何千年もの間、人間は星を見て、宇宙がどのようになったのか疑問に思 宇宙論：しかし、それは研究者が研究の正確な分野にこれらの大きな質問を変換するための最初の観測機器や理論的なツールを開発したことは、第一次世界大戦の年までではありませんでした。,
“私は宇宙論を人間の関心の最も古い科目の一つとして考えるが、最新の科学の一つとして、”ポールSteinhardt、時間が始まりを持っているかどうかを研究
宇宙論は、一言で言えば、それを埋める星、ブラックホール、銀河を別々に分析するのではなく、一つのエンティティとして宇宙を研究しています。 この分野は大きな疑問を投げかけます宇宙はどこから来たのですか？ なぜそれは星、銀河、銀河団を持っていますか？ 次は何が起こるの?, ニューヨーク大学の素粒子物理学者であるGlennys Farrarは、”宇宙論は宇宙の性質の非常に大規模な画像を作ろうとしています”と述べました。
この分野は真空中の粒子から空間と時間のファブリックに至るまで、多くの現象に取り組んでいるため、宇宙論は天文学、天体物理学、そしてますます素粒子物理学を含む多くの分野に大きく取り組んでいます。
“宇宙論には、物理学に完全にある部分、天体物理学に完全にある部分、そして前後に行く部分があります”とSteinhardtは言いました。 “それは興奮の一部です。,”
宇宙の歴史の歴史
フィールドの学際的な性質は、その比較的遅いスタートを説明するのに役立ちます。 私たちの現代の宇宙の絵は、アルバート-アインシュタインが一般相対性理論、空間と時間の曲がりの結果として重力を記述する数学的枠組みを開発した直後の1920年代にのみ一緒になり始めました。
“重力の性質を理解する前に、なぜ物事がそうであるのかという理論を本当に作ることはできません”とSteinhardtは言いました。, 他の力は粒子に大きな影響を与えますが、重力は惑星、星、銀河の分野で主要なプレーヤーです。 アイザック*ニュートンの重力の記述は、多くの場合、あまりにもその領域で動作しますが、それはイベントを測定するために、それに対する剛性と不変の背景として空間（と時間）を扱います。 アインシュタインの作品は、宇宙自体が拡張し、収縮することができ、宇宙を舞台から俳優にシフトさせ、研究する動的な対象として争いに持ち込むことを示しました。,
1920年代半ば、天文学者エドウィン-ハッブルは、カリフォルニア州のマウント-ウィルソン天文台に最近建設された100インチ(254センチ)のフッカー望遠鏡から観測を行った。 彼は、天文学者が見ることができる宇宙の特定の雲の位置についての議論を解決しようとしていました。 ハッブルは、これらの”星雲”が小さく、局所的な雲ではなく、私たち自身の天の川に似た広大で遠い星団であることを証明しました—当時の用語では”島の宇宙”。 今日、私たちはそれらを銀河と呼び、彼らが数兆単位で数えていることを知っています。,
宇宙の視点における最大の激動はまだ来ていませんでした。 1920年代後半のハッブルの研究は、あらゆる方向の銀河が私たちから遠ざかっていることを示唆し、数十年にわたってさらなる議論を引き起こした。 1960年代に宇宙の初期から残され、マイクロ波に伸びて以来、宇宙マイクロ波背景（cmb）の最終的な測定は、現実が一般相対性理論によって提案された可能性の一つと一致することを証明した。, この概念はビッグバン理論として知られるようになり、宇宙でさえ始まりと終わりを持つことができることを暗示していたため、宇宙学者を驚かせ
しかし、少なくともそれらの天文学者は望遠鏡で銀河の動きを見ることができました。, 宇宙論の最も地震のシフトの一つは、Farrarは言った、そこにあるものの大半は何か他のもの、完全に目に見えないもので作られているという考えです。 私たちが見ることができる物質は、宇宙の丸め誤差よりもわずかに多く、宇宙のすべての約5％しかありません。
宇宙の他の95％の最初の住人、”ダークセクター”と呼ばれるようになったものは、1970年代に頭を育てました。, Farrarは、銀河を一緒に保つものは、物理学者にはまったく知られていないものでなければならなかった、その重力の引きを除いて、通常の物質と光を完全に無視するものでなければならなかった、と述べた。 後にマッピングの結果、銀河まで核の中心に巨大な”暗黒物質”領. 宇宙を横切って伸びる目に見える物質のフィラメントは、目に見える粒子を五から一に上回る暗いフレームに掛かっています。,
ハッブル宇宙望遠鏡は、宇宙学者が現在、宇宙の残りの70％を占めていると言っている、暗黒物質（25％）と可視物質（5％）を占めていると言っている、1990年代に、宇宙の膨張を暴走列車のように加速するようにクロックしたときに、予期しない様々なエネルギーの兆候を明らかにした。 “ダークエネルギー”、おそらく宇宙自体に固有のエネルギーの一種は、重力が宇宙を一緒に描くことができるよりも速く宇宙を押し離しています。, 何兆年もの間、天の川に残された天文学者は、暗闇に包まれた真の島の宇宙に自分自身を見つけるでしょう。
“私たちは宇宙の歴史の中で、物質によって支配されている場所から新しい形のエネルギーによって支配されている場所への移行点にあります”とSteinhardt “暗黒物質は私たちの過去を決定しました。 ダークエネルギーが我々の未来を決定する”
現代と未来の宇宙論
現在の宇宙論は、これらの画期的な発見をその最高の成果であるLambda-CDMモデルにパッケージ化しています。, 宇宙論の標準モデルと呼ばれることもあり、この方程式の束は宇宙を最初の第二以降について記述しています。 このモデルは、ある量のダークエネルギー（一般相対性理論における表現のためのラムダ）と冷たいダークマター（CDM）を想定し、目に見える物質の量、宇宙の形、その他の特性について同様の推測を行い、実験や観測によって決定される。
その赤ちゃんを再生-フォワード宇宙フィルム13.,8億年、そして宇宙学者は、”統計的に私たちがある時点まで測定できるすべてのものを持っている”とSteinhardtは言いました。 このモデルは、宇宙学者が宇宙の説明を過去と未来に深く押し進めるにつれて、打ち負かす目標を表しています。
Lambda-CDMが成功したのと同じくらい、それはまだ解決する必要があるたくさんのねじれを持っています。 宇宙学者は、近くの銀河で直接測定するのか、CMBから推測するのかによって、宇宙の現在の膨張を研究しようとすると矛盾する結果を得ます。, このモデルは、暗黒物質やエネルギーの構成についても何も言っていません。
そして、宇宙はおそらく無限小の斑点から相対論的に行儀の良いバブルに行ったときに、存在のその厄介な第一秒があります。 “インフレーション”は、この期間を処理しようとする一般的な理論であり、さらに速い膨張の一瞬が、今日の銀河の大規模な不均一さにわずかな原始変動をどのように吹き飛ばしたか、そしてラムダ-CDM入力がどのようにそれらの値を得たかを説明する。,
しかし、インフレがどのように詳細に働いたのか、なぜそれがおそらくどこで止まったのかは誰も知らない。 Steinhardtは、宇宙の多くの地域でインフレが続いているはずであり、私たちの宇宙は、あらゆる可能な物理的現実を含む”多元宇宙”の一片に過ぎないことを意味していると述べた。,
このような問題を進展させるために、宇宙学者は、ハッブル宇宙望遠鏡や今後のジェームズ-ウェッブ宇宙望遠鏡のような宇宙ベースの望遠鏡からの精密な測定だけでなく、国立科学財団のレーザー干渉計重力波天文台のような重力波天文学の新興分野での実験に目を向けています。 宇宙学者はまた、暗黒物質の粒子を検出するために学際的なレースで素粒子物理学者や天体物理学者に参加します。,
他の物理学の枝が成熟するまで宇宙論が始まらなかったのと同じように、他の分野がより完全になるまで宇宙の歴史を明らかにすることは”ストーリーをまっすぐにするには、すべてのエネルギースケールとすべての条件で基本的に物理学のすべての法則を計算する必要があります”とSteinhardt氏は言 “そして、それらのいずれかの変更は根本的に宇宙論的な物語を変えることができます。”
ファラーは、それが起こるかどうかはわからないが、人々が宇宙の複雑さを彼らが持っている限り把握していることを驚嘆すると述べた。, “人間の脳がこれらの質問に明らかに答えることができるように進化したことは驚くべきことです”と彼女は言いました。 “少なくともそれらのいくつか。”