Înainte de anii ’20, aceste cuvinte nu își aveau locul în înțelegerea științifică a universului. Astronomii au crezut că universul ar putea fi etern și neschimbător. Știam însă de o singură galaxie și de câteva milioane de stele vizibile, acesta fiind scopul universului nostru pe care noi îl puteam observa. Mai târziu, astronomul Edwin Hubble a observat galaxii îndepărtate una de cealaltă și a formulat Legea lui Hubble pentru a explica expansiunea uniformă a universului. Între timp, fizicianul Albert Einstein a terminat teoria lui generală a relativității care a oferit un model de forme cosmice omogene profilate de către gravitație. Aceste eforturi au pus bazele unor valuri de noi descoperiri și teorii în deceniile următoare.
Teoria Big Bang
Timp de secole, oamenii au privit stelele și s-au întrebat cum universul s-a dezvoltat în ceea ce este el astăzi. Universul a fost obiectul unor discuții religioase, filozofice și științifice, iar printre oamenii care au încercat să descopere misterele dezvoltării universului se numără oameni de știință de renume, precum Albert Einstein, Edwin Hubble și Stephen Hawking. Una dintre cele mai renumite și larg acceptate modele de dezvoltare a universului este teoria Big Bang.
Deși această teorie este celebră, ea este, de asemenea, și înțeleasă greșit la scară largă. Una dintre greșelile comune legate de această teorie este că descrie originea universului. Nu este deloc așa. Big Bang-ul este o încercare de a explica modul în care universul s-a dezvoltat de la o stare foarte mică și densă în ceea ce este astăzi. Teoria nu încearcă să explice ceea ce a inițiat crearea universului sau ce a fost înainte de Big Bang sau chiar ce se află în afara universului.
O altă concepție înțeleasă greșit este că Big Bang a fost un fel de explozie. Nici acest lucru nu este adevărat. Big Bang descrie expansiunea universului, în timp ce unele versiuni ale teoriei se referă la o expansiune incredibil de rapidă (eventual mai rapidă decât viteza luminii), nu la o explozie în sensul clasic.
În concluzie, teoria Big Bang este o provocare. Ea implică concepte care contrazic modul în care noi percepem lumea. Primele etape ale Big Bang-ului pun accentul pe un moment în care toate forțele universului au fost parte dintr-o forță unită. Legile științei încep să se dărâme cu cât privești mai în spate. În cele din urmă, nu vei putea face nicio teorie științifică legată de ceea ce se întâmplă deoarece știința în sine nu se aplică.
Pe scurt despre Big Bang
Teoria Big Bang descrie dezvoltarea universului de la momentul imediat după ce acesta a început să existe până la ziua de astăzi. Este unul dintre multele modele științifice care încearcă să explice de ce universul este așa cum este. Teoria face câteva predicții, dintre care multe s-au dovedit prin date observaționale. Prin urmare, este cea mai populară și acceptată teorie cu privire la dezvoltarea universului.
Cel mai important concept la care facem referire atunci când vorbim de Big Bang este expansiunea. Mulți oameni cred că Big Bang-ul se referă la un moment în care toată materia și energia din univers au fost concentrate într-un punct minuscul, apoi acest punct a explodat, aruncând cu materie prin spațiu și universul s-a creat. De fapt, Big Bang explică expansiunea spațiului în sine, ceea ce înseamnă că tot ceea ce se află în spațiu se deplasează precum particulele unei mari explozii.
Astăzi, când ne uităm pe cer noaptea, vedem galaxii separate, de aceea pare să fie o expansiune uriașă într-un spațiu gol. În primele momente ale Big Bang-ului, puteam observa toată materia, energia și spațiul fiind comprimate într-o zonă de volum zero și de densitate infinită. Cosmologii numesc acest lucru o singularitate.
Cum a fost universul înainte de începutul Big Bang-ului? Conform teoriei, acesta era extrem de dens și foarte fierbinte. Exista atât de multă energie în univers în timpul primelor momente încât materia pe care noi o știm nu se putea forma. Dar universul s-a extins rapid, ceea ce înseamnă că a devenit mai puțin dens și s-a răcit. În timp ce se extindea, materia a început să se formeze, iar radiațiile au început să își piardă din energie. În doar câteva secunde, universul s-a format dintr-o singularitate care se întindea în spațiu.
Un rezultat al Big Bang-ului a fost formarea celor patru forțe fundamentale în univers: electromagnetismul, forța nucleară puternică, forța nucleară slabă și gravitația.
La începutul Big Bang-ului, aceste forțe erau toate parte a unei forțe unificate. Abia la scurt timp după Big Bang aceste forțe s-au separat în ceea ce sunt astăzi. Modul în care acestea au fost la un moment dat părți ale unui tot unitar este un mister pentru oamenii de știință. Mulți fizicieni și cosmologi încă lucrează la formarea Teoriei Marii Unificări care ar putea explica modul în care cele patru forțe au fost unite și cum acestea au legătura una cu cealaltă.
Cum funcționează gravitația?
De fiecare dată când sari, experimentezi gravitația. Ea te trage înapoi pe pământ. Fără gravitație ai pluti pur și simplu în atmosferă, împreună cu restul materiei de pe pământ.
Poți vedea gravitația la locul de muncă, de fiecare dată când cade o carte, urci o scară sau arunci o minge în aer. Gravitația este o prezență constantă în viețile noastre și rareori ne minunăm de misterul care o înconjoară, dar chiar și cu câteva teorii bine primite care încearcă să explice de ce cartea a căzut pe podea, tot niște teorii rămân. Misterul gravitației este intact.
Așadar, ce știm despre gravitație? Știm că aceasta face ca oricare două obiecte din univers să fie trase unul de celălalt. De asemenea, știm că gravitația ajută la formarea universului care păstrează luna pe orbită în jurul Pământului și acest lucru poate fi valorificat pentru mai multe aplicații precum motoarele alimentate de gravitație sau lămpile alimentate de gravitație.
În ceea ce privește știința din spatele acțiunii, știm că Isaac Newton a definit gravitația ca o forță, una care atrage toate obiectele de toate celelalte obiecte. Știm că Albert Einstein a spus că gravitația este un rezultat al curbării spațiu-timp. Aceste două teorii sunt cele mai comune care explică la scară largă gravitația, chiar dacă sunt oarecum incomplete. Deși mulți oameni au observat că gravitația există, Newton a fost cel care a dezvoltat o explicație coerentă pentru aceasta.
Gravitația lui Newton
În 1600, un fizician și matematician englez pe nume Isaac Newton stătea sub un măr, sau cel puțin așa ne arată legenda. Aparent, un măr i-a căzut pe cap și, din acel moment, Newton a început să se întrebe de ce mărul a fost atras de pământ în prima fază.
Newton a mediatizat teoria lui cu privire la gravitația universală în anul 1680. El, practic a stabilit ideea cum gravitația ar fi o forță care acționează asupra întregii materii din univers și este o funcție atât a masei cât și a distanței. Teoria arată că fiecare particulă a materiei atrage toate celelalte particule cu o forță care este direct proporțională cu produsul meselor lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Așadar, cu cât particulele sunt mai îndepărtate și/sau cu cât particulele sunt mai puțin masive, cu atât forța gravitațională este mai mică.
Gravitația lui Einstein
Albert Einstein, câștigătorul Premiului Nobel în anul 1921, a contribuit la o teorie alternativă a gravitației la începutul anilor 1900. A fost parte a celebrei sale teorii, Teoria Generală a Relativității, și a oferit o explicație foarte diferită de cea a lui
Newton, Legea Universală a Gravitației. Einstein nu a crezut că gravitația era o forță deloc. El a spus că a fost o denaturare în forma spațiu-timp, cunoscută ca „a patra dimensiune”.
Fizica de bază arată că, în cazul în care nu există forțe externe la locul de muncă, orice obiect se va deplasa întotdeauna în cea mai dreaptă linie posibilă. Prin urmare, fără o forță externă, două obiecte care călătoresc de-a lungul unor căi paralele, vor rămâne mereu paralele. Ele nu se vor întâlni.
De fapt, adevărul este că ele se întâlnesc. Particulele care încep pe căi paralele uneori ajung în coliziune. Teoria lui Newton spune să acest lucru se poate întâmpla din cauza gravitației. O forță atrage obiectele între ele sau acestea pot atrage un singur obiect, al treilea. Einstein, de asemenea, spune că acest lucru se întâmplă din cauza gravitației, dar în teoria sa, gravitația nu este o forță, ci este o curbă în spațiu-timp.
Potrivit lui Einstein, aceste obiecte încă călătoresc de-a lungul celei mai drepte linii posibile, dar din cauza unei denaturări spațiu-timp, acea linie foarte dreaptă este acum de-a lungul unui traseu sferic. Așadar, două obiecte care se mișcă de-a lungul unui plan plat, acum se mișcă de-a lungul unui plan sferic, iar cele două căi drepte de-a lungul sferei se termină într-un singur punct.
Gravitoni sau nu, știm că ceea ce ajunge sus trebuie să și coboare. Poate într-o zi vom afla cu precizie de ce. Dar până atunci, vom fi mulțumiți să știm că planeta Pământ nu va intra în Soare prea curând. Gravitația ne va păstra în siguranță pe orbită.
