|
Δύο φορές μέσα σε λίγες ημέρες ήρθα αντιμέτωπος με την
ερώτηση που ο Θωμάς Ακινάτης και άλλοι χρησιμοποίησαν με θεολογικό
περιεχόμενο: "Γιατί υπάρχει κάτι αντί για τίποτα;"
Δεν θέλω να σταθώ με το αν το προηγούμενο δικαιολογεί την ύπαρξη του Θεού. Αντίθετα,
θα ήθελα να επισημάνω ότι η φυσική έχει σε μεγάλο βαθμό απαντήσει το
ερώτημα αυτό, τουλάχιστον αν μεταστρέψουμε το "Γιατί" στο στο "Πώς".
Ένας τρισδιάστατος χώρος μπορεί να είναι γεωμετρικά ανοικτός, κλειστός ή
«επίπεδος», και η επιστημονική μου καριέρα ξεκίνησε σε μεγάλο βαθμό από
την αναζήτηση για να δείξω σε ποια από αυτές τις καταστάσεις είναι το σύμπαν
που κατοικούμε. Εκείνη την εποχή, αυτό σήμαινε να βρούμε πόση σκοτεινή ύλη
υπάρχει, γιατί η θεωρία του Αϊνστάιν της γενικής σχετικότητας μας λέει ότι
η γεωμετρία του Σύμπαντος εξαρτάται από τη μάζα και την ενέργεια μέσα σε
αυτό. Αν θεωρήσουμε πολύ λίγη σκοτεινή ύλη θα παρήγαγε ένα ανοιχτό
σύμπαν, το οποίο θα επεκτείνεται για πάντα. Πάρα πολύ ύλη θα δώσει ένα κλειστό
σύμπαν, που θα καταρρεύσει. Ένα επίπεδο σύμπαν απλώς θα είναι μεταξύ των δύο
καταστάσεων: η επέκτασή του θα οδηγήσει σε ένα τέλμα. Οι αστρονόμοι
ήθελαν να αποδείξουν ότι υπάρχει αρκετή σκοτεινή ύλη μέσα σε αυτό, ώστε να σταματήσει
κάποια στιγμή να διαστέλλεται για πάντα, αλλά εμείς οι θεωρητικοί
κοσμολόγοι είμαστε βέβαιοι ότι το σύμπαν ήταν επίπεδο.
Το κλειδί για αυτό ήταν η ιδέα του πληθωρισμού, που εισήχθη
από το φυσικό Alan Guth για να εξηγήσει πολλά κοσμολογικά αινίγματα,
μεταξύ των οποίων και το ότι το σύμπαν φαίνεται κοντά στο να είναι επίπεδο ακόμη και μετά από 14
δισεκατομμύρια χρόνια διαστολής. Ένα επίπεδο σύμπαν είναι σαν την κορυφή
ενός λόφου. Αν είστε λίγο μακριά από αυτή - πολύ λίγο ανοικτό ή κλειστό -
η επέκταση του σύμπαντος σύντομα οδηγεί μακριά από αυτή την τιμή,
ακριβώς όπως μια μπάλα που αρχικά βρίσκεται κοντά στην κορυφή ενός λόφου
και θα
κυλήσει κάτω προς τη βάση. Ο πληθωρισμός, από την άλλη πλευρά, οδηγεί
το σύμπαν προς την ομαλότητα - ακριβώς όπως η έκρηξη μιας μπάλας μειώνει την
καμπυλότητα της επιφάνειας της.
Αλλά, όπως τόνισε ο Guth, υπάρχει και ένας άλλος λόγος που ευνοεί ένα
επίπεδο σύμπαν: Πρόκειται ουσιαστικά για κάτι όμορφο. Σε ένα επίπεδο σύμπαν, η
συνολική βαρυτική ενέργεια είναι ακριβώς μηδέν.
Ένα σύμπαν μηδενικής ενέργειας μπορεί να ακούγεται περίεργο, αλλά πρόκειται
για μια ιδέα που διδάσκεται στη φυσική στα λύκεια. Μια μπάλα αν ριχθεί
προς τα πάνω έχει δύο μορφές ενέργειας: κινητική και δυναμική. Η κινητική ενέργεια
είναι θετική, η δυναμική ενέργεια, που
οφείλεται στην βαρυτική έλξη της Γης, είναι αρνητική. Εάν το θετικό μέρος
της ενέργειας (κινητική) είναι μεγαλύτερο από το αρνητικό (βαρυτική
ενέργεια), η μπάλα θα ξεφύγει από τη Γη.
Αν η αρνητική ενέργεια είναι μεγαλύτερη, η μπάλα θα επιστρέψει πίσω στο
έδαφος. Αν η συνολική
ενέργεια είναι ακριβώς μηδέν η μπάλα μόλις θα διαφύγει - σταματώντας όταν
θα είναι πολύ μακριά.
Από την άποψη της γενικής σχετικότητας, η καμπυλότητα του διαστελλόμενου
σύμπαντος έχει σχέση με τη συνολική βαρυτική ενέργεια των αντικειμένων, που
μεταφέρονται μαζί με την διαστολή του. Σε ένα επίπεδο σύμπαν, η συνολική
ενέργεια είναι μηδέν. Έτσι, ένα επίπεδο σύμπαν θα μπορούσε να
προκύψει από το τίποτα. Η θετική ενέργεια
των σωματιδίων που γεννήθηκαν με τη Μεγάλη Έκρηξη εξισορροπείται με την αρνητική ενέργεια της βαρύτητας και
έτσι περνάμε
από τη μία κατάσταση στην οποία δεν υπάρχουν σωματίδια στην άλλη με τα πολλά.
Ο
Guth το έθεσε ως εξής: "Υπάρχει μια τέτοια κατάσταση σαν το δωρεάν γεύμα!"
Τα τελευταία χρόνια οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει ότι φαίνεται να
ζούμε σε ένα επίπεδο σύμπαν, αν και κάνουμε λάθος σχετικά με τον τρόπο που αυτό
φαίνεται. Η σκοτεινή ενέργεια φαίνεται να
κυριαρχεί, και αποδεικνύεται πως η περίεργη φύση αυτού του υλικού σημαίνει
ότι η γεωμετρία του Σύμπαντος δεν καθορίζει πια και το μέλλον του.
Αποδείχθηκε έτσι ότι υπήρχε λάθος σχετικά με το πως προέρχεται ένα επίπεδο
σύμπαν.
Το σημείο-κλειδί, ωστόσο, είναι ότι με μηδέν συνολική ενέργεια,
το αίνιγμα του Θωμά του Ακινάτη είναι επιλύσιμο. Και έτσι και πέσουν μέσα
στη θεωρία οι ενεργειακές διακυμάνσεις της
κβαντικής μηχανικής, η ιδέα ότι
προκύπτει κάτι από το τίποτα όχι μόνο μπορεί είναι δυνατόν να γίνει, αλλά
είναι και αναγκαία.
Οι εξαγνιστές φυσικά θα υποστηρίξουν ότι το γεγονός αυτό εγείρει το ερώτημα
για το πώς προέκυψαν οι νόμοι της
φυσικής που κάνουν όλα αυτά δυνατά. Ωστόσο, η επιστήμη έχει για μια
ακόμη φορά αλλάξει το χώρο του παιχνιδιού για τέτοιες μεταφυσικές εικασίες
με
ένα δραματικό και ωραίο τρόπο. |
