Cosmology: The Past and the Future of the Universe
From the first fractions of a second after the Big Bang to scenarios of the distant future—how the cosmological history is structured and why understanding it matters not only to astrophysicists. Modern cosmology is no longer purely a theoretical discipline: telescope data, including JWST, are forcing revisions of established models. To make sense of the key stages in the Universe’s evolution is to gain a tool for interpreting science news and for a more informed perception of cosmological hypotheses. The program covers, in chronological order, the Big Bang, the mechanisms of cosmic inflation and its observational consequences, as well as the nature of dark matter and dark energy. You will learn how the first atoms, stars, and galaxies formed, and what role the cosmic microwave background plays in this picture. A dedicated block focuses on current data—especially the results from the JWST telescope—which call into question some standard scenarios. The main options for the Universe’s ultimate fate are discussed: Big Crunch, heat death, Big Rip, and cyclic models. Each topic is accompanied by an analysis of observational evidence and methods for interpreting it. Methodologically, the course is built on combining theoretical concepts with their grounding in real data. You will learn to distinguish which claims are based on reliable observations and which remain hypotheses. Special attention is given to typical mistakes in popular presentations of cosmology—for example, confusing the expansion of space with the motion of galaxies, or misinterpreting redshift. The practical part includes analyzing graphs and diagrams used in scientific publications. The course is intended for students of natural science and engineering fields who are interested in astrophysics; physics and astronomy teachers who want to update their course content; science journalists and popularizers who need accurate terminology; and anyone who follows science news and wants to independently assess the credibility of cosmological claims. By the end of the course, you will master modern cosmological terminology, be able to confidently explain the main models—from inflation to different end-of-Universe scenarios—and relate them to observational data. You will learn to critically analyze news about cosmological discoveries, distinguish confirmed facts from speculation, and identify which specific observations support each scenario. The acquired knowledge will provide a foundation for further independent study of astrophysics.
Course content
- 6 lessons
Introduction: How We Study the Universe
- Что изучает космология и почему важны модели8 min
- Наблюдательные «якоря»: красное смещение, расстояния, возраст8 min
- Ключевые идеи ранней Вселенной: горячая плазма и расширение8 min
- Проверка знаний8 min
- Как читать космологические графики и доверять данным8 min
- Откуда берутся параметры Вселенной: плотности и уравнение состояния8 min
- 6 lessons
Большой Взрыв: первые секунды и формирование структуры
- Первые доли секунды: расширение, температура и фундаментальные процессы8 min
- Нуклеосинтез: как образуются лёгкие элементы8 min
- Рекомбинация и реликтовое излучение: «снимок» ранней Вселенной8 min
- Knowledge Check8 min
- Тёмная материя и рост неоднородностей8 min
- Как формируются галактики: от первичных флуктуаций к структурам8 min
- 6 lessons
Космическая инфляция и ранние загадки
- Проблемы стандартной картины: горизонт, плоскостность, реликтовые флуктуации8 min
- Инфляция: что это такое и какие наблюдаемые следы она оставляет8 min
- Спектр первичных возмущений и связь с космическим микроволновым фоном8 min
- Проверка знаний8 min
- Тонкая настройка и ограничения: что мы можем и не можем утверждать8 min
- Альтернативы и тесты: как отличают модели по данным8 min
- 6 lessons
Тёмная энергия и ускоренное расширение
- Открытие ускорения: сверхновые и космологические расстояния8 min
- Тёмная энергия: космологическая константа и уравнение состояния8 min
- Влияние тёмной энергии на историю расширения Вселенной8 min
- Проверка знаний8 min
- Наблюдательные проверки: крупномасштабная структура и гравитационное линзирование8 min
- Что означает «неопределённость» в космологии и как её уменьшают8 min
- 6 lessons
The Future of the Universe: Endgame Scenarios
- От «замедления» к ускорению: как меняется темп расширения со временем8 min
- Тепловая смерть и «разрежение» Вселенной: что будет с галактиками8 min
- Big Crunch: Conditions Under Which Expansion Can Change Sign8 min
- Проверка знаний8 min
- Большой разрыв и другие экзотические варианты: почему они требуют осторожности8 min
- Что можно заключить уже сейчас, а что остаётся открытым8 min
- 6 lessons
JWST и современная проверка космологических идей