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Cosmología

El Hubble eXtreme Deep Field (XDF) se completó en septiembre de 2012 y muestra las galaxias más lejanas jamás fotografiadas hasta ese momento. A excepción de las pocas estrellas en primer plano (que son brillantes y fácilmente reconocibles porque solo tienen picos de difracción ), cada punto de luz en la foto es una galaxia individual, algunas de ellas con una antigüedad de hasta 13.200 millones de años; se estima que el universo observable contiene más de 2 billones de galaxias. [1]

La cosmología (del griego antiguo κόσμος (cosmos)  'el universo, el mundo' y λογία (logia)  'estudio de') es una rama de la física y la metafísica que trata de la naturaleza del universo , el cosmos . El término cosmología fue utilizado por primera vez en inglés en 1656 en Glossographia de Thomas Blount , [2] y en 1731 fue retomado en latín por el filósofo alemán Christian Wolff en Cosmologia Generalis . [3] La cosmología religiosa o mitológica es un cuerpo de creencias basadas en la literatura mitológica , religiosa y esotérica y en las tradiciones de los mitos de la creación y la escatología . En la ciencia de la astronomía , la cosmología se ocupa del estudio de la cronología del universo .

La cosmología física es el estudio del origen del universo observable , sus estructuras y dinámicas a gran escala y el destino final del universo , incluidas las leyes de la ciencia que gobiernan estas áreas. [4] Es investigada por científicos, incluidos astrónomos y físicos , así como filósofos , como metafísicos , filósofos de la física y filósofos del espacio y el tiempo . Debido a este alcance compartido con la filosofía , las teorías en cosmología física pueden incluir proposiciones tanto científicas como no científicas y pueden depender de suposiciones que no se pueden probar . La cosmología física es una subrama de la astronomía que se ocupa del universo en su conjunto. La cosmología física moderna está dominada por la teoría del Big Bang , que intenta unir la astronomía observacional y la física de partículas ; [5] [6] más específicamente, una parametrización estándar del Big Bang con materia oscura y energía oscura , conocida como el modelo Lambda-CDM .

El astrofísico teórico David N. Spergel ha descrito la cosmología como una "ciencia histórica" ​​porque "cuando miramos al espacio, miramos hacia atrás en el tiempo" debido a la naturaleza finita de la velocidad de la luz . [7]

Disciplinas

La física y la astrofísica han desempeñado papeles centrales 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. En general, 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 surgió el universo 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 Enciclopedia 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 posición 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 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 temprana, era lo que ahora 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 gravitatoria entre los planetas. Una diferencia fundamental entre la cosmología de Newton y las que la precedieron fue el principio copernicano —que establece 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)–, con los primeros cosmólogos como Heber Curtis y Ernst Öpik determinando que algunas nebulosas vistas en telescopios eran galaxias separadas muy distantes de la nuestra. [12] Mientras Heber Curtis defendía la idea de que las nebulosas espirales eran sistemas estelares por derecho propio como universos isla, 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 punto culminante 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.

Los modelos posteriores del universo exploraron la posibilidad de que la constante cosmológica , introducida por Einstein en su artículo de 1917, pudiera dar como resultado un universo en expansión , dependiendo de su valor. Así, el modelo del Big Bang fue propuesto por el sacerdote belga Georges Lemaître en 1927 [15], que posteriormente fue corroborado por el descubrimiento del corrimiento al rojo por Edwin Hubble en 1929 [16] y más tarde por el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas cósmica por Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson en 1964. [17] Estos hallazgos fueron un primer paso para descartar algunas de las muchas cosmologías alternativas .

Desde aproximadamente 1990, varios avances espectaculares en la cosmología observacional han transformado la cosmología de una ciencia en gran parte especulativa a una ciencia predictiva con un acuerdo preciso 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 , incluyendo 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 el 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, de hecho, al polvo interestelar. [24] [25]

El 1 de diciembre de 2014, en la reunión Planck 2014 en Ferrara , Italia , los astrónomos informaron que el universo tiene 13.800 millones de años y está compuesto por un 4,9% de materia atómica , un 26,6% de materia oscura y un 68,5% de energía oscura . [26]

Cosmología religiosa o mitológica

La cosmología religiosa o mitológica es un conjunto de creencias basadas en la literatura mitológica , religiosa y esotérica y en las tradiciones de creación y escatología . Los mitos de la creación se encuentran en la mayoría de las religiones y suelen dividirse en cinco clasificaciones diferentes, basadas en un sistema creado por Mircea Eliade y su colega Charles Long.

Filosofía

Representación del universo observable en escala logarítmica . La distancia al Sol aumenta desde el centro hacia los bordes. Los planetas y otros cuerpos celestes fueron ampliados para apreciar sus formas.

La cosmología se ocupa 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 encontró en la religión. [28] Algunas preguntas sobre el Universo están más allá del alcance de la investigación científica, pero aún pueden ser interrogadas a través de apelaciones a otros enfoques filosóficos como la dialéctica . Algunas preguntas que se incluyen en los esfuerzos extracientíficos pueden incluir: [29] [30] Charles Kahn, un importante historiador de la filosofía, atribuyó los orígenes de la cosmología griega antigua a Anaximandro . [31]

Cosmologías históricas

Notas de la tabla: el término "estático" simplemente significa que no se expande ni se contrae. El símbolo G representa la constante gravitacional de Newton ; Λ (Lambda) es la constante cosmológica .

Véase también

Referencias

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  2. ^ Hetherington, Norriss S. (2014). Enciclopedia de cosmología (Routledge Revivals): Fundamentos históricos, filosóficos y científicos de la cosmología moderna. Routledge. pág. 116. ISBN 978-1-317-67766-6.
  3. ^ Luminet, Jean-Pierre (2008). El universo envolvente. CRC Press. pág. 170. ISBN 978-1-4398-6496-8.Extracto de la página 170.
  4. ^ "Introducción: Cosmología – espacio" Archivado el 3 de julio de 2015 en Wayback Machine . New Scientist . 4 de septiembre de 2006.
  5. ^ "Cosmología", Diccionarios Oxford.
  6. ^ Overbye, Dennis (25 de febrero de 2019). "¿Las fuerzas oscuras han estado alterando el cosmos? ¿Axiones? ¿Energía fantasma? Los astrofísicos se apresuran a tapar un agujero en el universo, reescribiendo la historia cósmica en el proceso". The New York Times . Consultado el 26 de febrero de 2019 .
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  32. ^ Aristóteles, Sobre los cielos , ii, 13.
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    "[El Sol] es un círculo veintiocho veces más grande que la Tierra, con un contorno similar al de una rueda de carro llena de fuego, en la que aparece una boca en ciertos lugares y por donde expone su fuego, como a través del agujero de una flauta. [...] el Sol es igual a la Tierra, pero el círculo en el que respira y en el que se sostiene es veintisiete veces más grande que toda la tierra. [...] [El eclipse] es cuando se cierra la boca de donde sale el calor del fuego. [...] [La Luna] es un círculo diecinueve veces más grande que toda la tierra, todo lleno de fuego, como el del Sol".
  34. ^ Carl Benjamin Boyer (1968), Una historia de las matemáticas. Wiley. ISBN 0471543977 . pág. 54. 
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Fuentes

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