Das Weltall wird als die Gesamtheit von allem allgemein definiert, was, einschließlich der ganzen Sache und Energie, der Planeten, Sterne, Milchstraßen und des Inhalts des intergalaktischen Raums besteht. Definitionen und Gebrauch ändern sich, und ähnliche Begriffe schließen das Weltall, die Welt und Natur ein. Die wissenschaftliche Beobachtung von früheren Stufen in der Entwicklung des Weltalls, das in großen Entfernungen gesehen werden kann, weist darauf hin, dass das Weltall durch dieselben physischen Gesetze und Konstanten überall im grössten Teil seines Ausmaßes und Geschichte geregelt worden ist. Es gibt verschiedene Mehrvers-Theorien, in denen Physiker vorgeschlagen haben, dass unser Weltall ein unter vielem Weltall sein könnte, das ebenfalls besteht.

Geschichte

Überall in der registrierten Geschichte sind mehrere Kosmologien und Kosmogonien vorgeschlagen worden, um für Beobachtungen des Weltalls verantwortlich zu sein. Die frühsten quantitativen geozentrischen Modelle wurden von den alten griechischen Philosophen entwickelt. Im Laufe der Jahrhunderte haben genauere Beobachtungen und verbesserte Theorien des Ernstes zum heliocentric Modell von Copernicus und dem Newtonischen Modell des Sonnensystems beziehungsweise geführt. Weitere Verbesserungen in der Astronomie haben zur Verwirklichung geführt, dass das Sonnensystem in einer Milchstraße eingebettet wird, die aus Milliarden von Sternen, der Milchstraße zusammengesetzt ist, und dass andere Milchstraßen außerhalb dessen bestehen, so weit astronomische Instrumente reichen können. Sorgfältige Studien des Vertriebs dieser Milchstraßen und ihrer geisterhaften Linien haben zu viel moderner Kosmologie geführt. Die Entdeckung der roten Verschiebung und kosmischen Mikrowellenhintergrundradiation hat offenbart, dass das Weltall ausbreitet und anscheinend einen Anfang hatte.

Gemäß dem vorherrschenden wissenschaftlichen Modell des Weltalls, das als der Urknall bekannt ist, hat das von einer äußerst heißen, dichten Phase ausgebreitete Weltall das Zeitalter von Planck genannt, in dem die ganze Sache und Energie des erkennbaren Weltalls konzentriert wurden. Seit dem Zeitalter von Planck hat sich das Weltall zu seiner gegenwärtigen Form, vielleicht mit einer kurzen Periode (weniger als 10 Sekunden) der kosmischen Inflation ausgebreitet. Mehrere unabhängige experimentelle Maße unterstützen diese theoretische Vergrößerung und, mehr allgemein, die Urknall-Theorie. Neue Beobachtungen zeigen an, dass sich diese Vergrößerung wegen der dunklen Energie beschleunigt, und dass der grösste Teil der Sache im Weltall in einer Form sein kann, die durch gegenwärtige Instrumente, genannt dunkle Sache nicht entdeckt werden kann. Die übliche Anwendung der "dunklen Sache" und "dunklen Energie" Platzhalter-Namen für die unbekannten Entitäten hat vorgegeben, für ungefähr 95 % der Massenenergie-Dichte des Weltalls verantwortlich zu sein, demonstriert die gegenwärtigen Beobachtungs- und Begriffsmängel und Unklarheiten bezüglich der Natur und des äußersten Schicksals des Weltalls.

Aktuelle Interpretationen von astronomischen Beobachtungen zeigen an, dass das Alter des Weltalls 13.75 ± 0.17 Milliarden Jahre, ist (wohingegen das Entkoppeln des Lichtes und der Sache, CMBR, zufällig bereits 380,000 Jahre nach dem Urknall sieh), und dass das Diameter des erkennbaren Weltalls mindestens 93 Milliarden Lichtjahre oder Meter ist. Gemäß der allgemeinen Relativität kann sich Raum schneller ausbreiten als die Geschwindigkeit des Lichtes, obwohl wir nur einen kleinen Teil des Weltalls wegen der durch die leichte Geschwindigkeit auferlegten Beschränkung ansehen können. Da wir Raum außer den Beschränkungen des Lichtes nicht beobachten können (oder jede elektromagnetische Radiation), ist es unsicher, ob die Größe des Weltalls begrenzt oder unendlich ist.

Etymologie, Synonyme und Definitionen

Das Wortweltall ist auf das Alte französische Wort Univers zurückzuführen, der der Reihe nach auf das lateinische Wort universum zurückzuführen ist. Das lateinische Wort wurde von Cicero und später lateinischen Autoren in vielen derselben Sinne verwendet, wie das moderne englische Wort verwendet wird. Das lateinische Wort ist auf die poetische Zusammenziehung Unvorsum — zuerst verwendet von Lucretius im Buch IV (Linie 262) seines Wiederrums von De natura (Auf der Natur von Dingen) zurückzuführen — der un, uni (die sich verbindende Form von unus' oder "einem") mit vorsum, versum verbindet (ein vom vollkommenen passiven Partizip von vertere gemachtes Substantiv, bedeutend, dass "etwas, gerollt, geändert" rotiert hat).

Eine alternative Interpretation von unvorsum ist "alles hat als ein" oder "alles rotieren Gelassenes durch ein" rotiert. In diesem Sinn kann es als eine Übersetzung eines früheren griechischen Wortes für das Weltall, (periforá, "circumambulation") betrachtet, ursprünglich verwendet werden, um einen Kurs einer Mahlzeit, das Essen zu beschreiben, das um den Kreis von Mittagessen-Gästen wird trägt. Dieses griechische Wort bezieht sich auf himmlische Bereiche, ein frühes griechisches Modell des Weltalls. Bezüglich der Metapher von Plato der Sonne schlägt Aristoteles vor, dass die Folge des Bereichs von festen durch die primäre Energiequelle begeisterten Sternen, abwechselnd Landänderung über die Sonne motiviert. Sorgfältige astronomische und physische Maße (wie das Pendel von Foucault) sind erforderlich zu beweisen, dass die Erde auf seiner Achse rotiert.

Ein Begriff für "das Weltall" im alten Griechenland war (tò pán, Alle, Pfanne (Mythologie)). Zusammenhängende Begriffe waren Sache, (tò ólon, sieh auch Hyle, angezündet. Holz) und Platz (tò kenón). Andere Synonyme für das Weltall unter den alten griechischen Philosophen haben (Weltall) eingeschlossen und (Bedeutung der Natur, von der wir die Wortphysik ableiten). Dieselben Synonyme werden in lateinischen Autoren (totum, mundus, natura) gefunden und überleben in neueren Sprachen, z.B, die deutschen Wörter Das All, Weltall und Natur für das Weltall. Dieselben Synonyme werden in Englisch, wie alles (als in der Theorie von allem), das Weltall (als in der Kosmologie), die Welt (als in der Vielwelthypothese), und Natur (als in natürlichen Gesetzen oder natürlicher Philosophie) gefunden.

Breiteste Definition: Wirklichkeit und Wahrscheinlichkeit

Die breiteste Definition des Weltalls kann in De divisione naturae vom mittelalterlichen Philosophen und Theologen Johannes Scotus Eriugena gefunden werden, der es als einfach alles definiert hat: Alles, was geschaffen wird und alles, was nicht geschaffen wird.

Definition als Wirklichkeit

Mehr gewöhnlich wird das Weltall als alles definiert, was besteht, (hat bestanden und wird bestehen). Gemäß unserem aktuellen Verstehen besteht das Weltall aus drei Grundsätzen: Raum-Zeit, Formen der Energie, einschließlich des Schwungs und der Sache und der physischen Gesetze, die sie verbinden.

Definition als verbundene Raum-Zeit

Es ist möglich, getrennte Raumzeiten, jeder vorhanden, aber unfähig zu empfangen, mit einander aufeinander zu wirken. Eine leicht vergegenwärtigte Metapher ist eine Gruppe von getrennten Seifenblasen, in denen Beobachter, die von einer Seifenblase leben, mit denjenigen auf anderen Seifenblasen sogar im Prinzip nicht aufeinander wirken können. Gemäß einer allgemeiner Fachsprache wird jede "Seifenblase" der Raum-Zeit als ein Weltall angezeigt, wohingegen unsere besondere Raum-Zeit als das Weltall angezeigt wird, wie wir unseren Mond den Mond nennen. Die komplette Sammlung dieser getrennten Raumzeiten wird als der Mehrvers angezeigt. Im Prinzip kann das andere unverbundene Weltall verschiedenen dimensionalities und Topologien der Raum-Zeit, verschiedene Formen von Sache und Energie, und verschiedenen physischen Gesetzen und physischen Konstanten haben, obwohl solche Möglichkeiten zurzeit spekulativ sind.

Definition als erkennbare Wirklichkeit

Gemäß einer noch einschränkenderen Definition ist das Weltall alles innerhalb unserer verbundenen Raum-Zeit, die eine Chance haben konnte, mit uns und umgekehrt aufeinander zu wirken. Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie können einige Gebiete des Raums mit unserem sogar in der Lebenszeit des Weltalls, wegen der begrenzten Geschwindigkeit des Lichtes und der andauernden Vergrößerung des Raums nie aufeinander wirken. Zum Beispiel können von der Erde gesandte Funksprüche einige Gebiete des Raums nie erreichen, selbst wenn das Weltall für immer leben würde; Raum kann sich schneller ausbreiten, als Licht ihn überqueren kann. Es lohnt sich zu betonen, dass jene entfernten Gebiete des Raums genommen werden, um zu bestehen und ein Teil der Wirklichkeit so viel zu sein, wie wir sind; noch können wir mit ihnen nie aufeinander wirken. Das Raumgebiet, innerhalb dessen wir betreffen und betroffen werden können, wird als das erkennbare Weltall angezeigt. Genau genommen hängt das erkennbare Weltall von der Position des Beobachters ab. Indem er reist, kann ein Beobachter in Kontakt mit einem größeren Gebiet der Raum-Zeit eintreten als ein Beobachter, der still bleibt, so dass das erkennbare Weltall für den ersteren größer ist als für die Letzteren. Dennoch wird sogar der schnellste Reisende nicht im Stande sein, mit dem ganzen Raum aufeinander zu wirken. Gewöhnlich wird das erkennbare Weltall genommen, um das Weltall zu bedeuten, das von unserem Standpunkt in der Milchstraße-Milchstraße erkennbar ist.

Größe, Alter, Inhalt, Struktur und Gesetze

Das Weltall ist unermesslich groß und vielleicht im Volumen unendlich. Das Gebiet, das von der Erde (das erkennbare Weltall) sichtbar ist, ist ein Bereich mit einem Radius von ungefähr 46 Milliarden Lichtjahren, die darauf gestützt sind, wo die Vergrößerung des Raums die entferntesten beobachteten Gegenstände genommen hat. Zum Vergleich ist das Diameter einer typischen Milchstraße nur 30,000 Lichtjahre, und die typische Entfernung zwischen zwei benachbarten Milchstraßen ist nur 3 Millionen Lichtjahre. Als ein Beispiel ist unsere Milchstraße-Milchstraße ungefähr 100,000 Lichtjahre im Durchmesser, und unsere nächste Schwester-Milchstraße, die Milchstraße von Andromeda, wird ungefähr 2.5 Millionen Lichtjahre weg gelegen. Es gibt wahrscheinlich mehr als 100 Milliarden (10) Milchstraßen im erkennbaren Weltall. Typische Milchstraße-Reihe davon ragt mit nur zehn Millionen (10) Sterne bis zu Riesen mit der einer Trillion (10) Sterne, alles über, das Zentrum der Milchstraße der Masse umkreisend. Eine 2010-Studie durch Astronomen hat eingeschätzt, dass das erkennbare Weltall 300 sextillion (3) Sterne enthält.

Die erkennbare Sache wird homogen (gleichförmig) überall im Weltall, wenn durchschnittlich, über Entfernungen ausgebreitet, die länger sind als 300 Millionen Lichtjahre. Jedoch, auf kleineren Länge-Skalen, wie man beobachtet, bildet Sache "Klumpen", d. h., sammelt sich hierarchisch; viele Atome werden in Sterne, die meisten Sterne in Milchstraßen, die meisten Milchstraßen in Trauben, Supertrauben und, schließlich, die Strukturen der größten Skala wie die Große Wand von Milchstraßen kondensiert. Die erkennbare Sache des Weltalls wird auch isotropisch ausgebreitet, bedeutend, dass keine Richtung der Beobachtung verschieden von irgendwelchem anderer scheint; jedes Gebiet des Himmels hat grob denselben Inhalt. Das Weltall wird auch in einer hoch isotropischen Mikrowellenradiation gebadet, die einem Thermalgleichgewicht blackbody Spektrum von ungefähr 2.725 kelvin entspricht. Die Hypothese, dass das groß angelegte Weltall homogen ist und isotropische, ist als der kosmologische Grundsatz bekannt, der durch astronomische Beobachtungen unterstützt wird.

Die gegenwärtige gesamte Dichte des Weltalls, ist ungefähr 9.9 × 10 Gramme pro Kubikzentimeter sehr niedrig. Diese Massenenergie scheint, aus dunkler 73-%-Energie, dunkler kalter 23-%-Sache und gewöhnlicher 4-%-Sache zu bestehen. So ist die Dichte von Atomen auf der Ordnung eines einzelnen Wasserstoffatoms für alle vier Kubikmeter des Volumens. Die Eigenschaften der dunklen Energie und dunklen Sache sind größtenteils unbekannt. Dunkle Sache wird als gewöhnliche Sache angezogen, und arbeitet so, um die Vergrößerung des Weltalls zu verlangsamen; im Vergleich beschleunigt dunkle Energie seine Vergrößerung.

Die genauste Schätzung des Alters des Weltalls ist 13.72±0.12 Milliarden Jahre alt, die auf Beobachtungen der kosmischen Mikrowellenhintergrundradiation gestützt sind. Unabhängige Schätzungen (gestützt auf Maßen wie radioaktive Datierung) stimmen in 13-15 Milliarden Jahren zu. Das Weltall ist nicht dasselbe zu jeder Zeit in seiner Geschichte gewesen; zum Beispiel haben sich die Verhältnisbevölkerungen von Quasaren und Milchstraßen geändert, und Raum selbst scheint, sich ausgebreitet zu haben. Diese Vergrößerung ist dafür verantwortlich, wie Fantasielose Wissenschaftler das Licht von einer Milchstraße 30 Milliarden Lichtjahre weg beobachten können, selbst wenn dieses Licht seit nur 13 Milliarden Jahren gereist ist; sehr Raum-zwischen ihnen hat sich ausgebreitet. Diese Vergrößerung ist mit der Beobachtung im Einklang stehend, dass das Licht von entfernten Milchstraßen redshifted gewesen ist; die ausgestrahlten Fotonen sind zu längeren Wellenlängen und niedrigerer Frequenz während ihrer Reise gestreckt worden. Die Rate dieser Raumvergrößerung beschleunigt sich, gestützt auf Studien des Typs Ia supernovae und bekräftigt durch andere Daten.

Die Verhältnisbruchteile von verschiedenen chemischen Elementen — besonders den leichtesten Atomen wie Wasserstoff, schwerer Wasserstoff und Helium — scheinen, überall im Weltall und überall in seiner erkennbaren Geschichte identisch zu sein. Das Weltall scheint, viel mehr Sache zu haben, als Antimaterie, eine mit den Beobachtungen der BEDIENUNGSFELD-Übertretung vielleicht verbundene Asymmetrie. Das Weltall scheint, keine elektrische Nettoanklage zu haben, und deshalb scheint Ernst, die dominierende Wechselwirkung auf kosmologischen Länge-Skalen zu sein. Das Weltall scheint auch, weder Nettoschwung noch winkeligen Schwung zu haben. Die Abwesenheit der Nettoanklage und des Schwungs würde aus akzeptierten physischen Gesetzen folgen (das Gesetz von Gauss und die Nichtabschweifung des Betonungsenergieschwung-Pseudotensor, beziehungsweise), wenn das Weltall begrenzt wäre.

Das Weltall scheint, ein glattes Raum-Zeit-Kontinuum zu haben, das aus drei Raumdimensionen und einer zeitlicher (Zeit) Dimension besteht. Im Durchschnitt, wie man beobachtet, ist Raum sehr fast (in der Nähe von der Nullkrümmung) flach, bedeutend, dass Euklidische Geometrie mit der hohen Genauigkeit überall im grössten Teil des Weltalls experimentell wahr ist. Raum-Zeit scheint auch, eine einfach verbundene Topologie mindestens auf der Länge-Skala des erkennbaren Weltalls zu haben. Jedoch können gegenwärtige Beobachtungen nicht die Möglichkeiten ausschließen, dass das Weltall mehr Dimensionen hat, und dass seine Raum-Zeit ein Multiplizieren verbundener globaler Topologie in der Analogie mit den zylindrischen oder toroidal Topologien von zweidimensionalen Räumen haben kann.

Das Weltall scheint, sich gewissermaßen zu benehmen, der regelmäßig einer Reihe von physischen Gesetzen und physischen Konstanten folgt. Gemäß dem vorherrschenden Standardmodell der Physik wird die ganze Sache aus drei Generationen von leptons und Quarken zusammengesetzt, von denen beide fermions sind. Diese elementaren Partikeln wirken über höchstens drei grundsätzliche Wechselwirkungen aufeinander: Die electroweak Wechselwirkung, die Elektromagnetismus und die schwache Kernkraft einschließt; die starke Kernkraft, die durch das Quant chromodynamics beschrieben ist; und Ernst, der am besten zurzeit durch die allgemeine Relativität beschrieben wird. Die ersten zwei Wechselwirkungen können durch die wiedernormalisierte Quant-Feldtheorie beschrieben werden, und werden durch das Maß bosons vermittelt, die einem besonderen Typ der Maß-Symmetrie entsprechen. Eine wiedernormalisierte Quant-Feldtheorie der allgemeinen Relativität ist noch nicht erreicht worden, obwohl verschiedene Formen der Schnur-Theorie viel versprechend scheinen. Wie man glaubt, hält die Theorie der speziellen Relativität überall im Weltall, vorausgesetzt, dass die räumlichen und zeitlichen Länge-Skalen genug kurz sind; sonst muss die allgemeinere Theorie der allgemeinen Relativität angewandt werden. Es gibt keine Erklärung für die besonderen Werte, dass physische Konstanten scheinen, überall in unserem Weltall, wie der unveränderliche h von Planck oder der unveränderliche GravitationsG zu haben. Mehrere Bewahrungsgesetze, sind wie die Bewahrung der Anklage, der Schwung, der winkelige Schwung und die Energie identifiziert worden; in vielen Fällen können diese Bewahrungsgesetze mit symmetries oder mathematischer Identität verbunden sein.

Feine Einstimmung

Es scheint, dass viele der Eigenschaften des Weltalls spezielle Werte im Sinn haben, dass ein Weltall, wo sich diese Eigenschaften nur ein bisschen unterscheiden, nicht im Stande sein würde, intelligentes Leben zu unterstützen. Nicht alle Wissenschaftler geben zu, dass diese feine Einstimmung besteht. Insbesondere es ist nicht bekannt, unter welchen Bedingungen sich intelligentes Leben formen konnte, und welche Form oder Gestalt, die nehmen würde. Eine relevante Beobachtung in dieser Diskussion besteht darin, dass für einen Beobachter, um zu bestehen, um feine Einstimmung zu beobachten, das Weltall im Stande sein muss, intelligentes Leben zu unterstützen. Als solcher ist die bedingte Wahrscheinlichkeit, ein Weltall zu beobachten, das fein abgestimmt wird, um intelligentes Leben zu unterstützen, 1. Diese Beobachtung ist als der anthropic Grundsatz bekannt und ist besonders wichtig, wenn die Entwicklung des Weltalls probabilistic war, oder wenn das vielfache Weltall mit einer Vielfalt von Eigenschaften (sieh unten) besteht.

Historische Modelle

Viele Modelle des Weltalls (Kosmologien) und sein Ursprung (Kosmogonien) sind vorgeschlagen, auf den dann verfügbaren Daten und Vorstellungen des Weltalls gestützt worden. Historisch haben Kosmologien und Kosmogonien auf Berichten von Göttern basiert, die auf verschiedene Weisen handeln. Theorien eines unpersönlichen durch physische Gesetze geregelten Weltalls wurden zuerst von den Griechen und Indern vorgeschlagen. Im Laufe der Jahrhunderte haben Verbesserungen in astronomischen Beobachtungen und Theorien der Bewegung und Schwerkraft zu jemals genaueren Beschreibungen des Weltalls geführt. Das moderne Zeitalter der Kosmologie hat mit 1915 von Albert Einstein allgemeine Relativitätstheorie begonnen, die es möglich gemacht hat, den Ursprung, die Evolution und den Beschluss des Weltalls als Ganzes quantitativ vorauszusagen. Die meisten modernen, akzeptierten Theorien der Kosmologie basieren auf der allgemeinen Relativität und, mehr spezifisch, der vorausgesagte Urknall; jedoch noch sind sorgfältigere Maße erforderlich zu bestimmen, welche Theorie richtig ist.

Entwicklung

Viele Kulturen haben Geschichten, die den Ursprung der Welt beschreiben, die in allgemeine Typen grob gruppiert werden kann. In einem Typ der Geschichte ist die Welt von einem Weltei geboren; solche Geschichten schließen das finnische Epos Kalevala, die chinesische Geschichte von Pangu oder den Indianerbrahmanda Purana ein. In zusammenhängenden Geschichten wird die Entwicklungsidee von einer einzelnen Person verursacht, die ausgeht oder etwas von ihm - oder sie, als im tibetanischen Buddhismus-Konzept von Adi-Buddha, der alten griechischen Geschichte von Gaia (Mutter Erde), das aztekische Mythos der Göttin Coatlicue, die alte ägyptische Geschichte des Gottes Atum oder der Entstehungsentwicklungsbericht erzeugt. In einem anderen Typ der Geschichte wird die Welt von der Vereinigung von männlichen und weiblichen Gottheiten, als in der Maori-Geschichte von Rangi und Papa geschaffen. In anderen Geschichten wird das Weltall durch das Fertigen davon von vorher existierenden Materialien, wie der Leichnam eines toten Gottes — als von Tiamat in babylonischem epischem Enuma Elish oder vom Riesen Ymir in der skandinavischen Mythologie - oder von chaotischen Materialien, als in Izanagi und Izanami in der japanischen Mythologie geschaffen. In anderen Geschichten geht das Weltall von grundsätzlichen Grundsätzen, wie Brahman und Prakrti, oder das Yin und yang des Taos aus.

Philosophische Modelle

Aus dem 6. Jahrhundert BCE haben die vorsokratischen griechischen Philosophen die frühsten bekannten philosophischen Modelle des Weltalls entwickelt. Die frühsten griechischen Philosophen haben bemerkt, dass Anschein, und gesucht täuschen kann, um die zu Grunde liegende Wirklichkeit hinter dem Anschein zu verstehen. Insbesondere sie haben die Fähigkeit der Sache bemerkt, Formen zu ändern (z.B, Eis zu Wasser, um zu dämpfen), und mehrere Philosophen haben vorgeschlagen, dass alle anscheinend verschiedenen Materialien der Welt verschiedene Formen eines einzelnen primordialen Materials oder arche sind. Das erste, um so zu tun, war Thales, der vorgeschlagen hat, dass dieses Material Wasser ist. Der Student von Thales, Anaximander, hat vorgeschlagen, dass alles aus dem grenzenlosen apeiron gekommen ist. Anaximenes hat Luft wegen seiner wahrgenommenen attraktiven und abstoßenden Qualitäten vorgeschlagen, die den arche veranlassen, sich zu verdichten oder sich in verschiedene Formen abzutrennen. Anaxagoras, vorgeschlagen der Grundsatz der Vernunft (Meinung). Heraclitus hat Feuer vorgeschlagen (und hat von Firmenzeichen gesprochen). Empedocles hat die Elemente vorgeschlagen: Erde, Wasser, Luft und Feuer. Seine vier Element-Theorie ist sehr populär geworden. Wie Pythagoras hat Plato geglaubt, dass alle Dinge aus der Zahl mit den Elementen von Empedocles zusammengesetzt wurden, die die Form der Platonischen Festkörper annehmen. Democritus, und später Philosophen — am meisten namentlich Leucippus — hat vorgeschlagen, dass das Weltall aus unteilbaren Atomen zusammengesetzt wurde, die sich durch die Leere (Vakuum) bewegen. Aristoteles hat nicht geglaubt, dass das ausführbar war, weil Luft, wie Wasser, Widerstand anbietet, um zu winken. Luft wird sofort hineilen in, eine Leere, und außerdem ohne Widerstand zu füllen, sie würde so unbestimmt schnell tun.

Obwohl Heraclitus für ewige Änderung argumentiert hat, hat sein quasizeitgenössischer Parmenides den radikalen Vorschlag gemacht, dass die ganze Änderung ein Trugbild ist, dass die wahre zu Grunde liegende Wirklichkeit ewig unveränderlich ist und von einer einzelnen Natur. Parmenides hat diese Wirklichkeit als (Die eine) angezeigt. Die Theorie von Parmenides ist unwahrscheinlich vielen Griechen geschienen, aber sein Student Zeno von Elea hat sie mit mehreren berühmten Paradoxen herausgefordert. Aristoteles hat auf diese Paradoxe geantwortet, indem er den Begriff einer potenziellen zählbaren Unendlichkeit, sowie das ungeheuer teilbare Kontinuum entwickelt hat. Verschieden von den ewigen und unveränderlichen Zyklen der Zeit hat er geglaubt, dass die Welt von den himmlischen Bereichen begrenzt wurde, und so Umfang nur begrenzt multiplicative war.

Der Indianerphilosoph Kanada, Gründer der Schule von Vaisheshika, hat eine Theorie des Atomismus entwickelt und hat vorgeschlagen, dass Licht und Hitze Varianten derselben Substanz waren. Im 5. Jahrhundert n.Chr. der Buddhist atomist Philosoph hat Dignāga Atome vorgeschlagen, um, durationless, und gemacht aus der Energie Hinw-groß zu sein. Sie haben die Existenz der wesentlichen Sache bestritten und haben vorgeschlagen, dass Bewegung aus kurzen Blitzen eines Stroms der Energie bestanden hat.

Die Theorie von zeitlichem finitism wurde durch die Doktrin der durch die drei Religionen von Abrahamic geteilten Entwicklung begeistert: Judentum, Christentum und der Islam. Der christliche Philosoph, John Philoponus, hat die philosophischen Argumente gegen den alten griechischen Begriff einer unendlichen Vergangenheit und Zukunft präsentiert. Die Argumente von Philoponus gegen eine unendliche Vergangenheit wurden vom frühen Philosophen Moslem, Al-Kindi (Alkindus) verwendet; der jüdische Philosoph, Saadia Gaon (Saadia ben Joseph); und der Theologe Moslem, Al-Ghazali (Algazel). Von Aristoteles Physik und Metaphysik borgend, haben sie zwei logische Argumente gegen eine unendliche Vergangenheit, das erste verwendet, das das "Argument von der Unmöglichkeit der Existenz eines wirklichen Unendliches" ist, das festsetzt:

: "Ein wirkliches Unendliche kann nicht bestehen."

: "Eine unendliche zeitliche Rückwärtsbewegung von Ereignissen ist ein wirkliches Unendliche."

:" Eine unendliche zeitliche Rückwärtsbewegung von Ereignissen kann nicht bestehen."

Das zweite Argument, das "Argument von der Unmöglichkeit, ein wirkliches Unendliche durch die aufeinander folgende Hinzufügung", Staaten zu vollenden:

: "Ein wirkliches Unendliche kann durch die aufeinander folgende Hinzufügung nicht vollendet werden."

: "Die zeitliche Reihe von vorigen Ereignissen ist durch die aufeinander folgende Hinzufügung vollendet worden."

:" Die zeitliche Reihe von vorigen Ereignissen kann kein wirkliches Unendliche sein."

Sowohl Argumente wurden von christlichen Philosophen als auch Theologen angenommen, und das zweite Argument ist insbesondere berühmter geworden, nachdem es von Immanuel Kant in seiner These der ersten Antinomie bezüglich der Zeit angenommen wurde.

Astronomische Modelle

Astronomische Modelle des Weltalls wurden vorgeschlagen, kurz nachdem Astronomie mit den babylonischen Astronomen begonnen hat, die das Weltall als eine flache Platte angesehen haben, die im Ozean schwimmt, und das die Proposition für frühe griechische Karten wie diejenigen von Anaximander und Hecataeus von Miletus bildet.

Spätere griechische Philosophen, die Bewegungen der Gestirne beobachtend, sind mit sich entwickelnden Modellen des Weltalls gestützt tiefer auf empirischen Beweisen beschäftigt gewesen. Das erste zusammenhängende Modell wurde von Eudoxus von Cnidos vorgeschlagen. Gemäß Aristoteles physischer Interpretation des Modells rotieren himmlische Bereiche ewig mit der gleichförmigen Bewegung um eine stationäre Erde. Normale Sache, wird innerhalb des Landbereichs völlig enthalten. Dieses Modell wurde auch von Callippus raffiniert, und nachdem konzentrische Bereiche verlassen wurden, wurde es in fast die vollkommene Abmachung mit astronomischen Beobachtungen von Ptolemy gebracht. Der Erfolg solch eines Modells ist größtenteils wegen der mathematischen Tatsache, dass jede Funktion (wie die Position eines Planeten) in eine Reihe kreisförmiger Funktionen (die Weisen von Fourier) zersetzt werden kann. Andere griechische Wissenschaftler, wie der Pythagoreische Philosoph Philolaus haben verlangt, dass am Zentrum des Weltalls ein "Hauptfeuer" war, um das die Erde, die Sonne, der Mond und die Planeten in der gleichförmigen kreisförmigen Bewegung gekreist haben.

Der griechische Astronom Aristarchus von Samos war die erste bekannte Person, um ein heliocentric Modell des Weltalls vorzuschlagen. Obwohl der ursprüngliche Text, eine Verweisung im Buch von Archimedes verloren worden ist, beschreibt Der Sand-Rechner die heliocentric Theorie von Aristarchus. Archimedes hat geschrieben: (übersetzt ins Englisch)

Sie König Gelon ist das 'Weltall' bewusst, sind der Name, der von den meisten Astronomen dem Bereich gegeben ist, dessen Zentrum das Zentrum der Erde ist, während sein Radius der Gerade zwischen dem Zentrum der Sonne und dem Zentrum der Erde gleich ist. Das ist die allgemeine Rechnung, weil Sie von Astronomen gehört haben. Aber Aristarchus hat ein Buch herausgebracht, das aus bestimmten Hypothesen besteht, worin es demzufolge aus den gemachten Annahmen erscheint, dass das Weltall oft größer ist als das gerade erwähnte 'Weltall'. Seine Hypothesen sind, dass die festen Sterne und die Sonne unbewegt bleiben, dass die Erde über die Sonne auf dem Kreisumfang eines Kreises, die Sonne kreist, die in der Mitte der Bahn liegt, und dass der Bereich von festen Sternen, die über dasselbe Zentrum wie die Sonne gelegen sind, so groß ist, dass der Kreis, in dem er die Erde annimmt zu kreisen, solch ein Verhältnis zur Entfernung der festen Sterne als das Zentrum der Bereich-Bären zu seiner Oberfläche trägt.

Aristarchus hat so geglaubt, dass die Sterne sehr weit weg waren, und hat das als der Grund gesehen, warum es keine sichtbare Parallaxe, d. h. eine beobachtete Bewegung der Sterne hinsichtlich einander gab, weil die Erde die Sonne bewegt hat. Die Sterne sind tatsächlich viel weiter weg als die Entfernung, die allgemein in alten Zeiten angenommen wurde, der ist, warum Sternparallaxe nur mit Fernrohren feststellbar ist. Wie man annahm, war das geozentrische Modell, das mit der planetarischen Parallaxe im Einklang stehend ist, eine Erklärung für die Unwahrnehmbarkeit des parallelen Phänomenes, Sternparallaxe. Die Verwerfung der Heliocentric-Ansicht war anscheinend ziemlich stark, wie der folgende Durchgang von Plutarch (Auf dem Offenbaren Gesicht in der Kugel des Monds) darauf hinweist:

Cleanthes [hat ein Zeitgenosse von Aristarchus und Leiter von Stoics] gedacht, dass es die Aufgabe der Griechen war, Aristarchus von Samos auf der Anklage der Ehrfurchtslosigkeit anzuklagen, um in der Bewegung den Herd des Weltalls [d. h. die Erde] zu stellen... das Annehmen des Himmels, ruhig und die Erde zu bleiben, um in einem schiefen Kreis zu kreisen, während es dabei über seine eigene Achse rotiert. [1]

Der einzige weitere Astronom von der Altertümlichkeit bekannt namentlich, wer das heliocentric Modell von Aristarchus unterstützt hat, war Seleucus von Seleucia, ein hellenistischer Astronom, der ein Jahrhundert nach Aristarchus gelebt hat. Gemäß Plutarch war Seleucus erst, um das heliocentric System durch das Denken zu beweisen, aber es ist nicht bekannt, welche Argumente er verwendet hat. Die Argumente von Seleucus für eine heliocentric Theorie sind wahrscheinlich mit dem Phänomen von Gezeiten verbunden gewesen. Gemäß Strabo (1.1.9) war Seleucus erst, um festzustellen, dass die Gezeiten wegen der Anziehungskraft des Monds sind, und dass die Höhe der Gezeiten von der Position des Monds hinsichtlich der Sonne abhängt. Wechselweise kann er die heliocentric Theorie bewiesen haben, indem er die Konstanten eines geometrischen Modells für die heliocentric Theorie bestimmt, und indem er Methoden entwickelt, planetarische Positionen mit diesem Modell, wie zu schätzen, was Nicolaus Copernicus später im 16. Jahrhundert getan hat. Während des Mittleren Alters, heliocentric Modelle kann auch vom Indianerastronomen, Aryabhata, und von den persischen Astronomen, Albumasar und Al-Sijzi vorgeschlagen worden sein.

Das Aristotelische Modell wurde in der Westwelt seit ungefähr zwei Millennien akzeptiert, bis Copernicus die Theorie von Aristarchus wiederbelebt hat, dass die astronomischen Daten mehr glaubhaft erklärt werden konnten, wenn die Erde auf seiner Achse rotiert hat, und wenn die Sonne am Zentrum des Weltalls gelegt wurde.

Wie bemerkt, durch Copernicus selbst war der Vorschlag, dass die Erde rotiert, sehr alt, mindestens zu Philolaus datierend (c. 450 v. Chr.), Heraclides Ponticus (c. 350 v. Chr.) und Ecphantus der Pythagoreer. Grob ein Jahrhundert vor Copernicus hat der christliche Gelehrte Nicholas von Cusa auch vorgeschlagen, dass die Erde auf seiner Achse in seinem Buch, Auf der Gelehrten Unerfahrenheit (1440) rotiert. Aryabhata (476-550), Brahmagupta (598-668), Albumasar und Al-Sijzi, hat auch vorgeschlagen, dass die Erde auf seiner Achse rotiert. Die ersten empirischen Beweise für die Folge der Erde auf seiner Achse, mit dem Phänomen von Kometen, wurden von Tusi (1201-1274) und Ali Qushji (1403-1474) gegeben.

Diese Kosmologie wurde von Isaac Newton, Christiaan Huygens und später Wissenschaftlern akzeptiert. Edmund Halley (1720) und Jean-Philippe de Cheseaux (1744) hat unabhängig bemerkt, dass die Annahme eines unendlichen Raums gefüllt gleichförmig mit Sternen zur Vorhersage führen würde, dass der Nachthimmel so hell sein würde wie die Sonne selbst; das ist bekannt als das Paradox von Olbers im 19. Jahrhundert geworden. Newton hat geglaubt, dass ein unendlicher mit der Sache gleichförmig gefüllter Raum unendliche Kräfte und Instabilitäten verursachen würde, die die Sache veranlassen, nach innen unter seinem eigenen Ernst zerquetscht zu werden. Diese Instabilität wurde 1902 durch das Jeans-Instabilitätskriterium geklärt. Eine Lösung dieser Paradoxe ist das Weltall von Charlier, in dem die Sache hierarchisch eingeordnet wird (Systeme von umkreisenden Körpern, die selbst in einem größeren System, ad infinitum umkreisen) auf eine fractal solche Weise, dass das Weltall eine unwesentlich kleine gesamte Dichte hat; solch ein kosmologisches Modell war auch früher 1761 von Johann Heinrich Lambert vorgeschlagen worden. Ein bedeutender astronomischer Fortschritt des 18. Jahrhunderts war die Verwirklichung durch Thomas Wright, Immanuel Kant und andere von Nebelflecken.

Das moderne Zeitalter der physischen Kosmologie hat 1917 begonnen, als Albert Einstein zuerst seine allgemeine Relativitätstheorie angewandt hat, die Struktur und Dynamik des Weltalls zu modellieren.

Theoretische Modelle

Der vier grundsätzlichen Wechselwirkungen ist Schwerkraft an kosmologischen Länge-Skalen dominierend; d. h. die anderen drei Kräfte spielen eine unwesentliche Rolle in der Bestimmung von Strukturen am Niveau von planetarischen Systemen, Milchstraßen und Strukturen der größeren Skala. Da die ganze Sache und Energie angezogen werden, sind die Effekten des Ernstes kumulativ; im Vergleich neigen die Effekten von positiven und negativen Anklagen dazu, einander zu annullieren, auf kosmologischen Länge-Skalen relativ unbedeutenden Elektromagnetismus machend. Die restlichen zwei Wechselwirkungen, die schwachen und starken Kernkräfte, neigen sich sehr schnell mit der Entfernung; ihre Effekten werden hauptsächlich auf subatomare Länge-Skalen beschränkt.

Allgemeine Relativitätstheorie

In Anbetracht des Überwiegens der Schwerkraft im Formen kosmologischer Strukturen verlangen genaue Vorhersagen der Vergangenheit und Zukunft des Weltalls eine genaue Gravitationstheorie. Die beste verfügbare Theorie ist die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein, die alle experimentellen Tests bisher bestanden hat. Jedoch, da strenge Experimente auf kosmologischen Länge-Skalen nicht ausgeführt worden sind, konnte allgemeine Relativität denkbar ungenau sein. Dennoch scheinen seine kosmologischen Vorhersagen, mit Beobachtungen im Einklang stehend zu sein, also gibt es keinen zwingenden Grund, eine andere Theorie anzunehmen.

Allgemeine Relativität stellt eine Reihe zehn nichtlineare teilweise Differenzialgleichungen für die metrische Raum-Zeit zur Verfügung (die Feldgleichungen von Einstein), der vom Vertrieb der Massenenergie und Schwung überall im Weltall gelöst werden muss. Da diese im genauen Detail unbekannt sind, haben kosmologische Modelle auf dem kosmologischen Grundsatz basiert, der feststellt, dass das Weltall homogen und isotropisch ist. Tatsächlich behauptet dieser Grundsatz, dass die Gravitationseffekten der verschiedenen Milchstraßen, die das Weltall zusammensetzen, zu denjenigen eines feinen Staubs verteilt gleichförmig überall im Weltall mit derselben durchschnittlichen Dichte gleichwertig sind. Die Annahme eines gleichförmigen Staubs macht es leicht, die Feldgleichungen von Einstein zu lösen und die Vergangenheit und Zukunft des Weltalls auf kosmologischen zeitlichen Rahmen vorauszusagen.

Die Feldgleichungen von Einstein schließen eine kosmologische Konstante (Λ) ein, der einer Energiedichte des leeren Raums entspricht. Abhängig von seinem Zeichen kann sich die kosmologische Konstante entweder (negativer Λ) verlangsamen oder (positiver Λ) die Vergrößerung des Weltalls beschleunigen. Obwohl viele Wissenschaftler, einschließlich Einsteins, nachgesonnen hatten, dass Λ Null war, haben neue astronomische Beobachtungen des Typs Ia supernovae einen großen Betrag der "dunklen Energie" entdeckt, die die Vergrößerung des Weltalls beschleunigt. Einleitende Studien weisen darauf hin, dass diese dunkle Energie einem positiven Λ entspricht, obwohl alternative Theorien bis jetzt nicht ausgeschlossen werden können. Russischer Physiker Zel'dovich hat vorgeschlagen, dass Λ ein Maß der Nullpunktsenergie ist, die mit virtuellen Partikeln der Quant-Feldtheorie, eine durchdringende Vakuumenergie vereinigt ist, die überall sogar im leeren Raum besteht. Beweise für solche Nullpunktsenergie werden in der Wirkung von Casimir beobachtet.

Spezielle Relativität und Raum-Zeit

Das Weltall hat mindestens drei räumlich und ein zeitlicher (Zeit) Dimension. Es wurde lange gedacht, dass die räumlichen und zeitlichen Dimensionen in der Natur verschieden und von einander unabhängig waren. Jedoch, gemäß der speziellen Relativitätstheorie, sind räumliche und zeitliche Trennungen (innerhalb von Grenzen) durch das Ändern von jemandes Bewegung zwischenkonvertierbar.

Um diese Zwischenkonvertierung zu verstehen, ist es nützlich, die analoge Zwischenkonvertierung von Raumtrennungen entlang den drei Raumdimensionen zu denken. Denken Sie die zwei Endpunkte einer Stange der Länge L. Die Länge kann von den Unterschieden in den drei Koordinaten Δx, Δy bestimmt werden, und Δz der zwei Endpunkte in einer gegebenen Verweisung rahmen ein

:

L^ {2} = \Delta x^ {2} + \Delta y^ {2} + \Delta z^ {2 }\

</Mathematik>

das Verwenden des Pythagoreischen Lehrsatzes. In einem rotieren gelassenen Bezugsrahmen unterscheiden sich die Koordinatenunterschiede, aber sie geben dieselbe Länge

:

L^ {2} = \Delta \xi^ {2} + \Delta \eta^ {2} + \Delta \zeta^ {2}.

</Mathematik>

So sind die Koordinatenunterschiede (Δx, Δy, Δz) und (Δξ, Δη, Δζ) zur Stange nicht inner, aber widerspiegeln bloß, dass der Bezugsrahmen gepflegt hat, sie zu beschreiben; im Vergleich ist die Länge L ein inneres Eigentum der Stange. Die Koordinatenunterschiede können geändert werden, ohne die Stange, durch das Drehen von jemandes Bezugsrahmen zu betreffen.

Die Analogie in der Raum-Zeit wird den Zwischenraum zwischen zwei Ereignissen genannt; ein Ereignis wird als ein Punkt in der Raum-Zeit, eine spezifische Position im Raum und ein spezifischer Moment rechtzeitig definiert. Der Raum-Zeit-Zwischenraum zwischen zwei Ereignissen wird durch gegeben

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s^ {2} = L_ {1} ^ {2} - c^ {2} \Delta t_ {1} ^ {2} = L_ {2} ^ {2} - c^ {2} \Delta t_ {2} ^ {2 }\

</Mathematik>

wo c die Geschwindigkeit des Lichtes ist. Gemäß der speziellen Relativität kann man eine Raumtrennung und Zeittrennung (L, Δt) in einen anderen (L, Δt) ändern, indem man jemandes Bezugsrahmen ändert, so lange die Änderung den Raum-Zeit-Zwischenraum s aufrechterhält. Solch eine Änderung im Bezugsrahmen entspricht dem Ändern von jemandes Bewegung; in einem bewegenden Rahmen sind Längen und Zeiten von ihren Kollegen in einem stationären Bezugsrahmen verschieden. Die genaue Weise, auf die Koordinaten- und Zeitunterschied-Änderung mit der Bewegung durch die Transformation von Lorentz beschrieben wird.

Das Lösen der Feldgleichungen von Einstein

Die Entfernungen zwischen der spinnenden Milchstraße-Zunahme mit der Zeit, aber die Entfernungen zwischen den Sternen innerhalb jeder Milchstraße bleiben grob dasselbe wegen ihrer Gravitationswechselwirkungen. Dieser Zeichentrickfilm illustriert ein geschlossenes Weltall von Friedmann mit unveränderlichem kosmologischem Null-Λ; solch ein Weltall schwingt zwischen einem Urknall und einem Großen Knirschen.

In nichtkartesianischen (nichtquadratischen) oder gekrümmten Koordinatensystemen hält der Pythagoreische Lehrsatz nur auf unendlich kleinen Länge-Skalen und muss mit einem allgemeineren metrischen Tensor g vermehrt werden, der sich von Ort zu Ort ändern kann, und der die lokale Geometrie im besonderen Koordinatensystem beschreibt. Jedoch den kosmologischen Grundsatz annehmend, dass das Weltall homogen und überall isotropisch ist, ist jeder Punkt im Raum jedem anderen Punkt ähnlich; folglich muss der metrische Tensor dasselbe überall sein. Das führt zu einer einzelnen Form für den metrischen Tensor, genannt den Spaziergänger von Friedmann Lemaître Robertson metrischer

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ds^2 =-c^ {2} dt^2 +

R (t) ^2 \left (\frac {dr^2} {1-k r^2} + r^2 d\theta^2 + r^2 \sin^2 \theta \, D\phi^2 \right)

</Mathematik>

wo (r, θ, φ) einem kugelförmigen Koordinatensystem entsprechen. Das metrisch hat nur zwei unentschiedene Rahmen: Eine gesamte Länge erklettert R, der sich mit der Zeit und einem Krümmungsindex k ändern kann, der nur 0, 1 oder 1, entsprechend der flachen Euklidischen Geometrie oder Räumen der positiven oder negativen Krümmung sein kann. In der Kosmologie, für die Geschichte des Weltalls lösend, wird durch das Rechnen R als eine Funktion der Zeit, gegeben k und der Wert des kosmologischen unveränderlichen Λ getan, der ein (kleiner) Parameter in den Feldgleichungen von Einstein ist. Die Gleichung, die beschreibt, wie sich R mit der Zeit ändert, ist als die Gleichung von Friedmann, nach seinem Erfinder, Alexander Friedmann bekannt.

Die Lösungen für R (t) hängen von k und Λ ab, aber einige qualitative Eigenschaften solcher Lösungen sind allgemein. Zuerst und am wichtigsten kann die Länge-Skala R des Weltalls unveränderlich nur bleiben, wenn das Weltall mit der positiven Krümmung (k=1) vollkommen isotropisch ist und einen genauen Wert der Dichte überall, wie zuerst bemerkt, durch Albert Einstein hat. Jedoch ist dieses Gleichgewicht nicht stabil, und da, wie man bekannt, das Weltall inhomogeneous auf kleineren Skalen ist, muss sich R gemäß der allgemeinen Relativität ändern. Wenn sich R, alle Raumentfernungen in der Weltall-Änderung im Tandem ändert; es gibt eine gesamte Vergrößerung oder Zusammenziehung des Raums selbst. Das ist für die Beobachtung verantwortlich, dass Milchstraßen scheinen, einzeln zu fliegen; der Raum zwischen ihnen streckt sich. Das Ausdehnen des Raums ist auch für das offenbare Paradox verantwortlich, dass zwei Milchstraßen 40 Milliarden Lichtjahre entfernt sein können, obwohl sie von demselben Punkt vor 13.7 Milliarden Jahren angefangen haben und sich nie schneller bewegt haben als die Geschwindigkeit des Lichtes.

Zweitens weisen alle Lösungen darauf hin, dass es eine Gravitationseigenartigkeit in der Vergangenheit gab, wenn R zur Null und Sache geht und Energie ungeheuer dicht geworden ist. Es kann scheinen, dass dieser Beschluss unsicher ist, da es auf den zweifelhaften Annahmen der vollkommenen Gleichartigkeit und Isotropie (der kosmologische Grundsatz) basiert, und dass nur die Gravitationswechselwirkung bedeutend ist. Jedoch zeigen die Penrose-jagenden Eigenartigkeitslehrsätze, dass eine Eigenartigkeit für sehr allgemeine Bedingungen bestehen sollte. Folglich, gemäß den Feldgleichungen von Einstein, ist R schnell von einem unvorstellbar heißen, dichten Staat gewachsen, der sofort im Anschluss an diese Eigenartigkeit bestanden hat (als R einen kleinen, begrenzten Wert hatte); das ist die Essenz des Urknall-Modells des Weltalls. Ein häufiger Irrtum ist, dass das Urknall-Modell voraussagt, dass Sache und Energie von einem einzelnen Punkt in der Zeit und Raum explodiert haben; das ist falsch. Eher wurde Raum selbst im Urknall geschaffen und mit einem festen Betrag der Energie und Sache verteilt gleichförmig überall erfüllt; weil sich Raum (d. h., als R (t) Zunahmen), die Dichte dieser Sache und Energieabnahmen ausbreitet.

Drittens bestimmt der Krümmungsindex k das Zeichen der Mittelraumkrümmung der Raum-Zeit, die über Länge-Skalen durchschnittlich ist, die größer sind als eine Milliarde Lichtjahre. Wenn k=1, die Krümmung positiv ist und das Weltall ein begrenztes Volumen hat. Solches Weltall wird häufig als ein dreidimensionaler Bereich S eingebettet in einem vierdimensionalen Raum vergegenwärtigt. Umgekehrt, wenn k Null oder negativ ist, kann das Weltall unendliches Volumen abhängig von seiner gesamten Topologie haben. Es kann gegenintuitiv scheinen, dass ein Unendliche und noch ungeheuer dichtes Weltall in einem einzelnen Moment am Urknall geschaffen werden konnte, wenn R=0, aber genau der mathematisch vorausgesagt wird, wenn k 1 nicht gleich ist. Zum Vergleich hat ein unendliches Flugzeug Nullkrümmung, aber unendliches Gebiet, wohingegen ein unendlicher Zylinder in einer Richtung und einem Ring begrenzt ist, ist in beiden begrenzt. Ein toroidal Weltall konnte sich wie ein normales Weltall mit periodischen Grenzbedingungen benehmen, die so in "Bildumlauf"-Videospielen gesehen sind wie Asteroiden; ein Reisender, der eine Außen"Grenze" des Raumgehens nach außen durchquert, würde sofort an einem anderen Punkt an der Grenze wieder erscheinen, die sich nach innen bewegt.

Das äußerste Schicksal des Weltalls ist noch unbekannt, weil es kritisch vom Krümmungsindex k und dem kosmologischen unveränderlichen Λ abhängt. Wenn das Weltall genug dicht ist, ist k +1 gleich, bedeutend, dass seine durchschnittliche Krümmung überall positiv ist und das Weltall schließlich in einem Großen Knirschen wiederzusammenbrechen wird, vielleicht ein neues Weltall in einem Großen Schlag anfangend. Umgekehrt, wenn das Weltall ungenügend dicht ist, ist k 0 oder 1 gleich, und das Weltall wird sich für immer ausbreiten, abkühlend und schließlich ungastlich für das ganze Leben werdend, weil die Sterne sterben und die ganze Sache in schwarze Löcher (der Große Stopp und der Hitzetod des Weltalls) verschmelzt. Wie bemerkt, oben weisen neue Daten darauf hin, dass die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Weltalls, wie ursprünglich erwartet, nicht abnimmt, aber zunimmt; wenn das unbestimmt weitergeht, wird das Weltall schließlich sich zu Fetzen (der Große Riss) reißen. Experimentell hat das Weltall eine gesamte Dichte, die sehr dem kritischen Wert zwischen Wiederzusammenbruch und ewiger Vergrößerung nah ist; sorgfältigere astronomische Beobachtungen sind erforderlich, um die Frage aufzulösen.

Urknall-Modell

Das vorherrschende Urknall-Modell ist für viele der experimentellen Beobachtungen verantwortlich, die oben, wie die Korrelation der Entfernung und Rotverschiebung von Milchstraßen, das universale Verhältnis von hydrogen:helium Atomen und der allgegenwärtige, isotropische Mikrowellenstrahlenhintergrund beschrieben sind. Wie bemerkt, oben entsteht die Rotverschiebung aus der metrischen Vergrößerung des Raums; da sich der Raum selbst ausbreitet, nimmt die Wellenlänge eines Fotons, das durch den Raum ebenfalls reist, zu, seine Energie vermindernd. Je länger ein Foton gereist ist, desto mehr Vergrößerung es erlebt hat; folglich sind ältere Fotonen von entfernteren Milchstraßen am meisten rot ausgewechselt. Die Bestimmung der Korrelation zwischen Entfernung und Rotverschiebung ist ein wichtiges Problem in der experimentellen physischen Kosmologie.

Andere experimentelle Beobachtungen können durch das Kombinieren der gesamten Vergrößerung des Raums mit der Kern- und Atomphysik erklärt werden. Als sich das Weltall ausbreitet, nimmt die Energiedichte der elektromagnetischen Radiation schneller ab, als diese der Sache tut, da die Energie eines Fotons mit seiner Wellenlänge abnimmt. So, obwohl die Energiedichte des Weltalls jetzt durch die Sache beherrscht wird, wurde es einmal durch die Radiation beherrscht; poetisch das Sprechen, alles war leicht. Da sich das Weltall, seine verminderte Energiedichte ausgebreitet hat und es kühler geworden ist; da es so getan hat, konnten die elementaren Partikeln der Sache stabil in jemals größere Kombinationen verkehren. So, im frühen Teil des Sache-beherrschten Zeitalters, haben sich stabile Protone und Neutronen geformt, der dann in Atomkerne verkehrt hat. In dieser Bühne war die Sache im Weltall hauptsächlich ein heißes, dichtes Plasma von negativen Elektronen, neutralem neutrinos und positiven Kernen. Kernreaktionen unter den Kernen haben zum gegenwärtigen Überfluss an den leichteren Kernen, besonders Wasserstoff, schwerer Wasserstoff und Helium geführt. Schließlich haben sich die Elektronen und Kerne verbunden, um stabile Atome zu bilden, die zu den meisten Wellenlängen der Radiation durchsichtig sind; an diesem Punkt, die Radiation decoupled von der Sache, den allgegenwärtigen, isotropischen Hintergrund der Mikrowellenradiation beobachtet heute bildend.

Auf andere Beobachtungen wird endgültig durch die bekannte Physik nicht geantwortet. Gemäß der vorherrschenden Theorie ist eine geringe Unausgewogenheit der Sache über die Antimaterie in der Entwicklung des Weltalls da gewesen, oder hat sich sehr kurz danach vielleicht wegen der BEDIENUNGSFELD-Übertretung entwickelt, die von Partikel-Physikern beobachtet worden ist. Obwohl die Sache und Antimaterie größtenteils einander vernichtet haben, Fotonen, einen kleinen Rückstand der überlebten Sache erzeugend, der Gegenwart Sache-beherrschtes Weltall gebend. Mehrere Linien von Beweisen weisen auch darauf hin, dass eine schnelle kosmische Inflation des Weltalls sehr früh in seiner Geschichte (ungefähr 10 Sekunden nach seiner Entwicklung) vorgekommen ist. Neue Beobachtungen weisen auch darauf hin, dass die kosmologische Konstante (Λ) nicht Null ist, und dass der Nettomassenenergie-Inhalt des Weltalls durch eine dunkle Energie und dunkle Sache beherrscht wird, die wissenschaftlich nicht charakterisiert worden sind. Sie unterscheiden sich in ihren Gravitationseffekten. Dunkle Sache wird angezogen, wie gewöhnliche Sache tut, und so die Vergrößerung des Weltalls verlangsamt; im Vergleich dient dunkle Energie, um die Vergrößerung des Weltalls zu beschleunigen.

Mehrvers-Theorie

Einige spekulative Theorien haben vorgeschlagen, dass dieses Weltall nur eines von einer Reihe getrennten Weltalls, insgesamt angezeigt als der Mehrvers ist, herausfordernd oder mehr beschränkte Definitionen des Weltalls erhöhend. Wissenschaftliche Mehrvers-Theorien sind von Konzepten wie abwechselnde Flugzeuge des Bewusstseins und der vorgetäuschten Wirklichkeit verschieden, obwohl die Idee von einem größeren Weltall nicht neu ist; zum Beispiel hat Bischof Étienne Tempier aus Paris 1277 entschieden, dass Gott so viel Weltall schaffen konnte, wie er passend, eine Frage gesehen hat, die von den französischen Theologen heiß diskutiert wurde.

Max Tegmark hat ein vier Teil-Klassifikationsschema für die verschiedenen Typen von Mehrversen entwickelt, die Wissenschaftler in verschiedenen Problem-Gebieten vorgeschlagen haben. Ein Beispiel solch einer Theorie ist das chaotische Inflationsmodell des frühen Weltalls. Ein anderer ist die Vielweltinterpretation der Quant-Mechanik. Parallele Welten werden gewissermaßen ähnlich der Quant-Überlagerung und decoherence mit allen Staaten der Welle-Funktion erzeugt, die in getrennten Welten wird begreift. Effektiv entwickelt sich der Mehrvers als ein universaler wavefunction. Wenn der Urknall, der unseren Mehrvers geschaffen hat, ein Ensemble von Mehrversen schüfe, würde die Welle-Funktion des Ensembles in diesen Sinn verfangen.

Die am wenigsten umstrittene Kategorie des Mehrverses im Schema von Tegmark ist, der entfernte Raum-Zeit-Ereignisse "in unserem eigenen Weltall" beschreibt. Wenn Raum unendliche oder genug große und gleichförmige, identische Beispiele der Geschichte des kompletten Volumens von Hubble der Erde ist, kommen jeder so häufig einfach zufällig vor. Tegmark hat unseren nächsten so genannten doppelgänger berechnet, ist 10 Meter weg von uns (eine doppelte Exponentialfunktion, die größer ist als ein googolplex). Im Prinzip würde es unmöglich sein, ein identisches Volumen von Hubble wissenschaftlich nachzuprüfen. Jedoch folgt es wirklich als eine ziemlich aufrichtige Folge von sonst wissenschaftlichen Beobachtungen ohne Beziehung und Theorien. Tegmark schlägt vor, dass statistische Analyse, die den anthropic Grundsatz ausnutzt, eine Gelegenheit zur Verfügung stellt, Mehrvers-Theorien in einigen Fällen zu prüfen. Allgemein würde Wissenschaft eine Mehrvers-Theorie denken, die weder einen allgemeinen Punkt der Verursachung, noch die Möglichkeit der Wechselwirkung zwischen dem Weltall postuliert, um eine müßige Spekulation zu sein.

Gestalt des Weltalls

Die Gestalt oder Geometrie des Weltalls schließen sowohl lokale Geometrie ins erkennbare Weltall als auch globale Geometrie ein, die wir können oder nicht im Stande sein können zu messen. Gestalt kann sich auf die Krümmung und Topologie beziehen. Mehr formell forscht das Thema in der Praxis nach, der 3-Sammelleitungen-zur Raumabteilung in comoving Koordinaten der vierdimensionalen Raum-Zeit des Weltalls entspricht. Kosmologen arbeiten normalerweise mit einer gegebenen raumähnlichen Scheibe der Raum-Zeit genannt die Comoving-Koordinaten. In Bezug auf die Beobachtung ist die Abteilung der Raum-Zeit, die beobachtet werden kann, der rückwärts gerichtete leichte Kegel (Punkte innerhalb des kosmischen leichten Horizonts, gegeben Zeit, um einen gegebenen Beobachter zu erreichen). Wenn das erkennbare Weltall kleiner ist als das komplette Weltall (in einigen Modellen, sind es viele Größenordnungen kleiner), man kann die globale Struktur durch die Beobachtung nicht bestimmen: Einer wird auf einen kleinen Fleck beschränkt.

Unter den Modellen von Friedmann Lemaître Robertson Walker (FLRW) ist die jetzt populärste Gestalt des Weltalls, das gefunden ist, Beobachtungsdaten gemäß Kosmologen zu passen, das unendliche flache Modell, während andere FLRW Modelle den Raum von Poincaré dodecahedral und das Horn von Picard einschließen. Die Daten, die durch diese FLRW Modelle des Raums besonders passend sind, schließen die Karten von Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) der kosmischen Hintergrundradiation ein. NASA hat die ersten WMAP kosmischen Hintergrundstrahlendaten im Februar 2003 veröffentlicht. 2009 wurde die Sternwarte von Planck gestartet, um den Mikrowellenhintergrund an der höheren Entschlossenheit zu beobachten als WMAP, vielleicht mehr Auskunft über die Gestalt des Weltalls gebend. Die Daten sollten gegen Ende 2012 veröffentlicht werden.

Siehe auch

• Kosmischer latte
• Kosmologie
• Die ewige Intelligenz von Dyson
• Esoterische Kosmologie
• Falsches Vakuum
• Anthropic Endgrundsatz
• Fein abgestimmtes Weltall
• Hinduistischer Zyklus des Weltalls
• Kosmologie von Jain
• Skala von Kardashev
• Das mysteriöse Weltall (Buch)
• Nucleocosmochronology
• Sonderkosmologie
• Erkennbares Weltall
• Omega-Punkt

Omniverse

• Seltene Erdhypothese
• Vakuumentstehung
• Weltsicht
• Nullenergie-Weltall

Zeichen und Verweisungen

Bibliografie

• Liddell, H. G. und Scott, R. Ein griechisch-englisches Lexikon, Presse der Universität Oxford, internationale Standardbuchnummer 0-19-864214-8

Weiterführende Literatur

• Für Hilfsdiakonen.

Links

• Das Weltall von Stephen Hawking - Warum ist das Weltall die Weise, wie es ist?

Häufig gestellte

• Kosmologie-Fragen
• Weltall - Eine "illustrierte dimensionale Reise von Mikroweltall bis Makroweltall"
• Illustration, die die Größen der Planeten, der Sonne und anderen Sterne vergleicht
• Logarithmische Karten des Weltalls
• Mein So genanntes Weltall - Argumente für und gegen ein Unendliche und paralleles Weltall
• Die dunkle Seite und die helle Seite des Weltalls Universität von Princeton, Shirley Ho
• Richard Powell: Ein Atlas des Weltalls - Images an verschiedenen Skalen, mit Erklärungen
• Vielfacher Urknall
• Weltall - Rauminformationszentrum
• Das Erforschen des Weltalls an Nasa.gov

Videos

• Das Bekannte Weltall, das vom amerikanischen Museum der Naturgeschichte geschaffen ist
• Verstehen Sie die Größe des Weltalls - durch Mächte von zehn