Trochę teorii
Filozoficzne koncepcje budowy Wszechświata
Dla pierwotnego człowieka światem była Ziemia, którą uznawał za niewyobrażalnie wielką. Przede wszystkim wynikało to ze znikomej wiedzy, ale także ograniczonych możliwości transportu i przemieszczania się. Dla ówczesnych ludzi Ziemia była płaskim okręgiem nakrytym kopułą niebios, gdzie swoją siedzibę mieli bogowie.
Pierwsze greckie i rzymskie modele Wszechświata miały charakter panteistyczny. Dobrym przykładem jest epos Teogonia autorstwa Hezjoda (VIII w. p.n.e.). Przedstawia on wyobrażenia Achajów dotyczące powstania Wszechświata. W nich to świat swój początek wziął z Chaosu, a z niego wyłoniła się Gaja‑Ziemia i Eros będący siłą kosmogeniczną. Gaja zrodziła Uranosa, czyli Niebo, z którym następnie się połączyła, co dało początek wielu pokoleniom bogów. Inne wyobrażenie o stworzeniu świata przedstawił znany grecki filozof Platon. W jednym ze swoich dzieł (Timajos) wskazuje, że świat został ukształtowany przez Demiurga (Boga) z tworzywa istniejącego wcześniej (materii) na wzór wiecznych idei nadających mu jedność. Świat tworzony jest przez 4 elementy uporządkowane według zasad geometrycznych proporcji: ogień, ziemię, powietrze i wodę.
Nawiązując do koncepcji stworzenia świata przez Boga prezentowanych w religiach judaizmu, chrześcijaństwa i islamu, filozofowie średniowieczni uważali, że Wszechświat musiał mieć swój początek. W swych pracach dowodzili często, iż logicznie niemożliwe jest istnienie Wszechświata bez początku. W kolejnych wiekach powstawały w tym zakresie nowe koncepcje, często dość oryginalne. Do takich z pewnością należy zaliczyć podejście żyjącego w XVI w. Paracelsusa. Według niego świat składa się z soli, rtęci i siarki, które nie są ciałami, ale siłami tkwiącymi w rzeczach. Budowę Wszechświata przyrównał do jajka, którego żółtko stanowiła Ziemia.
Współczesne filozoficzne interpretacje Wszechświata są silnie związane z najnowszymi koncepcjami kosmologicznymi. Wśród nich wyróżnić możemy dwa główne podejścia. Pierwsze wskazuje, że Wszechświat ma swój początek i nawiązuje do teorii tzw. Wielkiego Wybuchu. Drugie podejście neguje fakt początku Wszechświata. W tym przypadku możemy dodatkowo wyróżnić dwie koncepcje: Wszechświat oscylujący (Wszechświat wieczny) i Wszechświat bez czasu, z którego wyłania się obecny stan Wszechświata.
Astronomiczne koncepcje budowy Wszechświata
Model geocentryczny
Astronomia uważana jest często za jedną z najstarszych nauk. Niemal wszystkie starożytne cywilizacje prowadziły obserwacje nieba i w oparciu o nie formułowały różne teorie dotyczące budowy Wszechświata. Część z nich uważała, że Ziemia jest płaska. Takie wyobrażenie mieli m.in. Majowie, według których Ziemia podtrzymywana jest przez czterech olbrzymów (zwanych babakami), a Słońce krąży wokół niej. W VI w. p.n.e. u pitagorejczyków spotykamy pogląd, jakoby Ziemia miała postać kuli zawieszonej swobodnie w przestrzeni. Dość wcześnie zwrócono uwagę na fakt, że niektóre z jasnych ciał niebieskich przemieszczają się na tle tzw. gwiazd stałych. Grecy nazwali te wędrujące obiekty planetamiplanetami. Znali ich siedem - były to Merkury, Wenus, Mars, Jowisz, Saturn, a także Słońce i Księżyc.
Już w starożytności pojawili się jednak myśliciele o bardziej rewolucyjnych poglądach. Jednym z nich był Arystarch z Samos (III w p.n.e.), który twierdził, że Słońce jest nieruchome, a glob ziemski obiega je w okresie rocznym, dokonując jednocześnie ruchu obrotowego dokoła własnej osi. Myśli te nie znalazły uznania u starożytnych i przez długie wieki dominującym poglądem w nauce był geocentryczny układ świata. Za jednego z prekursorów podejścia geocentrycznego uznaje się Arystotelesa (IV w p.n.e.). Jego poglądy filozoficzne dotyczyły m.in. tego, że Ziemia ma postać kuli i znajduje się w środku świata. Według niego Ziemia składa się z czterech żywiołów: ziemi, wody, powietrza i ognia. Ciała niebieskie zbudowane są zaś z eteru (doskonałego żywiołu) mającego atrybut boski. Ostateczny i całościowy kształt teoria geocentryczna uzyskała dzięki Klaudiuszowi Ptolemeuszowi (II w. n.e.), który zawarł ją w dziele Almagest wydanym około roku 140.
Model heliocentryczny
Dopiero Mikołaj Kopernik (XVI w. n.e.) w swoim dziele De revolutionibus orbium coelestium „wstrzymał Słońce, ruszył Ziemię”, wprowadzając teorię heliocentryczną. Według założeń teorii Kopernika środkiem świata jest Słońce, a wszystkie planety, w tym i Ziemia, biegną dokoła niego po orbitach kołowych. Dodatkowo Ziemia wykonuje ruch obrotowy wokół własnej osi z zachodu na wschód. Dlatego też na Ziemi mamy wrażenie, że sfera gwiazd stałych przemieszcza się ze wschodu na zachód.
Teoria Kopernika była szokiem dla ówczesnego świata, zburzyła bowiem poglądy i przekonania o wyjątkowości naszego globu. Ponadto na Ziemi miały panować inne prawa fizyczne i zjawiska niż na pozostałych planetach. Upadek tych poglądów pozwolił na wypracowanie jednego z najdonioślejszych uogólnień filozoficznych, jakim jest jedność praw fizycznych, a tym samym jedność materii we Wszechświecie. Dopiero dalszy rozwój nauki pozwolił potwierdzić wymienione zasady. Przyczyniły się do tego m.in. wyniki badań jednego z najwybitniejszych badaczy angielskich - Isaaca Newtona. Dowiódł on bowiem, że prawa fizyczne poznane na Ziemi mają swoje zastosowanie w świecie ciał niebieskich. Dowód na jedność materii we Wszechświecie uzyskano w XIX w. dzięki licznym obserwacjom. Pozwoliły one jednoznacznie stwierdzić, że ciała niebieskie zbudowane są z takich samych pierwiastków chemicznych, które występują również na Ziemi.
Teoria Wielkiego Wybuchu
Aktualnie za najbardziej prawdopodobny model ewolucji Wszechświata uznaje się teorię Wielkiego Wybuchu. Według niej 13,8 mld lat temu Wszechświat wypełniała bardzo gęsta i gorąca plazma, w której istniała równowaga termodynamiczna między elementarnymi składnikami materii i promieniowaniem (fotonami). W następstwie Wielkiego Wybuchu, Wszechświat zaczął się rozszerzać.
Dziś o budowie Wszechświata wiemy już bardzo wiele. Materia rozmieszczona jest w nim bardzo nieregularnie, a jej skupiskami są galaktyki, w których skład wchodzą miliardy gwiazdgwiazd, gazy i pyły w całości utrzymywane przez grawitację. Galaktyki różnią się między sobą budową, stąd możemy wyróżnić galaktyki eliptyczne, spiralne i nieregularne. W obrębie galaktyk znajdują się mniejsze obiekty: gwiazdy, planety, satelity, planety karłowateplanety karłowate, planetoidy, meteoroidy, komety. Jednak zdecydowaną przewagę ma ciemna materia, której istnienie zdradzają wywierane przez nią efekty grawitacyjne.
Czym jest galaktyka?
Galaktykami nazywamy ogromne skupiska gwiazd, gazu i pyłu międzygwiezdnego, planet, mniejszych ciał jak planetoidy, asteroidy, komety oraz ciemnej materii. Osiągają rozmiary od kilkudziesięciu do 200 tysięcy lat świetlnych. Dzięki sile grawitacji utrzymują swój kształt i przyjmują różne formy. Możemy wyodrębnić cztery główne typy galaktyk, w tym eliptyczne (typ E), spiralne (typ S), soczewkowate (S0) oraz nieregularne (Irr).
Zaproponowana klasyfikacja galaktyk (sekwencja Hubble’a) została stworzona w 1926 roku przez Edwina Hubble’a i obecnie uważa się, że ma ona zastosowanie tak do Wszechświata współczesnego, jak i młodego, co najmniej sprzed 11,5 miliarda lat temu. Szacuje się, że we Wszechświecie znajduje się około 200 miliardów galaktyk, które powstały po Wielkim Wybuchu. Nie wiadomo jednak, co było przyczyną ich powstania. Według jednych teorii powstawały one w wyniku zapadnięcia się wielkoskalowych obłoków gazu, według innych przez połączenie się wielu gromad gwiazd. Do takich zderzeń galaktyk dochodzi cały czas. Na początku Wszechświata musiały być one częste ze względu na mniejsze odległości między nimi. Większość galaktyk zgrupowana jest w większe struktury tzw. grupy bądź gromady galaktyk, w których również występują oddziaływania grawitacyjne utrzymujące je ze sobą. .
Człowiek zamieszkuje jedną z galaktyk (ich liczbę określa się na setki miliardów) zwaną Drogą Mleczną. Powstała ona prawdopodobnie ok. 13‑14 mld lat temu i zaliczana jest do galaktyk spiralnych. Szacuje się, że jej średnica wynosi prawdopodobnie ok. 100 000 lat świetlnych i zawiera 200‑300 mld gwiazd. Droga Mleczna wraz z 50 galaktykami stanowią Grupę Lokalną o rozciągłości 10 milionów lat świetlnychlat świetlnych. Natomiast Grupa Lokalna wraz z kilkuset innymi gromadami (łącznie około 100 tysięcy galaktyk) wchodzi w skład supergromady Laniakea
Czym jest gwiazda? Ewolucja typowej gwiazdy
Narodziny gwiazdy - Nie mamy żadnych informacji, pochodzących z bezpośrednich obserwacji o tym, jak wygląda pierwszy etap formowania się gwiazdy. Istnieją jednak przesłanki, by sądzić, że wszystko zaczyna się, gdy chmura gazu i pyłu kosmicznego (obłok), w której dominujący udział ma wodór, gromadzi się wokół przypadkowego zagęszczenia. Takie zagęszczenie może być wywołane strumieniem materii wyrzuconej z innej gwiazdy, która wybuchła (supernowa).
Protogwiazda - Na skutek grawitacji obłok kurczy się. W miarę kurczenia, wzrasta jego temperatura. Powstaje dysk z kulistą centralną częścią – protogwiazdą. Cała chmura gazowo‑pyłowa obraca się wokół własnej osi początkowo wolno, a w miarę kurczenia się – coraz szybciej. Proces kurczenia się obłoku i powstawania protogwiazdy może trwać kilkaset tysięcy lat. Gdy temperatura protogwiazdy osiągnie odpowiednio wysoką wartość, w jej centralnej części rozpoczyna się proces syntezy (łączenia) jąder wodoru w jądra helu. Energia wydzielana w tym procesie powstrzymuje grawitacyjne zapadanie. Gwiazda zaczyna jasno świecić.
Gwiazda - W taki sposób rozpoczyna się względnie stabilny i najdłuższy okres, bo stanowiący około 90% całego czasu jej życia. Czas stabilnego życia gwiazdy zależy przede wszystkim od jej masy. Najbardziej masywne gwiazdy żyją „najszybciej” – zaledwie kilkadziesiąt milionów lat. Najmniej masywne gwiazdy mogą istnieć nawet kilkadziesiąt miliardów lat.
Ostatni etap „życia” typowej gwiazdy - Ewolucja gwiazd może przebiegać nieco inaczej w zależności od jej wielkości. Gwiazdy o masach mniejszych niż 0,08 masy Słońca nie są w stanie zapoczątkować przemiany termonuklearnej i stają się brązowymi karłami. W przypadku gwiazd o średniej wielkości, do których należy Słońce, etapem poprzedzającym „śmierć” gwiazdy jest zamiana w czerwonego olbrzyma. Jego rozmiary wzrastają, aż do zrzucenia zewnętrznych warstw. Gwiazda średnia staje się obłokiem pyłu i gazu z gorącym jądrem. Stopniowo stygnąc stanie się białym karłem – gwiazdą o rozmiarach Ziemi. Duże gwiazdy (olbrzymy, nadolbrzymy, superolbrzymy) kończą swoje życie, kiedy wyczerpie się wodór – źródło ich energii. Dochodzi wtedy do wybuchu, w trakcie którego powstaje supernowa. Supernowa może przekształcić się w czarną dziurę, czyli obiekt o ogromnej masie i małych rozmiarach, którego pole grawitacyjne nie wypuszcza nawet światła lub gwiazdę neutronową emitującą silne pole elektromagnetyczne. Wybuchy supernowych wzbogacają materię międzygwiazdową w ciężkie pierwiastki, rozpoczynając proces powstawania nowych gwiazd. I jak widzisz wszystko zaczyna się od początku...
