H σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια έχουν παρόμοιο χαρακτήρα, οπότε η από κοινού παρουσίασή τους έχει λογική βάση. Αμφότερες αναφέρονται σε παρατηρούμενες αστρονομικές κινήσεις δίχως εμφανή αιτία. Θα ήταν ακριβέστερο, αν και λιγότερο εντυπωσιακό, να αναφερόμαστε σε «ανεξήγητες επιταχύνσεις» παρά σε «σκοτεινή ύλη» και «σκοτεινή ενέργεια». Ωστόσο, το μοτίβο των επιπλέον αυτών κινήσεων υποδηλώνει ότι οφείλονται σε βαρυτικές δυνάμεις που, κατά τα άλλα, ασκούνται από αόρατες πηγές. Για να μπορέσουμε να εξηγήσουμε τις διάφορες παρατηρήσεις χρειάζεται να εισαγάγουμε δυο διακριτές νέες πηγές. Εξ ορισμού, αυτές είναι η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια. Επιτρέψτε μου να τονίσω ότι ούτε η σκοτεινή ύλη ούτε η σκοτεινή ενέργεια είναι «σκοτεινές» με τη συνήθη έννοια του όρου. Αμφότερες έχουν, έως τώρα τουλάχιστον, αποδειχθεί αόρατες. Δεν έχουμε παρατηρήσει ούτε εκπομπή ούτε απόρρόφηση φωτός από τις περιοχές όπου υποτίθεται πως βρίσκεται το οτιδήποτε «σκοτεινό».
Η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να συντίθεται από ένα καινούργιο είδος σωματιδίου, το οποίο παρήχθη κατά τη Μεγάλη Έκρηξη και αλληλεπιδρά ανεπαίσθητα με τη συνηθισμένη ύλη. Η σκοτεινή ενέργεια ίσως να είναι μια καθολική πυκνότητα του ίδιου του χώρου. Πρόκειται για τις δημοφιλέστερες ιδέες σχετικά με τη φύση τους μεταξύ των ερευνητών του τομέα. και ερμηνεύουν ένα μεγάλο εύρος των παρατηρήσεων με πειστικό τρόπο. Υπάρχουν και άλλες ιδέες που βρίσκουν υποστηρικτές, αλλά παραμένουν (σε ακόμη μεγαλύτερο) βαθμό εικασίες.
Παρόμοια προβλήματα – ανεξήγητων επιταχύνσεων – έχουν εμφανιστεί και στο παρελθόν στην αστρονομία. Μια σύντομη αναδρομή θα μας εισαγάγει στην πλοκή του δράματος. Η νευτώνεια μηχανική και ο νόμος της παγκόσμιας έλξης (τα οποία ο Νεύτων αποκαλούσε «το σύστημα του κόσμου»), επί πολλές δεκαετίες μετά τη δημοσίευσή τους, το 1687, όδευαν από θρίαμβο σε θρίαμβο. Πολλοί εκτελούσαν ακριβέστερες παρατηρήσεις των αστρονομικών κινήσεων, ενώ άλλοι προέβαιναν σε πολύ ακριβέστερους και εκτενέστερους υπολογισμούς των προβλέψεων της θεωρίας. Σχεδόν χωρίς εξαίρεση, οι παρατηρήσεις ήταν συμβιβαστές με τις προβλέψεις.
Υπήρχαν, ωστόσο, δυο ενοχλητικά προβλήματα. Αφορούσαν τις κινήσεις των πλανητών Ουρανού και Ερμή. Ανέκυπταν εμφανείς αποκλίσεις μεταξύ των προβλέψεων της νευτώνειας θεωρίας και των παρατηρούμενων θέσεων των δυο αυτών πλανητών. Οι αποκλίσεις ήταν πολύ μικρές – συνολικά πολύ μικρότερες από το μέγεθος της Σελήνης στον ουρανό -, αλλά βρίσκονταν σαφώς εκτός των επιτρεπτών ορίων ακρίβειας των παρατηρήσεων. Κάτι έπρεπε να συμβαίνει: είτε οι υπολογισμοί δεν λάμβαναν υπ’ όψιν κάποιον σημαντικό παράγοντα είτε η θεωρία ήταν εσφαλμένη.
Όταν μια κατά τα άλλα εξαιρετικά επιτυχής θεωρία σκοντάφτει σε ένα απρόσμενο εμπόδιο, η συντηρητική υπόθεση εργασίας είναι ότι υπάρχει κάτι που δεν έχει ληφθεί υπ’ όψιν. Έτσι, ο John Couch Adams και ο Urbain Le Verrier θεώρησαν το ενδεχόμενο να υπάρχει ένας επιπλέον πλανήτης, απαρατήρητος έως τότε, του οποίου η βαρύτητα εξέτρεπε τον Ουρανό εκτός της αναμενόμενης πορείας. Με άλλα λόγια, διατύπωσαν την άποψη ότι το πρόβλημα προέρχονταν από ένα συγκεκριμένο είδος «σκοτεινής ύλης».
Οι Adams και Le Verrier υπολόγισαν που ακριβώς έπρεπε να βρίσκεται ο νέος πλανήτης, και σε ποιο σημείο του νυκτερινού ουρανού θα εμφανιζόταν. Ο Le Verrier γνωστοποίησε τηνπρόβλεψή του στο Αστεροσκοπείο του Βερολίνου. Οι παρατηρητές-αστρονόμοι κοίταξαν, και τον είδαν. Ο νέος πλανήτης, που ανακαλύφθηκε το 1846, ονομάζεται τώρα Ποσειδώνας.
Ο Le Verrier ακολούθησε μια παρόμοια προσέγγιση για το πρόβλημα με τον Ερμή. Έθεσε αξιωματικά την ύπαρξη ενός ακόμη νέου πλανήτη, τον οποίο αποκαλούσε Ήφαιστο. Ο Ήφαιστος θα έπρεπε να βρίσκεται πολύ κοντά στον Ήλιο, ώστε η βαρύτητά του να μπορεί να επηρεάζει τον Ερμή αλλά να μην προξενεί αισθητή επίδραση στους άλλους πλανήτες. Αυτό μπορούσε να εξηγήσει γιατί ο Ήφαιστος δεν είχε ακόμη παρατηρηθεί, αφού ο Ήλιος αποτελεί ένα υπόβαθρο εξαιρετικά δυσχερές για τη σχετική παρατήρηση.
Οι αστρονόμοι επιδόθηκαν στην αναζήτηση του Ήφαιστου, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια ηλιακών εκλείψεων. Ουκ ολίγοι ανέφεραν επιτυχείς παρατηρήσεις. Ουδεμία, ωστόσο, έπεισε την επιστημονική κοινότητα, και το πρόβλημα επιδεινωνόταν. Η λύση, εν τέλει, ήλθε από μια εντελώς διαφορετική κατεύθυνση. Το 1915, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν πρόκειται μια θεμελιωδώς καινούργια θεωρία για τη βαρύτητα, τη θεωρία της γενικής σχετικότητας. Παρότι η νευτώνεια θεωρία και η γενική σχετικότητα βασίζονται σε διαφορετικές ιδέες, συχνά δίνουν προβλέψεις. Εντός των ορίων του ηλιακού μας συστήματος, η μεγαλύτερη διαφορά στα αποτελέσματα των προβλέψεών τους (αν και μικρή) αφορά την τροχιά του Ερμή. Ένας εκ των πρώτων μεγάλων θριάμβων της θεωρίας του Αϊνστάιν, από την αρχική ακόμη δημοσίευσή της, ήταν η ικανότητά της, να αναπαράγει την παρατηρούμενη κίνηση του Ερμή. Ένας εκ των πρώτων μεγάλων θριάμβων της θεωρίας του Αϊνστάιν, από την αρχική ακόμη δημοσίευσή της, ήταν η ικανότητά της να αναπαράγει την παρατηρούμενη κίνηση του Ερμή χωρίς την απαίτηση ύπαρξης ενός νέου πλανήτη. Έκτοτε, ο Ήφαιστος δεν έχει παρατηρηθεί.
Η «σκοτεινή ενέργεια» είναι μία ακόμη τροποποίηση του νευτώνειου νόμου της βαρύτητας που είχε θεωρητικό κίνητρο, την οποία επίσης πρότεινε ο Αϊνστάιν. Της έδωσε ένα διαφορετικό όνομα: κοσμολογική σταθερά. Και εδράζεται στη γενική σχετικότητα. Μένοντας εντός των εννοιολογικών πλαισίων της, υπάρχει βασικά μόνο ένας τρόπος να μεταβληθεί ο νόμος της βαρύτητας – μία «ελεύθερη παράμετρος», όπως λέμε -, η προσθήκη μιας κοσμολογικής σταθεράς. Την εποχή που την επεξεργαζόταν ο Αϊνστάιν, δεν υπήρχαν διαθέσιμες παρατηρήσεις οι οποίες να απαιτούν μια μη μηδενική κοσμολογική σταθερά. έτσι, στο πνεύμα του «ξυραφιού του Όκαμ» (ονομάζεται και «αρχή της οικονομίας» σύμφωνα με αυτή, σε γενική διατύπωση, «μεταξύ δυο θεωριών ή εξηγήσεων, όταν όλοι οι υπόλοιποι παράγοντες είναι ταυτόσημοι, προτιμάται η απλούστερη»), υιοθέτησε γι αυτή τη μηδενική τιμή. Ωστόσο, βρισκόταν εκεί διαθέσιμη προς χρήση, αν το απαιτούσαν οι παρατηρήσεις.
Εν είδει αστείου, και συνοψίζοντας τους ιστορικούς παραλληλισμούς θα μπορούσαμε να πούμε ότι η σκοτεινή ύλη κατάγεται από τον Ποσειδώνα, ενώ η σκοτεινή ενέργεια από τον Ερμή. Το ενθαρρυντικό μήνυμα από την ιστορική μελέτη είναι ότι τα σοβαρά και ενδιαφέροντα μυστήρια συχνά βρίσκουν αντάξιες λύσεις.
πηγή: Frank Wilczek, «Τα θεμελιώδη – δέκα κλειδιά για την πραγματικότητα«, μετάφραση: Ανδρέας Δημητρόπουλος, εκδόσεις Κάτοπτρο.
Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΒΑΡΥΤΗΤΑ, ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ
physicsgg 
Σχολιάστε