Το Φοβερό Σύμπαν

Τι Εξηγεί η Μεγάλη Έκρηξη—Τι Δεν Εξηγεί

ΚΑΘΕ πρωί είναι ένα θαύμα. Βαθιά στο εσωτερικό του πρωινού ήλιου, το υδρογόνο μετατρέπεται σε στοιχείο ήλιο σε θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών. Ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα αφάνταστης σφοδρότητας ξεχύνονται από τον πυρήνα στα γύρω στρώματα του ήλιου. Αν ο ήλιος ήταν διαφανής, αυτές οι ακτίνες θα εκτοξεύονταν στην επιφάνεια μέσα σε λίγα καυτά δευτερόλεπτα. Αντίθετα, αρχίζουν να αναπηδούν από το ένα άτομο πυκνής ηλιακής «μόνωσης» στο άλλο, χάνοντας βαθμιαία ενέργεια. Περνούν ημέρες, εβδομάδες, αιώνες. Χιλιάδες χρόνια αργότερα, αυτή η κάποτε θανάσιμη ακτινοβολία τελικά βγαίνει από την επιφάνεια του ήλιου σαν μια απαλή ψιχάλα κίτρινου φωτός—δεν αποτελεί πλέον απειλή αλλά είναι όση ακριβώς χρειάζεται για να λούσει τη γη με τη ζεστασιά της.

Κάθε βράδυ είναι επίσης ένα θαύμα. Άλλοι ήλιοι αστράφτουν από τα απόμακρα σημεία της αχανούς έκτασης του γαλαξία μας. Έχουν ασύλληπτη ποικιλία χρωμάτων, μεγεθών, θερμοκρασιών και πυκνοτήτων. Μερικοί είναι υπεργίγαντες τέτοιου μεγέθους ώστε αν ένας τοποθετούνταν στη θέση του ήλιου μας, ό,τι θα απέμενε από τον πλανήτη μας θα βρισκόταν μέσα στην επιφάνεια εκείνου του υπεράστρου. Άλλοι ήλιοι είναι μικροσκοπικοί, λευκοί νάνοι—μικρότεροι από τη γη μας, αλλά με βάρος ίσο με του ήλιου μας. Μερικών η μονότονη ύπαρξη θα συνεχιστεί ειρηνικά επί δισεκατομμύρια χρόνια. Άλλοι κοντεύουν να εξαλειφτούν σε μια έκρηξη σουπερνόβα, ξεπερνώντας για λίγο σε λάμψη ολόκληρους γαλαξίες.

Οι αρχαίοι μιλούσαν για θαλάσσια τέρατα και φιλοπόλεμους θεούς, για δράκους και χελώνες και ελέφαντες, για άνθη λωτού και ονειροπόλους θεούς. Αργότερα, στη λεγόμενη Εποχή της Λογικής, οι θεοί παραμερίστηκαν από τη νεοανακαλυφθείσα «μαγεία» του λογισμού και των νόμων του Νεύτωνα. Τώρα ζούμε σε μια εποχή που έχει χάσει την ποιητικότητα και τους θρύλους της αρχαιότητας. Τα παιδιά της σημερινής ατομικής εποχής έχουν διαλέξει ως πρότυπο της δημιουργίας, όχι το αρχαίο θαλάσσιο τέρας, ούτε τη «μηχανή» του Νεύτωνα, αλλά το εξουσιαστικό σύμβολο του 20ού αιώνα—την ατομική βόμβα. Ο «δημιουργός» τους είναι μια έκρηξη. Αποκαλούν αυτή την αρχέγονη κοσμική τους φωτιά ‘μεγάλη έκρηξη’.

Τι «Εξηγεί» η Μεγάλη Έκρηξη

Η πιο δημοφιλής εκδοχή της άποψης αυτής της γενιάς για τη δημιουργία δηλώνει ότι πριν από 15 ως 20 δισεκατομμύρια χρόνια περίπου, το σύμπαν δεν υπήρχε, ούτε υπήρχε κενός χώρος. Δεν υπήρχε χρόνος, ούτε ύλη—τίποτα παρά μόνο ένα απείρως πυκνό και μικρό σημείο που ονομάζεται μοναδικότητα, το οποίο εξερράγη και δημιούργησε το παρόν σύμπαν. Εκείνη η έκρηξη περιλάμβανε μια σύντομη περίοδο κατά την οποία, στη διάρκεια του πρώτου απειροελάχιστου κλάσματος δευτερολέπτου, το σύμπαν-βρέφος διεστάλη, ή διευρύνθηκε, πολύ γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός.

Τα πρώτα λίγα λεπτά της μεγάλης έκρηξης, έλαβε χώρα πυρηνική σύντηξη σε παγκόσμια κλίμακα, προκαλώντας τις πρόσφατα μετρηθείσες συγκεντρώσεις υδρογόνου και ηλίου και τουλάχιστον μέρος του λιθίου που υπάρχουν στο διαστρικό χώρο. Έπειτα από ίσως 300.000 χρόνια, το σύμπαν-βολίδα έπεσε σε θερμοκρασία λίγο μικρότερη από τη θερμοκρασία της επιφάνειας του ήλιου, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να καταλήξουν σε τροχιές γύρω από άτομα και απελευθερώνοντας μια λάμψη φωτονίων, δηλαδή φωτός. Αυτή την αρχέγονη λάμψη, αν και έχει ψυχθεί πολύ, μπορούμε να τη μετρήσουμε σήμερα ως παγκόσμια ακτινοβολία υποβάθρου σε συχνότητες μικροκυμάτων που αντιστοιχούν σε θερμοκρασία 2,7 βαθμών Κέλβιν.a Μάλιστα, η ανακάλυψη αυτής της ακτινοβολίας υποβάθρου τα έτη 1964/1965 ήταν που έπεισε τους περισσότερους επιστήμονες ότι η θεωρία της μεγάλης έκρηξης είχε κάποια βάση. Αυτή η θεωρία διατείνεται επίσης ότι εξηγεί γιατί το σύμπαν δείχνει να διαστέλλεται προς όλες τις κατευθύνσεις, καθώς οι μακρινοί γαλαξίες προφανώς απομακρύνονται με μεγάλη ταχύτητα από εμάς και ο ένας από τον άλλον.

Εφόσον η θεωρία της μεγάλης έκρηξης φαίνεται να εξηγεί τόσο πολλά, γιατί την αμφισβητούν; Επειδή υπάρχουν επίσης πολλά που δεν εξηγεί. Για παράδειγμα: Ο αρχαίος αστρονόμος Πτολεμαίος είχε μια θεωρία σύμφωνα με την οποία ο ήλιος και οι πλανήτες περιστρέφονταν γύρω από τη γη σε μεγάλους κύκλους, διαγράφοντας ταυτόχρονα μικρούς κύκλους, τους λεγόμενους επικύκλους. Αυτή η θεωρία φάνηκε να εξηγεί την κίνηση των πλανητών. Επί αιώνες, καθώς οι αστρονόμοι συγκέντρωναν περισσότερα στοιχεία, οι κοσμολόγοι της σχολής του Πτολεμαίου μπορούσαν πάντοτε να προσθέτουν επιπλέον επικύκλους στους ήδη υπάρχοντες επικύκλους τους και να «εξηγούν» τα νέα δεδομένα. Αλλά αυτό δεν σήμαινε ότι η θεωρία ήταν σωστή. Τελικά υπήρχαν πάρα πολλά στοιχεία που ήταν αδύνατον να εξηγηθούν· και άλλες θεωρίες, όπως η ιδέα του Κοπέρνικου ότι η γη γύριζε γύρω από τον ήλιο, εξήγησαν τα πράγματα καλύτερα και απλούστερα. Σήμερα είναι δύσκολο να βρούμε έναν αστρονόμο της σχολής του Πτολεμαίου!

Ο καθηγητής Φρεντ Χόιλ παρομοίασε τις απόπειρες των κοσμολόγων της σχολής του Πτολεμαίου να «μπαλώσουν» την αποτυχημένη θεωρία τους ενόψει νέων ανακαλύψεων με τις σημερινές προσπάθειες των οπαδών της μεγάλης έκρηξης να διασώσουν τη θεωρία τους. Έγραψε στο βιβλίο του Το Νοήμον Σύμπαν (The Intelligent Universe): «Οι κύριες προσπάθειες των ερευνητών ήταν να συγκαλύπτουν τις αντιφάσεις της θεωρίας της μεγάλης έκρηξης, να στηρίζουν μια ιδέα η οποία γίνεται όλο και πιο πολύπλοκη και αναποτελεσματική». Αφού αναφέρθηκε στους επικύκλους τους οποίους χρησιμοποίησε μάταια ο Πτολεμαίος για να περισώσει τη θεωρία του, ο Χόιλ συνέχισε: «Δεν διστάζω να πω ότι, ως αποτέλεσμα, ένα σάβανο κρέμεται τώρα πάνω από τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης. Όπως ανέφερα πρωτύτερα, όταν μια σειρά γεγονότων έρχεται αντιμέτωπη με μια θεωρία, η πείρα δείχνει ότι η θεωρία σπάνια αναρρώνει».—Σελίδα 186.

Το περιοδικό Νέος Επιστήμονας (New Scientist), τεύχος 22/29 Δεκεμβρίου 1990, εξέφρασε παρόμοιες σκέψεις: «Η πτολεμαϊκή μέθοδος έχει εφαρμοστεί αφειδώς στο . . . κοσμολογικό μοντέλο της μεγάλης έκρηξης». Κατόπιν θέτει το ερώτημα: «Πώς μπορούμε να επιτύχουμε πραγματική πρόοδο στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων και στην κοσμολογία; . . . Πρέπει να είμαστε πιο ειλικρινείς και ευθείς σχετικά με την εντελώς υποθετική φύση μερικών από τα πιο αγαπημένα μας συμπεράσματα». Τώρα συσσωρεύονται νέες παρατηρήσεις.

Ερωτήματα στα Οποία Δεν Απαντάει η Μεγάλη Έκρηξη

Μια σημαντική δυσκολία για τη μεγάλη έκρηξη έχει προκύψει από παρατηρητές που χρησιμοποίησαν τα διορθωμένα οπτικά όργανα του Διαστημικού Τηλεσκόπιου Χαμπλ για να μετρήσουν τις αποστάσεις άλλων γαλαξιών. Τα νέα στοιχεία κάνουν τους θεωρητικούς να τα χάνουν!

Η αστρονόμος Γουέντι Φρίντμαν και άλλοι χρησιμοποίησαν πρόσφατα το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ για να μετρήσουν την απόσταση ενός γαλαξία στον αστερισμό της Παρθένου, και η μέτρησή της δείχνει ότι το σύμπαν διαστέλλεται γρηγορότερα, και συνεπώς είναι νεότερο, από ό,τι πίστευαν προηγουμένως. Στην πραγματικότητα, «εξάγεται μια κοσμική ηλικία μόνο οχτώ δισεκατομμυρίων ετών», ανέφερε το περιοδικό Σαϊεντίφικ Αμέρικαν (Scientific American) μόλις τον περασμένο Ιούνιο. Ενώ τα οχτώ δισεκατομμύρια έτη φαίνεται ότι είναι πάρα πολλά, είναι μόνο τα μισά περίπου από την τωρινή υπολογιζόμενη ηλικία του σύμπαντος. Αυτό δημιουργεί ένα ιδιαίτερο πρόβλημα επειδή, όπως παρατηρεί στη συνέχεια η είδηση, «άλλα στοιχεία δείχνουν ότι ορισμένα άστρα είναι τουλάχιστον 14 δισεκατομμυρίων ετών». Αν οι μετρήσεις της Φρίντμαν αποδειχτούν έγκυρες, εκείνα τα ηλικιωμένα άστρα θα αποδειχτούν μεγαλύτερα σε ηλικία από την ίδια τη μεγάλη έκρηξη!

Ένα ακόμη πρόβλημα για τη μεγάλη έκρηξη προέρχεται από τις σταθερά συσσωρευόμενες αποδείξεις για «φυσαλίδες» στο σύμπαν οι οποίες έχουν μέγεθος 100 εκατομμύρια έτη φωτός, και οι οποίες έχουν γαλαξίες στο εξωτερικό τους ενώ στο εσωτερικό τους είναι κενές. Η Μάργκαρετ Γκέλερ, ο Τζον Χάκρα και άλλοι του Τομέα Αστροφυσικής του Κέντρου Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν έχουν ανακαλύψει αυτό που αποκαλούν μεγάλο τείχος γαλαξιών με μήκος περίπου 500 εκατομμύρια έτη φωτός στο βόρειο ουρανό. Μια άλλη ομάδα αστρονόμων, οι οποίοι έγιναν γνωστοί ως οι Εφτά Σαμουράι, βρήκαν αποδείξεις για μια διαφορετική κοσμική συγκέντρωση μάζας, την οποία αποκαλούν Μεγάλο Ελκτικό Σχηματισμό (Great Attractor), που βρίσκεται κοντά στους νότιους αστερισμούς της Ύδρας και του Κενταύρου. Οι αστρονόμοι Μαρκ Πόστμαν και Τοντ Λάουερ πιστεύουν ότι κάτι ακόμη μεγαλύτερο πρέπει να βρίσκεται πέρα από τον αστερισμό του Ωρίωνα, κάνοντας εκατοντάδες γαλαξίες, και το δικό μας, να πλέουν προς εκείνη την κατεύθυνση σαν σχεδίες σε κάποιο «διαστημικό ποταμό».

Όλες αυτές οι δομές μας κάνουν να σαστίζουμε. Οι κοσμολόγοι λένε ότι η μεγάλη έκρηξη ήταν εξαιρετικά ομαλή και ομοιογενής, όπως φαίνεται από την ακτινοβολία υποβάθρου την οποία λέγεται ότι άφησε πίσω της. Πώς θα μπορούσε ένα τόσο ομαλό ξεκίνημα να οδηγήσει σε τόσο μαζικές και πολύπλοκες δομές; «Οι τελευταίες ανακαλύψεις τειχών και ελκτικών σχηματισμών εντείνουν το μυστήριο του πώς τόσο πολλές δομές μπόρεσαν να σχηματιστούν μέσα στα 15 δισεκατομμύρια έτη της ηλικίας του σύμπαντος», παραδέχεται το περιοδικό Σαϊεντίφικ Αμέρικαν—ένα πρόβλημα που χειροτερεύει καθώς η Φρίντμαν και άλλοι μειώνουν ακόμη περισσότερο την υπολογιζόμενη ηλικία του οργανωμένου σύμπαντος.

«Μας Λείπει Κάποιο Θεμελιώδες Στοιχείο»

Οι τρισδιάστατοι χάρτες της Γκέλερ με τις χιλιάδες γαλαξιακές συσσωρεύσεις, οι οποίες είναι στοιβαγμένες, ανακατεμένες και έχουν διάταξη φυσαλίδων, έχουν μεταβάλει τον τρόπο με τον οποίο βλέπουν οι επιστήμονες το σύμπαν. Η ίδια δεν προσποιείται ότι καταλαβαίνει τα όσα βλέπει. Η βαρύτητα και μόνο φαίνεται ανίκανη να εξηγήσει το μεγάλο τείχος της Γκέλερ. «Συχνά νιώθω ότι μας λείπει κάποιο θεμελιώδες στοιχείο από τις προσπάθειές μας να κατανοήσουμε αυτή τη δομή», παραδέχεται η ίδια.

Η Γκέλερ ανέπτυξε διεξοδικά τις αμφιβολίες της: «Σαφώς δεν γνωρίζουμε πώς να ερμηνεύσουμε τη μεγάλη δομή στο πλαίσιο της Μεγάλης Έκρηξης». Οι ερμηνείες της κοσμικής δομής με βάση την τωρινή χαρτογράφηση των ουρανών κάθε άλλο παρά σαφείς είναι—μοιάζουν περισσότερο σαν να προσπαθούσαμε να χαρτογραφήσουμε ολόκληρο τον κόσμο με βάση έναν τοπογραφικό χάρτη της Κρήτης. Η Γκέλερ συνέχισε: «Κάποια ημέρα ίσως διαπιστώσουμε ότι δεν ενώναμε τα κομμάτια με το σωστό τρόπο, και όταν καταφέρουμε να τα ενώσουμε, θα φαίνεται τόσο προφανές που θα αναρωτιόμαστε γιατί δεν το είχαμε σκεφτεί πολύ νωρίτερα».

Αυτό οδηγεί στο μεγαλύτερο από όλα τα ερωτήματα: Τι υποτίθεται ότι προκάλεσε την ίδια τη μεγάλη έκρηξη; Μια αυθεντία όπως ο Αντρέι Λίντε, ένας από τους εμπνευστές της πολύ δημοφιλούς πληθωρισμικής εκδοχής της θεωρίας της μεγάλης έκρηξης, παραδέχεται ειλικρινά ότι η καθιερωμένη θεωρία δεν απαντά σε αυτό το θεμελιώδες ερώτημα. «Το πρώτο, και κυριότερο, πρόβλημα είναι η ίδια η ύπαρξη της μεγάλης έκρηξης», λέει. «Κάποιος μπορεί να αναρωτηθεί: Τι υπήρχε προηγουμένως; Αν τότε δεν υπήρχε ο χωρόχρονος, πώς μπορούσαν τα πάντα να εμφανιστούν από το τίποτα; . . . Η εξήγηση αυτής της αρχικής μοναδικότητας—το πού και πότε ξεκίνησαν όλα—παραμένει το πιο δυσεπίλυτο πρόβλημα της σύγχρονης κοσμολογίας».

Ένα άρθρο στο περιοδικό Ντισκάβερ (Discover) πρόσφατα συμπέρανε ότι «κανένας λογικός κοσμολόγος δεν θα ισχυριζόταν ότι η Μεγάλη Έκρηξη είναι η τελική θεωρία».

Ας βγούμε τώρα έξω και ας εξετάσουμε την ομορφιά και το μυστήριο του έναστρου θόλου.

[Υποσημείωση]

[Πλαίσιο στη σελίδα 5]

Έτος Φωτός—Το Κοσμικό Μέτρο

Το σύμπαν είναι τόσο μεγάλο που αν το μετρήσουμε με μίλια ή χιλιόμετρα είναι σαν να μετράμε την απόσταση από το Λονδίνο ως το Τόκιο με μικρόμετρο. Μια πιο εύχρηστη μονάδα μέτρησης είναι το έτος φωτός, η απόσταση που καλύπτει το φως μέσα σε ένα έτος, ή περίπου 9.460.000.000.000 χιλιόμετρα. Εφόσον το φως είναι το ταχύτερο πράγμα στο σύμπαν και χρειάζεται μόνο 1,3 δευτερόλεπτα για να φτάσει στη σελήνη και περίπου 8 λεπτά για να φτάσει στον ήλιο, ένα έτος φωτός είναι πράγματι τεράστιο!