Ecuațiile matematice au fost cel mai mare instrument pentru omenire de a explica lumea din jurul său și cheia pentru a ne avansa cunoștințele despre Univers. Galileo a declarat celebru că Universul este o „carte mare” scrisă în limbajul matematicii.
Cele mai strălucite minți din istorie au folosit ecuații matematice pentru a pune bazele modului în care măsurăm și înțelegem întregul nostru univers.
Datorită acelor minți grozave care au contribuit la scrierea acestei „mărițe cărți”, toate salturile științifice uriașe pe care le-a făcut umanitatea ne-au adus să explorăm noi planete, o idee care a aparținut science fiction-ului cu doar câteva decenii în urmă.
Următoarele ecuații matematice sunt cele care au modelat lumea noastră, conform Live Science:
- Teorema lui Pitagora
„Totul este un număr” a fost motto-ul Școlii Pitagoreice. Pitagora, unul dintre cei mai mari gânditori greci antici, a fost influențat de babilonieni, care au atribuit valori numerice tuturor lucrurilor din jurul lor.
Această teoremă antică – înregistrată pentru prima dată în jurul anilor 570 – 495 î.Hr. – este un principiu fundamental în geometria euclidiană și baza pentru definirea distanței dintre două puncte.
Teorema lui Pitagora este rezumată prin următoarea afirmație: „Într-un triunghi dreptunghic, pătratul ipotenuzei este egal cu suma pătratelor celor două laturi perpendiculare”, este
Poate suna ca o ecuație simplă, dar teorema filosofului grec rămâne actuală 2.500 de ani mai târziu.
- Legea gravitației universale a lui Isaac Newton
Legea lui Newton explică de ce planetele se mișcă așa cum se deplasează și cum funcționează gravitația, atât pe Pământ, cât și în tot Universul.
Toate obiectele se atrag unele pe altele cu o forță de atracție gravitațională. Gravitația este universală. Această forță este direct dependentă de masele ambelor obiecte și invers proporțională cu pătratul distanței care separă centrele lor.
Publicată pentru prima dată în Principia în iulie 1687, Legea gravitației universale a fost ecuația de referință de facto timp de aproape 200 de ani, până când a fost înlocuită de Teoria relativității generale a lui Einstein.
- Teoria relativității a lui Albert Einstein
Cea mai faimoasă lucrare a lui Einstein este teoria general acceptată privind relația dintre spațiu și timp.
Ideea de bază aici este că, în loc să fie o forță invizibilă care atrage obiectele unele la altele, gravitația este o curbă sau o deformare a spațiului. Cu cât un obiect este mai masiv, cu atât mai mult deformează spațiul din jurul lui.
Propusă pentru prima dată în 1905, Teoria relativității a modificat radical cursul fizicii și a aprofundat cunoștințele noastre despre trecutul, prezentul și viitorul Universului.
- Ecuațiile lui Maxwell
La descoperirea electricității, James Clerk Maxwell a formulat ecuații care descriu modul în care câmpurile electrice și magnetice sunt generate și modificate, atât unul de celălalt, cât și de sarcini și curenți.
Publicate pentru prima dată între 1861 și 1862, ele sunt pentru electromagnetismul clasic ceea ce legile mișcării lui Newton și gravitația universală sunt pentru mecanica clasică.
Ecuațiile lui Maxwell au deschis calea pentru teoria relativității speciale a lui Einstein, care a stabilit echivalența masei și energiei.
- A doua lege a termodinamicii a lui Clausius
Legea lui Rudolf Clausius spune că energia curge întotdeauna de la concentrație mai mare la concentrații mai mici. De asemenea, afirmă că ori de câte ori energia se schimbă sau se mișcă, aceasta devine mai puțin utilă.
În 1865 a introdus conceptul de entropie. În 1870 a introdus teorema virială care se aplica căldurii.
Teoremele lui Clausius au condus la dezvoltarea unor tehnologii precum motoarele cu ardere internă, criogenia și generarea de electricitate.
„Energia totală a universului este constantă; entropia totală crește continuu”, a scris celebrul Clausius.
- Logaritmii lui Napier
John Napier este cel mai bine cunoscut ca descoperitorul logaritmilor. De asemenea, a făcut comună utilizarea punctului zecimal în aritmetică și matematică.
Logaritmii au fost introduși de Napier la începutul secolului al XVII-lea ca o modalitate de a simplifica calculele. Ei răspund la întrebarea: „Câți din numărul X înmulțim pentru a obține numărul Y?”
Logaritmii au fost adoptați de primii navigatori, oameni de știință și ingineri. Astăzi, calculatoarele științifice și computerele digitale fac această muncă pentru noi.
- Ecuația Schrödinger
Această ecuație descrie modul în care starea cuantică a unui sistem cuantic se schimbă în timp. Oferă o modalitate de a calcula funcția de undă a unui sistem și modul în care acesta se schimbă dinamic în timp.
Dezvoltat de fizicianul austriac Erwin Schrödinger în 1926, guvernează comportamentul atomilor și particulelor subatomice în mecanica cuantică.
Ecuația lui Schrödinger stă la baza multor gadgeturi moderne bazate pe computer și a deschis calea pentru energie nucleară, microcipuri, microscoape electronice și calcul cuantic.
- Ecuațiile lui Fourier
În 1822, baronul francez Jean-Baptiste Joseph Fourier a notat anumite ecuații care au permis cercetătorilor să descompună date complexe și dezordonate în combinații de unde simple care sunt mult mai ușor de analizat.
Transformarea Fourier, așa cum este cunoscută, a fost o noțiune radicală în timpul său, dar mai târziu a fost aplicată în multe domenii moderne ale științei, inclusiv procesarea datelor, analiza imaginilor, optică, comunicare, astronomie și inginerie.
- Ecuațiile lui Friedmann
În anii 1920, fizicianul rus Alexander Friedmann a folosit teoriile relativității lui Einstein pentru a arăta că caracteristicile unui univers în expansiune ar putea fi exprimate de la Big Bang încolo folosind două ecuații.
Ele combină curbura cosmosului, cât de multă materie și energie conține și cât de repede se extinde.
Ele combină, de asemenea, alte constante, cum ar fi viteza luminii, constanta gravitațională și constanta Hubble, care surprinde expansiunea accelerată a universului.
Ecuația Friedmann formează acum coloana vertebrală a teoriei cosmologice contemporane, care este cunoscută sub numele de ΛCDM (Lambda CDM, unde CDM înseamnă materie întunecată rece) și reprezintă toate componentele cunoscute ale realității.
