宇宙学








宇宙學(英文:Cosmology)或宇宙論,這個詞源自於希臘文的κοσμολογία(cosmologia, κόσμος (cosmos) order + λογια (logia) discourse)。宇宙學是對宇宙整體的研究,並且延伸探討至人類在宇宙中的地位。雖然宇宙學這個詞是最近才有的,人們對宇宙的研究已經有很長的一段歷史,牽涉到科學、哲學、神秘学以及宗教。




目录






  • 1 近代發展


  • 2 物理宇宙學


  • 3 另類宇宙學


    • 3.1 非標準宇宙學


    • 3.2 哲學宇宙學


    • 3.3 宗教宇宙學




  • 4 外部链接





近代發展


在最近,天文物理學在目前所謂的物理宇宙學(藉由科學觀察與實驗來了解宇宙)的發展上扮演了核心的角色。這個學科專注在宇宙最為巨觀且最早期的面向,一般被理解為由大爆炸起頭,大爆炸指的是空間的膨脹,而到目前為止,宇宙被認為約於137億年前由此膨脹產生。從宇宙劇烈的發生直至它的結束,科學家認為宇宙的整個歷史是一個有秩序的、且在物理定律的支配之下的進程。



物理宇宙學



物理宇宙學是物理學和天體物理學的分支,專門研究宇宙的物理起源及其演化。這學科亦會從最大的尺度去研究宇宙的本質。


在過往,希臘哲學家認為天是一個天球,當中的機械原理,就成為了現時天體力學的內容。在當時,阿里斯塔克斯、亞里士多德及托勒密曾提出過幾個不同的天體學理論,當中以托勒密用來解說天體運作的地心說被廣為接受,直到16世紀時為哥白尼所推翻,並得到開普勒及伽里略等人提出的新日心說理論所取代。這事件成為了宇宙物理學的一個最著名的認識論斷裂英语epistemological rupture的例子。


隨着牛頓及其於1687年出版的《自然哲学的数学原理》的出現,長久以來有關天體的運動問題終於被解決了。牛頓為開普勒定律的機制提供了物理上的解釋,而他的萬有引力定律使過往難以解釋的各種奇特天文現象,例如行星逆行的現象,都可以透過行星間的引力相互作用而解釋。牛頓的天體學理論與先前的理論在根本上最大的分別,在於哥白尼原則只提出地球在宇宙裡沒有特殊地位,而牛頓卻更進一步的指出:不論是天體和地球,兩者皆遵守着相同的物理法則。這一點在宇宙物理學的進展來說是很重要的。


近代宇宙學通常以1917年愛因斯坦發表廣義相對論做為分界。愛因斯坦於論文《廣義相對論的宇宙學考量》(該論文在第一次世界大戰前並未普遍流傳到德國之外)中發表廣義相對論。廣義相對論暗示物理學家諸如威廉·德西特、卡爾·史瓦西及亞瑟·愛丁頓等人去探究這理論的天文現象,這使天文學者有能力去探究極遠處的天體。在這之前,物理學家都假設宇宙是穩定無變化的。


另一方面,宇宙學有個歷史悠久的說法:宇宙結構曾經達到頂峰。威爾遜山的天文學家哈羅·沙普利推崇僅由一個銀河恆星系統所組成的宇宙模型,而希伯·柯蒂斯反駁此想法,認為這只是以自己所在的螺旋星系做推測,是島宇宙。雙方之爭在1920年4月26日的華盛頓國家科學院會議中達到高潮,史稱「沙普利-柯蒂斯之爭」。此辯論的結論促使愛德溫·哈伯在1923到1924年間去觀測仙女座星系中的超新星。這些星體的位置後來確認了銀河系外圍附近螺旋星系的距離。


隨後愛因斯坦於1917年的論文中引入宇宙常數,再度創造了研究宇宙的可能性。因宇宙常數的大小可能導致宇宙膨脹,於是比利時牧師喬治·勒梅特於1927年提出大霹靂模型,隨後由哈勃在1929年發現的紅移與1964年阿諾·彭齊亞斯與羅伯特·威爾遜所發現的宇宙微波背景輻射證實。這些發現第一步排除了許多替代的宇宙模型。


最近由COBE及WMAP衛星觀測的宇宙微波背景提供了很有意義的結果。當這些觀測與一種稱為宇宙暴漲模型(標準大霹靂模型的規範)的預測吻合時,在許多科學家眼中,這將宇宙學由非常投機的科學化成預測的科學,進入了近代的「宇宙學黃金年代」。


其他相關學說:



  • 弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规


  • 大爆炸
    • 大爆炸理論中宇宙的形狀


  • 宇宙背景輻射


  • Beyond the standard Big Bang model

    • Quasi 恒稳态理论

    • 宇宙暴脹



  • 宇宙的终极命运

  • 宇宙的大尺度结构 - few 100 Mpc - a few percent of the horizon


  • 星系的形成和演進

  • 暗物質

  • 暗能量

  • 宇宙加速膨脹



另類宇宙學




非標準宇宙學



  • 電漿宇宙學

  • 稳恒态宇宙学



哲學宇宙學




  • Presocratic philosophers

  • 人择原理

  • 中國古典宇宙論:“论天三家”,中国古代的一种宇宙学说,浑天说、盖天说和宣夜说并称。[1]



宗教宇宙學



  • 創造論

  • 創造論的迷思

  • 佛教宇宙論



外部链接





  1. ^ 张衡与浑天说的成熟,人民网




  • Wright, Ned, "Cosmology tutorial and FAQ". Division of Astronomy & Astrophysics, UCLA.

  • Jordan, Thomas F., "Cosmology calculations almost without general relativity". (arXiv.org)

  • Madore, Barry F., "Level 5 : A Knowledgebase for Extragalactic Astronomy and Cosmology". Caltech and Carnegie. Pasadena, California, USA.

  • Hoiland, Paul, "Modern Cosmology Examined". Gouldsboro, Maine.


  • Kavli Institute for Cosmological Physics. University of Chicago, Chicago, Illinois.

  • Tyler, Pat, and Phil Newman "Beyond Einstein". Laboratory for High Energy Astrophysics (LHEA) NASA Goddard Space Flight Center.

  • 宇宙學十大不可思議







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