Οι 5 εποχές του σύμπαντος

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να εξετάσετε και να συζητήσετε το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον του σύμπαντος, αλλά ένα συγκεκριμένα έχει εξάψει την φαντασία πολλών αστρονόμων. Δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά το 1999 στο βιβλίο των Fred Adams και Gregory Laughlin Οι Πέντε Εποχές του Σύμπαντος: Στο εσωτερικό της Φυσικής Αιωνιότητας όπου διαιρούσαν την ιστορία της ζωής του σύμπαντος σε πέντε εποχές: Πρωταρχική εποχή, Εποχή των άστρων (στην οποία βρισκόμαστε σήμερα), Εκφυλισμένη εποχή, Εποχή Μαύρης Τρύπας, Σκοτεινή Εποχή. Το βιβλίο ενημερώθηκε για τελευταία φορά σύμφωνα με τις τρέχουσες επιστημονικές κατανοήσεις το 2013.

Τα μικροσκοπικά αρχαία νετρίνα μπορεί να διαμόρφωσαν τα μοτίβα των γαλαξιών

Τα μικροσκοπικά σωματίδια που γεννήθηκαν στο πρώτο δευτερόλεπτο μετά το Big Bang μπορούν να αποτύπωσαν την επίδραση τους στα μοτίβα των γαλαξιών που έχουν συσσωρευτεί στον ουρανό. Ένα Αμερικανικό πρόγραμμα για τη χαρτογράφηση του ουρανού μέτρησε με πρωτοφανή ακρίβεια τις αποστάσεις που χωρίζουν ένα εκατομμύριο γαλαξίες, και κατέληξε σε μια «στάνταρτ σχήμα» για τη χαρτογράφηση του Σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα.

Το άξιον λύνει τρία μυστήρια του σύμπαντος

Ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται άξιον (axion) θα μπορούσε να λύσει ένα από τα σπουδαία μυστήρια της φυσικής: το πλεόνασμα της ύλης πάνω στην αντιύλη ή γιατί υπάρχουν όλα αυτά που βλέπουμε στον Κόσμο. Αλλά και την εξήγηση της σκοτεινής ύλης καθώς και το ισχυρό πρόβλημα της συμμετρίας CP .

Είναι το σχήμα του σύμπαντος επίπεδο;

Το σχήμα του σύμπαντος είναι ένα από τα πιο σημαντικά ζητήματα στην κοσμολογία, με εκτεταμένες συνέπειες, ακόμα και μέχρι την τελική μοίρα του Κόσμου. Για δεκαετίες, έχουμε μετρήσεις που δείχνουν ότι το σύμπαν μας είναι γεωμετρικά επίπεδο και άπειρο, έστω και αν μερικοί κοσμολόγοι υποστηρίζουν ότι οι τελευταίες μετρήσεις δείχνουν ένα σφαιρικό σύμπαν.

Η εξίσωση του Alexander Friedmann

Στον Αλέξανδρο Friedmann από τη Ρωσία οφείλεται η ανάπτυξη μιας δυναμικής εξίσωσης για το διαστελλόμενο σύμπαν στη δεκαετία του ’20. Τότε ήταν μια εποχή που οι Einstein, Willem de Sitter από την Ολλανδία και Georges Lemaitre από τη Γαλλία, δούλευαν τις εξισώσεις για την περιγραφή του σύμπαντος. Ο Friedmann την ανέπτυξε τότε ως μια σχετιστική εξίσωση στα πλαίσια της Γενικής Σχετικότητας, αλλά η περιγραφή εδώ θα περιοριστεί σε μια απλουστευμένη, μη-σχετικιστική έκδοση.

Χρειάζεται ο ακριβής συντονισμός των νόμων της φυσικής για να υπάρχουμε;

Έχει ονομαστεί το παράδοξο Goldilocks. Δηλαδή αν η ισχυρή πυρηνική δύναμη που συγκρατεί τους πυρήνες ήταν μόνο κατά τι μεγαλύτερη από ό,τι είναι, τότε τα αστέρια σαν τον ήλιο μας θα έκαιγαν από τα καύσιμα τους, το υδρογόνο, σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Ο ήλιος μας θα είχαν εκραγεί πολύ καιρό πριν και δεν θα υπήρχε ζωή στη Γη. Εάν η ασθενής πυρηνική δύναμη, ήταν κατά τι πιο ασθενής, τότε τα βαριά στοιχεία που συνθέτουν τα περισσότερα πράγματα στον κόσμο μας δεν θα ήταν εδώ, και ούτε εσείς φυσικά.

Πώς το σύμπαν δεν κατέρρευσε αμέσως μετά το Bing Bang σε μια μαύρη τρύπα;

Σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang), όλη η ύλη και η ενέργεια του σύμπαντος αναδύθηκε από μια χωροχρονική ανωμαλία. Γιατί τότε όλη αυτή η ύλη, καθώς βρισκόταν μάλιστα και σε πολύ μικρό χώρο, δεν κατέρρευσε αμέσως σε μια μαύρη τρύπα; Η ερώτηση αυτή έχει πραγματικά δύο σκέλη. Πρώτα, πως κατόρθωσε όλη αυτή η ύλη να βγει από μια ανωμαλία; Σε τελευταία ανάλυση οι φυσικοί περιγράφουν την χωροχρονική ανωμαλία μιας μαύρης τρύπας σαν ένα απύθμενο λάκκο, μέσα στον οποίο πέφτει η ύλη που προέρχεται απ’ έξω, αλλά τίποτα δεν μπορεί να διαφύγει από αυτόν.

Ποιο είναι το σχήμα του σύμπαντος;

Όσοι έχουν διαβάσει εκλαϊκευμένα βιβλία της φυσικής και της αστρονομίας, συχνά βλέπουν ότι το big bang εξηγείται με τη χρήση μιας εικόνας που περιγράφει ένα σύμπαν δύο διαστάσεων (σαν την επιφάνεια ενός μπαλονιού) που επεκτείνεται στις τρεις διαστάσεις. Τι σχήμα όμως έχει στην πραγματικότητα το σύμπαν; Για το σχήμα υπάρχουν τρεις γενικές δυνατότητες.

Η θεωρία του αέναου σύμπαντος πέρα από το Big Bang

Στο βιβλίο Αέναο σύμπαν Τι υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη οι κοσμολόγοι Paul Steinhardt και Neil Turok διαπραγματεύονται την ιστορία ενός Κόσμου δίχως τέλος, ένα κυκλικό σύμπαν που πεθαίνει και ξαναγεννιέται κάθε ένα τρισεκατομμύριο χρόνια. Οι δύο προτείνουν ότι το σύμπαν μας δεν είναι το πρώτο που δημιουργήθηκε τότε, αλλά είναι απότοκο κάποιου προηγούμενου σύμπαντος Η νέα θεωρία που υποστηρίζει ότι υπάρχει ένας συνεχόμενος κύκλος συμπάντων, δέχεται ότι το κάθε ένα είναι μια επανάληψη του προηγούμενου αλλά όχι και ακριβές αντίγραφό του. Γι αυτό και ο χρόνος ξεκίνησε στην πραγματικότητα πριν από το Big Bang, γιατί φυσικά υπήρχε κάποιο σύμπαν πριν από αυτό. Αυτό με τη σειρά του μπορεί να σημαίνει ότι το παρόν σύμπαν είναι πολύ πιο ηλικιωμένο από ότι σήμερα πιστεύουμε.

Οι πέντε τρόποι που μπορεί να τελειώσει το σύμπαν και ο ρόλος της σκοτεινής ενέργειας

Κοιτάζοντας έξω στο Σύμπαν σήμερα, είναι εύκολο να είμαστε τρομαγμένοι από όλα αυτά που μπορούμε να βρούμε. Τα αστέρια που βλέπουμε στον νυχτερινό μας ουρανό είναι ένα μικρό κλάσμα – λίγες χιλιάδες από τα εκατοντάδες δισεκατομμύρια – που υπάρχουν στον Γαλαξία μας. Ο ίδιος ο Γαλαξίας είναι ένας μοναχικός γαλαξίας από τα τρισεκατομμύρια που υπάρχουν στο παρατηρούμενο Σύμπαν, το οποίο όμως εκτείνεται προς όλες τις κατευθύνσεις μήκους περίπου 46 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Μήπως το σύμπαν μας αναδύεται σε μια φυσαλίδα που διαστέλλεται σε μια υψηλότερη διάσταση. Μια νέα θεωρία της φυσικής λέει ναι.

Όπως ένα κομμάτι αφρού στην κορυφή ενός ωκεάνιου κύματος, έτσι και το παρατηρούμενο σύμπαν μας μπορεί να μην είναι τίποτα περισσότερο από μία ‘λωρίδα’ που κάθεται μέσα στην άκρη μιας φυσαλίδας που συνεχώς επεκτείνεται σε μια υψηλότερη διάσταση.

Το σύμπαν μας; Αναδύεται σε μια διογκωμένη φυσαλίδα σε μια πρόσθετη διάσταση

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουψάλα έχουν επινοήσει ένα νέο μοντέλο για το Σύμπαν – το οποίο μπορεί να λύσει το αίνιγμα της σκοτεινής ενέργειας. Στο άρθρο τους, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters , προτείνουν μια νέα δομική αντίληψη, συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ενέργειας, για ένα σύμπαν που εξελίσσεται σε μια αναπτυσσόμενη φούσκα σε μια πρόσθετη διάσταση.

Το πληθωριστικό μοντέλο του σύμπαντος, μία συνάντηση της κοσμολογίας με τη σωματιδιακή φυσική

Αν ρωτήσετε από πού προήλθαν όλα αυτά που βλέπουμε γύρω μας και σας απαντήσουν «από το Big Bang», μην τους πιστέψετε. Καμιά ουσία δεν γεννήθηκε την ώρα της Μεγάλης Έκρηξης. Κι αν δεν συνέβαινε μια τρομερή διαστολή, ο πληθωρισμός (μετά από 10−36 sec. μετά την θεωρητική έναρξη του Big Bang έως κάποια στιγμή μεταξύ 10 -33 και 10 –32 δευτερολέπτων μετά),.δεν θα υπήρχε τίποτα γύρω μας, ούτε εσείς για να υποβάλλετε τούτη την ερώτηση.

Ο κοσμικός πληθωρισμός γέννησε το Big Bang

Κοιτάζοντας έξω στο σύμπαν μας σήμερα, βλέπουμε όχι μόνο μια τεράστια ποικιλία από αστέρια και γαλαξίες τόσο κοντά όσο και μακριά, βλέπουμε επίσης μια περίεργη σχέση: όσο πιο μακριά είναι ένας μακρινός γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα φαίνεται να απομακρύνεται από εμάς. Σε κοσμικό επίπεδο, το Σύμπαν επεκτείνεται, με όλους τους γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών να απομακρύνονται μεταξύ τους με την πάροδο του χρόνου. Κατά το παρελθόν λοιπόν το Σύμπαν ήταν θερμότερο, πιο πυκνό και όλα ήταν πιο κοντά.

Η θεωρία των δύο συμπάντων

Αυτή η θεωρία προέρχεται από την Μ-θεωρία των χορδών αλλά είναι πολύ παράξενη. Η ιδέα από την οποία προέρχεται είναι ότι ο Κόσμος είχε κάποτε 10 διαστάσεις, αλλά αυτός ο δέκα-διαστατικός Κόσμος ήταν πολύ ασταθής, επειδή είχε ένα είδος «τάσης» παρόμοιας με αυτήν που έχει ένα τεντωμένο ελατήριο ή ένα ελαστικό φύλλο. Κατά συνέπεια, το αρχικό σύμπαν χωρίστηκε σε δύο Κόσμους: ο ένας έχει έξι διαστάσεις και ο άλλος τέσσερις. Ο Κόσμος των τεσσάρων διαστάσεων είναι ο δικός μας (τρεις διαστάσεις του χώρου κι μία του χρόνου), που παρήγαγε ύλη, τους γαλαξίες και τα άστρα, ενώ συνεχίζει να διαστέλλεται. Έτσι στην πραγματικότητα το big bang ήταν ο διαχωρισμός ενός σύμπαντος 10 διαστάσεων.

Η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να υπάρχει παρά τις πρόσφατες αναφορές για το αντίθετο

Μόλις πριν από 20 χρόνια η εικόνα μας για το Σύμπαν αναθεωρήθηκε εκπληκτικά. Όλοι γνωρίζαμε ότι το σύμπαν μας επεκτεινόταν, ότι ήταν γεμάτο από ύλη και ακτινοβολία και ότι το μεγαλύτερο μέρος της ύλης εκεί έξω δεν μπορούσε να φτιαχτεί από τα ίδια, φυσιολογικά άτομα, με τα οποία είμαστε εξοικειωμένοι. Προσπαθούσαμε να προσδιορίσουμε, με βάση το πώς διαστελλόταν το Σύμπαν, ποιά θα ήταν η μοίρα μας: θα κατέρρεε πάλι από εκεί που ξεκίνησε, θα διαστελλόμαστε για πάντα ή θα βρισκόμασταν ακριβώς στα σύνορα μεταξύ των δύο;

Είτε το σύμπαν είναι πολύ διαφορετικό από όσο υποθέτουμε ή η θεωρία χορδών είναι λανθασμένη

Σε μια δημοσίευση ο σπουδαίος θεωρητικός των χορδών Cumrun Vafa του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ αναφέρει ότι υπάρχει μια απλή φόρμουλα που υπαγορεύει ποια είδη συμπάντων επιτρέπεται να υπάρχουν και ποιά απαγορεύονται, σύμφωνα με τη θεωρία χορδών.

Το σύμπαν είναι μια ψευδαίσθηση;

Το 1982 μια ερευνητική ομάδα του πανεπιστημίου του Παρισιού υπό την διεύθυνση του φυσικού Alain Aspect, πραγματοποίησε ίσως το σπουδαιότερο πείραμα του 20ου αιώνα. Οι παραπάνω ερευνητές ανακάλυψαν ότι υπό κατάλληλες συνθήκες υποατομικά σωμάτια όπως τα ηλεκτρόνια, μπορούν να επικοινωνούν ακαριαία με άλλα υποατομικά σωμάτια ανεξάρτητα από την απόσταση που τα χωρίζει τόσο αν πρόκειται για απόσταση 5 εκατοστών ή για απόσταση 100 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων, ως να ήξερε κάθε ανεξάρτητο σωμάτιο ακριβώς τι κάνουν τα άλλα.

Η NASA επεξεργάζεται την ταχύτητα διαστολής του σύμπαντος και βρίσκει πολύ παράξενες διαπιστώσεις

Οι επιστήμονες της NASA έχουν κάνει την πιο ακριβή μέχρι τώρα μέτρηση της διαστολής του σύμπαντος ποτέ – και βρήκαν πράγματι ένα πολύ περίεργο αποτέλεσμα. Στην έρευνα της χρησιμοποίησε δύο διαστημικά τηλεσκόπια για να δει πόσο γρήγορα αναπτύχθηκε το σύμπαν. Ανακαλύπτοντας ότι ο σημαντικός αυτός αριθμός θα μπορούσε να βοηθήσει ώστε να κατανοήσουμε από πού προήλθε ο κόσμος και πού πηγαίνει

Ο εγκέφαλος, το internet και οι δομές του σύμπαντος αναπτύσσεται παρόμοια;

Ο φυσικός Dmitri Krioukov του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, πραγματοποίησε προσομοιώσεις που δείχνουν ότι οι δομές του σύμπαντος είναι πολύ πιθανό να αναπτύσσεται με τρόπο ανάλογο με εκείνον του εγκεφάλου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η ανάπτυξη του σύμπαντος έχει επίσης κοινά χαρακτηριστικά με την ανάπτυξη του Internet αλλά και των κοινωνικών δικτύων.Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας πραγματοποίησαν προσομοιώσεις που δείχνουν ότι το Σύμπαν είναι πολύ πιθανό να αναπτύσσεται με τρόπο ανάλογο με εκείνον του εγκεφάλου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η ανάπτυξη του σύμπαντος έχει επίσης κοινά χαρακτηριστικά με την ανάπτυξη του Internet αλλά και των κοινωνικών δικτύων.