Vincent van Gogh malte aus der Sicht eines Fensters in einer Irrenanstalt eines der bekanntesten und wertvollsten künstlerischen Werke der Menschheitsgeschichte. Wissenschaftliche Entdeckungen enthüllen einen Kosmos mit solchen Eigenschaften.
Seit Vincents Zeit haben Künstler und Wissenschaftler ihre jeweiligen Wege eingeschlagen, um die natürliche Welt zu vermitteln und zu verstehen. Die neuesten veröffentlichten Bilder des Europäischen Planck-Weltraumteleskops enthüllen neue exquisite Details unseres Universums, die die Malstriche des großen Meisters berühren und gleichzeitig fast auf den Beginn der Zeit zurückblicken. Seit Van Gogh - dem Verlauf von 125 Jahren - haben Wissenschaftler eine zunehmend komplizierte und unglaubliche Beschreibung des Universums erstellt.
Der Weg von Van Gogh zu den Bildern des Planck-Teleskops ist indirekt, eine Abstraktion, die dem Impressionismus von van Goghs Ära ähnelt. Impressionisten im 19. Jahrhundert zeigten uns, dass der menschliche Geist die Welt jenseits der Grenzen unserer fünf Sinne interpretieren und sich vorstellen kann. Darüber hinaus hatte die Optik seit der Zeit von Galileo begonnen, die Fähigkeiten unserer Sinne zu erweitern.
Die Mathematik ist vielleicht die größte Form der Abstraktion unserer Vision der Welt, des Kosmos. Der Weg der Wissenschaft aus der Zeit von van Gogh begann mit seinem Zeitgenossen James Clerk Maxwell, der sich vom Experimentator Michael Faraday inspirieren lässt. Die Maxwell-Gleichungen definieren mathematisch die Natur von Elektrizität und Magnetismus. Seit Maxwell sind Elektrizität, Magnetismus und Licht miteinander verflochten. Seine Gleichungen sind jetzt eine Ableitung einer universelleren Gleichung - des Standardmodells des Universums. Der begleitende Artikel des Space Magazine von Ramin Skibba beschreibt die neuen Erkenntnisse der Wissenschaftler der Planck-Mission und ihre Auswirkungen auf das Standardmodell genauer.
Die Arbeit von Maxwell und Experimentatoren wie Faraday, Michelson und Morley baute ein überwältigendes Wissen auf, auf dem Albert Einstein seine Arbeiten von 1905, seinem Wunderjahr (Annus mirabilis), schreiben konnte. Seine Theorien über das Universum wurden immer wieder interpretiert, verifiziert und führen direkt zum Universum, das von Wissenschaftlern untersucht wurde, die das Planck-Teleskop einsetzen.
1908 erkannte der deutsche Physiker Max Planck, nach dem das ESA-Teleskop benannt ist, die Bedeutung von Einsteins Arbeit und lud ihn schließlich nach Berlin ein, weg von der Dunkelheit eines Patentamts in Bern, Schweiz.
Als Einstein ein Jahrzehnt damit verbrachte, sein größtes Werk, die Allgemeine Relativitätstheorie, fertigzustellen, begannen die Astronomen, mächtigere Werkzeuge auf ihren Handel anzuwenden. Edwin Hubble, geboren in dem Jahr, in dem van Gogh die Sternennacht malte, begann den Nachthimmel mit dem stärksten Teleskop der Welt, dem 100-Zoll-Hooker-Teleskop von Mt Wilson, zu beobachten. In den 1920er Jahren entdeckte Hubble, dass die Milchstraße nicht das gesamte Universum war, sondern ein Inseluniversum, eines unter Milliarden von Galaxien. Seine Beobachtungen zeigten, dass die Milchstraße eine Spiralgalaxie mit einer ähnlichen Form wie benachbarte Galaxien war, beispielsweise M31, die Andromeda-Galaxie.
Einsteins Gleichungen und Picassos Abstraktion erzeugten einen weiteren Ansturm von Entdeckung und Expressionismus, der uns für weitere 50 Jahre antreibt. Ihr Einfluss wirkt sich auch heute noch auf unser Leben aus.
Die Teleskope aus Hubbles Ära erreichten ihren Höhepunkt mit dem Palomar 200-Zoll-Teleskop, dem vierfachen der Lichtsammelkraft von Mount Wilsons. Die Astronomie musste auf die Entwicklung der modernen Elektronik warten. Verbesserungen der fotografischen Techniken würden im Vergleich zu dem, was kommen würde, verblassen.
Die Entwicklung der Elektronik wurde durch den Druck auf die gegnerischen Streitkräfte während des Zweiten Weltkriegs beschleunigt. Karl Jansky entwickelte in den 1930er Jahren die Radioastronomie, die von der Forschung in den Kriegsjahren profitierte. Jansky entdeckte die Funksignatur der Milchstraße. Wie Maxwell und andere sich vorstellten, begann sich die Astronomie über das sichtbare Licht hinaus auszudehnen - in die Infrarot- und Radiowellen. Die Entdeckung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) im Jahr 1964 durch Arno Penzias und Robert Wilson ist wohl die größte Entdeckung aus Beobachtungen im Bereich der Radiowellen (und Mikrowellen) des elektromagnetischen Spektrums.
Analoge Elektronik könnte fotografische Studien ergänzen. Vakuumröhren führten zu Fotovervielfacherröhren, die Photonen zählen und die Dynamik von Sternen und die Spektralbilder von Planeten, Nebeln und ganzen Galaxien genauer messen konnten. Dann schufen 1947 drei Physiker der Bell Labs, John Bardeen, Walter Brattain und William Shockley, den Transistor, der die Welt bis heute verändert.
Für die Astronomie und unser Bild des Universums bedeutete dies akutere Bilder des Universums und Bilder, die sich über das gesamte elektromagnetische Spektrum erstrecken. Die Infrarotastronomie entwickelte sich ab dem 19. Jahrhundert langsam, war jedoch in den 1960er Jahren, als sie erwachsen wurde, Festkörperelektronik. Die Mikrowellen- oder Millimeter-Radioastronomie erforderte eine Verbindung von Radioastronomie und Festkörperelektronik. Das erste praktische Millimeterwellenteleskop wurde 1980 am Kitt Peak Observatory in Betrieb genommen.
Mit weiteren Verbesserungen in der Festkörperelektronik und der Entwicklung äußerst genauer Zeitmessgeräte sowie der Entwicklung von Niedertemperatur-Festkörperelektronik hat die Astronomie den heutigen Tag erreicht. Mit moderner Raketentechnik wurden empfindliche Geräte wie die Hubble- und Planck-Weltraumteleskope in die Umlaufbahn und über die undurchsichtige Atmosphäre rund um die Erde geschleudert.
Astronomen und Physiker untersuchen nun das Universum über das gesamte elektromagnetische Spektrum hinweg und erzeugen Terabytes an Daten. Durch Abstraktionen der Rohdaten können wir mit einem sechsten Sinn in das Universum blicken, der uns durch die Technologie des 21. Jahrhunderts gegeben wird. Was für ein bemerkenswerter Zufall, dass die Beobachtungen unserer besten Teleskope, die durch Hunderttausende von Lichtjahren blicken, noch mehr, 13,8 Milliarden Jahre bis zum Beginn der Zeit, Bilder des Universums enthüllen, die den brillanten und schönen Gemälden eines nicht unähnlich sind Mensch mit einem Geist, der ihm keine andere Wahl ließ, als die Welt anders zu sehen.
Jetzt, 125 Jahre später, zwingt uns dieser sechste Sinn, die Welt in einem ähnlichen Licht zu sehen. Wenn Sie in den Himmel blicken, können Sie sich vorstellen, wie sich die Planetensysteme um fast jeden Stern drehen, wirbelnde Wolken von Spiralgalaxien, eine noch größer am Himmel als unser Mond, und Wellen von Magnetfeldern überall in der sternenklaren Nacht.
Überlegen Sie, was die Planck-Mission enthüllt, welche Fragen sie beantwortet und welche neuen sie aufwirft -Es stellt sich heraus, dass ursprüngliche Gravitationswellen nicht gefunden wurden.
