náhled|vpravo|Vývoj vesmíru podle současných teorií Kosmologie (z řeckého κοσμολογία nauka o světě) je vědní obor zabývající se studiem vesmíru jako celku, zejména jeho vznikem, vývojem, strukturou a možným budoucím vývojem. Původně vycházela především z filozofických úvah o povaze vesmíru, avšak během 20. století se díky rozvoji obecné teorie relativity, moderní astronomie a přesných pozorovacích metod proměnila v experimentálně podloženou fyzikální disciplínu. Fyzikální kosmologie využívá poznatků několika fyzikálních oborů. Nejčastěji je to obecná teorie relativity, astronomie, astrofyzika, částicová a atomová fyzika.

Dějiny kosmologie

Mytologické a filosofické představy

Otázky týkající se původu, stáří a uspořádání vesmíru patří mezi nejstarší oblasti lidského myšlení. Před vznikem vědecké kosmologie byly odpovědi na tyto otázky součástí mytologických, náboženských a filosofických systémů. Mnohé starověké kultury vytvářely kosmogonické představy popisující vznik světa, často jako přechod od původního chaosu k uspořádanému kosmu.

První dochované představy o uspořádání světa pocházejí z různých starověkých kultur, například z Číny (Kniha proměn), Mezopotámie (Enúma eliš) nebo řeckého archaického období (Hésiodova Theogonia). Tyto systémy spojovaly vznik a strukturu světa především s mytologickými a náboženskými představami.

Antická kosmologie

Významný posun představovala starověká řecká filosofie, která začala spojovat úvahy o vesmíru s geometrií a pozorováním přírody. Předsókratičtí filosofové, například Thalés z Milétu Anaximenés vzduch, Anaximandros , Anaxagorás nebo Démokritos, se pokoušeli vysvětlovat vznik a uspořádání světa pomocí obecných přírodních principů.

Pythagorejská tradice zdůrazňovala matematický řád a harmonii kosmu, což ovlivnilo pozdější představy Platóna a Aristotela. Filolaos popsal kosmologický systém, ve kterém Země nezaujímala střední postavení, ale obíhala kolem ústředního ohně. Nešlo však o heliocentrický model v pozdějším smyslu, protože středem soustavy nebylo Slunce.

V helénistické filosofii vznikaly i další kosmologické představy. Stoikové popisovali kosmos jako konečný uspořádaný celek obklopený prázdným prostorem a uvažovali také o jeho cyklickém vývoji.

Aristotelovská kosmologie popisovala vesmír jako konečný, uspořádaný celek se Zemí ve středu, tvořený soustavou soustředných sfér.

Geocentrická kosmologie

Na aristotelovskou tradici navázal ve 2. století n. l. Klaudios Ptolemaios, jehož geocentrický model poskytoval matematický popis pohybu Slunce, Měsíce a planet vůči Zemi. Ve svém díle Almagest vytvořil rozsáhlý astronomický systém využívající kombinaci rovnoměrných kruhových pohybů, zejména deferentů a epicyklů, pomocí nichž bylo možné popisovat pozorované pohyby planet. Ptolemaiova soustava umožňovala předpovídat polohy nebeských těles a zůstala hlavním astronomickým modelem po více než tisíc let.

Ve středověké evropské tradici byla aristotelovsko-ptolemaiovská kosmologie spojena s teologickými představami o stvořeném vesmíru. Scholastická filosofie, zejména dílo Tomáše Akvinského, začlenila aristotelovskou představu uspořádaného kosmu do tehdejšího křesťanského pohledu na svět.

Koperníkova a newtonovská kosmologie

Zásadní změnu představ přinesl v 16. století Mikuláš Koperník, který navrhl heliocentrický model sluneční soustavy. Země v něm přestala zaujímat výsadní centrální postavení a stala se jednou z planet obíhajících kolem Slunce. Koperníkův model znamenal významný odklon od tradiční aristotelovsko-ptolemaiovské představy uspořádání vesmíru.

Italský dominikánský mnich Giordano Bruno dovedl koperníkovskou revoluci k radikálnímu kosmologickému závěru. Přestože jeho hypotézy byly spekulativní povahy a postrádaly oporu v tehdejších pozorováních, odmítl představu Slunce jako absolutního středu světa. Bruno prohlásil, že Slunce je pouhou jednou z nesčetných hvězd a že vesmír je prostorově nekonečný. Podle jeho koncepce existuje nekonečné množství slunečních soustav s vlastními planetami, které mohou být obydlené jinými formami života.

Další vývoj souvisel s přesnějšími astronomickými pozorováními a vznikem moderní fyziky. Galileo Galilei svými teleskopickými pozorováními ukázal například existenci měsíců obíhajících kolem Jupiteru a fáze Venuše, což podporovalo opuštění geocentrického modelu. Johannes Kepler na základě pozorování Tycha Braha formuloval zákony pohybu planet, které nahradily představu rovnoměrných kruhových pohybů planet pohybem po eliptických drahách.

V 17. století Isaac Newton spojil nebeskou a pozemskou mechaniku pomocí zákonů pohybu a gravitačního zákona. Newtonovská kosmologie umožnila popisovat pohyb nebeských těles pomocí stejných fyzikálních principů jako děje na Zemi a stala se základem vědeckého obrazu vesmíru až do vzniku relativistické kosmologie ve 20. století.

Současná kosmologie Relativistická kosmologie

Základem současné fyzikální kosmologie je obecná teorie relativity, která popisuje gravitaci jako vlastnost geometrie prostoročasu. Její použití na vesmír jako celek vedlo ve 20. století ke vzniku relativistických kosmologických modelů.

První relativistický kosmologický model publikoval roku 1917 Albert Einstein, který uvažoval statický vesmír a zavedl kosmologickou konstantu. Ve stejném roce vytvořil Willem de Sitter jiné řešení Einsteinových rovnic. Další rozvoj přinesly práce Alexandra Fridmana a Georgese Lemaîtra, které ukázaly možnost dynamického, rozpínajícího se vesmíru.

Tyto modely vedly k dnešnímu popisu homogenního a izotropního vesmíru pomocí Friedmannovy–Lemaîtrovy–Robertsonovy–Walkerovy metriky a Fridmanových rovnic.

Standardní kosmologický model

Standardní kosmologický model popisuje vývoj vesmíru z počátečního horkého a hustého stavu, při kterém byla hmota ve formě horkého plazmatu. V průběhu rozpínání vesmíru docházelo k jeho ochlazování, vzniku lehkých prvků, oddělení záření od látky a později ke vzniku hvězd, galaxií a velkorozměrových struktur.

Současnou podobou standardního kosmologického modelu je model ΛCDM, který kombinuje obecnou teorii relativity, rozpínání vesmíru, existenci temné hmoty a kosmologickou konstantu popisující zrychlené rozpínání vesmíru. Jeho parametry jsou určovány především pomocí astronomických pozorování.

Mezi hlavní pozorovací opory standardního kosmologického modelu patří rozpínání vesmíru pozorované pomocí rudých posuvů galaxií, existence reliktního záření, zastoupení lehkých chemických prvků vzniklých při primordiální nukleosyntéze a pozorování velkorozměrové struktury vesmíru.

Pozorovací kosmologie

Pozorovací kosmologie se zabývá získáváním a vyhodnocováním astronomických dat, která umožňují testovat kosmologické modely a určovat základní vlastnosti vesmíru. Využívá měření vzdáleností a rudých posuvů galaxií, studium reliktního záření, zastoupení lehkých chemických prvků i pozorování velkorozměrové struktury vesmíru.

Mezi významné metody současné pozorovací kosmologie patří využití supernov typu Ia jako standardních svíček, měření baryonových akustických oscilací, gravitační čočkování a pozorování pomocí gravitačních vln v rámci multi-messenger astronomie. Kombinace těchto nezávislých metod umožňuje zpřesňovat parametry současného standardního kosmologického modelu.

Odkazy Reference

Literatura

Související články Vznik a vývoj vesmíru Stvoření světa Kosmogonie

Externí odkazy

Thunderbolts of the Gods (Hromy bohů) – dokument o odnoži „elektrické“ kosmologie, produkce: Gerald Simonson, 63 minut Kosmologie, expanze a relativita (Kosmologie, expanze a relativita) – článek Praha, Vesmír, 1995, 0042-4544.

Kategorie:Filozofické směry Kategorie:Teologické discipliny Kategorie:Vesmír