Înțelegerea cosmologiei și a impactului său
Share
Cosmologia poate fi o disciplină dificilă în care să te descurci, deoarece este un domeniu de studiu în fizică care atinge multe alte domenii. (Deși, în adevăr, zilele acestea, aproape toate domeniile de studiu din fizică ating mai multe alte domenii.) Ce este cosmologia? Ce fac de fapt oamenii care îl studiază (numiți cosmologi)? Ce dovezi există pentru a susține activitatea lor?
Cosmologia dintr-o privire
Cosmologie este disciplina științei care studiază originea și eventuala soartă a universului. Este cel mai strâns legat de domeniile specifice astronomiei și astrofizicii, deși secolul trecut a adus și cosmologia în linie cu ideile cheie din fizica particulelor..
Cu alte cuvinte, ajungem la o realizare fascinantă:
Înțelegerea cosmologiei noastre moderne vine din conectarea comportamentului cea mai mare structuri din universul nostru (planete, stele, galaxii și grupări de galaxii) împreună cu cele ale cel mai mic structuri din universul nostru (particule fundamentale).
Istoria Cosmologiei
Studiul cosmologiei este probabil una dintre cele mai vechi forme de anchetă speculativă asupra naturii și a început la un moment dat în istorie când un om antic a privit spre ceruri, a pus întrebări precum:
- Cum am ajuns să fim aici?
- Ce se întâmplă pe cerul nopții?
- Suntem singuri în univers?
- Care sunt acele lucruri strălucitoare pe cer?
Ai ideea.
Anticii au venit cu câteva încercări destul de bune de a explica aceste lucruri. Unul dintre aceștia din tradiția științifică occidentală este fizica grecilor antici, care au dezvoltat un model geocentric cuprinzător al universului, care a fost rafinat de-a lungul secolelor până în vremea lui Tolemie, moment în care cosmologia nu s-a dezvoltat cu adevărat mai multe secole. , cu excepția unor detalii despre viteza diferitelor componente ale sistemului.
Următorul avans important în acest domeniu a venit de la Nicolaus Copernic în 1543, când a publicat cartea sa de astronomie pe patul său de moarte (anticipând că aceasta va provoca controverse cu Biserica Catolică), care contura dovezile pentru modelul său heliocentric de sistem solar. Perspectiva cheie care a motivat această transformare în gândire a fost ideea că nu există niciun motiv real pentru a presupune că Pământul conține o poziție fundamental privilegiată în cosmosul fizic. Această modificare a ipotezelor este cunoscută sub numele de Principiul Copernican. Modelul heliocentric al lui Copernic a devenit și mai popular și acceptat pe baza lucrărilor lui Tycho Brahe, Galileo Galilei și Johannes Kepler, care au acumulat dovezi experimentale substanțiale în sprijinul modelului heliocentric copernican..
Cu toate acestea, Sir Isaac Newton a fost capabil să reunească toate aceste descoperiri pentru a explica de fapt mișcările planetare. El a avut intuiția și intuiția pentru a realiza că mișcarea obiectelor care cad pe pământ era similară cu mișcarea obiectelor care orbitează pe Pământ (în esență, aceste obiecte cad continuu în jurul pământul). Deoarece această mișcare era similară, el și-a dat seama că este probabil cauzată de aceeași forță, pe care a numit-o gravitație. Prin observarea atentă și dezvoltarea unei noi matematici numite calcul și a celor trei legi ale mișcării sale, Newton a fost capabil să creeze ecuații care descriu această mișcare într-o varietate de situații.
Deși legea gravitației a lui Newton a funcționat la prezicerea mișcării cerurilor, a existat o problemă ... nu era clar exact cum funcționa. Teoria propunea că obiectele cu masă se atrag reciproc în spațiu, dar Newton nu a fost capabil să dezvolte o explicație științifică pentru mecanismul pe care gravitația l-a folosit pentru a realiza acest lucru. Pentru a explica inexplicabilul, Newton s-a bazat pe un apel generic către Dumnezeu, practic, obiectele se comportă astfel ca răspuns la prezența perfectă a lui Dumnezeu în univers. Pentru a obține o explicație fizică ar fi așteptat peste două secole, până la sosirea unui geniu al cărui intelect ar putea eclipsa chiar și pe cel al lui Newton.
Relativitatea generală și Big Bang
Cosmologia lui Newton a dominat știința până la începutul secolului XX, când Albert Einstein și-a dezvoltat teoria relativității generale, care a redefinit înțelegerea științifică a gravitației. În noua formulare a lui Einstein, gravitatea a fost cauzată de aplecarea spațiului în patru dimensiuni ca răspuns la prezența unui obiect masiv, cum ar fi o planetă, o stea sau chiar o galaxie.
Una dintre implicațiile interesante ale acestei noi formulări a fost aceea că spațiul în sine nu era în echilibru. În ordine destul de scurtă, oamenii de știință și-au dat seama că relativitatea generală a prezis că spațiul sau se va extinde sau se va contracta. Cred că Einstein credea că universul era de fapt etern, el a introdus o teorie constantă cosmologică, care asigura o presiune care contracara expansiunea sau contracția. Cu toate acestea, când astronomul Edwin Hubble a descoperit că universul se extinde, Einstein și-a dat seama că a făcut o greșeală și a eliminat din teorie constanta cosmologică.
Dacă universul s-ar extinde, concluzia firească este că, dacă ar fi să derulați universul, ați vedea că trebuie să fi început într-un mic și dens material. Această teorie a modului în care a început universul a devenit numită Teoria Big Bang. Aceasta a fost o teorie controversată de-a lungul deceniilor mijlocii ale secolului al XX-lea, deoarece a dominat împotriva teoriei statului constant a lui Fred Hoyle. Descoperirea radiației cosmice de fundal cu microunde în 1965, cu toate acestea, a confirmat o predicție care a fost făcută în raport cu big bang-ul, astfel încât a devenit larg acceptată în rândul fizicienilor.
Deși s-a dovedit greșit în ceea ce privește teoria stării de echilibru, Hoyle este creditat cu evoluțiile majore ale teoriei nucleosintezei stelare, care este teoria că hidrogenul și alți atomi ușori sunt transformați în atomi mai grei din creuzetele nucleare numite stele și scuipați în univers la moartea stelei. Acești atomi mai grei continuă apoi să se formeze în apă, planete și în cele din urmă viață pe Pământ, inclusiv oameni! Astfel, în cuvintele multor cosmologi awestruck, toți suntem formați din stardust.
