Μήπως η αρχή του σύμπαντος δεν είναι το το Big Bang;

Πηγή: The Sunday Times, 20 Αυγούστου 2006

Ο Neil Turok, καθηγητής των εφαρμοσμένων μαθηματικών και της θεωρητικής φυσικής στο πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ, έχει αναπτύξει μια δική του επαναστατική θεωρία για το πώς ξεκίνησε το Σύμπαν. Οι απόψεις του είναι όμως αμφισβητούμενες αν και υποστηρίζονται από τον θεωρητικό φυσικό Paul Steinhardt του πανεπιστημίου του πανεπιστήμιο Princeton,.

Πρόσφατα σε μια διάσκεψη φυσικών - που οργανώθηκε από την Εθνική Ακαδημία των Επιστημών της Αμερικής - ο Neil Turok αφού ξεδίπλωσε τις απόψεις του για το πώς ξεκίνησε το Σύμπαν, ανέμεινε τις ερωτήσεις του ακροατηρίου του με ενδιαφέρον. Οι απαντήσεις όμως των άλλων δεν ήταν και τόσο λεπτές όσο περίμενε.

Έτσι, όταν ο Alan Guth, καθηγητής της φυσικής στο ΜΙΤ, ένα από τα κύρια ερευνητικά πανεπιστήμια της Αμερικής, πήρε τον λόγο δεν μάσησε τα λόγια του. Οι επιστήμονες στη διάσκεψη πάγωσαν από αμηχανία όταν είδαν τον Guth να επιτίθεται εναντίον του Turok και στις θεωρίες του - ενώ έδειξε σε μια διαφάνεια ένα πίθηκο για να επεξηγήσει τα σχόλιά του.

"Συγκλονίστηκα", είπε ο Turok. "Παρουσίασα μια νέα άποψη για αυτό που συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη και τα γεγονότα που οδήγησαν στη δημιουργία του σύμπαντος μας. Όταν με απεικόνισε σαν πίθηκο ήταν ο τρόπος του για να μου πει ότι έκανα λάθος."

Εκείνο το γεγονός ήταν μόνο μια ομοβροντία σε μία από τις πιο άγριες συζητήσεις της επιστήμης: πώς να εξηγηθεί η προέλευση του σύμπαντος. Αυτό που έκανε ο Turok στη διάλεξη του ήταν να κτυπήσει μια ιδέα που την έχουν υποστηρίξει όλοι οι φυσικοί για πάνω από τέσσερις δεκαετίες: ότι ο χρόνος, ο χώρος και όλα τα άλλα αντικείμενα εμφανίστηκαν από το τίποτα και ξεκίνησαν με μία Μεγάλη Έκρηξη.

Αντιθέτως, ο Turok ισχυρίζεται ότι το Big Bang δεν ήταν καθόλου ένα μοναδικό γεγονός. Στην πραγματικότητα είναι πιθανό να είναι ένα από τα πολλά, ίσως και εκατομμύρια Big Bang.

Ένας μικρός αλλά αυξανόμενος αριθμός άλλων ερευνητών, συμπεριλαμβανομένου και του Paul Steinhardt υποστηρίζει αυτή την ιδέα.

Συγκλονιστικές επιπτώσεις

Εάν ο Turok και οι υποστηρικτές του είναι σωστοί, τότε οι επιπτώσεις θα αποθαρρύνουν πολλούς. Οι εργασίες μιας ζωής πολλών επιστημόνων, και χιλιάδες ερευνητικές εργασίες, θα ήταν περιττές. Δεν υπάρχει αμφιβολία θα ήταν μάταιος κόπος. Επίσης, θα σήμαινε ότι ο χρόνος, η ύλη και η ενέργεια υπήρχαν από πάντα  - και για πάντα.

Ήταν ο Αλβέρτος Αϊνστάιν που έβαλε την επιστήμη στο μονοπάτι του Big Bang, όταν η Γενική Σχετικότητα του έκανε σαφές ότι το σύμπαν θα μπορούσε είτε να διαστέλλεται είτε να συρρικνώνεται.

Ποτέ ο Einstein δεν βρήκε τότε τι έκανε το σύμπαν, αλλά 14 χρόνια αργότερα ο αμερικανικός αστρονόμος Edwin Hubble έκανε την ιστορική ανακάλυψη ότι, οπουδήποτε κι αν κοιτάξεις στο διάστημα, οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας μακριά από τον άλλον.

Η καθαρή επίπτωση του πιο πάνω γεγονότος ήταν, ότι εάν τα αντικείμενα σαν τους γαλαξίες απομακρύνονται σήμερα, τότε πρέπει κάποτε να ήταν πολύ πιο κοντά - και ότι ίσως όλα άρχισαν από ένα μόνο, μικροσκοπικό σημείο.

Από αυτόν τον συνδυασμό θεωρίας και παρατήρησης ανέβηκε στη συνείδηση των φυσικών η ιδέα του Big Bang που, με την τρέχουσα μορφή του, προτείνει ότι ο Κόσμος ξεκίνησε να υπάρχει πριν 13,7 δισεκατομμύρια έτη.

Η θεωρία του Big Bang έχει πολλά γεγονότα και παρατηρήσεις που την υποστηρίζουν. Ταιριάζει με την παρατηρηθείσα διαστολή του σύμπαντος, την ηλικία των παλαιότερων αστεριών και την αναλογία των ελαφρών και βαρέων στοιχείων που βρίσκονται γύρω μας.

Η ιδέα έχει την υποστήριξη από ανθρώπους έξω από την επιστήμη, επίσης, εν μέρει επειδή ταιριάζει στους μύθους δημιουργιών πολλών θρησκειών,  συμπεριλαμβανομένου του χριστιανισμού, του Ιουδαϊσμού, και του Ισλάμ. Ο Πάπας Πίος ΧΙΙ, αρχηγός μετέπειτα της Καθολικής Εκκλησίας, άρχισε να κηρύττει ακόμη και τη θεολογία της Μεγάλης Έκρηξης στη δεκαετία του '50, αν και ωθούσε τους ερευνητές να μην εξετάσουν την ίδια τη Μεγάλη Έκρηξη, γιατί έλεγε ότι η στιγμή της δημιουργίας ήταν "έργο του Θεού".

Ο Πάπας Πίος ήταν προνοητικός. Είχε βάλει το δάχτυλό του στα ίδια τα προβλήματα που ενοχλούν ακόμα πολλά κοσμολόγους σήμερα. Ο Κόσμος μπορεί να είχε αρχίσει με μία Μεγάλη Έκρηξη - αλλά από πού προήλθε; Τι την προκάλεσε; Και αυτή ήταν μοναδική;

Πληθωρισμός και Alan Guth

Κατά τη δεκαετία του '70 ο Guth ήταν ένας από εκείνους που συνειδητοποίησαν ότι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης απέτυχε να εξηγήσει πώς μια καυτή χαοτική βολίδα θα μπορούσε να γίνει ο ψυχρός κόσμος με τα σταθερά σμήνη των γαλαξιών που βλέπουμε σήμερα.

Αντί να αντικρούσει την ιδέα ότι ο χρόνος και ο χώρος άρχισαν με το Big Bang, πρότεινε κάτι νέο: ότι το νεαρό σύμπαν είχε ξαφνικά επεκταθεί τρισεκατομμύρια φορές μέσα σε ένα εκατομμυριοστό του ενός δευτερολέπτου. Αυτή η ιδέα, που ονομάζουμε πληθωρισμό, έκανε μια τόση καλή μαθηματική επεξεργασία της εξήγησης της μορφής του Κόσμου που υιοθετήθηκε από όλους και αμέσως.

Ο ίδιος ο Guth έχει στηρίξει τη σταδιοδρομία του Turok. Πρόσφατα, εντούτοις, του είχε γίνει σαφές ότι η θεωρία του τελευταίου έχει σημαντικές ρωγμές. Δεν υπάρχει, παραδείγματος χάριν, κανένας ευρέως αποδεκτός τρόπος στη φυσική να εξηγήσει πώς θα μπορούσε να έχει συμβεί ένας τέτοιος "πληθωρισμός" . 

Αποτυγχάνει επίσης να εξετάσει τη μεγάλη ανακάλυψη της δεκαετίας του '90, τη "σκοτεινή ενέργεια", το ενεργειακό πεδίο που γεμίζει όλο το διάστημα και που είναι τώρα πιθανά η αιτία της επέκτασης του σύμπαντος.

Για τον Turok και άλλους, τέτοιες αποτυχίες είναι πάρα πολλές για να ζήσουν με αυτές. "Οι υποστηρικτές του πληθωρισμού έχουν γίνει πάρα πολύ ευαγγελικοί. Δεν έχουν καμία ιδέα γιατί ο πληθωρισμός συνέβη αλλά πιστεύουν ακόμα σε αυτήν", δηλώνει.

Κάτω από τη θεωρία των Turok και Steinhardt, το Big Bang δεν ήταν η αρχή της ιστορίας αλλά απλά ένα γεγονός μέσα σε αυτή, που προκλήθηκε από τη σύγκρουση του σύμπαντος μας με ένα άλλο που υπάρχει σε μια άλλη διάσταση.

Οι Turok και Steinhardt προτείνουν ότι τέτοια γεγονότα μπορούν να συμβούν κάθε ένα τρισεκατομμύριο χρόνια σε ένα είδος κύκλου. Εάν αυτοί έχουν δίκιο, τότε ο χρόνος υπήρχε πάντα. Και το περισσότερο, ο χρόνος και το σύμπαν πάντα θα υπάρχουν, και έτσι δεν υπάρχει καμία ανάγκη για τον πληθωρισμό ή για ένα γεγονός δημιουργίας - ή ίσως ακόμη και ένας Δημιουργός. Ο παπάς Πίος θα ήταν εξαγριωμένος με αυτή την άποψη. Ήδη  είναι πολλοί από τους φυσικούς φίλους του Turok.

Υποστήριξη από τον Stephen Hawking

Σε αυτή την φυσική, οι ιδέες των Turok και Steinhardt μπορούν να ακούγονται ριζικές, αλλά μερικοί κοσμολόγοι από καιρό έχουν αναγνωρίσει ότι προσφέρουν λύσεις σε πολλά από τα προβλήματα που υπάρχουν στο καθιερωμένο μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης.

Μεταξύ τους είναι ο Stephen Hawking, συνάδελφος του Turok στο τμήμα εφαρμοσμένων μαθηματικών και θεωρητικής φυσικής στο πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ.

Ο Hawking έχει προτείνει ότι ο χώρος θα μπορούσε να έχει μέχρι 11 διαστάσεις. Ότι ο κόσμος μας θα μπορούσε να υπάρχει μέσα σε ένα χώρο "πολλών διαστάσεων" που περιέχει έναν ή περισσότερους άλλους κόσμους και έχει προτείνει την ύπαρξη των "κόσμων σκιών", η παρουσία των οποίων μπορεί να αποκαλυφθεί μόνο από τις μικροσκοπικές διακυμάνσεις στο βαρυτικό υπόβαθρο του κόσμου μας.

Αυτές οι ιδέες είναι η βάση της νέας θεωρίας. Αυτές τις ημέρες ο Hawking θα δώσει μια βασική ομιλία πάνω σε αυτό το θέμα σε μια Διεθνή Διάσκεψη στο Καίμπριτζ, που έχει συνδιοργανώσει με τον Turok.

Άλλοι βέβαια παραμένουν δύσπιστοι, ίσως και τραυματισμένοι. Ο Andrei Linde, ένας Ρώσος καθηγητής της φυσικής στο πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, είναι εδώ και πολύ καιρό αντίπαλος της νέας θεωρίας. Σε μια διάσκεψη έφτιαξε μια καρικατούρα ενός γραφήματος σε σχήμα U που είχε χρησιμοποιηθεί από τον Turok και έκοψε στη μέση το U - που πάρθηκε από τους υποστηρικτές του Turok ως υπονοούμενα του ευνουχισμού. Το εξέλαβαν βέβαια ως αστείο αλλά ήταν σκληρό από μια άποψη.

Ο Linde εξήγησε ότι το μοντέλο των Turok και Steinhardt έχει πολλά προβλήματα και οι ίδιοι έκαναν αρκετά λάθη. Αυτός είναι κι ο λόγος για τον οποίο δεν είναι πολύ δημοφιλές μεταξύ των κοσμολόγων.

Ανάγκη για δοκιμή των θεωριών

"Οι έντονες συζητήσεις που γίνονται μεταξύ των φυσικών οφείλονται στο ότι χρειάζεται ολοένα και περισσότερος χρόνος για να λυθούν τα κοσμολογικά προβλήματα", λέει ο Peter Woit καθηγητής μαθηματικών στο πανεπιστήμιο της Κολούμπια. "Στις αρχές του περασμένου αιώνα το μόνο που είχατε ανάγκη ήταν ένα καλό τηλεσκόπιο ή ένας ραδιοεξοπλισμός. Τώρα πρέπει να σχεδιάσετε και να χτίσετε δορυφόρους, που μπορεί να κρατήσει μια δεκαετία.

"Αυτό σημαίνει ότι πολλά χρόνια μπορούν να παρέλθουν μεταξύ της εμφάνισης μιας θεωρίας και της εξέτασης της, και όλοι οι θεωρητικοί το μόνο που μπορούν να κάνουν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου είναι να την υποστηρίζουν. Αυτό συμβαίνει και τώρα."

Το προσεχές έτος κάποιοι φυσικοί περιμένουν να δικαιωθούν γιατί θα προωθηθεί ο δορυφόρος Planck της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας. Η αποστολή του θα συμπεριλάβει και την έρευνα για τις μικροσκοπικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του Μικροκυματικού Κοσμικού Υποβάθρου - η ηχώ που οι θεωρητικοί λένε έχει μείνει από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Εάν βρεθούν τέτοιοι κυματισμοί θα είναι ισχυρές αποδείξεις υπέρ της θεωρίας πληθωρισμού του Guth. Εάν όχι, τότε οι ιδέες των Turok και Steinhardt μπορούν να γίνουν η νέα ορθοδοξία - στην οποία συγκρούονται οι Κόσμοι.

ΘΕΩΡΙΕΣ ΠΟΥ ΗΡΘΑΝ ΚΑΙ ΕΞΑΦΑΝΙΣΤΗΚΑΝ

Στην ιστορία της επιστήμης υπάρχουν θεωρίες που κάποτε κυριαρχούσαν και που είτε έχουν απορριφθεί είτε έχουν αμφισβητηθεί έντονα αργότερα. Μερικές από τις διασημότερες θεωρίες περιλαμβάνουν:

Ο ΑΙΘΕΡΑΣ
Ο αρχαίος φιλόσοφος Αριστοτέλης υπέθεσε πως το Σύμπαν ήταν γεμάτο αόρατο αιθέρα. Αυτό εξηγούσε πώς μπορούσε να ταξιδεύει το φως στο κενό διάστημα. Η θεωρία του επέζησε επί 2.000 χρόνια, μέχρις ότου δύο Αμερικανοί επιστήμονες απέδειξαν το 1887 ότι δεν υπήρχε αιθέρας

ΚΑΝΑΛΙΑ ΣΤΟΝ ΑΡΗ
Ο Αμερικανός αστρονόμος Percival Lowell έριξε την ιδέα της ύπαρξης καναλιών στον Άρη, γράφοντας τρία βιβλία με χάρτες για το θέμα. Έτσι άρχισαν οι εικασίες για την ύπαρξη ευφυούς ζωής στον Άρη

ΗΛΙΚΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ
Ο βικτωριανός φυσικός Λόρδος Κέλβιν έλεγε πως η Γη έχει ηλικία μόλις 100 εκατομμυρίων ετών. Όταν όμως οι επιστήμονες μέτρησαν την ηλικία των βράχων βάσει της ραδιενέργειάς τους, έμαθαν ότι ο πλανήτης είναι 4,5 δισ. ετών

ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ
Πολλοί φυσικοί ισχυρίζονται πως για να έχουν βάση οι σημερινές θεωρίες, μεγάλο τμήμα του Σύμπαντος πρέπει να αποτελείται από αόρατη σκοτεινή ύλη. Εντούτοις, δεν έχει βρεθεί ποτέ ή δεν έχει μετρηθεί. Μερικοί επιστήμονες προτείνουν τώρα ότι μπορεί να μην υπάρχει και την αμφισβητούν

ΘΕΩΡΙΑ ΧΟΡΔΩΝ
Για δύο δεκαετίες κυριαρχεί στην Κοσμολογία η ιδέα πως η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικές χορδές, αντί για σωματίδια. Δύο νέα βιβλία γνωστών κορυφαίων επιστημόνων την απορρίπτουν. Ο Lee Smolin, ένας από τους συγγραφείς, την περιγράφει τη θεωρία χορδών ως ένα "αδιέξοδο".

Ο Stephen Hawking δήλωσε πριν λίγο καιρό πως ο Πάπας Ιωάννης Παύλος τον είχε αποθαρρύνει, καθώς και άλλους επιστήμονες που συμμετείχαν σε ένα συνέδριο κοσμολογίας στο Βατικανό, από το να συμπεριλάβουν στην ατζέντα του συνεδρίου συζητήσεις σχετικά με τη γέννηση του σύμπαντος. Ο Hawking αναφέρει πως ο Πάπας είχε πει στους επιστήμονες: "Είναι αποδεκτό να μελετάτε το σύμπαν και τη γέννησή του. Όμως δεν θα έπρεπε να αναζητάτε τη στιγμή της γέννησής του αυτή καθ' αυτή καθώς εκείνη ακριβώς η στιγμή είναι δημιουργία και έργο του Θεού."