Tainele Universului: erori ştiinţifice majore. Ipoteze, supoziții şi nenumărate enigme
Erori ştiinţifice majore în înţelegerea lumii şi a Universului s-au produs constant de-a lungul istoriei, influenţând profund percepţia şi viziunea asupra realităţii. Errare humanum est, iar ştiinţa este, evident, tot o construcţie umană.
Este firesc ca progresul, cunoaşterea să fie însoţite de erori de parcurs, iar oamenii de ştiinţă să greşească deseori, chiar dacă o anume complexitate inerentă procesului de cercetare pare să excludă, cel puţin teoretic, posibilitatea unei erori. Unii susţin chiar că cercetarea și, implicit, descoperirile n-au fost altceva decât o serie de erori rectificate una după alta.
Erori ştiinţifice în înţelegerea Universului – cauze generale
La modul general, în timp, cele mai comune erori ştiinţifice în înțelegerea Universului au fost generate de următoarele aspecte:
- antropocentrismul – această eroare presupune că Universul este centrat în jurul omenirii. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au avut tendința de a interpreta evenimentele cosmice în termeni umani și de a considera că lumea noastră este un punct central în Univers. Cu toate acestea, pe măsură ce cunoaşterea a avansat, observațiile științifice au arătat că suntem doar o specie pe o planetă mică, dintr-un Univers imens, iar această perspectivă antropocentrică a distorsionat vreme îndelungată înțelegerea umană.
- egocentrismul – oamenii au fost și sunt tentaţi să interpreteze Universul în termeni personali sau subiectivi. Această eroare poate duce la supralicitarea importanței experiențelor subiective și la subevaluarea fenomenelor care nu ne privesc direct.
- gândirea liniară – oamenii au tendința de a vedea Universul ca o succesiune liniară de evenimente sau ca având o cauzalitate directă. În realitate, Universul este mult mai complex, iar fenomenele sunt interconectate și au cauze multiple.
- limitările percepției umane – percepția noastră este limitată de capacitățile noastre senzoriale și de tehnologiile pe care le avem la dispoziție. Există multe aspecte ale Universului care nu pot fi observate cu ochiul liber și care, deci, ne scapă. Acest lucru poate duce la o înțelegere incompletă a Universului.
- supraestimarea sau subestimarea timpului și spațiului – oamenii au dificultăți în a înțelege dimensiunile gigantice ale Universului și timpul astronomic. Aceasta poate duce la subestimarea sau supraestimarea distanțelor sau a vârstei obiectelor cosmice.
- confuzia între teorii și fapte – uneori, oamenii confundă teoriile științifice cu faptele. O teorie științifică este o explicație bazată pe dovezi, dar nu este neapărat o “realitate” absolută. Este important să se recunoască diferența dintre teoriile științifice și faptele observate.
Erori ştiinţifice majore în modelele cosmologice
Toate cosmogoniile antichităţii încep cu istoria “haosului”, stare care precedă, în Univers, orice organizare a materiei.
O lume dizolvată în neființă, imperceptibilă, fără proprietăți distincte, imposibil să fie percepută prin simţuri sau să fie imaginată de gândire.
Cosmogoniile antice desemnau prin cuvântul “haos” – starea anterioară organizării materiei, starea primitivă a tot ceea ce va fi, o nebuloasă sau reunirea într-o masă solidă a unui miez anorganic încă nepotrivit vieţii.
Dacă înţelegerea ştiinţifică ar aplica termenul “haos” materiei cosmice universale, ar cădea, probabil, într-o eroare de principiu, ar presupune că Universul a avut un început, ceea ce ar presupune un sfârșit, pentru că ceea ce a început trebuie să se și termine. A presupune un început și un sfârșit al Universului înseamnă a presupune un început și un sfârșit al materiei, un început și un sfârșit al forței, al timpului.
Istoria cosmologiei, ştiinţa care se ocupă cu studiul structurii, dimensiunilor și evoluției Universului și al legilor care îl guvernează, a fost marcată şi ea de o serie de erori ştiinţifice notabile cu privire la structura și evoluția cosmosului.
Iată câteva dintre cele mai cunoscute erori cosmologice de-a lungul timpului:
– Modelul geocentric
În antichitate și în Evul Mediu, se credea că Pământul este centrul Universului și că Soarele, Luna și planetele orbitează în jurul lui.
Această concepție a fost susținută de gânditori precum Ptolemeu (în celebra lucrare “Almageste”, care cuprindea, pe lângă un catalog al stelelor cunoscute, o expunere amănunțită a reprezentării geocentrice a Universului) și a dominat gândirea occidentală timp de secole.
Mult mai târziu, în secolul al XVI-lea, matematicianul şi astronomul Nicolaus Copernic, în “De revolutionibus orbium coelestium” (Despre revoluțiile sferelor celeşti), a formulat un model al Universului plasând Soarele în centrul său, un eveniment major în istoria științei, declanșând “Revoluția Coperniciană”, o schimbare de paradigmă de la modelul geocentric al Sistemului Solar și al cerurilor și aducând o contribuție de pionierat Revoluției științifice.
Ulterior, modelul a fost perfecţionat de Johannes Kepler (1571 – 1630), care a descoperit că stelele călătoresc în elipse şi nu în cercuri.
În secolul al XVIII-lea, Giordano Bruno, cosmolog şi ezoterist, a cărui teorie a preluat ideile lui Copernic, completându-l cu alte aspecte legate de pluralismul cosmic (stelele sunt sori îndepărtați, înconjurați de propriile lor planete/exoplanete) a fost ars pe rug pentru convingerile sale. Galileo Galilei, care susţinuse şi el teoria lui Copernic, a fost forţat să retracteze, rămânând faimoase cuvintele sale –
“E pur şi muove.”( Şi totuşi se mişcă.”)
Atunci când este vorba de erori ştiinţifice care ţin de timpurile vechi, este de remarcat că savanţii greci cunoşteau mişcarea retrogradă a planetelor, dar mulţi dintre ei au preferat să inventeze o teorie vagă pentru a o explica, decât să caute să înțeleagă mai bine fizica fenomenului, gândire care s-a perpetuat secole de-a rândul. Au trecut circa 1.400 de ani până când să se propună un alt model cosmologic.
Erori ştiinţifice în cosmologie – Eterul luminifer
În secolul al XIX-lea, oamenii de știință credeau că lumina se propagă printr-un mediu numit eter (eter luminiscent – eter purtător de lumină), iar acesta a fost considerat un concept fundamental în fizică.
Ipoteza eterului luminiscent a fost subiect de dezbatere ferventă de-a lungul istoriei sale, deoarece presupunea existența unui material invizibil și infinit, fără interacțiune cu obiectele fizice, iar până la sfârşitul secolului al XIX-lea teoria eterului luminiscent a fost plasată în categoria “erori ştiinţifice”, fără a exista o altă teorie care să o înlocuiască.
Experimentul Michelson-Morley, din 1887, a arătat că nu există nicio mișcare a Pământului prin eter, ceea ce a dus la respingerea acestui concept. La scurtă vreme, o descoperire majoră a fost Teoria relativității, a lui Albert Einstein, care, spre deosebire de majoritatea schimbărilor semnificative din gândirea științifică, a fost adoptată remarcabil de repede de comunitatea specialistilor.
Erori ştiinţifice majore în înţelegerea Universului – Teoria stării stabile
În anii 1950, unii oameni de știință au susținut “teoria stării stabile”, care presupunea că Universul există într-o stare eternă și neschimbătoare. Cu toate acestea, descoperirea radiației cosmice de fond, în 1965, a furnizat dovezi clare pentru Teoria Big Bang, care a înlocuit teoria stării stabile, trecută şi aceasta în categoria “erori ştiinţifice în cosmologie”.
Teoria Universului static
Înainte de descoperirea expansiunii Universului, a existat o ipoteză cunoscută sub numele de ”modelul Steady-State” (“stare stabilă”), dezvoltată de Fred Hoyle și alții. Această teorie presupunea că Universul este etern și nu s-a schimbat de-a lungul timpului. Descoperirile ulterioare legate de expansiunea Universului, susținute de radiația cosmică de fond, au pus capăt acestei erori ştiinţifice cosmologice.
Steady-State/Pulsar ”Fals”
În anii 1960, a fost raportată descoperirea unor obiecte misterioase în Univers, numite ”pulsari”. Unii oameni de știință au crezut că acești pulsari ar putea fi dovada pentru modelul Steady-State. Cu toate acestea, ulterior s-a descoperit că pulsarii sunt, în realitate, stele neutronice, care emit pulsuri periodice de radiații și nu au nicio legătură cu “Steady-State”.
Materia neagră
Chiar dacă ideea de materie neagră nu este o eroare în sine, a fost o necunoscută majoră în cosmologi, timp de mulți ani. A fost introdusă pentru a explica mișcarea galaxiilor și a altor fenomene din Univers care nu puteau fi explicate în mod satisfăcător doar cu ajutorul materiei vizibile. Cu toate acestea, există încă multe necunoscute legate de natura exactă a materiei negre.
Cele două erori ştiinţifice ale lui Albert Einstein în cosmologie
Constanta cosmologică – prima eroare ştiinţifică a lui Einstein
Cercetarea științifică se bazează pe corespondența dintre realitatea naturii – care este înțeleasă prin observații – și o reprezentare a acestei realități – formulată de o teorie în limbaj matematic. Dacă toate consecințele care decurg din teorie sunt verificate experimental, aceasta este validată.
O astfel de abordare valabilă de peste patru secole a construit un corp coerent de cunoștințe. Aceste progrese sunt însă făcute de oameni, care, inevitabil, își păstrează convingerile, chiar și prejudecățile. Acest lucru poate afecta progresul științei, chiar și când este vorba despre cei mai mari oameni de știință.
La începutul secolului al XX-lea, toată lumea trăia cu ideea/convingerea bine stabilită a unui Univers static, în care trecerea stelelor se repetă neobosit. Aceasta era o consecință probabilă a învățăturii lui Aristotel.
În timp ce, în anul 1054, chinezii observaseră apariția unei noi lumini pe cer, niciun document european nu menționează acest fapt.
Și totuși s-a văzut în plină zi și de mai multe ori. A fost o supernovă, din care a rămas Nebuloasa Crabului, încă vizibilă. Gândirea predominantă în Europa a făcut imposibilă acceptarea unui fenomen contrar unui cer imuabil. O supernovă este un eveniment foarte rar, se observă una pe secol – cu ochiul liber, ultima datând din 1987.
Pentru a rămâne în acord cu un Univers static, Albert Einstein a introdus o constantă cosmologică în ecuațiile sale (uneori denumită și ”constanta lambda”), dar ulterior, când Hubble , în 1929, a arătat că Universul “creşte”, Einstein a considerat această constantă drept o eroare (a recunoscut-o ca fiind “cea mai mare greseală a lui”) și a renunțat la ea.
Totuși, descoperirile recente privind expansiunea accelerată a Universului sugerează că o astfel de constantă ar putea exista cu adevărat.
A doua eroare ştiinţifică a lui Albert Einstein
În paralel cu relativitatea, s-a dezvoltat mecanica cuantică, domeniu care descrie fizica infinitului mic.
Einstein a adus o contribuție majoră interpretând efectul fotoelectric, în 1905, ca fiind o coliziune între electroni și fotoni, adică granule infinitezimale de energie. Cu alte cuvinte, lumina, care este descrisă în mod tradițional ca o undă, se comportă ca un flux de particule.
Acest progres, și nu Teoria relativității, i-a adus lui Einstein Premiul Nobel, în 1921.
Dar, în ciuda acestei contribuții esențiale, el a persistat în a refuza lecția majoră a mecanicii cuantice: lumea particulelor nu se supune strictului determinism al fizicii clasice. Lumea cuantică este probabilistică – știm doar să prezicem o probabilitate de realizare dintr-un set de posibilități.
Tributar şi el, poate, gândirii antice greceşti (lui Platon, mai ales), care considera că gândirea trebuie să rămână liberă de contingențele realității, Einstein credea la rândul lui că gândirea trebuie să rămână “pură”, ignorând (uneori) premeditat preceptele ştiinţei (de exemplu, “Principiul incertitudinii al lui Heinsenberg”, din mecanica cuantică ) şi invocând existenţa unor “variabile ascunse”, astfel spus cantități încă de descoperit dincolo de masă, sarcină și spin, pe care fizicienii le folosesc pentru a descrierea particulelor.
Dar experiența nu i-a dat dreptate, ceea ce înseamnă că trebuia acceptată existența unei realități care ne transcende înțelegerea, că nu putem ști totul despre “infinitul mic”. În dinamica demersului științific, rămâne o etapă care nu este complet obiectivă, este cea care duce la conceptualizarea unei teorii și Einstein, cu experimentele sale de gândire, oferă un exemplu ilustru în acest sens.
El însuși a declarat că:
“Imaginația este mai importantă decât cunoașterea”.
Şi, într-adevăr, un fizician trebuie, pe baza unor observații disparate, să-și imagineze o lege subiacentă. Uneori sunt propuse mai multe modele teoretice dintre care trebuie să aleagă, abia în acest stadiu logica recăpătându-şi puterea.
Cosmologia – între modele teoretice, teorii şi multe incertitudini
Știința, în general, se bazează pe ipoteze şi acesta este doar un punct de plecare. Ipotezele trebuie apoi să dea naștere la teorii și predicții ale acestor teorii. Acestea din urmă vor trebui, în cele din urmă, confirmate sau contrazise de măsurare și experiență. Îndoiala și eroarea sunt, până la urmă, inerente abordării științifice.
Se poate naște Universul din nimic? Teoria Big Bang-ului descrie modul în care Universul s-a ”născut” dintr-un nucleu de materie foarte dens și foarte fierbinte, în urmă cu aproximativ 13,7 miliarde de ani. O expansiune treptată, ca un balon care este umflat.
Ce a fost înainte de Big Bang?
Dar ce a fost înainte de Big Bang? Este o întrebare despre care mulţi cercetători cred că duce dincolo de fizică şi care evidenţiază, mai mult ca orice altceva, limitele cunoştinţelor noastre.
Teoria cuantică afirmă că la originea apariției particulelor se află o fluctuație cuantică a vidului. În electrodinamica cuantică, energia conținută în Univers produce materie. Dar răspunsul este departe de a fi mulţumitor.
În ceea ce privește nașterea Universului, astrofizica are de depășit două “ziduri” – peretele de fotoni/fundal cosmic cu microunde, un fel de “lumină fosilă”. Este prima lumină emisă, la aproximativ 380.000 de ani după Big Bang, într-o perioadă în care Universul era mai mic, dens și fierbinte. Este și cea mai veche imagine pe care o avem despre Univers. Dincolo de fotonii trimiși către noi de fundalul cosmic cu microunde, nu există informaţii vizuale despre Univers.
Al doilea “zid” este cel al lui Plank (Legea lui Plank pentru radiaţia termică) – limita dincolo de care științele care studiază Universul nu mai au nimic de spus. Este situat la 10 la puterea -43 de secunde după începerea expansiunii. Între timpul 0 (începutul expansiunii) și acest timp este o perioadă foarte scurtă despre care nimeni nu știe nimic.
Este nevoie de o “fizică unificată” a relativităţii generale şi a mecanicii cuantice, susţin oamenii de ştiinţă, şi o astfel de teorie caută toţi specialiştii. Până când teoria corzilor, teoria universurilor paralele vor oferi, poate, o descriere satisfăcătoare a nașterii Universului, această necunoscută supremă va continua să fascineze.
Studii recente – Erori ştiinţifice majore în modelul standard al cosmologiei
Fulvio Melia, astrofizician, cosmolog italo-american, profesor de fizică, astronomie și matematică aplicată, la Universitatea din Arizona, susţine, într-o lucrare recentă, că modelul cosmologic standard şi-a “atins vârsta” și că nu reușește să ofere o relatare coerentă a evoluției cosmice.
Din punctul de vedere al lui Fulvio Melia, cel puţin şase fisuri majore ar trebui luate în considerare în acest model standard:
Inflația și scara cosmică
În timp ce ideea că Universul a trecut printr-o perioadă timpurie de expansiune rapidă s-a dovedit utilă pentru a contabiliza caracteristicile “mai mici” ale cerului, Melia susține că “expansiunea” nu reușește să explice fenomenele la scară mare.
Fluctuațiile cuantice
Modelul standard susține că fluctuațiile mecanice cuantice la cele mai mici scale și la cel mai timpuriu timp cosmic au condus la toată structura pe care o vedem astăzi. Dar Melia crede că nu avem o explicație adecvată a modului de aplicare a mecanicii cuantice la Univers în ansamblu.
Orizontul electroslab
Există patru forțe care lucrează în Univers — gravitația, electromagnetismul, forța nucleară puternică și forța nucleară slabă. La momentul Big Bang-ului, a existat o singură forță. Forțele s-au desprins pe măsură ce Universul s-a răcit. Melia susține că atunci când forța electromagnetică s-a separat de forța slabă, mai târziu în istoria cosmică, a lăsat o problemă de orizont care nu a fost rezolvată. Este un alt semn că modelul standard al cosmologiei ar putea avea nevoie de o regândire.
Nucleosinteza Big Bang
În primele minute după Big Bang, condițiile au permis reacțiilor de fuziune nucleară să creeze majoritatea heliului, precum și celelalte elemente ușoare. Dar calculele care arată acest lucru, spune Melia, necesită o reglare fină a parametrilor cheie si, cel mai important, preponderența ciudată a materiei asupra antimateriei.
Anomalia constantei Hubble
Constanta Hubble determină rata de expansiune a Universului și este un parametru cosmologic fundamental. Dar cele mai clare două moduri de a determina constanta Hubble dau rezultate diferite. Mai mult, pe măsură ce măsurătorile s-au îmbunătățit, cele două valori au rămas evident diferite. Pentru Melia, acesta este un semn de avertizare că ceva nu este în regulă cu modelul standard.
Formarea prematură a galaxiilor
Acest aspect a suscitat nenumărate discuţii, mai ales după noile imagini oferite de telescopul spațial James Webb.
Modelul standard spune că galaxiile ar fi trebuit să se formeze relativ târziu, la o perioadă bună după Big Bang. În schimb, imaginile JWST contrazic această ipoteză. Melia consideră că este un alt indiciu că modelul cosmologic standard este greşit.
Atât de multe incertitudini şi erori ştiinţifice din domeniul cosmologiei arată cât de complexă și în continuă schimbare este înțelegerea și percepția umană a Universului.
Însă, în ciuda tuturor acestor erori ştiinţifice, progresul în cosmologie a fost impresionant, iar cercetările în curs continuă să dezvăluie secretele cosmosului în moduri care au schimbat și vor continua să schimbe perspectiva noastră asupra Universului.
