Τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη

  

Λοιπόν, τι συνέβη πράγματι πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη; Τα περισσότερα παιδιά σχολικής ηλικίας κάνουν τους γύρω τους να σαστίζουν όταν θέτουν τέτοια ερωτήματα.

 Συνήθως αρχίζουν με απορίες σχετικά με το αν ο χώρος «είναι απέραντος», ή ποια είναι η προέλευση των ανθρώπων, ή πως σχηματίστηκε ο πλανήτης Γη. 

Στο τέλος, η σειρά των ερωτήσεων φαίνεται να επιστρέφει πάντοτε στην απαρχή των πραγμάτων: τη Μεγάλη Έκρηξη. «Αλλά, τι την προκάλεσε;»

Τα παιδιά μεγαλώνουν με μια διαισθητική αντίληψη περί αιτίου και αποτελέσματος. Δεν είναι δυνατόν τα γεγονότα στον φυσικό κόσμο «απλώς να συμβαίνουν» Κάτι προκαλεί τη πραγμάτωσή τους. Ακόμη κι όταν ο ταχυδακτυλουργός βγάζει με πειστικό τρόπο ένα λαγό από το καπέλο του, υποψιαζόμαστε ότι υπάρχει κάποιο τέχνασμα. Επομένως, θα μπορούσε άραγε ολόκληρο το σύμπαν απλά να παρουσιαστεί ξαφνικά, ως δια μαγείας, χωρίς κανέναν απολύτως ουσιαστικό λόγο;

 

Αυτές οι απλές απορίες της σχολικής ηλικίας έχουν βασανίσει άπειρες γενιές φιλοσόφων, επιστημόνων και θεολόγων. Πολλοί αντιπαρήλθαν το θέμα ως ένα ανεξιχνίαστο μυστήριο. Άλλοι προσπάθησαν να το απαλείψουν. Οι περισσότεροι όμως κατέληγαν σε μια φοβερή αμηχανία απλώς και μόνο που το σκέφτονταν.

Στην απλούστερη μορφή του, το πρόβλημα είναι το ακόλουθο: Εάν τίποτε δεν συμβαίνει χωρίς αιτία, τότε κάτι πρέπει να προκάλεσε και την εμφάνιση του σύμπαντος. Ωστόσο, τότε αντιμετωπίζουμε το αναπόφευκτο ερώτημα τι προκάλεσε αυτό το κάτι κ.ο.κ., σε μια επ’ άπειρον αναδρομή. Ορισμένοι διακηρύσσουν απλά ότι ο Θεός δημιούργησε το σύμπαν, αλλά τα παιδιά θέλουν πάντοτε να γνωρίζουν ποιος δημιούργησε τον Θεό, και τούτη η σειρά ερωτημάτων γίνεται δυσάρεστα ακανθώδης.

Ένας τακτικός ελιγμός συνίσταται στο να ισχυριστούμε ότι το σύμπαν δεν είχε αρχή, ότι υπάρχει αιώνια. Δυστυχώς, αυτή η φαινομενικά εύλογη ιδέα αποδεικνύεται εσφαλμένη, για πολλούς επιστημονικούς λόγους…..

Πρέπει να επισημάνουμε ότι, αν υπάρχει άπειρη ποσότητα χρόνου, τότε οτιδήποτε μπορεί να συμβεί, αφού, εάν είναι πιθανό να συμβεί μια φυσική διεργασία με μια συγκεκριμένη μη μηδενική πιθανότητα – οσοδήποτε μικρή – τότε, εφόσον υπάρχει άπειρη ποσότητα χρόνου, η διεργασία πρέπει να πραγματοποιηθεί, με πιθανότητα ίση με τη μονάδα. Μέχρι σήμερα, το σύμπαν θα έπρεπε να έχει καταλήξει σε κάποιο είδος τελικής κατάστασης, προς την οποία έχουν εξελιχθεί όλες οι δυνατές φυσικές διεργασίες. Επιπλέον, δεν εξηγούμε την ύπαρξη του σύμπαντος υποστηρίζοντας ότι αυτό υπήρχε ανέκαθεν. Κάτι τέτοιο είναι μάλλον σαν αν λέμε ότι ουδείς συνέγραψε την Αγία Γραφή: απλώς αντιγράφηκε από παλαιότερες εκδόσεις. Πέρα απ’ όλα αυτά, υπάρχουν πολύ πειστικές ενδείξεις ότι το σύμπαν πράγματι εμφανίστηκε με μια Μεγάλη Έκρηξη, πριν από δεκαπέντε δισεκατομμύρια χρόνια περίπου.

 Τα αποτελέσματα αυτής της αρχέγονης έκρηξης είναι σαφώς ανιχνεύσιμα σήμερα – στο γεγονός ότι το σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται και είναι γεμάτο από μια μεταλαμπή θερμικής ακτινοβολίας.

Ερχόμαστε λοιπόν αντιμέτωποι με το πρόβλημα του τι συνέβη πρωτύτερα ώστε να προκληθεί η Μεγάλη Έκρηξη. Οι δημοσιογράφοι αρέσκονται να θέτουν αυτό το ερώτημα με σαρκαστική διάθεση στους επιστήμονες, όταν οι τελευταίοι διαμαρτύρονται για τα χρηματικά ποσά που διατίθενται για την επιστημονική έρευνα. Ουσιαστικά, η απάντηση (κατά τη γνώμη μου) έχει δοθεί προ πολλού, από κάποιον Αυγουστίνο της Ιππώνος, έναν άγιο της Χριστιανικής Εκκλησίας που έζησε τον 5ο αιώνα. Εκείνες τις προεπιστημονικές εποχές, η κοσμολογία ήταν κλάδος της θεολογίας, και ο σαρκασμός δεν προερχόταν από δημοσιογράφους αλλά από ειδωλολάτρες: «Τι έκανε ο Θεός πριν δημιουργήσει το Σύμπαν;» ρωτούσαν. «Έφτιαχνε την Κόλαση για κάτι σαν κι εσάς!», ήταν η καθιερωμένη απάντηση.

Ο Αυγουστίνος, όμως, ήταν πιο οξύνους. Το σύμπαν, ισχυρίστηκε, «δεν δημιουργήθηκε εν χρόνω (in tempore), αλλά μετά του χρόνου(cum tempore)».


Με άλλα λόγια, η απαρχή του σύμπαντος – αυτό που ονομάζουμε Μεγάλη Έκρηξη – δεν ήταν απλά η ξαφνική εμφάνιση της ύλης σ’ ένα αιώνια προϋπάρχον κενό, αλλά η γέννηση του ίδιου του χρόνου. Ο χρόνος άρχισε μαζί με το σύμπαν. Δεν υπήρχε «πριν», δεν υπήρχε κάποιος ατέλειωτος ωκεανός χρόνου για έναν θεό, ή για μια φυσική διεργασία, ώστε να σπαταληθεί σε μια προετοιμασία άπειρης διάρκειας.

Είναι αξιοσημείωτο ότι η σύγχρονη επιστήμη έχει καταλήξει, λίγο ως πολύ, στο ίδιο συμπέρασμα με τον Αυγουστίνο, βασιζόμενη σε ότι γνωρίζουμε σήμερα σχετικά με τη φύση του χώρου, του χρόνου και της βαρύτητας. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ήταν αυτός που μας δίδαξε ότι ο χρόνος και ο χώρος δεν αποτελούν απλώς μια αμετάβλητη σκηνή στην οποία εκτυλίσσεται το μεγάλο κοσμικό δράμα, αλλά έχουν και αυτοί το ρόλο τους – συμμετέχουν στο φυσικό σύμπαν. Ως φυσικές οντότητες, ο χρόνος και ο χώρος μπορούν να μεταβάλλονται – να υφίστανται παραμορφώσεις – εξαιτίας βαρυτικών διεργασιών. Η θεωρία της βαρύτητας προβλέπει ότι υπό τις ακραίες συνθήκες που κυριαρχούσαν στο πρώιμο σύμπαν ο χώρος και ο χρόνος μπορεί να ήταν τόσο παραμορφωμένοι, ώστε να υπήρχε ένα σύνορο, ή «ανωμαλία», στην οποία η παραμόρφωση του χωρόχρονου να ήταν άπειρη, και συνεπώς αδύνατη η «προέκταση» του χώρου και του χρόνου πέρα από αυτήν. Έτσι, η φυσική προβλέπει ότι ο χρόνος είναι πράγματι «φραγμένος» προς το παρελθόν, όπως ισχυρίστηκε ο Αυγουστίνος. Ο χρόνος δεν εκτείνεται σ’ ένα αιώνιο παρελθόν.

 

Εάν η Μεγάλη Έκρηξη ήταν αρχή του ίδιου του χρόνου, τότε κάθε συζήτηση περί του τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, ή περί του τι την προκάλεσε – με τη συνήθη έννοια της φυσικής αιτιότητας – απλώς δεν έχει νόημα. Βέβαια, πολλά παιδιά, αλλά και ενήλικοι, θεωρούν ανεπαρκή αυτή την απάντηση. Αντιτείνοντας ότι πρέπει να υπάρχει κάτι περισσότερο από αυτό.
Πράγματι υπάρχει. Άλλωστε, γιατί θα έπρεπε ο χρόνος ξαφνικά να αρχίσει να κυλάει; Πως μπορεί να εξηγηθεί ένα τόσο μοναδικό γεγονός; Μέχρι πρόσφατα, φαινόταν ότι κάθε εξήγηση της αρχικής “ανωμαλίας”, η οποία αποτέλεσε την αρχή του χρόνου, θα έπρεπε να υπερβαίνει τα όρια της επιστήμης.
Εντούτοις, όλα εξαρτώνται από το τι εννοούμε όταν λέμε “εξήγηση”.
Όπως προανέφερα, όλα τα παιδιά αντιλαμβάνονται αρκετά καλά την έννοια του αιτίου και του αποτελέσματος, και συνήθως η εξήγηση ενός γεγονότος συνεπάγεται την ανεύρεση κάποιου πράγματος που το προκάλεσε. Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι υπάρχουν φυσικά γεγονότα τα οποία δεν έχουν καλά ορισμένα αίτια, με τη συνήθη έννοια. Τα γεγονότα αυτά ανήκουν σ’ έναν παράξενο κλάδο της επιστημονικής έρευνας ο οποίος ονομάζεται κβαντική φυσική.
Τα κβαντικά γεγονότα συμβαίνουν κυρίως σε ατομικό επίπεδο. Δεν τα αντιλαμβανόμαστε με την άμεση εμπειρία της καθημερινής ζωής. Στην κλίμακα των ατόμων και των μορίων, καταργούνται οι συνήθεις κανόνες της κοινής λογικής περί αιτίου και αποτελέσματος.
Ο κανόνας του νόμου αντικαθίσταται από ένα είδος αναρχίας ή χάους, και τα πράγματα συμβαίνουν αυθόρμητα – χωρίς ιδιαίτερο λόγο. Σωματίδια ύλης μπορούν απλά να εμφανιστούν ξαφνικά και απροειδοποίητα, και κατόπιν να εξαφανιστούν το ίδιο αιφνιδιαστικά. Επίσης, κάποιο σωματίδιο που βρίσκεται σ’ ένα σημείο μπορεί ξαφνικά να “υλοποιηθεί” σ’ ένα άλλο σημείο, ή να αντιστρέψει την κατεύθυνση της κίνησής του. Και πάλι, αυτά είναι πραγματικά φαινόμενα που συμβαίνουν σε ατομική κλίμακα και μπορούμε να τα παρατηρήσουμε μέσω πειραμάτων.
Μια χαρακτηριστική κβαντική διεργασία είναι η διάσπαση ενός ραδιενεργού πυρήνα. Εάν ρωτήσετε γιατί ένας δεδομένος πυρήνας διασπάται μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή και όχι κάποια άλλη, δεν θα πάρετε απάντηση. Το γεγονός “απλώς συνέβη” εκείνη τη στιγμή – αυτό είναι όλο.
Δεν μπορείτε να προβλέψετε αυτά τα συμβάντα. Το μόνο που μπορείτε να κάνετε είναι να προσδιορίσετε την πιθανότητα – υπάρχει ορισμένη πιθανότητα να διασπαστεί ένας δεδομένος πυρήνας, ας πούμε, σε μια ώρα.
Αυτή η απροσδιοριστία δεν είναι απλώς αποτέλεσμα του γεγονότος ότι αγνοούμε όλες τις μικρές δυνάμεις και επιδράσεις που συντελούν στη διάσπαση του πυρήνα. Είναι έμφυτη στην ίδια τη φύση, είναι ένα βασικό τμήμα της κβαντικής πραγματικότητας.
Το δίδαγμα της κβαντικής φυσικής είναι το εξής: Κάτι που “απλώς συμβαίνει”, δεν είναι ουσιαστικά απαραίτητο να παραβιάζει του νόμους της φυσικής. Η ξαφνική και απρόκλητη εμφάνιση ενός υποατομικού σωματιδίου – που είναι γεγονός το οποίο παρατηρείτε καθημερινά σε επιταχυντές σωματιδίων – στην αυθόρμητη και απρόκλητη εμφάνιση του σύμπαντος είναι ένα μεγάλο βήμα. Υπάρχει όμως ένα “παραθυράκι”. Εάν, όπως πιστεύουν οι αστρονόμοι, το αρχέγονο σύμπαν ήταν συμπιεσμένο σε πολύ μικρό μέγεθος, τότε τα κβαντικά φαινόμενα πρέπει να ήταν κάποτε σημαντικά σε κοσμική κλίμακα. Παρά το γεγονός ότι δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα τι ακριβώς συνέβη κατά την έναρξη, μπορούμε τουλάχιστον να αντιληφθούμε ότι δεν είναι απαραίτητο η εμφάνιση του σύμπαντος από το τίποτε να είναι παράνομη ή αφύσικη ή αντιεπιστημονική. Εν ολίγοις, δεν είναι απαραίτητο να επρόκειτο για ένα υπερφυσικό γεγονός.
Αναπόφευκτα, οι επιστήμονες δεν ικανοποιούνται αφήνοντας τα πράγματα ως έχουν. Θα θέλαμε να ερευνήσουμε εξονυχιστικά τις λεπτομέρειες αυτής της βαθύτατης έννοιας. Υπάρχει μάλιστα ένας ολόκληρος τομέας που είναι αφιερωμένος σ’ αυτήν και ονομάζεται κβαντική κοσμολογία. Δυο διάσημοι ειδικοί της κβαντικής κοσμολογίας, ο James Hartle και Stephen Hawking, είχαν μια έξυπνη ιδέα που ανάγεται στον Αϊνστάιν. Ο τελευταίος δεν ανακάλυψε μόνο ότι ο χώρος και ο χρόνος αποτελούν τμήμα του φυσικού σύμπαντος. Διαπίστωσε επίσης επίσης ότι συνδέονται στενότατα μεταξύ τους.
Ουσιαστικά, ο χώρος και ο χρόνος, αυτοί καθ’ εαυτούς, δεν αποτελούν κατάλληλα ορισμένες έννοιες.
Αντίθετα πρέπει να εργαστούμε με ένα ενοποιημένο “χωροχρονικό” συνεχές. Ο χώρος έχει τρεις διαστάσεις και ο χρόνος μια, άρα ο χωρόχρονος είναι ένα τετραδιαστατο συνεχές.
Ωστόσο, παρά τη σύνδεση του χώρου με το χρόνο, ο χώρος παραμένει χώρος και ο χρόνος παραμένει χρόνος σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις.
Όποιες κι αν είναι οι παραμορφώσεις του χωροχρόνου τις οποίες μπορεί να προκαλέσει η βαρύτητα, ποτέ δεν μετατρέπουν το χώρο σε χρόνο ή το χρόνο σε χώρο.
Εντούτοις, προκύπτει μια εξαίρεση όταν λαμβάνονται υπόψη τα κβαντικά φαινόμενα. Η κεφαλαιώδους σημασίας εγγενής απροσδιοριστία που διέπει τα κβαντικά συστήματα μπορεί επίσης να εφαρμοστεί και στο χωρόχρονο. Σ’ αυτή την περίπτωση, η απροσδιοριστία μπορεί κάτω από ειδικές συνθήκες  να επηρεάσει την ταυτότητα του χώρου και του χρόνου. Για ένα εξαιρετικά μικρό χρονικό διάστημα, είναι δυνατόν η ταυτότητα του χρόνου να συγχωνευτεί με την ταυτότητα του χώρου, και έτσι ο χρόνος να γίνει, ούτως ειπείν, χωροειδής – απλώς άλλη μια διάσταση του χώρου.

Η χωροποίηση του χρόνου δεν είναι κάτι που γίνεται αιφνίδια – είναι μια συνεχής διαδικασία. Αν τη δούμε αντίστροφα, ως τη χρονοποίηση του χώρου (μιας διάστασής του), συνεπάγεται ότι ο χρόνος μπορεί να αναδυθεί από το χώρο μέσω μιας συνεχούς διεργασίας. (Όταν λέω “συνεχής” εννοώ ότι ο χρονοειδής χαρακτήρας μιας διάστασης, αντίθετα με τον χωροειδή χαρακτήρα της, δεν έχει τη μορφή του “όλα ή τίποτα”. Υπάρχουν και ενδιάμεσες αποχρώεις. Αυτός ο αόριστος ισχυρισμός μπορεί να διατυπωθεί με αρκετή σαφήνεια κατά μαθηματικό τρόπο.)

Η ουσία της ιδέας των Hartle και Hawking είναι ότι η Μεγάλη Έκρηξη δεν αποτέλεσε την αιφνίδια έναρξη του χρόνου σε κάποια μοναδική πρώτη στιγμή, αλλά την ταχύτατη πλην όμως συνεχή, ανάδυση του χρόνου από το χώρο.

Σε ανθρώπινη χρονική κλίμακα, η Μεγάλη Έκρηξη ήταν ουσιαστικά μια ξαφνική έναρξη του χώρου, του χρόνου και της ύλης. Αν όμως κοιτάξετε από πάρα πολύ κοντά εκείνο το ελάχιστο πρώτο κλάσμα του δευτερολέπτου, θα διαπιστώσετε ότι η έναρξη δεν ήταν καθόλου ακριβής ούτε ξαφνική.
Άρα, έχουμε μια θεωρία για την προέλευση του σύμπαντος η οποία φαίνεται να μας λέει δυο αντιφατικά πράγματα:

Πρώτον, ο χρόνος δεν υπήρχε πάντοτε, και, δεύτερον, δεν υπήρξε κάποια πρώτη στιγμή του χρόνου.
Τέτοιες είναι παραδοξότητες της κβαντικής φυσικής.
Ακόμη κι όταν αναφέρονται οι παραπάνω λεπτομέρειες, πολλοί αισθάνονται εξαπατημένοι. Θέλουν να ρωτήσουν γιατί συνέβησαν αυτά τα παράξενα πράγματα, γιατί υπάρχει ειδικά αυτό το σύμπαν.

Πιθανώς η επιστήμη αδυνατεί να απαντήσει σε τέτοια ερωτήματα.
Η επιστήμη είναι ικανή να απαντάει στο πως, αλλά δεν είναι και τόσο ικανή να απαντάει στο γιατί.

Μπορεί να μην υπάρχει γιατί.

Είναι πολύ ανθρώπινο το να αναρωτιέται κανείς γιατί, αλλά ίσως δεν υπάρχει απάντηση, με ανθρώπινους όρους, σε τόσο βαθιά υπαρξιακά ερωτήματα. Ή ίσως υπάρχει, αλλά εξετάζουμε το πρόβλημα με εσφαλμένο τρόπο.
Λοιπόν, δεν υποσχέθηκα να παράσχω απαντήσεις για τη ζωή, το σύμπαν, και τα πάντα, αλλά τουλάχιστον έδωσα μια εύλογη απάντηση στο ερώτημα με το οποίο άρχισα;

Τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη;
Η απάντηση είναι: Τίποτε.
Paul Davies, περιοδικό QUANTUM, Αύγουστος 1996 - fortunecity.com



physicsgg.me

ntokoumentagr.blogspot.gr