Kosmologie - věda o vesmíru, řeší otázky:

•  jaká je struktura kosmu (jeho uspořádání, hierarchie)
•  z čeho je složen (jaká je jeho podstata, elementární prvky)
•  rozměry a stáří (otázka nekonečnosti a věčnosti)
•  evoluce struktur (jeho vznik, budoucnost)

Součástí kurzu kosmologie nejen pro učitele  je kladení otázek, které jsou většinou inspirovány miskoncepcemi, jež mohou vznikat z nedostaku znalostí, ale zejména ze způsobu presentace kosmologie v mediích, ale i ze čtení populárně vědecké literatury a časopisů.

V každé z následujících hodin zformulujeme otázku odrážející tyto miskoncepce, studenti se pokusí o jejich řešení. Jejich odpovědi podrobujeme diskusi a kritické analýze. Nevyhýbáme se ani otevřeným problémům.

K.R.Popper: "Existuje aspoň jeden filosofický problém, o nějž se zajímají všichni myslící lidé, je to problém kosmologie: problém pochopení světa včetně nás samých a našeho poznávání jakožto součásti světa. Jsem přesvědčen, že veškerá věda je kosmologií a zajímavost filosofie, stejně jako vědy, spočívá pro mě výhradně v jejím přínosu ke kosmologii.

Vývoj kosmologických představ lze sledovat napříč dějinami lidské kultury. V zásadě bychom jej mohli charakterizovat jako cestu od fantazií a spekulací k ověřeným poznatkům.

Dějiny kosmologie lze zhruba periodizovat takto:

• mytologie a náboženské představy starověkých civilizací
• antická vzdìlanost a její arabští zprostředkovatelé
• středověký scholastický obraz světa
• novověk, vznik vědy a následná cesta racionálního poznání

Klíčový přelom ve vývoji kosmologie přineslo zformulování Einsteinovy teorie gravitace (obecné relativity) v roce 1915. Její následný rozvoj a skloubení s fyzikou a astronomií 20. století do konzistentního obrazu světa poprvé učinilo z kosmologie plnoprávný vědecký obor.

Kosmologie se snaží extrapolovat zákony fyziky na celý vesmír v jakémkoli čase v minulosti i budoucnosti a vysvětlit pomocí nich jeho globální stavbu a evoluci. Vzniká otázka o oprávněnosti tak smělé extrapolace - vesmír jako celek přece vůbec nemusí mít tytéž vlastnosti jako námi pozorovaná jeho část.

Chceme-li však poznat megasvět, nezbývá než doufat v materiální jednotu světa řídícího se univerzálními fyzikálními zákony. Spektrometrická analýza záření přicházejícího i z těch nejvzdálenějších končin vesmíru ukazuje, že přírodní děje probíhající zde na Zemi i v celém pozorování dostupném vesmíru se řídí stejnými fyzikálními zákony mechaniky, gravitace, elektrodynamiky, atomistiky, jaderné fyziky, termodynamiky, fyziky plazmatu atd.

Vesmír pro nás existuje jen v "jednom vydání", nemůžeme s ním dělat žádné experimenty ani pozorovat různé varianty chování vesmíru. Ani sám pozorovatel se nemůže nijak vymanit z vesmíru, postavit se mimo něj a pozorovat jej "z vnějšku"; všechno je nedílnou součástí vesmíru.

Při studiu vesmíru provádíme řadu idealizací - vytváříme tzv. kosmologické modely, které vystihují některé základní globální rysy celého vesmíru, avšak abstrahují od konkrétní lokální struktury jednotlivých vesmírných objektů (jako jsou hvězdy, galaxie, dokonce kupy galaxií ...).

Motto:" Pohleď na nebe a sečti hvězdy, dokážeš-li je spočítat, tak tomu bude snad s tvým potomstvem."  z knihy Genesis

Historie kosmologie je dáná šíří a růstem poznání v jednotlivých dobách

- řekové - Tháles z Milétu, Herakleides, Aristarchos, Eratosthenes, Hipparchos, Archimédes, Ptolemaios

- Arabové

- rozvět novověké vědy Koperník, Kepler, Galileo, Huygens, Newton

- pozorování supernov Tycho Brahe, Kepler

- důkaz heliocentrického systému z aberace hvězd 1727

- změření vzdálenosti nejbližších hvězd 1838

-------------------------------------

Naše galaxie - na pohled se galaxie nedají snadno rozeznat od  oblaků prachu a plynu, proto jejich podstata nebyla dlouho jasná.

Demokritos - Mléčná dráha se skládá ze vzdálených hvězd, potvrzeno pozorováním Galilea, rozměry a tvar galaxie,

Velká Debata Shapley, Curtis - existují mimogalaktické objekty? Je naše galaxie výlučná nebo je součástí mnoha? 1920

----------------------------------------

Galaxie jsou základní elementy Vesmíru

Galaxie představuje seskupení složené z hvězd, planet, mlhovin, hvězdokup, mezihvězdné hmoty a temné hmoty. Objekty galaxie  drží pospolu působení gravitačních sil a jednotlivé komponenty obíhají kolem společného středu. Existují důkazy, že se ve středu některých nebo dokonce většiny galaxií nacházejí černé díry.

Hlavní mezníky poznání

1915 OTR

1917 Einstein, de Sitter, první modely Vesmíru, statický a stacionární

1920 Fridman, rozpínající se Vesmír

1930 Hubble, empirické doklady rozpínání Vesmíru

1945 Gamow,  počátek úvah o počátcích Vesmíru z fyzikálního hlediska

1963 Objev reliktního záření

rostoucí úloha sond a pokročilé techniky. COBE 1989, Hubble teleskop 1990, Wilkinsonova sonda 2001, Planck 2009

NOBELOVY CENY ZA KOSMOLOGII

1978 Penzias, Wilson  - reliktní záření

2008 Mather, Smooth - objev černotělové  povahy a anizotropie reliktního záření

2011 Pearlmutter, Schmidt, Riess  - zrychlující se rozpínání Vesmíru

/auth/el/1441/podzim2014/FY2BP_KOSM/cosmologyintro0602117.pdf

 

Galaxie

Hvězdy se nacházejí ve skupinách - galaxiích, společně s plyny, mezihvězdným prachem a temnou hmotou. Vesmír se neustále rozšiřuje, což způsobuje, že průměrná vzdálenost mezi galaxiemi se zvětšuje (viz Hubbleova konstanta). Skupiny galaxií mohly tento efekt lokálně potlačit svým vzájemným gravitačním působením.  Nejbližší skupiny se spojily a vytvořily kupy galaxií. Kolem 70–80 % hmoty v kupě galaxií je ve formě temné hmoty, dalších 10–30 % se skládá z horkého, velmi řídkého plynu a zbylých pár procent tvoří viditelné galaxie. Galaxie existují ve třech základních typech: eliptické, spirální a nepravidelné. Naše vlastní galaxie – Galaxie Mléčná dráha – je rozsáhlá spirální galaxie s průměrem 100 000 světelných let a šířkou 3000 světelných let. Obsahuje okolo 300 miliard hvězd a její celková hmotnost (včetně hala a koróny) je zhruba tři až šest bilionů Sluncí.

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2004/07/image/a/warn/  (Obrázek Hubbleova dalekohledu ukazuje pestrý rozsah galaxií, z nichž každá se skládá z miliard hvězd. Oblast oblohy, jaká byla v záběru, je vyznačena v dolním rohu)

Vzdálenosti:

Světelný rok je vzdálenost, kterou urazí světlo za rok ve vakuu. 1 světelný rok = 9,460 × 10⁺¹⁵ metrů.