Γιατί οι φυσικοί δεν μπορούν να αποφύγουν την περίπτωση της δημιουργίας!

Θα μπορούσατε να τα πείτε σαν τα χειρότερα γενέθλια που γιορτάστηκαν ποτέ. Πιο συγκεκριμένα κατά τη συνάντηση των πιο σημαντικών προσωπικοτήτων, πριν λίγες μέρες, που έγινε για να τιμήσουν τα 70α γενέθλια του Στήβεν Χόκιν, έγιναν δύο τολμηρές προτάσεις που αποτελούν σοβαρή απειλή για την δεδομένη γνώση του σύμπαντος.

Η Μεγάλη Έκρηξη μπορεί να μην ήταν η αρχή των πάντων, γιατί νέοι υπολογισμοί δείχνουν ότι χρειαζόμαστε μια κοσμική ‘μίζα’ για να ξεκινήσει.

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.

Ενώ πολλοί από εμάς μπορεί να συμφωνούν με την ιδέα της Μεγάλης Έκρηξης από όπου αρχίζουν τα πάντα, ορισμένοι φυσικοί, συμπεριλαμβανομένου και του Hawking, έχουν την τάση να αποφεύγουν τη κοσμική γένεση. "Μια σημειακή αρχή θα ήταν ένα μέρος όπου η επιστήμη δεν θα μπορούσε να μελετήσει. Κάποιος λοιπόν θα πρέπει να προσφύγει στη θρησκεία και το χέρι του Θεού", είπε ο Hawking στην συνάντηση αυτή, στο Πανεπιστήμιο του Cambridge σε μια προ-ηχογραφημένη ομιλία.

Για μια στιγμή φαινόταν ότι θα ήταν δυνατό να αποφύγουμε αυτό το πρόβλημα, βασιζόμενοι σε δύο μοντέλα όπως το αιώνια πληθωριστικό σύμπαν και το κυκλικό σύμπαν, τα οποία φαίνονταν να συνεχίζουν τη ζωή τους απεριόριστα και στο παρελθόν όσο και στο μέλλον. Ίσως προκαλεί έκπληξη, ότι αυτές και οι δύο προτάσεις ήταν συμβατές με το Big Bang, την ιδέα δηλαδή ότι το σύμπαν πιθανότατα ξέσπασε από μια εξαιρετικά πυκνή, θερμή κατάσταση πριν περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.

Το Big Bang όπως ξέρουμε προκαλεί μια  ανησυχία σε πολλούς φυσικούς, που κάνουν έναν αγώνα οπισθοφυλακής εναντίον της επί δεκαετίες, κυρίως εξαιτίας των θεολογικών τους πιστεύω. Εάν υπάρχει όντως μια στιγμιαία δημιουργία, τότε χρειάζεστε κανένα δημιουργό;
Ωστόσο, όπως ο κοσμολόγος Alexander Vilenkin του Πανεπιστημίου Tufts στη Βοστώνη εξήγησε πριν λίγες μέρες, η πίστη για το Big Bang έχει σταδιακά ξεθωριάσει και μπορεί τώρα να είναι νεκρή. Έδειξε ότι οι δύο αυτές θεωρίες εξακολουθούν να απαιτούν μια αρχή.

Ο πρώτος στόχος του ήταν ο αιώνιος πληθωρισμός. Η θεωρία του πληθωρισμού,  που προτάθηκε από τον Alan Guth του MIT το 1981, λέει ότι μέσα σε λίγες απειροελάχιστες στιγμές – κλάσμα του δευτερολέπτου – μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν διπλασιαζόταν σε μέγεθος σε πολύ λιγότερο χρόνο από ό,τι βλέπουμε σήμερα με την διαστολή. Αυτή λοιπόν η διαστολή μας βοήθησε στο να εξηγήσουμε γιατί τμήματα του σύμπαντος πολύ μακρινά, που ποτέ δεν θα μπορούσαν να επικοινωνήσουν το ένα με το άλλο μοιάζουν μεταξύ τους.

Ο αιώνιος πληθωρισμός είναι ουσιαστικά μια επέκταση της ιδέας του Guth, και λέει ότι το σύμπαν θα μεγαλώνει με αυτό τον ιλιγγιώδη ρυθμό για πάντα, δίνοντας συνεχώς ζωή σε μικρότερα σύμπαντα ‘φυσαλίδες’ μέσα σε ένα διαρκώς διευρυνόμενο πολυσύμπαν, καθένα από τα οποία περνά μέσα από τον δικό του αρχικό πληθωρισμό. Είναι σημαντικό ότι ορισμένες εκδόσεις του αιώνιου πληθωρισμού εφαρμόζονται για τον χρόνο όπως και για τον χώρο, με τις φυσαλίδες να σχηματίζονται προς τα πίσω και προς τα εμπρός στο χρόνο (βλ. διάγραμμα).

Πριν το το δικό μας Big Bang: σε αρκετά κοσμολογικά μοντέλα (πολυσύμπαντος και bang crunch ή αιώνιο σύμπαν) η Μέγάλη Έκρηξη που ξέρουμε ότι έγινε πριν 14 δισεκατομμύρια χρόνια δεν είναι το ξεκίνημα των πάντων

Αλλά το 2003, μια ομάδα που περιλάμβανε τον Vilenkin και τον Guth, κατάλαβε τι θα μπορούσε να σημαίνει ο αιώνιος πληθωρισμός για την σταθερά του Hubble, που περιγράφει μαθηματικά την διαστολή του σύμπαντος. Διαπίστωσαν λοιπόν ότι οι εξισώσεις δεν λειτουργούσαν. «Δεν μπορείς να κατασκευάσεις έναν χωροχρόνο με αυτή την ιδιότητα», λέει ο Vilenkin. Αποδεικνύεται ότι η σταθερά του Hubble έχει ένα κατώτατο όριο που αποτρέπει τον πληθωρισμό και στις δύο κατευθύνσεις του χρόνου. «Δεν είναι δυνατόν να είναι αιώνιος στο παρελθόν», συνεχίζει ο Vilenkin. "Πρέπει να υπάρχει κάποιου είδους όριο."

Πάντως, πολλοί δεν συμφωνούν με τον αιώνιο πληθωρισμό, κι έτσι η ιδέα ενός αιώνιου σύμπαντος είχε ακόμα ένα στήριγμα. Μια άλλη επιλογή είναι η ιδέα του κυκλικού σύμπαντος, στο οποίο το big bang δεν είναι πραγματικά η αρχή, αλλά περισσότερο μια επανάληψη από την αρχή μετά από μία προηγούμενη κατάρρευση του σύμπαντος. Το σύμπαν εδώ περνάει μέσα από άπειρους κύκλους Μεγάλων Εκρήξεων με καμία συγκεκριμένη αρχή. Τα κυκλικά σύμπαντα έχουν μια "ακαταμάχητη ποιητική γοητεία και φέρνουν στο μυαλό μας τον Φοίνικα”, πιστεύει ο Vilenkin. Ωστόσο, όταν ο τελευταίος κοίταξε τι θα σήμαινε αυτό το μοντέλο για την αταξία του σύμπαντος είδε και πάλι πως οι αριθμοί δεν βγαίνουν.

Η αταξία αυξάνει με το χρόνο. Έτσι, μετά από κάθε κύκλο, το σύμπαν πρέπει να αποκτά όλο και περισσότερη αταξία. Αλλά αν υπάρχει ήδη ένας άπειρος αριθμός κύκλων, το σύμπαν που μας φιλοξενεί τώρα θα πρέπει να είναι σε κατάσταση μέγιστης αταξίας. Ένας τέτοιος Κόσμος θα ήταν χωρίς διαφορετικότητα και ομοιόμορφο, χωρίς ιδιαίτερα χαρακτηριστικά μέσα του, και σίγουρα δεν βλέπουμε να υπάρχουν τέτοια αντικείμενα, όπως πλανήτες και αστέρια – και …φυσικούς – σαν αυτά που βλέπουμε γύρω μας.

Ένας τρόπος για να το αντιμετωπίσουμε αυτό είναι να προτείνουμε ότι το σύμπαν γίνεται μεγαλύτερο σε κάθε κύκλο. Οπότε, το ποσό της αταξίας ανά όγκο δεν αυξάνει, οπότε δεν χρειάζεται να φτάσει στο μέγιστο. Όμως ο Vilenkin διαπίστωσε ότι αυτό το σενάριο πέφτει θύμα του ίδιου μαθηματικό επιχειρήματος όπως και ο αιώνιος πληθωρισμός: αν το σύμπαν συνεχίζει να μεγαλώνει, θα πρέπει να έχει ξεκινήσει από κάπου.

Το τελικό κτύπημα του Vilenkin είναι μια επίθεση σε μία τρίτη, λιγότερο γνωστή πρόταση ότι το σύμπαν υπήρχε αιώνια σε μια στατική κατάσταση, που ονομάζεται το Κοσμικό Αυγό. Αυτό, τέλος, «ράγισε» για να δημιουργήσει τη Μεγάλη Έκρηξη, που οδηγεί στο διαστελλόμενο σύμπαν που βλέπουμε σήμερα. Στα τέλη του περασμένου έτους ο Vilenkin και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Audrey Mithani έδειξαν ότι το Κοσμικό Αυγό δεν θα έπρεπε να υπήρχε, καθώς οι κβαντικές αστάθειες θα το είχαν αναγκάσει να καταρρεύσει μετά από ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα. Αν όμως ραγίσει, οδηγώντας το στην Μεγάλη Έκρηξη, τότε αυτό πρέπει να έχει συμβεί πριν καταρρεύσει – επίσης, μετά από ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα.

«Ούτε αυτό δεν είναι καλό υποψήφιο μοντέλο για ένα άναρχο σύμπαν» και καταλήγει ο Vilenkin: «Όλα λοιπόν τα στοιχεία που έχουμε, λένε ότι το σύμπαν είχε μια αρχή.»