Για ποιό λόγο το σύμπαν δεν καταστράφηκε μόλις δημιουργήθηκε

Το σύμπαν μας δεν θα έπρεπε να υπάρχει, λένε οι επιστήμονες, γιατί θα μπορούσε να είχε καταστραφεί μόλις δημιουργήθηκε. Αυτό, λέει η επιστήμη, θα έπρεπε να είχε συμβεί, αλλά σαφώς δεν συνέβη.

Advertisements

Ο Κόσμος μας μπορεί να έχει προκύψει από μια μαύρη τρύπα σε ένα σύμπαν υψηλότερων διαστάσεων

Η Μεγάλη Έκρηξη δημιουργεί ένα μεγάλο ερώτημα: αν ήταν πράγματι ο κατακλυσμός που έφερε στο προσκήνιο το σύμπαν μας πριν 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια, τι ήταν αυτό που τον προκάλεσε; Τρεις λοιπόν ερευνητές από το Ινστιτούτο Perimeter του Καναδά έχουν μια νέα ιδέα για το τι θα μπορούσε να υπάρχει πριν από το big bang. Είναι λίγο περίπλοκο, αλλά στηρίζεται στον ήχο των μαθηματικών, ελέγξιμη θεωρία και αρκετά δελεαστική

Δέκα ερωτήσεις και απαντήσεις για το Σύμπαν μας

Η προέλευση του σύμπαντος είναι ένα θέμα που απασχολεί και σίγουρα θα απασχολεί και στο μέλλον την ανθρωπότητα.Το ίδιο ισχύει και για το μέλλον του.Ας προσπαθήσουμε με δέκα ερωτήσεις και απαντήσεις να μιλήσουμε για το Σύμπαν μας.

Οι τρεις σημαντικές ανακαλύψεις που μας επιβεβαίωσαν το σενάριο της Μεγάλης Έκρηξης

Εάν έχετε κάνει το γύρο του Κόσμου, ξέρετε ότι ο Γαλαξίας μας είναι απλώς ένας από τους αμέτρητους γαλαξίες με άστρα με τους οποίους είναι γεμάτος ο αισθητός μας κόσμος. Λόγω της αμοιβαίας βαρυτικής ελκτικής δύναμης τους θα περίμενε κάποιος όλοι αυτοί οι γαλαξίες, και ο δικός μας φυσικά, να κινούνται ο ένας προς τον άλλον. Αλλά το 1929, ο αστρονόμος Edwin Hubble έκανε την πιο απροσδόκητη ανακάλυψη που έγινε ποτέ στην Αστρονομία: οι απόμακροι γαλαξίες απομακρύνονται από τη Γη. Στην πραγματικότητα, όσο πιο απόμακρος ήταν ένας γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται από μας.

Πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν; Ίσως και 7 τρισ. έτη φωτός

Καθώς η επιστήμη εξελίσσεται οι αστρονόμοι είναι σε θέση να δουν πίσω στο χρόνο λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Το γεγονός αυτό φαίνεται να υπονοεί ότι ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να το βλέπουμε. Αλλά το μέγεθος του σύμπαντος εξαρτάται από πολλά πράγματα, συμπεριλαμβανομένου του σχήματος και της διαστολής του. Πόσο λοιπόν μεγάλο είναι το σύμπαν; Η αλήθεια είναι ότι οι επιστήμονες δεν μπορούν να βρουν το μέγεθος του..

Μήπως βρίσκεται πολύ κοντά σε μας ένα άλλο σύμπαν

Από τη δεκαετία του 1960, οι αστρονόμοι έχουν επίγνωση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας υποβάθρου που διαποτίζει το σύμπαν. Γνωστή ως το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων (CMB), αυτή η ακτινοβολία είναι το αρχαιότερο φως στο Σύμπαν και ό, τι έχει απομείνει από το Big Bang. Μέχρι το 2004, οι αστρονόμοι είχαν, επίσης, επίγνωση του γεγονότος ότι μια μεγάλη περιοχή εντός της CMB φαίνεται να είναι ψυχρότερη από το περιβάλλον της.

Τι γίνεται αν υπάρχει ένα σύμπαν;

Ο Lee Smolin, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Perimeter του Καναδά, σε ένα άρθρο του εξηγεί γιατί οι θεωρίες της κοσμολογίας που δείχνουν ότι το δικό μας σύμπαν είναι ένα μόνο από τα πολλά που υπάρχουν – η γνωστή θεωρία του πολυσύμπαντος – και ταυτόχρονα επιβάλουν την αντίληψη ότι δεν υπάρχει χρόνος, είναι λανθασμένες.

Γιατί οι φυσικοί δεν μπορούν να αποφύγουν την περίπτωση της δημιουργίας

Πριν πέντε χρόνια κατά τη συνάντηση των πιο σημαντικών προσωπικοτήτων, έγιναν δύο τολμηρές προτάσεις που αποτελούν σοβαρή απειλή για την δεδομένη γνώση του σύμπαντος. Η μία πρόταση δείχνει ότι ένα προβληματικό αντικείμενο που ονομάζεται γυμνή ανωμαλία είναι πολύ πιο πιθανό να υπάρχει από ό,τι εκτιμούσαμε προηγουμένως. Η άλλη υποστηρίζει ότι το σύμπαν δεν είναι αιώνιο, οπότε ανασταίνει το ακανθώδες ζήτημα του πώς δόθηκε η ώθηση στην εκκίνηση του σύμπαντος, χωρίς το απαραίτητο χέρι ενός υπερφυσικού δημιουργού

Κώστας Σκενδέρης: Στην αρχή το σύμπαν ίσως ήταν ολόγραμμα

Παρατηρησιακά δεδομένα από τον δορυφόρο Planck, τα οποία στηρίζουν την υπόθεση ότι το σύμπαν είναι ένα τεράστιο και περίπλοκο ολόγραμμα, εντόπισαν για πρώτη φορά επιστήμονες από τον Καναδά, την Ιταλία και την Αγγλία, με επικεφαλής τον καθηγητή – ερευνητή του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον, τον Κώστα Σκενδέρη, που έχει αποφοιτήσει από το τμήμα Φυσικής του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου.

Ο πληθωρισμός σαν ιστορία

Μια από τις ιδιομορφίες του πληθωρισμού, είναι ότι φαίνεται να συμβαίνει ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Ακόμα και το φως χρειάζεται 30 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου για να διασχίσει ένα εκατοστόμετρο μήκους. Ο πληθωρισμός όμως διαστέλλει το σύμπαν από μια διάμετρο μικρότερη αυτής του πρωτονίου σε διάμετρο 10 cm σε χρόνο 15 Χ 10-33 sec. Κάτι τέτοιο είναι δυνατόν, γιατί αυτό που διαστέλλεται είναι ο ίδιος ο χωροχρόνος και μεταφέρει μαζί του την ύλη. Τίποτα δεν κινείται ταχύτερα από το φως μέσα στον χωροχρόνο, είτε κατά την διάρκεια του πληθωρισμού, είτε και ύστερα από αυτήν. Πράγματι, επειδή η ίδια η διαστολή του χωροχρόνου λαμβάνει χώρα τόσο γρήγορα, η ύλη δεν προλαβαίνει να μετακινηθεί σημαντικά στο χρονικό αυτό διάστημα, και η διαδικασία αυτή «παγώνει» την αρχική ομοιογένεια της πρωταρχικής κβαντικής φυσαλίδας που εξελίχθηκε κατόπιν σε σύμπαν.

Η Ολογραφική Αρχή και το ξεκίνημα της

Μια παράξενη θεωρία που λέγεται ολογραφική αρχή, λέει ότι το Σύμπαν είναι σαν ένα ολόγραμμα. Όπως το φως μας επιτρέπει να απεικονίσουμε ένα τρισδιάστατο είδωλο πάνω σε ένα επίπεδο φιλμ, έτσι και το φαινομενικά τρισδιάστατο Σύμπαν μπορεί να είναι τελείως ισοδύναμο με κάποια κβαντικά πεδία και φυσικούς νόμους, «σχεδιασμένους» σε μια τεράστια μακρινή επιφάνεια. Η φυσική των μαύρων τρυπών μας δίνει κάποια ένδειξη ότι κάτι τέτοιο θα μπορούσε να είναι αληθές. Η μέγιστη εντροπία ή πληροφορία αυτών των περίεργων αντικειμένων, είναι ανάλογη με την επιφάνειά τους, και όχι με τον όγκο τους. Ίσως λοιπόν και ολόκληρο το Σύμπαν να είναι σαν ένα γιγάντιο ολόγραμμα.

Βαρυτικοί φακοί υποστηρίζουν ότι η διαστολή του σύμπαντος γίνεται ταχύτερα από όσο πιστεύαμε

Με τη χρήση πέντε κοντινών μας γαλαξιών, ως γιγάντιους βαρυτικούς φακούς, η διεθνής ομάδα αστρονόμων H0LiCOW χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble υπολόγισε με μία ανεξάρτητη μέτρηση την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Ο ρυθμός διαστολής της νέας μέτρησης για το τοπικό Σύμπαν είναι σύμφωνο με τα προηγούμενα ευρήματα. Ωστόσο το ενδιαφέρον κρύβεται στην διαφωνία της νέας μέτρησης με αυτές του πρώιμου σύμπαντος, με τη βοήθεια της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, δηλαδή το «απολίθωμα» της ακτινοβολίας που εξέπεμπε το σύμπαν όταν είχε ηλικία μόλις 380.000 έτη. Κι αυτό παραπέμπει σε ένα θεμελιώδες πρόβλημα στην καρδιά της κατανόησης που έχουμε για το σύμπαν.

Η σκοτεινή ενέργεια και η αναπάντεχη διαστολή του σύμπαντος

Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια ιδιότητα του κενού χώρου, η οποία επιτρέπεται να υπάρχει από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, και που λειτουργεί ως μια μεγάλη, αρνητική πίεση, αναγκάζοντας έτσι το σύμπαν να διαστέλλεται με ένα όλο και πιο γρήγορα ρυθμό. Η ύπαρξή του έχει προταθεί για να εξηγήσει τις παρατηρήσεις που δείχνουν ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται. Οι πιο πρόσφατες παρατηρήσεις από το δορυφόρο Planck (μια αποστολή της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος) δείχνουν ότι το 68,3% της υλο-ενέργειας του σύμπαντος έχει τη μορφή της σκοτεινής ενέργειας. Ένα επιπλέον 26,8% αποτελείται από σκοτεινή ύλη, ενώ το υπόλοιπο 4,9% είναι συνηθισμένη ύλη.

Θεωρία των Πάντων

Σύμφωνα με τις θεωρίες που μας αποκαλύπτουν τις πρώτες απειροελάχιστες στιγμές της γένεσης με βάση τις παρατηρήσεις και τα πειράματα που έχουν γίνει μέχρι τώρα, το Σύμπαν την εποχή εκείνη είχε μία απροσδιόριστη χρονική διάρκεια ύπαρξης, αφού η διάσταση του χρόνου εξομοιώνονταν κατά κάποιον τρόπο με μία από τις διαστάσεις του χώρου. Αυτό που υπήρχε στον περιορισμένο εκείνο χώρο, που ήταν μικρότερος από το μέγεθος ενός πρωτονίου, δεν ήταν παρά ένας «κβαντικός αφρός», ενώ το Σύμπαν στο οποίο ζούμε τώρα αποτελούσε τότε ένα μικροσκοπικό μόνο κομμάτι του αφρού. Οπότε κάποια στιγμή, ωθούμενο από μία τυχαία κβαντική διακύμανση, το κοσμικό ρολόι άρχισε να χτυπάει ξεκινώντας έτσι τη διαστολή του Σύμπαντος.

Κλασική κοσμολογία

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΕΙΝΑΙ η επιστήμη που εξετάζει το Σύμπαν ως σύνολο, μελετώντας την αρχή, την εξέλιξη και την τελική του τύχη. Όσον αφορά τις ιδέες, είναι η μεγαλύτερη από τις μεγάλες επιστήμες. Όσον αφορά όμως το τεχνικό τμήμα, τα πράγματα είναι λιγότερο εντυπωσιακά. Είναι αλήθεια βέβαια ότι όσες πληροφορίες για το Σύμπαν χρησιμοποιούν οι κοσμολόγοι συλλέγονται από γιγάντια τηλεσκόπια ή διαστημικά ερευνητικά οχήματα, και ότι, πολλές φορές, μεγάλοι ηλεκτρονικοί υπολογιστές χρησιμοποιούνται για να γίνουν οι υπολογισμοί

Το μοντέλο του μικρού Higgs δίνει χέρι βοήθειας στην υπόθεση του Θερμού Πληθωρισμού

Δύο δεκαετίες από τότε που προτάθηκε ως μια εναλλακτική θεώρηση του πληθωρισμού, ο θερμός πληθωρισμός, ο οποίος εμπλέκει θερμές μάλλον παρά ψυχρές θερμοκρασίες, δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί σε μια πλήρως ολοκληρωμένη θεωρία. Αντίθετα από τον τυπικό πληθωρισμό, οι ερευνητές δεν έχουν καταφέρει να οικοδομήσουν ένα απλό και πειστικό μοντέλο για τον θερμό πληθωρισμό που να συγκροτείται από πρώτες αρχές. Αυτό μέχρι τώρα. Σε μια νέα μελέτη, ο κύριος εισηγητής του θερμού πληθωρισμού, Arjun Berera, από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και οι συνεργάτες του έχουν δανειστεί μια έννοια από τις θεωρίες σωματιδιακής φυσικής για να παραγάγουν ένα τέτοιο μοντέλο. Το αποτέλεσμα διαλύει την κυρίαρχη θεώρηση ότι η ανάπτυξη μοντέλων απλών πρώτων αρχών του θερμού πληθωρισμού θα ήταν αδύνατη.

Η ηλικία του Σύμπαντος

Ένα από τα πιο βασικά κοσμολογικά θέματα που μένουν ανοικτά και ζητούν απάντηση είναι το πρόβλημα της ηλικίας του Σύμπαντος. Έχει όμως λογική έννοια ένα τέτοιο ερώτημα;
Σύμφωνα με τις πιο σύγχρονες επιστημονικές απόψεις, όταν αυξάνεται η ακτίνα του Σύμπαντος, αντίστοιχα μεταβάλλεται η καμπυλότητα του χώρου και η πυκνότητα της ύλης του. Το γεγονός αυτό όμως, σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, σημαίνει όμως ότι μεταβάλλεται και η διάρκεια αυτής της ποσότητας που σήμερα ονομάζουμε δευτερόλεπτο χρόνου.

Πόσο ισοτροπικό είναι το σύμπαν;

Οι κοσμολόγοι μπορούν να αναστενάξουν με ανακούφιση: η ακριβέστερη ως σήμερα μελέτη επιβεβαιώνει τη βασική υπόθεση ότι το Σύμπαν διαστέλλεται ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις, χωρίς να περιστρέφεται ή να τεντώνεται.

Επιστήμονες περιγράφουν τη «γέννηση» του σύμπαντος χωρίς τη Μεγάλη Έκρηξη

Πώς δημιουργήθηκε ο κόσμος που μας περιβάλλει; Με τη Μεγάλη Έκρηξη, σύμφωνα με την καθιερωμένη θεωρία, δηλαδή με την απότομη διαστολή ενός «κοσμικού σπόρου» άπειρης πυκνότητας. Ωστόσο, δύο επιστήμονες υποστηρίζουν πως η παραπάνω περιγραφή δεν είναι η μοναδική που εξηγεί πειστικά την καταγωγή του σύμπαντος.

Η θεωρία του Big Bang

Περίπου πριν 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια, ολόκληρο το σύμπαν ήταν συμπιεσμένο στα όρια ενός ατομικού πυρήνα. Μια κατάσταση γνωστή ως ιδιομορφία, είναι η στιγμή πριν από τη δημιουργία όταν δεν υπήρχε ούτε χώρος ούτε χρόνος. Σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο που εξηγεί τον Κόσμο μας, μια απίστευτη έκρηξη, θερμοκρασίας τρισεκατομμυρίων βαθμών και απείρως πυκνή, δημιούργησε όχι μόνο τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια και από εκεί την υπόλοιπη ύλη, αλλά και τον ίδιο τον χώρο και χρόνο. Οι θεωρίες της κοσμολογίας συνδυασμένες με τις παρατηρήσεις των αστρονόμων επέτρεψαν στους κοσμολόγους να αναδημιουργήσουν την αρχέγονη χρονολογία των γεγονότων, γνωστών ως Μεγάλη Έκρηξη.