Boekfragment: 'Calculating The Cosmos' (Vs 2016)

{h1}

In "berekening van de kosmos" presenteert auteur ian stewart een gids voor de kosmos, van ons zonnestelsel tot het hele universum.

In "The Cosmos Calculation" presenteert Ian Stewart een opwindende gids voor de kosmos, van ons zonnestelsel tot het hele universum. Beginnend met de Babylonische integratie van wiskunde in de studie van astronomie en kosmologie, vindt Stewart de evolutie van ons begrip van de kosmos: Hoe Keplers wetten van planetaire beweging Newton ertoe brachten zijn zwaartekrachtstheorie te formuleren. Hoe twee eeuwen later kleine onregelmatigheden in de beweging van Mars Einstein inspireerden om zijn algemene relativiteitstheorie te bedenken. Hoe, tachtig jaar geleden, de ontdekking dat het universum uitdijt, heeft geleid tot de ontwikkeling van de oerknaltheorie van zijn oorsprong. Hoe single point origin en expansie kosmologen ertoe brachten nieuwe componenten van het universum te theoretiseren, zoals inflatie, donkere materie en donkere energie. Maar verklaart inflatie de structuur van het universum van vandaag? Bestaat donkere materie eigenlijk? Kan een wetenschappelijke revolutie die de al lang bestaande wetenschappelijke orthodoxie zal uitdagen en die ons begrip van het universum opnieuw transformeert, op komst zijn? Hieronder vindt u een fragment uit 'De kosmos berekenen: hoe wiskunde het universum onthult' (Basic Books, 2016).

Deze vooruitgang in de verkenning en het gebruik van de ruimte is niet alleen afhankelijk van slimme technologie, maar ook van een lange reeks wetenschappelijke ontdekkingen die minstens drie millennia geleden teruggaat tot het oude Babylon. Wiskunde vormt de kern van deze vooruitgang. Engineering is natuurlijk ook van vitaal belang en ontdekkingen in veel andere wetenschappelijke disciplines waren nodig voordat we de benodigde materialen konden maken en ze in een werkruimtesonde kunnen samenvoegen, maar ik zal me concentreren op hoe de wiskunde onze kennis van het universum heeft verbeterd.

Het verhaal van verkenning van de ruimte en het verhaal van de wiskunde zijn vanaf de vroegste tijden hand in hand gegaan. Wiskunde is essentieel gebleken voor het begrijpen van de zon, maan, planeten, sterren en het enorme arsenaal aan bijbehorende objecten die samen de kosmos vormen - het universum dat op grote schaal wordt beschouwd. Duizenden jaren lang was wiskunde onze meest effectieve methode om kosmische gebeurtenissen te begrijpen, vast te leggen en te voorspellen. In sommige culturen, zoals het oude India rond 500, was de wiskunde inderdaad een subtak van de astronomie. Omgekeerd hebben astronomische verschijnselen de ontwikkeling van de wiskunde gedurende meer dan drie millennia beïnvloed, wat alles heeft geïnspireerd van Babylonische voorspellingen van verduisteringen tot calculus, chaos en de kromming van ruimtetijd.

Aanvankelijk was de belangrijkste astronomische rol van de wiskunde het registreren van waarnemingen en het uitvoeren van bruikbare berekeningen over fenomenen zoals zonsverduisteringen, waarbij de maan tijdelijk de zon verduistert, of maansverduisteringen, waarbij de schaduw van de aarde de maan verduistert. Door na te denken over de geometrie van het zonnestelsel, realiseerden astronomische pioniers dat de aarde rond de zon gaat, ook al ziet het er anders vanaf hier uit. De ouden combineerden observaties ook met geometrie om de grootte van de aarde en de afstanden tot de maan en de zon te schatten.

Diepere astronomische patronen begonnen rond 1600 te ontstaan, toen Johannes Kepler drie wiskundige regelmatigheden ontdekte - 'wetten' - in de banen van de planeten. In 1679 herinterpreteerde Isaac Newton de wetten van Kepler om een ​​ambitieuze theorie te formuleren die niet alleen beschrijft hoe de planeten van het zonnestelsel bewegen, maar ook de beweging van ieder systeem van hemellichamen. Dit was zijn theorie van zwaartekracht, een van de centrale ontdekkingen in zijn wereldveranderende Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy). Newton's wet van de zwaartekracht beschrijft hoe elk lichaam in het universum elk ander lichaam aantrekt.

Door de zwaartekracht te combineren met andere wiskundige wetten over de beweging van lichamen, een eeuw eerder door Galileo gepionierd, legde en voorspelde Newton talloze hemellichamen. Meer in het algemeen veranderde hij hoe we denken over de natuurlijke wereld, en creëerde hij een wetenschappelijke revolutie die vandaag nog steeds van kracht is. Newton toonde aan dat natuurlijke fenomenen (vaak) worden beheerst door wiskundige patronen, en door deze patronen te begrijpen, kunnen we ons begrip van de natuur verbeteren. In Newton's tijd legden de wiskundige wetten uit wat er in de hemel gebeurde, maar ze hadden geen significante praktische toepassingen, behalve voor navigatie.

***

Dat veranderde allemaal toen de USSR's Spoetnik satelliet ging in 1957 naar een lage baan om de aarde en vuurde het startpistool af voor de ruimterace. Als je voetbal kijkt op satelliettelevisie - of opera of komedies of wetenschappelijke documentaires - haal je een real-world voordeel uit de inzichten van Newton.

Aanvankelijk leidden zijn successen tot een weergave van de kosmos als een universum met een uurwerk, waarin alles majestueus de paden volgt die bij het aanbreken van de schepping zijn vastgesteld. Er werd bijvoorbeeld gedacht dat het zonnestelsel in vrijwel de huidige staat werd gecreëerd, met dezelfde planeten die in dezelfde bijna cirkelvormige banen bewegen. Toegegeven, alles draaide wat rond; de vooruitgang van de periode in astronomische waarnemingen had dat overduidelijk gemaakt. Maar er was een wijdverbreide overtuiging dat er niets veranderd, veranderd of op een dramatische manier veranderd zou zijn gedurende talloze eonen. In de Europese religie was het ondenkbaar dat Gods perfecte schepping in het verleden anders kon zijn geweest.De mechanistische kijk op een normale, voorspelbare kosmos duurde driehonderd jaar.

Niet langer. Recente innovaties in de wiskunde, zoals de chaostheorie, gekoppeld aan de krachtige computers van vandaag, die in staat zijn om de relevante cijfers met ongekende snelheid te kraken, hebben onze opvattingen over de kosmos sterk veranderd. Het uurwerkmodel van het zonnestelsel blijft geldig gedurende korte perioden en in de astronomie is een miljoen jaar meestal kort. Maar onze kosmische achtertuin is nu onthuld als een plek waar werelden deden en zullen migreren van de ene baan naar de andere. Ja, er zijn erg lange periodes van regelmatig gedrag, maar van tijd tot tijd worden ze gekenmerkt door uitbarstingen van wilde activiteit. De onveranderlijke wetten die aanleiding hebben gegeven tot het idee van een universum met een uurwerk kunnen ook plotselinge veranderingen en zeer grillig gedrag veroorzaken.

De scenario's die astronomen nu voor ogen hebben, zijn vaak dramatisch. Tijdens de vorming van het zonnestelsel kwamen bijvoorbeeld hele werelden in botsing met apocalyptische gevolgen. Op een dag, in de verre toekomst, zullen ze dit waarschijnlijk opnieuw doen: er is een kleine kans dat Mercurius of Venus is gedoemd, maar we weten niet welke. Het kan beide zijn en ze kunnen ons meenemen. Een dergelijke botsing heeft waarschijnlijk geleid tot de vorming van de maan. Het klinkt als iets uit science fiction, en het is... maar de beste vriendelijke, 'harde' science fiction waarin alleen de fantastische nieuwe uitvinding verder gaat dan de bekende wetenschap. Behalve dat er hier geen fantastische uitvinding is, slechts een onverwachte wiskundige ontdekking.

Wiskunde heeft ons begrip van de kosmos op elke schaal geïnformeerd: de oorsprong en beweging van de maan, de bewegingen en vorm van de planeten en hun metgezelmanen, de fijne kneepjes van asteroïden, kometen en Kuipergordelobjecten, en de logge hemelse dans van het hele zonnestelsel. Het heeft ons geleerd hoe interacties met Jupiter asteroïden naar Mars kunnen gooien, en vandaar de aarde; waarom Saturnus niet de enige is die ringen bezit; hoe zijn ringen vormden om mee te beginnen en waarom ze zich gedragen zoals ze doen, met vlechten, ribbels en vreemde roterende 'spaken'. Het heeft ons laten zien hoe de ringen van een planeet manen kunnen uitspugen, één voor één.

Uurwerk heeft plaats gemaakt voor vuurwerk.

Koop Calculating the Cosmos op Amazon.com >

Excerpted from "Calculating the Cosmos: How Mathematics Unveils the Universe" door Ian Stewart. Copyright © 2016. Beschikbaar van Basic Books, een imprint van Perseus Books, LLC, een dochteronderneming van Hachette Book Group, Inc. Alle rechten voorbehouden.


Video Supplement: Ieromonahul Macarie Banu -.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com