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- Herausgeber: Simone Malacrida
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Sprache: Deutsch
Dieses Buch präsentiert die Hauptaspekte der Kosmologie wie:
das kosmologische Prinzip, das Gesetz von Hubble und die Rezession von Galaxien
Newtonsche und relativistische Kosmologie
die Probleme der Ebenheit und des Horizonts, die Modelle von De Sitter und Lemaitre
die kosmologischen Theorien des Urknalls und Steady State
Kosmologische Thermodynamik und kosmologische Epochen
Die Rolle der Dunklen Materie
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Veröffentlichungsjahr: 2023
Ähnliche
Simone Malacrida
Kosmologie
Indice dei contenuti
"Kosmologie"
ANALYTISCHER INDEX
EINFÜHRUNG
I
II
III
IV
v
VI
"Kosmologie"
SIMONE MALACRIDA
Dieses Buch präsentiert die Hauptaspekte der Kosmologie wie:
das kosmologische Prinzip, das Gesetz von Hubble und die Rezession von Galaxien
Newtonsche und relativistische Kosmologie
die Probleme der Ebenheit und des Horizonts, die Modelle von De Sitter und Lemaitre
die kosmologischen Theorien des Urknalls und Steady State
Kosmologische Thermodynamik und kosmologische Epochen
Die Rolle der Dunklen Materie
Simone Malacrida (1977)
Ingenieur und Autor, hat in den Bereichen Forschung, Finanzen, Energiepolitik und Industrieanlagen gearbeitet.
ANALYTISCHER INDEX
EINFÜHRUNG
I - GRUNDLEGENDES KONZEPT
Kosmologisches Prinzip
Rotverschiebung
Hubbles Gesetz
Rezession der Galaxien
II - NEWTONISCHE KOSMOLOGIE
Einführung
Newtonsche kosmologische Modelle
Kritische Dichte und effektive Dichte
Evolution im Newtonschen Fall
III - RELATIVISTISCHE KOSMOLOGIE _
Einführung
Die Krümmung der Raumzeit
Skalierungsfaktor und Metrik
Dichte von Materie-Energie und Druck
Ebenheitsproblem
Horizontproblem
Modelle von De Sitter und Lemaitre
IV - KOSMOLOGISCHE THEORIEN
Theorie des Urknalls und des stationären Zustands
V - KOSMOLOGISCHES ZEITALTER
Kosmologische Thermodynamik
Kurzer Überblick über Teilchen und grundlegende Wechselwirkungen
Kosmologische Epochen
VI - DUNKLE MATERIE UND URSPRUNG VON GALAXIEN
Erste Modelle _
Dunkle Materie
EINFÜHRUNG
Die Kosmologie ist die Wissenschaft, die sich mit der Erforschung des Aufbaus, der Entstehung und der Entwicklung des Universums befasst und als solche einen der Höhepunkte des aktuellen physikalischen Wissens darstellt.
Tatsächlich laufen darin alle bisherigen Theorien zusammen, wie Mechanik, Thermodynamik, Allgemeine Relativitätstheorie, aber auch Quanten-, Kern- und Teilchenphysik.
Daher kann ein vollständiges Verständnis der Kosmologie nicht von einem Bewusstsein für die Grundlagen dieser Bereiche der Physik getrennt werden.
Dennoch werden in diesem Buch Bezüge zur Kern- und Teilchenphysik und zur Allgemeinen Relativitätstheorie zumindest in ihren spezifischen Aspekten dargestellt.
Für eine eingehende Untersuchung dieser Sektoren wird stattdessen auf andere Fachliteratur verwiesen.
Der Zweck der Kosmologie besteht nicht darin, die Lösungen der Einsteinschen Gleichungen für das Gravitationsfeld zu untersuchen, sondern diese Lösungen universell anzuwenden und Rückschlüsse auf die Gesamtstruktur der Raumzeit zu ziehen.
Dieses Buch präsentiert die wichtigsten kosmologischen Studien, die in den letzten hundert Jahren umfassend untersucht wurden, mit den grundlegenden Beiträgen der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenphysik.
Die kosmologischen Theorien, die sich aus der Versöhnung dieser beiden Sektoren auf der Ebene der Struktur des Universums ergeben, haben es ermöglicht, eine thermodynamische und zeitliche Klassifizierung der Entwicklung des Universums vorzunehmen, ohne jedoch alle diesbezüglichen Probleme zu lösen.
Die immer noch mysteriöse Rolle der Dunklen Materie, ihrer Entität und ihrer Zusammensetzung bleibt eine der faszinierendsten Herausforderungen der zeitgenössischen Wissenschaft.
I
GRUNDLEGENDES KONZEPT
Kosmologisches Prinzip
Die Kosmologie untersucht die Struktur, den Ursprung und die Entwicklung des Universums.
Grundlage der modernen Kosmologie ist das sogenannte kosmologische Prinzip, das 1933 von Milne aufgestellt wurde.
Nach diesem Prinzip muss das Universum im Großen und Ganzen grundsätzlich homogen (seine Erscheinung ist unabhängig vom Beobachtungspunkt) und isotrop (seine Erscheinung ist in alle Richtungen gleich) sein und überall den gleichen physikalischen Gesetzen unterliegen, damit Jeder Beobachter, der sich an einem beliebigen Punkt davon befindet, kann dieselben Eigenschaften beobachten und zu denselben Ergebnissen gelangen.
Es ist, wenn Sie so wollen, eine Erweiterung des kopernikanischen Prinzips, wonach die Erde kein privilegierter Ort in unserem Sonnensystem ist.
Das kosmologische Prinzip ist kein nachweisbares Gesetz, sondern eine rationale Forderung unseres Intellekts, der kein Universum zum Gegenstand wissenschaftlicher Erkenntnis machen könnte, das nicht überall den gleichen Naturgesetzen unterliegt.
Eine direkte Folge des kosmologischen Prinzips ist, dass das Universum, um die Bedingungen der Homogenität und Isotropie einzuhalten, statisch oder durch eine homogene Bewegung (Expansion oder Kontraktion) gekennzeichnet sein muss.
Experimentelle Daten, die im zweiten Jahrzehnt des zwanzigsten Jahrhunderts gesammelt wurden, bestätigen diese Vorhersage, indem sie zeigen, dass sich das Universum in einem Zustand homogener Expansion befindet.
Der Begriff „homogen“ bezieht sich nicht auf die Expansionsrate (die tatsächlich, wie wir sehen werden, mit der Zeit abnimmt), sondern auf die Tatsache, dass die Expansion das gesamte Universum gleichmäßig beeinflusst (es gibt keinen Teil, der sich schneller ausdehnt als ein anderer ).
Rotverschiebung
Wenn wir die Spektren von Körpern beobachten, die sich relativ zu uns bewegen, erscheinen sie verzerrt.
Insbesondere werden die Linien zu längeren Wellenlängen hin verschoben, wenn die Lichtquelle eine relative Wegbewegung aufweist, während sie zu kürzeren Wellenlängen hin verschoben werden, wenn die Quelle durch eine relative Hinbewegung bewegt wird.
Da im sichtbaren Spektrum die längeren Wellenlängen Rot entsprechen, während die kürzeren Wellenlängen Blau entsprechen, wird das Phänomen der Wellenlängen-"Streckung" von einem sich zurückziehenden Körper als Rotverschiebung oder Rotverschiebung bezeichnet, während das Phänomen der "Kompression" von die Wellenlänge, die von einem sich nähernden Körper kommt, wird als Blauverschiebung oder Blauverschiebung bezeichnet.
Das bedeutet natürlich nicht, dass uns eine rot- oder blauverschobene Strahlung tatsächlich rot oder blau erscheint, es bedeutet nur, dass sie uns mit einer Wellenlänge erscheint, die größer oder kleiner ist als die, die sie damals hatte Moment der Emission.
Die Intensität des Phänomens ist umso größer, je größer die radiale Start- oder Annäherungsgeschwindigkeit ist.
Das Phänomen ist, wie Doppler 1842 betonte und wie Fizeau 1848 experimentell demonstrierte, analog zu dem, was in akustischen Wellen auftritt.
