Comprender la cosmología y su impacto

La cosmología puede ser una disciplina difícil de manejar, ya que es un campo de estudio dentro de la física que toca muchas otras áreas. (Aunque, en verdad, en la actualidad, casi todos los campos de estudio dentro de la física tocan muchas otras áreas). ¿Qué es la cosmología? ¿Qué hacen realmente las personas que lo estudian (llamadas cosmólogos)? ¿Qué evidencia hay para apoyar su trabajo??

La cosmología de un vistazo

Cosmología es la disciplina de la ciencia que estudia el origen y el destino final del universo. Está más estrechamente relacionado con los campos específicos de la astronomía y la astrofísica, aunque el siglo pasado también ha alineado la cosmología con las ideas clave de la física de partículas..

En otras palabras, alcanzamos una realización fascinante:

Nuestra comprensión de la cosmología moderna proviene de conectar el comportamiento de mas grande estructuras en nuestro universo (planetas, estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias) junto con las de los pequeñísimo estructuras en nuestro universo (partículas fundamentales).

Historia de la cosmología

El estudio de la cosmología es probablemente una de las formas más antiguas de investigación especulativa sobre la naturaleza, y comenzó en algún momento de la historia cuando un humano antiguo miró hacia los cielos y formuló preguntas como las siguientes:

• ¿Cómo llegamos a estar aquí??
• Que esta pasando en el cielo nocturno?
• Estamos solos en el universo?
• ¿Qué son esas cosas brillantes en el cielo??

Tienes la idea.

A los antiguos se les ocurrieron algunos intentos bastante buenos de explicarlos. El principal de estos en la tradición científica occidental es la física de los antiguos griegos, que desarrollaron un modelo geocéntrico integral del universo que fue refinado a lo largo de los siglos hasta la época de Ptolomeo, momento en el que la cosmología realmente no se desarrolló más durante varios siglos. , excepto en algunos de los detalles sobre las velocidades de los distintos componentes del sistema.

El siguiente gran avance en esta área vino de Nicolaus Copernicus en 1543, cuando publicó su libro de astronomía en su lecho de muerte (anticipando que causaría controversia con la Iglesia Católica), describiendo la evidencia de su modelo heliocéntrico del sistema solar. La idea clave que motivó esta transformación en el pensamiento fue la noción de que no había una razón real para suponer que la Tierra contiene una posición fundamentalmente privilegiada dentro del cosmos físico. Este cambio en los supuestos se conoce como el Principio de Copérnico. El modelo heliocéntrico de Copérnico se hizo aún más popular y aceptado en base al trabajo de Tycho Brahe, Galileo Galilei y Johannes Kepler, quienes acumularon pruebas experimentales sustanciales en apoyo del modelo heliocéntrico copernicano..

Sin embargo, fue Sir Isaac Newton quien pudo reunir todos estos descubrimientos para explicar realmente los movimientos planetarios. Tuvo la intuición y la perspicacia de darse cuenta de que el movimiento de los objetos que caían a la Tierra era similar al movimiento de los objetos que orbitan la Tierra (en esencia, estos objetos caen continuamente alrededor la tierra). Como este movimiento era similar, se dio cuenta de que probablemente fue causado por la misma fuerza, a la que llamó gravedad. Mediante una observación cuidadosa y el desarrollo de nuevas matemáticas llamadas cálculo y sus tres leyes del movimiento, Newton pudo crear ecuaciones que describieron este movimiento en una variedad de situaciones.

Aunque la ley de gravedad de Newton funcionaba para predecir el movimiento de los cielos, había un problema ... no estaba exactamente claro cómo funcionaba. La teoría propuso que los objetos con masa se atraen entre sí a través del espacio, pero Newton no pudo desarrollar una explicación científica del mecanismo que la gravedad usó para lograr esto. Para explicar lo inexplicable, Newton se basó en una apelación genérica a Dios, básicamente, los objetos se comportan de esta manera en respuesta a la presencia perfecta de Dios en el universo. Para obtener una explicación física esperaría más de dos siglos, hasta la llegada de un genio cuyo intelecto podría eclipsar incluso el de Newton.

Relatividad general y el Big Bang

La cosmología de Newton dominó la ciencia hasta principios del siglo XX, cuando Albert Einstein desarrolló su teoría de la relatividad general, que redefinió la comprensión científica de la gravedad. En la nueva formulación de Einstein, la gravedad fue causada por la flexión del espacio-tiempo de 4 dimensiones en respuesta a la presencia de un objeto masivo, como un planeta, una estrella o incluso una galaxia..

Una de las implicaciones interesantes de esta nueva formulación fue que el espacio-tiempo en sí mismo no estaba en equilibrio. En poco tiempo, los científicos se dieron cuenta de que la relatividad general predijo que el espacio-tiempo se expandiría o contraería. Cree que Einstein creía que el universo era realmente eterno, introdujo una constante cosmológica en la teoría, que proporcionó una presión que contrarrestó la expansión o contracción. Sin embargo, cuando el astrónomo Edwin Hubble descubrió que el universo se estaba expandiendo, Einstein se dio cuenta de que había cometido un error y eliminó la constante cosmológica de la teoría..

Si el universo se estaba expandiendo, entonces la conclusión natural es que si fueras a rebobinar el universo, verías que debe haber comenzado en un grupo pequeño y denso de materia. Esta teoría de cómo comenzó el universo se convirtió en la teoría del Big Bang. Esta fue una teoría controvertida durante las décadas intermedias del siglo XX, ya que compitió por el dominio contra la teoría del estado estacionario de Fred Hoyle. Sin embargo, el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas en 1965 confirmó una predicción que se había hecho en relación con el Big Bang, por lo que se hizo ampliamente aceptado entre los físicos..

Aunque se demostró que estaba equivocado acerca de la teoría del estado estacionario, a Hoyle se le atribuyen los principales avances en la teoría de la nucleosíntesis estelar, que es la teoría de que el hidrógeno y otros átomos de luz se transforman en átomos más pesados ​​dentro de los crisoles nucleares llamados estrellas, y escupen en el universo tras la muerte de la estrella. ¡Estos átomos más pesados ​​se forman en agua, planetas y finalmente en vida en la Tierra, incluidos los humanos! Por lo tanto, en palabras de muchos cosmólogos asombrados, todos estamos formados por polvo de estrellas.