Threshold 1 gaat over de oerknal. We weten niet wat er voor de oerknal was en wat de ingrediënten en de Goldilock Conditions zijn voor het ontstaan van de oerknal. Nadat het zonnestelsel en de aarde was ontstaan, wisten wij er nog niet veel over. Door een aantal wetenschappers, zoals Isaac Newton en Galileo en Galilei, zijn we meer te weten gekomen over hoe het zonnestelsel en de aarde in elkaar zit. De zon draait bijvoorbeeld niet om de aarde, maar juist andersom! Ook zijn er een aantal vragen waarop wij nog geen antwoord hebben, zoals "Waarom zijn wij alleen?'' en ''Wat is er buiten het universum?'' De Kosmologie en de Astrofysica bestuderen alles wat met het universum te maken heeft en probeert antwoord te geven op de vragen, die wij hebben over het universum. Het universum bestaat ook uit de bijzondere stof donker materie en ook uit donker energie. We weten niet wat deze stof en die energie precies is, maar wel weten we wat het niet is. Ikzelf vind dit laatste vooral interessant en zou er wel meer over weten. Vandaar dat ik er ook veel informatie over heb opgezocht. Ook zijn de vragen ''Waarom zijn wij alleen?'' en ''Wat is er buiten het universum?'' voor mij zeer interessant. Ik geloof zelf niet in de oerknal, maar vind het lezen van de onderzoek ernaar wel interessant. Het werken ging wel goed, maar het kon natuurlijk beter. Ik moet nog wel beter leren samenvatten. Voor de rest ging alles wel prima.
We weten niet wat de ingredienten en de goldilock conditions zijn voor het ontstaan van de oerknal, omdat we gewoon geen genoeg bewijsmateriaal hebben. Wel weten we hoe lang geleden de oerknal plaatsvond, namelijk 13,7 miljard jaar geleden. Op veel van deze vragen kunnen we dus weer geen antwoord geven. We weten niet wat de oerknal mogelijk maakte. We weten niet waarom de oerknal plaatsvond (we kunnen het alleen maar aannemen). We weten ook niet of er tijd en ruimte was voor de oerknal. Eerst was het universum heel erg heet en was er geen onderscheid tussen materie en energie, nadat de oerknal plaatsvond, ongeveer na een miljardste van een seconde, scheidden ze van elkaar en namen materie en energie dus uiteindelijk vorm. Hierna kreeg energie verschillende vormen: zwaartekracht en elektromagnetisme.
Dit allemaal is heel belangrijk, omdat iets uit het niets iets werd. En dat iets bevatte alles wat voor het bouwen (ontstaan) van onze universum nu.
Een lichtjaar is eigenlijk de snelheid voor het licht. Het is zo snel en het is ons geheim voor het begrijpen van de ruimte en tijd. Licht doet er 1 seconde over om ongeveer 300 kilometer af te leggen.
Het licht, dat wij vanavond van de Noord ster zullen zien, is 323 jaar geleden vrijgelaten.
Edwin Hubble kwam er achter dat alle melkwegen 'redshifted' waren. Alles in de ruimte komt dichter bij elkaar of gaat verder uit elkaar, de ruimte breidt uit en hieruit kan je dus concluderen dat de sterren, die dus een beetje rood van kleur zijn, als het ware van ons weggaan, als de ruimte uitbreidt.
De eXtreme Deep Field heeft bewezen dat er niet maar één, maar wel 5500 melkwegen bestaan rondom onze melkweg.
Het doel van de James Webb Space Telescoop is het zien van de eerste sterren van het universum na de vrijlating van de 'cosmic microwave background radiation'. 380 000 jaar na de oerknal.
Dit is de infographic die ik heb gemaakt over de oerknal:
Het model van Ptolemy van het universum was dat de aarde in het midden stond. De aarde was het gebied van imperfectie en daaromheen was het gebied van perfectie en dit gebied bevatte meerdere, transparante gebieden met het zelfde middelpunt. In deze gebieden bevonden zich de zon, de maan, de sterren en de andere hemellichamen.
Daarentegen had Copernicus, een andere astronoom, een ander model van het universum. Volgens hem stond niet de aarde in het midden, maar de zon. De andere hemellichamen draaiden om de zon heen.
Later ontstond een nieuw model, het model van Isaac Newton. In zijn model van het universum stond zwaartekracht centraal. Zwaartekracht hield alles op z'n plek. De hemellichamen stonden daarom waar ze stonden.
Hubble, een astronoom in de jaren '20 gebruikte de Mount Wilston Telescoop en deed verbazingwekkende ontdekkingen. Dit deed hij deels ook door alle informatie die er eerder al was. Hij gebruikte al het eerdere informatie dus ook.
Hij maakte gebruik van het Doppler effect. Dit effect houdt in, dat als een ster (een beetje) roodkleurig is, de ster van ons vandaan gaat en als de ster (een beetje) blauwkleurig is, de ster naar ons toekomt. Hij ontdekte dus dat Melkwegen weg vandaan de aarde gingen, doordat ze dus roodkleurig waren. Ook ontdekte hij, dat hoe verder deze Melkwegen waren, hoe sneller ze leken weg te gaan van aarde.
Wetenschappers:
Claudius Ptlomey:
Ptlomey was een astronoom die leefde in Alexandria (Egypte). Hij was ook een wiskundige, geograaf en astroloog. Hij schreef in Grieks en beschouwde zichzelf als een Roman burger. Hij accepteerde het idee van Aristotle, dat de zon en de andere planeten om de aarde draaien. Vervolgens ontwikkelde hij dit idee door observaties en wiskundige details. Zo verwierp hij toch de hypothese van Aristarchus van Samos. Hij beweerde dat de aarde juist om de zon draaide en niet andersom, hiervoor had hij geen enkel bewijs waardoor het idee snel werd verwezen. Met het blote oog ging Ptlomey observaties doen en hij zag het universum als een nest met een verzameling transparante sferen, waar de aarde natuurlijk in het centrum stond. Hij geloofde dus dat de zon, maan, venus, mercurius allemaal rond de aarde draaiden. Na de zon kwamen de planten mars, Jupiter en Saturnus die nog met het blote oog gezien konden worden. Na Saturnus was er nog een laatste bol- met alle sterren erop vast- die draaiden rond de andere sferen. Dit idee paste niet precies bij alle waarnemingen van Ptlomey. De grootte, beweging en helderheid van de planten varieerden van elkaar dacht Ptlomey, daarom gebruikte hij het idee van Hipparchus ‘'epicycles’' om zin berekeningen uit te werken. Epicycles zijn kleine cirkelvormige banen rond een denkbeeldige centra waarop de planten bewegen terwijl ze een rondje maken om de aarde. Door de tabellen die Ptlomey had gemaakt te gebruiken konden astronomen de eclipsen en de posities van de planten voorspellen, omdat de zichtbare gebeurtenissen in de hemel het bewijs waren voor het idee van Ptlomey. Zijn idee werd voor eeuwen geaccepteerd tot een Poolse astronoom Copernicus in 1543 bekend maakte dat de zon in het centrum stond in plaats van de aarde. De moslims accepteerden ook Ptlomeys idee over het universum en veranderden wel weer wat dingetjes aan het idee. Het boek van Ptlomey werd vertaald in het Latijns in de 12e eeuw en werd ‘'The Almagest’' genoemd. Dit zorgde ervoor dat zijn ideeën over heel West-Europa verspreid konden worden.
Isaac Newton
Isaac Newton werd geboren op 4 januari 1643 in Lincolnshire, Engeland. Zijn vader was overleden toen hij was geboren en zijn moeder liet hem achter toen hij 3 was. Zijn moeder kwam later weer terug toen hij 11 was. Isaac groeide op met weinig speelgoed, hij vond het juist leuk om modellen te maken van hout etc. Zijn moeder wilde dat hij van school afging en dat hij boer moest worden. Zijn meester liet dit niet toe, hij zag de talenten van Isaac in. De universiteit waar hij studeerde moest dicht dus ging hij na zijn geboorteplek. Hij ontdekte daar belangrijke wetten. Hij had ook een belangrijke boek geschreven. Namelijk ‘Mathematical Principles of Natural Philosophy’. Hij schreef in zijn boek over de drie bewegingswetten. Hij stelde de wet van universele gravitatie vast. Het boek is een wiskundig werk waarin Newton de wiskunde veranderde, ontwikkelde en toepaste, waardoor hij de beweging van hemellichamen kon begrijpen. De drie bewegingswetten van Newton zijn:
1) de relatie tussen afstand, tijd en snelheid.
2) Hoe de krachten beweging produceren.
3) de krachten die worden uitgeoefend op een lichaam die bewegingsloos is.
Door deze wetten bij elkaar te brengen, kon Newton de Wet van Universele Zwaartekracht verklaren. Door fysica, wiskunde en astronomie te combineren, maakte Newton een gigantische sprong voorwaarts in het menselijke begrip van de aarde en de kosmos. De wiskundige methode van Newton om met veranderende grootheden om te gaan, wordt nu calculus genoemd. Hij publiceerde zijn methode niet, maar loste problemen op bij het gebruik ervan. Hij overleed op 31 maart 1727.
Galileo Galilei
Galileo Galilei (Pisa, 15 februari 1564 – Arcetri, Florence, 8 januari 1642) was een Italiaans natuurkundige, astronoom, wiskundige en filosoof. Hij was hoogleraar in Pisa (1589-1592) en Padua (1592-1610). In het Nederlands, het Duits en in de Scandinavische talen wordt hij meestal aangeduid als Galilei, in het Frans als Galilée. In de meeste andere Europese talen wordt hij bij zijn voornaam Galileo genoemd.
Op de universiteit was Galileo vooral bekend voor zijn grote mond. Hij interesseerde zich niet zo in de geneeskunde, maar meer in wetenschap en wiskunde. Bovendien ergerde hij zich eindeloos aan de houding van filosofen tegenover de wetenschap. Hij ging meestal in de tegenaanval en discussieerde vaak. Hierdoor werd hij gezien als een zeer brutale jongen. Hij verliet in 1585 de universiteit zonder diploma. De universiteit verlaten zonder diploma was in die tijd normaal, want de reputatie van op de universiteit gezeten te hebben was veel belangrijker.
Hij was een Italiaanse Renaissanceman, Galileo gebruikte een telescoop van zijn eigen uitvinding om de aanwijzingen te verzamelen die een zongericht model van het zonnestelsel ondersteunden.
In 1610 publiceerde Galilei zijn waarnemingen van de maan, de sterrenhemel, de Melkweg en de manen van Jupiter, allemaal gedaan met behulp van zijn telescoop, in zijn Sidereus Nuncius (Sterrenbode). Het jaar daarop kwam Galilei naar Rome om aan de jezuïeten van het Collegio Romano de telescoop te demonstreren. Hij werd toen ook lid van de Accademia dei Lincei.
Zijn uitvindingen zorgde ook voor de stap naar verlichting –tijd waarbij men minder dacht aan geloof etc. en meer de mens centraal zette en de wetenschap dus feiten- dit deed hij natuurlijk niet helemaal alleen.
Vanaf 1612 ontstond er verzet tegen bewijzen van Galilei voor een copernicaans, heliocentrisch wereldbeeld, dat niet in overeenstemming was met de opvatting van de kerk dat de aarde het centrum van het heelal was.
Na een aantal jaren kwam Galilei dan ook in conflict met de Kerk, hoewel hij zelf volhield dat zijn werk slechts een zuiver theoretische beschrijving inhield, en niet in conflict was met de godsdienst, die hijzelf ook aanhing. Hij meende juist te laten zien hoe doordacht het door God geschapene in elkaar zat. het werk van Galilei twee keer onderzocht door de Inquisitie (een rechtbank van de katholieke kerk). Het eerste onderzoek vond plaats door kardinaal Bellarminus in 1616. Deze hield vast aan een letterlijke uitleg van de Bijbel.
Nicolaus Copernicus
Nicolaus Copernicus was een renaissance man, die een wetenschappelijke revolutie heeft begonnen.
Copernicus was een goed opgeleid persoon, die uitblonk in een verscheidenheid van voorwerpen en gebieden. Hij vervulde het renaissance ideaal. Hij werd o.a. een wiskundige, een astronoom, een natuurkundige, een vertaler, een geestelijke (katholiek), een rechter, een diplomaat en een econoom. Hij sprak Duits, Pools en Latijn en hij verstond Grieks en Italiaans.
Copernicus was geboren op 19 februari 1473 in wat nu het midden van Polen is. Zijn vader, Nicolaus Koppernigk, was een handelaar van Krakow en zijn moeder, Barbara Watzenrode, was de dochter van een rijke, lokale handelaar. Ze waren dus best een rijke familie. Copernicus was de jongste van de vier. Hij had een broer en twee zussen. Zijn vader en moeder overleden ongeveer op hetzelfde moment, toen Copernicus nog 10 jaar oud was. Zijn oom heeft hem en zijn broers en zussen geadopteerd en zorgde voor een toekomst voor hen.
Hij heeft van 1492 t/m 1496 gestudeerd in verschillende universiteiten in Polen en Italië
In 1532 heeft Copernicus een gedetailleerde manuscript (met een hand geschreven tekst) bijna afgerond, waar hij wel 16 jaar voor heeft gewerkt. In 1541 heeft hij dit gepubliceerd, met behulp van zijn vriend, Georg Rheticus (een wiskundige).
Copernicus' theorie kan worden samengevat in vier delen:
1. Het midden van de aarde is niet het midden van het universum, maar van de zwaartekracht van de aarde en van de maansfeer.
2. De zon is vast en alle andere sferen draaien rondom de zon.
3. De aarde heeft meerdere bewegingen: draaien rondom zijn as en in een sferische baan rondom de zon bewegen.
4. De sterren zijn vast, maar blijken te bewegen door de beweging van de aarde.
Hij overleed op 24 mei, 1543.
De eerste threshold gaat over de oerknal. We weten niet hoe de oerknal tot stand is gekomen. We weten dus niet wat de ingrediënten zijn geweest voor de oerknal. Ook weten we niet wat de Goldilock conditions zijn geweest. Wel weten we dat de ingrediënten samen met de Goldilock conditions het universum hebben gevormd:
Er ontstond tijd en ruimte.
Er ontstonden verschillende vormen van energie (inclusief zwaartekracht en elektromagnetisme)
Ook ontstonden er verschillende vormen van materie (inclusief quarks (delen waaruit protonen en neutronen zijn gevormd) en elektronen).
Een van de langdurige mysteries van Big History is: waarom zijn we alleen?
Na het beseffen van de grootte van het universum, hoeveel sterren er zijn, hoeveel planeten er zijn etc., moeten er wel meer meerdere planeten zijn, die zich in het universum bevinden.
Dus hiervoor is er de Fermi Paradox. Het idee van de Fermi Paradox is, dat als er miljoenen sterren zijn, dat je intelligente wedstrijden tussen deze sterren zou krijgen (races) en dat deze sterren, die dus een intelligente wedstrijd houden, andere planeten zouden kunnen koloniseren (Daar zouden deze sterren dus ook te zien zijn). En al zouden deze planeten gekoloniseerd zijn door sterren, zou de lucht helemaal gevuld zijn, maar dit is nog niet gebeurd.
Dit alles heeft te maken met astrobiologie, dat het leven buiten aarde studeert.
In onze eigen Melkweg zouden er dus planeten kunnen zitten, net als de aarde. Wanneer we hier antwoord op krijgen, weten we niet, maar als we alle informatie met elkaar delen en hierdoor meer informatie krijgen, zou het kunnen dat we het antwoord over misschien 20 of misschien 30 jaar krijgen. 15 jaar geleden bijvoorbeeld, wisten we niet eens dat er miljoenen planeten waren, maar door het delen van informatie met elkaar en daardoor het verkrijgen van nieuw informatie, weten we het nu wel.
Als we een voorbeeld te zien zouden krijgen van een ander planeet met daarin complex leven, dan zou dat antwoord geven op wie wij zijn in het universum en ons rol erin.
Het doel van Kosmologie: is om de oorsprong en evolutie van alles dat zich bevindt in het universum van de meest vroege (mogelijke) tijd tot aan de dag van vandaag (nu). Kosmologie is een goede historische wetenschap, omdat ze eigenlijk een zeldzame kans hebben het verleden te kunnen zien. --> Ze kunnen het universum dan zien hoe het was op verschillende tijden en wat erin gebeurt. Dit doen ze om de eindige snelheid van het licht te kunnen zien (licht is super snel, maar niet oneindig snel). Ze zien dan bijvoorbeeld het licht dat nu hier is, een lange tijd geleden al uitgezonden is. Ze 'zien' het verleden dus als het ware. Kosmologen studeren dus het licht dat naar ze is toegekomen van objecten, van het recente verleden, verdere verleden en de meest vroeg mogelijke verleden door middel van het kijken naar dingen, die verder en verder weg zijn. Dit laat ons de evolutie van het universum zien van wat het was in de meest vroege tijden tot aan nu.
De (vier) mysteries, die overblijven in de kosmologie:
- Heeft te maken met de vroegste tijden van de oerknal. Was er iets voor de oerknal? Hoe is het gebeurd? Waarom is het gebeurd? De kosmologie heeft geen genoeg bewijs om antwoord te geven op deze vragen.
- Heeft te maken met wat er allemaal in het universum bevindt: Donker materie. Dit is een soort van stof, dat blijkt weid verspreid te zijn over het universum. Het werkt op zwaartekracht in, maar niet op licht.
- Heeft te maken met iets dat de versnelde uitbreiding van het universum veroorzaakt: donkere energie. We weten niet wat voor de versnelde uitbreiding van het universum zorgt.
- Heeft te maken met de verschijning van het leven hier op aarde in het hele universum. Alles in de kosmologie stelt voor, dat als hier op aarde ook leven is verschenen, dat het ergens anders in het universum ook zo moeten verschijnen.
Astrofysica zit eigenlijk heel erg ingeworteld in de natuurkunde. Het is een studie, dat te maken heeft met de wetenschap. Ook hoe de wiskunde het natuurfenomeen en de wetten uitlegt/beschrijft. Het gaat dus niet alleen maar om de dingen, die wij in het universum waarnemen, zoals sterren, Melkwegen, planeten etc., maar eigenlijk om het geheel en de ruimte: tijd en ruimte, hoe de ruimte de tijd heeft geëvolueerd en hoe het universum begon en was gecreëerd.
In de natuurkunde heb je een onderscheid tussen mensen, die in de natuurkunde werken:
- Experimentalisten: zij bouwen dingen om nieuwe dingen te proberen ontdekken ontdekken voor het bevestigen en verkrijgen van bewijsmateriaal.
- Observers: zij gebruiken bijvoorbeeld telescopen om te kijken in de lucht, in de hoop het zien van iets in het heelal, dat nog nooit eerder is gezien en nieuw is voor het bevestigen en verzamelen van bewijsmateriaal.
- Theoristen: zij proberen door middel van de wiskunde, nieuwe ontdekkingen te doen (vaak met pen, papier en misschien een computer).
De vragen waar nog geen antwoord op is in de astrofysica zijn:
- Hoe is het universum begonnen?
- Hoe evolueert het universum?
- Hoeveel dimensies heeft het universum?
De meest belangrijke vraag in de astrofysica is: waarvan is het universum gemaakt? Donker materie zit bijvoorbeeld wel in het heelal, maar we kunnen het niet zin, omdat het echt donker is en niet te zien is met onze telescopen. We weten wel dat het er is, door het effect dat het heeft op andere Melkwegen enzovoort.
De overeenkomst tussen kosmologie en astrofysica is dat ze alles buiten de aarde bestuderen. Ze zoeken antwoord naar dezelfde vragen.
Het verschil tussen kosmologie en astrofysica is, dat kosmologie wetenschap is, die de structuur en de evolutie van het heelal bestudeert. Astrofysica is een tak van de wetenschap die de wetten van de natuurkunde en chemie gebruikt om de geboorte, leven en dood van sterren, planeten, sterrenstelsel, nevels en andere objecten in het heelal te verklaren. Er zit dus nogal een verschillen tussen de twee: kosmologie bestudeert dus als het ware de evolutie van het heelal en astrofysica bestudeert wat zich allemaal in het heelal bevindt.
Belangrijke vragen zijn: waarin breidt het universum uit? Wat is er buiten het universum? Het antwoord daarop is een beetje onzin: het universum breidt nergens in uit, het breidt gewoon uit. Het universum bevat alles, dus als er iets buiten het universum zou zitten, dan zou het dat wat buiten het universum ligt, deel uitmaken van het universum. Het universum heeft geen uiteinde. Het universum breidt dus gewoon oneindig uit en uiteindelijk kom je weer uit op de positie waar je was. --> Dus als je bijvoorbeeld ver genoeg in de lucht zou kunnen kijken, dan zou je uiteindelijk kijken naar je achterhoofd.
Met de George Ellery Hales Magnificent telescoop fotografeerde de astronoom Hubble Nebula: tussen de sterren gelegen gas- en stofwolken, die worden beschouwd als de geboorteplaats van de sterren. Toen Hubble zijn foto's, die hij met de telescoop gemaakt had, aan het bestuderen was, merkte hij een ster op waarvan de helderheid over een bepaalde periode steeds varieerde. Met alle informatie, die hij verkregen heeft, heeft hij de afstand tot deze ster en de Melkweg, waarvan deze ster deel van uitmaakt, berekend en werd er vastgesteld dat de afstand tot deze ster veel verder was dan dat iedereen had voorgesteld. Het universum was veel groter dan het melkwegstelsel. Er waren dus Melkwegen, die niet deel uitmaakte van de Melkweg waarin wij ons nu in bevinden, maar die gewoon hunzelf waren. Wetenschappers van nu weten dat er miljarden Melkwegen zijn en dat elke Melkweg meer dan miljarden sterren bevat. Dit allemaal veranderde krachtig ons beeld van de kosmos. Sterren of planeten, die van ons weggaan, zijn roodkleurig en sterren, die naar ons toekomen, zijn blauwkleurig. Dit heeft te maken met het Doppler effect (dit heb ik in 2.0 al uitgelegd). Het universum breidt dus alleen maar uit en begon allemaal 10 tot 20 miljard jaar geleden met enorme energie, dichtheid en samendrukking/samenpersing. Vanaf het ontstaan van het universum, tot aan nu, is het universum zich alleen maar meer gaan uitbreiden.
Stof die wij hier op aarde kennen, zoals bijvoorbeeld atomen, sterren, planeten, Melkwegen, bomen, stenen en wij, verklaart maar minder dan 5% van het hele universum. Ongeveer 25% is donker materie en ongeveer 70% is donker energie. Beiden (donker materie en donker energie) zijn onzichtbaar. We weten niet wat ze zijn en hoe ze werken. Donker materie is de stof, die het bestaan van de Melkwegen mogelijk maakt. De zwaartekracht van het zichtbare materie is niet sterk genoeg om Melkwegen en complexe structuren te vormen. De sterren zouden overal verspreid liggen en zouden niet echt tot Melkwegen vormen. Hierdoor weten we dus dat er iets is, dat zorgt voor het vormen van Melkwegen en het staand blijven van sterren op hun plekken etc. (donker materie). We kunnen het niet zien, omdat het niet inwerkt op licht. Als er op een plek in het universum zich veel donker materie bevindt, dan kan het wel inwerken op zwaartekracht, doordat het licht buigt, dat langskomt. We weten dus wel dat zich daar donker materie bevindt en kunnen het dus wel als het ware 'zien'. Drie dingen waarvan we weten wat donker materie niet is: donker materie is niet gewoon wolken van stof met sterren. Het is geen antistof. Ook is donker materie niet gemaakt van zwarte gaten. Wel weten we drie dingen over donker materie zelf: er is iets. Het werkt in op zwaartekracht. Ook is er veel van. Donker energie is nog raarder: we kunnen het niet opsporen, we kunnen het niet meten en we kunnen het niet proeven. Wel zien we het effect dat het heeft op het universum. Het universum breidt uit en de sterren, de planeten en Melkwegen breiden dus ook uit en gaan steeds verder van elkaar af, maar uiteindelijk komen ze toch weer bij elkaar terug. Donker energie is een soort van wezenlijk energie in de lege ruimte. Het is energie dat sterker is dan alle energie, die wij hier op aard kennen. Het wordt ook steeds maar sterker en sterker nadat er tijd verloren gaat.
- Donker energie is geen ding, het is een eigenschap van de ruimte. Hoe meer het universum uitbreidt, hoe meer ruimte er ontstaat.
- Het wordt gezien als een soort energie-inhoud van het vacuüm.
- Het bestaat uit tijdelijk, zichtbare kleine deeltjes, die uit het niets iets vormen en weer niets worden. Energie van deze deeltjes, zou donker energie kunnen zijn.
- Het zou misschien dynamische energie kunnen zijn, dat het hele universum doordringt.
Maak jouw eigen website met JouwWeb