Τα σημαντικότερα μυστήρια του σύμπαντος

Η πρόβλεψη αυτή έγινε το 1906 από τον γερμανικής καταγωγής φυσικό, ο οποίος υποστήριξε τότε πως η κίνηση οποιουδήποτε υλικού σώματος προκαλεί διαταραχές στο χωροχρονικό συνεχές, που διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, με δεδομένο πως αυτές οι παραμορφώσεις είναι εξαιρετικά ασθενείς για να ανιχνευθούν, ακόμη κι αν προέρχονται από σώματα με τεράστια μάζα ή από εξαιρετικά βίαια κοσμικά φαινόμενα (π.χ. τη σύγκρουση δύο μελανών οπών), καταλαβαίνει κανείς γιατί χρειάστηκαν 100 χρόνια για να έρθει η επιτυχία του LIGO.

Βέβαια, η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων κάθε άλλο παρά ήταν η τελευταία εκκρεμότητα που είχαν να… διευθετήσουν οι επιστήμονες, στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν τον κόσμο που μας περιβάλλει. Αντίθετα, υπάρχουν ακόμη θεμελιώδη μυστήρια που περιμένουν απάντηση από τους κοσμολόγους, τους αστρονόμους και τους φυσικούς, και τα οποία δείχνουν πως αυτή η προσπάθεια έχει ακόμη πολύ δρόμο να διανύσει.

· Από τι αποτελείται το σύμπαν;

Ο άνθρωπος έχει ήδη καταφέρει να παρατηρήσει μακρινούς γαλαξίες και, στη μικροκλίμακα, να βρει τους «δομικούς λίθους» από τους οποίους φτιάχνονται τα άτομα των χημικών στοιχείων. Ωστόσο, όλα αυτά που έχει ανακαλύψει αντιπροσωπεύουν μόλις το 5% του σύμπαντος.

Ο λόγος είναι πως, πέρα από αυτό το 5% (δηλαδή την ορατή ύλη), οι επιστήμονες εκτιμούν πως το σύμπαν έχει δύο ακόμη «συστατικά», άγνωστης μέχρι σήμερα φύσης: τη σκοτεινή ύλη, που αντιστοιχεί στο 27%, και τη σκοτεινή ενέργεια, με «μερίδιο» 68%.

Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης προτάθηκε για να εξηγηθούν ορισμένες ανωμαλίες που παρατηρούνται στις κινήσεις κοσμικών δομών όπως οι γαλαξίες, και οι οποίες δεν μπορούν να περιγραφούν αν αυτές οι δομές περιέχουν μόνο συμβατική ύλη.

Ονομάστηκε σκοτεινή γιατί ούτε ανακλά ούτε εκπέμπει ακτινοβολία, ενώ αλληλεπιδρά με την ορατή ύλη μόνο μέσω της βαρύτητας. Όσον αφορά τη φύση της, όμως, μέχρι σήμερα υπάρχουν μόνο υποθέσεις (όπως για παράδειγμα τα «στείρα» νετρίνα), αφού κανένα πείραμα δεν έχει καταφέρει να ανιχνεύσει σωματίδιά της.

Εξίσου στο σκοτάδι βρίσκονται οι επιστήμονες και για τη σκοτεινή ενέργεια, μία μυστηριώδη δύναμη που προτάθηκε από τους επιστήμονες, όταν ανακαλύφθηκε πως το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Ωστόσο, αν η αιτία της επιταχυνόμενης διαστολής είναι η δράση της σκοτεινής ενέργειας, μέχρι σήμερα δεν υπάρχει καμία ένδειξη για τον μηχανισμό που βρίσκεται πίσω από αυτήν την αινιγματική απωστική δύναμη.

Έτσι, προς το παρόν, υπάρχουν μόνο θεωρίες για τη φύση της, όπως για παράδειγμα το σενάριο της «κοσμολογικής σταθεράς», έναν όρο που επινόησε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν και υποδηλώνει πως οφείλεται στην ενέργεια που διαθέτει ο κενός χώρος, σύμφωνα με την κβαντική φυσική.

· Γιατί η βαρύτητα διαφέρει από τις υπόλοιπες δυνάμεις;

Η βαρύτητα αποτελεί εξαίρεση στον «κανόνα» των τριών υπόλοιπων θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων, δηλαδή της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, του ηλεκτρομαγνητισμού και της ασθενούς πυρηνικής. Αυτό που τη διαφοροποιεί είναι πως έχει πολύ μικρότερη τιμή: για παράδειγμα, ένας μαγνήτης μπορεί να σηκώσει μία μικρή μεταλλική μπίλια, γιατί η (μαγνητική) δύναμη που της ασκεί είναι μεγαλύτερη από τη βαρύτητα που δέχεται η μπίλια από ολόκληρη τη Γη.

Κατά καιρούς έχουν διατυπωθεί διάφορες εξηγήσεις, χωρίς προς το παρόν να υπάρχει για καμία κάποια πειραματική ένδειξη που να την ενισχύει. Μία τέτοια θεωρία υποστηρίζει πως ο χώρος έχει επιπλέον διαστάσεις, πέρα από τις τρεις που γνωρίζουμε, στις οποίες η βαρύτητα μπορεί να «διαρρέει», σε αντίθεση με τις υπόλοιπες δυνάμεις. Επομένως, αν λάβουμε υπόψη όλες τις χωρικές διαστάσεις, η βαρυτική δύναμη είναι εξίσου ισχυρή με τις τρεις υπόλοιπες θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις.

· Είμαστε μόνοι στο σύμπαν;

Ήδη οι έρευνες με διαστημικά τηλεσκόπια, όπως το Kepler, έχουν δείξει πως το ηλιακό μας σύστημα κάθε άλλο παρά αποτελεί εξαίρεση στο σύμπαν. Έτσι, με δεδομένο πως έχουν ήδη εντοπιστεί χιλιάδες πλανήτες (ή πιο σωστά εξωπλανήτες) να περιστρέφονται γύρω από μακρινούς αστέρες, αρκετοί επιστήμονες υποθέτουν πως μόνο στον γαλαξία μας πιθανότατα υπάρχουν δισεκατομμύρια εξωπλανήτες με συνθήκες παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στη Γη.

Επομένως, αν όλοι αυτοί οι εξωπλανήτες είναι ευνοϊκοί για την ανάπτυξη ζωής, γιατί ακόμη δεν έχουμε έρθει σε επαφή με κάποιον εξωγήινο πολιτισμό; Το ερώτημα αυτό είναι γνωστό ως το «παράδοξο του Fermi», από τον πυρηνικό φυσικό Enrico Fermi, και κατά καιρούς έχει πάρει διάφορες πιθανές εξηγήσεις.

Σύμφωνα με μία από αυτές, τη θεωρία του «Μεγάλου Φίλτρου», η εξέλιξη κάθε πολιτισμού φτάνει σε ένα σημείο όπου η ζωή έρχεται αντιμέτωπη με ένα φαινόμενο, φυσικό ή τεχνητό, που μπορεί να προκαλέσει την εξαφάνισή της. Ίσως επομένως να υπήρξαν στην ιστορία του σύμπαντος εξωγήινοι πολιτισμοί, που πλέον να έχουν εκλείψει.

· Μήπως υπάρχουν πολλαπλά σύμπαντα;

Όπως οι συνθήκες στη Γη μοιάζουν να είναι ιδανικά ρυθμισμένες ώστε να υποστηρίζουν την ανάπτυξη έμβιων όντων, έτσι και οι σταθερές του σύμπαντος μοιάζουν με τη σειρά τους να βρίσκονται σε εντυπωσιακή αρμονία, ώστε να μπορέσει να δημιουργηθεί η Γη και, σε αυτήν, νοήμονα ζωή. Για παράδειγμα, αν η τιμή της σκοτεινής ενέργειας ήταν ελαφρώς μεγαλύτερη, τότε το «νεαρό» σύμπαν θα διαστελλόταν τόσο γρήγορα, που δεν θα είχαν προλάβει να σχηματισθούν γαλαξίες.

Μία τέτοια συμπαντική παράμετρος είναι η σταθερά της βαρύτητας, η οποία έχει τέτοια τιμή ώστε, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι βαρυτικές δυνάμεις είναι ασθενέστερες από τις υπόλοιπες αλληλεπιδράσεις. Η «γραμμή σκέψης» ορισμένων επιστημόνων είναι πως η τιμή αυτών των παραμέτρων δεν είναι αυθαίρετη, αλλά οφείλεται σε έναν υποκείμενο, άγνωστο έως σήμερα μηχανισμό – για παράδειγμα, στην ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων.

Ωστόσο, υπάρχει ένα ακόμη «επιστημονικό στρατόπεδο», το οποίο υποστηρίζει πως η τιμή αυτών των παραμέτρων προήλθε από καθαρή τύχη. Με βάση τη συγκεκριμένη θεωρία, το σύμπαν μας αποτελεί μία από τις δισεκατομμύρια διαφορετικές παραλλαγές από σύμπαντα, κάθε ένα από τα οποία έχει τον δικό του χώρο, χρόνο, ενέργεια, ύλη και φυσικούς νόμους. Επομένως, είναι θέμα απλώς συγκυρίας η αρμονία των παραμέτρων που παρατηρούμε στον «κόσμο» που μας περιβάλλει.

Ορισμένοι υποστηρικτές της θεωρίας των πολλαπλών συμπάντων προχωρούν ένα βήμα παραπέρα, συνδυάζοντάς την με την «ανθρωπική αρχή», δηλαδή με την ύπαρξη του ανθρώπου. Επομένως, σύμφωνα με αυτούς, σε ορισμένα από τα κοσμικά ερωτήματα, η απάντηση είναι ότι οι παράμετροι των νόμων που τον διέπουν απλώς έτυχε να είναι συμβατές με τη δημιουργία ζωής – αφού αλλιώς δεν θα υπήρχαμε για να το παρατηρούμε.

Site: ΝationalGeographic