Ματιές στα βάθη του σύμπαντος

Οι κοσμολόγοι και οι αστροφυσικοί είναι οι αρχαιολόγοι του Σύμπαντος, γιατί με τα ισχυρά τους τηλεσκόπια ερευνούν τα βάθη του κοσμικού χρόνου και φτάνουν στην εποχή που γεννήθηκε το φως. Η μεγαλύτερη απόσταση που μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι  είναι η απόσταση που ταξίδεψε το φως  επί 13,7 δισεκατομ. έτη (ηλικία του Σύμπαντος) και ονομάζεται όγκος Hubble ή ορίζοντας παρατήρησης. Πέρα από το ορατό Σύμπαν, που έχει τουλάχιστον 10²⁰ κατοικήσιμους πλανήτες, ο χώρος συνεχίζεται στο άπειρο. Το αρχέγονο Σύμπαν ήταν υπέρπυκνο και αδιαφανές. Κάπου 400.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη επικράτησε η ύλη. Τα φωτόνια απλώθηκαν παντού και δημιούργησαν διαφάνεια, καθώς το Σύμπαν ψυχόταν και διαστελλόταν. Από την εποχή αυτή φτάνει η ακτινοβολία υποβάθρου. Κάθε κυβικό εκατοστό του αέρα περιέχει εκατοντάδες φωτονίων που έχουν κάνει ταξίδι 13,7 δισεκ. χρόνων για να φτάσουν ως εμάς. Καθώς η ακτινοβολία διαχέεται, αυξάνει το μήκος κύματός της και μετατρέπεται σε ραδιοφωνικά κύματα. Η θερμοκρασία της είναι -270 βαθμοί Κελσίου ή 2,7 βαθμοί Κέλβιν. Ο δορυφόρος WMAP μέτρησε τις διακυμάνσεις της. Οι ισχυρότερες είναι μισή μοίρα. Αυτό ενισχύει την άποψη ότι η γεωμετρία του Σύμπαντος είναι επίπεδη  και  ο χώρος  άπειρος, ομοιόμορφα γεμάτος με ύλη. Ο υπολογισμός της ηλικίας του Σύμπαντος σε 13,7 δισεκατ. χρόνια δεν ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα, γιατί ο χρόνος γύρω από τη  Μεγάλη Έκρηξη δεν είναι μετρήσιμος. Άλλωστε έχουν εντοπισθεί άστρα με ηλικία μεγαλύτερη από την ηλικία του Σύμπαντος. Τα 13,7 δισεκ. χρόνια είναι η διάρκεια διαστολής του ορατού Σύμπαντος μέχρι σήμερα.  Ο Έντγουιν Χαμπλ παρατήρησε ότι το φως των μακρινών γαλαξιών μετατοπίζεται προς το ερυθρό (φαινόμενο Ντόπλερ) όσο ταχύτερα απομακρύνονται από τη Γη με ρυθμό διαστολής που ονομάστηκε σταθερά Χαμπλ. Κάποτε όλοι οι γαλαξίες βρίσκονταν στο ίδιο σημείο. Την εποχή της Μ. Έκρηξης η πυκνότητα και η θερμοκρασία της ύλης και της ακτινοβολίας ήταν άπειρες, ενώ οι όγκοι ήταν συρρικνωμένοι στο μηδέν. Δεν μπορούμε να μάθουμε τι συνέβη στο σημείο μηδέν στο χρόνο μηδέν.  Όλα ξεκινούν από κάτι απειροελάχιστο για να εξελιχθούν σε κάτι υπολογίσιμο μέσα στο χώρο και το χρόνο. Ο χρόνος που μελετούν οι αστροφυσικοί δεν είναι ίδιος με αυτόν που αντιλαμβάνονται οι αισθήσεις μας και μετρούν τα ρολόγια. Ενώνεται με τις 3 διαστάσεις του χώρου (μήκος, πλάτος, ύψος) και σχηματίζει το χωροχρονικό συνεχές του σύμπαντος με τις φανερές και κρυφές διαστάσεις. Αλληλεπιδρά με τη βαρύτητα που τον καμπυλώνει και επιβραδύνεται, όταν ένα σώμα  κινείται με υψηλή ταχύτητα σε σχέση με ένα άλλο (διαστολή του χρόνου). Ο ανθρώπινος χρόνος είναι  διαδοχική ροή γεγονότων με κατεύθυνση βέλους, γραμμικός και μη αντιστρεπτός. Ο συμπαντικός χρόνος που μετριέται σε έτη φωτός είναι στατικός και συμπεριλαμβάνει παρελθόν παρόν και μέλλον. Όσο πιο μακριά βρίσκονται τα άστρα που παρατηρούμε, τόσο πιο βαθιά βλέπουμε στο παρελθόν. Αν ταξιδέψει κάποιος με την ταχύτητα του φωτός στο διάστημα, επιστρέφοντας στη Γη θα βρεθεί στο μέλλον. Οι μεγάλες ταχύτητες επιβραδύνουν το χρόνο, ενώ το σώμα που κινείται με περιορισμένες ταχύτητες υφίσταται τη φθορά του χρόνου. Ο νους τρέχει με την ταχύτητα του φωτός, γι αυτό νικά το χρόνο και μας ταξιδεύει σαν χρονομηχανή πότε στο παρελθόν και πότε στο μέλλον. Η διάκριση του χρόνου σε παρελθόν, παρόν και μέλλον σύμφωνα με τον Αϊνστάιν είναι μια χρήσιμη ψευδαίσθηση. Απατηλή είναι και η εικόνα του κόσμου που δημιουργεί το μυαλό το οποίο δέχεται σήματα με τη μορφή κυμάτων ενέργειας και τα μεταφράζει σε ήχους, μορφές, σχήματα και χρώματα και βγάζει γενικά συμπεράσματα από την παρατήρηση μικρού μέρους του σύμπαντος. Οι γαλαξίες απομακρύνονται ισότροπα από τη Γη με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Η «φυγή των γαλαξιών» είναι  ίδια προς κάθε κατεύθυνση, από οποιοδήποτε σημείο του σύμπαντος κι αν παρατηρηθεί (αρχή της ομοιογένειας). Οι μακρινότεροι γαλαξίες που παρατηρούμε έχουν τη φωτεινότητα που εξέπεμπαν πριν  από δισεκατομμύρια χρόνια. Μέσα στο άπειρο, πολυδιάστατο σύμπαν, το ελάχιστο κομμάτι που παρατηρούμε ίσως είναι εξέλιξη σφαιρικής μελανής οπής και αυτό που θεωρούμε διαστολή και απομάκρυνση των γαλαξιών είναι πιθανόν  συστολή προς το σημείο της Μ. Έκρηξης. Το 1949 ο αυστρο-αμερικανός μαθηματικός Κουρτ Γκέντελ αφιέρωσε στα εβδομηκοστά γενέθλια του Αϊνστάιν λύσεις εξισώσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας που έδιναν  περιστρεφόμενα σύμπαντα στα οποία ο χρόνος δεν περνά και επιτρέπονται ταξίδια στο παρελθόν και το μέλλον. Το ενδεχόμενο κάποιος να γίνει χρονοταξιδιώτης απαιτεί  μη γραμμικό χρόνο,  άλλωστε στη φύση δεν υπάρχουν  απόλυτα ευθείες γραμμές.  Σύμφωνα με τη θεωρία του μητρικού σύμπαντος, το δικό μας σύμπαν είναι το νεότερο μιας σειράς συμπάντων που αν ακολουθήσουμε την αλυσίδα γέννησής τους πίσω στο χρόνο, θα φτάσουμε σ’ ένα μητρικό σύμπαν αιώνιο και αυτοδημιούργητο, που αντλεί ενέργεια από το κβαντικό πεδίο. Οι κάτοικοι αυτού του σύμπαντος δεν νιώθουν το χρόνο να περνά, επειδή ζουν σε κλειστή χρονική καμπύλη και δεν βλέπουν την κοσμική διαστολή. Εκεί τα πάντα έχουν  ήδη υπάρξει. Ο χρόνος δεν έχει αρχή ούτε τέλος. Είναι μόνο γέφυρα μετάβασης του σύμπαντος από μια προϋπάρχουσα φάση σε μιαν άλλη.  Και στη θεωρία του ανακυκλούμενου σύμπαντος υπάρχει μια αέναη αλυσίδα θανάτου και αναγέννησης συμπάντων. Η φαινομενική κατεύθυνση του χρόνου προς το μέλλον (βέλος του χρόνου) οφείλεται στην προέλευση του δικού μας Σύμπαντος από ένα προηγούμενο σύμπαν. Παρόμοα ήταν η άποψη του  ιδρυτή της φιλοσοφίας των στωικών Ζήνωνα  από το Κίτιο της Κύπρου (4^ος αιώνας π.Χ.) που δίδασκε ότι το σύμπαν κατά χρονικά διαστήματα εκπυρώνεται (καταστρέφεται με φωτιά) και ανασυντίθεται. Και ο Ηράκλειτος όρισε τον κόσμο ως «πυρ αείζωον απτόμενον μέτρα και σβεννύμενον μέτρα» (αιώνια φωτιά που ανάβει και σβήνει με ρυθμό.) Το μοντέλο του εκπυρωτικού σύμπαντος των καθηγητών Φυσικής και Κβαντομηχανικής Πολ Στάινχαρτ, Νιλ Τούροκ και Αμπάι Αστεκάρ ακολουθεί πορεία βαρυτικής συρρίκνωσης και φτάνει σε σημείο υπερυψηλής πυκνότητας (σημείο Planck). Tότε η βαρύτητα μετατρέπεται από ελκτική σε απωστική δύναμη  και  το καταρρέον σύμπαν  αναπηδά (Μεγάλη Αναπήδηση, Big Bounce) και  αρχίζει να διαστέλλεται δίνοντας ένα νέο σύμπαν. Στο σύμπαν μας η τιμή της κοσμολογικής σταθεράς λ, δύναμης αντίθετης προς τη βαρύτητα, που κρατά το σύμπαν σταθερό, είναι χαμηλή. Στο μοντέλο του κυκλικού σύμπαντος εναλλάσσονται φάσεις διαστολής και συστολής με αποτέλεσμα η εντροπία του συστήματος (τάση προς αταξία) να αυξάνεται από κύκλο σε κύκλο. Κάθε κύκλος διαρκεί 1 τρισεκατομμύριο χρόνια. Στο διάστημα αυτό η ενέργεια της κοσμολογικής σταθεράς διαχέεται και δεν είναι ανιχνεύσιμη στο τέλος του κύκλου. Στους πρώτους κύκλους κοσμογένεσης η  τιμή της λ ήταν μεγάλη, γι αυτό υπήρχαν ελάχιστοι γαλαξίες και άστρα. Στο δικό μας Σύμπαν με τους πολλούς γαλαξίες η εμφάνιση ζωής οφείλεται στην εξασθένιση της λ από κύκλο σε κύκλο. Στο μοντέλο του Στάινχαρτ οι χορδές φτιάχνουν το υφαντό του Σύμπαντος. Οι χορδές δημιουργούν βράνες (=μεμβράνες, θεωρία των υπερχορδών). Γύρω μας υπάρχουν πολλές βράνες-σύμπαντα, που δεν γίνονται αντιληπτά, γιατί βρίσκονται σε άλλες διαστάσεις. Τη στιγμή που συγκρούονται δύο βράνες αρχίζει μέσω εκπύρωσης η γέννηση νέου σύμπαντος.  Το 1928 ο φυσικός Πολ Ντιράκ πρόβλεψε ότι υπάρχει ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο και ένα ηλεκτρόνιο φορτισμένο αρνητικά. Σαν το ηλεκτρόνιο, κάθε σωματίδιο πρέπει να έχει  ένα σωσία με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Ακόμα και  το σύμπαν μας πρέπει να έχει το αντίθετό του, ένα σύμπαν αντιύλης. Ένα άτομο ύλης αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Το 1932 ανακαλύφθηκε το αντισωματίδιο του ηλεκτρονίου, το ποζιτρόνιο (=θετικό ηλεκτρόνιο). Ακολούθησαν το αντιπρωτόνιο και το αντινετρόνιο κι έτσι έγινε δυνατή η κατασκευή αντιύλης από αντισωματίδια. Διαπιστώθηκε μάλιστα ότι η αντιύλη συμπεριφέρεται όπως η ύλη, οικοδομώντας έναν αντικόσμο. Η έλλειψη παρατηρήσιμης αντιύλης στο Σύμπαν αποδίδεται στο γεγονός ότι ύλη και αντιύλη, αν έρθουν σε επαφή, αλληλοεξουδετερώνονται παράγοντας ακτινοβολία. Τέτοιου είδους ακτινοβολία χρησιμοποιείται στον τομέα της Ιατρικής για αξονικές τομογραφίες (ΡΕΤ, τομογραφ. εκπομπής ποζιτρονίων). Οι ποσότητες αντιύλης που φτάνουν  ως εμάς, ερχόμενες σε επαφή με την ύλη της ατμόσφαιρας εξαϋλώνονται. Ίσως υπάρχουν απομονωμένοι κόσμοι αντιύλης, που δεν μπορούμε ν’ αντιληφθούμε την ύπαρξή τους.