У "Израчуну космоса", Иан Стеварт представља узбудљив водич за космос, од нашег Сунчевог система до целог универзума. Почевши са бабилонском интеграцијом математике у проучавање астрономије и космологије, Стеварт прати еволуцију нашег разумевања космоса: како су Кеплерови закони кретања планета навели Невтона да формулише своју теорију гравитације. Како су два века касније ситне неправилности у кретању Марса инспирисале Ајнштајна да осмисли његову општу теорију релативности. Како је, пре осамдесет година, откриће да се универзум шири довело до развоја теорије Великог праска о његовом настанку. Како су порекло и ширење у једној тачки навели космологе да теоретизирају нове компоненте универзума, попут инфлације, тамне материје и тамне енергије. Али, да ли инфлација објашњава структуру данашњег универзума? Да ли тамна материја заиста постоји? Може ли научна револуција која ће изазвати дуготрајну научну ортодоксију и још једном трансформисати наше разумевање универзума бити на путу? Испод је одломак из „Израчунавање космоса: Како математика открива свемир“ (Басиц Боокс, 2016).
Овај напредак у истраживању и кориштењу свемира не зависи само од паметне технологије, већ и од дугог низа научних открића која сежу бар до древног Бабилона пре три миленијума. Математика је у средишту ових напретка. Инжењеринг је наравно такође од виталног значаја и била су потребна открића у многим другим научним дисциплинама пре него што смо успели да направимо потребне материјале и саставимо их у сонду за радни простор, али концентрисућу се на то како је математика побољшала наше знање о универзуму.
Прича о истраживању свемира и математичка прича прошла су руку под руку од најранијих времена. Математика се показала кључном за разумевање Сунца, Месеца, планета, звезда и огромног спектра повезаних објеката који заједно чине космос - универзум који се разматра у великом обиму. Већ хиљадама година математика је била наша најефикаснија метода разумевања, записивања и предвиђања космичких догађаја. Заиста, у неким културама, попут древне Индије око 500, математика је била подгрупа астрономије. Супротно томе, астрономски феномени су утицали на развој математике више од три миленијума, надахњујући све, од бабилонских предвиђања помрачења, рачунања, хаоса и закривљености просторног времена.
У почетку је главна астрономска улога математике била снимање опажања и вршење корисних израчунавања о феноменима попут помрачења Сунца, где Месец привремено засењује Сунце или месечеве помрачења, где Земљина сенка затамњује Месец. Размишљајући о геометрији Сунчевог система, астрономски пионири схватили су да Земља кружи око Сунца, иако одоздо изгледа обрнуто. Древни су такође комбиновали опажања са геометријом како би проценили величину Земље и растојања до Месеца и Сунца.
Дубљи астрономски обрасци почели су се појављивати око 1600., када је Јоханнес Кеплер открио три математичке законитости - „законе“ - у орбитама планета. 1679. Исаац Невтон је реинтерпретирао Кеплерове законе како би формулисао амбициозну теорију која је описала не само како се планете Сунчевог система крећу, већ и кретање било који систем небеских тела. Ово је била његова теорија гравитације, једно од централних открића његове промене у свету Пхилосопхиае Натуралис Принципиа Матхематица (Математички принципи природне филозофије). Невтонов закон гравитације описује како свако тело у универзуму привлачи свако друго тело.
Комбинујући гравитацију са другим математичким законима о кретању тела, пионирима које је Галилео покренуо век раније, Невтон је објаснио и предвидио бројне небеске појаве. Генерално, променио је како размишљамо о природном свету, створивши научну револуцију која и данас напредује. Њутн је показао да природне појаве (често) управљају математичким обрасцима, а разумевањем ових образаца можемо побољшати наше разумевање природе. У Невтоновој ери математички закони су објашњавали шта се дешава на небесима, али нису имали значајних практичних употреба, осим за навигацију.
***
Све се то променило у СССР-у Спутник сателит је ушао у ниску земаљску орбиту 1957. године, испаливши стартни пиштољ за свемирску трку. Ако гледате фудбал на сателитској телевизији - или опере, комедије или научни документарци - уживате у стварном свету од Невтонових увида.
У почетку су његови успеси довели до погледа на космос као универзум са сатом, у којем све величанствено следи стазама постављеним у зору стварања. На пример, веровало се да је соларни систем створен у приближно свом тренутном стању, при чему се исте планете крећу истом истом кружном орбитром. Додуше, све се мало помешало; напредак астрономских посматрања из тог периода учинио је то потпуно јасним. Али било је раширено веровање да се ништа није променило, променило или променило на било који драматичан начин током безброј еона. У европској религији било је незамисливо да је Божја савршена творевина могла бити другачија у прошлости. Механички поглед на правилан, предвидљиви космос постојао је тристо година.
Више не. Недавне иновације у математици, попут теорије хаоса, повезане са данашњим моћним рачунарима, способним да крше релевантне бројеве невиђеном брзином, увелико су промениле наше погледе на космос. Модел сатног система Сунчевог система остаје валидан током кратког периода, а у астрономији је милион година обично кратак. Али наше космичко двориште сада је откривено као место где су се светови и премештали са једне орбите на другу. Да, постоје веома дуги периоди редовног понашања, али с времена на време они се прекидају бурним активностима. Непроменљиви закони који су потакнули појам универзума из сата, такође могу изазвати нагле промене и врло непромишљено понашање.
Сценарији које астрономи сада предвиђају често су драматични. На пример, током формирања Сунчевог система цели се светови сударали са апокалиптичким последицама. Једног дана, у далекој будућности, вероватно ће то учинити поново: мале су шансе да је или Меркур или Венера осуђени, али не знамо који. Могло би бити и једно и друго, и они би могли да нас поведу са собом. Један такав судар вероватно је довео до формирања Месеца. Звучи као нешто што није из научне фантастике, и јесте ... али најбоља врста, 'тврда' научна фантастика у којој само фантастични нови изум надилази познату науку. Осим што овде нема фантастичног изума, већ само неочекивано математичко откриће.
Математика је обавестила наше разумевање космоса у свим размерама: порекло и кретање Месеца, кретања и облик планета и њихових пратилаца, замршености астероида, комета и Куиперових појасева, и запањујући небески плес цео Сунчев систем. Научила нас је како интеракције с Јупитером могу бацати астероиде према Марсу, а одатле и према Земљи; зашто Сатурн није сам у поседовању прстенова; како су настали прстенови за почетак и зашто се понашају како раде, са плетеницама, таласима и чудним ротирајућим "жбицама". Показао нам је како планети прстенови могу испљувати месеце, једну по једну.
Сатови су уступили мјесто ватромету.
Изузетно из „Израчунавање космоса: Како математика открива свемир“ Иан Стеварт. Цопиригхт © 2016. Доступно од Басиц Боокс, отисак компаније Персеус Боокс, ЛЛЦ, подружнице Хацхетте Боок Гроуп, Инц. Сва права задржана.
