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세상만사

Das Universum

by 이덕휴-dhleepaul 2022. 6. 9.

우주

Das Universum (von lateinisch universus ‚gesamt‘), auch der Kosmos oder das Weltall genannt, ist die Gesamtheit von Raum, Zeit und aller Materie und Energie darin. Das beobachtbare Universum beschränkt sich hingegen auf die vorgefundene Anordnung aller Materie und Energie, angefangen bei den elementaren Teilchen bis hin zu den großräumigen Strukturen wie Galaxien und Galaxienhaufen.
 
우주물리적 특성 (관찰 가능한 우주와 관련된))
허블 울트라 딥 필드 이미지는 우주에 대한 매우 깊은 시각을 제공합니다. (사진에는 평균 달 디스크의 150 번째 부분과 거의 동일한 단색 각도가 포함되어 있습니다.)
반지름 > Lj 45 억[1]
질량(가시적) 약 1053 kg
중간 밀도 약 4.7 · 10−30 g/cm3
연령 13.799 ± 0.021 억 년[2]
은하의 수 약 2 바이오.[3]
온도 배경 방사선 2.725 ± 0.002 K[4]
 
우주의 구조

우주(라틴어 유니대 '전체'에서 유래)는 우주 또는 우주라고도 불리며, 공간, 시간, 그리고 그 안에 있는 모든 물질과 에너지의 총체이다. 반면에 관측 가능한 우주는 초등 입자에서부터 은하 및 은하 성단과 같은 대규모 구조에 이르기까지 모든 물질과 에너지의 기존 배열로 제한됩니다.

물리학과 자연 과학의 현대 철학의 한 분야인 우주론은 우주에 대한 연구를 다루고 자연 상수의 미세 조정에 대한 문제와 같은 우주의 속성에 대답하려고 시도합니다.

우주의 대규모 구조를 묘사하기 위해 현재 일반적으로 받아 들여지는 이론은 우주론의 표준 모델입니다. 그것은 천문학적 관측과 함께 상대성 이론의 일반적인 이론에 기초한다. 양자 물리학은 또한 밀도와 온도가 매우 높았던 빅뱅 직후의 초기 우주에 대한 이해에 중요한 공헌을했습니다. 물리학이 일반 상대성 이론과 양자 물리학을 결합한 이론을 설계하기 전까지는 우주에 대한 확장된 이해가 이루어지지 않을 가능성이 높다. 이 "모든 것의 이론"또는 양자 중력 이론이라고 불리는 세계 공식은 물리학의 네 가지 기본 힘을 균일하게 설명하기위한 것입니다.

지정의 기원

"우주"라는 단어는 17 세기에 Philipp von Zesen에 의해 "우주"라는 단어로 독일어화되었습니다. [5] 우주나 우주가 모든 것을 포괄하는 반면, 공간이라는 용어는 지구의 대기권 밖과 거의 진공이 있는 다른 천체들의 대기권 밖의 공간만을 가리킨다. 구어체로 "공간"또는 "공간"은 또한 "공간"의 의미와 함께 사용됩니다.

"우주"라는 용어는 고대 그리스어 κόσμος '질서'에서 차용되었으며, "우주"라는 용어 외에도 우주가 혼돈에 대한 반대 용어로서 "질서 정연한"상태에 있음을 표현합니다. 그것은 19 세기부터 입증되었으며 소련 또는 러시아 우주 비행사를위한 용어 인 우주 비행사를위한 단어의 뿌리입니다.

나이와 구성

 
안드로메다 은하, 우리에게 가장 가까운 더 큰 은하

고전적이고 현재 널리 받아 들여지는 빅뱅 이론은 우주가 특정 순간의 특이점 인 빅뱅에서 유래했으며 그 이후로 계속 확장되고 있다고 가정합니다 (우주의 확장 참조). 시간, 공간 및 물질은 빅뱅으로 만들어졌습니다. 빅뱅 "이전"과 우주의 "외부"에 놓인 시간은 물리적으로 정의 할 수 없습니다. 그러므로 물리학에는 공간적 "외부"나 시간적 "이전"이나 우주의 원인이 없습니다.

빅뱅 이후 처음 10-43 초 (플랑크 시간) 동안의 극한 조건에 대한 과학적 법칙은 알려져 있지 않기 때문에이 이론은 실제 과정을 엄격하게 설명하지 않습니다. 플랑크 기간이 경과 한 후에 만 추가 프로세스를 물리적으로 추적 할 수 있습니다. 따라서, 초기 우주는 예를 들어.B 1.4 · 1032 K (플랑크 온도).

우주의 나이는 플랑크 우주 망원경에 의한 정밀 측정으로 인해 매우 정확하게 측정됩니다 : 13.81 ± 0.04 억 년. WMAP 위성에 의한 나이의 초기 결정은 13.7 억 년의 다소 덜 정확한 결과를 보여주었습니다. 나이는 또한 우주의 순간적인 팽창 속도로부터 우주가 한 지점에서 압축되었던 시간까지 외삽함으로써 계산될 수 있다. 그러나 이 계산은 물질이나 에너지가 중력을 통한 팽창을 늦추기 때문에 우주의 구성에 크게 의존한다. 그러나 지금까지 간접적으로만 감지된 암흑 에너지도 확장을 가속화할 수 있다. 따라서 우주의 구성에 대한 다른 가정은 다른 시대로 이어질 수 있습니다. 가장 오래된 별들의 나이는 우주의 나이에 대한 하한선을 나타낼 수 있다. 현재 표준 모델에서 이러한 방법의 결과는 매우 잘 일치합니다.

우주의 나이에 대한 모든 계산은 빅뱅이 실제로 우주의 시간적 시작으로 간주 될 수 있다고 가정하며, 빅뱅이 시작된 직후 국가에 대한 물리적 법칙에 대한 무지로 인해 확실하지 않습니다. 무한히 낡고 무한히 큰 정적 우주는 배제될 수 없지만, 역동적인 무한히 큰 우주는 배제될 수 없다. 이것은 무엇보다도 공간의 관찰된 팽창 때문이다. 게다가 천문학자 하인리히 빌헬름 올버스(Heinrich Wilhelm Olbers)는 이미 무한한 팽창과 정적 우주의 무한한 나이로 밤하늘은 밝게 빛나야 할 것이라고 지적했다(올버시안 역설), 하늘을 바라보는 모든 모습은 자동적으로 별에 떨어지기 때문이다. 그러나 우주가 무한히 크지만 유한한 나이를 가지고 있다면, 어떤 별들의 빛은 아직 우리에게 도달하지 못했습니다.

은하 사이의 공간은 완전히 비어 있지는 않지만 별과 먼지 구름뿐만 아니라 수소 가스도 포함합니다. 이 은하 간 매질은 입방 미터 당 약 하나의 원자의 밀도를 갖는다. 그러나 은하 안에서는 물질의 밀도가 훨씬 높다. 마찬가지로, 공간은 들판과 방사선으로 산재되어 있습니다. 배경 방사선의 온도는 2.7 켈빈 (즉, 약 -270 °C)입니다. 그것은 빅뱅 이후 380,000 년 후에 만들어졌습니다. 우주는 우리에게 알려진 물질과 에너지의 작은 범위 (5 %)로만 구성되어 있으며, 그 중 10 %만이 빛을 방출하므로 볼 수 있습니다. 암흑물질이 더 큰 비율(27%)을 차지한다. 암흑물질은 다양한 관측에 의해 간접적으로 검출되지만, 암흑물질의 조성은 여전히 크게 오해되고 있다. 가장 큰 부분은 암흑 에너지 (68 %)이며, 이는 가속화 된 팽창을 담당합니다. [6] 암흑 에너지는 먼 초신성 폭발의 데이터로부터 추론되었으며, 그 존재는 COBE, WMAP 및 플랑크와 같은 위성, BOOMERanG와 같은 풍선 실험, 우주의 중력 렌즈 효과 및 은하 분포에 의해 확인됩니다.

빅바운스와 함께, 물리학자 마틴 보조발트는 루프 양자 중력(SQG)의 맥락에서 빅뱅 이론에서 벗어난 모델을 대표한다. SQG의 틀 안에서, 그는 우주가 빅뱅 이전에 이미 존재했던 이론을 발전시켰다. [7][8][9]

모양과 볼륨

 
비디오: 우주의 모양은 무엇입니까?

직관적으로, 빅뱅 이론이 우주의 "구형 모양"을 초래한다고 가정하는 것이 합리적이다. 그러나 이것은 몇 가지 가능성 중 하나 일뿐입니다. 따라서, 평평한 무한한 우주에 더하여, 예를 들어, 하이퍼토러스 형태 또는 대중적인 과학 간행물에서 "축구 형태"(dodecahedron)[10] 및 "트럼펫 형태"로 알려진 형태를 포함하는 많은 다른 형태들이 제안되었다. WMAP 위성의 일부 데이터는 우주가 타원체임을 암시합니다. [11]

CDM 표준 모델 (C오래된 Dark Matter의 CDM, "차가운 암흑 물질")과 우주의 팽창의 측정 된 가속을 고려한보다 최근의 람다 - CDM 표준 모델에서 우주는 평평합니다. 즉, 공간은 유클리드 기하학에 의해 설명됩니다. 그러한 우주는 공간에 대한 콤팩트한 토폴로지도 가능하기 때문에 반드시 무한한 부피를 가질 필요는 없다. 이용 가능한 관측에 기초하여, 우주의 팽창에 대해 대략적인 하한선만이 주어질 수 있다. 몬태나 주립 대학의 닐 J. 코니쉬[12]에 따르면, WMAP 위성의 데이터에 따르면, 대부분의 모델에 따르면, 우주는 적어도 780억 광년의 직경을 가져야 한다고 한다. 따라서 Lambda CDM 표준 모델에서는 일반적으로 무한 범위를 갖는 플랫 지오메트리가 고려됩니다.

 
지구에서 전송 된 텔레비전 신호는이 이미지의 가장자리에 도달하지 못합니다.

계산 된 최소 크기에 대한 배경은 우주의 곡률을 측정 할 수 없다는 것입니다. 그러나 측정 부정확성은 2 %로 상대적으로 높습니다. 이 측정 부정확성이 최대 2 %의 우주의 곡률로 이어진다고 가정하면, 우주는 다시 그 자체로 구부러질 수 있습니다. 그러나 곡률은 실제로 0이 될 수도 있고 0과 상상할 수있는 최대 곡률 사이의 값을 취할 수도 있습니다. 첫 번째 경우, 우주는 무한히 커질 것이고, 후자의 경우 780억 광년보다 클 것이다.

우주는 13.8 억 년 전이기 때문에 최대 13.8 억 광년에서 빛이 방출 된 물체 만 인식 할 수 있습니다. 이것은 관찰 가능한 우주입니다. 지난 13.8 억 년 동안 우주가 크게 확장됨에 따라 13.8 억 년 전에 물체가 빛을 방출 한 장소는 이제 약 45 억 광년 이상 떨어져 있습니다. 물체 자체는 13.8 억 년 동안 공간 내에서 자신의 움직임에 의해이 장소들로부터 더 멀리 이동했을 수 있습니다. [13]

중요한 것은 무한성과 무한성의 차이이다: 우주가 유한한 부피를 가졌다 하더라도, 그것은 무제한일 수 있다. 이 모델은 다음과 같이 설명할 수 있습니다: 구 표면(구)은 유한하지만 이 서피스에 중심이 없으며 무제한입니다(경계에 도달하지 않고도 이동할 수 있음). 이차원 구형 표면이 입체 구체를 감싸는 것처럼, 우주가 평평하지 않고 구부러져 있다면, 입체 공간을 더 높은 차원의 공간의 표면으로 상상할 수 있습니다. 명심하십시오, 이것은 단지 설명을 위한 것입니다, 왜냐하면 고전적 우주론에서 우주는 더 높은 차원의 공간에 내재되어 있지 않기 때문입니다.

질량 밀도, 지역 기하학 및 형상 간의 관계

시공간의 지역 기하학은 유클리드 기하학과 매우 가깝지만, 구형 또는 쌍곡선 기하학은 배제되지 않는다. 지역 기하학은 우주의 전역 형태 (토폴로지)와 볼륨과 연결되어 있기 때문에 궁극적으로 볼륨이 유한 (수학적으로 표현 된 : 컴팩트 한 토폴로지 공간) 또는 우주가 무한한 양의 공간을 가지고 있는지 여부도 알 수 없습니다. 표준 빅뱅 모델에서 우주의 발달을 묘사하는 우주에 대해 기하학과 모양이 가능한 프리드만의 방정식에 따르면, 본질적으로 우주의 에너지 밀도 또는 질량 밀도에 달려 있습니다.

  • 이 밀도가 임계 밀도라고 불리는 특정 값보다 작 으면 전역 기하학은 이차원 쌍곡선 표면의 입체 유사체로 간주 될 수 있기 때문에 쌍곡선이라고합니다. 쌍곡선 우주는 열려 있는데, 이는 우주 안에 있는 주어진 부피 요소가 정지에 이르지 않고 계속 팽창한다는 것을 의미한다. 쌍곡선 우주의 전체 부피는 무한하고 유한할 수 있다.
  • 에너지 밀도가 임계 밀도와 정확히 같으면 우주의 기하학은 평평합니다. 평평한 우주의 전체 부피는 가장 단순한 경우에 무한하며, 유클리드 공간을 가장 단순한 토폴로지로 가정합니다. 그러나 유한한 공간 내용을 가진 토폴로지는 평평한 우주와 조화 될 수도 있습니다. 예를 들어, 하이퍼토러스는 형태로 가능합니다. 쌍곡선 우주와 같은 평평한 우주조차도 열려 있기 때문에 주어진 볼륨 요소가 계속 확장됩니다. 그러나 확장이 눈에 띄게 느려져 무한한 시간이 지나면 유한 확장에 도달합니다.
  • 에너지 밀도가 임계 밀도보다 크면 우주를 "구형"이라고합니다. 구형 우주의 부피는 유한하다. 편평하고 과장된 우주들과는 달리, 우주의 팽창은 결국 멈추게 되고 그 다음에 역전된다. 그래서 우주는 다시 "무너지고 있습니다".

현재의 천문 관측 데이터는 우주가 평평한 우주와 구별되는 것을 허용하지 않는다. 따라서 지금까지 측정된 우주의 에너지 밀도는 임계 밀도에 너무 가깝기 때문에 실험 오류로 인해 세 가지 기본 사례를 구별할 수 없습니다.

암흑 에너지는 우주의 팽창 특성에 계속 영향을 미칩니다. 따라서 암흑 에너지의 큰 비율은 구형 우주가 붕괴되지 않거나 평평한 우주가 점점 더 가속된다는 것을 의미합니다. 암흑 에너지의 특정 형태는 심지어 우주가 빛의 속도보다 더 빨리 국부적으로 팽창하게 할 수 있으며, 따라서 입자 간의 상호 작용이 더 이상 일어날 수 없기 때문에 큰 찢어짐으로 찢어질 수 있습니다.

무한한 시공간 볼륨의 결과

무한한 시공간 부피를 가진 우주의 가정은 이 가정의 인식론적 결과에 대해 몇 가지 의문을 제기한다. 여기서 인류 원리는 브랜든 카터 (Brandon Carter)에 의해 e.B.로 공식화 되었기 때문에 특히 중요한 역할을합니다. [14] 이것에 따르면, 가장 신중한 해석에서, 천문학적 데이터를 해석할 때 관찰자의 존재의 필요성은 적어도 고려되어야 한다. 즉, 관측 데이터가 반드시 전체 우주를 대표하는 것은 아니다.

예를 들어, 지역적으로 겉보기에 생명-친화적인 우주 전체가 생명에 극도로 적대적일 수 있거나, 심지어 극히 드물지만 가능한 사건들이 그러한 우주에서 무한히 자주 발생해야만 한다는 결론의 예들이다. [15] 보다 최근에, 물리학자 막스 테그마크(Max Tegmark)는 다른 것들 중에서도, 양자 이론과 함께 현재의 우주 표준 모델로부터, 평균적으로 모든 것이 뒤따른다고 주장해 왔다. {\displaystyle {10}^{{10}^{29}}}

 미터는 "쌍둥이 세계"가 존재해야합니다. [16] 테그마크가 제시한 주장은 유한하지만 충분히 큰 부피를 가진 우주에도 적용된다. 그러나 이러한 주장과 결론은 논란의 여지가 있으며 "이러한 시나리오는 문학적 이야기에 지나지 않는다"라는 문장으로 우주에서 역사의 무한한 반복에 관한 간행물에서 .B예를 들어 설명되었습니다. [17]

우주 내의 구조

주요 기사: 우주의 구조

관측 가능한 가장 큰 규모에서, 은하 성단은 결합하여 더 큰 수퍼 클러스터를 형성하는 것을 발견 할 수 있습니다. 이들은 차례로 실과 같은 필라멘트를 형성하여 거대하고 거품 같고 실질적으로 은하계가없는 공극에 걸쳐 있습니다. 때로는 우주의 벌집과 같은 구조 (우주 웹)에 대해 이야기합니다. 다음 순위는 관측 가능한 우주의 가장 큰 구조에서 가장 작은 구조까지 이어집니다.

 
은하수
  1. 대형 퀘이사 그룹 (LQG) (예 : U1.27, 직경 : 약 40 억 광년)
  2. 필라멘트와 공극 (예 : 만리장성, 직경 : 약 10 억 광년)
  3. 슈퍼클러스터(예: 처녀자리 슈퍼클러스터, 직경: 약 2억 광년)
  4. 은하 그룹 및 은하 성단 (예 : 로컬 그룹, 직경 : 약 10 백만 광년)
  5. 은하 (예: 은하수, 직경: 약 100,000광년)
  6. 별 성단 (구상 성단, 열린 별 성단, 직경 : 수십 ~ 수백 광년)
  7. 행성계(예: 우리의 태양계, 직경: 약 300 AU = 41 광시간)
  8. 별(예: 태양, 직경: 1,392,500 km)
  9. 외계 행성과 행성 (예 : 지구, 직경 : 12,756.2 km)
  10. 달 (예: 지구의 달, 직경: 3,476 km)
  11. 소행성, 혜성 (직경 : 수 킬로미터에서 수 100km)
  12. 운석 (직경 : 미터에서 밀리미터 범위까지)
  13. 먼지 입자
  14. 분자
  15. 원자
  16. 양성자와 중성자를 가진 원자핵, 다른 사람의 사이에서,
  17. 쿼크가있는 Hadrons 등
  18. 기본 입자 (전자 포함))

참고: 크기 조정이 부분적으로 겹칩니다. 예를 들어, 크기가 큰 행성을 능가하는 달이나 일부 달보다 훨씬 큰 소행성이 있습니다.

천체의 지도

비규모 표현에서 다양한 천체의 거리 관계를 보여주는 그림 - 천체가 너무 크게 나타나고 거리가 대수적으로 스케일링됩니다.

또한 보십시오

문학

링크

위키미디어 공용에는 다음과 관련된 미디어가 있습니다: Universum
위키인용집: 우주 – 인용문
Wiktionary: 우주 – 의미의 설명, 단어의 기원, 동의어, 번역

동영상:

참조

  1. ↑ J. Richard Gott III et al.: A Map of the Universe. 에서: 천체 물리학 저널. 문제 624, No. 2, arxiv : astro-ph / 0310571.
  2. ↑ Planck Collaboration u. a: Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters In: Astronomy & Astrophysics 594, A13 (2016), arxiv:1502.01589v3, page 32.
  3. ↑ 허블은 관측 가능한 우주가 이전에 생각했던 것보다 10 배 더 많은 은하를 포함하고 있음을 밝힙니다. 에서: NASA. 2018년 1월 22일에 확인함.
  4. ↑ Kenneth R. Lang: 천문학과 천체물리학의 동반자. 데이터 테이블이 있는 연대기 및 용어집. 스프링어, 2006년, 242쪽 .
  5. ↑ Christa Pöppelmann: 1000 Irrtümer der Allgemeinbildung. Compact-Verlag, 2009년 1월호, ISBN 978-3-8174-6689-4, p. 191.
  6. ↑ Astronomie – Planeten, Sterne, Galaxien. GEO Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG. GEO Themenlexikon. Bd. 5. GEO, Gruner+Jahr, 만하임 2007. ISBN 3-7653-9425-4.
  7. ↑ Martin Bojowald: Zurück vor den Urknall. 우주의 전체 역사. S. 피셔, 프랑크푸르트 오전 메인 2009, ISBN 978-3-10-003910-1.
  8. ↑ Martin Bojowald: Absence of a Singularity in Loop Quantum Gravity. 에서: 물리적 검토 편지, Vol. 86, pp. 5227-5230, 2001
  9. ↑ Martin Bojowald: Quantum Cosmology. 우주에 대한 기본적인 묘사. 물리학 강의 노트, 스프링어 2011, ISBN 978-1-4419-8276-6.
  10. ↑ Universe can be football shaped at : nature.com, 9 October 2003, accessed 30 March 2021.
  11. ↑ Das Universum – Ein Ellipsoid? 에서: Astronews.com. 2006년 9월 27일, 2008년 6월 23일에 확인함.
  12. ↑ Neil J. Cornish, Ph.D – Professor. (Memento of February 4, 2012 in the Internet Archive).
  13. ↑ 우리의 평평한 우주는 얼마나 큰가? 에서: welt.de. 2015년 1월 21일, 2020년 3월 1일에 확인함.
  14. ↑ B. Carter: Large number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology. 에서: 우주론적 이론과 관측 데이터의 대결. 코페르니쿠스 심포지엄 제 2 회 IAU 심포지엄. Bd. 63. 레이델, 도르드레히트 1974, 291-298. ISBN 90-277-0456-2.
  15. ↑ Nick Bostrom: Anthropic Bias Observation Selection Effects in Science and Philosophie. Routledge, 뉴욕 2002. ISBN 0-415-93858-9.
  16. ↑ Max Tegmark: Parallel Universes. 2003; abridged published in Scientific American, May 2003.
  17. ↑ Francisco José Soler Gil, Manuel Alfonseca: About the Infinite Repetition of History in Space (2013),, accessed May 31, 2020.
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