Γιατί το σύμπαν δεν έχει κέντρο;

Η αρχή του σύμπαντος δεν περιλάμβανε κάποια έκρηξη από το τίποτα, αν και πολλές επιστημονικές πηγές κι επιστημονικοί οργανισμοί έχουν αφήσει κάτι τέτοιο να εννοείται.

Αυτή η λανθασμένη κοινή εκτίμηση μπερδεύει τους πάντες και εγείρει ερωτήματα. Οι έννοιες πίσω από την Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) είναι πολύπλοκες και δύσκολες στην κατανόησή τους. Η ανάγκη για μια γραφική απεικόνισή της είναι η αιτία γι’ αυτή την σύγχυση.  Επιπλέον, το όνομα “Μεγάλη Έκρηξη” είναι ατυχές για να περιγράψει την αρχή του σύμπαντος.

Στα μέσα του 20ού αιώνα, οι αστρονόμοι διαφωνούσαν για το ποια από τις δύο βασικές θεωρίες περιέγραφε καλύτερα την κοσμική εξέλιξη: η θεωρία του στατικού σύμπαντος, όπου το σύμπαν δεν είχε ούτε αρχή ούτε τέλος και αυτή που γνωρίζουμε ως θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Ο Fred Hoyle, υπέρμαχος της θεωρίας του στατικού σύμπαντος, χρησιμοποίησε τον όρο Μεγάλη Έκρηξη για να περιγράψει την θεωρία των ανταγωνιστών του σε μια ραδιοφωνική εκπομπή. Ήθελε να χρησιμοποιήσει έναν δραματικό όρο – που θα τον θυμόταν εύκολα ο κόσμος – έτσι ώστε να μπορεί να ξεχωρίσει τις θεωρίες μεταξύ τους. Δυστυχώς, ο όρος “Μεγάλη Έκρηξη” παρέμεινε και τώρα οδηγεί τον κόσμο σε σύγχυση.

Γιατί λοιπόν οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, ή του διαστελλόμενου σύμπαντος,  εξηγεί καλύτερα τον Κόσμο; Το 1929 ο Edwin Hubble απέδειξε ότι όσο πιο μακριά είναι ένας γαλαξίας από την Γη, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται απ’ αυτήν. Αυτή η ανακάλυψη οδήγησε τους αστρονόμους στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν διαστέλλεται.

Και από τότε, το κοινό αναρωτιέται αν η Γη είναι το κέντρο του διαστελλόμενου σύμπαντος αφού τα πάντα κινούνται μακριά από εμάς. Αυτή η κίνηση, φυσικά, είναι θέμα οπτικής. Ένας παρατηρητής σε κάποιον άλλο γαλαξία θα έβλεπε κι εκείνος τα πάντα να απομακρύνονται απ’ αυτόν. Αυτό λοιπόν αποτελεί ένα από τα πολλά πράγματα που μας μπερδεύουν στην κοσμολογία. Θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε σε μερικά εδώ.

ΕΡ: Τι ακριβώς ήταν η Μεγάλη Έκρηξη;

Πατήστε πάνω στην εικόνα

ΑΠ: Δεν υπήρξε κάποια έκρηξη, ούτε το σύμπαν δημιουργήθηκε σαν ένα τεράστιο πυροτέχνημα. Όταν ακούμε αυτές τις λέξεις, στο μυαλό μας έρχεται ένα πυροτέχνημα ή μια χειροβομβίδα που εξερράγη σε έναν συγκεκριμένο τόπο και χρόνο… Κυριολεκτικά όμως, η Μεγάλη Έκρηξη συμβαίνει παντού. Όλα όσα βλέπουμε βρίσκονται μέσα της. Για την ακρίβεια, η Μεγάλη Έκρηξη είναι η ταχύτατη διαστολή του σύμπαντος. Το διάστημα που αποτελεί το σύμπαν ήταν πολύ μικρό στην αρχή και η διαστολή συμβαίνει παντού και όχι σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Η εμφάνιση του σύμπαντος λοιπόν έγινε ξαφνικά και ταυτόχρονα παντού. Αυτό μπορούμε να το σκεφτούμε σαν μια “έκρηξη” που συνέβη παντού σε ένα σημείο στον χρόνο. Δεν μπορούμε όμως να πούμε πού ακριβώς συνέβη.

ΕΡ: Ποια άλλα στοιχεία δείχνουν ότι το σύμπαν διαστέλλεται;

ΑΠ: Η κοσμική ακτινοβολία υπόβαθρου (cosmic background radiation), η οποία είναι μια ακτινοβολία που υπάρχει παντού στο σύμπαν και έχει θερμοκρασία 2,725 βαθμούς Κέλβιν, μας λέει ότι πρέπει να συνέβη κάτι σαν την Μεγάλη Έκρηξη για να έχει αφήσει αυτά τα υπολείμματα. Παρατηρούμε λοιπόν φως να έρχεται από παντού γύρω μας. Και η απόδειξη για την Μεγάλη Έκρηξη είναι ότι αυτή η θερμοκρασία είναι παντού, κάτι που σημαίνει ότι κάπου στο παρελθόν αυτά τα φωτόνια εφάπτονταν μεταξύ τους, άρα και ο χώρος που κατελάμβαναν ήταν πολύ μικρότερος.

ΕΡ: Τι υπήρχε πριν την Μεγάλη Έκρηξη;

ΑΠ: Σύμφωνα με την θεωρία της σχετικότητας, ο χρόνος ξεκίνησε με την Μεγάλη Έκρηξη. Αν μείνουμε σ’ αυτό, δεν υπάρχει λόγος περαιτέρω ανάλυσης. Αυτό όμως δεν αποτελεί ικανοποιητική απάντηση. Το σύμπαν ήταν όλο πιο θερμό και πυκνό όσο πηγαίνουμε πίσω στον χρόνο. Τα πάντα ήταν τόσο συμπιεσμένα που χρειαζόμαστε την κβαντομηχανική για να μας τα εξηγήσει. Χρειαζόμαστε όμως και την θεωρία της σχετικότητας λόγω της πυκνότητάς τους. Δεν έχουμε ακόμα κάποια επιβεβαιωμένη θεωρία για το πώς μπορούσαν να λειτουργούν οι δύο θεωρίες μαζί. Η θεωρία των χορδών είναι υποψήφια για να μας το εξηγήσει, αλλά ακόμα δεν έχουμε καταφέρει να λύσουμε τις εξισώσεις. Επιπλέον, μια μοναδικότητα (όπως θεωρούμε ότι ήταν το σύμπαν την στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης), σημαίνει ότι μόνο υποθέσεις μπορούμε να κάνουμε όσον αφορά το τι προϋπήρχε. Ο πληθωρισμός (η θεωρία που αναλύει την απότομη διαστολή του σύμπαντος) αντικαθιστά την μοναδικότητα με την ταχύτατη εκθετική διαστολή του σύμπαντος, η οποία όμως θα έσβηνε και κάθε ίχνος προϋπάρχουσας κατάστασης.

ΕΡ: Πόσο πίσω στον χρόνο μπορούν να δουν οι αστρονόμοι;

ΑΠ: Κατά μια έννοια, ο πληθωρισμός θα μπορούσε να είναι η Έκρηξη. Ο πληθωρισμός σημαίνει την ταχύτατη διαστολή που συνέβη όταν το σύμπαν είχε ηλικία ένα ελάχιστο κλάσμα του δευτερολέπτου. Τα τελευταία χρόνια αρχίσαμε να μιλάμε περισσότερο για το τι συνέβη κατά τον πληθωρισμό, ακριβώς επειδή ο πληθωρισμός εξαλείφει τις αποδείξεις για τις προηγούμενες συνθήκες.

Αν το σύμπαν διεστάλη ταχύτατα στο πρώτο κλάσμα του δευτερολέπτου – την πληθωριστική περίοδο – θα πρέπει να δημιούργησε κυματισμούς στον ίδιο τον χωροχρόνο. Αυτά τα ονομάζουμε βαρυτικά κύματα. Προσπαθούμε τώρα να βρούμε αυτά τα κύματα, τα οποία θα έκαναν το διάστημα να τεντώνεται και να μαζεύει καθώς τα βαρυτικά κύματα ταξιδεύουν. Αν τελικά μπορέσουμε να ανακαλύψουμε τι συνέβη όταν το σύμπαν είχε ηλικία 10^-32 δευτερόλεπτα, θα είναι απίστευτο.

ΕΡ: Βλέπουμε γαλαξίες να απομακρύνονται. Βρισκόμαστε λοιπόν στο κέντρο του σύμπαντος;

ΑΠ: Από την εποχή του Κολόμβου και του Κοπέρνικου, γνωρίζουμε ότι η θέση μας είναι αποτέλεσμα περιορισμένης ορατότητας και οπτικής. Για την ακρίβεια, μπορούμε να υπολογίσουμε τι θα βλέπει ένας αστρονόμος σε κάποιον άλλον γαλαξία, ο οποίος θα παρατηρούσε ακριβώς το ίδιο με εμάς: όλοι οι υπόλοιποι γαλαξίες θα απομακρύνονται απ’ αυτόν και θα σκέφτεται αν βρίσκεται στο κέντρο του σύμπαντος.

Φανταστείτε να τεντώνετε ένα φύλλο λάστιχου. Αν το προσέξετε, δεν διαστέλλεται από το κέντρο του… διαστέλλεται σε όλα τα σημεία. Θεωρούμε το σύμπαν κάτι σαν κομμάτι λάστιχο. Όπου και να βρίσκεστε στο σύμπαν, θα βλέπετε ακριβώς την ίδια διαστολή. Θα πιστεύετε ότι βρίσκεστε στο κέντρο του, αλλά αυτή είναι η δική σας οπτική. Αν κάνετε μερικές κουκίδες πάνω στο φύλλο και το τεντώσετε, θα παρατηρήσετε ότι οι κουκίδες όχι μόνο κινούνται πάνω στο λάστιχο, αλλά απομακρύνονται και μεταξύ τους. Έτσι συμπεριφέρονται και οι γαλαξίες, βρισκόμενοι σε “κοσμική ροή”. Δεν κινούνται όμως σε σχέση με το ίδιο το σύμπαν αλλά ταξιδεύουν μαζί του.

Όπως μας δίδαξε ο Αϊνστάιν (και ο Γαλιλαίος νωρίτερα), η κίνηση είναι σχετική… Ένας παρατηρητής σε έναν άλλον γαλαξία θα βλέπει την Γη να απομακρύνεται από εκείνον σύμφωνα με τον νόμο του Hubble (περίπου 225 χλμ. το δευτερόλεπτο αν ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται 10 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά και με μεγαλύτερη ταχύτητα αν βρίσκεται μακρύτερα), όπως εμείς βλέπουμε τους άλλους γαλαξίες να απομακρύνονται από εμάς.

ΕΡ:  Έχει όμως κάποια άκρη το σύμπαν;

ΑΠ:  Σύμφωνα με τις κοσμολογικές μας θεωρίες, δεν περιμένουμε να τελειώνει κάπου το σύμπαν, οπότε ή είναι άπειρο ή είναι πεπερασμένο αλλά χωρίς τέλος, όπως η επιφάνεια μιας σφαίρας. Είναι πιθανόν να ψάξουμε για αποδείξεις σε κοσμολογικά στοιχεία για ένα συγκεκριμένο μέγεθος, αλλά μέχρι στιγμής οι επιστήμονες δεν έχουν κάποια στοιχεία που να αποδεικνύουν κάποιο όριο.

Προς το παρόν σχεδόν όλοι οι αστρονόμοι ακολουθούν  το “τυπικό μοντέλο” του νεαρού σύμπαντος, το οποίο συνεχίζει απεριόριστα προς όλες τις κατευθύνσεις και έχει την ίδια πυκνότητα παντού. Και αυτό ταιριάζει με τις παρατηρήσεις, αν και οι περισσότεροι από εμάς δεν μπορούν να φανταστούν πώς “ξεκίνησε”.

Σύμφωνα με τα παραπάνω, το σύμπαν δεν έχει κάποια “άκρη”, δεν τελειώνει κάπου. Υπάρχουν κάποιες θεωρίες για το τι θα συμβεί αν κάποιος ταξιδέψει πολύ μακριά προς κάποια κατεύθυνση. Σύμφωνα με αυτές, η θα συνεχίζει να ταξιδεύει για πάντα βλέποντας ανεξερεύνητες περιοχές (το σύμπαν είναι άπειρο), ή θα επιστρέψει σε ένα μέρος που επισκέφθηκε πριν (το σύμπαν είναι πεπερασμένο, με πολύπλοκη τοπολογία. Κάτι σαν ένα βιντεοπαιχνίδι όπου ο ήρωας φτάνει στην άκρη της οθόνης και εμφανίζεται από την άλλη πλευρά).

Θα μπορούσε επίσης το σύμπαν να είναι άπειρα μεγάλο. Θα μπορούσε να συνεχίζει προς όλες τις κατευθύνσεις για πάντα… κάτι που ακόμα και για τους επιστήμονες δεν είναι συναρπαστικό. Μπορεί ακόμα να μην έχει άκρη, αλλά να είναι πεπερασμένο. Φανταστείτε το σαν να έχετε ένα κομμάτι χαρτί το οποίο τυλίγετε σε ρολό και να ενώνετε τις δύο άκρες ώστε να γίνει σαν ντόνατ. Τότε το χαρτί δεν θα έχει άκρες, δεν θα έχει κέντρο, αλλά θα είναι πεπερασμένο και θα έχει συγκεκριμένο μέγεθος.

ΕΡ: Ποιο είναι το “παρατηρούμενο σύμπαν”;

ΑΠ:  Το φως ταξιδεύει με πεπερασμένη ταχύτητα, οπότε αν οι ακτίνες φωτός ταξιδεύουν από την αρχή του χρόνου, θα έχουν καλύψει συγκεκριμένη απόσταση. Αυτή η απόσταση αποτελεί και την ακτίνα του “παρατηρούμενου σύμπαντος”. Πιθανώς το σύμπαν είναι πολύ μεγαλύτερο, αλλά δεν έχουμε πληροφορίες γι’ αυτό πέραν αυτής της απόστασης.

ΕΡ: Το παρατηρούμενο σύμπαν έχει άκρη;

ΑΠ:  Ναι, κι αυτό είναι που ονομάζουμε “ορίζοντα”. Είναι 46 δισεκατομμύρια έτη φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτή είναι και η μεγαλύτερη απόσταση που μπορεί να έχει καλύψει το φως απ’ όπου κι αν ξεκίνησε. Το φως που εκπέμπεται σήμερα πολύ μακριά από εμάς, δεν θα μας φτάσει ποτέ.

ΕΡ. Πώς μπορεί το φως να έχει ταξιδέψει 46 δισεκατομμύρια έτη φωτός, όταν η ηλικία του σύμπαντος είναι 13.77 δισεκατομμύρια έτη φωτός;

ΑΠ: Είναι λογικό να μπερδεύεται ο κόσμος, γιατί σύμφωνα με την ειδική θεωρία της σχετικότητας, η ταχύτητα δύο αντικειμένων που διασταυρώνονται δεν μπορεί να υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός σε σχέση με εκείνα. Όταν όμως έχουμε το σύμπαν που είναι καμπύλο, στην γενική θεωρία της σχετικότητας διαστέλλεται και το φως ταξιδεύει μαζί του σε πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες, οπότε το όριο ταχύτητας δεν ισχύει πλέον. Δεν υπάρχει όριο για το πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν. Η διαστολή ήταν και είναι πολύ ταχύτερη από την ταχύτητα του φωτός.

ΕΡ: Τι είδους αποδείξεις ψάχνουν οι κοσμολόγοι;

ΑΠ: Αν το σύμπαν είναι πεπερασμένο, σε όποια κατεύθυνση κοιτάξουμε θα δούμε το ίδιο πράγμα, γιατί βασικά θα βλέπουμε το φως να κάνει τον κύκλο του σύμπαντος και να επιστρέφει. Είναι σαν την επιφάνεια της Γης, όπου αν ταξιδέψουμε προς μια κατεύθυνση θα κάνουμε τον γύρο και θα επιστρέψουμε εκεί απ’ όπου ξεκινήσαμε. Ένα συγκεκριμένο μοτίβο που βλέπουμε είναι οι κύκλοι στον ουρανό. Φανταστείτε να έχετε δύο φουσκωτές μπάλες θαλάσσης και να τις πιέζετε δυνατά την μια στην άλλη. Εκεί που ακουμπούν δημιουργείται ένας κύκλος.

Είναι αρκετά δύσκολο για το πληθωριστικό μοντέλο να μην έχει δημιουργήσει ένα πολυσύμπαν. Υπάρχει μια μικρή πιθανότητα το δικό μας σύμπαν να έχει συγκρουστεί με ένα άλλο, επειδή εκείνο εμφανίστηκε αρκετά κοντά ώστε να συγκρουστεί με το δικό μας. Αυτό μπορεί ήδη να έχει συμβεί και θα μας έκανε να δούμε τις αποδείξεις στην ακτινοβολία υπόβαθρου. Δεν έχουμε παρατηρήσει κάτι τέτοιο μέχρι στιγμής. Σίγουρα όμως η ύπαρξη ενός πολυσύμπαντος θα παρήγαγε παρατηρούμενα αποτελέσματα στο δικό μας παρατηρούμενο σύμπαν.

Το δικό μας σύμπαν μπορεί να είναι ένα από πολλά σύμπαντα. Και σ’ εκείνα τα σύμπαντα μπορεί να υπάρχουν όντα που προσπαθούν να κατανοήσουν το σχήμα, το μέγεθος και την αρχή του δικού τους Κόσμου. Ίσως επίσης προσπαθούν να βρουν λύσεις για την λειτουργία του δικού τους σύμπαντος.

Μετάφραση κειμένου: Νίκος Πνευματικός για το LightWorker.gr
Πηγή: www.astronomy.com

ΠΗΓΗ:http://www.lightworker.gr