- Seria de articole destinate
înțelegerii noțiunilor științifice -
Noțiunile științifice nu diferă prea mult de oricare altfel de
noțiuni pe care le întâlnim în viața de zi cu zi. De exemplu
noțiunea de locuință. S-a plecat de la nevoia de a ne feri de vânt,
ploaie, frig și de prea mult Soare, ascunzându-ne sub un pom, după
o stâncă și apoi găsirea unei grote. S-a continuat cu construirea
unui refugiu permanent, făcut din câteva crăci cu frunze, piei de
animale, trunchiuri de pomi, apoi confecționare de cărămizi,
până la, . . . garsoniere, apartamente și palate dotate cu
garduri aurite și băi cu robinete de aur.
Este interesant și chiar frapant și determinant că, apariția
conștiinței de sine a fost însoțită simultan de nevoia de
comunicare către semenii noștri. Sau poate, am putea gândi că
tendința de comunicare, a plecat poate de la existența
supraviețuirii mai ușoare în comun, care a determinat și apariția
conștiinței de sine. Și, odată cu confecționarea uneltelor necesare
pentru a face față vieții de fiecare zi s-au născut vorbele, nevoia
de abstractizare, noțiunile, muzica, dansul, poezia și
arta, și astfel succesiv, în paralel și îngemănat: tehnologiile,
științele și logica creierului întruchipată de matematică.
. . . noi atragem atenția din
start asupra unui fapt foarte interesant privind fiecare noțiune
științifică: chiar cele mai simple manuale scrise pentru
elevii de liceu sunt bazate pe realizările celor mai mari nume
din știință, cum ar fi Galileo, Newton, Darwin, Pasteur, Mendel,
Curie, Watson și Crick. Dacă vă gândiți la aceasta doar un
moment, acest lucru este cu totul surprinzător. Cineva s-ar aștepta
ca cele mai importante realizări din știință să fie cele mai
complexe, când de fapt, ele sunt întotdeauna cele mai simple.
Ca fizician și inventator Mitchell Wilson a scris cu o jumătate de
secol în urmă, "Am să vă spun dvs. ce vă trebuie ca să fiți un
mare om de știință. Nu trebuie să fiți capabil să înțelegeți
lucruri foarte complicate. Trebuie doar să reușiți să vedeți
cum arată lucrul cel mai complicat din lume și, într-o clipă,
găsiți simplitatea care-i stă la bază. Aceasta este ceea ce este
necesar: un talent pentru simplitate." (Robert and
Michèle Root-Bernstein)
Pentru a ilustra o idee, pentru a comunica o percepție obținută
pe calea simțurilor, pentru a comunica un cuvânt sau o noțiune, sau
o abstractizare: un poet scrie o poezie, un scriitor scrie o carte,
un muzician scrie un cântec sau chiar o simfonie, un dramaturg
scrie o piesă, un dansator concepe un dans sau un spectacol de
balet, un pictor pictează o pictură, etc. Nu contează limba
vorbită, talentul de exprimare, cultura locală sau universală, . .
. nevoia de comunicare există.
Ce aș putea să vă comunic cu această
imagine?
Doar gânduri bune. Și care ar putea fi mesajul?
Să nu uităm florile!
(Tablou in lucru)
Noțiunile sunt
produsele proceselor complexe de gândire care odată formate permit
desfășurarea și mai amplă a gândirii pentru că ele reprezintă
nu obiecte singulare ci clase de obiecte pe care gândirea
le poate pune dintr-o dată în relație unele cu altele și
descoperi astfel aspecte foarte importante. Gândirea poate
avea două feluri de noțiuni: a) empirice , b)
științifice. Noțiunile empirice sunt
rezultatul activităților practice ale omului care-i permit să
desprindă ceea ce este general și important pentru o
categorie de obiecte. De asemenea, ele pot rezulta și din
comunicarea cu cei din jur. Gândirea participă la apariția lor
dar fără a avea rigoarea și precizia necesare. De aceea aceste
noțiuni sunt imperfecte adică amestecă în conținutul lor,
însușirile esențiale și necesare cu cele concrete, fenomenale,
neimportante. Ele pot fi folosite de către gândire în situații
obișnuite dar în fața unor probleme noi și dificile sunt
insuficiente și pot duce la erori mai mult sau mai puțin
grave. Noțiunile Științifice sunt
cele care caracterizează adevărata gândire umană. (Tinca
Crețu)
Mai trebuie subliniat faptul că noțiunile de tot felul evoluează
permanent, în funcție de cunoașterea personală și socială atinsă,
depinzând de gradul de învățătură și de folosirea conștientă a
moștenirii trecutului. Adică, folosind bagajul de cunoștințe
acumulat, ajuns pe o anumită treaptă de dezvoltare, noi, proaspăt
născuți, cu puteri noi, avem ocazia să mai urcăm o treaptă. Nevoia
de ascensiune se află în noi, . . . și urcăm munți, chiar și munții
Himalaia, uneori chiar cu prețul vieții, pe care de fapt vrem s-o
apărăm ca să o perpetuăm.
Pentru a intra mai mult în problema în discuție voi alege
premeditat o noțiune științifică care va ilustra atât modul nostru
de cunoaștere și conștientizare cât și nevoia imperioasă, continuă
și de succes de a cunoaște mediul înconjurător și de a afla dacă
există viață și pe alte planete.
Voi începe cu stelele. Aceasta pentru că, odată cu crearea
primei lunete, au fost observate tot mai multe, odată ce omul,
Galileo Galilei, a văzut astfel zeci și sute de stele în plus, care
cu ochiul liber nu s-au putut vedea, până la acel moment.
Apoi m-aș referi la faptul că observând stelele, omul și-a dat
seama că, nu toate acestea aveau aceeași strălucire. Și, privind
mai bine la ele, oamenii și-au dat seama că unele dintre stele
nu-și păstrau nici strălucirea proprie la nivel constant. Adică,
sunt stele . . . variabile.
Pe măsură ce astrofizica s-a dezvoltat s-a constatat și faptul
că unele stele variabile sunt variabile intrinseci iar altele sunt
stele duble, . . . cu eclipsă.
Despre stelele variabile intrinseci am mai vorbit (a se vedea
și Candele
în univers), adică stele care își modifică strălucirea din
cauza unor evoluții interne a proceselor nucleare. Dar și
despre stelele duble cu eclipsă am mai vorbit (A se vedea și O viață
dedicată cercetării științifice. O sută de ani de la nașterea
Profesorului Călin Popovici), când aminteam de pasiunea,
încă din adolescență, a Profesorului Călin Popovici, pentru stelele
variabile și convingerea sa că studiul acestora ne poate duce pe
cele mai înalte trepte ale astrofizicii.
Sisteme duble cu eclipsă
De această dată însă, aș vrea să vorbesc despre stelele duble cu
eclipsă mai mult, legat de noțiunea științifică a aproximațiilor
succesive. Am ales pentru ilustrare, în această discuție, exemplul
stelelor duble cu eclipsă din două motive. Primul motiv pentru că,
dintre stelele observate pe cer, stelele duble se pare că ajung ca
număr la cam 50% din totalul stelelor. Al doilea motiv, pentru că,
specializarea mea în astrofizică, după terminarea facultății de
fizică, s-a făcut în domeniul sistemelor duble cu eclipsă.
Când vorbim de sisteme de stele duble cu eclipsă, ne referim la
două stele, atât de apropiate, încât ele se învârt gravitațional
una în jurul celeilalte. Pentru că distanța până la aceste două
stele este mult mai mare decât apropierea lor de Pământ, noi vedem
un singur punct strălucitor. Când una dintre stele intră în
eclipsă, ea contribuie mai puțin la suma totală a luminii emise
către noi. Și, cum acest punct luminos își schimbă strălucirea în
timp, deducem că stelele se rotesc una în jurul celeilalte, iar
contribuția fiecăreia la strălucirea totală variază din cauza
eclipsei uneia din componente.
Este necesar a insista un pic asupra distanței mici dintre
aceste două stele și din această cauză a posibilității
interacțiunii lor gravitaționale. Odată, pentru că, după cum
aminteam mai sus, stelele există distinct una în raport cu
cealaltă, deși noi nu vedem două stele din cauza depărtării imense
față de noi, comparată cu distanța dintre ele. Apoi, pentru faptul
că, noi vedem de multe ori stele apropiate pe cer și ele sunt de
fapt foarte depărtate una de alta, de-a lungul liniei de vedere. Mă
refer aici la multitudinea stelelor de pe cer, care prin apropierea
lor vizuală, creează configurații asemănătoare cu conturul
unor imagini întâlnite în viața noastră de fiecare zi. Mă refer la
așa numitele constelații - Berbec, Taur, Gemeni, Rac, Leu,
Fecioară, Balanță, Scorpion, Săgetător, Capricorn, Vărsător și
Pești - care au fost folosite în diferite concepții despre lume
de-a lungul timpului (A se vedea și articolul Astrologia . . .
și vor fi semne în soare, în lună și în stele . . .
Astroterapie?)
Teoria științifică privind cauza acestei variații de strălucire,
la sistemele duble cu eclipsă, a evoluat pe măsură ce puterea
instrumentelor optice a crescut. Pentru că, în paralel, s-au
dezvoltat și mijloacele de măsurare a strălucirii stelelor, teoria
s-a aprofundat și ea.
La început, măsurarea strălucirii sistemului binar cu eclipsă
s-a făcut vizual, luând comparativ în considerație, stele
apropiate, cu străluciri diferite, dar apropiate de gama de
străluciri care trebuia apreciată. Apoi, când s-a trecut la placa
fotografică, s-a putut avansa mai mult, pentru că reușeam să
folosim o suită de tonuri de gri mult mai mare, caracteristică
domeniului de impresionare a acestui tip de senzor. Astfel, se
putea alege o stea de comparație, apropiată ca strălucire și
culoare, aflată în apropierea stelei variabile, și se fotografiau
simultan pe aceeași placă. Acest lucru mărea precizia de
măsurare.
Cercetarea stelelor variabile în general, s-a dezvoltat și mai
mult când s-a trecut la senzorii fotoelectrici, la început celulă
fotoelectrică, apoi fotomultiplicator electronic și mai apropiat de
zilele noastre sisteme CCD și CMOS. Metoda de lucru implică
trecerea succesivă a telescopului dotat cu fotometru cu senzor
fotoelectric, în mod repetat, de pe steaua de comparație pe cea
variabilă. Nu pot uita, în acest context faptul că, în anii 1970,
la o vizită scurtă la Observatorul Astronomic Regal din Edinburgh,
am putut vedea un telescop dublu, destinat studiului stelelor
variabile. Cele două telescoape, montate în paralel pe același
orientator, erau îndreptate în mod permanent, unul pe steaua de
comparație și celălalt pe steaua variabilă. Prin acest mod de
lucru, curba de strălucire măsurată pentru steaua variabilă, nu mai
era alcătuită din puncte ci dintr-o curbă continuă.
Deci, desăvârșirea mijloacelor experimentale se face în paralel,
în strânsă simbioză și mereu corelat cu ameliorarea viziunii
conștientizate asupra fenomenului. Iată o prefigurare a noțiunii de
aproximație succesivă în cadrul observațiilor însuși.
Perfecționarea mijloacelor experimentale se face prin muncă de
laborator, prin confecționarea de unelte mai bune, tehnologii mai
sofisticate și tehnici tot mai avansate: senzori, laseri, optică
digitală, GPS, electronică, calculatoare, programare, memorare, și
telescoape robot, ca și a opticii avansate în cazul telescoapelor
compuse, montate pe sateliți. (a se vedea și 13 din 18 oglinzi sunt
gata)
De unde până unde, a ajuns omul să presupună că variația de
strălucire a unui punct luminos, a cărui denumire a evoluat de la
stea, la stea variabilă, și până la sistem dublu cu eclipsă, s-ar
datora unui sistem dublu?
Ce evoluții succesive, paralele, din astronomie și apoi din
astrofizică, au ajutat la desăvârșirea noțiunii de sistem dublu cu
eclipsă?
Ce înseamnă "O-C" (Observat minus calculat), legat de noțiunea
științifică a așa numitei "Aproximații Succesive"?
Ne vom ajuta în demonstrația noastră de încă o noțiune, legată
de studiul astrofizic al sistemelor duble cu eclipsă, aceea de
"Curbă de lumină".
Un sistem binar cu eclipsă. În
partea de jos este redată curba de lumină care marchează succesiv,
de la stânga la dreapta:
- maximum de lumină (emis de
ambele stele), partea orizontală a curbei de lumină,
- minim mai adânc (o ocultație -
steaua galbenă, mai strălucitoare, este cea eclipsată)
- minim mai puţin adânc (un tranzit
- steaua roșie, mai puţin strălucitoare, este
cea eclipsată).
Punctul negru reprezintă de fiecare
dată strălucirea măsurată în cazul respectiv, pe curba de
lumină.
Steaua mai mare, cea roșie are
strălucirea mai mică. Steaua galbenă, deși mai mică, are
strălucirea mai mare. Strălucirile se pot compara pentru că
iau în considerație lumina emisă de aceiași suprafață.
Aproximație succesivă
Pentru a trăi și a continua să trăim trebuie să fim activi, de
fapt să muncim. Aproximațiile succesive sunt treptele inerente ale
adâncirii cunoașterii, din aproape în aproape, în scopul
supraviețuirii, prin desăvârșirea uneltelor, tehnologiilor și
cunoașterii științifice. De la primul contact cu un fenomen, prin
pașii inevitabili parcurși pentru înțelegere, conștientizare,
experimentare, elaborare de noi idei de rezolvare și până ce ideea
se materializează într-o realizare ce poate fi folosită de om, sau
umanitate, avem de a face cu o activitate recunoscută ca umană.
Deși termenul de aproximație succesivă vine din matematică, el
este o ilustrare a unei nevoi umane, care a fost transpusă în
limbajul logic al științei.
"O-C" se traduce în cuvinte prin OBSERVAT minus CALCULAT.
Intrăm acum în modalitatea obișnuită a omului de a se adapta la
mediul înconjurător. Întâi omul observă, apoi imaginează și apoi
ajunge la nevoia de a comunica celor din jur, cele constatate. În
acest proces, omul încearcă, în paralel, sau de fapt întrepătruns,
a construi în cap și apoi de a reproduce în realitate cele
imaginate, gândite.
A fost observată o stea care la o revedere și o privire mai atentă
nu arată aceeași strălucire, când de fapt, alte stele, foarte
multe, rămân cu aceeași strălucire tot timpul, față de fondul
întunecat al cerului înconjurător.
Din experiența deja câștigată, imagini realizate cu ochiul liber,
omul realizează că Luna, în decurs de patru săptămâni, trece prin
tot atâtea faze, și se poate vedea întreagă, pe jumătate sau de
loc. Totuși acest lucru încă nu înseamnă eclipsare, ci modificarea
doar a direcției de iluminare a Lunii de către Soare. Adică, se
poate observa, când Soarele luminează Luna dintr-o parte, că o
porțiune iluminată este însoțită de o porțiune mai puțin luminată,
aflată în umbră. Dar, de asemenea, mai rar, asistăm la eclipse de
Lună sau de Soare, diminuarea luminii ‒ la eclipse parțiale, sau
întunecare completă ‒ la eclipse totale, care au loc prin
suprapunerea, pe aceeași linie de vedere, a două corpuri. La
eclipsa de Lună, Pământul este suprapus peste imaginea Lunii iar la
eclipsa de Soare, Luna este suprapusă peste imaginea
Soarelui.
Și tot din viața de zi cu zi, omul capătă tot felul de informații
privind eclipsările de obiecte luminoase, care se obțin prin
suprapunerea obiectelor pe linia de vedere: de la farurile
mașinilor care se deplasează în jurul nostru în trafic, în timpul
serii și se eclipsează una pe alta, . . . până la folosirea
ochelarilor de soare, sau căutarea, în mijlocul verii, a unui
obiect care face umbră, pentru a estompa lumina prea puternică a
Soarelui.
Și, dacă, ideea cu existența a două stele care se eclipsează
reciproc apare atât de credibilă, va trebui s-o comparăm cu ceva ce
se constată în realitate. Să privim din nou la figura arătată mai
înainte și să ne întrebăm cum se face că strălucirea stelei variază
continuu în timp și revine după o perioadă de timp, la același
nivel pe reprezentarea grafică, pe care de acum încolo o vom numi
curbă de lumină - linia albastră. Deci, fără să vrem, ne dăm seama
că, folosim deja noțiunea de "O-C" - adică observat minus
calculat.
Abia acum, când presupunem că am intrat pe direcția de cercetare
corectă, începem să căutăm, printre învățăturile noastre acumulate
la nivel de umanitate, modalități de a lua în considerație lumina
emisă de niște corpuri sferice, două stele de fapt, care gravitează
una în jurul celeilalte, ca un cuplu de dansatori, aflat la prima
vedere și care nici măcar nu-și dau seama că ar dori ca dansul să
nu se mai termine.
Pentru a putea merge mai departe - adică să adâncim cunoașterea -
vom face o aproximație succesivă. Pentru aceasta trebuie să ținem
cont de culoarea stelei. Bazat pe teoria astrofizică, se ia
în considerație faptul că, în evoluția stelelor, dacă crește
energia reacțiilor termonucleare care au loc în partea lor
centrală, temperatura crește și ea, și culoarea la suprafața stelei
se modifică corespunzător. Să ne aducem aminte că, de la roșu, la
galben și apoi la albastru, în cadrul spectrului vizibil,
temperatura crește progresiv. O stea albastră este mai fierbinte
decât una galbenă și o stea galbenă este mai fierbinte decât una
roșie. Adică, să nu ne mirăm că, o stea de culoare galbenă, mai
mică decât o stea roșie, așa cum apare în figura de mai înainte,
poate să aibă totuși o strălucire mai mare. Și la o aceeași
suprafață relativă eclipsată, curba de lumină este mai adâncă la
eclipsarea stelei galbene (figura din mijloc) și mai puțin adâncă,
la eclipsarea stelei roșii (figura din
dreapta).
Evoluția noțiunii
In figura prezentată, apare curba de lumină măsurată, observată
vizual, fotografic sau cu senzor fotoelectric. Vom compara
curba de lumină observată,
prin măsurători și
curba de lumină
calculată, bazată pe un model teoretic,
corespunzătoare nivelului teoriei acceptate, la care s-a ajuns. Un
calcul care nu este bazat pe o teorie prea avansată, dă o diferență
mai mare între cele două curbe de lumină, una observată și alta
calculată pe bază de model teoretic. Vorbim acum, tot mai apropiat,
despre noțiunea O - C (Observat minus Calculat
).
Un exemplu reprezentativ de ilustrare a suprapunerii
a două curbe de lumină, una Observată (steluțe)
și
una Calculată (continuă), conform modelului
teoretic admis.
În cazul de față, s-ar putea presupune că înclinarea
orbitei,
care a fost luată în calcul, în cadrul modelului adoptat,
a fost prea mică și de aceea a generat o curbă de lumină
calculată
cu o scădere a luminii în timpul eclipsei prea adâncă.
Înseamnă că trebuie aplicată o aproximație succesivă,
care să ducă la o diferență O-C mai mică.
În funcție de evoluția înțelegerii sistemului binar cu eclipsă
putem vorbi, în continuare, despre forma componentelor
sistemului binar cu eclipsă, care pot fi gândite, tot mai potrivit,
dacă ne referim, în mod succesiv, la forme distincte, după cum
urmează:
- două sfere,
- o sferă și a un elipsoid,
Modelul sferă-elipsoid.
Proiecție pe planul perpendicular la
raza vizuală.
Porțiunea hașurată reprezintă
aria eclipsată.
- doi elipsoizi și în sfârșit,
- două corpuri în formă de pară, cu vârfurile
îndreptate una către alta, așa numitul model Roche.
Modelul Roche, cu două versiuni: 1-
linia întreruptă și 2 - linia continuă
În funcție de avansarea cunoașterii, modelele teoretice sunt tot
mai fundamentate și constatăm că aceste aproximații succesive,
conduc la O-C ‒ uri tot mai mici ca valoare. Aceasta înseamnă că
valorile numerice, folosind modele teoretice tot mai sofisticate,
vor duce la curbe de lumină tot mai apropiate de curba de lumină
observată. Și, prin simpla scădere a valorilor celor două curbe de
lumină ‒ cea observată și cea
calculată, la același moment al perioadei
de variație a strălucirii, se vor obține diferențe tot mai mici.
Deducem de aici că, ajungem la caracteristici teoretice tot mai
apropiate de cele observate în realitate, adică de situația de
fapt. Și aceasta, pe măsură ce, mergem de la modelul sferă-sferă,
doi elipsoizi, sferă-elipsoid și până la modelul cu cele două
componente sub formă de pară.
Un pas mai departe, l-am obținut în teza mea de doctorat, care a
dus la o nouă micșorare a valorilor O-C. Aceasta s-a obținut în
urma unei aproximații succesive, care s-a dovedit și mai apropiată
de realitate, considerând și aportul adus la curba de lumină
teoretică, de calculul reflexiei reciproce a strălucirii
componentelor. În această lucrare au fost făcute calcule care au
plecat de la considerarea unor forme alungite ale componentelor
sistemului binar, sub formă de pară, aplicate stelei variabile cu
eclipsă, AB Andromedae.
Stele cu sisteme planetare în jurul lor
O stea tipică precum Soarele
nostru își începe viața ca o minge uriașă de hidrogen gazos și
difuz numită protostea, care se contractă în mod gradat sub
acțiunea forței gravitației proprii. Odată cu
începerea colapsului, începe să se rotească mai rapid (poate
forma un sistem stelar dublu, unde două stele se rotesc una în
jurul celeilalte pe orbite eliptice, sau formează planete în planul
de rotație). (Michio Kaku)
Adică 'înfrățirea' a două stele poate duce la un sistem dublu,
poate de felul celui despre care am vorbit până acum, dacă cele
două stele erau în stadii evolutive care depășiseră stadiul de
protostea. Dar dacă una din stele a captat materialul aflat în
apropierea sa, care era în cantitate mai mică decât cel necesar
formării unei protostele, acest material se poate aduna în mai
multe corpuri distincte, fără lumină proprie, formând un sistem de
planete.
Faptul că eventualele planete componente ale unui sistem
planetar se deplasează pe orbite distincte în jurul unei stele, a
dus la folosirea, la început, în acțiunea de căutare a sistemelor
planetare, a metodelor de mare precizie interferometrice folosite
în astrometrie pentru determinarea poziției stelelor. Ulterior au
început să se folosească măsurătorile cu raze gama, care se fac la
pulsari, pentru măsurarea variației de strălucire a acestora. S-a
mai folosit și măsurarea variației de lumină care se constată la
tranzitul eventualelor planete pe discul unei stele. S-a utilizat
și măsurarea efectului de micro lentilă gravitațională dat de
teoria relativității generale. Însă cea mai sensibilă metodă, în
cazul pe care îl urmărim, cel al depistării unor sisteme planetare,
s-a dovedit spectroscopia Doppler. Deși toate aceste metode de
măsură sunt mai sofisticate ele au început să dea randament mai
mare doar pe măsură ce a sporit sensibilitatea senzorilor de
lumină.
În cazul stelelor variabile cu eclipsă se caută înregistrarea
unei variații de lumină cauzată de eclipsarea reciprocă a două
stele, în general de aceiași strălucire și apropiate ca mărime. În
cazul căutării civilizaților extraterestre, oamenii își imaginează
posibilitatea existenței unor planete asemănătoare cu planeta
Pământ și care ar tranzita pe fondul stelei în timpul revoluției în
jurul acesteia. Vă puteți imagina de la început că, scăderea
strălucirii stelei cauzată de tranzitul unei planete va fi
substanțial mai mică față de cazul în care o stea, apropiată ca
mărime relativă, tranzitează pe o alta, ca în cazul unui sistem
dublu cu eclipsă.
De vreo 15 ani în urmă se descoperă mereu câte un sistem
planetar în jurul unei stele. S-a ajuns astfel, să se înregistreze
un număr de aproape 700 de cazuri. Planetele cele mai mici
depistate, au de câteva ori dimensiunea Pământului, iar cele mai
mari, de câteva ori dimensiunea lui Jupiter. Pentru aceste
observații se folosește un spectrometru foarte puternic HARPS
(High Accuracy Radial velocity Planetary Search Project),
ca cel folosit la telescopul ESO (European Southern
Observatory), de 3,6 m, din La Silla, Chile. Pentru viitor se
propun câteva variante de telescoape dotate cu spectrometre sau
interferometre montate pe sateliți.
Se folosește viteza radială măsurată în cadrul așa numitului
efect Doppler. La fel ca la o mașină a poliției care folosește unde
acustice. În momentul apropierii mașinii de locul nostru, constatăm
că înălțimea sunetului crește, iar în cazul îndepărtării de locul
nostru, înălțimea sunetului scade.
Având de a face cu unde electromagnetice, lumina care vine de la
o stea în mișcare va fi supusă și ea efectului Doppler. Frecvenţa
luminii scade pentru obiectele care se îndepărtează de noi
(spectrul sursei se deplasează spre roșu) şi creşte pentru
obiectele care se apropie de noi (spectrul sursei se deplasează
spre albastru).
Studiul vitezei radiale se utilizează și la sistemele binare cu
eclipsă pentru a estima masele stelelor și unele elemente orbitale,
cum ar fi excentricitatea şi semiaxa mare. Așa că această metodă se
poate folosi și pentru a detecta eventualele planete în revoluție
în jurul unei stele.
Dar, viteza radială care se determină în cazul căutării
sistemelor planetare este însă cea datorată stelei și nu planetei -
care nu are lumină proprie. Steaua și planeta care se iau în
considerație se rotesc în jurul centrului de masă comun. Masele
celor două obiecte sunt foarte diferite ca mărime. Să ne gândim la
un tată și un fiu care vor să se dea în leagăn împreună.
Echilibrarea balansului va fi realizată numai dacă tatăl, mai greu,
se va apropia foarte mult de punctul de sprijin al pârghiei și va
permite astfel și copilului, mult mai ușor, rămas la capătul
balansoarului, să se bucure și el de joacă, putând să determine și
el balansul. În acest fel axa de oscilație devine centrul de masă
comun al sistemului.
Steaua - marcată cu galben - fiind
mai masivă, are un traseu de revoluție
mai apropiat de centrul de masă comun al sistemului (indicat de
săgeata roșie).
Planeta (indicată cu culoarea gri), mult mai puțin masivă decât
steaua,
are un traseu de revoluție mult mai departe de centrul de
masă comun.
Aceasta vrea să însemne că și steaua care are o masă covârșitor
mai mare decât planeta, se va învârti în jurul centrului de masă
comun și nu doar în jurul axei sale. Din cauza acestei mișcări a
stelei în jurul centrului de masă comun, variază spectrul Doppler
al stelei. Și, cu cât planeta va fi mai masivă, raza de revoluție a
stelei în jurul centrului de masă comun devenind mai mare, va
determina o variație mai mare a spectrului Doppler al stelei.
Rezultă astfel un efect Doppler mai ușor de depistat. Deci,
depistăm deocamdată planete mai mari, mai masive.
Dacă tot ne mai gândim la o depistare a variației luminii
sistemului din cauza tranzitului planetei pe discul stelei - ca la
sistemele duble cu eclipsă - aceasta ar fi foarte mică. Chiar
planeta Jupiter, cea mai mare din sistemul solar, care are un
diametru de 10% din cel al Soarelui, are ca suprafață, în caz de
tranziție, doar 1% din suprafața Soarelui. Și cum variația luminii
depinde de suprafața emițătoare eclipsată, un tranzit al planetei
Jupiter pe Soare va genera o variație de lumină insignifiantă, de
nemăsurat de la distanță.
Sisteme planetare depistate
Cele mai mici planete 'găsite' până acum se află în jurul unei
stele situată la 127 ani lumină. Este vorba de 6 planete mari cu
dimensiuni de la cea a lui Neptun și Saturn și până la altele cu
dimensiunea ceva mai mare ca a Pământului nostru.
Cu părere de rău însă, niciuna din planetele depistate până acum
nu se găsește și la o depărtare convenabilă față de steaua sa, în
sensul de a putea fi stâncoasă și cu temperatură superficială care
să permită apei să ajungă în stare lichidă, condiție esențială
pentru ca moleculele organice simple să poată evolua spre molecule
organice complexe dotate cu gene. Într-un sistem planetar trebuie
să existe o zonă, determinată atât de temperatura stelei centrale,
cât și de masa și de depărtarea planetei față de astrul central, în
care să existe posibilitatea apariției vieții. Dacă planeta este
prea departe este formată de obicei din gaze înghețate, iar dacă
este prea apropiată este aridă și arată aceeași parte față de stea
din cauza atracției mareice prea mari.
Această cale naturală, deloc simplă, care leagă necesitatea de
întâmplare și ajunge la selecția variantelor stabile și viabile,
pentru un mediu dat, are nevoie de condiții staționare pe o durată
foarte mare de timp. Această durată a fost asigurată în cazul
planetei Pământ de permanența condițiilor de mediu. A fost
prilejuită de un Soare cu o anumită energie, eliberată în mod
constant și invariabilă în timp, multe miliarde de ani, de o
distanță optimă a Pământului față de Soare și de aportul
moleculelor organice elementare din cosmos. Dificultățile multiple
în calea apariției lozului câștigător, întruchipat de apariția
vieții inteligente, ne furnizează o implicație și în judecarea
probabilităților de întâlnire a vieții extraterestre.
Astfel, prin aproximații succesive, având în vedere
mereu ca experiența de zi cu zi, care devine tot mai utilă, să stea
la baza ideilor noastre, aflate într-un creier și el într-un
proces de desăvârșire, acest O-C - luat în considerație prin
observat și calculat - ajunge să folosească experiența
acumulată de înaintașii noștri, păstrată în 'biblioteca' umanității
și adâncește cunoașterea prin efortul fiecăruia dintre noi. Vorba
lui Isaac Newton, când a răspuns laudelor privind găsirea legii
gravitației: Pentru că am avut ocazia să mă înalț pe umerii
unor giganți care au lucrat înaintea mea, am reușit să
privesc mai departe. Adică, nu numai că recunoaște și
se bazează pe moștenirea trecutului, a întregii societăți umane,
dar o face cu o modestie de neegalat, ca urmare a unei munci uriașe
personale.
Este necesar, în continuarea cercetării posibilității vieții
extraterestre, să mai ținem cont de câteva considerații. Nu este
suficientă existența în paralel a unor civilizații este
determinantă și depărtarea dintre ele.
Lumina circulă așa de repede
încât noi în mod normal presupunem ceea ce vedem la momentul
când privim. Dar stelele sunt un lucru deosebit. Chiar Soarele
care este la opt minute distanță de noi. Dacă pe Soare se
petrece o explozie, acest eveniment catastrofic nu va deveni parte
a realității noastre decât opt minute mai târziu. Și acesta ar
putea fi sfârșitul pentru noi! Dacă priviți la cea mai apropiată
stea de noi, Proxima Centauri, în 2011, ceea ce veți vedea s-a
întâmplat în 2007. Galaxiile sunt colecții uriașe de stele.
Noi ne găsim într-una din ele numită Calea Lactee. Când priviți la
cel mai apropiat vecin al Căii Lactee, galaxia Andromeda,
telescopul dvs. constituie o mașină a timpului care vă transportă
înapoi în timp la două milioane și jumătate de ani. Există un
roi de galaxii numit Quintetul lui Stephan, care privit prin
telescopul Hubble - oferă un spectacol grandios de ciocniri de
galaxii. Dar noi privim ciocnirea acestora întâmplată acum 280
de milioane de ani. Dacă s-ar găsi extratereștrii pe una
din aceste galaxii în interacțiune, cu un telescop destul de
puternic ca să ne depisteze, ce ar putea vedea ei pe Pământ,
exact la acest moment, aici și acum, strămoșii primari ai
dinozaurilor. (Richard Dawkins)
Roiul de galaxii, din constelația Pegasus, studiat de Éduard
Stephan, de la Observatorul din Marsilia, Franța.
Când prospectăm eventualitatea vieții extraterestre opiniile
sunt nenumărate. Iată, totuși, opiniile principale în acest
domeniu, înserate, într-o discuție relatată deosebit de interesant,
care apare în ultima carte a lui Ian Stewart, Matematica
Vieții:
Opiniile științifice asupra perspectivelor vieții extraterestre iau
una din cele trei poziții generale:
• Viața extraterestră nu există (nu ca definiție, ci din cauza unor
principii științifice de neignorat).
• Viața extraterestră există și trebuie să fie foarte asemănătoare
cu viața terestră.
• Viața extraterestră există și multe forme ale ei există, dar
întrutotul neasemănătoare cu viața terestră.
Extraterestrul la el acasă.
Tablou prezentat la expoziția Lumile se Întâlnesc (Universul
Stelelor - Stele și Constelații Printre Noi),
din decembrie 2008, la Universitatea Ebraică din Ierusalim
Prima poziție este mai curând negativă. Dar pentru că nu există
în mod curent nici-o evidență convingătoare
a vieții extraterestre, este în siguranță, cel
puțin în prezent, la atacurile negative. Dar, există 200 miliarde
de galaxii, fiecare cu 400 de miliarde de stele. Nu există dintre
acestea nici măcar una care să aibă vreo planetă care să
întrunească condițiile potrivite existenței vieții? Ar fi o
surpriză foarte mare ca numai Pământul nostru să fie plasat într-o
poziție unică în tot acest univers, chiar dacă este vorba de
noi.
A doua poziție este cea mai respectabilă din punct de vedere
științific, deși nu 'suferă' de o imaginație deosebită. Știm că
forme de viață ca ale noastre sunt pe deplin posibile, deși nu știm
nimic sigur despre alte forme. În plus, toate căutările noastre,
din toate timpurile memorabile și până astăzi, sunt bazate pe
această formă de viață, pe eventuala existență a unei planete
extraterestre, asemănătoare Pământului. Din această cauză căutările
noastre s-ar putea să fie limitate din start.
A treia poziție câștigă treptat teren. Există multe supoziții
științifice care arată că viața extraterestră nu trebuie să fie
exact ca a noastră. Una din caracteristicile cele mai importante
ale vieții este că ea se dezvoltă adaptat la condițiile de mediu,
așa că dacă condițiile diferă de cele de pe Pământ, de ce viața nu
s-ar dezvolta conform altor condiții. Și, în plus, care ar fi
probabilitatea că Pământul să fie singurul loc din univers în care
se poate dezvolta viața.
Planete cu viață inteligentă trebuie să fie foarte rare, căci
universul este atât de vast încât întâlnirea cu extratereștrii nu
este foarte probabilă. Dar avem o planetă frumoasă, primitoare,
pentru că de fapt ea ne-a creat condițiile de supraviețuire. De ce
să căutăm altă planetă? Se pare că tot ce ne deranjează, nu este
planeta pe care ne-am născut ci condițiile vitrege pe care le
creează semenii noștri. Deci planeta care ar trebui să o căutăm
este aici, la picioarele noastre, trebuie doar să căutăm
singuri să o facem locuibilă, . . . pentru
toți.
În încheiere, plecând de la analogia prezentată
la începutul articolului cu locuința și constatarea satisfacerii
exagerate a necesității unui acoperiș, întruchipat de un palat
aurit, am putea remarca câteva lucruri.
- Întâi și întâi, cât ar trebui să extindem satisfacerea unei
necesități când intrăm într-o aproximație succesivă, pentru
definitivarea unei noțiuni. Și legat de aceasta, dacă satisfacerea
nelimitată a unei necesități a omului nu are repercusiuni nefaste
asupra altor necesități ale lui, neapărat necesare.
- La apariția unei succesiuni lungi de aproximații succesive
petrecute pe parcursul definirii tot mai profunde și mai solide a
unei noțiuni de-a lungul timpului, ajungem să constatăm și
validitatea relativ temporară a definiției acelei noțiunii, deși
oamenii, la orice moment, vorbesc despre acea noțiune referindu-se
la ea ca la ceva absolut. Chiar oamenii de știință care intră la un
moment dat în dispută pentru aducerea la zi a unei noțiuni
științifice, se comportă la fel. Unii nu vor să cedeze asupra
definiției la care s-a ajuns, pe când alții constată că trebuie
modificată. (A se vedea și articolul Una dintre cele mai
disputate noțiuni științifice, . . . încă și în zilele noastre -
cuvântul PLANETĂ)
- Cu cât iei în considerație lucrurile într-un mod mai
superficial, te poți referi la mai multe lucruri simultan. Cu cât
iei în considerație un lucru mai profund, adică te specializezi, nu
mai dai atenție prea mare altor lucruri învecinate. De aici
pretenția unora, care nu vor să muncească, să aprofundeze
lucrurile, pretinzând că ei știu mai mult decât oamenii de știință
și deci, ei nu au nevoie de învățătură și preocupare de cercetare.
Numai că doar prin munca fiecăruia, oameni obișnuiți pe de o parte
și oameni de știință în paralel, contribuie personal, fiecare, la
adâncirea noțiunilor, prin aproximații succesive. Se poate
contribui astfel la efortul general, al întregii umanități, de
dotare cât mai bogată a "bibliotecii de noțiuni științifice ale
umanității." Arderea cărților, bogăția realizată cu sudoarea
frunții de deasupra creierului nostru, nu s-a făcut numai în cazul
Bibliotecii din Alexandria, s-a făcut și mai înainte și după
aceasta. Deci cărțile trebuie păstrate cu orice preț.
Biblioteca din Alexandria
De fapt,
privind în istorie, la aproape orice domeniu științific sau
studiind orice controversă științifică veți constata că
științele întotdeauna încearcă multe căi de exprimare a
pătrunderilor lor, înainte ca o formulare de manual standard
să osifice gândirea din acea arie. Alcătuind configurații pentru
ele însele este cu mult mai plăcut decât a memoriza - și mult
mai valoros. Cercetând separat o configurație și compunând-o
cu alta, se solicită înțelegerea adevărată a elementelor de bază
ale fenomenului și proceselor. Se deschid astfel lumi întregi
de cunoașteri noi. (Robert and Michèle Root-Bernstein)
Asistăm și contribuim cu toții la alcătuirea noțiunilor, așa că
aprofundarea lor treptată și conștientizarea umană crește în mod
benefic pentru toți.
Bibliografie:
- Robert and Michèle Root-Bernstein, Sparks of Genius. The
13 Thinking Tools of the World's Most Creative People, Mariner
Books, 1999.
- Tinca Crețu, Fundamentele Psihologiei, Program universitar de
formare a profesorilor pentru învăţământul primar adresat cadrelor
didactice din mediul rural, 2005.
http://www.scribd.com/doc/59877303/35/No%C5%A3iunile-ca-unit%C4%83%C5%A3i-informa%C5%A3ionale-de-baz%C4%83-Procesul-form%C4%83rii-lor
- New solar system discovered -
http://news.discovery.com/space/exoplanets-solar-system.html
(Accesat 14/09/2011)
- http://en.wikipedia.org/wiki/Planet
(Accesat 3/10/2011)
- Richard Dawkins, The magic of Reality, How we Know What's
Really True, illustrated by Dave McKean, Free Press, New
York-London-Toronto-Sydney-New Delhi, 2011.
- Quintetul lui Stephan.
http://www.google.co.il/search?tbm=isch&hl=en&source=hp&biw=1009&bih=502&q=Stephan%27s+Quintlet&gbv=2&oq=Stephan%27s+Quintlet&aq=f&aqi=&aql=&gs_sm=s&gs_upl=1549l9956l0l13100l18l18l0l8l8l0l328l2450l0.2.7.1l10l0
(Accesat 18 noiembrie 2011)
- Ian Stewart, Matematics of Life, Basic Books - A
member of the Perseus Books Group - New York, 2011.