• Tuesday June 18,2019

Oaspete Post: Tom Levenson pe Isaac Newton ca primul cosmolog

Anonim

Un pic de tratat pentru cititorii de CV loiali: Tom Levenson este profesor de științe la MIT și titularul blogului Inverse Square, unul dintre cele mai erudite avanposturi științifice din această blogosphere a noastră. M-am bucurat de modul în care Tom scrie cu entuziasm despre știință, amestecând în referințe culturale și artistice, așa că am întrebat dacă ar dori să-l facă pe blog-ul oaspeților un pic aici la CV. Acesta este primul dintre cele trei posturi pe care le va contribui; căutați celelalte două mai târziu în această săptămână. [Iată două, iar aici sunt trei.]

------------------------

Luni blogging Isaac Newton: Un pic de lumină lectură, ediția Principia.

Actualizare: consultați corecția de mai jos. **

Pentru a mă prezenta în comunitatea Variantelor Cosmice (la invitația foarte bună a lui Sean), permiteți-mi doar să recunosc în față că sunt un plictisitor pentru pedeapsă.

Exponat A: anul trecut am citit Principia pentru plăcere. *

Aceasta nu este exactă - este mai corect să spunem că, în contextul în care am scris o carte despre rolul lui Isaac Newton ca polițist monetar și procuror al pedepsei cu moartea, m-am trezit citit în principiu ca literatură, mai degrabă decât seria dovezi pare a fi. La fel ca John Locke, care a trebuit să-l întrebe pe Christiaan Huygens dacă ar putea lua demonstrațiile matematice despre credință (Huygens a spus că ar putea), am citit să văd ce argument mai mare a făcut Newton despre modurile în care ființele umane puteau acum să înțeleagă experiența materială. (Aceasta este, apropo, singura legătură pe care o pot imagina că eu și Locke împărtășim.)

Ceea ce am ieșit din exercițiu, mai mult decât orice altceva, a fost o reamintire a faptului că ceva ce noi acum luăm cel mai mult de la sine este de fapt cu adevărat extraordinar: luat în totalitate, se pare cu adevărat remarcabil faptul că cosmologia există deloc ca fiind cantitativă, empirică ştiinţă.

Aceasta este: nu este evident - sau cel puțin nu a fost, cu tot cu mult timp în urmă, că ar fi vreodată posibil să tratăm universul ca un întreg ca un obiect de studiu - în special având în vedere punctul nostru de vedere foarte constrâns din interior ceea ce vrem să examinăm.

Majoritatea conturilor din povestea cosmologiei moderne în mod mai puțin sau mai puțin inconștient atenuează ciudățenia afirmației că putem, de fapt, să înțelegem universul ca întreg. Începe - a mea - cu Einstein și cu lucrarea din 1917 "Considerații cosmologice în teoria generală a relativității" Cosmologie în această povestire devine mai mult sau mai puțin o extensie inevitabilă a unui progres recent în fizica teoretică ; schimbarea vederii lumii precede această extindere a aparatului de relativitate generală într-un nou calcul.

Îmi cer scuze: deși am scris cu siguranță versiunea mea despre această poveste de bază, citirea lui Newton mi-a amintit de schimbarea mult mai radicală a înțelegerii a ceea ce este posibil să se gândească la ceea ce trebuia să preceadă tot ceea ce a atins cosmologia .

Cu siguranță nu era clar că universul în ansamblul său a fost supus examinării filosofice naturale în anul 1684, anul vizitei norocoase a lui Edmond Halley la Colegiul Trinity, Cambridge, și întrebarea sa mai mult sau mai puțin inocentă despre curba trasată de o planetă, presupunând "forța de atracție față de soare să fie reciprocă la pătratul distanței lor de ea? care ar produce o orbită planetară eliptică cu soarele la un singur foc.

O relație inversă pătrată de elipsă, a declarat Newton lui Halley.

De unde știa?

De ce - a calculat-o.

Până în 1686, Newton și-a extins și revizuit răspunsul în primele două cărți ale Principiei, ambele intitulat "Mișcarea corpurilor". Acestea urmăreau implicațiile celor trei legi ale mișcării prin toate circumstanțele pe care Newton le putea imagina, culminând în demolarea finală a fizicii vortexului cartesian.

Dar, deși a lucrat printr-o cantitate semnificativă de raționamente matematice dezvoltând consecințele legii sale gravitationale inverse, el a lăsat demonstrația finală a puterii acestor idei pentru cartea a treia.

Cărțile unu și doi au fost "strict matematice", scrie Newton. Dacă ar exista vreun carne și sens la ideile sale, totuși, el trebuie să "expună sistemul lumii de la aceleași principii".

Pentru a-și face ambițiile absolut clare, Newton a folosit aceeași expresie pentru titlul cărții trei. Cititorii vor descoperi "Sistemul lumii".

Aici, în opinia mea, structura literară a operei intră într-adevăr în joc. Prin intermediul celei de-a treia cărți, Newton își ia publicul printr-un turneu construit cu atenție din toate locurile, în cadrul noii sale fizici. Începe cu o analiză a lunilor lui Jupiter, demonstrând că relațiile inverse pătrate guvernează aceste mișcări. El a continuat, pentru a arăta cum interacțiunea dintre Jupiter și Saturn ar trage fiecare dintr-o orbită eliptică perfectă; lumea reală, spune el aici, este mai confuză decât visul geometrului.

El a lucrat la problemele mișcării Lunii, la problemele ridicate de faptul că pământul nu este o sferă perfectă, iar apoi, în ceea ce ar fi putut fi un punct de odihnă rezonabil pentru cartea ca întreg, legile mișcării și gravității literalmente în jos pe pământ, cu faimoasa sa analiză a modului în care luna și soarele influențează mareele.

De ce nu te opri acolo? Povestea de până acum a luat gravitatea de la limitele sistemului solar observat la sol sub picioarele fiecărui cititor. Mai pragmatic - a povestit o poveste a cărei semnificație publicul lui Newton ar fi luat-o imediat: importanța înțelegerii regulilor care guvernează mareele a fost suficient de evidentă pentru puterile navale ale zilei.

Nu conteaza. Newton continua să meargă. Ultima secțiune a sistemului său mondial sa transformat în cel celestial și aparent nepractic: mișcarea cometelor, într-o analiză a piesei marii comete din 1680.

Newton a prezentat concluziile sale prin două abordări diferite: una produsă prin colectarea tuturor punctelor de date pe care le-ar putea observa călătorului și prin complotarea piesei cometă împotriva acelor puncte; iar celălalt în care a ales doar trei puncte și a calculat calea implicită.

Cele două analize s-au potrivit aproape exact și amândouă au arătat că această cometă nu a finalizat o orbită eliptică. Mai degrabă, a urmărit o parabolă.

Newton știa ce făcuse. Nu a fost scriitor accidental. O parabolă, desigur, este o curbă care continuă să meargă - și asta însemna că, la sfârșitul unei cărți foarte lungi și foarte dense, el a ridicat din nou din cauza terenului dur al realității zilnice și a spus: această matematică și toate aceste idei fizice guvernează tot ceea ce vedem, afară și trecut în punctul în care nu mai vedem.

Cel mai important, el a făcut acest lucru cu rigoare implacabilă, o demonstrație care, a susținut el, nu ar trebui să lase loc pentru disidență. El a scris: "Teoria care corespunde exact unei mișcări atât de neuniforme prin cea mai mare parte a cerului și care respectă aceleași legi ca teoria planetelor și care este de acord exact cu observațiile astronomice exacte nu poate să nu fie adevărată " adăugat).

Și acum, în cele din urmă, să ne întoarcem la subiect: aceasta ar fi fost prima și, în unele privințe, cea mai dificilă etapă a fundamentării cosmologiei. Cu aceasta, Newton a transformat scara universului pe care îl locuim, făcându-l uriaș, poate infinit. Chiar mai important, el a demonstrat că o teorie care nu putea să nu fie adevărată a făcut posibilă examinarea unui fenomen - materie în mișcare sub influența gravitației - în tot spațiul.

Această gândire ia încântat pe contemporanii lui Newton - Halley a prins starea de spirit în poemul dedicator Principiei, scriind că "Eroarea și îndoiala nu ne mai încurcă cu ceață;

. Acum suntem admiși la banchetele zeilor; putem să ne ocupăm de legile cerului de mai sus; și acum avem / cheile secrete pentru a debloca pământul obscur.

"Pentru a prinde un ecou îndepărtat al euforiei, imaginați-vă cum ar fi fost să contemplați cometa care se retragea vreodată, cincisprezece ani în călătoria ei spre cine știa unde era scrisul lui Newton și știți că comportamentul său era cunoscut printr-un act extraordinar de invenție umană.

Este o poveste întreagă de a întreba ce ar fi nevoie pentru a crea un simț similar de mândrie și plăcere într-o audiență generală de astăzi. Dar doar pentru a face ca discuția să meargă, aș sugera că una dintre ciudățenii cosmologiei contemporane prezentată publicului este gradul în care universul în general a devenit mai acasă; succesul foarte mare în a face argumentul că există o narațiune științifică continuă care trebuie spusă din Big Bang până în prezent face mai greu să vezi cât de mare este o afirmație.

Deci, să se încheie cu o invitație deschisă către această comunitate: ceea ce ar face ca ideile fizice actuale să fie atât de puternice și inteligibile cât de neobișnuite ca Newton a reușit să-și facă povestea despre o cometă care călătorește de la și la distanțe fără limită?

Ultimele note de menaj: într-unul dintre cele mai premature biți de auto-promovare în istoria publicării, materialul Newton discutat mai sus provine din cartea mea, denumită încercări Newton și Counterfeiter, venită la începutul anului viitor de Houghton Mifflin Harcourt (și Faber, de-a lungul iazului).

De asemenea - mulțumesc din nou lui Sean Carroll pentru că mă întâmpină aici. Dacă doriți să vedeți ce fac când sunt acasă, verificați blogul Inverse Square.

* Dacă sunteți gata să ridicați o copie a Principia, obțineți această ediție. Nu numai că este o carte bine făcută, ușor de văzut, bine tipărită, cu diagrame clare, vine cu ghidul neprețuit de a citi Principia scris de I. Bernard Cohen. Nu acceptați înlocuitori.

** Mulțumită cititorului și premiatului profesor de fizică David Derbes pentru că mi-a atras inversarea problemei pe care Halley la pus la Newton. Lasă asta să fie o lecție pentru mine: blog în grabă; verificați notele la petrecere a timpului liber; pocăiți în public.

Imagine: Woodcut de Jiri Daschitzsky, "Marea Cometă din 1577." Sursă: Wikimedia Commons.


Articole Interesante

Oamenii de stiinta creeaza prima bacterie sintetica care arata ca Craig Venter

Oamenii de stiinta creeaza prima bacterie sintetica care arata ca Craig Venter

Într-o mișcare care a fost salutată ca una dintre cele mai mari descoperiri științifice ale secolului, un grup de oameni de știință au creat o bacterie sintetică care arată ca Craig Venter. Echipa a sintetizat artificial un genom în laborator și a introdus-o într-o celulă bacteriană goală, care a remodelat imediat peretele său exterior într-o imagine a feței lui Venter. "Înainte de

Rezistența la malargie în Cambodgia ridică temerile unui parazit super

Rezistența la malargie în Cambodgia ridică temerile unui parazit super

Malaria în Cambodgia devine din ce în ce mai rezistentă la unul dintre cele mai puternice tratamente anti-malarie disponibile, potrivit unui studiu publicat în New England Journal of Medicine . Acest lucru ar putea provoca literalmente milioane de decese, deoarece malaria, deja cea de-a treia cea mai periculoasă boală infecțioasă din lume, nu răspunde la căile de atac care odată s-au dovedit eficiente împotriva bolii. Medicament

Reducerea drastică a zahărului din sânge ar putea afecta diabetul zaharat

Reducerea drastică a zahărului din sânge ar putea afecta diabetul zaharat

La o întâlnire științifică a Asociației Americane a Diabetului în acest weekend, cercetătorii au avut niște știri dezamăgitoare și unele dezordonate. Două studii noi au arătat că, contrar așteptărilor, reducerea drastică a nivelurilor de zahăr din sânge la pacienții diabetici nu a făcut nimic pentru a reduce riscul de apariție a bolilor de inimă și a accidentelor vasculare cerebrale. În cel mai neliniștit r

Un mouse deschis

Un mouse deschis

Acum câteva luni am ajuns în mașină și am condus spre nord până am ajuns într-o clădire remarcabilă, plină cu câteva milioane de șoareci. La laboratorul Jackson din Bar Harbor, Maine, oamenii de stiinta studiaza soareci pentru a intelege mai multe mistere ale geneticii si medicinei. Dar am fost deosebit de curios în legătură cu un proiect pe care l-au lansat recent: o încercare de a înțelege câte gene care lucrează împreună dau naștere unor trăsături complexe. Atunci când aceste trăsă

Ceea ce Gorila Poop dezvăluie despre propria noastră dietă nedorită

Ceea ce Gorila Poop dezvăluie despre propria noastră dietă nedorită

Cercetătorii care analizează microbii intestinelor din gorile și alte primate au găsit schimbări sezoniere care subliniază cât de mult lipsește din dieta umană modernă - și de ce contează. Chiar acum, găzduiți propriul dvs. ecosistem special. Milioane de microbi trăiesc viețile lor pe pielea ta și în fiecare colț și șuvoi, în special în intestinul tău, unde fac o mulțime de sarcini esențiale. Un fel de gospodine mici

Observatorul energiei: În jurul lumii privind energiile regenerabile

Observatorul energiei: În jurul lumii privind energiile regenerabile

Timp de peste două decenii, producătorul documentar francez Jerome Delafosse, în vârstă de 45 de ani, sa scufundat în oceane din întreaga lume pentru a filma viața marină și este încântat de următoarea expediție - deasupra apei. În această primăvară, el va servi ca explorator șef la bordul Observatorului de Energie , o barcă alimentată de soare, vânt și hidrogen. Într-o primă încercar