cernΤι γνωρίζουμε σήμερα για το Σύμπαν, για την ύλη και για την ενέργεια; Απάντηση στα ερωτήματα αυτά και επιβεβαίωση ορισμένων θεωριών έδωσε το διαστημικό όχημα WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) της NASA, που εκτοξεύθηκε το Φεβρουάριο του 2003 εξοπλισμένο με τα πλέον τέλεια όργανα για την εποχή του:
1) Μέτρησε και κατέγραψε τις μικρότατες ανισοτροπίες (διακυμάνσεις) των μικροκυμάτων, τις οποίες περιέγραφε η Πληθωριστική Θεωρία με ακρίβεια εκατομμυριοστού. Η θεωρία αυτή υποστηρίζει ότι το Σύμπαν, μερικά τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά τη μεγάλη έκρηξη (Big Bang), πραγματοποίησε μία τυχαία αιφνίδια, τρομακτική διαστολή, με αποτέλεσμα τον τυχαίο σχηματισμό των αστεριών. Το Σύμπαν αυτό είναι ένα ανοιχτό Σύμπαν και επίπεδο, που διαστέλλεται αέναα χωρίς καμπύλη. Δεν έχει δύο διαστάσεις, αλλά ακολουθεί την Ευκλείδεια Γεωμετρία. Τον πιο απλό τρόπο ανάπτυξης.
2) Τα άτομα και τα μόρια από τα οποία είμαστε φτιαγμένοι εμείς και ο γνωστός μας κόσμος, αποτελούν το 4% του συνολικού Σύμπαντος. Το 23% είναι Σκοτεινή Ύλη και το 73% είναι Σκοτεινή Ενέργεια. Είναι μία πρόταση που συμπληρώνει την Κοπερνίκεια Επανάσταση. Όχι μόνο δεν είμαστε το κέντρο του Σύμπαντος, αλλά δεν είμαστε καν φτιαγμένοι από το βασικό υλικό του.
Τόσο η Σκοτεινή Ύλη όσο και η Σκοτεινή Ενέργεια λέγονται έτσι γιατί δεν ακτινοβολούν, άρα δεν είναι ορατές. Όμως το 2007 φωτογραφήθηκαν και οι δύο με υπερσύγχρονα τηλεσκόπια της NASA.
Όσον αφορά τη σύσταση της Σκοτεινής Ύλης, δεν τη γνωρίζουμε ακόμη. Όμως από τις φωτογραφίες μακρινών γαλαξιών οι επιστήμονες υποθέτουν ότι η Σκοτεινή Ύλη αποτελείται από χιλιάδες μικρούς «δορυφόρους», οι οποίοι συνωστίζονται γύρω από το κεντρικό φωτοστέφανό της, αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους.
Από το 1976 είχε διαπιστωθεί η αέναη διαστολή του Σύμπαντος. Αίτιο αυτής είναι πλέον η Σκοτεινή Ενέργεια, της οποίας τη σύσταση δε γνωρίζουμε ακόμα, αλλά δρα σα να υπάρχει κάποια πανταχού παρούσα απωστική δύναμη που εκδηλώνεται στα όρια του Σύμπαντος, ενεργοποιώντας την επιταχυνόμενη διαστολή του χωρίς προοπτική ανάσχεσης.
cernΈνα βασικό σημείο της Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν (1905) είναι ότι η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό είναι 299.792,458 χιλιόμετρα/δευτερόλεπτο. Όμως, η νεώτερη Κβαντική Φυσική μάς είπε ότι όταν πάμε σε διαστάσεις τόσο μικρές όπως τις καθορίζει η κλίμακα του Πλανκ, δεν έχουμε συμπεριφορά αντίστοιχη με το χωροχρόνο του Αϊνστάιν αλλά κάτι διαφορετικό, που το ονομάζουμε «Κβαντικό Αφρό». Για να γίνουν κατανοητά τα παραπάνω, θα μελετήσουμε το φως που έρχεται από πάρα πολύ μακρινά αστέρια. Η αντίληψη που έχουμε όλοι μας είναι ότι το φως αυτό ταξιδεύει στο κενό. Ωστόσο, ισχύουν οι θεωρίες των τελευταίων 50 ετών περί «Κβαντικής Βαρύτητας», τίποτε δεν είναι απολύτως κενό, δεν υπάρχει δηλαδή απόλυτα κενός χώρος. Αλλά τότε θα έπρεπε το φως να «διαθλάται» από τον Κβαντικό Αφρό του Διαστήματος και να φθάνει σε εμάς «φιλτραρισμένο», δηλαδή με ταχύτητα ανάλογη με τη συχνότητα των σωματιδίων που συναντά. Μολονότι η διαπίστωση αυτή μοιάζει με την ανάλυση του φωτός υπό το πρίσμα του Νεύτωνα, το «φιλτράρισμα» συχνοτήτων μάς δίνει αλλαγή στην ταχύτητα με την οποία ταξιδεύει το φως, δηλαδή η ταχύτητα διάδοσης του φωτός μεταβάλλεται με τη συχνότητα. Στο τελευταίο πείραμα που έγινε το Δεκέμβριο του 2008 από την ομάδα του διάσημου Έλληνα καθηγητή Φυσικής του Πανεπιστημίου του Τέξας και ακαδημαϊκού κ. Δημήτρη Νανόπουλου, το δορυφορικό τηλεσκόπιο ακτινών Γάμμα Fermi είχε συλλέξει φωτόνια ηλικίας 11 δισ. ετών φωτός και αποδείχθηκε περίτρανα ότι η ταχύτητα διάδοσης του φωτός εξαρτάται από τη συχνότητά του. Άρα η παλιά θεωρία του «Αιθέρα» επανέρχεται, η δε θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν πρέπει να διορθωθεί. Όμως, αυτός ο λογισμός του «φιλτραρίσματος» του φωτός μάς δίνει αβελτηρία για να εξηγήσουμε και τη Σκοτεινή Ενέργεια, η οποία όπως είπαμε αποτελεί το 73% του Σύμπαντος.
cernΣυμπέρασμα: Εάν η ταχύτητα διάδοσης του φωτός μεταβάλλεται από τον Κβαντικό Αφρό της Σκοτεινής Ενέργειας, εάν η Σκοτεινή Ενέργεια δεν είναι σταθερή στο πέρασμα του χρόνου και εφόσον το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς και ίσως μέχρι… νέκρωσης, μήπως αυτό το ψυχρό τέλος των υπερσυμπιεσμένων αστεριών μετά από μία Μεγάλη Έκρηξη (ένα Βig Bang) επαναλαμβάνεται συνεχώς; Μήπως, δηλαδή, έχουμε άπειρα παράλληλα Σύμπαντα, όπως μίλησε γι’ αυτά ο Θαλής ο Μιλήσιος ή όπως μιλά το Κοράνιο με τη ρήση: «Οι άγγελοι διανύουν σε μία ημέρα την απόσταση που διανύει το φεγγάρι σε χίλια δικά του χρόνια». Αυτός ο λόγος (12.000 σεληνιακοί κύκλοι προς μία γήινη ημέρα, εκτός βαρυτικών πεδίων) δίνει ακριβώς την ταχύτητα του φωτός κατά Αϊνστάιν. Οι δύο αυτές προτάσεις δεν μπορούν να εξηγηθούν ακόμη επιστημονικά, αλλά μόνο ως παράδοξα και συμπτώσεις, λέγει η Επιστήμη. Δεν έχουμε, δηλαδή, στιβαρά εργαλεία υπολογισμού που να μας επιτρέπουν την ερμηνεία των παραπάνω. Αντίθετα, από όλες τις θεωρητικές προτάσεις που έχουν αναπτυχθεί για την επίτευξη ενός Ενιαίου Μοντέλου της Φυσικής, η μόνη ισχύουσα θεωρία είναι η Θεωρία των Χορδών ή, γενικευμένα, η Θεωρία των Μεμβρανών. Είναι η μόνη που μας εξηγεί, για παράδειγμα, γιατί το φωτόνιο επηρεάζεται από τον Κβαντικό Αφρό, ενώ το ηλεκτρόνιο όχι. Η θεωρία αυτή των Χορδών/Μεμβρανών, όμως, προϋποθέτει την ύπαρξη πολλών διαστάσεων (10 - 11) για την ερμηνεία της «αδυναμίας» των βαρυτικών δυνάμεων και την ύπαρξη Παράλληλων Συμπάντων. Όμως, άλλο πράγμα είναι η ύπαρξη διαφορετικών κόσμων και άλλο πράγμα η ερμηνεία που τους δίνεται εκ του προχείρου. Έτσι δε γίνονται δεκτά από την Επιστήμη αξιώματα του τύπου της «ανθρωπιστικής αρχής», που λένε ότι όλα φτιάχτηκαν έτσι ώστε να υπάρξει ο άνθρωπος. Γιατί αυτά δεν είναι Φυσική, αλλά Μεταφυσική.
Η μελέτη της Σκοτεινής Ενέργειας από τη Φυσική ίσως να οδηγήσει στην επίλυση του θέματος της Αντιβαρύτητας και στην κατασκευή Συσκευών Αντιβαρύτητας, με τις οποίες θα καταφέρουμε να διαφύγουμε στο Σύμπαν. Έτσι, δεν αποκλείεται να φτάσουμε επιτέλους να αξιοποιήσουμε αυτή την ανεξάντλητη δύναμη της Σκοτεινής Ενέργειας. Για να το επιτύχουμε όμως αυτό, χρειαζόμαστε μία «Ηλεκτρική Σκούπα», η οποία θα ρουφά από το Διάστημα αυτή την αστείρευτη Σκοτεινή Ενέργεια που θα μας επιτρέψει να υπερνικήσουμε τη Βαρυτική Έλξη που μας κρατά καθηλωμένους στον πλανήτη μας. Είναι ένας στόχος μελλοντικός της Φυσικής.
Υπό κανονικές συνθήκες, το μεγάλο πείραμα του επιταχυντή LHC του CERN της Γενεύης έπρεπε να είχε ήδη ξεκινήσει από τις 10 Σεπτεμβρίου του 2008. Ωστόσο, μία λαθεμένη καλωδίωση οδήγησε στην καταστροφή 35 υπεραγώγιμων μαγνητών - από τους 1.600 που συνολικά διαθέτει -, με επακόλουθο την αναβολή του πειράματος για ένα περίπου έτος, ενός πειράματος που αποτελεί ένα γιγαντιαίο βήμα στην ανθρώπινη γνώση.
Μια από τις βασικές παραδοχές της Θεωρίας των Χορδών/Μεμβρανών είναι η εκδήλωση της Αντιβαρύτητας μέσω της Υπερσυμμετρίας. Δηλαδή, για να ισχύει η θεωρία αυτή θα πρέπει να υπάρχουν στο Σύμπαν τα αντίθετα των στοιχειωδών σωματιδίων [όπως π.χ. για το αρνητικό ηλεκτρόνιο υπάρχει το ποζιτρόνιο (αντιηλεκτρόνιο), με ίδια μάζα αλλά ίσο θετικό ηλεκτρικό φορτίο]. Στον επιταχυντή LHC του CERN υπάρχουν βάσιμες ελπίδες ότι θα βρούμε επιτέλους αυτά τα Υπερσυμμετρικά Σωματίδια. Βέβαια, θα μπορούσαμε, αντί να περιμένουμε φωτόνια από μακρινούς γαλαξίες για να διαπιστώσουμε την εξάρτηση της ταχύτητας διάδοσης του φωτός από τη συχνότητα, να το κάνουμε στον επιταχυντή LHC. Η απάντηση είναι ότι ο επιταχυντής αυτός είναι «αδύνατος». Χρειαζόμαστε άλλους μεγαλύτερους επιταχυντές. Επίσης, εκτός από το τεχνητώς ανέτοιμο του πράγματος, πρέπει να ξεπεραστούν και οι εσωτερικές διαμάχες μεταξύ των φυσικών. Π.χ. η Σχολή των Χόγκινς - Δημόπουλου κ.ά. δε δέχεται κάτι τέτοιο ούτε ως δυνατότητα.
Γενικά με το πείραμα του CERN βρισκόμαστε στο ξεκίνημα μίας νέας θεώρησης της Φυσικής. Οι μεγάλοι φυσικοί επιστήμονες δουλεύουν για την επίτευξη του Ενιαίου Μοντέλου της Φυσικής, της καλούμενης Θεωρίας των Πάντων. Θα χρειαστεί, όμως, να σκύψουν επάνω στη Φυσική οι νέες γενιές φυσικών για να επιτευχθεί η επόμενη φάση, αυτή των κοσμογονικών ανακαλύψεων. Το μεγαλειώδες πείραμα του επιταχυντή LHC του CERN θα επαναληφθεί στα τέλη Σεπτεμβρίου τρέχοντος έτους. Ίδωμεν.

Γράφει: Γεώργιος Μ. Χουτζαίος
Ο Γεώργιος Μ. Χουτζαίος είναι φυσικός-μαθηματικός, τ. πάρεδρος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Αθηνών.

αρχή της σελίδας
αρχική σελίδαεπιστροφή στις ασκήσεις και άλλα