From Copernicus to Lambda-CDM
Znaczenie oddziaływania grawitacyjnego w ewolucji Wszechświata jako całości, a także różnych struktur, które zawiera, jest ogromne i wieloaspektowe. Pomimo faktu, że zjawiska elektromagnetyczne są również zaangażowane w nasze codzienne czynności i że nasze środowisko jest ogrzewane przez oddziaływanie jądrowe do reprezentatywnych temperatur przekraczających średnią temperaturę Wszechświata o około 100 razy, Wszechświat (jeśli chodzi o przestrzenny rozkład jego wielkoskalowych struktur) jest kształtowany przez oddziaływanie grawitacyjne. Po pierwsze, przyciągająca natura oddziaływania grawitacyjnego umożliwia materii formowanie obłoków molekularnych, a obłokom molekularnym formowanie protogwiazd, tj. obiektów, które są utrzymywane razem przez własną grawitację. Niektóre z tych obiektów są na tyle masywne, że mogą ściskać się do poziomu zapłonu termojądrowego, przekształcając wodór w swoich rdzeniach w hel, a tym samym stając się gwiazdami, tak jak miało to miejsce w przypadku Słońca miliardy lat temu. Oddziaływanie grawitacyjne spowoduje ściśnięcie niektórych gwiazd do poziomu zapłonu helu i wytworzenia wyższych pierwiastków, co jest jedynym sposobem, w jaki takie pierwiastki mogą powstać we wszechświecie. Najbardziej masywne z tych obiektów przejdą spektakularną fazę, doświadczając niedopuszczalnej nierównowagi ciśnienia, gdy ich rdzenie osiągną wysokie stężenie żelaza. Oddziaływanie grawitacyjne zmusi rdzeń takich gwiazd do zapadnięcia się.
Upadek wywoła efekt odbicia, rozsadzając zewnętrzne warstwy gwiazdy i wyrzucając elementy życia w przestrzeń kosmiczną. Sama Ziemia i wszystko na jej powierzchni, zarówno istoty ożywione, jak i nieożywione, są produktami oszałamiającego procesu recyklingu, pozostałościami po eksplozjach supernowych.
Oddziaływanie grawitacyjne utrzymuje razem obiekty w Układzie Słonecznym. Utrzymuje Ziemię w rozsądnej odległości od Słońca i na orbicie, która jest prawie kołowa, ograniczając w ten sposób wahania temperatury na jej powierzchni do akceptowalnych poziomów. Utrzymuje Księżyc na stabilnej orbicie wokół Ziemi, stabilizując obrót Ziemi wokół własnej osi i zapobiegając chybotaniu, umożliwiając w ten sposób dogodne warunki do życia.
Niniejsza książka dotyczy ewolucji idei związanych z oddziaływaniem grawitacyjnym, począwszy od problemu ruchu planet i prawa odwrotności kwadratu Newtona, poprzez wprowadzenie Ogólnej Teorii Względności Einsteina, aż po najnowsze wyniki uzyskane w misjach badających anizotropię w kosmicznym mikrofalowym promieniowaniu tła oraz implikacje tych wyników dla przyszłości wszechświata. Istniejąca literatura na te tematy jest albo zbyt matematyczna, albo nie dostarcza matematycznych szczegółów. Ta książka podąża środkową linią i ma na celu zapewnienie obu aspektów.
Nowatorską częścią tej książki jest ścieżka, którą podąża w czasie przez okres około pięciu wieków (tj. od Kopernika do najnowszych wyników misji COBE, WMAP i Planck), pod względem wielkości grawitujących obiektów (od poziomu typowej gwiazdy do poziomu całego wszechświata) oraz wielkości efektów grawitacyjnych (od standardowego Newtonowskiego przybliżenia słabego pola do Ogólnej Teorii Względności Einsteina).