Το Σύμπαν είναι εκεί έξω, περιμένοντας να το ανακαλύψετε.
Όταν σήμερα κοιτάζουμε το Σύμπαν, γνωρίζουμε με μια εξαιρετική επιστημονική βεβαιότητα ότι δεν δημιουργήθηκε απλά όπως είναι, αλλά εξελίχθηκε φθάνοντας στην παρούσα μορφή κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών κοσμικής ιστορίας. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό που βλέπουμε σήμερα, τόσο κοντά όσο και σε μεγάλες αποστάσεις, για να συμπαιράνουμε πώς ήταν το Σύμπαν πριν από πολύ καιρό, καθώς και για να κατανοήσουμε πως κατέληξε να υπάρχει με τη σημερινή του μορφή.
Όταν αναλογιζόμαστε τις κοσμικές μας πηγές, τότε είναι απλά ανθρώπινο να αναζητάμε τις πιο θεμελιώδεις από όλες τις πιθανές ερωτήσεις: από πού προήλθαν όλα; Έχει περάσει πάνω από μισός αιώνας από τότε που επιβεβαιώθηκαν οι πρώτες ισχυρές και μοναδικές προβλέψεις της Μεγάλης Έκρηξης, δημιουργώντας τη σύγχρονη εικόνα ενός Σύμπαντος το οποίο ξεκίνησε από μια καυτή, και πυκνή κατάσταση πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά στην προσπάθειά μας για την αναζήτηση της αρχής των πάντων, γνωρίζουμε ήδη ότι ο χρόνος δεν θα μπορούσε να αρχίζει να υπάρχει με τη Μεγάλη Έκρηξη. Στην πραγματικότητα, ίσως δεν είχε καθόλου αρχή.
Κάθε φορά που σκεφτόμαστε κάτι, εφαρμόζουμε την ανθρώπινη μας λογική. Αν θέλουμε να μάθουμε από πού προέρχεται η Μεγάλη Έκρηξη, την περιγράφουμε με τους καλύτερους δυνατούς όρους, και στη συνέχεια μπορούμε να θεωρήσουμε για το τι θα μπορούσε να τη προκάλεσε και να την ξεκίνησε. Αναζητούμε για στοιχεία που θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τις αρχές της Μεγάλης Έκρηξης. Βλέπετε, από εκεί προέρχονται τα πάντα: από τη διαδικασία που την έκανε να αρχίζει να υπάρχει.
Αλλά αυτό προϋποθέτει κάτι που ίσως δεν είναι αληθινό για το Σύμπαν μας: ότι δηλαδή είχε πραγματικά αρχή. Για πολύ καιρό, επιστημονικά, δεν ήξεραν (οι επιστήμονες) αν αυτό ήταν αλήθεια ή όχι. Το Σύμπαν είχε ένα ξεκίνημα ή ένα χρονικό διάστημα πριν από το οποίο δεν υπήρχε τίποτα; Ή μήπως το Σύμπαν υπήρχε για μια αιωνιότητα, όπως μια άπειρη γραμμή που εκτείνεται και στις δύο κατευθύνσεις; Ή, πολύ πιθανόν, το Σύμπαν μας είναι κυκλικό όπως η περιφέρεια ενός κύκλου, όπου επαναλαμβάνεται επανειλημμένα επ 'αόριστον;
Οι τρεις μεγάλες δυνατές πιθανότητες για το πώς συμπεριφέρεται ο χρόνος στο Σύμπαν μας είναι ότι ο χρόνος πάντα υπήρχε και θα υπάρχει πάντα, ο χρόνος αυτός υπήρχε μόνο για μια πεπερασμένη διάρκεια αν προχωρούμε προς τα πίσω, ή ο χρόνος είναι κυκλικός και θα επαναλαμβάνεται χωρίς αρχή και χωρίς τέλος. Η Μεγάλη Έκρηξη φαινόταν σαν να παρείχε μια απάντηση για κάποιο χρονικό διάστημα, αλλά από τότε έχει αντικατασταθεί, βυθίζοντας την προέλευσή μας πίσω στην αβεβαιότητα. Εικόνα: Ε. SIEGEL
Linear, infinite past=Γραμμικά άπειρο παρελθόν
Linear finite past=Γραμμικά πεπερασμένο παρελθόν
Cyclic= Κυκλικό
Για ένα χρονικό διάστημα, υπήρχαν πολλές ανταγωνιστικές ιδέες που ήταν όλες σύμφωνες με τις παρατηρήσεις που είχαμε.
1. Ένα διαστελλόμενο Σύμπαν θα μπορούσε να προέλθει από ένα μοναδικό σημείο - ένα γεγονός στο χωροχρόνο - όπου όλος ο χώρος και ο χρόνος προέκυψαν από μια μοναδικότητα.
2. Το Σύμπαν θα μπορούσε σήμερα να διασταλεί, επειδή είχε συσταλεί στο παρελθόν και θα συσταλεί ξανά στο μέλλον, παρουσιάζοντας μια αμφιταλαντευόμενη λύση.
3. Τέλος, το διαστελλόμενο Σύμπαν θα μπορούσε να είναι μια αιώνια κατάσταση, όπου ο χώρος διαστέλλεται τώρα, διαστελλόταν πάντα και πάντα θα διαστέλλεται, όπου θα δημιουργείται συνεχώς νέα ύλη για να διατηρείται σταθερή η πυκνότητα.
Αυτά τα τρία παραδείγματα αντιπροσωπεύουν τις τρεις μεγάλες επιλογές: το Σύμπαν είχε μια μοναδική αρχή, το Σύμπαν είναι κυκλικής φύσης ή το Σύμπαν υπήρχε πάντα. Στη δεκαετία του 1960, όμως, βρέθηκε χαμηλό επίπεδο μικροκυματικής ακτινοβολίας παντού στον ουρανό, αλλάζοντας την ιστορία για πάντα.
Η ακτινοβολία αυτή δεν είχε απλά και μόνο το ίδιο μέγεθος παντού, αλλά και το ίδιο μέγεθος σε όλες τις κατευθύνσεις. Με λίγους βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν, ήταν σύμφωνο με ένα αναδυόμενο σύμπαν το οποίο προέκυψε από μια προηγούμενη, καυτή και πυκνή κατάσταση, και το οποίο ψύχεται καθώς διαστέλλεται.
Καθώς η βελτιωμένη τεχνολογία και οι νέες τεχνικές οδήγησαν στην απόκτηση καλύτερων δεδομένων, μάθαμε ότι το φάσμα της ακτινοβολίας αυτής είχε ένα ιδιαίτερο σχήμα: αυτό ενός σχεδόν τέλειου Μελανού Σώματος. Ένα Μέλαν σώμα είναι αυτό που προκύπτει εάν έχουμε έναν τέλειο απορροφητή ακτινοβολίας, ο οποίος θερμαίνεται μέχρι μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Αν το Σύμπαν επεκταθεί και ψυχθεί χωρίς να αλλάξει την εντροπία του (δηλαδή αδιαβατικά), κάτι που ξεκινάει με ένα φάσμα Μέλανος σώματος θα παραμείνει Μέλαν σώμα, ακόμα και όταν ψύχεται. Η ακτινοβολία αυτή δεν ήταν μόνο συνεπής με το γεγονός ότι ήταν η λάμψη που απέμεινε από τη Μεγάλη Έκρηξη, αλλά ήταν ασυμβίβαστη με εναλλακτικές λύσεις όπως το λεγόμενο "κουρασμένο φως" (tired light) ή το ανακλώμενο αστρικό φως.
Σύμφωνα με τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν ήταν πιο καυτό, πιο πυκνό, πιο ομοιόμορφο και μικρότερο στο παρελθόν. Έχει τις ιδιότητες που βλέπουμε σήμερα επειδή έχει διασταλεί, ψυχθεί, και βιώσει την επιρροή της βαρύτητας για όλο αυτό το διάστημα. Επειδή το μήκος κύματος της ακτινοβολίας "τεντώνεται" καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, ένα μικρότερο Σύμπαν θα έπρεπε να έχει ακτινοβολία με μικρότερα μήκη κύματος, πράγμα που σημαίνει ότι είχε υψηλότερες ενέργειες και υψηλότερες θερμοκρασίες.
Κάποτε, πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, το Σύμπαν ήταν ήταν τόσο καυτό που ακόμα και τα ουδέτερα άτομα δεν μπορούσαν να σχηματιστούν χωρίς να διαλύονται. Ακόμα νωρίτερα, η σημερινή μικροκυματική ακτινοβολία ήταν τόσο ενεργητική που κυριάρχησε πάνω στην ύλη όσο αφορά το ενεργειακό περιεχόμενο του Σύμπαντος. Σε ακόμη πιο πρώιμους χρόνους, οι πυρήνες των ατόμων διαχωρίστηκαν αμέσως, και σε ακόμη πιο πρώιμους καιρούς, δεν μπορούσαν να δημιουργηθούν καν σταθερά πρωτόνια και νετρόνια.
Μια ιστορία του διαστελλόμενου Σύμπαντος μέσα από μια εικόνα . Περιλαμβάνει την καυτή, πυκνή κατάσταση γνωστή ως Μεγάλη έκρηξη και στη συνέχεια την ανάπτυξη και διαμόρφωση της συμπαντικής δομής . Η πλήρης σειρά δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των παρατηρήσεων των φωτεινών στοιχείων και της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου, υπογραμμίζει τη Μεγάλη Έκρηξη ως τη μόνη έγκυρη εξήγηση για όλα όσα βλέπουμε. Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, ψύχεται επίσης, ενεργοποιώντας τη δημιουργία ιόντων, ουδέτερων ατόμων, και τελικά εμφανίζονται μόρια, νέφη αερίου, αστέρια και τελικά γαλαξίες. Εικόνα: NASA / CXC / Μ. WEISS
Εάν κάνουμε μια συμπερασματική αναδρομή σε όλη τη διαδρομή από τη Μεγάλη Έκρηξη έως τώρα, σε αυθαίρετα καυτές θερμοκρασίες, μικρές αποστάσεις και υψηλές πυκνότητες, θα καταλαβαίναμε ότι αυτό θα ισοδυναμεί πραγματικά με την αρχή των πάντων. Εάν μπορούσαμε να πάμε το ρολόι προς τα πίσω όσο πιο πίσω γίνεται, όλος ο χώρος που σχηματίζει το ορατό μας σύμπαν σήμερα θα συμπιέζεται σε ένα μόνο σημείο.
Τώρα, είναι αλήθεια ότι αν μεταφερθήκαμε σε αυτές τις ακραίες συνθήκες, συμπιέζοντας όλη την ύλη και την ενέργεια που υπάρχει στο σημερινό Σύμπαν σε έναν μικρό όγκο χώρου, οι νόμοι της φυσικής θα καταρρεύσουν. Θα μπορούσαμε να προσπαθήσουμε να υπολογίσουμε διάφορες ιδιότητες, αλλά θα μπορούσαμε να πάρουμε μόνο...ανόητες απαντήσεις. Αυτό περιγράφεται ως Μοναδικότητα: ένα σύνολο συνθηκών όπου ο χρόνος και ο χώρος δεν έχουν νόημα. Με την πρώτη ματιά, αν κάνουμε τις πράξεις, φαίνεται ότι μια Μοναδικότητα είναι αναπόφευκτη, ανεξάρτητα από το τι κυριαρχεί στο ενεργειακό περιεχόμενο του Σύμπαντος.
Η κλίμακα του Σύμπαντος, στον άξονα y, σχεδιάζεται ως συνάρτηση του χρόνου, στον άξονα x. Αν το Σύμπαν είναι κατασκευασμένο από ύλη (κόκκινο), ακτινοβολία (μπλε) ή εγγενή ενέργεια στο ίδιο το διάστημα (κίτρινο), μειώνεται προς το μέγεθος / κλίμακα του 0 καθώς κάνετε την αναδρομή πίσω στο χρόνο. Εικόνα: Ε. SIEGEL
Οι Μοναδικότητες είναι εκεί όπου ο νόμος της βαρύτητας που διέπει το Σύμπαν - Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν - αποδίδει...ανοησίες για προβλέψεις. Η σχετικότητα, θυμηθείτε, είναι η θεωρία που περιγράφει το χώρο και το χρόνο. Αλλά στις Μοναδικότητες, τόσο οι χωρικές όσο και οι χρονικές διαστάσεις παύουν να υφίστανται. Κάνοντας ερωτήσεις όπως "τι υπήρχε πριν από αυτό το γεγονός όπου ξεκίνησε ο χρόνος" είναι τόσο ανόητο όσο το να ρωτάς "πού είμαι" όταν δεν υπάρχει πλέον χώρος.
Πράγματι, αυτό είναι το επιχείρημα που πολλοί κάνουν, συμπεριλαμβανομένου του Paul Davies, όταν ισχυρίζονται ότι δεν μπορεί να υπάρξει συζήτηση για το τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτή είναι μια ταυτολογία, βέβαια, εάν ισχυρίζεστε ότι η Μεγάλη Έκρηξη είναι εκεί που άρχισε ο χρόνος. Αλλά όσο ενδιαφέρον είναι αυτό το επιχείρημα, γνωρίζουμε ότι η Μεγάλη Έκρηξη δεν είναι πια εκεί όπου ξεκίνησε ο χρόνος. Από τότε που έχουμε κάνει σύγχρονες, λεπτομερείς μετρήσεις του Σύμπαντος, έχουμε μάθει ότι αυτή η παρέκταση σε μια μοναδικότητα πρέπει να είναι λάθος.
Η μετάλαμψη από τη Μεγάλη Έκρηξη, η Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου (CMB), δεν είναι ομοιόμορφη, αλλά έχει μικροσκοπικές ατέλειες και θερμοκρασιακές διακυμάνσεις στην κλίμακα μερικών εκατοντάδων Μικροκέλβιν (microkelvin). Αν και αυτό παίζει μεγάλο ρόλο στις τελευταίες στιγμές, μετά από την βαρυτική ανάπτυξη, είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι το πρώιμο Σύμπαν και το μεγάλης κλίμακας Σύμπαν σήμερα είναι μόνο μη - ομοιόμορφο σε επίπεδο μικρότερο του 0,01%. Ο Μαξ Πλανκ ανίχνευσε και μέτρησε αυτές τις διακυμάνσεις με καλύτερη ακρίβεια όσο ποτέ, και μπορεί ακόμη και να αποκαλυφθούν οι επιδράσεις των κοσμικών νετρίνων σε αυτό το σήμα. Οι ιδιότητες αυτών των διακυμάνσεων υποστηρίζουν έντονα μια πληθωριστική προέλευση στο παρατηρούμενο μας Σύμπαν μας. Εικόνα: ESA AND THE PLANCK COLLABORATION
Συγκεκριμένα, τα πρότυπα και τα μεγέθη των διακυμάνσεων που έχουμε ανακαλύψει στη σύγχρονη ακτινοβολία, οτι απέμεινε από την πρώιμη, καυτή και πυκνή κατάσταση, μας διδάσκουν μια σειρά σημαντικών ιδιοτήτων για το Σύμπαν μας. Μας διδάσκουν πόση ύλη υπήρχε στη σκοτεινή ύλη καθώς και στην κανονική ύλη: πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Μας δίνουν μια μέτρηση της χωρικής καμπυλότητας του Σύμπαντος, καθώς και την παρουσία της σκοτεινής ενέργειας και των επιδράσεων των νετρίνων.
Αλλά μας λένε επίσης κάτι ζωτικής σημασίας που συχνά παραβλέπεται: μας λένε αν υπήρχε μια μέγιστη θερμοκρασία για το Σύμπαν πίσω στα αρχικά του στάδια. Σύμφωνα με τα στοιχεία του WMAP και του Planck, το Σύμπαν δεν κατόρθωσε ποτέ να έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη από 1029 βαθμούς Κέλβιν. Αυτός ο αριθμός είναι τεράστιος, αλλά είναι πάνω από 1.000 φορές μικρότερος από ότι οι θερμοκρασίες που θα χρειαζόταν να εξισωθεί με μια μοναδικότητα.
Όλη μας η Συμπαντική ιστορία είναι θεωρητικά καλά κατανοητή, αλλά μόνο ποιοτικά. Με την παρατηρησιακή επιβεβαίωση, και αποκαλύπτοντας διάφορα στάδια στο παρελθόν του Σύμπαντος που πρέπει να έχουν συμβεί, όπως όταν σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες, και πώς το Σύμπαν με την πάροδο του χρόνου υπόκειται σε διαστολή, μπορούμε πραγματικά να καταλάβουμε τον κόσμο που μας περιβάλλει. Οι υπογραφές από τα συμπαντικά απομεινάρια που αποτυπώνονται στο σύμπαν μας από μια πληθωριστική κατάσταση πριν από τη καυτή Μεγάλη Έκρηξη, μας δίνουν έναν μοναδικό τρόπο να δοκιμάσουμε την κοσμική μας ιστορία. Εικόνα: NICOLE RAGER FULLER / NATIONAL SCIENCE FOUNDATION
Οι ιδιαίτερες ιδιότητες του Σύμπαντος που είναι αποτυπωμένες πάνω σε αυτό από τα πρώτα στάδια παρέχουν ένα παράθυρο στις φυσικές διαδικασίες οι οποίες έλαβαν χώρα εκείνες τις εποχές. Όχι μόνο μας λένε ότι δεν μπορούμε να συναγάγουμε τη Μεγάλη Έκρηξη αναδρομικά προς μια μοναδικότητα, αλλά μας λένε για την κατάσταση που υπήρχε πριν (και δημιούργησε) τη καυτή Μεγάλη Έκρηξη: μια περίοδο κοσμικού πληθωρισμού.
Κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού, υπήρξε μια τεράστια ποσότητα ενέργειας εγγενής στο ίδιο το διάστημα, προκαλώντας το Σύμπαν να διασταλεί τόσο γρήγορα όσο και αμείλικτα: με εκθετικό ρυθμό. Αυτή η περίοδος του πληθωρισμού προηγήθηκε της καυτής Μεγάλης Έκρηξης, δημιούργησε τις αρχικές συνθήκες από τις οποίες το Σύμπαν ξεκίνησε να υπάρχει, αφήνοντας μια σειρά από μοναδικά αποτυπώματα τα οποία αναζητήσαμε και ανακαλύψαμε αφού η θεωρία τα είχε ήδη προβλέψει. Με οποιαδήποτε μέτρηση, ο πληθωρισμός είναι μια τεράστια επιτυχία.
Οι κβαντικές διακυμάνσεις που συνέβησαν κατά τον πληθωρισμό επεκτείνονται σε ολόκληρο το Σύμπαν, και όταν ο πληθωρισμός τελείωσε, σημειώθηκαν διακυμάνσεις στην πυκνότητα. Αυτό οδηγεί, με την πάροδο του χρόνου, στην σημερινή μεγάλης κλίμακας δομή του Σύμπαντος, καθώς και τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας που παρατηρούνται στη ΚΑΥ (CMB). Αυτές οι νέες προβλέψεις είναι απαραίτητες για την απόδειξη της εγκυρότητας ενός μηχανισμού προσαρμογής, και έχουν επικυρώσει τον πληθωρισμό ως τη νέα μας κορυφαία θεωρία για το πώς ξεκίνησε η Μεγάλη Έκρηξη. Εικόνα: E. SIEGEL, WITH IMAGES DERIVED FROM ESA/PLANCK AND THE DOE/NASA/ NSF INTERAGENCY TASK FORCE ON CMB RESEARCH
Αυτό αλλάζει αυστηρά τις αντιλήψεις μας για το πώς ξεκίνησε να υπάρχει το Σύμπαν. Νωρίτερα, σας παρουσίασα ένα γράφημα για το πώς το μέγεθος (ή η κλίμακα) του Σύμπαντος εξελίχθηκε με το χρόνο. Το γράφημα εμφάνισε τις διαφορές μεταξύ του τρόπου με τον οποίο το Σύμπαν θα διαστέλλονταν εάν κυριαρχούσε η ύλη (με κόκκινο χρώμα), η ακτινοβολία (με μπλε χρώμα) ή ο ίδιος ο χώρος (όπως κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού, με κίτρινο χρώμα) στους πρώιμους χρόνους. Ωστόσο, δεν ήμουν εντελώς ειλικρινής μαζί σας στην εμφάνιση αυτού του γραφήματος.
Βλέπετε, παρέλειψα κάτι στο προηγούμενο γράφημα, επειδή το...περιόρισα, το "κουτσούρεψα" αν θέλετε σε θετικό, πεπερασμένο χρόνο. Με άλλα λόγια, σταμάτησα τη γραφική παράσταση πριν φθάσει σε μέγεθος μηδέν. Αν επρόκειτο να συνεχίσω να προεκτείνω προς τα πίσω, οι καμπύλες της ύλης και της ακτινοβολίας πράγματι φτάνουν σε μια μοναδικότητα σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή: t = 0. Αυτό θα προέκυπτε αν συνέβαινε η αρχική ιδέα του Big Bang. Αλλά σε ένα πληθωριστικό σύμπαν, έχουμε μόνο ασυμπτωτική κατάσταση στο μηδενικό μέγεθος. Δεν θα το φθάσετε ποτέ. Και όχι σε συγκεκριμένο χρόνο του t = 0, και σε κανέναν πρώιμο χρόνο, ανεξάρτητα από το πόσο πίσω θα πάτε.
Οι μπλε και κόκκινες γραμμές αντιπροσωπεύουν ένα "παραδοσιακό" σενάριο Μεγάλης Έκρηξης, όπου όλα αρχίζουν στο χρόνο t = 0, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του χωροχρόνου. Αλλά σε ένα πληθωριστικό σενάριο (κίτρινο), δεν φτάνουμε ποτέ σε μια Μοναδικότητα, όπου ο χώρος πηγαίνει σε μια μοναδική κατάσταση. Αντίθετα, μπορεί να γίνει μόνο αυθαίρετα μικρός στο παρελθόν, ενώ ο χρόνος συνεχίζει να πηγαίνει προς τα πίσω για πάντα. Η κατάσταση χωρίς όρια η οποία ονομάζεται κατάσταση Hawking-Hartle προκαλεί τη μακροζωία αυτής της κατάστασης, όπως και το θεώρημα Borde-Guth-Vilenkin, αλλά κανένας δεν είναι σίγουρος. Εικόνα: Ε. SIEGEL
Όπως και πολλές μεγάλες ανακαλύψεις στην επιστήμη, και αυτή οδηγεί σε μια σειρά από ευχάριστα νέα ερωτήματα, όπως:
1. Ήταν η πληθωριστική κατάσταση μια σταθερά ; Δεν γνωρίζουμε αν το Σύμπαν διογκώνεται, φουσκώνει αν θέλετε, με τον ίδιο ρυθμό παντού ή αν διογκώνεται για μεγάλες χρονικές περιόδους. Αν το Σύμπαν φουσκώνει με τρόπους που άλλαξαν πολύ γρήγορα από τη μια στιγμή στην άλλη, αλλάζοντας από τοποθεσία σε τοποθεσία, μπορεί να έχει ακόμα τις ιδιότητες που βλέπουμε σήμερα.
2. Η πληθωριστική κατάσταση διαρκεί για πάντα, πηγαίνοντας πίσω στο χρόνο; Ο πληθωρισμός έχει σίγουρα τη δυνατότητα να είναι μια αιώνια κατάσταση. Πιστεύουμε στις περιοχές όπου δεν τελειώνει με μία καυτή Μεγάλη Έκρηξη, αλλά συνεχίζει αιώνια στο μέλλον. Θα μπορούσε όμως να ήταν και αιώνιος στο παρελθόν; Με τίποτα που να απαγορεύει κάτι τέτοιο, πρέπει να εξετάσουμε τη πιθανότητα αυτή.
3. Ο πληθωρισμός συνδέεται με τη σκοτεινή ενέργεια, η οποία είναι επίσης μια μορφή εκθετικής διαστολής; Αν και είναι διαφορετικά στοιχεία σε κλίμακα και μέγεθος, ο κοσμικός πληθωρισμός πρώιμου σταδίου, και η σκοτεινή ενέργεια τελικού-σταδίου δίνουν την ίδια μαθηματική μορφή για την διαστολή του Σύμπαντος. Τα δύο αυτά στάδια σχετίζονται; και η μελλοντική διαστολή θα αυξηθεί σε ισχύ αναζωογονώντας το Σύμπαν, σαν ένα είδος κοσμικού κύκλου;
Οι διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους η σκοτεινή ενέργεια θα μπορούσε να εξελιχθεί στο μέλλον. Η διατήρηση της σταθερότητας ή η αύξηση της δύναμης (σε ένα μεγάλο σχίσμα ή Big Rip) θα μπορούσε ενδεχομένως να αναζωογονήσει το Σύμπαν, ενώ η αναστροφή του σημείου θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια μεγάλη σύνθλιψη (Big Crunch). Κάτω από τα δύο αυτά σενάρια, ο χρόνος μπορεί να είναι κυκλικός, ενώ αν τίποτα από αυτά γίνει πραγματικότητα, ο χρόνος μπορεί να είναι είτε πεπερασμένος είτε άπειρος ως προς το παρελθόν. Εικόνα: NASA / CXC / M.WEISS
Παρατηρησιακά, δεν γνωρίζουμε την απάντηση σε καμία από αυτές τις ερωτήσεις. Το Σύμπαν, όσο μπορούμε να το παρατηρήσουμε, περιέχει μόνο πληροφορίες από τα τελευταία 10-33 δευτερόλεπτα περίπου του πληθωρισμού. Οτιδήποτε συνέβη πριν από αυτό - που περιλαμβάνει οτιδήποτε που θα μας έλεγε πώς -ή- αν ο πληθωρισμός ξεκίνησε, και ποια ήταν η διάρκειά του - εξαφανίζεται, όσον αφορά σε αυτό που είναι ορατό για εμάς, από τη φύση του ίδιου του πληθωρισμού.
Θεωρητικά, δεν θα μπορούσαμε να τα πάμε και πολύ καλύτερα. Το θεώρημα Borde-Guth-Vilenkin μας λέει ότι όλα τα σημεία του Σύμπαντος, αν πάτε αρκετά πίσω, θα συγχωνευθούν μαζί, και ότι ο πληθωρισμός δεν μπορεί να περιγράψει ένα πλήρες χωροχρόνο. Αλλά αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι μια πληθωριστική κατάσταση δεν θα μπορούσε να διαρκέσει για πάντα. Θα μπορούσε εξίσου εύκολα να υπονοηθεί ότι οι ισχύοντες φυσικοί μας κανόνες δεν είναι σε θέση να περιγράψουν με ακρίβεια αυτά τα πρώιμα στάδια.
Οι τρεις μεγάλες δυνατές πιθανότητες για το πώς συμπεριφέρεται ο χρόνος στο Σύμπαν μας είναι ότι ο χρόνος πάντα υπήρχε και θα υπάρχει πάντα, ο χρόνος αυτός υπήρχε μόνο για μια πεπερασμένη διάρκεια αν προχωρούμε προς τα πίσω, ή ο χρόνος είναι κυκλικός και θα επαναλαμβάνεται χωρίς αρχή και χωρίς τέλος. Η Μεγάλη Έκρηξη φαινόταν σαν να παρείχε μια απάντηση για κάποιο χρονικό διάστημα, αλλά από τότε έχει αντικατασταθεί, βυθίζοντας την προέλευσή μας πίσω στην αβεβαιότητα. Εικόνα: Ε. SIEGEL
Linear, infinite past=Γραμμικά άπειρο παρελθόν
Linear finite past=Γραμμικά πεπερασμένο παρελθόν
Cyclic= Κυκλικό
Παρόλο που μπορούμε να εντοπίσουμε την κοσμική μας ιστορία μέχρι τα πρώτα στάδια της καυτής Μεγάλης Έκρηξης, αυτό δεν αρκεί για να απαντήσει στο ερώτημα πώς άρχισε ο χρόνος. Προχωρώντας ακόμη πιο πίσω χρονικά, στα τελικά στάδια του κοσμικού πληθωρισμού, μπορούμε να μάθουμε πώς δημιουργήθηκε και ξεκίνησε η Μεγάλη Έκρηξη, αλλά δεν έχουμε καμία παρατηρήσιμη πληροφορία για το τι συνέβη πριν από αυτό το γεγονός. Το τελικό κλάσμα του δευτερολέπτου του πληθωρισμού είναι εκεί όπου τελειώνει η γνώση μας.
Χιλιάδες χρόνια μετά τη διαμόρφωση των τριών μεγάλων πιθανοτήτων για το πώς άρχισε ο χρόνος - όπως πάντα υπήρχε, όπως είχε αρχίσει μια πεπερασμένη διάρκεια στο παρελθόν ή ήταν μια κυκλική οντότητα - δεν είμαστε πιο κοντά σε μια οριστική απάντηση. Το αν ο χρόνος είναι πεπερασμένος, άπειρος ή κυκλικός δεν είναι μια ερώτηση που έχουμε αρκετές πληροφορίες στο παρατηρήσιμο Σύμπαν για να απαντήσουμε. Εκτός, και αν ανακαλύψουμε έναν νέο τρόπο να αποκτήσουμε πληροφορίες σχετικά με αυτό το βαθύ, υπαρξιακό ερώτημα, η απάντηση μπορεί για πάντα να βρίσκεται πέρα από τα όρια του τι είναι γνωστό.
Ο αστροφυσικός και συγγραφέας Ethan Siegel είναι ο ιδρυτής και πρωταρχικός συγγραφέας του Starts With A Bang! Τα βιβλία του, η Treknology και Beyond The Galaxy, είναι διαθέσιμα στα βιβλιοπωλεία.
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία,
άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα
απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη
άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.