Το πληθωριστικό μοντέλο του σύμπαντος Μία συνάντηση της κοσμολογίας με τη σωματιδιακή φυσική

Αν ρωτήσετε από πού προήλθαν όλα αυτά που βλέπουμε γύρω μας και σας απαντήσουν «από το Big Bang», μην τους πιστέψετε. Καμιά ουσία δεν γεννήθηκε την ώρα της Μεγάλης Έκρηξης. Κι αν δεν συνέβαινε μια τρομερή διαστολή (ο πληθωρισμός) μετά το Big Bang δεν θα υπήρχε τίποτα γύρω μας, ούτε εσείς για να υποβάλλετε τούτη την ερώτηση.

Το σύμπαν γεννήθηκε από μια ανωμαλία, ένα σημείο με άπειρη πυκνότητα, πριν από 13.7 δισεκατομμύρια χρόνια περίπου. Όμως η κβαντομηχανική – η επιστήμη του μικρόκοσμου – δέχεται ότι σε τόσες ακραίες συνθήκες δεν ισχύει κανένας γνωστός νόμος της φύσης. Πρέπει να περιμένουμε να φθάσει το σύμπαν στο μήκος Planck (10-35m), όταν η πυκνότητα από άπειρη έγινε «μόνο» 1094 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Αυτά είναι τα απόλυτα όρια στο μέγεθος και στην πυκνότητα από τα οποία αρχίζει να εφαρμόζεται η κβαντική μηχανική.

Δυστυχώς, αν μια φυσαλίδα στο μέγεθος του μήκους Planck περιέχει όλη την υλο-ενέργεια του σύμπαντος, το ισχυρό βαρυτικό του πεδίο θα το κάνει αμέσως να καταρρεύσει προς μια σημειακή ανωμαλία, ή μια συμπαντική μαύρη τρύπα. Εκτός κι αν παρέμβει κάποιος άλλος μηχανισμός ή ένα κολοσσιαίο γεγονός κι αλλάξει την κατάσταση.

Γι αυτό και στην αρχή η γέννηση του σύμπαντος από το μηδέν φάνηκε αρχικά αδύνατη. Αλλά, έστω ότι το σύμπαν ξέφευγε από τη μοίρα της μαύρης τρύπας, τι θα μπορούσε να ήταν; Ένα σύμπαν γεμάτο ακτινοβολία χωρίς καμιά ύλη και πολύ μικρό με τα σημερινά κριτήρια.  

Η θεωρία του Big Bang φυσικά κι έδωσε το έναυσμα στην επιστήμη να εξηγήσει γιατί το σύμπαν δεν είναι σταθερό, και ότι προέρχεται από ένα απειροελάχιστο σημείο ενώ ακόμα και σήμερα διαστέλλεται.  Αλλά υπάρχουν κι άλλα αινίγματα που παρατηρούμε σήμερα και η αρχική θεωρία του Big Bang δεν μπορούσε να εξηγήσει. Για παράδειγμα, η εξαιρετική επιπεδότητα, η ομοιογένεια και ισοτροπία του σύμπαντος από πού προέρχονται; πώς δημιουργήθηκαν; τυχαία ή με κάποιο άλλο μηχανισμό που η πρώτη θεωρία του Big Bang αγνοούσε. Γι αυτό υπήρχε η ανάγκη μιας άλλης θεωρίας, συμπληρωματικής της αρχικής, που θα έλυνε τα παραπάνω προβλήματα. Ένα μοντέλο που θα έδειχνε πώς το σύμπαν ξέφυγε από τη μοίρα της μαύρης τρύπας και την αδυσώπητη βαρυτική έλξη, πώς το σύμπαν έγινε σχεδόν επίπεδο, ομοιογενές και ισότροπο. Κι αυτή η θεωρία είναι ο Πληθωρισμός.

Ο πληθωρισμός ή μια εκθετική διαστολή μετά την εποχή Planck (τα πρώτα 10 -43 του δευτερολέπτου) μπορεί να αποτρέψει το σχηματισμό μιας συμπαντικής μαύρης τρύπας, ενώ η αρχή της απροσδιοριστίας όπως την ανέλυσε ο Edward Tryon επιτρέπει την εμφάνιση ολόκληρου του σύμπαντος από το κενό, ή από το τίποτα όπως χαρακτηριστικά το είπε, σαν μια κβαντική διακύμανση του κενού, πράγμα που επιτρέπεται από την κβαντική θεωρία. 

About the author

physics4u