La física y la astrofísica han desempeñado un papel central en la configuración de nuestra comprensión del universo a través de la observación y la experimentación científica. La cosmología física se formó a través de las matemáticas y la observación en un análisis de todo el universo. Generalmente se entiende que el universo comenzó con el Big Bang , seguido casi instantáneamente por la inflación cósmica , una expansión del espacio de la que se cree que el universo surgió hace 13,799 ± 0,021 mil millones de años. [8] La cosmogonía estudia el origen del universo y la cosmografía mapea las características del universo.
En la Encyclopédie de Diderot , la cosmología se divide en uranología (la ciencia de los cielos), aerología (la ciencia del aire), geología (la ciencia de los continentes) e hidrología (la ciencia de las aguas). [9]
La cosmología metafísica también ha sido descrita como la ubicación de los humanos en el universo en relación con todas las demás entidades. Esto se ejemplifica con la observación de Marco Aurelio sobre el lugar del hombre en esa relación: "Quien no sabe qué es el mundo, no sabe dónde está, y quien no sabe para qué existe el mundo, no sabe quién es él, ni qué es el mundo." [10]
Descubrimientos
cosmología física
La cosmología física es la rama de la física y la astrofísica que se ocupa del estudio de los orígenes físicos y la evolución del universo. También incluye el estudio de la naturaleza del universo a gran escala. En su forma más antigua, era lo que hoy se conoce como " mecánica celeste ", el estudio de los cielos . Los filósofos griegos Aristarco de Samos , Aristóteles y Ptolomeo propusieron diferentes teorías cosmológicas. El sistema geocéntrico ptolemaico fue la teoría predominante hasta el siglo XVI, cuando Nicolás Copérnico , y posteriormente Johannes Kepler y Galileo Galilei , propusieron un sistema heliocéntrico . Este es uno de los ejemplos más famosos de ruptura epistemológica en la cosmología física.
Los Principia Mathematica de Isaac Newton , publicados en 1687, fueron la primera descripción de la ley de la gravitación universal . Proporcionó un mecanismo físico para las leyes de Kepler y también permitió resolver las anomalías en sistemas anteriores, causadas por la interacción gravitacional entre los planetas. Una diferencia fundamental entre la cosmología de Newton y las que la precedieron fue el principio copernicano : que los cuerpos de la Tierra obedecen las mismas leyes físicas que todos los cuerpos celestes. Este fue un avance filosófico crucial en la cosmología física.
Se considera ampliamente que la cosmología científica moderna comenzó en 1917 con la publicación de Albert Einstein de su modificación final de la relatividad general en el artículo "Consideraciones cosmológicas de la teoría general de la relatividad" [11] (aunque este artículo no estuvo ampliamente disponible fuera de Alemania hasta el final de la Primera Guerra Mundial ). La relatividad general impulsó a cosmogonistas como Willem de Sitter , Karl Schwarzschild y Arthur Eddington a explorar sus ramificaciones astronómicas, lo que mejoró la capacidad de los astrónomos para estudiar objetos muy distantes. Los físicos comenzaron a cambiar la suposición de que el universo era estático e inmutable. En 1922, Alexander Friedmann introdujo la idea de un universo en expansión que contenía materia en movimiento.
Paralelamente a este enfoque dinámico de la cosmología, un debate de larga data sobre la estructura del cosmos estaba llegando a su clímax –el Gran Debate (1917 a 1922)–, cuando los primeros cosmólogos como Heber Curtis y Ernst Öpik determinaron que algunas nebulosas vistas En los telescopios se veían galaxias separadas, muy distantes de la nuestra. [12] Mientras que Heber Curtis defendía la idea de que las nebulosas espirales eran sistemas estelares por derecho propio como universos insulares, el astrónomo del Monte Wilson, Harlow Shapley, defendía el modelo de un cosmos formado únicamente por el sistema estelar de la Vía Láctea . Esta diferencia de ideas llegó a su clímax con la organización del Gran Debate el 26 de abril de 1920 en la reunión de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos en Washington, DC. El debate se resolvió cuando Edwin Hubble detectó variables cefeidas en la galaxia de Andrómeda en 1923 y 1924. [13] [14] Su distancia estableció nebulosas espirales mucho más allá del borde de la Vía Láctea.
Desde alrededor de 1990, varios avances espectaculares en la cosmología observacional han transformado la cosmología de una ciencia en gran medida especulativa a una ciencia predictiva con una concordancia precisa entre la teoría y la observación. Estos avances incluyen observaciones del fondo de microondas desde los satélites COBE , [18] WMAP [19] y Planck , [20] grandes estudios de corrimiento al rojo de nuevas galaxias , incluidos 2dfGRS [21] y SDSS , [22] y observaciones de supernovas distantes y lentes gravitacionales. . Estas observaciones coincidieron con las predicciones de la teoría de la inflación cósmica , una teoría del Big Bang modificada y la versión específica conocida como modelo Lambda-CDM . Esto ha llevado a muchos a referirse a los tiempos modernos como la "edad de oro de la cosmología". [23]
En 2014, la colaboración BICEP2 afirmó haber detectado la huella de ondas gravitacionales en el fondo cósmico de microondas . Sin embargo, más tarde se descubrió que este resultado era falso: la supuesta evidencia de ondas gravitacionales se debía en realidad al polvo interestelar. [24] [25]
La cosmología religiosa o mitológica es un conjunto de creencias basadas en la literatura y las tradiciones mitológicas , religiosas y esotéricas de la creación y la escatología . Los mitos de la creación se encuentran en la mayoría de las religiones y normalmente se dividen en cinco clasificaciones diferentes, basadas en un sistema creado por Mircea Eliade y su colega Charles Long.
Tipos de mitos de la creación basados en motivos similares:
Creación ex nihilo en la que la creación es a través del pensamiento, palabra, sueño o secreciones corporales de un ser divino.
Creación del buzo terrestre en la que un buzo, generalmente un pájaro o un anfibio enviado por un creador, se sumerge en el fondo del mar a través de un océano primordial para sacar arena o barro que se desarrolla en un mundo terrestre.
Mitos de emergencia en los que los progenitores pasan por una serie de mundos y metamorfosis hasta llegar al mundo actual.
Creación por el desmembramiento de un ser primordial.
Creación mediante la división u ordenamiento de una unidad primordial, como por ejemplo al romperse un huevo cósmico o traer orden a partir del caos . [27]
Filosofía
La cosmología trata del mundo como la totalidad del espacio, el tiempo y todos los fenómenos. Históricamente ha tenido un alcance bastante amplio y en muchos casos se encontraba en la religión. [28] Algunas preguntas sobre el Universo están más allá del alcance de la investigación científica, pero aún pueden ser interrogadas apelando a otros enfoques filosóficos como la dialéctica . Algunas preguntas que se incluyen en esfuerzos extracientíficos pueden incluir: [29] [30]
¿Cuál es la razón última (si la hay) de la existencia del universo? ¿Tiene el cosmos un propósito? (ver teleología )
¿Tiene la existencia de la conciencia un papel en la existencia de la realidad? ¿Cómo sabemos lo que sabemos sobre la totalidad del cosmos? ¿El razonamiento cosmológico revela verdades metafísicas? (ver epistemología )
Cosmologías históricas
Notas de la tabla: el término "estático" simplemente significa no expandirse ni contraerse. El símbolo G representa la constante gravitacional de Newton ; Λ (Lambda) es la constante cosmológica .
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