Galileo i la Cosmologia Moderna Emili Elizalde Institut de Ciències de l’Espai (ICE/CSIC) Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Residència CSIC, Barcelona, 29 d’Octubre de 2009

Context: volem comprendre … La Terra 4 elements, àtom El Sistema Solar, La Via Làctia Copèrnic, Galileo, Newton L’origen de la Vida, la seva Evolució Darwin L’origen de la Inteligència Lucy, Olduvai gorge, Leakey L’origen de l’Univers, … el seu final

Eratòstenes (Ἐρατοσθένης) Cirene, 276 aC - Alexandria, 194 aC 360º/7,2º= 50 x800 Km = 40.000 Km

El Projecte Eratòstenes

(Pisa, 15 febraio 1564- Firenze, 8 genaio 1642) Galileo Galilei (Pisa, 15 febraio 1564- Firenze, 8 genaio 1642) Astrònom, filòsof, matemàtic i físic, estretament relacionat amb la revolució científica *Albert Einstein: “Galileo és el pare de la ciència moderna” *Stephen Hawking: “Galileo és pro- bablement, més que ningú altre, el màxim responsable del naixement de la ciència moderna” *Pius XII (1939, discurs a la Acadèmia Pontif. de les Ciències): “Galileo fou l’heroi més agosarat de la recerca científica, sense por a lo preestablert, ni al risc del seu camí, sense cap temor a destruir monuments…”

History of Science Collections, University of Oklahoma

Zeno d’Elea: paradoxa d’Aquiles i la tortuga

? 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + . . .= 1

y = 1/2 1 + x = 2x X = 1 1/2 +1/4 + 1/8 + 1/16 + … = x 1 - y = y y = 1/2

Com és de gran l’Univers ? Maqueta, model a escala * 1mm = mil anys * Bíblia: Ussher -4004 (6013 anys) 6mm * Univers = dist UAB-entrada BCN 13.7 Km * 100 anys = gruix d'un cabell * inici vida pluricel.lular artròpods <Càmbric 450: Edicara 570Manys: 570m Escala real Terra-Lluna = 1 sec !!

Quína forma té l’Univers ? Model senzill (2D) * Homogeni, isotrop, radi=temps (4a dim!) * cucs plans, superfície globus → * tensió = atracció gravetat, va disminuïnt llei gravitació universal d’I Newton Topologia * Passar a 3+1 dim: superf esfer 3D S3 * Univers esfèric? finit o infinit? * Mapes observacions: fins fa poc bidimensio * 1986 primer 3D llesca: “A slice of the Universe”

L’Univers Model: Superfície (2 dimensions, ‘globus goma’) Res a dins, res per fora; no hi ha un ‘centre’ El ‘globus’ s’expandeix …acceleradament! El radi del globus és el temps ← Tot objecte al voltant nostre s’allunya (redshift)

r

La Física Isaac Newton Albert Einstein

L’Univers Físic Einstein: estacionari * gravetat un problema!!  cc λ * Einst’s eqs: podia haver predit l’expan! Expansió: Hubble et al 1923-29 (Keeler, Slipher, Campbell, 1918) * efecte Doppler llum * enrera Big Bang: Penzias-Wilson ’65 CMB, COBE, WMAP, PLANCK Problemes Big Bang: inflació Guth 1982 1997 expansió accelerada: neces força! * Què accelera l'Univ? Energia fosca

Física de la creació de ’Univers Grans Revolucions Científiques * MQ, RG, principi incompletitut Gödel * Física Clàssica vs Física Quàntica Cordes TOE * Newton, poma, lleis, terra  llei universal * RG: massa pessant (gravetat) = massa inert Equacions matemàtiques  sinfonies Inici univers inflació: 10-24 cm (10^-11 dim protó) Expansió en 25 ord mag (1075 volum)  pèsol Expansió durà 10-34 s pèsol → Via Làctia Inflació paradigme, no teoria: molts models 1973 Ed Tryon “is the U a vacuum fluctuation?”

Com s’ha pogut originar l’Univers ? Miracle de la fisica n.1: la gravetat pot ser repulsiva energia pot camp escalar → pressio negativa → grav repulsiva Miracle de la fisica n.2: el camp gravitatori té energia negativa * Energia de la matèria positiva: Energia total 0 ” A free lunch!” Hawking-Turok instantó: ”una espècie d'espurna que dispara la inflació en una sopa primigènia de gravetat, espai, temps i matèria” Reproducció dels universos: Multiversos …

Treballs recents Moltes variants d’Inflació (A. Guth, A. Linde, P. Steinhard, …) Les Teories de Cordes i Branes, M, TOE amb 10500 o 101000 possibilitats pel buit! L’Energia del Buit Quàntic (H. Casimir) Treball meu a Invest y Ciencia (Abril 09) Models de gravetat modificada: teories f(R), Gauss-Bonnet, … (grup) Dades d’observacions cosmològiques !

La comprensió de l’Univers Presocràtics: substància, nombre, potència, infinit, moviment, ésser, àtom, espai, temps, ... Escola Pitagòrica: “totes les coses són nombres” Galileo: “Il libro della natura è scritto in lingua matematica” (Il Saggiatore,1623) Emmanuel Kant: “el problema és fer intel·ligible la idea mateixa d’un Univers intel·ligible” Albert Einstein: “el misteri etern de l’Univers és la seva comprensibilitat; el fet que l’Univers sigui comprensible és un miracle” Eugene Wigner: “la irraonable efectivitat de la matemàtica en totes les ciències de la natura”

Moltes gràcies per la vostra atenció