A Kopernikusztól a Lambda-CDM-ig

Eredeti címe:

From Copernicus to Lambda-CDM

Könyv tartalma:

A gravitációs kölcsönhatás jelentősége az Univerzum egészének, valamint a benne található különböző struktúráknak a fejlődésében kiemelkedő és sokrétű. Annak ellenére, hogy az elektromágneses jelenségek is részt vesznek mindennapi tevékenységeinkben, és hogy környezetünket a nukleáris kölcsönhatás révén olyan reprezentatív hőmérsékletre melegítjük fel, amely mintegy százszorosan meghaladja az Univerzum átlaghőmérsékletét, az Univerzumot (ami a nagyméretű struktúráinak térbeli eloszlását illeti) a gravitációs kölcsönhatás alakítja. Kezdjük azzal, hogy a gravitációs kölcsönhatás vonzó jellege lehetővé teszi, hogy az anyag molekulafelhőket, a molekulafelhők pedig protocsillagokat, azaz olyan objektumokat alkossanak, amelyeket a saját gravitációjuk tart össze. Ezen objektumok némelyike elég nagy tömegű ahhoz, hogy összepréselje magát olyan szintre, hogy begyulladjon a termonukleáris fúzió, a magjukban lévő hidrogén héliummá alakuljon át, és így csillagokká váljanak, mint ahogyan ez a Nap esetében is történt évmilliárdokkal ezelőtt. A gravitációs kölcsönhatás egyes csillagokat olyan szintre szorít, hogy héliumot gyújtanak és magasabb rendű elemeket hoznak létre, ami az egyetlen módja annak, hogy ilyen elemek keletkezzenek a világegyetemben. A legmasszívabb ilyen objektumok látványos fázison mennek keresztül, amikor elviselhetetlen nyomásegyenlőtlenséget tapasztalnak, amikor a magjuk eléri a magas vaskoncentrációt. A gravitációs kölcsönhatás az ilyen csillagok magját összeomlásra kényszeríti.

Az összeomlás visszapattanó hatást vált ki, amely felrobbantja a csillag külső rétegeit, és az élet elemeit az űrbe lövi. Maga a Föld és minden, ami a felszínén van, legyenek azok élőlények és élettelenek, egy elképesztő újrahasznosítási folyamat termékei, szupernóva-robbanások maradványai.

A gravitációs kölcsönhatás tartja össze a Naprendszer objektumait. A Földet ésszerű távolságban tartja a Naptól és közel körkörös pályán tartja, így a felszínén a hőmérséklet-ingadozást elfogadható szinten tartja. A Holdat stabil pályán tartja a Föld körül, stabilizálja a Föld tengely körüli forgását és megakadályozza a bolyongást, így lehetővé teszi az élet számára kedvező feltételeket.

Ez a könyv a gravitációs kölcsönhatással kapcsolatos elképzelések fejlődéséről szól, a bolygómozgás problémájától és Newton inverz négyzetes törvényétől Einstein általános relativitáselméletének bevezetésén át a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás anizotrópiáját vizsgáló küldetések legújabb eredményeiig, valamint ezen eredményeknek a világegyetem jövőjére vonatkozó következményeiig. Az e témákról szóló meglévő szakirodalom vagy túlságosan matematikai, vagy nem nyújtja a matematikai részleteket. Ez a könyv a középutat járja be, és mindkét szempontot igyekszik bemutatni.

A könyv újszerűsége abban rejlik, hogy mintegy öt évszázadon keresztül halad az időben (azaz Kopernikusztól a COBE, WMAP és Planck missziók legújabb eredményeiig), a gravitációs objektumok méretét (egy tipikus csillag szintjétől az egész univerzum méretéig) és a gravitációs hatások nagyságát (a standard newtoni gyenge-mező közelítéstől Einstein általános relativitáselméletéig).