Τι υπήρχε πριν από την Μεγάλη Έκρηξη; Μια άλλη Μεγάλη Έκρηξη!

Posted on 27/07/2016

1


Τι είναι η κοσμολογία και ποια είναι η αξία της; Δεν θα βρείτε ομόφωνη απάντηση.
Περιμένουμε από αυτήν σπουδαίες ανακαλύψεις ή την παραμερίζουμε αδιάφορα, ως σκέψεις χωρίς καμία ουσία;
Την βλέπουμε με δέος, σαν μια προσπάθεια γεμάτη νόημα, που την ανέλαβαν ασυνήθιστοι άνθρωποι, ή την περιφρονούμε, ως άσκοπη ενασχόληση ονειροπόλων;
Την θεωρούμε ως κάτι που αφορά τον καθένα, συνεπώς πρέπει να είναι απλή και κατανοητή, ή την εκλαμβάνουμε για τόσο δύσκολη, που χάνουμε κάθε ελπίδα να ασχοληθούμε μαζί της;
Το σίγουρο είναι πως ότι καλύπτεται κάτω από το όνομα της κοσμολογίας είναι τόσο ευρύ, ώστε να δίνει αφορμές για τις πιο αντιφατικές κρίσεις.

classic-cyclic-universe

Σε γενικές γραμμές, οι γνωστές κοσμολογικές θεωρίες εμπίπτουν σε τρεις κατηγορίες:
(1) Τις θεωρίες, όπως η Μεγάλη Έκρηξη, που θεωρούν ότι το σύμπαν εμφανίστηκε ξαφνικά κάποια συγκεκριμένη στιγμή του παρελθόντος και έκτοτε εξελίσσονται.
(2) Τις θεωρίες σταθερής κατάστασης, που υποστηρίζουν ότι το σύμπαν παραμένει αιώνια αμετάβλητο.
(3) Και τις κυκλικές θεωρίες που περιγράφουν επαναλαμβανόμενες περιόδους δημιουργίας, εξέλιξης και καταστροφής του σύμπαντος, επαναλήψεις με σταθερές ή μεταβαλλόμενες περιόδους.

Σχεδόν όλες οι θρησκευτικές, φιλοσοφικές και επιστημονικές ερμηνείες του σύμπαντος που διατυπώθηκαν από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα κινούνται πάνω-κάτω στους τρεις αυτούς βασικούς άξονες.

Η φιλοσοφική σκέψη που οδηγεί στην κοσμολογία είναι πρωτογενής. Κάθε άνθρωπος μπορεί να την πραγματοποιήσει μόνος του. Όταν ένα παιδί ακούει την ιστορία της Γένεσης ή την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, ρωτάει αμέσως: «και τι υπήρχε πριν από την αρχή;»

Και σ’ αυτό το ερώτημα θα πρέπει να δοθεί μια ικανοποιητική απάντηση απ’ όποιο κοσμολογικό πρότυπο φιλοδοξεί να ερμηνεύσει το σύμπαν μας.

Οι θεωρίες της δημιουργίας του σύμπαντος από το τίποτε, μαζί με τον ορισμό του «τίποτε», συνήθως προκαλούν έντονες διαφωνίες και αντιπαραθέσεις. Τότε κάνουν την εμφάνισή τους και οι υποστηρικτές των κυκλικών θεωριών. Και επιτίθενται στο κοσμολογικό πρότυπο της Μεγάλης Έκρηξης χρησιμοποιώντας επιπλέον επιχειρήματα. Υποστηρίζουν πως πρόκειται για ένα θεωρητικό μοντέλο που στην ουσία είναι μια «συρραφή» διαφορετικών ιδεών που διατυπώθηκαν σε διάφορες  χρονικές περιόδους του περασμένου αιώνα.

Ξεκινώντας από την ιδέα της Μεγάλης Έκρηξης στη δεκαετία του 1920, ακολούθησε η σκοτεινή ύλη από τη δεκαετία του 1930, η θεωρία του πληθωρισμού από τη δεκαετία του 1980 και η σκοτεινή ενέργεια που ανακαλύφθηκε τη δεκαετία του 1990. Σύμφωνα με τους επικριτές απουσιάζει οποιαδήποτε υπερκείμενη αρχή, η οποία θα εξηγούσε πως και γιατί όλες αυτές οι ιδέες χρειάζονται η μια την άλλη. Η Μεγάλη Έκρηξη δεν οδηγεί κατευθείαν στον πληθωρισμό. Ο πληθωρισμός δεν προϋποθέτει τη σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη δεν χρειάζεται την σκοτεινή ενέργεια. Κάθε ξεχωριστό κομμάτι προστέθηκε ανεξάρτητα απ’ όλα τα υπόλοιπα και έπρεπε να ρυθμιστεί προσεκτικά για να ταιριάξει με το πάζλ.

Σε αντίθεση με το πληθωριστικό μοντέλο, οι υποστηρικτές των σύγχρονων κυκλικών μοντέλων ισχυρίζονται ότι διαθέτουν μια υπερκείμενη αρχή που συνδέει όλα τα επιμέρους συστατικά του στοιχεία: η κοσμική εξέλιξη επαναλαμβάνεται επ’ άπειρον, χωρίς να διαθέτει ούτε αρχή ούτε τέλος. Το παρελθόν συνδέεται άμεσα με το μέλλον. Τα άστρα, οι γαλαξίες και οι δομές μεγαλύτερης κλίμακας που παρατηρούμε σήμερα οφείλουν την ύπαρξή τους στην περίοδο κυριαρχίας της σκοτεινής ενέργειας του προηγούμενου κύκλου, ενώ η σκοτεινή ενέργεια που κυριαρχεί στο σημερινό σύμπαν προετοιμάζει τις αντίστοιχες συνθήκες για τον κύκλο που θα ακολουθήσει.

Κυκλικό Σύμπαν και Μεγάλη Αναπήδηση

Ένα τέτοιο μοντέλο, το μοντέλο του «Εκπυρωτικού Σύμπαντος» πρότειναν Justin Khoury, Burt A. Ovrut, Paul J. Steinhardt και Neil Turok, πριν από 15 χρόνια: «The Ekpyrotic Universe: Colliding Branes and the Origin of the Hot Big Bang». Μια εκλαϊκευμένη περιγραφή αυτής της θεωρίας μπορείτε να διαβάσετε στο βιβλίο των Paul Steinhardt και Neil Turok, με τίτλο «Αέναο σύμπαν. Τι υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη;», 2007, εκδόσεις ΑΒΓΟ (παρεμπιπτόντως, μια τελευταία δημοσίευση σχετική με το «μοντέλο του Εκπυρωτικού Σύμπαντος» είδαμε πριν λίγες μέρες ΕΔΩ: «Primordial Gravitational Waves Induced by Magnetic Fields in Ekpyrotic Scenario»

Η έμπνευση για τη διατύπωση αυτού του κυκλικού μοντέλου οφείλεται στην ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας. Η σταθερή κυκλική διαδικασία επιλύει τα ίδια προβλήματα με το πληθωριστικό μοντέλο, αξιοποιώντας όμως διαφορετικούς μηχανισμούς, με βάση τη θεωρία των χορδών (θεωρία Μ). Έτσι, αποφεύγει τελείως την πληθωριστική ενέργεια – η οποία είναι αναγκαία στον πληθωρισμό, μέχρι 10-30 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, και στη συνέχεια εξαφανίζεται για πάντα από το προσκήνιο. Στο εν λόγω κυκλικό μοντέλο καμία μορφή ενέργειας δεν εξαφανίζεται ούτε στο παρελθόν ούτε στο μέλλον.

Tα κυκλικά μοντέλα εμφανίστηκαν σχεδόν μαζί με τα μοντέλα της Μεγάλης Έκρηξης.  Ο Alexander Friedmann ήταν αυτός που διατύπωσε το πρώτο σύγχρονο κυκλικό κοσμολογικό πρότυπο – αφού πρώτα ανακάλυψε την βασική εξίσωση που περιγράφει την Μεγάλη Έκρηξη, λύνοντας τις κοσμολογικές εξισώσεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. [Friedman, A. (1922). «Über die Krümmung des Raumes». Zeitschrift für Physik 10 (1): 377–386, English translation: «On the curvature of space”]

Στο περιοδικό σύμπαν του Friedman η πυκνότητα της μάζας του ήταν τέτοια ώστε η βαρυτική έλξη σταματούσε την διαστολή του σύμπαντος προκαλώντας την κατάρρευσή του προς μια Μεγάλη Σύνθλιψη σε ένα σημείο, μια ιδιομορφία.  Υποθέτοντας μια «Μεγάλη Αναπήδηση, χωρίς όμως να μπορεί να περιγράψει τι συμβαίνει σ’ αυτό το ιδιόμορφο σημείο, προκύπτει μια νέα Μεγάλη Έκρηξη, κ.ο.κ.

Μια τέτοια Μεγάλη Έκρηξη ως αναπήδηση, απαγορεύεται από την κλασική Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, αλλά επιτρέπεται στις θεωρίες της Κβαντικής Βαρύτητας.

Την κβαντική κοσμολογική αναπήδηση του σύμπαντος επιχειρούν να περιγράψουν οι Steffen Gielen και Neil Turok στην πρόσφατη εργασία τους με τίτλο «Perfect Quantum Cosmological Bounce»

Σύμφωνα με τους  Gielen και Turok, η κβαντομηχανική θα μπορούσε να εμποδίσει το σύμπαν από την ολοκληρωτική του κατάρρευση στο τέλος της περιόδου της συστολής, κατά την Μεγάλη Σύνθλιψη.  Αντί να συρρικνωθεί σε ένα σημείο άπειρης πυκνότητας, το σύμπαν μεταβαίνει σε μια νέα φάση διαστολής.  Αποφεύγεται η καταστροφή των ατόμων από την «συγχώνευση» ηλεκτρονίων-πυρήνων, η συστολή μετατρέπεται σε διαστολή και η Μεγάλη Έκρηξη στην ουσία ισοδυναμεί με μια Μεγάλη Αναπήδηση.

Έτσι, μέσα από αυτή την οπτική, η απάντηση στην ερώτηση, «Τι υπήρχε πριν από την Μεγάλη Έκρηξη;» θα μπορούσε να είναι: «Μια άλλη Μεγάλη Έκρηξη!»

πηγές:
1. Our universe could be reborn as a bouncing baby cosmos: https://www.newscientist.com/article/2096622-our-universe-could-be-reborn-as-a-bouncing-baby-cosmos/
2. Forget the Big Bang, our universe may have formed from a Big Bounce: http://www.wired.co.uk/article/big-bang-big-bounce-universe
(3) (…)