Ταξίδι στην δέκατη διάσταση
Μέρος 3ο

Από το περιοδικό Popular Science, Μάρτιος 2004

1o, 2ο, 3ο, 4ο

Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν έχουν γίνει απόπειρες να προσδιοριστεί αυτό το αντικείμενο - το οποίο συνήθως ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια, επειδή έχει ενέργεια και δεν γίνεται ορατό. Αυτές οι απόπειρες όμως αποτυγχάνουν οικτρά.

Έστω T το θεωρητικό μέγεθος της σκοτεινής ενέργειας.
Έστω E η πειραματική τιμή της σκοτεινής ενέργειας.
Αν η θεωρία ήταν σωστή θα έπρεπε T = E.
Όμως όχι απλά ισχύει ότι T ≠ E. Αλλά 
T = E x 10¹²⁰.

Δεν υπάρχει καμιά κατάλληλη αντιστοιχία που θα μας βοηθούσε να καταλάβουμε το μέγεθος της αποτυχίας. Ακόμη και αν ψάξουμε πολύ για να βρούμε αντικείμενα που να διαφέρουν κατά 120 τάξεις μεγέθους δεν θα τα βρούμε. Η διαφορά αυτή είναι μεγαλύτερη απ' όσο διαφέρει το μέγεθος μιας σταγόνας νερού από το νερό όλων των ωκεανών της Γης, αμέτρητα δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη. Είναι μεγαλύτερη από τη διαφορά μεγέθους ενός πρωτονίου και όλου του παρατηρήσιμου Σύμπαντος. Είναι τόσο λανθασμένη που κάνει κάποιον να πιστέψει ότι έχει γίνει ένα ανόητο σφάλμα στους υπολογισμούς. Όμως όχι, πολλοί έχουν ελέγξει τους υπολογισμούς και αυτή η ενοχλητική διαφορά μεταξύ της θεωρίας και του τρόπου που συμπεριφέρεται το σύμπαν στην πραγματικότητα, παραμένει πεισματικά η ίδια. 

(Στην πραγματικότητα οι φυσικοί προτιμούν να αποκαλούν τις θεωρίες τους "ανολοκλήρωτες" παρά "λανθασμένες", καθώς είναι απόλυτα πεπεισμένοι ότι οι θεωρίες τους μπορούν να περιγράψουν και να εξηγήσουν το 99,999999% των φαινομένων του Σύμπαντος. 

Απλώς υπάρχει αυτό το 0,000001% που δεν μπορεί να εξηγηθεί. Όταν όμως ιδιοφυείς επιστήμονες προσπαθούν ν' αποκαταστήσουν αυτό το χαμένο ποσοστό ) 0,000001% επινοώντας εντελώς νέες δομές για τον χωροχρόνο, υποστηρίζοντας ότι ζούμε σ' ένα Σύμπαν με 6 ή 4 ή δύο πρόσθετες διαστάσεις που δεν μπορούμε ν' αντιληφθούμε, ότι το Σύμπαν ίσως να μην αποτελείται από τα συστατικά που νομίζαμε, αλλά από μικροσκοπικές χορδές, ότι υπάρχει κάποια παράξενη δύναμη αντιβαρύτητας που είναι κατά 14 φορές πιο ισχυρή από οτιδήποτε υπάρχει στο Σύμπαν, τότε μου φαίνεται αγαπητοί αναγνώστες, ότι αυτά τα προβλήματα είναι πολύ πιο ανατρεπτικά απ' όσο θα ήθελε να υποθέσει κανείς. Δεν μοιάζει καθόλου με το να επεκτείνουμε με ένα ακόμη υπνοδωμάτιο μια έτσι κι αλλιώς λειτουργική κατοικία. Είναι σα να ισοπεδώσαμε όλο το οικοδόμημα και να ξεκινήσαμε να το χτίζουμε ξανά απ' την αρχή, πιθανώς σε μια άλλη χώρα με καλύτερη φορολογική νομοθεσία. 

Αν όμως οι σύγχρονες θεωρίες της φυσικής αποτυγχάνουν, και η θεωρία των χορδών μας φαίνεται ακόμη σχετικά παράλογη, ίσως πρέπει να δοκιμάσουμε κάτι εντελώς διαφορετικό.  

Πιθανή πρόταση για τη μορφή του χώρου Νο 2:

Το σύμπαν όπως το γνωρίζουμε είναι μια τρισδιάστατη βράνη που αιωρείται σ' ένα τετραδιάστατο κενό. 

Ερώτηση Νο2: Τι είναι η βράνη;

Απόπειρα απάντησης Νο2: ένα σχεδιάγραμμα για όσα πρέπει να γνωρίζετε για τη βράνη (brane):

· Ζείτε σε μια βράνη.
· Μια βράνη είναι σαν μια μεμβράνη.
· Φαντασθείτε την κρούστα που σχηματίζεται πάνω στη σούπα σας όταν κρυώσει. Κάτι ανάλογο είναι η βράνη.
· Μια βράνη είναι ένα αντικείμενο λιγότερων διαστάσεων (η 2-διάστατη κρούστα) που βρίσκεται μέσα σε χώρο
  περισσότερων διαστάσεων (η 3-διάστατη σούπα σας). 
· Η θεωρία των βρανών λέει ότι ο 3-διάστατος κόσμος μας είναι μια βράνη. 
· Η βράνη αυτή βρίσκεται μέσα στον 4-διάστατο χώρο που λέγεται όγκος.
· Όπως συμβαίνει και στο στερεοποιημένο λίπος, δεν μπορούμε να διαφύγουμε από την βράνη και να βρεθούμε
  μέσα στον χώρο των περισσοτέρων διαστάσεων που αντιστοιχεί στη σούπα μας. 
· Μόνο η βαρύτητα μπορεί να κάνει κάτι τέτοιο.

Αυτή η θεωρία - θεωρία βρανών - διατυπώθηκε το 1998, πολύ πρόσφατα δηλαδή σε σχέση με τα χρονικά  στάνταρ της θεωρητικής φυσικής (επιστήμονες επεξεργάζονται διάφορες παραλλαγές της θεωρίας των χορδών εδώ και 30 χρόνια). Τρία άτομα θεωρούνται πατέρες της θεωρίας, ένα από τα οποία ο Nima Arkani-Hamed ήταν μόλις 25 ετών και είχε μόλις αναγορευθεί διδάκτορας από το Berkeley. Σήμερα εργάζεται ως καθηγητής στο τμήμα φυσικής του Harvard. Έξυπνος τύπος. Αυτός και οι συνάδελφοί του Σάββας Δημόπουλος και Gia Dvali, προσπαθούσαν να λύσουν ένα πρόβλημα που ταλαιπωρούσε εξέχοντες επιστήμονες για δεκαετίες, όταν ξαφνικά συνειδητοποίησαν ότι το μόνο που έπρεπε να κάνουν ήταν να υποθέσουν την ύπαρξη μιας ακόμη διάστασης. Εύρηκα.

Το πρόβλημα που προσπαθούσαν να λύσουν όλοι αυτοί οι ιδιοφυείς επιστήμονες για τόσα χρόνια (και το οποίο συνεχίζει να τους ταλαιπωρεί - σας ανέφερα ότι για τίποτε από όσα σας περιγράφω εδώ, δεν υπάρχει η παραμικρή ένδειξη πειραματικής επιβεβαίωσης;) ήταν το εξής: Η βαρύτητα είναι ασθενής δύναμη. 

Διαφωνία Νο1: Ανοησίες. Η βαρύτητα είναι η πιο ισχυρή δύναμη στο σύμπαν - είναι η αιτία κίνησης των πλανητών και των χιλιάδων αστρικών σμηνών, για να μην αναφέρουμε ότι αυτή είναι που μας κρατά καρφωμένους στο έδαφος.

Αντίκρουση Νο 1: Όταν την συγκρίνετε με τις υπόλοιπες δυνάμεις - όπως π.χ. με την ηλεκτρομαγνητική - η βαρύτητα είναι απείρως λιγότερο ισχυρή. Πάρτε για παράδειγμα ένα μικρό μαγνήτη ψυγείου. σκεφτείτε τις δυνάμεις που δέχεται όταν κρατά ακίνητη μια φωτογραφία στη πόρτα του ψυγείου. Η βαρυτική δύναμη που δέχεται από ολόκληρο τον πλανήτη έλκει το σώμα προς τα κάτω, ενώ η μαγνητική δύναμη μιας λεπτής φλούδας από σίδηρο το κρατά κολλημένο στο ψυγείο. Υπερισχύουν αυτά τα λίγα γραμμάρια μαγνητικού υλικού, η έλξη από ολόκληρο τον πλανήτη δεν είναι αρκετή για να την υπερνικήσει.  

Διαφωνία Νο 2: Εντάξει, η βαρύτητα είναι λοιπόν ασθενική. Αλλά έτσι είναι τα πράγματα. Οι φυσικοί δεν μπορούν να κάνουν τίποτα για ν' αλλάξουν την ένταση της βαρύτητας. Αυτό που μπορούν να κάνουν, και υποτίθεται ότι το κάνουν, είναι να περιγράψουν την βαρύτητα.

Αντίκρουση Νο 2: Σωστό εν μέρει. Μπορεί να υπάρχουν πολλοί τρόποι για να περιγραφεί ένα φυσικό φαινόμενο. Όμως κάθε φαινόμενο πραγματικά συμπεριφέρεται με ένα μόνο τρόπο, υπάρχει μόνο μια φυσική διαδικασία που καθορίζει την εξέλιξη των φαινομένων. Μόνο μια Αλήθεια (με κεφαλαίο Α) στο Σύμπαν. Σήμερα όσοι ασχολούνται με τη σωματιδιακή φυσική διαθέτουν ένα τρόπο για να περιγράφουν τα φαινόμενα που σχετίζονται με τη βαρύτητα. Και παρόλο που θεωρούν ότι η περιγραφή αυτή είναι χρήσιμη, - προβλέπει με ακρίβεια τα αποτελέσματα των πειραμάτων - δεν πιστεύουν ότι αντανακλά τις πραγματικές φυσικές διαδικασίες που διέπουν το Σύμπαν. 

Η σύγχρονη εκδοχή της σωματιδιακής φυσικής φαίνεται να ερμηνεύει τον κόσμο ad hoc, επειδή πρέπει να είναι πολύ προσεκτική στο πως θα επεξεργαστεί αυτή την ασθενή βαρυτική δύναμη, πρέπει να διατυπώσει νέες υποθέσεις και να ρυθμίσει με πολύ μεγάλη ακρίβεια όλες τις δυνατές παραμέτρους, με σκοπό ν' αναπαραγάγει τη βαρύτητα δικαιολογώντας την πολύ μικρή έντασή της. Όλα τα υπόλοιπα λειτουργούν στην εντέλεια. Μόνο η βαρύτητα είναι το απείθαρχο μέλος όλων των αλληλεπιδράσεων. 

Δυστυχώς, για να προχωρήσουμε - για να περιγράψουμε πως ακριβώς η σύγχρονη σωματιδιακή φυσική ερμηνεύει τη βαρύτητα και να καταδείξουμε ότι είναι δύσκολο να δικαιολογηθεί το γεγονός ότι αυτή πρέπει να διαφέρει τόσο πολύ από τις υπόλοιπες δυνάμεις - χρειάζεται να φρεσκάρουμε τις γνώσεις μας σχετικά με τις μοντέρνες θεωρίες της σωματιδιακής φυσικής. Το συγκεκριμένο μοντέλο - το οποίο έχει ελεγχθεί πειραματικά και τυγχάνει τόσο ευρείας αποδοχής που αποκαλείται καθιερωμένο πρότυπο - αποτελεί το μεγαλύτερο επίτευγμα της σύγχρονης φυσικής κατά το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα. Όλοι θεωρούν ότι είναι ακριβές, παρόλο που κανείς δεν πιστεύει ότι είναι αληθινό. Αυτός που θα καταφέρει να το αντικαταστήσει με κάτι καινούργιο, θα είναι ίσως ο Einstein του 21ου αιώνα. 

1o, 2ο, 3ο, 4ο