Comprendre la cosmologie et son impact

La cosmologie peut être une discipline difficile à maîtriser, car c'est un domaine d'étude en physique qui touche à de nombreux autres domaines. (Bien qu'en vérité, de nos jours, presque tous les domaines d'études en physique touchent à de nombreux autres domaines.) Qu'est-ce que la cosmologie? Que font réellement les personnes qui l’étudient (appelées cosmologistes)? Quelles preuves sont là pour soutenir leur travail?

Coup d'œil sur la cosmologie

Cosmologie est la discipline de la science qui étudie l'origine et le destin éventuel de l'univers. Il est le plus étroitement lié aux domaines spécifiques de l'astronomie et de l'astrophysique, bien que le siècle dernier ait également rapproché la cosmologie des idées clés de la physique des particules..

En d'autres termes, nous atteignons une réalisation fascinante:

Notre compréhension de la cosmologie moderne vient de la connexion du comportement du le plus grand les structures de notre univers (planètes, étoiles, galaxies et amas de galaxies) avec celles des le plus petit structures de notre univers (particules fondamentales).

Histoire de la cosmologie

L'étude de la cosmologie est probablement l'une des plus anciennes formes d'enquête spéculative sur la nature, et elle a commencé à un moment donné de l'histoire lorsqu'un humain ancien a regardé vers le ciel et posé des questions telles que les suivantes:

• Comment en sommes-nous venus à être ici?
• Que se passe-t-il dans le ciel nocturne?
• Sommes nous seuls dans l'univers?
• Quelles sont ces choses brillantes dans le ciel?

Vous avez eu l'idée.

Les anciens ont proposé de très bonnes tentatives pour les expliquer. La physique des Grecs anciens, qui a développé un modèle géocentrique complet de l'univers qui a été affiné au fil des siècles jusqu'à l'époque de Ptolémée, est la principale parmi celles-ci dans la tradition scientifique occidentale, auquel point la cosmologie ne s'est vraiment pas développée davantage pendant plusieurs siècles. , sauf dans certains détails sur les vitesses des différents composants du système.

La prochaine avancée majeure dans ce domaine est venue de Nicolaus Copernicus en 1543, quand il a publié son livre d'astronomie sur son lit de mort (anticipant que cela provoquerait une controverse avec l'Église catholique), décrivant les preuves de son modèle héliocentrique du système solaire. L'idée clé qui a motivé cette transformation de la pensée était la notion qu'il n'y avait aucune raison réelle de supposer que la Terre contenait une position fondamentalement privilégiée au sein du cosmos physique. Ce changement d'hypothèses est connu sous le nom de principe copernicien. Le modèle héliocentrique de Copernic est devenu encore plus populaire et accepté sur la base des travaux de Tycho Brahe, Galileo Galilei et Johannes Kepler, qui ont accumulé des preuves expérimentales substantielles à l'appui du modèle héliocentrique copernicien.

C'est cependant Sir Isaac Newton qui a réussi à rassembler toutes ces découvertes pour expliquer réellement les mouvements planétaires. Il a eu l'intuition et la perspicacité nécessaires pour se rendre compte que le mouvement des objets tombant sur la terre était similaire au mouvement des objets en orbite autour de la Terre (en substance, ces objets tombent continuellement autour La terre). Comme ce mouvement était similaire, il s'est rendu compte qu'il était probablement provoqué par la même force, qu'il appelait la gravité. Par une observation attentive et le développement de nouvelles mathématiques appelées calcul et ses trois lois du mouvement, Newton a pu créer des équations qui décrivaient ce mouvement dans une variété de situations.

Bien que la loi de gravité de Newton ait fonctionné pour prédire le mouvement des cieux, il y avait un problème… il n'était pas exactement clair comment cela fonctionnait. La théorie a proposé que les objets de masse s'attirent à travers l'espace, mais Newton n'a pas été en mesure de développer une explication scientifique du mécanisme utilisé par la gravité pour y parvenir. Afin d'expliquer l'inexplicable, Newton s'est appuyé sur un appel générique à Dieu, fondamentalement, les objets se comportent de cette façon en réponse à la présence parfaite de Dieu dans l'univers. Pour obtenir une explication physique, il faudrait attendre plus de deux siècles, jusqu'à l'arrivée d'un génie dont l'intellect pourrait éclipser même celui de Newton.

Relativité générale et Big Bang

La cosmologie de Newton a dominé la science jusqu'au début du XXe siècle, lorsque Albert Einstein a développé sa théorie de la relativité générale, qui a redéfini la compréhension scientifique de la gravité. Dans la nouvelle formulation d'Einstein, la gravité était causée par la flexion de l'espace-temps à 4 dimensions en réponse à la présence d'un objet massif, comme une planète, une étoile ou même une galaxie.

L'une des implications intéressantes de cette nouvelle formulation était que l'espace-temps lui-même n'était pas en équilibre. Dans un ordre assez court, les scientifiques ont réalisé que la relativité générale prédit que l'espace-temps se dilaterait ou se contracterait. Croire qu'Einstein croyait que l'univers était en fait éternel, il a introduit une constante cosmologique dans la théorie, qui a fourni une pression qui a contrecarré l'expansion ou la contraction. Cependant, lorsque l'astronome Edwin Hubble a finalement découvert que l'univers était en fait en expansion, Einstein s'est rendu compte qu'il avait fait une erreur et a supprimé la constante cosmologique de la théorie..

Si l'univers était en expansion, alors la conclusion naturelle est que si vous deviez rembobiner l'univers, vous verriez qu'il doit avoir commencé dans un minuscule et dense amas de matière. Cette théorie sur la façon dont l'univers a commencé est devenue la théorie du Big Bang. C'était une théorie controversée à travers les décennies du milieu du XXe siècle, car elle rivalisait pour la domination contre la théorie de l'état d'équilibre de Fred Hoyle. La découverte du rayonnement de fond micro-ondes cosmique en 1965, cependant, a confirmé une prédiction qui avait été faite en relation avec le big bang, de sorte qu'il est devenu largement accepté par les physiciens.

Bien qu'il se soit trompé sur la théorie de l'état stationnaire, Hoyle est crédité des développements majeurs dans la théorie de la nucléosynthèse stellaire, qui est la théorie selon laquelle l'hydrogène et d'autres atomes légers sont transformés en atomes plus lourds dans les creusets nucléaires appelés étoiles, et crachent dans l'univers à la mort de l'étoile. Ces atomes plus lourds se transforment ensuite en eau, en planètes et, finalement, en vie sur Terre, y compris les humains! Ainsi, selon les mots de nombreux cosmologistes émerveillés, nous sommes tous formés à partir de poussière d'étoiles.