Κατά τη διάρκεια μόλις τριακοσίων ετών επιστημονικής σκέψης και τεχνολογικής προόδου, το είδος μας πήγε από το να κρυφοκοιτάζει μέσω υποτυπωδών τηλεσκοπίων και να ρίχνει μπάλες από κεκλιμένους πύργους στο να συλλαμβάνει φυσικές διαδικασίες εν δράσει μόλις αφότου γεννήθηκε το σύμπαν.
Μπράιαν Γκριν
Ίσως η πιο κοινή παρανόηση που έχει εντυπωθεί στο συλλογικό ασυνείδητο σχετικά με την κοσμολογία αφορά το Bing Bang. Πιο συγκεκριμένα, η αφηρημένη εντύπωση ότι το Bing Bang, η Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης σε επιστημονική (και μη εκβαρβαρισμένη) γλώσσα, μας παρέχει γνώση για το πώς ξεκίνησε το σύμπαν. Στην πραγματικότητα, η εν λόγω θεωρία δε μας λέει τίποτα για το πώς ξεκίνησε ο κόσμος, τι συνέβη δηλαδή στον χρόνο μηδέν∙ η θεωρία του Bing Bang1 περιγράφει –με αρκετά πετυχημένο τρόπο, όπως έχει καταδείξει ένα πλήθος παρατηρησιακών δεδομένων ανά τις δεκαετίες– την κοσμική εξέλιξη, ξεκινώντας 1 κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη γέννηση του σύμπαντος.
Αυτό, φυσικά, περικλείει ήδη κατ’ ειρωνικό τρόπο μια αντίφαση: έχουμε μια θεωρία με μια «Μεγάλη Έκρηξη» η οποία δεν εξηγεί το παραμικρό περί του τι ακριβώς εξερράγη, πότε, πού2, και με ποιον τρόπο! Ή, για να το αναδιατυπώσω, επιστρατεύοντας ξανά το βαρβαρικό ιδίωμα: αντιμετωπίζουμε την παραδοξότητα το Bing Bang να μη λέει απολύτως τίποτα για το bang!
Αυτό το κεντρικό παράδοξο στην κλασική θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, το έλλειμμα ουσιαστικής γνώσης για την ίδια την «Έκρηξη» δηλαδή, δε θεωρείτο και το μοναδικό ψεγάδι της. Πράγματι, παρόλη την εξηγητική της ισχύ σχετικά με τη διαστολή και ψύχρανση του σύμπαντος ή την εκπληκτική πρόβλεψη της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου3, της αρχέγονης λάμψης-απομεινάρι από το γεγονός της δημιουργίας, οι ερευνητές συνειδητοποιούσαν, ήδη από τη δεκαετία του ’70, ότι από τη θεωρία λείπουν κρίσιμα κομμάτια του κοσμικού παζλ, ειδικά όσον αφορά τις πρώτες απειροστές στιγμές του νεόβλαστου σύμπαντος. Τα κομμάτια αυτά έμελλε να αναδιατάξει και εν τέλει να ενώσει η πληθωριστική κοσμολογία.
Πληθωρισμός
Η πληθωριστική κοσμολογία, επί της ουσίας, τροποποιεί τη Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, ενσωματώνοντας μια απειροελάχιστα σύντομη αλλά σφοδρή έκρηξη τρομακτικά ραγδαίας διαστολής κατά τη διάρκεια των πιο πρώιμων στιγμών του σύμπαντος. Εν ολίγοις, ο πληθωρισμός προμηθεύει την έκρηξη στη «Μεγάλη Έκρηξη».
Η αρχική σύλληψη της πληθωριστικής ιδέας αποδίδεται στον Άλαν Γκουθ4, ο οποίος το 1979 επεξεργαζόταν διάφορες εκφάνσεις πεδίων Higgs σε Μεγάλες Ενοποιημένες Θεωρίες (GUT5). Αυτές οι θεωρίες ανάγουν τις διαφορετικές δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητισμός και πυρηνικές δυνάμεις) που βιώνουμε σήμερα σε μια ενιαία στο πολύ νεαρό σύμπαν. Η ενοείδεια των δυνάμεων υποσημαίνει μια συμμετρία που συνύφανε την καθεμία με την άλλη. Εφόσον κάποια στιγμή οι δυνάμεις διαχωρίστηκαν, η συμμετρία τους «έσπασε». Αυτή η διάσπαση συμμετρίας ή, στη γλώσσα της σωματιδιακής φυσικής, «αυθόρμητη ρήξη συμμετρίας», οφείλεται σε πεδία Χιγκς.
Το πεδίο Χιγκς αποτελούσε ένα υποθετικό πεδίο που διαποτίζει όλο τον χώρο με ενέργεια, και δίνει στα σωματίδια τη μάζα τους.
Γενικότερα ένα πεδίο μπορεί να κατανοηθεί ως ένα είδος «ουσίας» που διαπερνά μια περιοχή στον χώρο. Σε κάθε σημείο αυτής της περιοχής αντιστοιχεί μια φυσική ποσότητα, όπως ένας αριθμός. Τα πεδία φέρουν ενέργεια, και οι εξισώσεις της κβαντικής θεωρίας πεδίου μάς δείχνουν πώς, δεδομένης της αριθμητικής αξίας ενός πεδίου σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, να υπολογίζουμε την ποσότητα ενέργειας που περιέχει. Η τιμή ενός πεδίου μπορεί να ποικίλλει από μέρος σε μέρος, αλλά αν τυχόν είναι σταθερή, παίρνοντας την ίδια τιμή παντού, θα γέμιζε τον χώρο με την ίδια ενέργεια σε κάθε σημείο.
Η κρίσιμη ενόραση του Γκουθ ήταν να αναλογιστεί τι θα συνέβαινε, εάν την ενέργεια του σύμπαντος, στις πρωταρχικές στιγμές του, έφερε ένα πεδίο Χιγκς του οποίου η τιμή θα ήταν ομοιόμορφη στον χώρο. Σύμφωνα με τη Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν, τέτοιες ομοιόμορφες διαμορφώσεις πεδίου γεμίζουν τον χώρο όχι μόνο με ομοιόμορφη ενέργεια αλλά επίσης με ομοιόμορφη αρνητική πίεση. Και σε αντιδιαστολή με τη θετική πίεση που παράγει την οικεία σε μας ελκτική βαρύτητα, τη βαρύτητα που βιώνουμε όλοι στο περιβάλλον μας (όπου πέφτουν μήλα και φεγγάρια), η αρνητική πίεση παράγει το αντίθετο: απωστική βαρύτητα! Ο Γκουθ, ουσιαστικά, είχε βρει έναν φυσικό μηχανισμό παραγωγής απωστικής βαρύτητας: είχε ανακαλύψει το «μπανγκ» που έλειπε από την κοσμολογία!
Για να διαχωρίσει το συγκεκριμένο πεδίο Χιγκς από άλλα (όπως αυτό που προκύπτει στις Μεγάλες Ενοποιημένες Θεωρίες), το ονόμασε ίνφλατον (“inflaton field” εκ του “inflation”[=πληθωρισμός]). Το πεδίο ίνφλατον, λόγω της ομοιόμορφης αρνητικής πίεσης που έφερε, πυροδότησε σε μια ασύλληπτα μικροσκοπική περιοχή μια ασύλληπτη απωστική ώθηση που διήρκησε για ένα φανταστικά ελαχιστότατο χρονικό διάστημα, ίσως μόλις 10-35 δευτερόλεπτα, διαστέλλοντας το σύμπαν 1030 φορές ή και ακόμα (πολύ6) περισσότερο!
Τα νούμερα αυτά αψηφούν στ’ αλήθεια κάθε απόπειρα διανοητικής αφομοίωσης του κόνσεπτ: υποδηλώνουν ότι μια περιοχή του χώρου με μέγεθος ενός μπιζελιού τεντώθηκε σε έκταση μεγαλύτερη από το παρατηρήσιμο σύμπαν σε ένα χρονικό διάστημα δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια φορές μικρότερο από αυτό που χρειάζεται για να ανοιγοκλείσουμε τα μάτια μας…
Αλλά πέρα από το δέος που προξενούν αυτές οι ακατάληπτες χωροχρονικές κλίμακες για το θαυμαστό της κοσμογονίας, ο πληθωρισμός προσφέρει, και από εντελώς προσγειωμένη-πρακτική σκοπιά, μια υπέροχη εξήγηση για την ύπαρξη των γνωστών κοσμικών δομών που παρατηρούμε σήμερα με τα μάτια μας αλλά και τα πιο ισχυρά τηλεσκόπιά μας. Ειδικότερα, καθώς συμβαίνει η εκρηκτική πληθωριστική διαστολή, η τιμή του πεδίου ίνφλατον μειώνεται, και η ενέργεια και η αρνητική πίεση που φέρει εξανεμίζεται. Όμως η ενέργεια που απελευθερώνει το πεδίο ίνφλατον δε χάνεται εντελώς. Αντιθέτως, όπως σε έναν κουβά που περιέχει ατμούς, όταν αρχίσει και κρυώνει, οι ατμοί αρχίζουν και στερεοποιούνται σε μικρές σταγόνες νερού, η ενέργεια του ίνφλατον στερεοποιείται σε ένα ομοιόμορφο λουτρό από σωματίδια που γεμίζουν τον χώρο. Αυτή η διαδικασία δύο σταδίων –σύντομη αλλά ταχύτατη διαστολή, ακολουθούμενη από τη μετατροπή ενέργειας σε σωματίδια– απολήγει σε μια γιγάντια, ομοιόμορφη χωρική επέκταση, η οποία είναι γεμάτη με τις πρώτες ύλες οικείων μας αστρονομικών δομών, όπως οι πλανήτες, τα αστέρια και οι γαλαξίες.
Επιπλέον, ο πληθωρισμός δίνει κάποιες πολύτιμες απαντήσεις σε ερωτήματα που η κλασική θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης άφηνε χωρίς φυσική εξήγηση. Για παράδειγμα, το αίνιγμα της ανυπαρξίας των τεράστιας μάζας μαγνητικών μονοπόλων εξηγείται από την εκθετική διαστολή του πληθωρισμού η οποία αραίωσε την πυκνότητά τους σχεδόν απόλυτα7. Επίσης, με παρόμοιο τρόπο επιλύεται το πρόβλημα της επιπεδότητας, το γιατί δηλαδή το σύμπαν μας σήμερα μοιάζει να είναι επίπεδο8: η απίθανη απωστική ώθηση που παρήγαγε το πεδίο ίνφλατον είναι τόσο συντριπτική, ώστε η όποια καμπυλότητα μπορεί να είχε ο χώρος αρχικά θα απλωνόταν τόσο απότομα και βίαια που δε θα μπορούσε να διατηρηθεί σε ανιχνεύσιμο βαθμό σήμερα. Τέλος, το πρόβλημα του ορίζοντα, που έπληττε διαβόητα την καθιερωμένη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, βρήκε επίσης μια ικανοποιητική εξήγηση. Ενώ, βάσει των μαθηματικών της Γενικής Σχετικότητας, αποδεικνυόταν ότι ο χώρος, μετά το Bing Bang, θα διογκωνόταν τόσο γρήγορα που διάφορες περιοχές του θα απομακρύνονταν με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτήν του φωτός9, και, ως αποτέλεσμα, δε θα καθίσταντο ικανές να έχουν ασκήσει οποιαδήποτε επιρροή η μία στην άλλη, οι μετρήσεις στη θερμοκρασία της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, της ακτινοβολίας-κειμήλιο από την πύρινη γέννηση του σύμπαντος, αποτύπωναν θερμική ομοιομορφία10 προς όλες τις κατευθύνσεις, καταδεικνύοντας, έτσι, ότι ακόμα και οι πιο απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντος, περιοχές που δε θα μπορούσαν να είναι αιτιακά συνδεδεμένες, είχαν, μολαταύτα, κοινά χαρακτηριστικά – εν προκειμένω, σχεδόν πανομοιότυπη θερμοκρασία. Η κλασική θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης αδυνατούσε να εξηγήσει την παρατηρούμενη ομοιογένεια στον ουρανό. Η πληθωριστική ιδέα λύνει αυτόν τον γρίφο με το να επιβραδύνει την ταχύτητα με την οποία οι περιοχές στο σύμπαν μας διαχωρίζονταν στο πολύ πρώιμο στάδιο, παρέχοντάς τους άφθονο χρόνο για να έρθουν στην ίδια θερμοκρασία, και, μετά την ολοκλήρωση αυτής της «κοσμικής δοσοληψίας», η κολοσσιαία πληθωριστική διαστολή αναπλήρωσε και με το παραπάνω για τη νωθρή εκκίνηση, οδηγώντας ταχύτατα τις περιοχές σε τρομερά απομακρυσμένες θέσεις στον ουρανό. Οι ομοιόμορφες συνθήκες που παρατηρούμε δεν αποτελούν πλέον μυστήριο, καθώς μια κοινή θερμοκρασία παγιώθηκε, πριν οι περιοχές απομακρυνθούν μεταξύ τους.
Παρόλα αυτά, οσοδήποτε εντυπωσιακές κι αν ήταν όλες οι προβλέψεις του πληθωρισμού, το πεδίο ίνφλατον δεν ήταν παρά ένα υποθετικό, αναπόδεικτο πεδίο (spoiler alert: ακόμα είναι), πάνω στο οποίο θεμελιωνόταν μια ανεπιβεβαίωτη –εφόσον δεν επαληθευόταν από πειραματικά και παρατηρησιακά δεδομένα– κοσμολογική πρόταση, και έτσι, για όλη τη δεκαετία του ’80, ο πληθωρισμός δεν τύγχανε ενθουσιώδους αποδοχής. Ώσπου στις αρχές της δεκαετίας του ’90, ο δορυφόρος Κοσμικός Εξερευνητής Φόντου (Cosmic Background Explorer ή αλλιώς COBE – δεν ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του Kobe Bryant παρεπιπτόντως) μέτρησε και επαλήθευσε με θεαματική ακρίβεια τις θερμοκρασιακές διαφοροποιήσεις που προέβλεπαν οι θεωρητικοί υπολογισμοί στο πληθωριστικό μοντέλο.
Σύμφωνα με αυτό, καθώς το –κβαντικό– πεδίο ίνφλατον υφίστατο τις τυχαίες κβαντομηχανικές διακυμάνσεις που υπαγορεύει η αρχή της απροσδιοριστίας11, αυτές οι διακυμάνσεις θα παρήγαγαν ελαφρές διαφοροποιήσεις στην ενέργεια που έφερε το ίνφλατον στον χώρο: η κβαντική απροσδιοριστία, δηλαδή, θα είχε προκαλέσει το (τυχαίο) τρεμόπαιγμα της τιμής του πεδίου – η ενέργειά του θα έπεφτε λίγο εδώ, θα ανέβαινε λίγο εκεί κτλ. Η διαστολή του χώρου, όμως, στον πληθωρισμό είναι τόσο γρήγορη, ακόμα και κατά τη διάρκεια της μετάβασης έξω από την πληθωριστική φάση, που το μικροσκοπικό θα τεντωνόταν στο μακροσκοπικό. Η επίδραση, λοιπόν, των κβαντικών διακυμάνσεων γίνεται φανερή, όταν η πληθωριστική διαστολή τεντώνει το κοσμικό ύφασμα: οι μικροσκοπικές διαφοροποιήσεις ενέργειας που προκαλούνται από κβαντικές διακυμάνσεις απλώνονται σε θερμοκρασιακές διαφοροποιήσεις που αποτυπώνονται στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου. Υπολογισμοί δείχνουν ότι οι θερμοκρασιακές διαφοροποιήσεις θα μπορούσαν να διαφέρουν στο χιλιοστό ενός βαθμού. Ο Κοσμικός Εξερευνητής Φόντου εντόπισε ακριβώς αυτές τις θερμοκρασιακές διαφορές, συναρθρώνοντας τις θεωρητικές προβλέψεις του πληθωρισμού με την παρατήρηση, και εδραιώνοντας, με αυτόν τον τρόπο, την εμπιστοσύνη των κοσμολόγων στην περιγραφική πιστότητα του πληθωρισμού.
Αιώνιος Πληθωρισμός
Όσοι καταφέρατε να φτάσετε ως εδώ από επίμονη περιέργεια για το πού βρίσκονται επιτέλους αυτά τα ελβετικά τυριά, οι άπειρες φυσαλίδες και –κυρίως– τα παράλληλα σύμπαντα που υποσχόταν ο τίτλος του κειμένου, επιστρατεύστε την εναπομείνασα συγκέντρωσή σας για μια στερνή φορά, και σας υπόσχομαι ότι πολύ σύντομα θα δείτε τα πάντα!
Ίσως έχετε παρατηρήσει ότι σε κανένα σημείο ως τώρα δεν έχω αποκαλέσει τον πληθωρισμό «θεωρία». Το απέφυγα σκοπίμως, γιατί ο πληθωρισμός στην πραγματικότητα δεν αποτελεί μια συγκεκριμένη θεωρία αλλά μάλλον ένα θεωρητικό πλαίσιο, εντός του οποίου έχουν αναπτυχθεί πολλές παραλλαγές της βασικής πληθωριστικής ιδέας, ότι, στις πολύ πρώιμες στιγμές του σύμπαντος, ο χώρος ήταν στιγμιαία διαποτισμένος από μια τεράστια και ομοιόμορφη ενέργεια και αρνητική πίεση, η οποία προκάλεσε μια έντονη, εκθετική διαστολή μιας μικροσκοπικής περιοχής, η οποία μετεξελίχθηκε στο γνωστό μας σύμπαν. Το ενθαρρυντικό είναι ότι όλες οι παραλλαγές εκπορεύονται από αυτήν την κύρια ιδέα, και, επιπρόσθετα, όλες τους έχουν κάποιες κοινές συνέπειες. Ανάμεσα στις πολλές εναλλακτικές, μία που υλοποιήθηκε πλήρως πρώτα από τον Αντρέι Λίντε, και επίσης από τον Alexander Vilenkin (και αναπτύχθηκε στη συνέχεια από τον Λίντε) είναι μεγάλης σημασίας για το θέμα μας. Όμως, για να γίνει κατανοητή, χρειάζεται μια τελευταία ανακεφαλαιωτική διασαφήνιση.
Ξαναθυμίζω κάτι καίριο: το πεδίο ίνφλατον είναι ένα κβαντικό πεδίο, και ως εκ τούτου υφίσταται κβαντικές διακυμάνσεις λόγω της αναπόφευκτης επίδρασης της κβαντικής απροσδιοριστίας. Οι κβαντικές διακυμάνσεις έχουν την τάση να προκαλούν ένα τρεμόπαιγμα στις τιμές του. Οι τυχαίες πτώσεις (λόγω του τυχαίου/κβαντικού «τρεμουλιάσματος») στις τιμές του μειώνουν την ποσότητα χώρου που διαχέεται από υψηλή ενέργεια πεδίου. Αντίθετα, η πληθωριστική διαστολή, με την τάχιστη μεγέθυνση του χώρου στον οποίο οι τιμές του πεδίου παραμένουν στερεωμένα υψηλές, αυξάνει τον όγκο του χώρου που διαχέεται από υψηλή ενέργεια πεδίου. Με άλλα λόγια, η εξέλιξη του πεδίου ίνφλατον στον χώρο επιτελείται από δύο αντίρροπες τάσεις. Ποια από αυτές τις δύο όμως υπερτερεί;
Στη μεγάλη πλειοψηφία των προτεινόμενων εκδοχών πληθωριστικής κοσμολογίας, η αύξηση συμβαίνει τουλάχιστον το ίδιο γρήγορα όσο η μείωση. Ο λόγος είναι ότι, αν η σφοδρότητα των διακυμάνσεων υπερκεράσει τη σφοδρότητα της διαστολής, θα κυριαρχήσουν οι μειώσεις στις τιμές του πεδίου ίνφλατον και θα παραχθεί υπερβολικά λίγη πληθωριστική διαστολή, ώστε να λύνει το πρόβλημα του ορίζοντα. Έτσι, σε κοσμολογικά επιτυχημένες εκδοχές του πληθωρισμού, η ιλιγγιώδης διαστολή υπερνικά τις διαταραχές που προκαλούν οι κβαντικές διακυμάνσεις, διασφαλίζοντας ότι ο συνολικός όγκος του χώρου στον οποίο η ενέργεια του πεδίου είναι υψηλή αυξάνεται με τον χρόνο. Εφόσον η παραγωγή της πληθωριστικής διαστολής είναι διαρκώς αυξανόμενη, γίνεται αντιληπτό ότι μόλις ξεκινήσει ο πληθωρισμός δε σταματά ποτέ. Αυτό ήταν και το συγκλονιστικό εύρημα των Λίντε και Βιλένκιν, ότι η έκρηξη της χωρικής διαστολής δε συμβαίνει μονάχα μία φορά, αλλά τουναντίον συνεχίζεται εις το διηνεκές: ο πληθωρισμός είναι ουσιαστικά αιώνιος.
Για να οπτικοποιήσουμε νοητά αυτό το εξαγόμενο, ο Μπράιαν Γκριν χρησιμοποιεί την αναλογία ενός κομματιού ελβετικού τυριού (είδατε που σας έλεγα ότι έρχεται το ελβετικό τυρί;) που διογκώνεται για πάντα. Αν όλο το σύμπαν είναι ένα γιγαντιαίο κομμάτι ελβετικού τυριού, τα αμιγή τμήματα τυριού (τα “cheesy parts”, όπως τα λέει) είναι περιοχές όπου η τιμή του πεδίου ίνφλατον είναι υψηλή, και οι τρύπες όπου είναι χαμηλή –δηλαδή, οι τρύπες είναι περιοχές, σαν τη δική μας, που έχουν κάνει τη μετάβαση από την ταχύτατη διαστολή, και στη διαδικασία, μετέτρεψαν την ενέργεια του πεδίου ίνφλατον σε ένα λουτρό από σωματίδια, τα οποία με τον καιρό μπορούν να συνενωθούν σε γαλαξίες, αστέρια και πλανήτες. Αν προβάλλουμε τις προαναφερόμενες συναγωγές των Λίντε και Βιλένκιν για τον αιώνιο πληθωρισμό πάνω σε αυτό το κομμάτι ελβετικού τυριού, καταλήγουμε στην εξής εικόνα: ένα παντοτινά διαστελλόμενο κομμάτι ελβετικού-κοσμικού τυριού, το οποίο είναι γεμάτο με έναν παντοτινά αυξανόμενο αριθμό τρυπών. Στην τυπική κοσμολογική ορολογία, κάθε τέτοια τρύπα που υποδηλώνει και ένα ξεχωριστό σύμπαν αποκαλείται φυσαλίδα12.
Σύμφωνα με τον Μπράιαν Γκριν, οι πιο πειστικές εκδοχές του πληθωριστικού μοντέλου είναι εκείνες στις οποίες ο πληθωρισμός δεν είναι ένα μοναδικό γεγονός αλλά μια ατελεύτητη κοσμογονική διεργασία παραγωγής ατέλειωτων φυσαλίδων-συμπάντων. Ο πληθωρισμός, το καλύτερο διαθέσιμο θεωρητικό πλαίσιο που έχουμε για την εξήγηση των καλύτερων διαθέσιμων κοσμολογικών δεδομένων, μας οδηγεί αναπόδραστα στη συνειδητοποίηση ότι είναι εξαιρετικά πιθανό να κατοικούμε σε ένα αδιανόητα απέραντο δίκτυο αναρίθμητων παράλληλων κόσμων.
Σημειώσεις:
1. Αν και η σύλληψη του σύμπαντος ως χωροχρονικό ξεδίπλωμα από ένα «αρχέγονο άτομο» (ή, με –αναβαθμισμένους– σύγχρονους κοσμολογικούς όρους, «ιδιομορφία») ανήκει στον Βέλγο ιερέα(!) και αστρονόμο George Lemaître, ο οποίος το 1927 δημοσίευσε για πρώτη φορά την πυρηνική ιδέα του Bing Bang (στην πραγματικότητα, ο όρος “Bing Bang”, βέβαια, είναι μεταγενέστερος), ίσως η πιο καίρια συμβολή της κοσμολογικής σκέψης προς αυτήν την κατεύθυνση θα έπρεπε να αναχθεί στον Ρώσο μαθηματικό και μετεωρολόγο Alexander Friedmann, ο οποίος είχε καταδείξει ήδη από το 1921, λύνοντας τότε τις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας του Einstein, ότι ο χώρος τεντώνεται, προκαλώντας, έτσι, τη διαστολή του σύμπαντος.
2. Φυσικά, η αρχετυπική πρόσληψη μιας συμπαντικής έκρηξης είναι λανθασμένη – πολλώ δε μάλλον στον βαθμό που υποδηλώνει και κάποια συγκεκριμένη τοποθεσία για αυτήν την έκρηξη. Όλα τα σημεία του σύμπαντος ήταν κάποτε το ίδιο, οπότε εξορισμού δεν υπάρχει κάποιο ξεχωριστό σημείο στον χώρο από το οποίο προήλθε το σύμπαν. Το «πού εξερράγη» στο κείμενο αποτελεί τμήμα ενός (μάλλον ατυχούς) ευφυολογήματος.
3. Η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου είναι η αρχαιότερη ακτινοβολία που μπορούμε να δούμε. Είναι η ακτινοβολία που εκπέμφθηκε από την απελευθέρωση των πρώτων φωτονίων στο διάστημα, όταν το σύμπαν ήταν περίπου 380.000 ετών.
4. Ο Άλαν Γκουθ, που τότε εργαζόταν στο Κέντρο του Γραμμικού Επιταχυντή στο Στάνφορντ, δημοσίευσε την εργασία του για τον πληθωρισμό το 1981, ωστόσο την αρχική εργασία του βελτίωσαν και τελειοποίησαν οι Αντρέι Λίντε (ο οποίος τότε έκανε έρευνα στο Φυσικό Ινστιτούτο Λεμπέντεφ της Μόσχας), Πολ Στάινχαρντ και Αντρέας Άλμπρεχτ (ένα δίδυμο καθηγητή-μαθητή που τότε εργάζονταν στο Πανεπιστήμιο της Πενσιλβάνια). Ο Αλέξης Δεληβοριάς, αστρονόμος του Ευγενιδείου Πλανηταρίου, αναφέρει σε συναφές κείμενό του ότι ο Ρώσος Alexei Starobinsky και ο Έλληνας Δημοσθένης Καζάνας είχαν δημοσιεύσει σε πρότερο χρόνο μελέτες με διαπιστώσεις παρόμοιες του Γκουθ.
5. Τον όρο “GUT” (Grand Unified Theories) εισήγαγε για πρώτη φορά ο Δημήτρης Νανόπουλος το 1978 σε εργασία του στο Χάρβαρντ.
6. Υπάρχουν εκδοχές του πληθωρισμού όπου, αναλόγως με το ακριβές σχήμα της δυναμικής ενέργειας του ίνφλατον, το σύμπαν θα μπορούσε να έχει μεγαλώσει με έναν παράγοντα 1050 ή ακόμα και 10100!! Αυτό θα ισοδυναμούσε ή θα ήταν αμύθητα δυσανάλογα μεγαλύτερο από το να διασταλεί ένα μόριο DNA στο μέγεθος του γαλαξία μας σε 0.00000000000000000000000000000001 δευτερόλεπτα!
7. Αν και οι Μεγάλες Ενοποιημένες Θεωρίες προβλέπουν την αθρόα παραγωγή μαγνητικών μονοπόλων στο αρτιγέννητο σύμπαν, θεωρητικοί υπολογισμοί δείχνουν ότι, αν αυτή η παραγωγή προηγήθηκε του πληθωρισμού ή συνέβη ταυτόχρονα με αυτόν, τότε σήμερα στο σύμπαν μας θα έπρεπε να υπάρχει το πολύ 1 από αυτά!
8. Για να είναι το σχήμα του σύμπαντος επίπεδο, θα πρέπει να έχει μια πολύ συγκεκριμένη («κρίσιμη») μέση πυκνότητα υλοενέργειας στον χώρο – χοντρικά, περίπου 6 ατόμων υδρογόνου ανά κυβικό μέτρο. Οι σύγχρονες μετρήσεις συγκλίνουν στο ότι έχει ακριβώς αυτήν την τιμή.
9. Η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν θέτει την ταχύτητα του φωτός ως το ανώτατο κοσμικό όριο ταχύτητας για οτιδήποτε ταξιδεύει διαμέσου του χώρου, όχι για τον χώρο τον ίδιο!
10. Ανεξαρτήτως κατεύθυνσης (=ισοτροπικά), η θερμοκρασία της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου είναι 2,725 Κ (όπου το «Κ» συμβολίζει την κλίμακα «Κέλβιν». 1 βαθμός Κέλβιν ισούται σχεδόν με -273℃).
11. Η βασική αρχή που διέπει την κβαντομηχανική, η «αρχή της απροσδιοριστίας» (ή «αβεβαιότητας»), θέτει ένα όριο σχετικά με το πόση ακρίβεια μπορούν να μετρηθούν συγκεκριμένα συμπληρωματικά φυσικά χαρακτηριστικά. Ως κλασικό παράδειγμα αναφέρεται συχνά ο προσδιορισμός της ταχύτητας και της θέσης ενός σωματιδίου: πχ., με όσο μεγαλύτερη ακρίβεια προσδιορίζεται η θέση του, τόσο πιο απροσδιόριστη γίνεται η ταχύτητά του, και το ανάποδο. Εφαρμόζοντας την αρχή της απροσδιοριστίας σε ένα πεδίο (όπως το ίνφλατον εν προκειμένω): με όσο μεγαλύτερη ακρίβεια προσδιορίζεται η τιμή ενός πεδίου σε μια τοποθεσία στον χώρο, τόσο πιο απροσδιόριστος γίνεται ο ρυθμός αλλαγής του στη συγκεκριμένη τοποθεσία. Αν ο ρυθμός αλλαγής ενός πεδίου δεν μπορεί, επομένως, να καθοριστεί με απόλυτη ακρίβεια, τότε δεν μπορεί να καθοριστεί ποια θα είναι η τιμή του πεδίου σε οποιαδήποτε τοποθεσία, ακόμα και την επόμενη στιγμή. Σε κβαντομηχανική γλώσσα, θα διακυμαίνεται σε ένα μείγμα διάφορων ρυθμών αλλαγής, και, ως εκ τούτου, η τιμή του θα υφίσταται τυχαίες διακυμάνσεις (ο Μπράιαν Γκριν έχει μάλλον εδραιώσει σε βιβλία εκλαϊκευτικής φυσικής την όχι και τόσο επίσημη –ωστόσο πολύ εύστοχη– φράση “quantum jitters”, για να δηλωθούν αυτά τα τυχαία «τρεμουλιάσματα» λόγω της ισχύος της κβαντικής αβεβαιότητας).
12. “Bubble Universe” είναι η ορολογία που έχει επικρατήσει στη βιβλιογραφία για να σημάνει το σύμπαν φυσαλίδα. Ωστόσο, ο Άλαν Γκουθ προτιμά τον όρο “Pocket Universe”, όταν αναφέρεται σε ένα σύμπαν φυσαλίδα που απορρέει από τον αιώνιο πληθωρισμό.
Το παρόν κείμενο αποτελεί μέρος μιας σειράς κειμένων αφιερωμένων στο Πολυσύμπαν. Τα κείμενα αυτά βασίζονται στο βιβλίο του Brian Greene The Hidden Reality: Parallel Universes and the Deep Laws of the Cosmos. Η φυσική που υπάρχει στο κείμενο αντλείται κατά βάση από το εν λόγω βιβλίο.
Βιβλία που χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή του κειμένου, εκτός από το The Hidden Reality.
Carroll, S. (2010). From Eternity to Here, New York: Dutton.
Greene, B. (2005). The Fabric Of The Cosmos: Space, Time and the Texture of Reality, New York: Vintage Books.
Guth, A. (1997). The Inflationary Universe, Reading: Perseus Books.
Kaku, Μ. (1994). Hyperspace: A scientific odessey through parallel universes, time warps, and the 10th dimension, Oxford: Oxford University Press.
Διαφωτιστικά άρθρα σε ελληνικές ιστοσελίδες για τον Πληθωρισμό:
Τα Προβλήματα της Μεγάλης Έκρηξης και η Θεωρία του Πληθωρισμού – ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ (eef.edu.gr)
Διαφωτιστικά βίντεο σχετικά με το Bing Bang και τον Πληθωρισμό.
Clever up 