Τι κρύβεται πίσω από τις κοσμολογικές συμπτώσεις;

big_bangΌταν ο Edwin Hubble απέδειξε πρώτος το 1929 ότι το σύμπαν διαστέλλεται, θα μπορούσε κάποιος με έναν απλό υπολογισμό να προσδιορίσει προσεγγιστικά την ηλικία του σύμπαντος. Πάρτε τον ρυθμό με τον οποίο διαστέλλεται το σύμπαν – ο ένας γαλαξίας απομακρύνεται από τον άλλον – (την γνωστή σταθερά του Hubble H) και εξισώστε με το αντίστροφο της ηλικίας του σύμπαντος (1/t).

διαβάστε: Πως υπολογίζεται η ηλικία του σύμπαντος

Αυτό το απλό μοντέλο υποθέτει ότι το σύμπαν διαστέλλεται με σταθερό ρυθμό, ώστε Η∙t=1. Όταν αυτό το σκεπτικό προτάθηκε στο πλαίσιο του μοντέλου της Μεγάλης Έκρηξης, προκάλεσε ορισμένους προβληματισμούς.

Οι αρχικές εκτιμήσεις της σταθεράς του Hubble ήταν πολύ μεγαλύτερες από την τιμή που αποδέχονται σήμερα οι κοσμολόγοι, και έτσι η ηλικία του σύμπαντος που υπολογιζόταν ήταν μικρότερη από την ηλικία ορισμένων άστρων.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι το σύμπαν δεν διαστέλλεται με σταθερό ρυθμό. Ο ρυθμός της κοσμικής διαστολής εξαρτάται τόσο από την σκοτεινή ενέργεια που κάνει τους γαλαξίες να απομακρύνονται μεταξύ τους, όσο και από την συνολική πυκνότητα της ύλης του σύμπαντος, η οποία προσπαθεί να μειώσει την ταχύτητα διαστολής. Στο πρώιμο σύμπαν, η ύλη κυριαρχούσε, έτσι ώστε ο ρυθμός διαστολής στην πραγματικότητα να μειώνεται. Πριν από περίπου 6,5 δισεκατομμύρια χρόνια η μέση πυκνότητα του σύμπαντος μειώθηκε τόσο ώστε άρχισε να κυριαρχεί η σκοτεινή ενέργεια, οπότε το σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται με έναν συνεχώς αυξανόμενο ρυθμό. Ένας ακριβής προσδιορισμός της ηλικίας του σύμπαντος πρέπει να περιλάβει την αρχική πληθωριστική περίοδο, την επιβράδυνση και την επιτάχυνση της διαστολής. Ένας τέτοιος υπολογισμός δίνει μια ηλικία 13,8 δισεκατομμυρίων χρόνων, η οποία είναι η αποδεκτή σήμερα ηλικία του σύμπαντος.

Εξαιτίας αυτής της κοσμικής διαστολής, η σταθερά του Hubble άλλαξε με την πάροδο του κοσμικού χρόνου. Κι αυτός είναι ο λόγος που δεν μπορoύμε απλά να ορίσουμε H∙t = 1. Και όμως, αν πάρετε το σημερινή τιμή της σταθεράς του Hubble και την πολλαπλασιάσετε το με την τρέχουσα αποδεκτή ηλικία του Σύμπαντος, θα πάρετε ακριβώς 1 (μέσα στα όρια των σφαλμάτων).

htΜε άλλα λόγια, αν το σύμπαν είχε διασταλεί με σταθερό ρυθμό, θα είχε ακριβώς το ίδιο μέγεθος και την ηλικία που έχει το Σύμπαν μέχρι σήμερα. Αυτό είναι γνωστό ως πρόβλημα συγχρονικότητας (synchronicity problem). Δεν είναι ένα πρόβλημα καθ’ εαυτό, αλλά μάλλον μια ενδιαφέρουσα σύμπτωση. Αυτό δεν ισχύει για καμιά άλλη εποχή του σύμπαντος.

Αλλά δεν είναι η μόνη περίεργη σύμπτωση. Η ενεργειακή πυκνότητα του κενού (όπως καθορίζεται από την σταθερά του Hubble) και η ενεργειακή πυκνότητα ύλης είναι επίσης περίπου ίσες, και είναι γνωστό ως το πρόβλημα σύμπτωσης (coincidence problem).

Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται η πυκνότητα ύλης μειώνεται, ενώ η πυκνότητα κενού όχι, ίσως θα ήταν δελεαστικό να σκεφτεί κανείς ότι το πρόβλημα συγχρονικότητας και το πρόβλημα σύμπτωσης είναι οι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος. Όμως μια πρόσφατη εργασία [Τhe dimensionless age of the Universe: a riddle for our time] δείχνει ότι κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει. Μεταβάλλοντας τις παραμέτρους ενός υποθετικού σύμπαντος, θα μπορούσε κανείς να δημιουργήσει ένα μοντέλο όπου το ένα είναι αλήθεια, αλλά το άλλο δεν είναι. Αυτές οι δύο σπάνιες συσχετίσεις είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους.

Αυτό θέτει το ερώτημα του κατά πόσον τα δύο «προβλήματα» στην πραγματικότητα συνδέονται με κάποια άγνωστη φυσική διαδικασία. Εμείς πάντα πρέπει να είμαστε λίγο προσεκτικοί με τέτοιου είδους ερωτήσεις. Είναι πολύ πιθανό τα δύο «προβλήματα» να είναι τυχαίες συμπτώσεις.

Αλλά όταν αρχίζετε να βλέπετε συμπτώσεις στα δεδομένα σας μερικές φορές αξίζει να τα εξερευνήσετε. Αν υπάρχει κάποια σύνδεση, θα είναι μόνο θέμα χρόνου να τη βρείτε.

διαβάστε περισσότερα:  THE CONSTANT OF TIME: https://briankoberlein.com/2016/09/13/the-constant-of-time/
επίσης: A Riddle for Our Time: https://www.cfa.harvard.edu/news/su201634
και The dimensionless age of the Universe: a riddle for our time: https://arxiv.org/abs/1607.00002



Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΣΥΜΠΑΝ

Ετικέτες:

5 replies

  1. Να εκφρασω μια απορια. Αφου «αν το σύμπαν είχε διασταλεί με σταθερό ρυθμό, θα είχε ακριβώς το ίδιο μέγεθος και την ηλικία που έχει το Σύμπαν μέχρι σήμερα» τοτε πως: «Οι αρχικές εκτιμήσεις της σταθεράς του Hubble ήταν πολύ μεγαλύτερες από την τιμή που αποδέχονται σήμερα οι κοσμολόγοι, και έτσι η ηλικία του σύμπαντος που υπολογιζόταν ήταν μικρότερη από την ηλικία ορισμένων άστρων»;

    • «οι αρχικές εκτιμήσεις της σταθεράς hubble» αναφέρονται στις εκτιμήσεις της δεκαετίας του 1930.
      Τα υπόλοιπα ισχύουν για τις τωρινές αποδεκτές τιμές.

  2. Οποιοσδήποτε γνωρίζει τη σχο­λική φυσική και καλά μαθηματικά μπορεί να φανταστεί ένα δικό του σύμπαν. Κοιτάξτε για παράδειγμα, πώς με απλά μαθηματικά του Γυμνασίου και με ελάχιστο αριθμό σκέψεων μπορεί ακόμα και ένας μαθητής σχολείου να πλησιάσει στις απόψεις για ένα Σύμπαν όπως αυτό που μας παρουσιάζουν με τα πιο πολύπλοκα μαθηματικά οι σύγχρονοι φυσικοί. Τώρα, δεν είναι προνόμιο λίγων κορυφαίων φυσικών επιστημόνων να μιλάνε για το Σύμπαν και τα όριά του με τους όρους της Επιστήμης και με τη γλώσσα των αριθμών. Δείτε πώς στη σελίδα: Ο πεπερασμένος και δυναμικός χώρος και η σταθερά του Hubble ►.http://www.kosmologia.gr/extract/extract_structure_of_matter2.htm

  3. Προφανώς η επιτάχυνση που χρησιμοποιείτε ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ η ελάχιστη δυνατή. Η ελάχιστη δυνατή είναι όσο κοντά στο μηδέν μπορείτε να σκεφθείτε! Ας την ονομάσουμε όμως «χαρακτηριστική», για να μην χανόμαστε σε ορισμούς. Τότε οι υπολογισμοί σας έχουν δύο σημαντικά προβλήματα: (1) Υποθέτουν ότι ο νόμος F = mγ ισχύει πάντα και (2) γίνονται στο σύστημα SI, που είναι ένα συγκεκριμένο (από τα άπειρα δυνατά) σύστημα μονάδων. Αλλά (1) ο νόμος F = mγ ΔΕΝ ΙΣΧΥΕΙ όταν η ταχύτητες είναι συγκρίσιμες με την ταχύτητα του φωτός, σύμφωνα με την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας (ΕΘΣ), η οποία έχει επαληθευεί πειραματικά πέρα από κάθε αμφισβήτηση και (2) αν επαναλάβετε τους υπολογισμούς σας στο σύστημα cgs, θα βρείτε μια «χαρακτηριστική» επιτάχυνση α = 6.67×10^(-8) cm/sec^2, που είναι μεγαλύτερη κατά μία τάξη μεγέθους από αυτήν που χρησιμοποιείτε. Προφανώς μπορεί να πάρει κανείς όποιο αποτέλεσμα θέλει, αρκεί να διαλέξει το κατάλληλο σύστημα μονάδων.

    • Κύριε Βάρβογληειλικρινά σας ευχαριστώ πολύ που κάνατε τον κόπο να παρακολουθήσετε τους κάπως μπερδεμένους υπολογισμούς μου, αλλά και να μου απαντήσετε. Δεν θα μπορούσα να μη συμφωνήσω μαζί σας. Προφανώς, κατέγραψα μια ανώριμη προσπάθειά μου με το θάρρος μιας τόσο απλής υπόθεσης, όπως τη σκέφτηκα με τις φυσικές σταθερές της βαρύτητας και του φωτός. Ήταν σε γνώση μου, ότι έχουν διατυπωθεί προχωρημένες θεωρίες, στις οποίες ακόμα και οι φυσικές σταθερές δεν είναι αιώνιες ή δεν ισχύουν για όλο το Σύμπαν. Ήταν, επίσης, σε γνώση μου, ότι οι τύποι της μηχανικής που χρησιμοποίησα δεν έχουν αξιοπιστία για να μετρήσουμε το πιθανό «γεωμετρικό» εύρος του σύμπαντος και το χρόνο που θα χρειαζόταν για να διανυθεί ένας διαστημικός χώρος, για τον οποίο δεν γνωρίζουμε ακόμα καλά τη γεωμετρία του. Ήταν ακόμα σε γνώση μου, ότι επέλεξα δύο σώματα μάζας ένα κιλό το καθένα, ενώ θα έβγαιναν άλλα αποτελέσματα, εάν επέλεγα λ.χ. μικρότερης μάζας. Αλλά με μυαλό περισσότερο φιλοσοφικό και όχι ενός φυσικού, αναζητώ και υποψιάζομαι εύκολα τις συμπτώσεις. Με αυτή την αφηρημένη εικόνα ενός κενού χώρου και με τις πιο απλές σχέσεις που εφαρμόζονται για μετρήσεις εδώ στο σπίτι μας, έπεσα σε ένα αποτέλεσμα, που -κατά τη γνώμη μου- δεν είναι ακραίο σε σύγκριση με αυτό, που δίνεται από τις πιο προχωρημένες έρευνες και με τα πιο απίθανα τεχνικά εργαλεία της επιστημονικής κοινότητας. Αν ερχόταν το παιδί μου και μου έδειχνε αυτό το αποτέλεσμα από την υπόθεσή του για το σύμπαν, τι θα του απαντούσα; Εγώ δεν θα του απαντούσα ότι έτσι έτυχε και να πετάξει τα χαρτιά του, με τη λογική ότι αυτό το ζήτημα είναι για τους κορυφαίους επιστήμονες. Ξέρω, ότι το σενάριό μου είναι για τα παιδιά και ο κόσμος απίστευτα πιο πολύπλοκος. Όμως ποτέ δεν αφήνω έτσι ανεξερεύνητες τις συμπτώσεις, καθώς μάλιστα έχω την άποψη, ότι η φύση εφαρμόζει λίγους νόμους και απλές αναλογίες σε λίγα θεμελιώδη φαινόμενα, με πρώτο αυτό το συνηθισμένο φαινόμενο της κίνησης.  Ειλικρινά σας ευχαριστώ για τα σχόλια. Κάθε σχολιασμός σας θα είναι για μένα ευπρόσδεκτος, χρήσιμος και απαραίτητος θα έλεγα για να διορθώνετε τα πιο χοντρά λάθη μου, αφού έχω λάβει τεχνική εκπαίδευση ηλεκτρονικού, αλλά δεν είμαι καθηγητής, ούτε μπορώ να ανταγωνιστώ σε επιδόσεις ένα φυσικό, παρά την πολύχρονη μελέτη μου, που δεν έχω σταματήσει. 

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: