Tema 1. Ancient history of Physical Cosmology
Naixement vinculant amb el Copèrnic: no hi ha cap lloc privilegiat a l'univers.
Cosmologia contemporània: neix amb l'Einstein. És una de les primeres coses que va fer l'Einstein després de la teoria de la relativitat: fer un model de l'univers.
"L'astronomia és una ciència/narrativa d'horitzons que estan en retrocés. - Edwin Hubble"
Cosmologia: molt transversal (física, matemàtiques, computació, filosofia, metafísica, religió (wtf, però si busques cosmologia a Google surten coses de religió)).
Cosmologia al principi: comunitats petites, deïtats locals que podien ser animals, rius, arbres, etc. Al final això és cosmologia també, és entendre l'univers.
Se substitueix màgia per mite quan la població mundial comença a créixer. Posem en mà de les llegendes, històries i religió l'enteniment de l'univers.
Durant el temps el coneixement va pujant: comencem a pensar que som el centre del món/univers. Hi ha relacions carnals entre deus i nosaltres. Estem al centre!
L'univers és infinit o no?
- Univers epicuri: (ve de l'Anaxàgores i l'Epicuri, eren atomistes) l'univers conté un nombre infinit de petites llavors (àtoms) que es mouen lliurement per un buit i que col·lisionen entre elles i s'agregaven per engendrar infinits móns.
- No té fronteres.
- Univers estoic: univers finit amb un buit que l'envolta.
- Base del model victorià: es pensaven que hi havia una única galàxia amb estrelles al voltant.
Però el que sabem és que l'edat de l'univers és finita!!
---
Data: 3 de novembre de 2021
Babilonis:
- Primers en descobrir la periodicitat de les coses.
- Van predir eclipsis.
- Van muntar les estacions.
Profetes són reemplaçats per filòsofs i "científics".
Filòsofs: es preguntaven com funcionaven les coses. Base del mètode científic. Rebutjaven les explicacions sobrenaturals o mitològiques que es feien servir fins llavors. La física d'aquesta època és molt primitiva.
Aristòtil
Més destacat pensador de l'època (extensió de 6 o 7 segles). Influència de les seves idees fins l'any 1600 (influència en el Quixot (del 1600) inclús!).
Univers geocèntric d'estat estacionari. Moltes esferes al voltant de la terra. La primera esfera: 4 elements, cada esfera no canvia i està composat d'un èter.
Aristarc de Samos
Lleugerament després d'Aristòtil. Primer que proposa que la terra rota i es trasllada anualment al voltant del sol (model heliocèntric del cosmos).
Ptolomeu
Model geocèntric basat en el d'Aristòtil, però millorat per fer-lo funcional. És un matemàtic :)
Basat en simetries perfectes.
"Predecessor de Fourier" sense saver-ho! (això ho dic jo) Model d'epicicles. Copèrnic després
Eratosthenes of Cyrene
Va mesurar la circumferència de la terra amb experiments dissenyats per ell (segons la font amb 1%-15% de precisió, no es va moure per calcular-la!). Va inventar també el dia de traspàs.
Hiparc
Primer en fer un catàleg estelar bastant complet.
Revolució copèrnica
Tycho Brahe: observacions astronòmiques/planetàries importants.
Kepler era ajudant d'ell i es va aprofitar posteriorment de les seves dades.
Parèntesi del telescopi: invent de navegants irlandesos, i Galileu va tenir la idea de mirar cap amunt. Es va quedar cec per veure el Sol amb el telescopi. Inicialment anava venent el telescopi com a "joguina". Després va anar refinant-lo.
Tycho: tenia el seu propi model/sistema. Model mixte en què la terra estava al centre. El Sol girava al voltant de la terra però els demés al voltant del Sol.
Edad pre-renacentista
Edad mitjana. Apareixen les primeres universitats. La ciència s'havia concentrat en els monestirs.
Roger Bacon: pare franciscà que va ser un dels primers advocats del mètode científic modern (fer observacions i no llegir texts antics).
Guillermo de Ockham: i la seva navalla.
Tomàs de Aquino: "la veritat (el coneixement) es coneix a través de la fe però també de la raó".
Galileo es carteja amb la noblesa: per què Déu ens ha donat un cervell per pensar? Hem de pensar! No creure.
Alfons X el savi: va proporcionar taules basades en el model ptolemaic d'efemèrides, i va fundar una escola que es va dedicar a això. Se li atribueix la frase "si Déu nostre senyor m'hagués consultat abans d'embarcar-se en la creació, li hauria recomanat de fer una cosa més simple" (perquè les taules eren súper complicades de fer i portaven errors acumulats importants).
The late middle ages
Nicolás de Cusa: "Com Déu va crear l'univers i no té límits, llavors no ha de tenir vora ni centre." Idea bastant moderna, que es veu amb la rel. general.
Renaixement: la societat occidental es va parar a pensar que no sabíem moltíssimes coses, en contra de la societat oriental que pensàvem que ja sabíem tot. Així doncs, la ciència occidental que fins llavors era molt menys avançada que l'oriental, la va superar.
Giordano Bruno: va dir que el Sol era també una estrella com les altres. Va parlar també d'univers sense centre, que contenia nombre infinit de móns habitats (amb éssers intel·ligents). La inquisició el va cremar, no per aquestes idees, sinó perquè tenia creences panteistes (que la natura competia amb Déu en divinitat).
Quatre coses sobre Galileo
Galileo va descobrir les fases de Venus amb el telescopi (prueba del algodón: això no ho podia explicar el model de Ptolomeu). Tot i que poguéssin competir els 2 models amb precisió, l'altre no pot explicar tot.
Va descobrir els satèl·lits galileans. Rotació dins de rotació. Això va fer que la subesfera lunar terrestre també la traslladés a altres planetes.
Fases de Venus: com la lluna, Venus té fases. L'ull humà no té suficient precisió per veure-ho, però un telescopi sí.
@TODO: Inserir https://people.highline.edu/iglozman/classes/astronotes/media/venus_phases.png.
Data: 4 de novembre de 2021
Cardenal Barberini: havia estat mecenes de Galileo. El van fer papa. Li va demanar que escrivís un llibre on discutís els 2 models de món (univers, cosmos). "Assaig sobre els 2 màxims sistemes de món". Galileo era heliocentrista i així ho va indicar al seu llibre. El papa tenia enemics perquè era amic d'heliocentristes. Amb el següent papa el van trobar culpable de "vehement" sospitós d'heregia (1633). Al final li van commutar la pena amb arrest domiciliari, on va morir. El llibre va estar prohibit fins al 1800 i pico.
Newton
1642-1727. Quan mor Galileo més o menys neix Newton. Científic més il·lustre (càlcul diferencial, telescopis, física (forces), però també alquímia (té certs llibres signats sota un pseudònim que era una permutació de les lletres del seu nom i cognom en llatí)).
Creia que la biblia tenia profecies (ocultes o no) que s'escapaven de la comprensió humana. Ell creia que la biblia preveia la fi del món. Ho va calcular per l'any 2060, però es veu que hi va haver algun error de càlcul i era el 2016.
Deia com la gravetat afectava els objectes, però ell no sabia dir què era exactament. Deia que ja havia fet prou, i que dir com les coses funcionen no són coses del científic. "Solo interesan a unos pocos, y no estoy entre ellos".
Model de món: model matemàtic, però no purament. Necessita fins a cert punt la intervenció de Déu. Creia que el poder diví era essencial al disseny de l'univers. Parla d'univers amb geometria euclidiana (actualment creiem que això és cert per la part espacial de l'espai-temps) i infinit. Pensava que era estàtic també, i que estava en un equilibri inestable.
Ell deia que [math]\displaystyle{ - \vec{\nabla} \phi(\vec{r}, t) = \vec{g}(r, t) = - \int_{V \to \infty} G \rho(\vec{r}', t) \frac{(\vec{r} - \vec{r}')}{|\vec{r} - \vec{r}'|^3} d^3 r' }[/math] era 0, però realment aquesta integral no sempre convergeix, depèn de les condicions de contorn.
Ole Roemer
Descobreix l'aberració de la llum (el telescopi no apunta directament en la direcció de l'estrella sinó que ha de tenir una petita inclinació respecte la direcció real de l'estrella per captar la llum). Efecte de menys de mig minut d'arc, associat al moviment de la terra per l'espai. (farem càlcul clàssic i relativista)
Suposem que tenim una estrella a una posició, que envia un raig de llum cap a la Terra.
$$\tan \theta = \frac{u_y}{u_x}, \qquad \tan \phi = \frac{u_y'}{u_x'} = \frac{u_y}{u_x + v} = \frac{\sin \theta}{\cos \theta + \frac{v}{c}} = \frac{c}{v}$$
Pel cas $\cos \theta = 90º$: $$\tan (\theta - \phi) = \frac{\sin (\theta - \phi)}{\cos (\theta - \phi)} = \frac{\cos \phi}{\sin \phi} = \tan^{-1} \phi = \frac{v}{c}$$
Així doncs, $\phi - \theta \approx \frac{v}{c}$
@TODO: Inserir diagrama dibuix Google Drawings
Paralaxi: menys graus de diferència, van fer falta més anys per adonar-se, tot i que ja ho buscaven.
Thomas Wright
Via Làctia: disc. Estem en un "many-island universe" (galàxies!).
Pièrre-Simon de Laplace
Va introduir la hipòtesi nebular: zones de la via làctia de formació estel·lar. Afavoria una idea de "one-island universe".
William Herschel
???
Jean-Bernard-Léon Foucault
Pèndol de Foucault: demostració que la terra gira, no pas el pèndol.
Joseph van Fraunhofer
Pare de l'espectroscopia.
William Huggins, Margaret
Aplicació de fotografia i espectroscopia a l'astronomia. Va observar el Doppler shift (proposat per Doppler més tard). Arnald Fizeau ho va redescoubrir en ones electromagnètiques.
La visió pre-relativista del cosmos a primers del segle XX
Paradoxa d'Olbers': el cel hauria de brillar a les nits si tinguéssim un "many-island universe". No es coneixia pols estel·lar (tot i que tampoc ho explicaria: la pols reemet en infraroig, i tampoc tenim un infraroig saturat). L'explicació que li donem ara: red-shift, fa que se surti de l'espectre.
Vesto Slipher
Primer en observar "galactic red-shifts".
Llei de Lemaître-Hubble (descobert primer per Lemaître, però ho va publicar en una revista belga poc coneguda).
Hubble proposa també que molts dels objectes amb aquests desplaçaments s'estaven separant a molta velocitat i per tant eren altres galàxies (1926-1930). Començava a rondar la relativitat general.
Debat Shapley-Curtis: tenim un univers many-island vs. one-island? Shapley: observació dels cúmuls globulars que han de rotar al voltant del centre de la galàxia, nosaltres estem a fora del centre. A més les Cefeides se sabia que estaven moolt lluny. Curtis: el Sol és el centre de l'univers.
---
Transparències:
@TODO: Copiar transparències amb les explicacions.
Mapa de Herschel: bastant aplatat (té sentit, la via làctia és un disc).
Shapley: https://briankoberlein.com/post/shapley-galaxy/mwgalaxy.jpg
Univers victorià vs. via làctia (no he trobat la foto a Internet, hi ha un power point amb animació, no sé si l'ha penjat).
