|
|
|
Ο Πληθωρισμός για αρχάριους
|
1o, 2ο, 3ο,4ο,5οΗ θεωρία έλεγε ότι ο πληθωρισμός, θα μπορούσε να είχε αφήσει πίσω του μια εκτεταμένη εκδοχή αυτών των διακυμάνσεων, με τη μορφή ανωμαλιών στην κατανομή της ύλης και της ενέργειας στο σύμπαν. Αυτές οι διαταραχές της πυκνότητας, θα έχουν αφήσει ένα αποτύπωμα στην ακτινοβολία υποβάθρου, κατά τον χρόνο που η ύλη και η ακτινοβολία αποσυζεύχθηκαν (περίπου 300.000 χρόνια μετά το Big Bang), παράγοντας ακριβώς το είδος της ανομοιομορφίας στην ακτινοβολία υποβάθρου, που παρατηρούμε σήμερα, αρχικά με τον COBE και στη συνέχεια με άλλες συσκευές. Μετά την αποσύζευξη, οι διακυμάνσεις της πυκνότητας διαστάλθηκαν και αποτέλεσαν την μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος που εκδηλώνεται σήμερα με την κατανομή των γαλαξιών. Αυτό σημαίνει ότι οι παρατηρήσεις του COBE μας δίνουν στην πραγματικότητα πληροφορίες για το τι συνέβη στο σύμπαν όταν αυτό είχε ηλικία λιγότερη από 10-20 του δευτερολέπτου. Καμιά άλλη θεωρία δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί το σύμπαν είναι τόσο ομοιόμορφο συνολικά, ενώ συγχρόνως περιέχει ακριβώς το είδος των ρυτιδώσεων που παριστάνονται με την κατανομή των γαλαξιών στο χώρο και από τις μεταβολές στην ακτινοβολία υποβάθρου. Αυτό δεν αποδεικνύει ότι το πληθωριστικό σενάριο είναι σωστό, αλλά αξίζει να θυμηθούμε ότι αν ο COBE είχε βρει ένα διαφορετικό σχηματισμό διακυμάνσεων (ή καθόλου διακυμάνσεις), το πληθωριστικό σενάριο θα είχε αποδειχτεί λανθασμένο. Σύμφωνα με τις καλύτερες επιστημονικές παραδόσεις η θεωρία έκανε κάποιες μονοσήμαντες προβλέψεις που βγήκαν αληθινές. Ο πληθωρισμός επίσης προβλέπει ότι οι πρωταρχικές διαταραχές μπορεί να έχουν αφήσει ένα ίχνος υπό μορφή βαρυτικής ακτινοβολίας με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, και ελπίζουμε ότι θα αναπτυχθούν κατά τα επόμενα 10 ή 20 χρόνια ευαίσθητοι ανιχνευτές, ικανοί να ανιχνεύσουν αυτή την ακτινοβολία. Η καθαρή απλότητα αυτής της εικόνας που μας έδωσε ο πληθωρισμός, άρχισε να θολώνει με τις λεπτομέρειες που αναδύθηκαν όταν οι κοσμολόγοι άρχισαν να προσθέτουν διάφορα στοιχεία στα μοντέλα τους για να τα κάνουν να μοιάζουν πιο πολύ με την εικόνα που βλέπουμε γύρω μας. Μερικές από τις προσθήκες αυτές, πρέπει να ομολογήσουμε μπήκαν για πλάκα. Ο ίδιος ο Linde αντλεί μεγάλη ευχαρίστηση με το να σπρώχνει το μοντέλο στα άκρα. Για παράδειγμα, έθεσε την ερώτηση: Θα μπορούσε το σύμπαν να υπάρχει μέσα σ' ένα μεμονωμένο μαγνητικό μονόπολο που παράχθηκε από τον κοσμικό πληθωρισμό; Σύμφωνα με τον Linde, κάτι τέτοιο είναι δυνατόν και δεν φαίνεται και απίθανο. Κατά ειρωνεία της τύχης ο Linde έκανε αυτόν τον ισχυρισμό σ' ένα συνέδριο για τη γέννηση του σύμπαντος στη Ρώμη, όπου εκεί μάλλον έχουν μια άλλη θεώρηση για την δημιουργία του σύμπαντος. Ένας από τους λόγους που οι θεωρητικοί καταπιάστηκαν με την ιδέα του πληθωρισμού, ήταν για να ξεφύγουν από τα μαγνητικά μονόπολα - παράξενα σωματίδια που φέρουν μεμονωμένο βόρειο ή νότιο μαγνητικό πόλο και προβλέφτηκαν από πολλές Μεγάλες Θεωρίες Ενοποίησης της φυσικής, αλλά ποτέ δεν παρατηρήθηκαν στη φύση. Τα καθιερωμένα μοντέλα του πληθωρισμού λύνουν το πρόβλημα των μονοπόλων, υιοθετώντας την άποψη ότι ο σπόρος από τον οποίο προήλθε όλο το ορατό σύμπαν, ήταν μια κβαντική διακύμανση, τόσο μικρή που περιείχε μόνο ένα μονόπολο. Το μονόπολο αυτό υπάρχει ακόμα εκεί έξω, κάπου στο σύμπαν, αλλά είναι εξαιρετικά απίθανο ότι θα βρεθεί κάποια στιγμή στην τροχιά μας. Ο Linde ανακάλυψε ότι, σύμφωνα με τη θεωρία οι συνθήκες που δημιουργούν τον πληθωρισμό, διατηρούνται μέσα σ' ένα μαγνητικό μονόπολο ακόμα και αφού ο πληθωρισμός έχει τελειώσει το έργο σε μακροσκοπική κλίμακα. Ένα τέτοιο μονόπολο θα έμοιαζε σαν μια μαγνητικά φορτισμένη μαύρη τρύπα, η οποία συνδέει το σύμπαν μας μέσω μιας σκουληκότρυπας του χωροχρόνου με μια άλλη περιοχή του πληθωριστικού χωροχρόνου. Μέσα σ' αυτήν την πληθωριστική περιοχή, κβαντομηχανικές διαδικασίες μπορούν να παράγουν ζεύγη μονοπόλων-αντιμονοπόλων, τα οποία στη συνέχεια χωρίζονται με εκθετικά μεταβαλλόμενη ταχύτητα ως αποτέλεσμα του πληθωρισμού. Ο πληθωρισμός τότε σταματάει, αφήνοντας πίσω του ένα διαστελλόμενο σύμπαν σαν το δικό μας, το οποίο μπορεί να περιέχει ένα ή δύο μονόπολα, εντός καθενός από τα οποία υπάρχουν περισσότερες περιοχές πληθωριστικού χωροχρόνου. Το αποτέλεσμα είναι μια ατέλειωτη παραγωγή από φράκταλς, με πληθωριστικά σύμπαντα εμφυτευμένα το ένα μέσα στο άλλο και συνδεόμενα με τις σκουληκότρυπες των μαγνητικών μονοπόλων. Το σύμπαν μας μπορεί να βρίσκεται μέσα σ' ένα μονόπολο, το οποίο είναι μέσα σ' ένα άλλο σύμπαν, το οποίο είναι μέσα σ' ένα άλλο μονόπολο κ.ο.κ επ' άπειρον. Αυτό που ο Linde αποκαλεί " συνεχή δημιουργία εκθετικά διαστελλόμενου χώρου" σημαίνει ότι "τα ίδια τα μονόπολα μπορούν να λύσουν το πρόβλημα των μονοπόλων". Αν και ακούγεται παράξενο, ο ίδιος ο Linde επιμένει ότι η ιδέα είναι τόσο απλή που αξίζει να ψαχτεί παραπέρα. Η παραλλαγή αυτή πάνω στο θέμα του πληθωρισμού πραγματικά είναι μόνο για τη διασκέδαση, και είναι πολύ δύσκολο να δούμε πως θα μπορούσε να συνδυαστεί με παρατηρήσεις στο πραγματικό σύμπαν. Οι περισσότερες όμως από τις τροποποιήσεις επί του πληθωρισμού που γίνονται σήμερα, γίνονται με αναφορά σε νέες παρατηρήσεις, και ιδιαίτερα στην υπόνοια ότι ο χωροχρόνος μπορεί να μην είναι τελείως επίπεδος σε τελευταία ανάλυση. Στα μέσα της δεκαετίας του 1990, πολλές μελέτες (περιλαμβανομένων των παρατηρήσεων που έγιναν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble), άρχισαν να δείχνουν ότι μπορεί να μην υπάρχει τόση ύλη στο σύμπαν όση χρειάζεται για να το κάνει τέλεια επίπεδο - οι περισσότερες μελέτες δείχνουν ότι υπάρχει μόνον 20% ή 30% της ύλης που απαιτούν τα απλούστερα σενάρια του πληθωρισμού. Η έλλειψη αυτή είναι ενοχλητική, γιατί μια από τις πιο διαδεδομένες προβλέψεις του απλού πληθωρισμού ήταν η σταθερή απαίτηση να υπάρχει το 100% της κρίσιμης πυκνότητας ύλης. Υπάρχουν όμως τρόποι να ξεπεραστεί αυτή η δυσκολία, και θα συνεχίσουμε με δύο από αυτούς. Η πρώτη ιδέα είναι σχεδόν αιρετική, υπό το φως της ανάπτυξης της αστρονομίας από τον καιρό του Κοπέρνικου. Είναι δυνατόν να ζούμε κοντά στο κέντρο του σύμπαντος; Για αιώνες τώρα, η ιστορία της αστρονομίας έχει απομακρύνει τον άνθρωπο από κάθε προνομιακή θέση στο σύμπαν. Πρώτα η Γη θεωρήσαμε ότι βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον ήλιο, ύστερα ο ήλιος να είναι ένα ασήμαντο μέλος του γαλαξία, ύστερα ο γαλαξίας να είναι ένα απλό μέλος του κόσμου. Αλλά τώρα έρχεται η ιδέα ότι το "συνηθισμένο" μέρος και εμείς ως παρατηρητές μπορεί να βρισκόμαστε στο μέσον μιας φυσαλίδας μέσα σ' έναν πολύ μεγαλύτερο όγκο διαστελλόμενου χώρου. Η συμβατική εκδοχή του πληθωρισμού, λέει ότι ολόκληρο το ορατό σύμπαν, είναι μία μόνον από τις πολλές φυσαλίδες του πληθωρισμού, καθεμιά από τις οποίες κάνει τα δικά της πράγματα κάπου μέσα στην αιώνια θάλασσα του χαοτικού πληθωρισμού, αλλά η διαδικασία της γρήγορης διαστολής εξαναγκάζει το χωροχρόνο σε όλες τις φυσαλίδες να είναι επίπεδος. Ένα χρήσιμο ανάλογο είναι αυτό που συμβαίνει σε ένα μπουκάλι με κόκα κόλα που αφρίζει όταν ανοίξουμε το πώμα. Αλλά η ιδέα αυτή όπως και άλλες κοσμολογικές πίστεις, έχει τώρα αμφισβητηθεί από τον Linde και τον γιο του Dmitri Linde του Caltech και τον Arthur Mezhlumian (επίσης στο Stanford). Ο Linde και οι συνεργάτες του υποδεικνύουν ότι το σύμπαν μέσα στο οποίο ζούμε, είναι σαν μια τρύπα μέσα σε μια θάλασσα από υπέρ-πυκνή, εκθετικά διαστελλόμενη πληθωριστική κοσμική ύλη, εντός της οποίας υπάρχουν και άλλες τρύπες. Θα υπάρχουν όλα τα είδη των φυσαλίδων - συμπάντων, και είναι δυνατόν να μελετήσουμε στατιστικά τη φύση των ιδιοτήτων τους. Ειδικότερα, οι δύο Linde και ο Mezhlumian έχουν υπολογίσει την πιθανότητα να βρούμε τον εαυτό μας σε μια περιοχή αυτού του υπέρ-σύμπαντος με μια συγκεκριμένη πυκνότητα - για παράδειγμα την πυκνότητα του δικού μας σύμπαντος. 1o, 2ο, 3ο,4ο,5ο |