우리의 우주 기원에 관해서는, 많은 이론들이 역사의 과정에서 발전해 왔습니다. 문자 그대로 존재했던 모든 문화에는 자연스럽게 창조 스토리가 포함 된 신화 전통이 있습니다. 과학적 전통이 탄생하면서 과학자들은 테스트하고 입증 할 수있는 물리 법칙으로 우주를 이해하기 시작했습니다.
우주 시대가 시작되면서 과학자들은 관측 가능한 현상의 관점에서 우주 이론을 테스트하기 시작했다. 이 모든 것으로부터, 20 세기 후반까지 여러 가지 이론이 등장하여 모든 문제와 그것을 지배하는 물리 법칙이 어떻게되었는지 설명하려고 시도했다. 이 중 빅뱅 이론은 가장 널리 받아 들여지고 있으며, 스테디 스테이트 가설은 역사적으로 가장 큰 도전자였습니다.
Steady-State 모델은 물질의 지속적인 생성으로 인해 팽창하는 우주에서 물질의 밀도는 시간이 지남에 따라 변하지 않는다고 말합니다. 다시 말해, 관측 가능한 우주는 시간이나 장소에 관계없이 본질적으로 동일하게 유지됩니다. 이것은 대부분의 물질이 단일 사건 (빅뱅)으로 만들어졌으며 그 이후로 계속 확대되고 있다는 이론과는 뚜렷한 대조를 이룹니다.
태생
안정적이고 변하지 않는 우주의 개념은 역사 전반에 걸쳐 받아 들여졌지만, 과학자들이 이것을 천체 물리학 적 용어로 해석하기 시작한 것은 현대 초기까지는 아니었다. 천문학과 우주론의 맥락에서 논쟁되고있는 첫 번째 분명한 예는 Isaac Newton의 자연 철학의 수학적 원리 (철학 Naturales Principia Mathematica)는 1687 년에 출판되었습니다.
뉴턴의 매그넘 작품에서 그는 태양계 너머의 우주를 모든 방향으로 헤아릴 수없는 거리로 균일하게 확장되는 빈 공간으로 개념화했다. 그는 수학적 증거와 관찰을 통해이 시스템의 모든 운동과 역학이 보편적 인 중력의 단일 원리를 통해 설명되었다고 설명했다.
그러나 Steady State Hypothesis로 알려진 것은 20 세기 초까지 등장하지 않았습니다. 이 우주 론적 모델은 이론 물리학 분야의 혁신뿐만 아니라 많은 발견에서 영감을 받았습니다. 여기에는 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 우주가 확장 상태에 있다는 에드윈 허블의 관찰이 포함되었습니다.
아인슈타인은 중력을 포함하도록 특수 상대성 이론을 확장하기로 결정한 후 1915 년까지이 이론을 공식화했다. 궁극적으로,이 이론은 물질과 에너지의 중력이 그 주위의 시공간의 곡률을 직접적으로 변화 시킨다고 말합니다. 또는 유명한 이론 물리학자인 존 휠러 (John Wheeler)는 다음과 같이 요약했다. 물질은 시공간에 구부러지는 방법을 알려줍니다.”
1917 년까지 아인슈타인의 현장 방정식에 기초한 이론적 계산은 우주가 팽창 또는 수축 상태에 있어야한다는 것을 보여 주었다. 1929 년까지 빅뱅 이론을 제안한 George Lemaitre와 마운트 윌슨 천문대에서 100 인치 후커 망원경을 사용하는 Edwin Hubble의 관찰은 후자가 사실임을 증명했습니다.
이 계시에 근거하여 1930 년대에 우주의 가능한 기원과 본질에 대한 토론이 시작되었습니다. 한편으로 우주는 나이가 한정되어 있다고 주장하고 중력 붕괴로 인한 냉각, 팽창 및 구조물의 형성을 통해 시간이 지남에 따라 진화 한 사람들이있었습니다. 이 이론은 프레드 호일 (Fred Hoyle)에 의해 풍자적으로 "빅뱅 (Big Bang)"으로 명명되었으며, 그 이름이 붙었다.
한편, 당시 천문학 자 대다수는 관측 가능한 우주가 팽창하고 있지만 물질의 밀도 측면에서는 변하지 않는다는 이론을 고수했다. 요컨대,이 이론의 지지자들은 우주는 시작이없고 끝이 없으며, 시간이 지남에 따라 천억 미터당 1 입방 미터당 1 개의 수소 원자 비율로 물질이 지속적으로 생성되고 있다고 주장했다.
이 이론은 일명 아인슈타인의 우주론 원리를 확장시켰다. 1931 년 아인슈타인이 제안한 우주 론적 상수 (CC). 아인슈타인에 따르면,이 힘은“중력을 억제”하고 우주가 대규모 구조의 관점에서 꾸준하고 균질하며 등방성을 유지하도록하는 역할을했다.
스테디 스테이트 스테이트 스쿨 (Steady State School of Think)은이 원리를 수정하고 확장하여 우주의 구조가 시간이 지남에 따라 동일하게 유지되도록하는 것은 물질의 지속적인 창조라고 주장했다. 이것은 스테파니 스테이트 가설을 고정시키는 완벽한 우주론 원리라고도합니다.
스테디 스테이트 이론은 1948 년 영국 천문학 자 프레드 호일 (Fred Hoyle)의“팽창 우주를위한 새로운 모델”과 영국-오스트리아 천체 물리학 자의“스테디 스테이트 이론과 확장 우주”라는 두 가지 논문을 발표함으로써 널리 알려지게되었습니다. Hermann Bondi와 Thomas Gold의 우주 론자 팀.
주요 주장과 예측
Steady State Hypothesis를지지하는 주장에는 관측 된 우주 팽창률 (일명 Hubble Constant 또는 Hubble-Lemaitre law)에 의해 제기 된 명백한 시간 척도 문제가 포함됩니다. 그는 근처 은하에 대한 허블의 관측에 근거하여 우주가 거리에 따라 체계적으로 증가하는 속도로 팽창하고 있다고 계산했다.
이것은 우주가 훨씬 작은 공간에서 확장되기 시작했다는 생각을 일으켰습니다. 가속 / 감속이없는 경우 – 메가 파섹 당 500km / s (Mpc 당 310mps) – 허블 상수는 모든 물질이 약 20 억 년 동안 확장되어 우주의 나이이기도 함을 의미했습니다.
이 발견은 방사성 연대 측정과 모순되었는데, 여기서 과학자들은 암석 샘플에서 우라늄 -238과 플루토늄 -205의 침전물에 대한 붕괴율을 측정했습니다. 이 방법을 사용하여, 가장 오래된 암석 샘플 (원래 음력)은 46 억 년으로 추정됩니다. 별 진화론의 결과로 또 다른 불일치가 생겨났다.
요컨대, 별 내부에 수소가 융합되는 속도 (헬륨 생성)는 은하계에서 가장 오래된 별인 구상 성단의 나이가 100 억 년으로 추정됩니다. 또한이 모델에서는 원거리에서 진화가 일어나지 않았으며, 이는 라디오 소스를 의미합니다. 퀘이사 또는 능동 은하 핵 (AGN) – 우주 전체에 걸쳐 균일 할 것입니다.
또한 허블 상수 (20 세기 초에 계산 된)는 일정하게 유지 될 것입니다. Steady-State 모델은 반물질과 중성자의 꾸준한 생성으로 인해 정기적으로 소멸되고 중성자 붕괴가 발생하여 우주 전체에 감마선 배경과 뜨거운 x- 선 방출 가스가 존재할 것으로 예측했습니다.
승리를위한 빅뱅
그러나 1950 년대와 1960 년대의 지속적인 관측으로 꾸준한 국가 가설에 대한 증거가 꾸준히 쌓였습니다. 여기에는 먼 은하에서 발견되었지만 우리와 가장 가까운 것은 아닌 밝은 라디오 소스 (일명 퀘이사 및 라디오 은하)의 발견이 포함되었습니다.
1961 년까지 무선 원 조사를 통해 통계적 분석이 가능해졌으며 밝은 무선 은하가 균일하게 분포 될 가능성을 배제했다. Steady State Hypothesis에 대한 또 다른 주요 주장은 1964 년 CMB (Cosmic Microwave Background)의 발견으로, 빅뱅 모델이 예측했습니다.
감마선 배경이없고 엑스레이 방출 가스의 퍼져있는 구름이 결합 된 빅뱅 모델은 1960 년대에 널리 받아 들여졌습니다. 1990 년대까지 허블 우주 망원경 다른 관측소들은 또한 우주 팽창이 시간이 지남에 따라 일정하지 않다는 것을 발견했다. 실제로 지난 30 억 년 동안 가속화되고 있습니다.
이로 인해 허블 상수가 몇 가지 개선되었습니다. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)에서 수집 한 데이터를 기반으로 현재 우주 팽창률은 3 %의 오차 한계를 가지고 Mpc 당 70 ~ 73.8km / s (Mpc 당 43.5 ~ 46mps)로 추정됩니다. 이러한 가치는 우주의 나이를 약 138 억 년으로 설정 한 관측치와 훨씬 더 일치합니다.
현대 변형
1993 년부터 Fred Hoyle과 천체 물리학 자 Geoffrey Burbidge와 Jayant V. Narlikar는 새로운 버전의 Steady State Hypothesis를 제안하는 일련의 연구를 발표했습니다. 준 정상 가설 (Quasi-Steady-State hypothesis, QSS)로 알려진이 변형은 구 이론이 설명하지 않은 우주 현상을 설명하려고 시도했다.
이 모형은 우주가 수십억 년 동안 일어났던 창조물 주머니 (일명 미니 뱅)의 결과라는 것을 암시합니다. 이 모델은 우주의 팽창률이 어떻게 가속화되고 있는지를 보여주는 데이터에 따라 수정되었습니다. 이러한 수정에도 불구하고, 천문학 커뮤니티는 여전히 빅뱅을 관찰 가능한 모든 현상을 설명하는 최고의 모델로 간주합니다.
오늘날이 모델은 LCDM (Lambda-Cold Dark Matter) 모델로 알려져 있으며, 빅뱅 이론과 함께 암흑 물질 및 암흑 에너지에 대한 현재 이론을 통합합니다. 그럼에도 불구하고 Steady State Hypothesis (및 그 변형)는 여전히 일부 천체 물리학 자와 우주 론자들에 의해 옹호됩니다. 빅뱅 우주론의 유일한 대안은 아닙니다…
우주 잡지에서 우주론에 관한 많은 기사를 썼습니다. 우주는 무엇인가, 빅뱅 이론 : 우주의 진화, 진동하는 우주 이론은 무엇입니까?, 빅 립은 무엇입니까?, 다중 우주 이론은 무엇입니까?, 슈퍼 스트링 이론은 무엇입니까?, 우주 마이크로파 배경은 무엇입니까? , 큰 위기 : 우리 우주의 끝?, 큰 동결은 무엇입니까?, 우주론 101 : 끝.
천문학 캐스트는 또한이 주제에 대한 흥미로운 에피소드입니다. 에피소드 5 : 빅뱅과 우주 전자 레인지 배경, 에피소드 6 : 빅뱅을위한 더 많은 증거, 에피소드 79 : 우주는 얼마나 큰가?, 에피소드 187 : 천문학의 역사, 5 부 : 20 세기 및 에피소드 499 : 허블 르 미트 르 법안은 무엇입니까?
출처 :
- 위키피디아 – 우주 원리
- Wikipedia – 정상 상태 가설
- 우주론의 아이디어 – 빅뱅 또는 꾸준한 상태?
- 브리태니커 백과 사전 – 정상 상태 이론
- UBC 천문학과 천체 물리학 – 우주론의 근본적인 문제
- "확장 우주를위한 새로운 모델"Hoyle, F. MNRAS, vol. 108 번 372 (1948)
- Krasta는“Quasi-Steady-State와 관련 우주론 모델 : 역사적 검토”라고 말했다. H. (2012)
- “확장 우주의 정상 상태 이론,”MNRAS, vol. 108, p. 252 (1948)
- “아인슈타인의 정상 상태 이론 : 우주의 버려진 모델”, European Physical Journal H, vol. 39, 페이지. 353-367 (2014)
- "물질의 창조를 가진 준 정상 상태 우주론 모델"Hoyle, F .; 버 비지, G .; Narlikar, J. V., Astrophysical Journal v. 410, p. 437 (1993)
