Disciplines

Fysische kosmologie is de tak van de natuurkunde en astrofysica die zich bezighoudt met de studie van de fysieke oorsprong en evolutie van het heelal. Het omvat ook de studie van de aard van het heelal op grote schaal. In zijn vroegste vorm was het wat nu bekend staat als 'hemelmechanica', de studie van de hemel. Griekse filosofen zoals Aristarchus van Samos, Aristoteles en Ptolemaeus stelden verschillende kosmologische theorieën voor. Het geocentrische Ptolemaïsche systeem was de heersende theorie tot de 16e eeuw, toen Nicolaus Copernicus, en later Johannes Kepler en Galileo Galilei, een heliocentrisch systeem voorstelden. Dit is een van de bekendste voorbeelden van een epistemologische breuk in de fysische kosmologie.

TERUG

Isaac Newtons Principia Mathematica, gepubliceerd in 1687, was de eerste beschrijving van de wet van de universele zwaartekracht. Het bood een fysisch mechanisme voor Keplers wetten en maakte het tevens mogelijk om de anomalieën in eerdere systemen, veroorzaakt door de zwaartekrachtinteractie tussen de planeten, op te lossen. Een fundamenteel verschil tussen Newtons kosmologie en de voorgaande was het Copernicaanse principe: dat de lichamen op aarde dezelfde fysische wetten gehoorzamen als alle hemellichamen. Dit was een cruciale filosofische vooruitgang in de fysische kosmologie ...

Moderne kosmologie

De moderne wetenschappelijke kosmologie wordt algemeen beschouwd als begonnen in 1917 met de publicatie door Albert Einstein van zijn laatste aanpassing van de algemene relativiteitstheorie in het artikel "Cosmological Considerations of the General Theory of Relativity" (hoewel dit artikel pas na het einde van de Eerste Wereldoorlog buiten Duitsland op grote schaal beschikbaar kwam). De algemene relativiteitstheorie zette kosmogonisten zoals Willem de Sitter, Karl Schwarzschild en Arthur Eddington ertoe aan de astronomische implicaties ervan te onderzoeken, wat het vermogen van astronomen om zeer verre objecten te bestuderen vergrootte. Fysici begonnen de aanname dat het universum statisch en onveranderlijk was te herzien. In 1922 introduceerde Alexander Friedmann het idee van een expanderend universum dat bewegende materie bevatte.

Albert Einstein (14 maart 1879 – 18 april 1955 / foto) was een in Duitsland geboren theoretisch natuurkundige, vooral bekend om de ontwikkeling van de relativiteitstheorie. Einstein leverde ook belangrijke bijdragen aan de kwantumtheorie. Zijn massa-energie-equivalentieformule E = mc², die voortkomt uit de speciale relativiteitstheorie, wordt wel "de beroemdste vergelijking ter wereld" genoemd.

Kosmologen

Parallel aan deze dynamische benadering van de kosmologie bereikte een langlopend debat over de structuur van de kosmos een hoogtepunt: het Grote Debat (1917 tot 1922). Vroege kosmologen zoals Heber Curtis (foto) en Ernst Öpik stelden vast dat sommige nevels die met telescopen werden waargenomen, afzonderlijke sterrenstelsels waren die ver van ons eigen sterrenstelsel verwijderd waren. Terwijl Heber Curtis betoogde dat spiraalnevels op zichzelf staande sterrenstelsels waren, eilanduniversums, verdedigde de astronoom Harlow Shapley van Mount Wilson het model van een kosmos die uitsluitend uit het sterrenstelsel van de Melkweg bestond. Dit verschil van ideeën bereikte een hoogtepunt met de organisatie van het Grote Debat op 26 april 1920 tijdens de bijeenkomst van de Amerikaanse National Academy of Sciences in Washington D.C. Het debat werd beslecht toen Edwin Hubble in 1923 en 1924 Cepheidvariabelen in het Andromedastelsel ontdekte. Door hun afstand ontstonden spiraalvormige nevels ver buiten de rand van de Melkweg.

Nieuwe modellen

Latere modellen van het heelal onderzochten de mogelijkheid dat de kosmologische constante, geïntroduceerd door Einstein in zijn artikel uit 1917, zou kunnen resulteren in een expanderend heelal, afhankelijk van de waarde ervan. Zo werd het Big Bang-model voorgesteld door de Belgische priester Georges Lemaître (foto) in 1927, dat vervolgens werd bevestigd door Edwin Hubbles ontdekking van de roodverschuiving in 1929 en later door de ontdekking van de kosmische microgolfachtergrondstraling door Arno Penzias en Robert Woodrow Wilson in 1964. Deze bevindingen waren een eerste stap om een aantal van de vele alternatieve kosmologieën uit te sluiten.

Sinds ongeveer 1990 hebben verschillende dramatische ontwikkelingen in de observationele kosmologie de kosmologie getransformeerd van een grotendeels speculatieve wetenschap naar een voorspellende wetenschap met een precieze overeenstemming tussen theorie en observatie. Deze vooruitgang omvat waarnemingen van de microgolfachtergrond van de COBE-, WMAP en Planck-satellieten, grote nieuwe roodverschuivings-onderzoeken van sterrenstelsels, waaronder 2dfGRS en SDSS, en waarnemingen van verre supernovae en gravitationele lensing. Deze waarnemingen kwamen overeen met de voorspellingen van de kosmische inflatietheorie, een aangepaste oerknaltheorie en de specifieke versie die bekend staat als het Lambda-CDM-model.

Filosofie

Kosmologie houdt zich bezig met de wereld als de totaliteit van ruimte, tijd en alle verschijnselen. Historisch gezien heeft het een vrij breed toepassingsgebied gehad en werd het in veel gevallen in de religie aangetroffen. Sommige vragen over het universum vallen buiten het bereik van wetenschappelijk onderzoek, maar kunnen nog steeds worden onderzocht door een beroep te doen op andere filosofische benaderingen zoals de dialectiek. Enkele vragen die in niet-wetenschappelijke onderzoeken aan bod komen, zijn :

- Wat is de oorsprong van het universum ? Wat is de eerste oorzaak ervan ? Is het bestaan ervan noodzakelijk ?

- Wat zijn de uiteindelijke materiële componenten van het universum ?

- Wat is de reden voor het bestaan van het universum ? Heeft de kosmos een doel ?

- Speelt het bestaan van bewustzijn een rol in het bestaan van de werkelijkheid ? Hoe weten we wat we weten over de totaliteit van de kosmos ? Onthult kosmologische redenering metafysische waarheden ?

Bronnen

- Wikipedia
- University of Michigan
- UCL, Louvain-la-Neuve
- Newsthink

Astropolis respecteert logischerwijze de auteursrechten, maar het blijkt helaas niet altijd mogelijk om te achterhalen wie de rechtmatige eigenaar is van betreffende foto of video. Bent u de eigenaar en maakt u bezwaar ? Neem dan gerust contact met ons op !