Loading article…
宇宙論（古代ギリシャ語のκόσμος (cosmos) 「宇宙、世界」と-λογία (logia) 「研究」に由来）は、宇宙、コスモスの性質の研究である。宇宙論という用語は、1656 年にトーマス・ブラントのGlossographiaで初めて英語で使用され、「世界について語ること」という意味であった。[ 2 ] 1731 年に、ドイツの哲学者クリスティアン・ヴォルフは、ラテン語のcosmologiaという用語を使用して、物理世界の一般的な性質を扱う形而上学の一分野を示した。 [ 3 ]宇宙論は、天文学者や物理学者などの科学者だけでなく、形而上学者、物理哲学者、空間と時間の哲学者などの哲学者によっても研究されている。哲学との共通点が多いことから、宇宙論の理論には科学的命題と非科学的命題の両方が含まれる場合があり、検証不可能な仮定に基づいている場合もある。宗教的または神話的な宇宙論は、神話、宗教、秘教の文献や創造神話、終末論の伝統に基づいた信念体系である。
天文学の分野において、物理宇宙論は、宇宙の年代、観測可能な宇宙の起源、その大規模な構造とダイナミクス、そしてこれらの領域を支配する物理法則を含む宇宙の最終的な運命の研究に関係しています。 [ 4 ]物理宇宙論は、宇宙全体を扱う天文学のサブ分野です。現代の物理宇宙論は、観測天文学と素粒子物理学を統合しようとするビッグバン理論によって支配されています。[ 5 ]より具体的には、ラムダCDMモデルとして知られる、ダークマターとダークエネルギーによるビッグバンの標準的なパラメータ化です。
理論天体物理学者のデイビッド・N・スペルゲルは、宇宙論を「歴史科学」と表現している。なぜなら、光速が有限であるため、「宇宙を見渡すと、過去に遡ることになる」からである。[ 6 ]
物理学と天体物理学は、科学的な観測と実験を通して、宇宙に対する私たちの理解を形成する上で中心的な役割を果たしてきました。物理宇宙論は、宇宙全体を分析する数学と観測の両方を通して形成されました。宇宙は一般的にビッグバンで始まり、ほぼ瞬時に宇宙インフレーション、つまり宇宙が137億9900万±2億1000万年前に出現したと考えられている空間の膨張が続いたと理解されています。[ 7 ]宇宙論は宇宙の起源を研究し、宇宙誌は宇宙の特徴をマッピングします。
ディドロの『百科全書』では、宇宙論は天体学（天体の科学）、大気学（大気の科学）、地質学（大陸の科学）、水文学（水の科学）に分類されている。[ 8 ]
形而上学的宇宙論は、宇宙における人間の位置づけを他のすべての存在との関係において捉えるものとしても説明されてきた。これは、マルクス・アウレリウスが人間の位置づけについて述べた次の言葉に象徴される。「世界が何であるかを知らない者は、自分がどこにいるのかも知らない。そして、世界が存在する目的を知らない者は、自分が何者であるかも、世界が何であるかも知らない。」[ 9 ]
物理宇宙論は、宇宙の物理的な起源と進化を研究する物理学および天体物理学の一分野です。また、宇宙の大規模な性質の研究も含まれます。その最も初期の形態は、現在「天体力学」として知られる天体の研究でした。ギリシャの哲学者サモスのアリスタルコス、アリストテレス、プトレマイオスは、それぞれ異なる宇宙論を提唱しました。プトレマイオスの地球中心説は、16世紀にニコラウス・コペルニクス、そして後にヨハネス・ケプラーとガリレオ・ガリレイが太陽中心説を提唱するまで、主流の理論でした。これは、物理宇宙論における認識論的断絶の最も有名な例の1つです。
1687年に出版されたアイザック・ニュートンの『プリンキピア・マテマティカ』は、万有引力の法則を初めて記述したものでした。この著作はケプラーの法則に物理的な根拠を与え、惑星間の重力相互作用によって生じていた従来の体系における異常を解決することを可能にしました。ニュートンの宇宙論とそれ以前の宇宙論との根本的な違いは、コペルニクス原理、すなわち地球上の物体はすべての天体と同じ物理法則に従うという原理でした。これは物理宇宙論における重要な哲学的進歩でした。
19世紀には、オルバースのパラドックス（なぜ空は暗いのか？）、ベントレー・ゼーリガーのパラドックス（なぜ重力は宇宙を崩壊させないのか？） 、熱的死のパラドックス（なぜ宇宙は熱平衡に達していないのか？）など、ニュートン重力に関連した様々な宇宙論的パラドックスが現れた。これら3つはすべて、宇宙が無限ではないことを示唆していた。[ 10 ]
現代の科学的宇宙論は、1917年にアルベルト・アインシュタインが論文「一般相対性理論の宇宙論的考察」[ 11 ]で一般相対性理論の最終的な修正を発表したことから始まったと広く考えられている（ただし、この論文は第一次世界大戦が終わるまでドイツ以外では広く入手できなかった）。一般相対性理論は、ウィレム・ド・ジッター、カール・シュヴァルツシルト、アーサー・エディントンなどの宇宙論学者にその天文学的影響を探求するよう促し、天文学者が非常に遠い天体を研究する能力を高めた。物理学者は、宇宙は静的で不変であるという仮定を変え始めた。1922年、アレクサンダー・フリードマンは、運動する物質を含む膨張する宇宙の概念を導入した。
宇宙論に対するこのような動的なアプローチと並行して、宇宙の構造に関する長年の議論がクライマックスを迎えつつあった。それは大論争（1917年から1922年）であり、ヘーバー・カーティスやエルンスト・エーピックといった初期の宇宙論者たちは、望遠鏡で観測される星雲の中には、我々の銀河系から遠く離れた別の銀河が含まれていると判断した。 [ 12 ]ヘーバー・カーティスは、渦巻星雲は島宇宙としてそれ自体が星系であるという考えを主張したが、マウント・ウィルソンの天文学者ハーロー・シャプレーは、天の川銀河の星系のみで構成される宇宙モデルを擁護した。この意見の相違は、1920年4月26日にワシントンDCで開催された米国科学アカデミーの会合で大討論会が組織されたことで頂点に達した。この議論は、1923年と1924年にエドウィン・ハッブルがアンドロメダ銀河でケフェイド変光星を検出したことで解決した。[ 13 ] [ 14 ]それらの距離は、天の川銀河の端をはるかに超えた渦巻星雲を確立した。
その後の宇宙のモデル化では、アインシュタインが1917年の論文で導入した宇宙定数が、その値によっては宇宙の膨張を引き起こす可能性があるという可能性が検討された。こうして、 1927年にベルギーの司祭ジョルジュ・ルメートルがビッグバンモデルを提唱し[ 15 ]、その後、1929年にエドウィン・ハッブルが赤方偏移を発見し[ 16 ]、さらに1964年にアルノ・ペンジアスとロバート・ウッドロー・ウィルソンが宇宙マイクロ波背景放射を発見したことで裏付けられた[ 17 ]。これらの発見は、多くの代替宇宙論のいくつかを排除するための第一歩となった。
1990 年頃から、観測宇宙論におけるいくつかの劇的な進歩により、宇宙論は主に推測的な科学から、理論と観測が正確に一致する予測的な科学へと変貌を遂げました。これらの進歩には、COBE [ 18 ] 、WMAP [ 19 ]、およびPlanck衛星[ 20 ]によるマイクロ波背景放射の観測、 2dfGRSやSDSS [ 21 ]を含む大規模な新しい銀河赤方偏移サーベイ、遠方の超新星と重力レンズの観測が含まれます。これらの観測は、修正されたビッグバン理論である宇宙インフレーション理論、およびラムダ CDMモデルとして知られる特定のバージョンの予測と一致しました。これにより、多くの人が現代を「宇宙論の黄金時代」と呼ぶようになりました。[ 22 ]
2014年、BICEP2コラボレーションは宇宙マイクロ波背景放射に重力波の痕跡を検出したと主張した。しかし、この結果は後に偽物であることが判明した。重力波の証拠とされたものは、実際には星間塵によるものだった。[ 23 ] [ 24 ]
2014年12月1日、イタリアのフェラーラで開催されたプランク2014会議で、天文学者たちは宇宙の年齢が138億年であり、4.9%の原子物質、26.6%の暗黒物質、68.5%の暗黒エネルギーで構成されていると報告した。[ 25 ]
宗教的または神話的宇宙論は、神話、宗教、秘教の文献や創造と終末論の伝統に基づいた信念体系である。歴史的に、宗教的宇宙論と神話は科学的および哲学的理解と絡み合ってきたが、近年の科学的宇宙論は宗教的宇宙論の多くの側面に異議を唱えている。[ 26 ]一般的に、科学的宇宙論は経験的証拠と観察に基づいているのに対し、宗教的および神話的宇宙論は預言者、哲学者、または数学者による説得力のある議論に依拠している。[ 27 ] : 96
宇宙論は、空間、時間、およびすべての現象の総体としての世界を扱います。歴史的に、その範囲は非常に広く、多くの場合、宗教の中にありました。[ 28 ]宇宙に関するいくつかの疑問は科学的探究の範囲を超えていますが、弁証法などの他の哲学的アプローチに訴えることで、依然として検討することができます。非科学的な取り組みに含まれるいくつかの疑問には、次のものがあります。[ 29 ] [ 30 ]
表の注記：「静的」という用語は、膨張も収縮もしていないことを意味します。記号Gはニュートンの万有引力定数を表し、Λ（ラムダ）は宇宙定数です。
メルビン・ブラッグは、宇宙の形、大きさ、トポロジーについて論じ、宇宙の膨張に関する理論を検証する。宇宙がすでに無限であるならば、どうしてさらに大きくなることができるのか？そして、本当に宇宙は一つしかないのだろうか？
宇宙論の歴史は、古代ギリシャの天文学から宇宙望遠鏡に至るまで、壮大な発見の物語です。
約46億年前、太陽星雲は現在の太陽系へと変化しました。その変化を引き起こしたプロセスを化学的にモデル化するために、理想的には、その元の星雲のサンプルを入手し、そこから変化を追跡できる基準線として使用したいと考えています。
これらのノートは、大規模構造、宇宙マイクロ波背景放射の異方性、インフレーションに特に重点を置いた宇宙論入門を構成しています。（1993年、ICTP（トリエステ）で開催された高エネルギー物理学および宇宙論サマースクールでの講義録。）60ページ、図5点。
2023年4月リリースのハイライト：データベースの更新
NED-D: 赤方偏移に依存しない銀河系外距離のマスターリスト