Πώς έχουμε «Μορφοποιηθεί» από την «Έναστρη Νύχτα» στην άποψη του Πλανκ για το πεδίο BICEP2
Από το πλεονέκτημα ενός παραθύρου σε ένα φρενοκομείο, ο Βίνσεντ βαν Γκογκ ζωγράφισε ένα από τα πιο σημαντικά και πολύτιμα καλλιτεχνικά έργα στην ανθρώπινη ιστορία. Ήταν το καλοκαίρι του 1889. Με τις μετα-ιμπρεσιονιστικές πινελιές του, το Starry Night απεικονίζει έναν νυχτερινό ουρανό πριν την ανατολή του ηλίου που κυματίζει, ρέει και δεν ολοκληρώνεται ποτέ. Οι επιστημονικές ανακαλύψεις αποκαλύπτουν έναν Κόσμο με τέτοια χαρακτηριστικά.
Από την εποχή του Βίνσεντ, καλλιτέχνες και επιστήμονες έχουν ακολουθήσει τους αντίστοιχους δρόμους για να μεταδώσουν και να κατανοήσουν τον φυσικό κόσμο. Οι τελευταίες φωτογραφίες που κυκλοφόρησαν από το Ευρωπαϊκό Διαστημικό Τηλεσκόπιο Planck αποκαλύπτουν νέες εξαιρετικές λεπτομέρειες του Σύμπαντος μας που αρχίζουν να αγγίζουν τις πινελιές του μεγάλου δασκάλου και ταυτόχρονα κοιτάζουν πίσω σχεδόν στην αρχή του χρόνου. Από τον Βαν Γκογκ – το πέρασμα των 125 ετών – οι επιστήμονες έχουν κατασκευάσει μια σταδιακά περίπλοκη και απίστευτη περιγραφή του Σύμπαντος.
Νέες εικόνες που επιστράφηκαν από το τηλεσκόπιο Planck (δεξιά) αρχίζουν να συναγωνίζονται την πολυπλοκότητα και την ομορφιά της φαντασίας των μεγάλων καλλιτεχνών – Starry Night. Μια οπτικοποίηση των δεδομένων Planck αντιπροσωπεύει την αλληλεπίδραση της διαστρικής σκόνης με το γαλαξιακό μαγνητικό πεδίο. Το χρώμα καθορίζει την ένταση των εκπομπών σκόνης και οι μετρήσεις του πολωμένου φωτός αποκαλύπτουν την κατεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου. (Συντελεστές: Vincent Van Gogh, ESA)
Η διαδρομή από τον Βαν Γκογκ μέχρι τις εικόνες του τηλεσκοπίου Planck είναι έμμεση, μια αφαίρεση παρόμοια με τον ιμπρεσιονισμό της εποχής του Βαν Γκογκ. Οι ιμπρεσιονιστές το 1800 μας έδειξαν ότι το ανθρώπινο μυαλό μπορούσε να ερμηνεύσει και να φανταστεί τον κόσμο πέρα από τους περιορισμούς των πέντε αισθήσεών μας. Επιπλέον, η οπτική από την εποχή του Γαλιλαίου είχε αρχίσει να επεκτείνει την ικανότητα των αισθήσεών μας.
Μια φωτογραφία του James Clerk Maxwell και μια αυτοπροσωπογραφία του Vincent van Gogh. Οι εξισώσεις και ο ιμπρεσιονισμός του Μάξγουελ στις καλές τέχνες τον 19ο αιώνα πυροδότησαν μια ενισχυμένη αντίληψη, έκφραση και αφαίρεση του Κόσμου και ξεκίνησαν ένα ταξίδι γνώσης και τεχνολογίας στη σύγχρονη εποχή. (Πίστωση: Εθνική Πινακοθήκη, Δημόσιος Τομέας)
Τα μαθηματικά είναι ίσως η μεγαλύτερη μορφή αφαίρεσης του οράματός μας για τον Κόσμο, τον Κόσμο. Το μονοπάτι της επιστήμης από την εποχή του Βαν Γκογκ ξεκίνησε με τον σύγχρονο του, Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ, ο οποίος οφείλει την έμπνευση από τον πειραματιστή Μάικλ Φάραντεϊ. Οι εξισώσεις Maxwell ορίζουν μαθηματικά τη φύση του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού. Από το Maxwell, ο ηλεκτρισμός, ο μαγνητισμός και το φως έχουν αλληλεπιδράσει. Οι εξισώσεις του είναι τώρα παράγωγο μιας πιο καθολικής εξίσωσης - του Καθιερωμένου Μοντέλου του Σύμπαντος. Το συνοδευτικό Άρθρο του Universe Today του Ramin Skibba περιγράφει λεπτομερέστερα τα νέα ευρήματα των επιστημόνων της αποστολής Planck και την επίδρασή τους στο Καθιερωμένο Μοντέλο.
Το έργο του Maxwell και πειραματιστών όπως ο Faraday, ο Michelson και ο Morley δημιούργησε ένα συντριπτικό σύνολο γνώσεων πάνω στο οποίο ο Albert Einstein μπόρεσε να γράψει τα έγγραφα του 1905, της χρονιάς του θαύματός του (Annus mirabilis). Οι θεωρίες του για το Σύμπαν έχουν ερμηνευτεί, επαληθευτεί ξανά και ξανά και οδηγούν απευθείας στο Σύμπαν που μελετήθηκε από επιστήμονες που χρησιμοποιούν το τηλεσκόπιο Planck.
Το πρώτο συνέδριο Solvay το 1911 οργανώθηκε από τους Max Planck και Hendrik Lorentz. Ο Πλανκ στέκεται, δεύτερος από αριστερά. Το πρώτο Solvay, μόνο με πρόσκληση, περιελάμβανε τους περισσότερους από τους μεγαλύτερους επιστήμονες των αρχών του 20ού αιώνα. Ενώ ο Planck είναι γνωστός για την εργασία του στα κβάντα, τη βάση για την κβαντική θεωρία - το Σύμπαν σε μικρολεπτομέρειες, το τηλεσκόπιο Planck ερευνά το Σύμπαν στο μεγάλο. Οι φυσικοί είναι πιο κοντά στην ενοποίηση της φύσης των δύο άκρων. Ένθετα – Planck (1933, 1901).
Το 1908, ο Γερμανός φυσικός Μαξ Πλανκ, για τον οποίο ονομάζεται το τηλεσκόπιο της ESA, αναγνώρισε τη σημασία του έργου του Αϊνστάιν και τελικά τον προσκάλεσε στο Βερολίνο και μακριά από την αφάνεια ενός γραφείου διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας στη Βέρνη της Ελβετίας.
Καθώς ο Αϊνστάιν πέρασε μια δεκαετία για να ολοκληρώσει το σπουδαιότερο έργο του, τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, οι αστρονόμοι άρχισαν να εφαρμόζουν πιο ισχυρά εργαλεία στο εμπόριο τους. Ο Έντουιν Χαμπλ, γεννημένος τη χρονιά που ο Βαν Γκογκ ζωγράφισε την Έναστρη Νύχτα, άρχισε να παρατηρεί τον νυχτερινό ουρανό με το πιο ισχυρό τηλεσκόπιο στον κόσμο, το τηλεσκόπιο Hooker 100 ιντσών Mt Wilson. Στη δεκαετία του 1920, ο Χαμπλ ανακάλυψε ότι ο Γαλαξίας δεν ήταν ολόκληρο το Σύμπαν, αλλά μάλλον ένα νησιωτικό σύμπαν, ένα ανάμεσα σε δισεκατομμύρια γαλαξίες. Οι παρατηρήσεις του αποκάλυψαν ότι ο Γαλαξίας ήταν ένας σπειροειδής γαλαξίας παρόμοιας μορφής με γειτονικούς γαλαξίες, για παράδειγμα, τον Μ31, τον Γαλαξία της Ανδρομέδας.
Ο Πάμπλο Πικάσο και ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ήταν ανθρώπινες μπάλες στα αντίστοιχα επαγγέλματά τους. Αυτό που ξεκίνησε με τον Faraday και τον Maxwell, ο van Gogh και ο Gaugin οδηγήθηκαν σε νέα ύψη. Είμαστε εγκλωβισμένοι στην τεχνολογία που προέρχεται από αυτούς τους δασκάλους, αλλά είμαστε σε θέση να απελευθερωθούμε από τον περιορισμό που μπορεί να επιβάλει η τεχνολογία μέσω της έκφρασης και της τέχνης του Πικάσο και των συγχρόνων του.
Οι εξισώσεις του Αϊνστάιν και η αφαίρεση του Πικάσο δημιούργησαν μια άλλη βιασύνη ανακάλυψης και εξπρεσιονισμού που μας ωθεί για άλλα 50 χρόνια. Η επιρροή τους συνεχίζει να επηρεάζει τη ζωή μας σήμερα.
Ο Γαλαξίας της Ανδρομέδας, M31, ο πλησιέστερος σπειροειδής γαλαξίας στον Γαλαξία, αρκετές φορές το γωνιακό μέγεθος της Σελήνης. Φωτογραφήθηκε για πρώτη φορά από τον Isaac Roberts, 1899 (ένθετο), οι σπείρες είναι συνάρτηση της βαρύτητας και της διάδοσης των κρουστικών κυμάτων, στις εκτάσεις τέτοιων γαλαξιών υπάρχουν ηλεκτρομαγνητικά πεδία όπως αναφέρθηκαν από επιστήμονες της αποστολής Planck.
Τα τηλεσκόπια της εποχής του Hubble έφτασαν στο αποκορύφωμά τους με το τηλεσκόπιο Palomar 200 ιντσών, τέσσερις φορές τη δύναμη συλλογής φωτός από το Mount Wilson. Η αστρονομία έπρεπε να περιμένει την ανάπτυξη της σύγχρονης ηλεκτρονικής. Οι βελτιώσεις στις φωτογραφικές τεχνικές θα ωχριούσαν σε σύγκριση με αυτό που επρόκειτο να ακολουθήσει.
Η ανάπτυξη των ηλεκτρονικών επιταχύνθηκε από τις πιέσεις που ασκήθηκαν στις αντίπαλες δυνάμεις κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Ο Karl Jansky ανέπτυξε τη ραδιοαστρονομία τη δεκαετία του 1930, η οποία ωφελήθηκε από την έρευνα που ακολούθησε κατά τα χρόνια του πολέμου. Ο Jansky εντόπισε την ραδιοφωνική υπογραφή του Milky Way. Όπως ο Maxwell και άλλοι φαντάστηκαν, η αστρονομία άρχισε να επεκτείνεται πέρα από το ορατό φως – στα υπέρυθρα και τα ραδιοκύματα. Η ανακάλυψη του Κοσμικού Υποβάθρου Μικροκυμάτων (CMB) το 1964 από τους Arno Penzias και Robert Wilson είναι αναμφισβήτητα η μεγαλύτερη ανακάλυψη από παρατηρήσεις στην περιοχή ραδιοκυμάτων (και μικροκυμάτων) του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Από το 1937 έως τις μέρες μας, η ραδιοαστρονομία είναι μια ολοένα εκλεπτυσμένη συγχώνευση ηλεκτρονικών και οπτικών. Το πρώτο ραδιοτηλεσκόπιο του Karl Jansky, 1937 (ένθετο) και η μεγάλη συστοιχία ALMA τώρα σε λειτουργία μελετώντας το Σύμπαν στην περιοχή μικροκυμάτων του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. (Πιστώσεις: ESO)
Τα αναλογικά ηλεκτρονικά θα μπορούσαν να αυξήσουν τις φωτογραφικές μελέτες. Οι σωλήνες κενού οδήγησαν σε σωλήνες φωτοπολλαπλασιαστή που μπορούσαν να μετρήσουν τα φωτόνια και να μετρήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη δυναμική των αστεριών και τις φασματικές εικόνες πλανητών, νεφελωμάτων και ολόκληρων γαλαξιών. Στη συνέχεια, το 1947, τρεις φυσικοί στα Bell Labs, ο John Bardeen, ο Walter Brattain και ο William Shockley δημιούργησαν το τρανζίστορ που συνεχίζει να μεταμορφώνει τον κόσμο σήμερα.
Για την αστρονομία και την εικόνα μας για το Σύμπαν, σήμαινε πιο οξείες εικόνες του Σύμπαντος και εικόνες που εκτείνονται σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Η υπέρυθρη αστρονομία αναπτύχθηκε αργά ξεκινώντας από το 1800, αλλά ήταν ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης στη δεκαετία του 1960 όταν ενηλικιώθηκε. Η ραδιοαστρονομία μικροκυμάτων ή χιλιοστών απαιτούσε ένα πάντρεμα ραδιοαστρονομίας και ηλεκτρονικών στερεάς κατάστασης. Το πρώτο πρακτικό τηλεσκόπιο κυμάτων χιλιοστού άρχισε να λειτουργεί το 1980 στο Παρατηρητήριο Kitt Peak.
Ένα πρώιμο έργο του Πικάσο (κέντρο), το έργο στα Bell Labs των John Bardeen, Walter Brattain και William Shockley και η κινητή τέχνη του Alexander Calder. Καθώς οι καλλιτέχνες προσπαθούν να εξισορροπήσουν το χρώμα και το σχήμα, οι μηχανικοί του Bell Lab εξισορρόπησαν τα ηλεκτρόνια ουσιαστικά στην κεφαλή μιας ακίδας, σε διασταυρώσεις για να δημιουργήσουν το πρώτο τρανζίστορ.
Με περαιτέρω βελτιώσεις στα ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης και την ανάπτυξη εξαιρετικά ακριβών συσκευών χρονισμού και την ανάπτυξη ηλεκτρονικών στερεάς κατάστασης χαμηλής θερμοκρασίας, η αστρονομία έφτασε στο σήμερα. Με τους σύγχρονους πυραύλους, ευαίσθητες συσκευές όπως τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και Planck έχουν τοποθετηθεί σε τροχιά και πάνω από την αδιαφανή ατμόσφαιρα που περιβάλλει τη Γη.
Το 1964, ανακαλύφθηκε το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων (CMB). Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, το διαστημικό τηλεσκόπιο COBE επέστρεψε ακόμη πιο λεπτομερή αποτελέσματα και τώρα ο Planck έχει βελτιώσει και επεκτείνει τις παρατηρήσεις IRAS, COBE και BICEP του CMB. Ένθετο, πρώτο φως παρατηρήσεις της αποστολής Planck. (Φωτογραφίες: ESA)
Οι αστρονόμοι και οι φυσικοί διερευνούν τώρα το Σύμπαν σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα δημιουργώντας terabytes δεδομένων και οι αφαιρέσεις των ακατέργαστων δεδομένων μας επιτρέπουν να κοιτάξουμε το Σύμπαν με ουσιαστικά μια έκτη αίσθηση, αυτή που μας δίνει η τεχνολογία του 21ου αιώνα. Τι αξιοσημείωτη σύμπτωση που οι παρατηρήσεις των καλύτερων τηλεσκοπίων μας που κοιτάζουν μέσα από εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός, ακόμη περισσότερο, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πίσω στην αρχή του χρόνου, αποκαλύπτουν εικόνες του Σύμπαντος που δεν μοιάζουν με τους λαμπρούς και όμορφους πίνακες ενός άνθρωπος με μυαλό που δεν του έδινε άλλη επιλογή από το να δει τον κόσμο διαφορετικά.
Τώρα, 125 χρόνια αργότερα, αυτή η έκτη αίσθηση μας αναγκάζει να δούμε τον κόσμο με παρόμοιο πρίσμα. Κοιτάξτε ψηλά στον ουρανό και μπορείτε να φανταστείτε τα πλανητικά συστήματα να περιστρέφονται γύρω από σχεδόν κάθε αστέρι, να στροβιλίζονται σύννεφα σπειροειδών γαλαξιών, έναν ακόμη μεγαλύτερο στον ουρανό από τη Σελήνη μας, και κύματα μαγνητικών πεδίων παντού στην έναστρη νύχτα.
Σκεφτείτε τι αποκαλύπτει η αποστολή Planck, ερωτήματα που απαντά και νέα που εγείρει – Αποδεικνύεται ότι δεν βρέθηκαν αρχέγονα βαρυτικά κύματα.