The Nature of the Universe

Cosmology is the study of the Universe as a whole which is a field of Astronomy that seeks to answer fundamental questions concerning the size, age, and structure of the Universe. Philosophers and Astronomers have been grappling with such questions for thousands of years, with mixed success. The answers to one of the biggest – whether the Universe is finite or infinite in extent – is still not known for certain (though an infinite Universe seems more likely). Other fundamental questions about the nature of the Universe for which answers are now known to include how and when the Universe began, whether it has any center or edges and whether it encompasses more than just our galaxy. Now, we can start from the ancient era until the present.

1. Cosmic Egg (c.1500-1200BCE)

Hindu text Rigveda contains a hymn that describes the Universe as originating from a Cosmic Golden Egg or Womb known as Hiranyagarbha. This floated in darkness, before breaking apart to give rise to Earth, the heavens (space), and underworlds.

2. Aristotle’s Earth-Centered Universe (4th century BCE)

The Greek philosopher Aristotle proposed a “Universe that is finite in extent, but infinite in time and has a stationary Earth at its center”. Aristotle outlined a complex system containing 55 spheres, the last of which marked out the “edge” of the Universe.

3. Sun-Centered Universe (3rd Century BCE)

The Greek astronomer Aristarchus of Samos put forward his idea that “it is the Sun that sits at the center of the Universe, with the Earth-orbiting it”. Aristarchus also suspected that stars are bodies similar to the Sun, but much farther away.

4. A Convincing Mathematical Model (1543)

Polish Astronomer Nicolaus Copernicus’s book “De revolutionibus orbium celestium” was published. It contains a detailed and convincing Mathematical Model of the Universe in which the Sun is at the center with Earth and other planets orbiting it.

5. An infinite multitude of Stars (1584)

Italian philosopher and mathematician Giordano Bruno proposed that the Sun is a relatively insignificant star among an infinite multitude of others. He also argued that because the Universe is infinite, it has no center or specific object at its center.

6. Argument against infinite Universe (1610)

German Astronomer Johannes Kepler argued that “any theory of static, infinite, and external Universe is flawed, since in such a Universe, a star would exist in every direction and the night sky would look bright”. This argument later comes to be known as Olber’s paradox.   

7.Objects exist outside our Galaxy (1755)

German philosopher Immanuel Kant suggested that some fuzzy – looking objects in the night sky galaxies outside the Milky Way Galaxy – implying that the Universe consists of more than just the Milky Way, being considerably bigger.

8. Space time Continuum (1905)

German physicist Albert Einstein’s Special Theory of Relativity proposed that space and time form a combined continuum, space time. An inbuilt assumption of hid theory is that no location is special – so the Universe has no center and no edge.

9. General Theory of Relativity (1915)

Einstein publishes his General Theory of Relativity, viewed today as the best account of how gravity works on cosmic scales. It proposed that concentrations of mass warp space time. He also devised equations that define various possible Universes.

10. Expanding Universe (1920s)

American Astronomer Edwin Hubble proved that “galaxies exist outside our own and observes that distant galaxies are moving away from us at a rate proportional to their distance”. Other astronomers calculate that the whole universe must be expanding.

11. Primeval Atom (1931)

Belgian Astronomer and priest Georges Lemaitre proposed his “Hypothesis of the Primeval Atom”. This suggestrd that the Universe has expanded from an initial extremely hot, dense state. His model also provides a solution to Olbers’ Paradox.   

12. The first elements (1948)

Russian – American physicist George Gamow and others worked out how – starting with just subatomic particles (in this case protons and neutrons) – the nuclei of different light elements could have formed soon after the start of a very hot, dense, but rapidly expanding Universe.

13. Hoyle Coins the term “Big Bang”(1949)

British Astronomer Fred Hoyle coins the term “Big Bang” for theories that propose the Universe expanded from an exceedingly hot, dense state at a specific moment in the past. The term becomes popular, though Hoyle himself believes in a different theory.

14. Cosmic Microwave Background Radiation (1965)

Arno Penzance and Robert Wilson, astronomers at Bell Labs in New Jersey, discovered the Cosmic Microwave Background Radiation (CMBR) – a faint glow of radiation coming from everywhere in the sky. It comes to be realised that this is a relic of the Big Bang.

15. Inflationary Big Bang Theory (1980)

The American physicist Alan Guthrie and colleagues suggested that the Universe expanded at a fantastically fast rate during an extremely early phase of its existence after the Big Bang. The theory helps explain the large- scale structure of the cosmos.

16. Variations in the CMBR (1992)

Measurements by the COBE (Cosmic Background Explorer) satellite revealed tiny variations in the CMBR, providing a picture of the seeds of large – scale structure when the Universe was a tiny fraction of its present size and just 380,000 years old.

17. The existence of dark energy (1999-2001)

High – precision measurements of the CMBR and the recessional velocities of galaxies at different distances provided evidence for dark energy – a mysterious phenomenon that seems to be accelerating the universe’s expansion.

18. Gravitational Waves detected (2016)

Physicists in the United States announce that they have detected gravitational waves. The existence of these waves supports the inflationary Big Bang Theory and provides further confirmation of Einstein’s General Theory of Relativity.

විශ්ව විද්‍යාව යනු විශ්වයේ ප්‍රමාණය, වයස සහ ව්‍යුහය සම්බන්ධ මූලික ප්‍රශ්නවලට පිළිතුරු සෙවීමට උත්සාහ කරන තාරකා විද්‍යා ක්ෂේත්‍රයකි. එනම් සමස්තයක් ලෙස ගතහොත් විශ්වය පිළිබඳ අධ්‍යයනයයි. දාර්ශනිකයන් සහ තාරකා විද්‍යාඥයින් වසර දහස් ගණනක් තිස්සේ අඩු වැඩි වශයෙන් සාර්ථකත්වයක් ඇතිව එවැනි ප්‍රශ්න සමඟ පොරබදමින් සිටිති. විශාලතම ගැටලුවක් වන්නේ  විශ්වය පරිමිත හෝ ප්‍රමාණයෙන් අසීමිතද යන්න යි.මෙය තවමත් නිශ්චිතවම නොදනී (බොහෝ විට අනන්ත විශ්වයක් වොය හැකි බව පෙනේ). විශ්වය ආරම්භ වූයේ කෙසේද සහ කවදාද යන්න, එයට කිසියම් මධ්‍යයක් හෝ කෙලවරක් තිබේද යන්න සහ එය අපගේ මන්දාකිණියට වඩා වැඩි යමක්  සහිතද යන්න දැනට දන්නා විශ්වයේ ස්වභාවය පිළිබඳ දැනට පිළිතුරු දන්නා මූලික ගැටලු කීපයකි. දැන්, අපට පැරණි යුගයේ සිට වර්තමානය දක්වා ආරම්භ කළ හැකිය.

1. Cosmic eggc.1500-1200BCE)

හින්දු ග්‍රන්ථය වන ඍග්වේදයේ විශ්වය ආරම්භ වන්නේ කොස්මික් රන් බිත්තරයකින් හෝ හිරන්‍යගර්භා ලෙස හැඳින්වෙන ගර්භාෂයකින් බව විස්තර කරන ගීතිකාවක් අඩංගු වේ. මෙය පෘථිවිය, අහස් (අවකාශය) සහ පාතාල ලෝකයන් බිහි කිරීමට බිඳී යාමට පෙර අඳුරේ පාවී ගියේය.

2. ඇරිස්ටෝටල්ගේ පෘථිවි කේන්ද්‍රීය විශ්වය (ක්‍රි.පූ. 4 වැනි සියවස)

ග්‍රීක දාර්ශනික ඇරිස්ටෝටල් “විශ්වය යනු පරිමිත, නමුත් කාලයෙන් අනන්ත බවත් සහ පෘථිවිය නිශ්චලව මධ්හ්‍යයේ පවතින බව ” යෝජනා කළේය. ඇරිස්ටෝටල් විසින් ගෝල 55 කින් සමන්විත සංකීර්ණ පද්ධතියක් ගෙනහැර දැක්වූ අතර, එහි අවසාන කොටස විශ්වයේ “අවසානය” සලකුණු කළේය.

3. සූර්ය කේන්ද්‍රීය විශ්වය (ක්‍රි.පූ. 3 වැනි සියවස)

ග්‍රීක තාරකා විද්‍යාඥයෙක් වන Samos හි Aristarchus ඔහුගේ අදහස ඉදිරිපත් කළේ “විශ්වයේ මධ්‍යයේ  පවතින බවත්  සූර්යයා පෘථිවිය වටා කක්ෂගත වන බවත්” ය.  Aristarchus ද තරු යනු සූර්යයාට සමාන ව්‍යුහ බවත්, නමුත් බොහෝ දුරින් ඇති බව සැක කළේය.

4. සත්‍ය යැයි සැලකිය  හැකි ගණිතමය ආකෘතියක් (1543)

පෝලන්ත තාරකා විද්‍යාඥ Nicolaus Copernicus ගේ “De revolutionibus orbium celestium” පොත ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. සූර්යයා මධ්‍යයේ පෘථිවිය සහ අනෙකුත් ග්‍රහලෝක එය වටා ගමන් කරන විශ්වයේ සවිස්තරාත්මක සහ සත්‍ය යයි සැලකිය හැකි ගණිතමය ආකෘතියක් එහි අඩංගු වේ.

5. අනන්ත තරු රාශියක් පිළිබඳ මතය  (1584)

ඉතාලියානු දාර්ශනිකයෙකු සහ ගණිතඥයෙකු වූ Giordano Bruno යෝජනා කළේ සූර්යයා යනු අනන්ත වූ අනෙකුත් තාරකාවන් අතර සාපේක්ෂ වශයෙන් නොවැදගත් තාරකාවක් බවයි. විශ්වය අනන්ත බැවින් එයට මධ්‍යයේ හෝ නිශ්චිත වස්තුවක් නොමැති බව ද ඔහු තර්ක කළේය.

6. අනන්ත විශ්වයට එරෙහි තර්කය (1610)

ජර්මානු තාරකා විද්‍යාඥ ජොහැන්නස් කෙප්ලර් තර්ක කළේ “ස්ථිතික, අනන්ත සහ බාහිර විශ්වයේ ඕනෑම න්‍යායක් දෝෂ සහිතයි, මන්ද එවැනි විශ්වයක සෑම දිශාවකටම තරුවක් පවතින අතර රාත්‍රී අහස පවා දීප්තිමත් වනු ඇති බවයි”. මෙම තර්කය පසුව ඕල්බර්ගේ විරුද්ධාභාසය ලෙස හැඳින්වේ.

7. වස්තු අපගේ ගැලැක්සියෙන් පිටත පවතී (1755)

ජර්මානු දාර්ශනිකයෙකු වන ඉමැනුවෙල් කාන්ට් යෝජනා කලේ රාත්‍රී අහසේ නොපැහැදිලිව පෙනෙන වස්තූන් අපගේ ක්ෂීර පථයෙන් පිටත පවතින වස්තූන් බවයි. විශ්වය ක්ෂීර පථයට ආතරව වෙනත් මන්දාකිණි දරන බවද සිතනවාට වඩා විශ්වය විශාල බවද ඔහු පැවසුවේය. 

8. අභ්‍යවකාශ යේ කාලය පිළිබඳ ක්වන්ටම් විද්‍යා න්‍යාය(1905)

ජර්මානු භෞතික විද්‍යාඥ ඇල්බට් අයින්ස්ටයින්ගේ විශේෂ සාපේක්‍ෂතා න්‍යාය යෝජනා කළේ අවකාශය සහ කාලය ඒකාබද්ධ සන්තතියක්, අවකාශ කාලයක් සෑදෙන බවයි. සැඟවුණු න්‍යාය තුළ ගොඩනඟන ලද උපකල්පනයක් නම්, කිසිදු ස්ථානයක් විශේෂිත නොවන බවයි – එබැවින් විශ්වයට මධ්‍යස්ථයක් සහ දාරයක් නොමැත.

9. සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය (1915)

අයින්ස්‌ටයින් ඔහුගේ සාමාන්‍ය සාපේක්‍ෂතාවාදය ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. මෙය වර්තමානයේ, ගුරුත්වාකර්ෂණය කොස්මික් පරිමාණයන් මත ක්‍රියා කරන ආකාරය පිළිබඳ හොඳම වාර්තාව ලෙස සැලකේ. ස්කන්ධයේ සාන්ද්‍රණය අවකාශ කාලය අවුල් කරන බව එය යෝජනා කළේය. ඔහු විවිධ විය හැකි විශ්වයන් නිර්වචනය කරන සමීකරණ ද නිර්මාණය කළේය.

10. ප්‍රසාරණය වන විශ්වය (1920 ගණන්)

ඇමරිකානු තාරකා විද්‍යාඥ එඩ්වින් හබල් “අපට පිටතින් මන්දාකිණි පවතින අතර දුරස්ථ මන්දාකිණි ඒවායේ දුර ප්‍රමාණයට සමානුපාතිකව අපෙන් ඈත් වන බව නිරීක්ෂණය කරයි”. වෙනත් තාරකා විද්‍යාඥයන් ගණනය කරන්නේ මුළු විශ්වයම ප්‍රසාරණය විය යුතු බවයි.

11. Primeval Atom (1931)

බෙල්ජියම් තාරකා විද්‍යාඥයෙකු සහ පූජක ජෝර්ජස් ලෙමයිට්‍රේ ඔහුගේ “ප්‍රාථමික පරමාණු පිළිබඳ උපකල්පනය” යෝජනා කළේය. මින් යෝජනා කරන්නේ විශ්වය ආරම්භක අතිශය උණුසුම්, ඝනත්වයකින් ප්‍රසාරණය වී ඇති බවයි. ඔහුගේ ආකෘතිය ඔල්බර්ස්ගේ විරුද්ධාභාසයට ද විසඳුමක් සපයයි.

12. පළමු මූලද්‍රව්‍යය (1948)

රුසියානු – ඇමරිකානු භෞතික විද්‍යාඥ ජෝර්ජ් ගැමොව් සහ තවත් අය ක්‍රියා කළේ ” හුදෙක් උප පරමාණුක අංශු වලින් (මෙම අවස්ථාවේ දී ප්‍රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝන) විශ්වය ආරම්භ වූවේ කෙසේද යන්ම සොයා බැලීමටයි.” ඉතා උණුසුම්, ඝන, නමුත් වේගයෙන් ප්‍රසාරණය වන විශ්වයක් ආරම්භ වූ වහාම විවිධ ප්‍රතිදීප්ත මූලද්‍රව්‍යවල න්‍යෂ්ටීන් සෑදිය හැකිව තිබුණි. .

13. Holye coins the term “Big bang”(1949)

බ්‍රිතාන්‍ය තාරකා විද්‍යාඥ ෆ්‍රෙඩ් හොයිල් විසින් නිර්මිත “මහා පිපිරුම් වාදය” යන පදය අතීතයේ නිශ්චිත මොහොතක අතිශයින් උණුසුම්, ඝනත්වයකින් විශ්වය ප්‍රසාරණය වූ බව යෝජනා කරයි. හොයිල් විසින්ම වෙනත් න්‍යායක් විශ්වාස කළද මෙම යෙදුම ජනප්‍රිය වේ.

14. කොස්මික් ක්ෂුද්‍ර තරංග පසුබිම් විකිරණ (1965)

New Jersey හි Bell Labs හි තාරකා විද්‍යාඥයන් වන Arno Penzance සහ Robert Wilson, Cosmic Microwave Background Radiation (CMBR) – අහසේ සෑම තැනකින්ම එන විකිරණවල දුර්වල දිලිසීමක් සොයා ගන්නා ලදී. මෙය මහා පිපිරුමේ ප්‍රතිඵලයක් බව අවබෝධ වෙනවා.

15. Inflationary Big bang theory(1980)

ඇමරිකානු භෞතික විද්‍යාඥ ඇලන් ගුත්‍රි සහ සගයන් යෝජනා කළේ මහා පිපිරුමෙන් පසු එහි පැවැත්මේ අතිශය මුල් අවධියේදී විශ්වය විශ්මයජනක ලෙස වේගවත් වේගයකින් ප්‍රසාරණය වූ බවයි. න්‍යාය විශ්වයේ මහා පරිමාණ ව්‍යුහය පැහැදිලි කිරීමට උපකාරී වේ.

16. CMBR හි වෙනස්කම් (1992)

COBE (Cosmic Background Explorer) චන්ද්‍රිකාව මගින් සිදු කරන ලද මිනුම් මගින් CMBR හි කුඩා වෙනස්කම් අනාවරණය කරන ලද අතර, විශ්වය එහි වර්තමානයේ පවතින ප්‍රමාණයෙන් ඉතා කුඩා කොටසක් වන අතර වසර 380,000ක් පැරණි වූ විට මහා පරිමාණ ව්‍යුහයේ බීජ පිළිබඳ අදහසක් සපයයි.

17. අඳුරු ශක්තියේ පැවැත්ම (1999-2001)

CMBR හි ඉහළ – නිරවද්‍ය මිනුම් සහ විවිධ දුරවල ඇති මන්දාකිණිවල අවපාත ප්‍රවේග අඳුරු ශක්තිය සඳහා සාක්ෂි සපයන ලදී – විශ්වයේ ප්‍රසාරණය වේගවත් කරන බව පෙනෙන අද්භූත සංසිද්ධියකි.

18. ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග අනාවරණය විය (2016)

එක්සත් ජනපදයේ භෞතික විද්යාඥයින් ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග හඳුනාගෙන ඇති බව නිවේදනය කරයි. මෙම තරංගවල පැවැත්ම cosmic big bang theory සඳහා සහය වන අතර අයින්ස්ටයින්ගේ සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය තවදුරටත් තහවුරු කරයි.

Penned By: Rtr. Keerthana Gunaretnam (Editorial Member 2021-22)

Edited, translated and published by: RACSLIIT Editorial Team 2021-22

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in: Logo

You are commenting using your account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s