Home » Articole » RO » Știință » Astronomie » Aspecte generale ale dezvoltării cosmologiei (1)

Aspecte generale ale dezvoltării cosmologiei (1)

Cosmologia studiază structura şi evoluţia Universului (considerat ca un tot unitar); în particular studiază regiunea actualmente observabilă a Universului, numită Metagalaxie, interpretând sau extrapolând datele de observaţie corespunzătoare.

I. G. Perel, în cartea ”Dezvoltarea concepțiilor despre Univers” (Editura Știițifică, București, 1964) scrie următoarele:

Cele mai vechi concepții despre Univers s-au format în epoca preistorică, cu mult timp înaintea constituirii primelor state, în condițiile orânduirii primitive.” (Pag. 13)

Toate civilizațiile vechi aveau o anumită concepție referitoare la alcătuirea lumii în care trăiau și prin care încercau să explice toate evenimentele care aveau loc, începând cu succesiunea zilelor și a nopților, cu succesiunea anotimpurilor, continuând cu activitatea vulcanică, cu seismele și sfârșind cu eclipsele solare, cu configurația stelelor pe bolta cerească sau cu căderea meteoriților… Concepțiile despre lume, despre natură, despre univers, au evoluat apoi, în evul mediu și apoi în secolele următoare…

Se poate remarca un aspect important şi anume că, în ultimă instanță, concepțiile despre Univers – (care formează aşa–numita cosmodoxie, de la Kósmos, natură şi Doxa, opinie în limba greaca) – s-au modificat în decursul timpului… Concepţiile despre Univers au fost într-o anumită măsură dependente de evoluţia de ansamblu a societăţii dar şi de nivelul libertăţii de gândire al indivizilor care compuneau societăţile respective, precum şi de nivelul inteligenţei acelor indivizi… Trebuie remarcat de asemenea că înţelegerea structurii Universului, a proceselor care au loc în Univers, implică, mai mult ca în orice alt domeniu poate, o libertate nelimitată a gândirii…

În caz contrar, adică în cazul unei gândiri impuse sau constrânse, imaginea despre Univers va fi deformată, limitată şi va fi înlocuită, mai devreme sau mai târziu…

Iată un exemplu oferit chiar de către I. G. Perel:

În teoriile cosmologice vechi care au apărut la începutul secolului al XX-lea, universul era considerat ca structură omogen şi izotrop. Pentru cosmologia actuală – actuală, adică aceea din anul 1964 – o astfel de concepţie nu mai apare ca singura posibilă. Mai mult decât atâta, tot ce se ştie despre structura părţii universului, accesibilă în prezent observaţiilor, ne vorbeşte nu numai despre complexitatea în general a acestei structuri, ci şi despre o varietate structurală care nu se reduce numai la varietatea formelor materiei cosmice.” (Pag. 305)

Este de notat doar atât: libertatea gândirii era ceva mai mare atunci, decât la începutul secolului al XX-lea, datorată în special celor două mari descoperiri: teoria cuantică şi teoria relativităţii, teorii care au deschis noi posibilităţi de cercetare a Universului… Fiindcă una dintre caracteristicile libertăţii de gândire este aceea de a putea explora necunoscutul, adică de a evidenţia noi posibilităţi de organizare, de reprezentare şi de manifestare a EXISTENŢEI…

*

Cred că nu ar fi lipsit de interes să consemnez, în cele ce urmează, o problemă care era considerată importantă în secolele trecute (respectiv în secolele XIX şi XX) şi anume poblema cosmologică. Iată un citat, în acest sens, dintr-o broşură de popularizare a ştiinţei, apărută în anul 1936, şi anume „Despre Om şi Univers”, autor Şt. I. Manoliu (Ediţia a II-a, editată de ziarul „Ogorul Învăţământului Românesc):

Problema cosmologică tinde să arate că toate elementele alcătuitoare ale Universului au o ordine stabilită şi o armonie.

Mecanicismul – susţine că totul în natură se reduce la atracţie şi respingere.

Finalismul – susţine că această armonie în Univers, nu poate fi rezultatul unei forţe oarbe, inconştiente, ci dimpotrivă, totul nu e decât o voinţă şi o inteligenţă supremă care conduce acestă mişcare cu un scop bine dterminat.

Evoluţionismul – susţine că universul este într-o continuă prefacere urmând un ritm de alternanţă în distribuţia materiei şi a mişcării. Evoluţia nu este decât o continuă pierdere de mişcare ce contribuie la o înceată închegare a materiei (Herbert Spencer)” (Pag. 10, 11)

Acestă problemă cosmologică, sub o formă sau alta, a continuat să frământe minţile oamenilor şi în acest început de secol XXI şi probabil că va mai continua să constituie un subiect de discuţie şi în alte secole…

*

Într-un anumit sens se poate considera că sistemul geocentric elaborat de Ptolemeu şi sistemul heliocentric elaborat de Copernic, pot fi considerate ca fiind primele modele cosmologice. Acestea reduc Universul, fie la planeta Pământ, fie la sistemul solar (pentru care Copernic dă o descriere corectă). După stabilirea de către Newton a legii atracţiei universale, se impune ideea infinităţii Universului. În secolul al XIX-lea, Universul era reprezentat printr-un model cosmologic în care acesta, Universul, era considerat ca fiind infinit în spaţiu şi timp; spaţiul fizic tridimensional era considerat euclidian, iar Universul, invariabil în timp (staţionar). Distribuţia materiei era caracterizată prin omogenitate şi izotropie. Acest model nu a putut explica două paradoxuri cosmologice, şi anume, paradoxul lui Olbers şi paradoxul lui Seeliger.

Paradoxul lui Olbers sau paradoxul fotometric – în Universul infinit, uniform umplut cu surse de lumină (stele, galaxii, etc.), cerul nocturn ar trebui să fie luminat intens; în orice direcţie ar fi privită strălucirea cerului, aceasta ar trebui să fie egală cu aceea a discului solar. În realitate însă, cerul nocturn este aproape întunecat.

Paradoxul lui Seeliger sau paradoxul gravitaţional – în Universul infinit, în care materia este distribuită uniform, forţa gravitaţională va fi infinită în orice punct, ceea ce nu are sens fizic.

Paradoxurile cosmologice sunt explicate satisfăcător în cadrul cosmologiei relativiste, considerându-se că Universul este nestaţionar (în evoluţie). O serie de descoperiri au produs modificări importante asupra concepţiilor despre Univers. Legea lui Hubble (v = H x r; v – viteza de expansiune a corpurilor cereşti, H-constanta Hubble, r – distanţa), existenţa radiaţiei termice de fond sau relicve (2.7 K, unde K este gradul Kelvin, respectiv unitatea de măsură a temperaturii în Sistemul Internaţional de Unităţi), precum şi abundenţa elementelor chimice uşoare, arată că actualmente Universul este în expansiune, iar în trecutul său, cândva, s-a aflat într-o stare fizică deosebită, caracterizată printr-o mare densitate şi o temperatură foarte ridicată.

Această stare a Universului este cunoscută sub numele de ”Univers fierbinte”, iar modelul cosmologic se numeşte modelul Big Bang (Marea Explozie). Se consideră că această stare a Universului a avut o importanţă hotărâtoare în generarea particulelor elementare cunoscute şi sinteza nucleelor primelor elemente chimice (hidrogen, heliu), din care s-au format structurile cosmice ale Universului observabil.

Ervin Laszlo, remarcă însă foarte inspirat …

Acesta este cel mai adânc şi mai mare mister dintre toate – misterul originilor însuşi procesului de generare a universului.

Din acest model, au derivat ulterior alte modele mai perfecţionate, dintre care este de amintit modelul inflaţionist. Etapele principale pe care le-a parcurs Universul de la momentul iniţial şi până în momentul actual sunt sintetizate în tabelul 1 (Restian A. – ”Unitatea lumii şi integrarea ştiinţelor sau integronica”, Editura ştiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti, 1989).

Tabelul 1 Principalele etape ale evoluţiei Universului (J.D. Barow, J. Silk, 1980)

  • Stadiul Universului >>> Caracteristici >>> Timp cosmic
  • Singularitate >>> Marea explozie (Big Bang) >>> 0
  • Timpul Plank >>> Crearea particulelor elementare >>> 10 – 44 secunde
  • Era hadronică >>> Unirea quarkurilor * în hadroni >>> 10 – 6 secunde
  • Era leptonică >>> Anihilarea perechilor electron – pozitron >>> 1 secundă
  • Era radiaţiilor >>> Sinteza nucleelor de heliu şi deuteriu >>> 1 minut
  • Era substanţei >>> Universul devine dominat de substanţă >>> 10 4 ani
  • Era decuplării – radiativă >>> Universul devine transparent la radiaţii >>> 3 x 10 5 ani
  • Era decuplării – galactică >>> Începe formarea galaxiilor >>> 2 x 10 9 ani
  • Era decuplării – stelară >>> Începe formarea stelelor >>> 4 x 10 9 ani
  • Era decuplării – planetară >>> Începe formarea planetelor >>> 15 x 10 9 ani
  • Era arheozoică >>> Începe formarea rocilor >>> 16 x 10 9 ani
  • Era proterozoică >>> Apar primele forme de viaţă >>> 17 x 10 9 ani
  • Era paleozoică >>> Apar primii peşti >>> 19,5 x 10 9 ani
  • Era neozoică >>> Apar primele mamifere >>> 19,8 x 10 9 ani
  • Era cenozoică >>> Apar primatele >>> 19,94 x 10 9 ani
  • Era cenozoică >>> Apare omul >>> 20 x 10 9 ani

* NOTĂ

Referitor la quarkuri.

Quarkuri – particule cu sarcină electrică fracţionară din care ar fi constituite particulele elementare – spre exemplu hadronii: mezonii, barionii (nucleonii, hiperonii), rezonanţe.

Toate corpurle şi obiectele sunt formate din reunirea şi din integrarea altor corpuri şi obiecte distincte, la nivelul de bază aflându-se particulele elementare. S-a constatat însă că şi particulele elementare sunt formate din alte particule. Multă vreme s-a considerat că atomul este o particulă elementară. În urma unor experimente s-a constatat că atomul este format din nucleu şi electroni; apoi s-a constatat că nucleul este alcătuit din protoni şi neutroni, care au fost considerate ca fiind particule elementare. În anul 1963, M. Gell-Mann a arătat că şi protonii şi neutronii sunt formaţi din nişte particule denumite quarkuri.

La început s-au descris trei quarkuri şi anume quarkul up (sus), down (jos) şi strange (straniu) notate cu u, d şi s. Fiecare quark are anumite proprietăţi, cum ar fi sarcina electrică (fracţionară), spinul, numărul barionic, stranietatea (tabelul 2).

Tabelul 2 Proprietăţile primelor trei quarkuri

  • Denumirea quarkului >>> Simbol >>> Sarcina electrică >>> Spinul >>> Numărul barionic >>> Stranietate
  • up >>> u >>> + 2/3 >>> 1/2 >>> 1/3 >>> 0
  • down >>> d >>> – 1/3 >>> 1/2 >>> 1/3 >>> 0
  • strange >>> s >>> – 1/3 >>> 1/2 >>> 1/3 >>> -1

Unii fizicieni au emis ipoteza că particulele elementare sunt compuse din unităţi de tip buclă, care pot fi tratate ca fiind obiecte cuantice, denumite superstringuri (acestea sunt imaginate ca fiind un fel de filamente). Aceste obiecte cuantice, sunt de miliarde de ori mai mici decât particulele elementare, iar unii cosmologi consideră că superstringurile formează structura fundamentală a Universului.

(Flynn Mike – ”Infinitul în buzunarul tău. Peste 3000 de teoreme, informaţii şi formule”, Editura Semne, Bucureşti, 2008).

Precum se observă, evoluţia Universului, de la origine până în prezent, este o succesiune de evenimente, care sunt integrate, sunt conectate unele cu altele într-o anumită ordine pentru realizarea unor finalităţi – şi anume creşterea complexităţii…

Date probabile privind caracteristicile principale ale Universului sunt următoatele: diametru vizbil: (96 ± 4) •109 Ani-lumină, vârstă: 13,77•109 ani (există păreri diferite privind vârsta Universului, unii autori afirmă că vârsta Universului ar fi de 20 x 109 ani), masă: 8,5•1052 – 1053 kg, număr de galaxii: 100 miliarde, număr de particule: 4•1078 – 6•1079 , număr de fotoni: 1088, temperatura actuală: 2,725 K (−270,425 °C). (http://ro.wikipedia.org/wiki/Univers)

Mai este de semnalat, că s-a pus problema existenţei materiei întunecate. Aceasta este formată din particule încă nedetectate experimental şi a cărei existenţă a fost stabilită doar teoretic. Proporţia de materie întunecată din Univers este foarte mare: circa 21 % din totalul materiei sale. Cu toate acestea, existenţa ei încă nu a putut fi dovedită pe cale experimentală din cauză că ea nu emite radiaţii.

Pentru completitudine, conform teoriilor actuale (2008) restul materiei Universului este format din: energie întunecată: circa 74 % din totalul materiei Universului; aceasta este tot o substanţă, o materie, foarte puţin cunoscută, doar că numele ei de ”energie” este impropriu; barioni: circa 4,89 % – sunt nişte particule din care este alcătuită lumea materială obişnuită pe care o percepem direct, inclusiv stelele, planetele, galaxiile etc., neutrini: circa 0,1 %; radiaţia de fond: echivalează cu circa 0,01 % din materia universului.

(http://ro.wikipedia.org/wiki/Univers, date cf. revistei germane „Spektrum der Wissenschaft ” nr. 11/2008, p.38).

Conform unei teorii cosmologice (teoria stării staţionare), Universul, aflat într-o nelimitată expansiune, are în permanenţă aceeaşi densitate a materiei (cu alte cuvinte, densitatea materiei este constantă), ceea ce presupune o continuă creare de materie. O variantă a acestei teorii, arată că Universul nu are început în timp şi spaţiu. Întotdeauna a existat un spaţiu lipsit de materie, care s-a contractat până la un volum redus şi, printr-o ”mare explozie” şi-a corijat deformarea, iar apoi s-a extins nelimitat. Din aşa-numitul ”vid cuantic”, a luat naştere, prin transformări de fază ”materia primordială”, din care sunt formate obiectele cosmice, precum stelele şi galaxiile.

(Bernhardt H., Lindner K., Schubowski. – ”Compendiu de astronomie” – Editura All Educational, Bucuresti, 2001).

Un alt model cosmologic este reprezentat de modelul informaţional.

În anul 1961, R.H. Dike, avansează ideea că Universul ar putea fi organizat ca un servo-sistem (sistem automat, sistem cibernetic), care s-ar autoregla (prin reacţii cibernetice de tip ”feed-back”).

Evoluţia globală se desfăşoară în mod strict adiabatic, astfel încât dacă într-o regiune a Universului au loc procese de degradare sau disipaţie, în alte regiuni vor avea loc procese de organizare şi concentrare a informaţiei… Universul funcţionează ca un creier care-şi autoreglează elementele caracteristice pentru a-şi conserva anumite proprietăţi definitorii

(Nicolae Ionescu-Pallas-„Universul ca servosistem”, articol apărut în almanhul „Anticipaţia”, 1985)

Modelul cosmologic informaţional ar trebui să explice cum este posibil de a se stoca enorme cantităţi de informaţie în forme aparent simple, cum sunt spaţiul şi timpul, organismele vii, etc. Potrivit unor estimări ale lui Fred Hoyle, informaţia conţinută în forme superioare de viaţă, ar fi de ordinul de mărime de 10 40000 (zece la puterea patruzeci de mii) biţi ! Aceasta reprezintă modalităţile specifice în care circa 2000 de gene se pot forma din circa 10 20 secvenţe de nucleotide de lungime corespunzătoare. Pe de altă parte, se mai admite ideea de generare spontană de Universuri, iar între două generări de Universuri, se scurge un timp de circa 1010 ani, timp în care Universul este stabilizat prin mecanisme de autoreglare (feed-back). În cadrul modelului informaţional, se arată că între Univers şi viaţă, între Univers şi civilizaţiile dezvoltate, sunt stabilite raporturi deosebite. Pe de altă parte, observaţiile arată că există o legătură între expansiunea Universului şi creşterea complexităţii diverselor structuri cosmice.

În cosmologia modernă, o serie de astrofizicieni au propus introducerea principiului ”antropic”, care afirmă că prezenţa omului în Univers implică existenţa unor constrângeri la originea Universului (de exemplu predeterminarea unor constante fundamentale şi a condiţiilor iniţiale). Fără aceste constrângeri iniţiale, apariţia vieţii pe Pământ şi evoluţia spre fiinţe inteligente nu ar fi fost posibilă.

(C. Portelli –”Dialectica informaţională a naturii”, Editura Ştiinţifică, Bucureşti, 1992).

Altfel spus, acest principiu, poate fi enunţat astfel:

Universul are proprietăţile pe care le are şi pe care omul le poate observa deoarece dacă ar fi avut alte proprietăţi omul nu ar fi existat ca observator.

(Cecil Folescu – ”Există inteligenţă extraterestră ?”, Editura Albatros, Bucureşti, 1991).

Ideea de Multivers

În anul 1957, Hugh Everett a propus o ipoteză foarte interesantă denumită ipoteza universurilor paralele (sau ipoteza istoriilor alternative), care a fost apoi dezvoltată de către Bryce De Witt.

(http://www.scientia.ro/50-mecanica-cuantică, 15.02.2009)

În cadrul acestei ipoteze se presupune că atunci când se produce un eveniment, Universul se ramifică în două realităţi paralele, care există simultan. Spre exemplu să considerăm evenimentul reprezentat de dispariţia dinozaurilor. Există două Universuri paralele (sau alternante): Universul în care dinozaurii au dispărut şi alt Univers în care acele reptile din era mezozoică au supravieţuit !… În fiecare clipă au loc nenumărate evenimente şi instantaneu sunt create nenumărate Universuri Paralele !… Spre exemplu, atunci când se produce un incendiu, cu toate că noi observăm doar un efect, este posibil ca în Universuri Paralele create instantaneu, să apară alte posibile efecte – poate că în incendiu nu a murit nimeni, dar poate că au murit mai mulţi oameni, sau poate că acest incendiu s-a extins şi a provocat multe pagube… Fiecare din aceste posibilităţi generează un Univers Paralel sau Alternativ… Totalitatea acestor evenimente care generează Universuri Paralele, formează MULTIVERSUL…

Altfel spus… “Una dintre cele mai interesante produse ale cosmologiei ultimilor ani este dezvoltarea ideii multiversului ca preocupare centrală. În loc să fi produs un singur univers, Big Bang-ul ar fi produs mai multe, diferite, conform celor mai noi premise.“ (http://www.descopera.ro, 20.10.2009).

Aşadar… “Multiversul este o mulțime ipotetică de mai multe universuri posibile (inclusiv universul în care ne aflăm) care împreună cuprind tot ceea ce există și poate exista: totalitatea spațiului, a timpului, materiei și a energiei, precum și constantele fizice și legile care-l descriu. Mulți cercetători cred că multiversul este doar o pistă falsă pentru fizică. Criticii multiversului susțin că acesta este pur și simplu mult prea convenabil pentru a explica lucrurile pe care nu le înțelegem – Teoria Big Bang-ului nu ne spune nimic despre ce anume a determinat extinderea rapidă a universului sau ce s-a întâmplat înainte de explozie. Răspunsurile la aceste întrebări le-ar putea da teoria multiversului. Diverse universuri dintr-un multivers sunt numite uneori universuri paralele.

(Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Multivers, articol despre Multivers)

Nu pot să nu observ însă că aceşti… „mulţi cercetători”, nu sunt capabili să elaboreze altceva mai pe placul lor, ei pur şi simplu contestă şi atât… Ei şi, ce dacă ? Vor rămâne cu… contestaţia lor puerilă şi atât… Cui îi pasă ?…

S-ar părea că sunt unele dovezi sau indicii despre existenţa multiversului…

Posibile dovezi ale existenței multiversului:

• valoarea ciudat de mică a energiei întunecate din universul nostru, alte valori existând în alte universuri

• în teoria corzilor există 10 500 moduri în care extradimensiunile se aglomerează, fiecare posibilitate fiind caracteristică unui univers. Nu se știe încă modul în care se aglomerează dimensiunile suplimentare pentru universul nostru.

• pe baza unor modele circulare găsite în forma radiațiilor cosmice de fond unii cercetători au tras concluzia că universul nostru s-a ciocnit cu alte universuri în extindere de minim patru ori [1][2]

[1]^ Clara Moskowitz – Weird! Our Universe May Be a ‘Multiverse,’ Scientists Say, Livescience, 12 august 2011

[2] ^ Is our universe inside a bubble?, sciencedaily

(Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Multivers, articol despre Multivers)

Extras din Complexitatea Universului și limitele cunoașterii (Eseu de cosmologie ficțională), de Constantin M. N. Borcia

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *