Τετάρτη, 12 Δεκεμβρίου 2007

Περί Συμπάντων...

Τώρα που παίρνει να καλοκαιριάζει και που όλο και κανένα βραδάκι θα το περάσουμε στις εξοχές, μακρυά από τη φωτορύπανση των αστικών κέντρων, δεν μπορεί παρά να τύχει κάποια φορά, έτσι σε στιγμές χαλάρωσης και ψυχικής ανάτασης, να στρέψουμε τα μάτια μας και προς τα ουράνια και ν΄ αφήσουμε τη φαντασία μας, με όχημα το βλέμμα, να ταξιδέψει μέχρι ...τα πέρατα του σύμπαντος. Μέχρι τα πέρατα; Ούτε κατά διάνοια!

Για να προσγειωθούμε, αυτό που μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι, ακόμα και την πιό σκοτεινή και ανέφελη νύχτα, δεν είναι παρά μερικές χιλιάδες ουράνια σώματα, τα οποία ανήκουν στο σύνολό τους στο δικό μας αποκλειστικά γαλαξία. Αυτές δε, οι φωτεινές κουκίδες που καμιά φορά μας ταξιδεύουν τις νύχτες, και σε παλιότερους καιρούς ταξίδευαν τους ναυτικούς στα άγνωστα νερά, αν εξαιρέσουμε τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος και μερικούς γειτονικούς γαλαξίες που είναι ορατοί, όπως η Ανδρομέδα για παράδειγμα, δεν είναι παρά άστρα και μόνον άστρα. Κανένας πλανήτης, που να είναι προσδεδεμένος σε άλλο ηλιακό σύστημα δεν είναι ορατός, όχι μόνο στα δικά μας μάτια, αλλά ούτε και στα όργανα των αστρονόμων. Και για να μην αδικήσω τους τελευταίους, κάποιοι πλανήτες μακρινοί έγινε δυνατόν να εντοπισθούν με έμμεσο όμως τρόπο, από αναλύσεις των κινήσεων κάποιων γειτονικών τους αστέρων.

Το γεγονός ότι τα αστέρια είναι ορατά, ενώ οι πλανήτες όχι, οφείλεται στο ότι τα πρώτα παράγουν τη δική τους ενέργεια για να ‘ζήσουν’, και της οποίας ένα μέρος ακτινοβολούν στο διάστημα, ενώ οι δεύτεροι, απλώς αντανακλούν την ενέργεια που ξεφεύγει απ’ τα γειτονικά τους αστέρια και η οποία, όπως είναι φυσικό, δεν είναι τόσο μεγάλη όσο αυτή της πρωτογενούς πηγής.

Ας φανταστούμε λοιπόν προς στιγμήν, ότι κάποια βραδυά μας βρίσκει σε κάποιο ψηλό βουνό, με το φεγγάρι νάχει ξεχάσει ν΄ανατείλει, και εμάς να έχουμε μόλις συνέλθει από το αισθητικό σοκ του έναστρου ουρανού και τις μεταφυσικές μετεωρήσεις που ένα τέτοιο θέαμα είναι μοιραίο να γενήσει. Τί πιό φυσιολογικό τότε, από το ν΄αρχίσουμε να διερωτόμαστε για τα ‘τί’ και ‘πώς’ και ‘πότε’ του κοσμικού μας γίγνεσθαι.

Για παράδειγμα, πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν; Ποιά είναι η ηλικία του; Ποιά θα είναι η μοίρα του; Πώς δημιουργήθηκε; Είναι το μοναδικό; Ή υπάρχουν και άλλοι κόσμοι που τρέχουν δίπλα μας αλλά που ποτέ δε θα τους πάρουμε χαμπάρι;

Το γνωστό σύμπαν είναι τόσο μεγάλο σε χώρο, όσο και η ηλικία του. Όσο μαζεύει, δηλαδή, χρόνια στην πλάτη του, τόσο περισσότερο κενό χώρο καταβροχθίζει και οικειοποιείται, καθώς, όπως θα δούμε παρακάτω, φουσκώνει και διαστέλλεται. Η ταυτότητά του γράφει ότι είναι γύρω στα 15 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ, για να ΄χουμε ένα μέτρο σύγκρισης, ο Ήλιος μας δεν είναι παραπάνω από 5. Επίσης, έχει μέγεθος περίπου 10^(26) μέτρα και περιέχει πολλά δισεκατομμύρια γαλαξίες, (~10^(11)).

Εφ’ όσον λοιπόν, το σύμπαν έχει μετρήσιμη ηλικία, δεν μπορεί παρά κάποια στιγμή να ήταν μηδέν χρονών. Σήμερα, λίγο πολύ, όλοι έχουμε ακούσει για τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, το περίφημο ‘Big Bang’, σύμφωνα με την οποία το σύμπαν γεννήθηκε από μια υπέρπυκνη κατάσταση που εξεράγη. Τότε άρχισε να γεννιέται ο χώρος, αλλά και ο χρόνος. Μ΄αυτή την έννοια λοιπόν δεν θα είχε κανένα νόημα να ρωτήσουμε τι έγινε ‘πριν’. Το ότι ο κόσμος ξεκίνησε μ’ αυτό το θεαματικό τρόπο, μ’ ένα ταρατατζούμ όπως θάλεγε και ο Σαββόπουλος, δεν είναι αποκύημα της φαντασίας κάποιων θερμοκέφαλων επιστημόνων, αλλά απόρροια μιας βαρύγδουπης χωροχρονικής ανωμαλίας, όπως προβλέφτηκε από την καλά θεμελιωμένη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν.

Το τι έγινε από την αρχική έκρηξη και μετά, είμαστε σε θέση να το γνωρίζουμε λεπτό προς λεπτό και με αρκετές λεπτομέρειες. Όχι βέβαια, ότι μπορέσαμε να αναπαραστήσουμε τη δημιουργία του κόσμου στο εργαστήριο, αλλά με τη βοήθεια καθολικά αποδεκτών μαθηματικών μοντέλων, και συγκεκριμένα του Standard μοντέλου, καταφέραμε να περιγράψουμε όλες τις φυσικές διεργασίες που οδήγησαν στη ψύξη του σύμπαντος από μια άπειρη αρχική θερμοκρασία, στο διαχωρισμό του φωτός από την ύλη, στη γένεση της ύλης από την αρχική ενέργεια της έκρηξης και κατόπιν στο σχηματισμό των αστέρων και των γαλαξιών.

Και επειδή οι φυσικοί είναι εκ φύσεως δύσπιστοι και λεπτολόγοι αναζήτησαν απτές αποδείξεις, πέρα από τις μαθηματικές, για να σιγουρευτούν ότι η αρχική υπόθεση του “Big Bang” δεν θα τους έβγαζε σε τίποτε περίεργα χωράφια. Μια απ΄αυτές λοιπόν, τις αποδείξεις που αναζητούσαν ήταν η ανακάλυψη από τον Χαμπλ γύρω στο 1930, ότι το σύμπαν διαστέλλεται σαν συνέπεια της αρχικής ορμής που αποκτήθηκε από τη Μεγάλη Έκρηξη και ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλον με ιλιγγιώδεις ταχύτητες. Μάλιστα οι γαλαξίες βρέθηκε ν΄απομακρύνονται από εμάς τόσο πιό γρήγορα, όσο πιό απομακρυσμένοι είναι. Εδώ όμως χρειάζεται προσοχή! Δεν είναι οι ίδιοι οι γαλαξίες που κινούνται μέσα στο σύμπαν, αλλά το ίδιο το σύμπαν˙ είναι ο ίδιος ο χώρος που διαστέλλεται. Η πιό παραστατική εικόνα για να φανταστούμε το διαστελλόμενο σύμπαν είναι αυτή που το παρομοιάζει με ένα μπαλόνι, στην επιφάνεια του οποίου υπάρχουν ομοιόμορφα κατανεμημένες βούλες που αναπαριστούν τους γαλαξίες. Όσο το μπαλόνι φουσκώνει, τόσο μας φαίνεται ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους, χωρίς μάλιστα να υπάρχει κάποιο συγκεκριμένο κέντρο. Το σύμπαν είναι η ίδια η επιφάνεια του μπαλονιού. Ο χώρος μέσα και έξω από το μπαλόνι απλώς δεν υπάρχει.

Το ποια θα είναι η τύχη αυτού του μπαλονιού, δηλαδή αν θα συνεχίσει να φουσκώνει επ’ άπειρον, ή αν από κάποια στιγμή και μετά θ΄αρχίσει να ξεφουσκώνει και να συρρικνώνεται προς το αρχικό σημείο, για να ξαναδούμε το ίδιο (;) πάλι έργο απ΄την αρχή, παραμένει ακόμα ένα ανοιχτό ερώτημα. Η καθοριστική, πάντως, παράμετρος γιά το μέλλον του σύμπαντος είναι η συνολική του μάζα. Εφ΄όσον η μάζα του σύμπαντος βρεθεί μεγαλύτερη μιας κρίσιμης τιμής, τότε η διαστολή θα σταματήσει και το σύμπαν θ΄αρχίσει να συστέλλεται εξ΄αιτίας της ίδιας του της βαρύτητας. Απεναντίας, αν είναι μικρότερη, το σύμπαν θα διαστέλλεται επ΄άπειρον. Οι μετρήσεις, που βασίζονται στην ορατή και μόνον ύλη, (αυτή δηλαδή που ακτινοβολεί ηλεκτρομαγνητικά), δείχνουν ότι η μάζα του σύμπαντος είναι περίπου 30-50 φορές μικρότερη απ΄αυτήν που χρειάζεται για ν’αρχίσει το σύμπαν να συστέλλεται. Είναι όμως αυτή η μόνη ύλη που βλέπουμε, ή υπάρχει κι άλλη, η λεγόμενη ‘σκοτεινή’, που δεν στάθηκε ακόμα δυνατόν ν’ανιχνευθεί με τις συνηθισμένες μεθόδους; Υπάρχουν πολλές έμμεσες ενδείξεις από παρατηρήσεις, ότι τέτοια μάζα όντως υπάρχει, κυρίως σαν άλως γύρω από τους γαλαξίες, και μάλιστα σε πολύ μεγαλύτερες ποσότητες από την ανιχνεύσιμη. Από τι αποτελείται όμως, μόνο υποθέσεις μπορούμε να κάνουμε. Είναι οι μαύρες τρύπες που δεν βλέπουμε, είναι τα νετρίνα που έχουν μάζα και την οποία ακόμα δεν μπορέσαμε να μετρήσουμε, είναι κάποια εξωτικά σωμάτια που προβλέπουν οι θεωρίες, αλλά ακόμα δεν στάθηκε δυνατόν να βρούμε; Ποιός ξέρει! Όσο όμως η χαμένη μάζα δεν μπορεί να εντοπισθεί και να μετρηθεί με σιγουριά, εμείς θα συνεχίζουμε να χάνουμε τον ύπνο μας σχετικά με την τελική μας έκβαση.

Παρά τη ρητή απαγόρευση του Αϊνστάιν, να μην θέτουμε ερωτήματα σχετικά με την προϊστορία του σύμπαντος, οι φυσικοί θεώρησαν ότι κάπου θα πρόδιδαν το επάγγελμά τους αν δεν έδιναν απάντηση στο εύλογο ερώτημα σχετικά με το πού τέλος πάντων βρέθηκε αυτή η τεράστια ποσότητα ενέργειας που προκάλεσε τη Μεγάλη Έκρηξη. Αντί λοιπόν να σηκώσουν τα μάτια και τα χέρια ψηλά, προτίμησαν να σηκώσουν τα μανίκια και να ριχτούν στη δουλειά. Έτσι, από τις διάφορες υποθέσεις-θεωρίες που διατυπώθηκαν, φάνηκε να κερδίζει έδαφος αυτή που υπέθετε ότι την τεράστια ποσότητα ενέργειας που απαιτείτο, την παρείχε το ...απόλυτο κενό(!), και συγκεκριμένα μια τυχαία διακύμανσή του, η οποία και συγκέντρωσε όλη αυτή την ενέργεια σε ένα και μόνο σημείο. Συμβάν μηδαμινής πιθανότητας θα πείτε, αλλά όχι απαγορευτικό, σύμφωνα με τους κανόνες της στατιστικής. Κοντολογίς, το σύμπαν συνελήφθη από ένα μεγαλειώδες Τίποτα. Φυσικά η υπόθεση αυτή δεν θα ευσταθούσε, αν δεν αποδεικνυόταν ότι όντως το κενό έχει ενέργεια, η οποία και παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1948 σε ένα ιδιοφυές πείραμα από τον Κάζιμιρ.

Παρά ταύτα, ο,τιδήποτε γνωρίζουμε σήμερα για την προϊστορία και το τέλος της ιστορίας του σύμπαντος, βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε υποθέσεις και μαθηματικές κατασκευές, οι οποίες με την πάροδο του χρόνου και τη συλλογή νέων μετρήσεων από τους αστρονόμους ενδέχεται να αποδειχθούν λανθασμένες. Όμως, αυτός είναι και ο μόνος σίγουρος δρόμος που ακολουθεί η επιστήμη για την προσέγγιση της αλήθειας, δηλαδή η επινόηση θεωριών που να μπορούν τελικά να διαψεύδονται από νεώτερες!

1 σχόλιο:

Στέλιος είπε...

Ίσως είναι ένα αέναο παιγνίδι μεταξύ
Ύλης και Ενέργειας.
Γιατί ο Πλάτων κατέστρεψε τα έργα τους?