotique connue sous le nom d'apeiron , correspondant rudement au concept moderne d'une mousse de Quantum de . On a proposé de diverses modifications de la théorie d'apeiron, spécialement cela du Anaxagoras , qui a proposé que la diverse matière soit le monde ait été tournée au loin d'un apeiron rapidement tournant, ensemble dans le mouvement par le principe du Nous (esprit). D'autres philosophes toujours - spécialement Leucippus et Democritus - proposés que l'univers se soit composé d'atomes indivisibles se déplaçant par l'espace vide, un vide ; Le Aristote s'est opposé à cette vue (" ; La nature déteste un vacuum" ;) parce que résistance de pour faire signe des augmentations de avec la densité ; par conséquent, l'espace vide ne devrait offrir aucune résistance au mouvement, menant à la possibilité de la vitesse infinie .

Bien que Heraclitus ait plaidé pour le changement éternel, son contemporain approximatif Parmenides a fait la suggestion radicale que tout le changement est une illusion, que la véritable réalité fondamentale est éternellement invariable et d'une nature simple. Parmenides a dénoté cette réalité comme το εν (celui). La théorie de Parmenides a semblé invraisemblable à beaucoup de Grecs, mais son Zeno d'étudiant d'Elea les a défiés avec plusieurs paradoxes célèbres . Aristote a résolu ces paradoxes en développant la notion d'un continuum infiniment divisible , et en s'appliquant l'à l'espace et au temps .

Modèles astronomiques

voient également : Histoire de l'astronomie

Des philosophes grecs plus pratiques ont été concernés par les modèles se développants de l'univers qui expliquerait le mouvement observé des étoiles et des planètes. On a proposé le premier modèle logique par le Eudoxus de Cnidos . Selon ce modèle, l'espace et le temps sont infinis et éternels, mais la distribution de la matière est confinée à certaines sphères concentriques tournantes. Ce modèle a été raffiné par le Callippus et le Aristote , et apporté à son de plus haut niveau par le Ptolémée . Le succès de ce modèle est dû au fait mathématique que n'importe quelle fonction (telle que la position d'une planète) peut être décomposée en jeu de modes de Fourier de .

Le modèle aristotélicien a été accepté pendant approximativement deux milléniums, jusqu'à ce que le Copernic ait proposé que les données astronomiques pourraient être expliquées mieux si le Sun étaient placés au centre de l'univers, plutôt que la terre .

Au centre repose le soleil. Pour qui placerait cette lampe d'un temple très beau dans l'un autre ou un meilleur endroit que ceci wherefrom il peut illuminer tout en même temps ? |20px|20px| Copernic |Chapitre 10, livre 1

Ce modèle héliocentrique a permis aux étoiles d'être placées uniformément par l'espace (infini) entourant les planètes, comme d'abord proposé par le Thomas Digges et considéré par le Isaac Newton .

La cosmologie newtonienne, cependant, a eu plusieurs paradoxes qui ont été résolus seulement avec le développement de la relativité générale . Le premier de ces derniers était qu'il a supposé que l'espace et le temps étaient infinis, et que les étoiles dans l'univers avaient existé pendant un temps infini ; cependant, puisque les étoiles rayonnent constamment l'énergie , une étoile finie semble contradictoire avec le rayonnement de l'énergie infinie. Deuxièmement, le Jean-Philippe de Cheseaux a noté que l'acceptation d'un espace infini rempli uniformément d'étoiles mènerait à la prévision que le ciel de nightime serait aussi lumineux que le soleil lui-même ; ceci est devenu notoire en tant que paradoxe d'Olber de au 19ème siècle. Troisièmement, Newton lui-même a prouvé qu'un espace infini uniformément rempli de matière causerait les forces infinies et les instabilités causant la matière d'être écrasée vers l'intérieur sous sa propre pesanteur. Cette instabilité a été clarifiée par le critère de l'instabilité de jeans de . Une solution à ces derniers deux paradoxes est l'univers de Charlier de , en lequel la matière est arrangée hiérarchiquement (des systèmes de corps orbitaux qui eux-mêmes orbitent dans un plus grand système, de ad infinitum ) d'une manière de la fractale tels que l'univers a une densité globale négligeablement petite ; on avait également proposé un modèle si cosmologique au début de 1761 par le Johann Heinrich Lambert .

L'ère moderne de la cosmologie physique a commencé dans le 1917 , quand le Albert Einstein a appliqué la première fois sa théorie de la relativité générale pour modeler la structure et la dynamique de l'univers. Cette théorie et ses implications seront discutées en plus détail dans la section suivante.

Modèles théoriques

Quatre de la pesanteur de des interactions fondamentales est dominant aux balances cosmologiques de longueur ; c'est-à-dire, les trois autres forces sont censées pour jouer un rôle négligeable en déterminant des structures au niveau des planètes, des étoiles, des galaxies et des structures à plus grande échelle. Depuis toutes les matière et énergie graviter, les effets de la pesanteur sont cumulatifs ; en revanche, les effets des charges positives et négatives tendent à décommander un un autre, rendant l'électromagnétisme relativement insignifiante sur les échelles cosmologiques de longueur. Les deux interactions demeurantes, le faible et les forces nucléaires fortes diminuent très rapidement avec la distance ; leurs effets sont confinés principalement aux balances subatomiques de longueur.

Relativité générale

voient également : Introduction de à la relativité générale , relativité générale ,

des équations de champ d'Einstein

La prédominance de la pesanteur donnée en formant les structures cosmologiques, les prévisions précises de l'univers passé et le futur exigent une théorie précise d'attraction universelle. La meilleure théorie disponible est la relativité générale , qui a passé tous les essais expérimentaux jusqu'ici. Cependant, puisque des expériences rigoureuses n'ont pas été effectuées sur les échelles cosmologiques de longueur, la relativité générale pourrait peut-être être imprécise. Néanmoins, ses prévisions cosmologiques semblent être compatibles aux observations, tellement là n'est aucune raison indiscutable d'adopter une autre théorie.

La relativité générale se compose d'un ensemble d'équations (les équations de champ d'Einstein ) qui doivent être résolues de la distribution du l'élan masse-énergie de et de dans tout l'univers. Puisque ce sont inconnus dans le détail exact, des modèles cosmologiques ont été basés sur le principe cosmologique , qui déclare que l'univers est homogène et isotrope. En effet, ce principe affirme que les effets de la gravité des diverses galaxies composant l'univers sont équivalents à ceux d'une poussière fine distribuée uniformément dans tout l'univers avec la même densité moyenne. L'acceptation d'une poussière uniforme le rend facile de résoudre les équations d'Einstein et de prédire le passé et le futur de l'univers sur les échelles de temps cosmologiques.

Les équations de champ d'Einstein incluent une constante cosmologique Λ, celui de correspond à une densité d'énergie de l'espace vide. Selon son signe, la constante cosmologique peut l'un ou l'autre lent (Λ négatif) ou accélérer (Λ positif) l'expansion de de l'univers . Bien que beaucoup de scientifiques, y compris le Einstein , aient spéculé que Λ était zéro, les observations astronomiques récentes du type les supernovas d'Ia ont détecté un grand nombre de " ; " foncé de l'énergie ; cela accélère l'expansion de l'univers. Les études de préliminaire suggèrent que cette énergie foncée corresponde à un Λ positif, bien que des théories alternatives ne puissent pas être éliminées jusqu'ici. Le russe Zel'dovich du physicien a suggéré que Λ soit une mesure de l'énergie au zéro absolu liée aux particules virtuelles de la théorie des champs de Quantum , une énergie dominante de vide de qui existe partout, même dans l'espace vide. On observe l'évidence pour une telle énergie au zéro absolu dans l'effet de Casimir de .

Relativité spéciale et espace-temps

voient également : Introduction de à la relativité spéciale ,

la relativité spéciale

L'univers a au moins trois le spatial et une (temps ) dimension temporelle. C'était une longue pensée qui les dimensions spatiales et temporelles étaient différentes dans la nature et l'indépendant d'un une autre. Cependant, selon la théorie de la relativité spéciale , les séparations spatiales et temporelles sont interchangeables (dans des limites) en changeant son mouvement.

Pour comprendre cette interconversion, il est utile de considérer l'interconversion analogue des séparations spatiales le long des trois dimensions spatiales. Considérer les deux points finaux d'une tige du L de longueur. La longueur peut être déterminée des différences dans les trois coordonnées Δx, Δy et Δz des deux points finaux dans une armature de référence indiquée

$L^\; \{2\}\; =\; \backslash \; x^\; de\; delta\; \{2\}\; +\; \backslash \; y^\; de\; delta\; \{2\}\; +\; \backslash \; z^\; de\; delta\; \{2\}$

using le théorème pythagorien . Dans une armature de référence tournée, les différences du même rang diffèrent, mais elles donnent la même longueur

$2\}\; =\; de\; L^\; \{\backslash \; 2\}\; +\; de\; delta\; \backslash \; xi^\; \{\backslash \; 2\}\; +\; de\; delta\; \backslash \; eta^\; \{\backslash \; delta\; \backslash \; zeta^\; \{2\}$

Ainsi, les différences de coordonnées (Δx, Δy, Δz) et (Δξ, Δη, Δζ) ne sont pas intrinsèques à la tige, mais reflètent simplement l'armature de référence employée pour la décrire ; en revanche, le L de longueur est une propriété intrinsèque de la tige. Les différences du même rang peuvent être changées sans affecter la tige, en tournant son armature de référence.

L'analogie dans l'espace-temps s'appelle l'intervalle entre deux événements ; un événement est défini comme point dans l'espace-temps, position spécifique dans l'espace et instant spécifique. L'intervalle d'espace-temps entre deux événements est indiqué près

$s^\; \{2\}\; =\; 1\}\; c^\; du\; ^\; de\; L\_\; \{\{2\}\; -\; \{2\}\; \backslash \; ^\; t\_\; de\; delta\; 1\}\; \{\{2\}\; =\; ^\; de\; L\_\; \{2\}\; \{2\}\; -\; c^\; \{2\}\; \backslash \; ^\; t\_\; de\; delta\; \{2\}\; \{2\}$

là où le c est la vitesse de la lumière. Selon la relativité spéciale , on peut changer une séparation spatiale et de temps ( L ₁, t ₁ de Δ) en des autres ( L ₂, t ₂ de Δ) en changeant son armature de référence, tant que le changement maintient le s d'intervalle d'espace-temps. Un tel changement d'armature de référence correspond à changer son mouvement ; dans une armature mobile, les longueurs et les temps sont différents de leurs contre-parties dans une armature de référence stationnaire. La façon précise dont les différences de coordonnée et de temps changent avec le mouvement est décrite par la transformation de Lorentz de .

Solution des équations d'Einstein

Big Bang|Destin final de l'univers

Dans les systèmes du même rang non-Cartésiens (non-place) ou incurvés, le théorème pythagorien se tient seulement sur les échelles infinitésimales de longueur et doit être augmenté avec un métrique g ^μν du tenseur plus général, qui peut varier d'un endroit à l'autre et qui décrit la géométrie locale dans le système du même rang particulier. Cependant, assumant le principe cosmologique que l'univers est homogène et isotrope partout, chaque point dans l'espace est comme chaque autre point ; par conséquent, le tenseur métrique doit être identique partout. Cela mène à une forme simple pour le tenseur métrique, appelée le Friedmann-Lemaître-Robertson-Marcheur de le métrique

$ds^2\; =\; -\; c^\; \{2\}\; dt^2\; +\; R\; (t)^2\; \backslash \; parti\; (\backslash \; frac\; \{dr^2\}\; \{1-k\; r^2\}\; +\; r^2\; d\; \backslash \; theta^2\; +\; r^2\; \backslash \; sin^2\; \backslash \; thêta\; \backslash ,\; d\; \backslash \; phi^2\; \backslash \; droit)$

là où ( r , θ, φ) correspondre à un système du même rang sphérique . Ce métrique a seulement deux paramètres indéterminés : un R de balance de longueur totale qui peut varier avec du temps, et un k qui peut être seulement zéro, un ou -1 d'index de courbure, correspondant à la géométrie euclidienne plat, ou aux espaces de la courbure positive ou négative . Dans la cosmologie, la solution pour l'histoire de l'univers est faite en calculant le R en fonction du temps, donné le k et la valeur de la constante cosmologique Λ de , qui est petit) paramètre d'a (en équations de champ d'Einstein. L'équation décrivant comment le R varie avec du temps est connue comme équation de Friedmann de , après son inventeur, Alexandre Friedmann .

Les solutions pour le R (t) dépendent du k et Λ, mais quelques dispositifs qualitatifs de telles solutions sont généraux. D'abord et d'une manière plus importante, le R de balance de longueur de l'univers peut demeurer le constant seulement si l'univers est parfaitement isotrope avec la courbure positive (le k =1) et a une valeur précise de densité partout, comme d'abord remarquable par le Albert Einstein . Cependant, cet équilibre est instable et puisque l'univers est connu pour être non homogène sur de plus petites échelles, le R doit changer, selon la relativité générale . Quand le R change, toutes les distances spatiales dans l'univers changent l'en tandem ; il y a une expansion ou une contraction globale de l'espace elle-même. Explique l'observation que les galaxies semblent voler à part ; l'espace entre elles s'étend. L'étirage de l'espace explique également le paradoxe apparent que deux galaxies peuvent être 40 milliards d'années-lumière à part, bien qu'elles aient commencé à partir du le même point il y a 13.7 milliards d'ans et jamais ne s'est plus rapidement déplacé que la vitesse de la lumière .

En second lieu, toutes les solutions suggèrent qu'il ait y eu une singularité de la gravité dans le passé, quand le R va à zéro et matière et énergie est devenu infiniment dense. Il peut sembler que cette conclusion est incertaine puisqu'elle est fondée sur les hypothèses incertaines de la homogénéité et de l'isotropie parfaites (le principe cosmologique ) et que seulement l'interaction de la gravité est significative. Cependant, l'exposition Penrose-Colportante des théorèmes de singularité de qu'une singularité devrait exister pour des conditions très générales. Par conséquent, acccording aux équations de champ d'Einstein, le R s'est développé rapidement d'un déclarer inimaginable chaud et dense qui a existé juste après cette singularité (quand le R a eu une petite, finie valeur) ; c'est l'essence du modèle de Big Bang de l'univers. Une idée fausse commune est que le modèle de Big Bang prévoit que la matière et l'énergie ont éclaté d'un unique dans l'espace et le temps ; c'est faux. En revanche, l'espace lui-même a été créé dans Big Bang et imprégné avec une quantité fixe d'énergie et de matière distribuées uniformément partout ; comme l'espace augmente (c., comme R (t) augmente), la densité de ces matière et énergie diminue.

Modèle actuel de Big Bang

voient également : Big Bang , chronologie de de Big Bang , Nucleosynthesis ,

modèle du Lambda-CDM

Le modèle actuel de Big Bang explique plusieurs des observations expérimentales décrites au-dessus de, comme la corrélation du déplacement vers le rouge de distance et de des galaxies, le rapport universel de l'hydrogène : atomes d'hélium, et le fond omniprésent et isotrope de rayonnement de micro-onde. Comme remarquable ci-dessus, le déplacement vers le rouge résulte de l'expansion métrique de de l'espace ; pendant que l'espace lui-même augmente, la longueur d'onde d'un photon voyageant par l'espace augmente de même, diminuant son énergie. Plus un photon avait voyagé longtemps, plus l'expansion qu'il a subie ; par conséquent, des photons plus anciens des galaxies plus éloignées sont rouge-décalés. La détermination de la corrélation entre la distance et le déplacement vers le rouge est un problème important dans la cosmologie physique expérimental.

D'autres observations expérimentales peuvent être expliquées en combinant l'expansion globale de l'espace avec le la physique atomique nucléaire de et de . Pendant que l'univers augmente, la densité d'énergie du rayonnement électromagnétique diminue plus rapidement que fait cela de la matière , puisque l'énergie d'un photon diminue avec sa longueur d'onde. Ainsi, bien que la densité d'énergie de l'univers soit maintenant dominée par la matière, elle a été par le passé dominée par rayonnement ; poétiquement parlant, tout était la lumière . Pendant que l'univers augmentait, sa densité d'énergie a diminué et elle est devenue plus fraîche ; comme le faisait cela elle, les particules élémentaires de la matière pourraient s'associer stablement dans des combinaisons toujours plus grandes. Ainsi, dans la partie précédente de l'ère matière-dominée, les protons stables et les neutrons ont formé, qui se sont alors associés dans les noyaux atomiques . À ce stade, la matière dans l'univers était un plasma principalement chaud et dense des Neutrinos neutres négatifs des électrons et des noyaux positifs. Les réactions nucléaires parmi les noyaux ont mené aux abondances actuelles des noyaux plus légers, en particulier l'hydrogène , le deutérium , et l'hélium . Par la suite, les électrons et les noyaux ont combiné pour former les atomes stables qui sont transparents à la plupart des longueurs d'onde de rayonnement ; en ce moment, le rayonnement découplé de la matière, formant le fond omniprésent et isotrope du rayonnement de micro-onde a observé aujourd'hui.

D'autres observations ne sont pas répondues définitivement par la physique connue. Selon la théorie actuelle, un léger déséquilibre de la matière au-dessus de l'antimatière était présent dans la création de l'univers, ou développé sous très peu ensuite, probablement en raison de la violation du CP qui a été observée par les physiciens de particules de . Bien que la matière et l'antimatière aient la plupart du temps annihilé un autre, produisant les photons un petit résidu de matière a survécu, donnant l'univers matière-dominé actuel. Plusieurs lignes d'évidence suggèrent également qu'une inflation cosmique rapide de l'univers se soit produite très tôt dans son histoire (rudement 10^-35 des secondes après sa création). Les observations récentes suggèrent également que la constante cosmologique Λ de ne soit pas zéro et que la teneur masse-énergie en net de l'univers est dominée par une énergie foncée et la matière foncée qui n'ont pas été caractérisés scientifiquement. Elles diffèrent dans leurs effets de la gravité. La matière foncée gravite comme le fait la matière ordinaire, et ralentit ainsi l'expansion de l'univers ; en revanche, l'énergie foncée sert à accélérer l'expansion de l'univers.

Cosmologies alternatives

voient également :

non standard de la cosmologie

En dépit de sa vérification expérimentale, quelques scientifiques trouvent la théorie de la relativité générale invraisemblable et ont proposé des solutions de rechange. De telles théories peuvent seulement être considérées scientifiques si elles offrent les prévisions testables qui diffèrent de ceux de la relativité générale. L'alternative scientifique principale est la théorie de Sons-Dicke de , qui augmente la relativité générale avec un champ scalaire qui détermine la valeur locale du G de la constante de la gravité . Autre, des suggestions plus radicales incluent les cosmologies variables du G (dans ce que les constantes physiques du de l'univers varient avec l'âge ou la taille de l'univers), l'hypothèse légère de fatiguée par du Fritz Zwicky , et la théorie de la cosmologie de plasma de . La validité de la plupart des telles théories semble peu probable, donné les données disponibles.

La théorie équilibrée de cosmologie était populaire dans les années 50 ; selon cette théorie, l'univers a été le même à tout moment, aussi bien qu'être homogène et isotrope (le principe cosmologique parfait ). Cette théorie prévoit que la conservation de de l'énergie est violée, quoique très légèrement. Cette théorie a fait les prévisions admirablement précises, qui ont depuis été disproven par des observations expérimentales.

Multiverse

voient également : Multiverse , hypothèse , théorie ,

parallèle de Beaucoup-mondes de d'univers de bulle de d'univers de (fiction)

Quelques théories spéculatives ont proposé que cet univers soit mais un d'un réglé des univers disconnected, collectivement ont dénoté comme Multiverse . Par définition, il n'y a aucune manière possible pour n'importe quoi en un univers affecter des autres ; si " deux ; universes" ; ont pu affecter un un autre, ils feraient partie d'un univers simple. Ainsi, bien que quelques caractères fictifs voyagent entre le " ; " fictif parallèle de ; universes" ; , ceci est une utilisation lâche du " de limite ; universe" ;. Les univers disconnected devraient également être distingués de la conception métaphysique du des plans de remplacement de de la conscience , qui ne sont pas vraisemblablement les endroits physiques.

Il y a deux sens scientifiques dans lesquels les univers multiples peuvent se produire. D'abord, les continuum disconnected de l'espace-temps peuvent exister ; vraisemblablement, toutes les formes de matière et énergie sont confinées à un univers et ne peuvent pas " ; tunnel" ; entre elles. Un exemple d'une telle théorie est le modèle chaotique de l'inflation du premier univers. En second lieu, selon l'hypothèse de Beaucoup-mondes de , un univers parallèle est né avec chaque mesure de Quantum de ; le " d'univers ; forks" ; dans les copies parallèles, chacun correspondant à des résultats différents de la mesure de quantum. Les auteurs ont exploré ce concept dans de la fiction, spécialement d'histoire courte de Jorge Borges 'le jardin des chemins bifurquants . Cependant, les deux sens du " de limite ; multiverse" ; être spéculatif et pouvoir être considéré non scientifique ; le fait que les univers ne peuvent pas agir l'un sur l'autre le rend impossible à examiner expérimentalement en cet univers si un autre univers existe.

Voir également

style=" de

Notes et références

Davantage de lecture

(voir l'attraction universelle de (livre) .)

.

Random links:

Alan Kay | Freescale 68HC11 | Course d'air de MacRobertson | André Phillips | Le Gard Agdi | Universo

© 2007-2009 encyclopediefrancaise.com; le texte de cet article est distribué sous les termes de GFDL; en.wikipedia.org