Η πιθανότητα ύπαρξης Πολυσύμπαντος - Δ. Νανόπουλος

[Captain Kerk]

Η πιθανότητα ύπαρξης Πολυσύμπαντος

Ο Δ. Νανόπουλος για το πείραμα του CERN και την πιθανότητα ύπαρξης Πολυσύμπαντος.

 

Δεν υπάρχει μόνο ένα, αλλά πάρα πολλά σύμπαντα, ίσως και μπροστά στη μύτη μας, χωρίς όμως να τα βλέπουμε, όπως επίσης δεν αντιλαμβανόμαστε ότι πιθανότατα ζούμε σε δέκα διαστάσεις, ενώ δεν αποκλείεται στο μέλλον να δημιουργούμε σύμπαντα στο εργαστήριο! Δεν πρόκειται για ευφυολογήματα κάποιου συγγραφέα επιστημονικής φαντασίας, αλλά για θεωρίες και υποθέσεις -με βάσιμες πιθανότητες να ανταποκρίνονται στην αλήθεια- ενός από τους πιο διάσημους έλληνες επιστήμονες, του Δημήτρη Νανόπουλου, διακεκριμένου καθηγητή Φυσικής του πανεπιστημίου του Τέξας A&M (ΗΠΑ) και τακτικού μέλους της Ακαδημίας Αθηνών, ο οποίος μίλησε χθες βράδυ, στη Στέγη Γραμμάτων και Τεχνών, σχετικά με το πείραμα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN) και την πειραματική διερεύνηση της ύπαρξης του Πολυσύμπαντος (multiverse).

 

Ο κ. Νανόπουλος παρουσίασε μερικές νέες επιστημονικές ιδέες που ανέπτυξε πρόσφατα με την ερευνητική ομάδα του στο αμερικανικό πανεπιστήμιο και οι οποίες δίνουν μια πολύ συγκεκριμένη μορφή στην έννοια του Πολυσύμπαντος. Εκτιμά, με βάση μαθηματικές εξισώσεις, ότι είναι δυνατό να υπάρχουν δέκα εις την πεντακοσιοστή σύμπαντα (ο αριθμός 10 με εκθέτη τον αριθμό 500!), σύμφωνα με τη θεωρία της Υπερσυμμετρίας (SUSY) και των Υπερχορδών, η οποία προβλέπει ότι, εκτός από τις γνωστές τέσσερις «μεγάλες» διαστάσεις -τρεις του χώρου (μήκος, πλάτος, ύψος) και ο χρόνος- υπάρχουν ακόμα έξι ή επτά, που βρίσκονται «διπλωμένες» σε τρομερά μικρό χώρο, ανεβάζοντας σε 10 ή 11 τον συνολικό αριθμό των διαστάσεων. «Ζούμε σε δέκα διαστάσεις, αλλά δεν το αντιλαμβανόμαστε» είπε ο κ. Νανόπουλος.

 

Η θεωρία του πολυσύμπαντος ή των πολλών παράλληλων συμπάντων έχει διάφορες εκδοχές, μια από τις οποίες προωθεί σθεναρά ο κ. Νανόπουλος, ο οποίος αρχικά ήταν αντίθετος στην όλη ιδέα, αλλά στη συνέχεια την αποδέχτηκε και την επεξεργάστηκε. Τόνισε όμως ότι μια τέτοια θεωρία έχει νόημα μόνο αν καταστεί δυνατό να αποδειχτεί πειραματικά και σε αυτό μπορεί να βοηθήσει ο επιταχυντής του CERN, για τον οποίο είπε ότι πλέον «δουλεύει ρολόι», αν και οι φυσικοί που αναλύουν τις συγκρούσεις των σωματιδίων, είναι αναγκασμένοι «να ψάχνουν ψύλλους στα άχυρα» .

 

Σε μια προηγούμενη ομιλία του στην Αθήνα, ο κ. Νανόπουλος είχε πάντως δηλώσει ότι αν τελικά τα πειράματα του CERN δεν φέρουν τα αναμενόμενα αποτελέσματα, αποτυγχάνοντας να βρουν νέα σωματίδια και να επιβεβαιώσουν πειραματικά την υπερσυμμετρία, τότε «αυτό θα αποτελέσει ένα πολύ μεγάλο πρόβλημα για τη Φυσική, θα προκαλέσει μια μεγάλη κρίση», καθώς θα σημαίνει, όπως είχε πει χαρακτηριστικά, ότι «πήραμε λάθος δρόμο» .

 

Σύμφωνα με τον Έλληνα φυσικό, κάθε επιμέρους σύμπαν (μεταξύ αυτών το δικό μας) μέσα σε αυτό το πολυσύμπαν μπορεί να έχει τους δικούς του ξεχωριστούς φυσικούς νόμους, που ισχύουν μόνο σε αυτό, ενώ στα άλλα σύμπαντα οι νόμοι που τα διέπουν, μπορεί να είναι αφάνταστα διαφορετικοί ή και σχετικά παρόμοιοι, έχουν όμως οπωσδήποτε ως κοινό παρονομαστή τη βαρύτητα. Το ένα σύμπαν «γεννάει» το άλλο, μέσα σε μια αέναη διαδικασία παραγωγής συμπάντων, η οποία, όπως είπε, καταργεί την έννοια της αρχής και του τέλους του χρόνου.

 

Ο κ. Νανόπουλος είπε ακόμα ότι τα άλλα σύμπαντα -τα χαρακτήρισε «φυσαλίδες της πραγματικότητας» που απαρτίζουν το πολυσύμπαν- είναι δυνατό να βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους (κυριολεκτικά δίπλα μας!), αλλά δεν μπορούν να επικοινωνήσουν. Δεν απέκλεισε όμως ότι είναι πιθανώς δυνατό να γίνει μετάβαση από το ένα σύμπαν στο άλλο. Με λίγη δόση χιούμορ, ανέφερε ότι «θα έπρεπε να παρακαλάμε να μην ξυπνήσουμε ένα πρωί και γίνει ξαφνική ολική μεταβολή, για παράδειγμα περάσουμε από ένα σύμπαν με τέσσερις ( «μεγάλες» ) σε ένα άλλο με έξι διαστάσεις».

 

Όλα τα σύμπαντα με τους ιδιαίτερους νόμους τους προκύπτουν κατά βάση από μόνα τους (χωρίς την ανάγκη «νομοθέτη» ), σαν μια «τοπική μετάλλαξη» του χώρου σε ένα προϋπάρχον σύμπαν. Μάλιστα, ο κ. Νανόπουλος δεν απέκλεισε ως σενάρια επιστημονικής φαντασίας τολμηρές υποθέσεις ότι κάποια σύμπαντα θα μπορούσαν π.χ. να αποτελούν δημιούργημα ενός «χάκερ» σε κάποιο άλλο σύμπαν. Επεσήμανε ότι, αν τελικά αποδειχτεί η θεωρία του πολυσύμπαντος, τότε «θα καταλαβαίνουμε τον μηχανισμό παραγωγής συμπάντων», οπότε, όπως είπε, όσο κι αν ακούγεται εξωφρενικό, «είναι πιθανό στο μέλλον να δημιουργηθεί ένα σύμπαν στο εργαστήριο» ( «και δεν είμαι τρελός…», φρόντισε να διευκρινίσει!).

 

Συνεχίζοντας να εκπλήσσει, ανέφερε ότι δεν αποκλείεται το σύμπαν που ζούμε τώρα, να δημιουργηθεί ξανά ακριβώς το ίδιο στο μέλλον, ενώ -με την ίδια λογική- το τωρινό σύμπαν μας θα μπορούσε να είναι το νιοστό από το παρελθόν, να έχει δηλαδή ήδη προϋπάρξει πολλές φορές. Ο κ. Νανόπουλος κατέστησε, πάντως, σαφές ότι είναι νωρίς ακόμα για να επιβεβαιωθούν τέτοιες υποθέσεις, πρόσθεσε όμως ότι τελικά αποτελούν λογικές συνέπειες της ευρύτερης θεωρίας του πολυσύμπαντος, που θα έπρεπε κανείς να ακολουθήσει και να διερευνήσει.

 

Αναφερόμενος σε πρόσφατο δημοσίευμα του περιοδικού «Nature», που θεωρεί πιθανή την κατάρρευση της θεωρίας της υπερσυμμετρίας, επειδή τα μέχρι τώρα αποτελέσματα των πειραμάτων του CERN δεν την επιβεβαιώνουν, ο Έλληνας φυσικός χαρακτήρισε υπερβολική και πρόωρη μια τέτοια εκτίμηση. «Πολύς θόρυβος για το τίποτε» είπε χαρακτηριστικά.

 

Τόνισε επίσης, ότι το σύμπαν που βλέπουμε (της ορατής ύλης) και το οποίο έχει ηλικία 13,7 δισεκατομμυρίων ετών, δεν είναι παρά το 4%, καθώς το υπόλοιπο είναι αόρατο, αποτελούμενο κατά 23% από «σκοτεινή ύλη» και 73% από «σκοτεινή ενέργεια» . Υπολογίζεται ότι μόνο στο δικό μας σύμπαν υπάρχουν περίπου 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες και κάθε ένας από αυτούς έχει περίπου 100 δισεκατομμύρια ήλιους, γύρω από τους οποίους περιφέρεται ένας τεράστιος αριθμός πλανητών. Ο κ. Νανόπουλος είπε ακόμα ότι ο ήλιος κάποτε θα «σβήσει», όμως το σύμπαν μας, που συνεχώς διαστέλλεται, είναι «ανοιχτό», συνεπώς ποτέ δεν θα «πεθάνει», ενώ είναι πιθανό να κάνει «μετάβαση» σε ένα άλλο σύμπαν-φυσαλίδα.

 

Ο κ. Νανόπουλος επιτέθηκε στους υπέρμαχους της «ανθρωπικής Αρχής» (που λένε ότι το σύμπαν είναι «κομμένο και ραμμένο» στα μέτρα των ανθρώπων), αντιτείνοντας ότι «δεν του καίγεται καρφάκι του σύμπαντος για εμάς», ενώ χαρακτήρισε τη θεωρία του πολυσύμπαντος «το τελευταίο καρφί στο φέρετρο της τελεολογίας» . Απαντώντας σε σχετική ερώτηση, διευκρίνισε ότι δεν έχει χάσει το νόημα της η αναζήτηση μιας «ενοποιημένης θεωρίας του παντός» στην Φυσική, όμως δεν θα αφορά παρά μια λύση μοναδική για το δικό μας σύμπαν και τίποτε περισσότερο.

 

Τέλος, απαντώντας σχετικά με τις φιλοσοφικές προεκτάσεις της θεωρίας του πολυσύμπαντος, είπε ότι παραπέμπει σε «ένα νέο Διαφωτισμό» που ανοίγει νέους δρόμους για την ανθρωπότητα. Ακόμα, αρνήθηκε ότι υπάρχουν φραγμοί και όρια στις δυνατότητες του ανθρώπινου νου να συλλάβει την πραγματικότητα του σύμπαντος, εκτός από τα αναπόφευκτα ποσοτικά όρια στη συσσώρευση γνώσης στο μυαλό του ανθρώπου, όμως γι' αυτό, όπως είπε, υπάρχουν οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές ως συμπαραστάτες μας, ενώ στο μέλλον η σχέση τους με τους ανθρώπους θα μπορούσε να γίνει ακόμα πιο στενή.

 

Αρνήθηκε επίσης ότι συσσωρεύοντας ολοένα περισσότερες γνώσεις, οι άνθρωποι χάνουν τη σοφία τους, ενώ -σε κάπως πιο απαισιόδοξο τόνο- συμφώνησε με τις εκτιμήσεις άλλων επιστημόνων ότι η Γη αργά ή γρήγορα «δύσκολα θα αντέξει» στα προβλήματά της, γι' αυτό είναι ανάγκη να προετοιμαστεί η μετοίκηση της ανθρωπότητας σε άλλους πλανήτες.

 

Ο Δ. Νανόπουλος γεννήθηκε στην Αθήνα το 1948, σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο Αθηνών και συνέχισε τις σπουδές του στο Πανεπιστήμιο του Σάσεξ της Αγγλίας, όπου απέκτησε το διδακτορικό του (Ph.D), το 1973, στη Θεωρητική Φυσική των Υψηλών Ενεργειών. Διετέλεσε ερευνητής στο CERN και επί σειρά ετών ανήκε στο ανώτερο ερευνητικό προσωπικό του Κέντρου. Διετέλεσε επίσης ερευνητής στη σχολή Ecole Normale Superieure στο Παρίσι, καθώς και στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ των ΗΠΑ.

 

Από το 1989 είναι καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Τέξας A&M και από το 2002 κατέχει την έδρα Μίτσελ-Χιπ της Φυσικής Υψηλών Ενεργειών. Είναι επίσης Διευθυντής του Κέντρου Αστροσωματιδιακής Φυσικής του Κέντρου Προκεχωρημένων Ερευνών του Χιούστον (HARC), ενώ διευθύνει επίσης ένα ερευνητικό τμήμα του World Laboratory στη Λωζάνη της Ελβετίας.

 

Το 1997, εξελέγη τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών. Από τον Ιανουάριο του 2005 είναι εθνικός εκπρόσωπος της Ελλάδας στο CERN, ενώ υπήρξε επίσης πρόεδρος του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας και Τεχνολογίας (Ε.Σ.Ε.Τ.) από το 2005 έως το 2009 και εθνικός εκπρόσωπος στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) από το 2005 έως το 2006

 

http://portal.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_kathciv_1_10/03/2011_382216

[Δροσος Γεωργιος]

Τα παράλληλα σύμπαντα μπορούν να είναι κρυμμένα μέσα στις τέσσερις διαστάσεις.

Οι φυσικοί εξετάζουν με σχολαστικό τρόπο την προέλευση του σύμπαντος στον επιταχυντή LHC του CERN, ελπίζοντας έτσι ότι την επόμενη χρονιά (2012) θα εμφανιστούν οι πρώτες αποδείξεις για την ύπαρξη ιδεών, που κάποτε ήταν επιστημονική φαντασία. Παρά τις όλο και πιο εξελιγμένες παρατηρήσεις του ουρανού από τον πλανήτη μας, μόνο το 4% του σύμπαντος μας είναι γνωστό – επειδή το υπόλοιπο αποτελείται από την αόρατη σκοτεινή ύλη και την σκοτεινή ενέργεια.

Δισεκατομμύρια σωματίδια, που δημιουργούνται μετά από κάθε σύγκρουση στον LHC, εντοπίζονται σε τέσσερις ανιχνευτές στο CERN – και στη συνέχεια τα συνεργαζόμενα εργαστήρια σε όλο τον κόσμο – προσπαθούν να διαπιστώσουν πότε και πώς δημιουργήθηκαν αλλά και τι φτιάχνουν στη συνέχεια.

Οι θεωρητικοί του CERN λένε πως αυτή η μελέτη θα μπορούσε να τους δώσει σαφή δείγματα των διαστάσεων στον κόσμο, πέρα ​​από τις γνωστές (μήκος, πλάτος, βάθος και χρόνος), γιατί σε τόσο υψηλές ενέργειες τα σωματίδια θα μπορούσαν να τα δούμε να εξαφανίζονται – πιθανώς σε αυτές τις διαστάσεις – και στη συνέχεια να έρχονται πίσω στις κλασικές αυτές τέσσερις διαστάσεις.

Παράλληλα σύμπαντα

Τα παράλληλα σύμπαντα θα μπορούσαν, επίσης, να κρύβονται μέσα σε αυτές τις διαστάσεις, αλλά εκεί που το φως δεν μπορεί να διαδοθεί – γεγονός που θα καθιστούσε σχεδόν αδύνατο την εξερεύνηση τους.

Δεδομένου ότι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) θα αρχίσει να λειτουργεί σε ολοένα και πιο υψηλές ενέργειες την τρέχουσα χρονιά, οι φυσικοί μιλούν όλο και περισσότερο για μια «Νέα Φυσική» στον ορίζοντα, που θα μπορούσε να αλλάξει εντελώς τις σύγχρονες απόψεις για το πως λειτουργεί το σύμπαν.

Αρκετοί από τους κορυφαίους κοσμολόγους του κόσμου πιστεύουν ότι είμαστε όχι στο μοναδικό, αλλά σε ένα από τα πολλά σύμπαντα. Μέχρι στιγμής, όπως γνωρίζουμε, δεν υπάρχει καμία απόδειξη για το ότι υφίστανται και άλλα σύμπαντα εκεί έξω. Ορισμένες παραλλαγές αυτής της θεωρίας δείχνουν ότι υπάρχει τουλάχιστον ένα άλλο σύμπαν πολύ κοντά στο δικό μας, που χωρίζονται ίσως από μια μεμβράνη πάχους μόλις ενός χιλιοστού, μια θεωρία που αν αληθεύει, θα μπορούσε να εντοπιστεί από κάποια ενέργεια ή δυνάμεις σαν την βαρύτητα που να διαρρέει ανάμεσα στα δύο σύμπαντα.

Στην πραγματικότητα, όπως προβλέπεται από τους θεωρητικούς των βρανών, αυτή η «διαρροή» θα μπορούσε να είναι υπεύθυνη για την παραγωγή της σκοτεινής ενέργειας από ένα άλλο παράλληλο σύμπαν, που η επίδραση του γίνεται αισθητή στο δικό μας, μέσω της βαρυτικής έλξης του.

Δεν είναι επιστημονική φαντασία οι πολλαπλοί κόσμοι του Everett

Αν και δεν έχει αποδειχθεί τίποτα ακόμα, πολλοί σοβαροί επιστήμονες λένε τώρα ότι υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι οι παράλληλες διαστάσεις θα μπορούσαν κάλλιστα να μην είναι στη φαντασία μας, αλλά πραγματικότητα.

"Η ιδέα των πολλαπλών κόσμων είναι κάτι περισσότερο από μια φανταστική εφεύρεση – αναδύεται φυσικά μέσα σε αρκετές επιστημονικές θεωρίες και αξίζει να ληφθεί σοβαρά υπόψη», δήλωσε ο Aurelien Barrau, ένας Γάλλος φυσικός σωματιδίων στο CERN.

Υπάρχει δε μια ποικιλία από ανταγωνιστικές θεωρίες, που βασίζονται στην ιδέα των παράλληλων κόσμων, αλλά η πιο βασική ιδέα είναι ότι εάν το σύμπαν είναι άπειρο, τότε όλα όσα θα μπορούσαν ενδεχομένως να συμβούν έχουν συμβεί, ή συμβαίνουν, ή πρόκειται να συμβούν.

Σύμφωνα με την κβαντομηχανική, τίποτα στο υποατομικό επίπεδο δεν μπορεί πραγματικά να λεχθεί ότι υπάρχει, μέχρις ότου διαπιστωθεί. Μέχρι τότε, τα σωματίδια καταλαμβάνουν αβέβαιες καταστάσεις "υπέρθεσης", στις οποίες μπορούν να έχουν ταυτόχρονα ένα "πάνω" και ένα "κάτω" σπιν, ή φαίνεται να είναι σε διαφορετικά μέρη ταυτόχρονα. Η απλή πράξη της παρατήρησης τους, κατά κάποιο τρόπο φαίνεται να "καθηλώνει" μια ιδιαίτερη κατάσταση της πραγματικότητας. Οι φυσικοί δεν έχουν ακόμα μια τέλεια επεξήγηση για το πώς συμβαίνει αυτό, αλλά αυτό δεν αλλάζει το γεγονός ότι το φαινόμενα αυτά συμβαίνουν παρότι είναι παράδοξα.

Τα απαρατήρητα σωματίδια περιγράφονται από τις "κυματοσυναρτήσεις” που αντιπροσωπεύουν ένα σύνολο από πολλαπλές «πιθανές» καταστάσεις. Όταν ένας παρατηρητής κάνει μια μέτρηση, τότε το σωματίδιο βρίσκονται σε μία από αυτές τις πολλαπλές επιλογές (κατάστασης), οι οποίες κατά κάποιο τρόπο μπορούν να εξηγηθούν με την θεωρία του πολλαπλού σύμπαντος.

Η ύπαρξη ενός τέτοιου παράλληλου σύμπαντος "δεν υποθέτει ακόμη μια περίεργη σύγχρονη φυσική, γιατί απλώς ο χώρος είναι άπειρος και μάλλον ομοιόμορφα γεμάτος με ύλη, όπως προκύπτει από τις πρόσφατες αστρονομικές παρατηρήσεις," συμπεραίνει ο Max Tegmark, ένας κοσμολόγος στο ΜΙΤ, σε μια μελέτη για τους παράλληλους κόσμους, που δημοσιεύθηκε από το Πανεπιστήμιο του Cambridge.

Ο μαθηματικός Hugh Everett σε μια δημοσιευμένη του μελέτη-ορόσημο το 1957, ενώ ακόμα ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, έδειξε πώς η κβαντική θεωρία προβλέπει ότι μία απλή κλασική πραγματικότητα σταδιακά θα διαχωριστεί σε δύο ξεχωριστές, αλλά ταυτόχρονα υπάρχουσες πραγματικότητες.

"Αυτός είναι απλά ένας τρόπος να εμπιστευτούμε απόλυτα τις θεμελιώδεις εξισώσεις της κβαντομηχανικής," λέει ο Barrau. «Οι κόσμοι δεν είναι χωρισμένοι στον χώρο, αλλά υπάρχουν ως είδη “παράλληλων συμπάντων”.

Εν μέρει επειδή η ιδέα αυτή είναι τόσο παράξενη, είναι απορριπτέα ως επιστημονική φαντασία από πολλούς κριτικούς. Όμως υπάρχουν και πολλοί αξιόπιστοι υποστηρικτές της θεωρίας αυτής – μια ομάδα που κερδίζει συνεχώς νέους οπαδούς, καθώς η νέα έρευνα μας αποκαλύπτει νέα στοιχεία. Κάποια έρευνα στην Οξφόρδη – για πρώτη φορά – πρόσφατα βρήκε μια μαθηματική απάντηση που σαρώνει μία από τις βασικές αντιρρήσεις ως προς την αμφιλεγόμενη αυτή ιδέα.

Η έρευνά δείχνει ότι ο Everett ήταν πράγματι στον σωστό δρόμο, όταν μας έδωσε την πολύ παράξενη θεωρία του. Η ομάδα της Οξφόρδης, με επικεφαλής τον Δρ David Deutsch, έδειξε μαθηματικά ότι το πολυσύμπαν (που μοιάζει σαν ένα θάμνο που διακλαδίζεται), που δημιουργήθηκε από το αρχικό Σύμπαν αφού διαιρέθηκε σε παράλληλες εκδοχές του εαυτού του, μπορεί να εξηγήσει την πιθανολογική φύση των κβαντικών αποτελεσμάτων.

Αυτή η εργασία έχει μια άλλη παράξενη επίπτωση. Η ιδέα των παράλληλων κόσμων προφανώς θα συμβαδίσει με μία κατηγορία-κλειδί για το ταξίδι στο χρόνο. Επειδή από το 1949 ο μεγάλος επιστήμων της λογικής Kurt Godel το απέρριπτε, πολλοί επιφανείς φυσικοί τάχθηκαν κατά του ταξιδιού στο χρόνο, διότι υπονομεύει τις ιδέες της αιτίας και του αποτελέσματος. Ένα παράδειγμα είναι το περίφημο "παράδοξο του παππού", όταν ένας ταξιδιώτης πηγαίνει πίσω στο χρόνο για να σκοτώσει τον παππού του, κι έτσι αυτός ποτέ δεν θα μπορούσε να γεννηθεί.

Τα μαθηματικά ενισχύουν τον ισχυρισμό του Deutsch ότι η κβαντική θεωρία δεν απαγορεύει το ταξίδι στο χρόνο. "Απλώς κάνεις μια παράκαμψη, και πηγαίνεις σε ένα άλλο σύμπαν", λέει. Αλλά παραδέχεται ότι θα υπάρξει πολλή δουλειά ώστε να μπορέσουμε να χειραγωγήσουμε τον χωροχρόνο με έναν τρόπο, που να κάνει τα “άλματα” δυνατά. Ενώ μπορεί να ακούγεται ευφάνταστο, ο Deutsch λέει ότι η επιστημονική έρευνα συνεχώς κάνει τη θεωρία πιο πιστευτή.

«Πολλοί συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας υποστήριξαν ότι τα παράδοξα ταξίδια στο χρόνο θα λυθούν με τους παράλληλους κόσμους, αλλά στη δουλειά μου, το συμπέρασμα αυτό συνάγεται από την ίδια την κβαντική θεωρία."

Η διαχωριστική γραμμή μεταξύ της φυσικής και μεταφυσικής δεν καθορίζεται από το αν μια οντότητα μπορεί να παρατηρηθεί, αλλά αν είναι ελέγξιμη, επιμένει ο Tegmark.

Ο ίδιος επισημαίνει ότι φαινόμενα όπως είναι οι μαύρες τρύπες, ο καμπύλος χώρος, η επιβράδυνση του χρόνου σε υψηλές ταχύτητες, ακόμα και μία στρογγυλή Γη, που όλοι στο παρελθόν την απέρριπταν ως επιστημονική αίρεση προτού αποδειχθεί μέσω πειραματισμών, υπάρχουν ακόμη και αν ορισμένα δεν τα κατανοούμε δια της παρατήρησης. Είναι πιθανό, συμπεραίνει ο Tegmark ότι τα μοντέλα του πολυσύμπαντος που βασίζονται στη σύγχρονη φυσική τελικά θα ελεγχθούν εμπειρικά.

 

Διαβάστε για να κατανοήσετε – όσο μπορείτε – τα παράξενα παράλληλα σύμπαντα:

■Τα παράλληλα σύμπαντα έχουν κβαντικό νόημα.

http://www.physics4u.gr/articles/2007/parallel_universes_quantum_sense.html

■Παράλληλα Σύμπαντα.

http://www.physics4u.gr/articles/2003/paralleluni1.html

■Η καταστροφή της υπέρθεσης των κβαντικών καταστάσεων και η ερμηνεία του Everett για την κβαντομηχανική.

http://www.physics4u.gr/articles/2003/decoherence.html

[Δροσος Γεωργιος]

Οι έξι κύκλοι του αέναου σύμπαντος.

Κάθε κύκλος του αέναου σύμπαντος (το μοντέλο αυτό φέτος κλείνει 10 χρόνια από τότε που αναπτύχθηκε από τους κοσμολόγους Paul Steinhardt και Neil Turok) διαιρείται σε έξι στάδια. Δεδομένου ότι οι κύκλοι επαναλαμβάνονται, μπορούμε κάλλιστα να ξεκινήσουμε την περιγραφή μας από οποιοδήποτε στάδιο. Είναι καλύτερα όμως να ξεκινήσουμε από τη χρονική στιγμή κατά την οποία η θερμοκρασία και η ενεργειακή πυκνότητα του σύμπαντος φτάνουν στο απόγειο τους.

Η Μεγάλη Έκρηξη

Σε αντίθεση με το πληθωριστικό μοντέλο, το κυκλικό μοντέλο δεν προβλέπει κάποιο συγκεκριμένο χρονικό σημείο όπου η θερμοκρασία και η πυκνότητα τείνουν στο άπειρο. Αντιθέτως, η Μεγάλη Έκρηξη είναι ένα γεγονός που μπορεί, καταρχήν, να περιγραφεί απόλυτα από τους νόμους της φυσικής.

Πριν από την έκρηξη, ο χώρος επιπεδώνεται και γεμίζει με ενέργεια, η οποία είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη, λόγω της αποσύνθεσης της σκοτεινής ενέργειας. Τη στιγμή της έκρηξης, ένα μέρος αυτής της ενέργειας μετατρέπεται σε ομοιόμορφα κατανεμημένη, υπέρθερμη ύλη και ακτινοβολία. H θερμοκρασία είναι τόσο υψηλή, που η συνηθισμένη ύλη εξατμίζεται στα συστατικά της κουάρκ και ηλεκτρόνια, ενώ δημιουργούνται και πολλά ακόμη εξωτικά σωματίδια από τις συγκρούσεις υψηλής ενέργειας.

Στο διάστημα που μεσολαβεί όμως ανάμεσα στο πριν και το μετά της έκρηξης, το υλικό του διαστήματος παραμένει άθικτο, η ενεργειακή πυκνότητα πεπερασμένη και ο χρόνος κινείται ομαλά.

H εποχή κυριαρχίας της ακτινοβολίας

Από τη στιγμή που το σύμπαν γεννιέται ήδη επίπεδο από την έκρηξη και κυριαρχεί σε αυτό η ομοιόμορφα κατανεμημένη ακτινοβολία, δεν έχει λόγο ύπαρξης στο κυκλικό μοντέλο η ενδιάμεση πληθωριστική εποχή.

Σε θερμοκρασίες κάτω των 1020 βαθμών υπάρχει μεγάλη διαφορά ανάμεσα στην εποχή της κυριαρχίας της ακτινοβολίας που προβλέπει το κυκλικό μοντέλο και σε αυτή που προβλέπει το πληθωριστικό μοντέλο. Όπως υποστηρίζει και το πληθωριστικό μοντέλο, οι μικρές διαφοροποιήσεις στις ιδιότητες των σωματιδίων της ύλης και της αντιύλης έχουν ως αποτέλεσμα να υπάρχει στη σύνθεση του θερμού πλάσματος ένα αμελητέο πλεόνασμα ύλης έναντι της αντιύλης.

Καθώς το σύμπαν ψύχεται, τα σωματίδια αντιύλης συγκρούονται και αλληλο-εξουδετερώνονται με τα σωματίδια της ύλης, αφήνοντας ανέπαφο μόνο το μικρό αυτό πλεόνασμα σωματιδίων ύλης, τα οποία κολυμπούν σε μια θάλασσα ακτινοβολίας.

Στο ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά την έκρηξη, τα εναπομείναντα κουάρκ συνδυάζονται μεταξύ τους και σχηματίζουν πρωτόνια και νετρόνια.

Στο χρονικό σημείο του ενός δευτερολέπτου περίπου, τα πρωτόνια και τα νετρόνια ενώνονται και σχηματίζουν πυρήνες ηλίου και άλλων ελαφρών στοιχείων.

H εποχή κυριαρχίας της ύλης

Όπως προβλέπει και το πληθωριστικό μοντέλο, στα 75.000 χρόνια μετά την έκρηξη η ύλη αναδεικνύεται σε κυρίαρχη μορφή ενέργειας. Τα πρώτα άτομα σχηματίζονται 380.000 χρόνια μετά την έκρηξη. Το σύμπαν γίνεται διάφανο. H ύλη σχηματίζει συγκεντρώσεις υπό την επίδραση της βαρύτητας και δημιουργούνται οι γαλαξίες. H εποχή αυτή ολοκληρώνεται μετά από πέντε δισεκατομμύρια χρόνια περίπου.

H εποχή κυριαρχίας της σκοτεινής ενέργειας

Στην αφήγηση του κυκλικού μοντέλου, η σκοτεινή ενέργεια διατηρεί τον πρωταγωνιστικό της ρόλο. Μόλις η αραίωση της ύλης και της ακτινοβολίας επιτρέψει την κυριαρχία της σκοτεινής ενέργειας, η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται. H συγκέντρωση των γαλαξιών, των άστρων, της σκόνης, των μορίων και των ατόμων — όλων όσα δημιουργήθηκαν μετά την τελευταία έκρηξη – αραιώνει δραματικά και το σύμπαν προσεγγίζει μία έρημη, ομοιόμορφη κατάσταση, η οποία φέρει ελάχιστα ίχνη από τους προηγούμενους κύκλους κοσμικής εξέλιξης.

H εποχή της συστολής

Στο κυκλικό μοντέλο, η επιταχυνόμενη διαστολή δεν συνεχίζεται επ’ άπειρον – εάν συνέβαινε αυτό, ο κύκλος δεν θα έκλεινε ποτέ. Μία από τις κεντρικές υποθέσεις του κυκλικού μοντέλου είναι η αποσύνθεση της σκοτεινής ενέργειας: έπειτα από ένα τρισεκατομμύριο χρόνια περίπου, οι φυσικές ιδιότητες της σκοτεινής ενέργειας μεταμορφώνονται, με αποτέλεσμα να επιβραδυνθεί και εντέλει να σταματήσει η διαστολή και να ακολουθήσει μία φάση εξαιρετικά ήπιας συστολής. Εάν δεχτούμε ότι η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να αποσυντίθεται με βραδείς, ομαλούς ρυθμούς, οι συνέπειες είναι πολλές και ενδιαφέρουσες.

O μετασχηματισμός της σκοτεινής ενέργειας κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου μπορεί να συγκριθεί με το μετασχηματισμό της ενέργειας ενός ελατηρίου, που αρχικά είναι τεντωμένο και στη συνέχεια απελευθερώνεται.

Αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η σκοτεινή ενέργεια έχει κυρίως τη μορφή «δυναμικής» ενέργειας, όπως είναι η ενέργεια του τεντωμένου ελατηρίου. H ενεργειακή της πυκνότητα είναι αρχικά πολύ μικρή – αμελητέα αν συγκριθεί με την ενεργειακή πυκνότητα της ύλης και της ακτινοβολίας. Σε αντίθεση όμως με την πυκνότητα της ύλης και της ακτινοβολίας, που μειώνεται με τη διαστολή του σύμπαντος, η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας παραμένει σχεδόν σταθερή. Από τη στιγμή που θα κυριαρχήσει επί της ύλης και της ακτινοβολίας, η σκοτεινή ενέργεια παραμένει σε μεγάλο βαθμό σε αυτή την κατάσταση της δυναμικής ενέργειας.

Από τη σκοπιά της βαρύτητας, αυτό σημαίνει ότι ο ρυθμός διαστολής του σύμπαντος επιταχύνεται. Έπειτα όμως από ένα τρισεκατομμύριο χρόνια περίπου, η σκοτεινή ενέργεια υφίσταται ένα μετασχηματισμό, παρόμοιο με αυτόν που υφίσταται το τεντωμένο ελατήριο όταν απελευθερώνονται τα άκρα του: η σκοτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε ένα μίγμα δυναμικής και κινητικής ενέργειας.

Ταυτόχρονα, η βαρυτική επίδραση που ασκεί στο χώρο αντιστρέφεται. H διαστολή του σύμπαντος επιβραδύνεται, για να μετατραπεί στο τέλος σε ήπια συστολή. Στη συνέχεια, η σκοτεινή ενέργεια αποκτά τις ιδιότητες ενός αερίου πολύ υψηλής πίεσης, που υποχρεώνεται να απλωθεί ομοιόμορφα στο χώρο. Αυτός ο εκπληκτικός μετασχηματισμός επιλύει πολλά από τα κοσμολογικά αινίγματα που έχει το σύμπαν.

Κατά την έναρξη της φάσης συστολής του σύμπαντος, η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας είναι πολύ χαμηλή και ισούται με την τιμή που καταγράφεται σήμερα. Άπαξ και αρχίσει η συστολή, η ενεργειακή πυκνότητα αυξάνεται ραγδαία, ενώ η βαρυτική ενέργεια – δηλαδή η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο βαρυτικό πεδίο – μετατρέπεται κι αυτή σε σκοτεινή ενέργεια υψηλής πίεσης. H πυκνότητα της μετασχηματισμένης σκοτεινής ενέργειας αυξάνεται πολύ ταχύτερα τόσο από την πυκνότητα των άλλων μορφών ενέργειας όσο και από την καμπυλότητα του χώρου. Καθώς ξεκινάει η περίοδος της κυριαρχίας της, η σκοτεινή ενέργεια διασφαλίζει τη διατήρηση του σύμπαντος σε μία ομαλή και επίπεδη κατάσταση, ενόσω συνεχίζεται η συστολή.

H μεγάλη κατάρρευση

H συστολή καταλήγει τέλος σε μία «μεγάλη κατάρρευση» (Big Crunch). Ένα μέρος της σκοτεινής ενέργειας υψηλής πίεσης μετασχηματίζεται ξαφνικά σε θερμή ύλη και ακτινοβολία, με αποτέλεσμα το σύμπαν να αρχίσει να διαστέλλεται. H κατάρρευση μετατρέπεται σε έκρηξη. Επειδή το σύμπαν ήταν ομαλό και επίπεδο πριν από την έκρηξη, παραμένει ομαλό και επίπεδο και μετά από αυτή.

Το κυκλικό σύμπαν λύνει πολλά προβλήματα του σύμπαντος

Συνεπώς, η υψηλής πίεσης σκοτεινή ενέργεια που κυριαρχεί κατά τη φάση συστολής του κυκλικού μοντέλου παίζει τον ίδιο ρόλο σε ό,τι αφορά την απάντηση των αινιγμάτων του σύμπαντος : της ομοιογένειας (γιατί το σύμπαν ήταν τόσο απίστευτα ομοιόμορφο ένα μόλις δευτερόλεπτο μετά το Big Bang;), και της επιπεδότητας (που εξηγεί γιατί το σύμπαν γεννήθηκε σε μια κατάσταση τόσο τέλειας ισορροπίας από τη Μεγάλη Έκρηξη, που επιβιώνει επί 13.7 δισεκατομμύρια συναπτά έτη), παρόμοια με την πληθωριστική ενέργεια στο μοντέλο του διαστελλόμενού σύμπαντος.

Εξετάζοντας τα πράγματα πιο προσεκτικά, διαπιστώνουμε ότι η φάση υψηλής πίεσης του κυκλικού μοντέλου μπορεί να λύσει και το πρόβλημα της ανομοιογένειας (οι ελάχιστες διαφοροποιήσεις της πυκνότητας από σημείο σε σημείο – που οδήγησαν στο σχηματισμό των γαλαξιών – την εποχή κυριαρχίας της ύλης, κάπου 75.000 χρόνια μετά το Big Bang). Όπως και στο πληθωριστικό μοντέλο, οι ανομοιογένειες που αναπτύσσονται στη φάση συστολής του κυκλικού μοντέλου είναι το αποτέλεσμα κβαντικών διακυμάνσεων.

Μία από τις μεγαλύτερες εκπλήξεις του μοντέλου είναι ότι η υψηλής πίεσης σκοτεινή ενέργεια μπορεί να σχηματίσει πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη διαφοροποιήσεις πυκνότητας ανεξάρτητες του μήκους κύματος, οι οποίες είναι ακριβώς αυτές που μας χρειάζονται, και δεν διαφέρουν σε τίποτε σχεδόν από αυτές που προβλέπει το πληθωριστικό μοντέλο. Αυτό είναι αξιοπρόσεκτο, δεδομένου ότι οι φυσικές συνθήκες της δημιουργίας των διακυμάνσεων πυκνότητας στα δύο μοντέλα είναι σχεδόν εκ διαμέτρου αντίθετες: στη μία περίπτωση έχουμε να κάνουμε με ένα συνδυασμό βραδείας συστολής και σκοτεινής ενέργειας υψηλής πίεσης, ενώ στην άλλη έχουμε συνδυασμό ταχείας διαστολής και πληθωριστικής ενέργειας.

H συμφωνία των προβλέψεων του πληθωρισμού με τις μετρήσεις του δορυφόρου WMAP είναι ένας από τους βασικούς λόγους που εξηγούν την αποδοχή της πληθωριστικής υπόθεσης. Την ίδια συμφωνία όμως με τα δεδομένα του δορυφόρου WMAP πετυχαίνει και το κυκλικό μοντέλο. Οι υπάρχουσες μετρήσεις του μοτίβου θερμοκρασίας δεν μας επιτρέπουν να κάνουμε την παραμικρή διάκριση ανάμεσα στα δύο μοντέλα.

Στο κυκλικό μοντέλο, αφού ολοκληρωθεί η φάση της συστολής και το σύμπαν περάσει σε μια νέα φάση διαστολής, κατά την οποία βρίσκεται σε θερμή κατάσταση, διαθέτει πλέον όλα τα χαρακτηριστικά που είχε την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης έναν κύκλο νωρίτερα: είναι εξαιρετικά ομαλό και επίπεδο, παρουσιάζει όμως ορισμένες αμελητέες διαφοροποιήσεις πυκνότητας που είναι ανεξάρτητες του μήκους κύματος. Καθώς εξελίσσεται ο επόμενος κύκλος, η όλη διαδικασία επαναλαμβάνεται. Κάθε κύκλος διαφέρει από τους άλλους σε ορισμένες μικρολεπτομέρειες, διότι τα κβαντικά άλματα είναι τυχαία και διέπονται από τους νόμους της τυχαιότητας. Όμως κατά μέσο όρο οι ιδιότητες του σύμπαντος παραμένουν πάντα οι ίδιες. Αυτό σημαίνει ότι δημιουργούνται ξανά και ξανά γαλαξίες, άστρα και πλανήτες όπως η Γη, στους οποίους μπορούν να αναπτυχθούν νοήμονες μορφές ζωής.

http://www.physics4u.gr/blog/?p=3508

 

■Η γέννηση της ιδέας του κυκλικού σύμπαντος.

http://www.physics4u.gr/blog/?p=3501