"Kozmosu Hesaplamak" bölümünde Ian Stewart, güneş sistemimizden tüm evrene kadar kozmosa canlandırıcı bir rehber sunuyor. Babil'in matematiğin astronomi ve kozmoloji çalışmasına entegrasyonu ile başlayan Stewart, kozmos anlayışımızın evrimini izler: Kepler'in gezegen hareket yasaları Newton'u yerçekimi teorisini formüle etmeye nasıl yönlendirdi. İki yüzyıl sonra Mars'ın hareketindeki küçük düzensizlikler Einstein'a genel görelilik teorisini tasarlaması için nasıl ilham verdi. Seksen yıl önce, evrenin genişlediğinin keşfi, kökenlerine ilişkin Big Bang teorisinin gelişmesine yol açtı. Tek noktadan köken ve genişlemenin kozmologları, evrenin enflasyon, karanlık madde ve karanlık enerji gibi yeni bileşenlerini teorileştirmeye nasıl yönlendirdiği. Peki enflasyon bugünün evreninin yapısını açıklıyor mu? Karanlık madde gerçekten var mı? Uzun zamandır devam eden bilimsel ortodoksiye meydan okuyacak ve bir kez daha evren anlayışımızı değiştirecek bilimsel bir devrim yoluna girebilir mi? Aşağıda "Kozmosu Hesaplamak: Matematiğin Evreni Nasıl Ortaya Çıkardığı" başlıklı bir alıntı bulunmaktadır (Basic Books, 2016).
Uzay araştırmaları ve kullanımındaki bu ilerlemeler sadece akıllı teknolojiye değil, aynı zamanda en azından üç bin yıl önce eski Babil'e kadar uzanan uzun bir dizi bilimsel keşfe de bağlı. Matematik bu gelişmelerin merkezinde yatar. Mühendislik elbette çok önemlidir ve gerekli malzemeleri üretip bunları bir çalışma alanı probuna monte etmeden önce diğer birçok bilimsel disiplinte keşiflere ihtiyaç vardı, ancak matematiğin evren hakkındaki bilgimizi nasıl geliştirdiğine odaklanacağım.
Uzay araştırmaları ve matematik hikayeleri ilk zamanlardan beri el ele gitmiştir. Matematiğin Güneş, Ay, gezegenler, yıldızlar ve birlikte kozmosu oluşturan büyük bir panoply - büyük ölçekte düşünülen evren - anlamak için gerekli olduğu kanıtlanmıştır. Binlerce yıldır matematik, kozmik olayları anlama, kaydetme ve tahmin etmenin en etkili yöntemidir. Gerçekten de 500 gibi antik Hindistan gibi bazı kültürlerde matematik, astronominin bir alt dalıydı. Tersine, astronomik fenomenler üç bin yılı aşkın bir süredir matematik gelişimini etkiledi ve Babil tutulma tahminlerinden kalkülüs, kaos ve uzay-zaman eğriliğine kadar her şeyi esinlendirdi.
Başlangıçta, matematiğin ana astronomik rolü gözlemleri kaydetmek ve Ay'ın geçici olarak Güneşi gizlediği güneş tutulmaları ya da Dünya'nın gölgesinin Ay'ı gizlediği ay tutulmaları gibi fenomenler hakkında yararlı hesaplamalar yapmaktı. Güneş sisteminin geometrisini düşünerek, astronomik öncüler, buradan aşağıya doğru başka bir şekilde görünse de, Dünya'nın Güneş'in etrafında döndüğünü fark ettiler. Kadim insanlar ayrıca Dünya'nın büyüklüğünü ve Ay ile Güneş arasındaki mesafeleri tahmin etmek için gözlemleri geometri ile birleştirdiler.
Johannes Kepler, gezegenlerin yörüngelerinde üç matematiksel düzenlilik keşfettiğinde, 1600'lerde daha derin astronomik modeller ortaya çıkmaya başladı. 1679'da Isaac Newton, Kepler'in yasalarını, sadece güneş sisteminin gezegenlerinin nasıl hareket ettiğini değil, aynı zamanda hareketini de açıklayan iddialı bir teori formüle etmek için yeniden yorumladı. hiç gök cisimleri sistemi. Bu onun yerçekimi teorisiydi, dünyayı değiştiren ana keşiflerden biri Philosophiae Naturalis Principia Mathematica Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri. Newton'un yerçekimi yasası, evrendeki her bir cismin diğer bedenleri nasıl çektiğini açıklar.
Yerçekimi, bir yüzyıl önce Galileo tarafından öncülük edilen bedenlerin hareketi hakkındaki diğer matematiksel yasalarla birleştirilerek, sayısız göksel olayı açıkladı ve tahmin etti. Daha genel olarak, bugün hala güçlü olan bilimsel bir devrim yaratarak doğal dünya hakkındaki düşüncelerimizi değiştirdi. Newton, doğal fenomenlerin (çoğunlukla) matematiksel örüntülerle yönetildiğini gösterdi ve bu örüntüleri anlayarak doğa anlayışımızı geliştirebiliriz. Newton döneminde matematiksel yasalar göklerde neler olduğunu açıkladı, ancak navigasyon dışında önemli pratik kullanımları yoktu.
***
SSCB'lerde her şey değişti Sputnik uydu 1957'de alçak dünya yörüngesine girdi ve uzay yarışı için başlangıç silahını ateşledi. Uydu televizyonunda - veya opera ya da komediler ya da bilim belgesellerinde - futbol izliyorsanız, Newton'un içgörülerinden gerçek bir dünya avantajı elde edersiniz.
Başlangıçta, başarıları, evrenin, her şeyin yaratılışın şafağında ortaya konulan yolları görkemli bir şekilde izlediği bir saat evreni olarak görülmesine yol açtı. Örneğin, güneş sisteminin şu anki durumunda yaratıldığına ve aynı gezegenlerin aynı yakın dairesel yörüngeler boyunca hareket ettiğine inanılıyordu. Kuşkusuz, her şey biraz sarsıldı; dönemin astronomik gözlemlerdeki ilerlemeleri bunu açıkça ortaya koymuştu. Fakat sayısız eo üzerinde hiçbir şeyin değişmediği, değişmediği veya dramatik bir şekilde değişeceğine dair yaygın bir inanç vardı. Avrupa dininde Tanrı'nın kusursuz yaratışının geçmişte farklı olabileceği düşünülemezdi. Düzenli, öngörülebilir bir kozmosun mekanik görüşü üç yüz yıl boyunca devam etti.
Artık. Kaos teorisi gibi matematikteki son yenilikler, günümüzün güçlü bilgisayarlarıyla birleştiğinde, ilgili sayıları benzeri görülmemiş bir hızla kırabildi, evren hakkındaki görüşlerimizi büyük ölçüde değiştirdi. Güneş sisteminin saat modeli kısa sürede geçerliliğini korur ve astronomide bir milyon yıl genellikle kısadır. Ancak kozmik arka bahçemiz artık dünyaların bir yörüngeden diğerine göç ettiği ve gideceği bir yer olarak ortaya çıkıyor. Evet, çok uzun süren düzenli davranışlar vardır, ancak zaman zaman vahşi aktivite patlamaları ile noktalanırlar. Saat evreni kavramına yol açan değişmez yasalar da ani değişikliklere ve oldukça düzensiz davranışlara neden olabilir.
Gökbilimcilerin şu anda öngördüğü senaryolar genellikle dramatiktir. Örneğin, güneş sisteminin oluşumu sırasında tüm dünyalar kıyamet sonuçlarıyla çarpıştı. Bir gün, uzak gelecekte, muhtemelen tekrar yapacaklar: Merkür veya Venüs'ün mahkum olma şansı az, ama hangisini bilmiyoruz. İkisi de olabilir ve bizi de yanlarına alabilirler. Böyle bir çarpışma muhtemelen Ay'ın oluşumuna yol açtı. Bilim kurgu dışında bir şey gibi geliyor ve… ama sadece fantastik yeni buluşun bilinen bilimin ötesine geçtiği en iyi tür 'sert' bilim kurgu. Burada fantastik bir buluş yok, sadece beklenmedik bir matematik keşfi var.
Matematik, kozmos hakkındaki her ölçekte anlayışımızı bilgilendirdi: Ay'ın kökeni ve hareketi, gezegenlerin hareketleri ve şekli ve eşlik eden uyduları, asteroitlerin, kuyruklu yıldızların ve Kuiper kuşağının objektifleri ve göz alıcı göksel dansı tüm güneş sistemi. Bize Jüpiter ile etkileşimlerin nasıl asteroitleri Mars'a ve dolayısıyla Dünya'ya doğru fırlatabileceğini öğretti; Satürn'ün halka sahibi olmakta neden yalnız olmadığı; halkalarının nasıl başlayacağı ve neden yaptıkları gibi davrandıkları, örgüler, dalgalanmalar ve garip dönen 'konuşmacılar' ile. Bize bir gezegenin halkalarının her seferinde bir tane nasıl ay çıkarabildiğini gösterdi.
Clockwork havai fişeklere yol verdi.
Ian Stewart'ın "Kozmosu Hesaplamak: Matematik Evreni Nasıl Açıyor?" Telif Hakkı © 2016. Hachette Book Group, Inc.'in bir yan kuruluşu olan Perseus Books, LLC'nin bir basımı olan Basic Books'tan edinilebilir. Tüm hakları saklıdır.
