Τι συνέβη πριν από τη μεγάλη έκρηξη;

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Τι προκάλεσε την εμφάνιση του σύμπαντος; Η βασική αιτία πρέπει να είναι ειδική, λένε οι επιστήμονες. Αν όμως αποδώσουμε την αρχή των πάντων στη Μεγάλη Έκρηξη, τίθεται το ερώτημα: τι συνέβη πριν από αυτό; Ο συγγραφέας προσφέρει έναν συναρπαστικό συλλογισμό για την αρχή του χρόνου.

Το να ρωτάς την επιστήμη τι ήταν πριν από τον χρόνο είναι σαν να ρωτάς "Ποιος ήσουν πριν γεννηθείς;"

«Η επιστήμη μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τι συνέβη σε ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

«Αλλά δύσκολα θα μάθουμε τι προκάλεσε τη Μεγάλη Έκρηξη.

«Είναι απογοητευτικό, αλλά μερικά πράγματα είναι εντελώς άγνωστα. Και αυτό είναι καλό.

Ας είμαστε ειλικρινείς: είναι μάλλον περίεργο να πιστεύουμε ότι η ιστορία του Σύμπαντος ξεκίνησε με ένα είδος γενεθλίων πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό είναι σύμφωνο με πολλές θρησκευτικές αρχές, σύμφωνα με τις οποίες ο κόσμος δημιουργήθηκε μέσω της άνωθεν παρέμβασης, αν και η επιστήμη δεν λέει τίποτα γι 'αυτό.

Τι συνέβη πριν την έναρξη του χρόνου;

Αν όλα όσα συνέβησαν έχουν αιτιακή σχέση, τότε τι προκάλεσε την εμφάνιση του σύμπαντος; Για να απαντήσουν σε μια πολύ δύσκολη ερώτηση σχετικά με την Πρώτη Αιτία, οι θρησκευτικοί μύθοι για τη δημιουργία του κόσμου χρησιμοποιούν αυτό που οι πολιτισμικοί ανθρωπολόγοι αποκαλούν μερικές φορές «θετικό ον» ή ένα υπερφυσικό φαινόμενο. Εφόσον ο χρόνος είχε μια αρχή κάποια στιγμή στο μακρινό παρελθόν, η Πρώτη Αιτία πρέπει να είναι ιδιαίτερη. Πρέπει να είναι ένας άδικος λόγος, ένα φαινόμενο που μόλις συνέβη και τίποτα δεν προηγήθηκε.

Αν όμως αποδώσουμε την αρχή των πάντων στη Μεγάλη Έκρηξη, τίθεται το ερώτημα: τι συνέβη πριν από αυτό; Όταν έχουμε να κάνουμε με αθάνατους θεούς, αυτό είναι εντελώς διαφορετικό θέμα, αφού γι' αυτούς η διαχρονικότητα δεν είναι ζήτημα. Οι θεοί υπάρχουν εκτός χρόνου, και εμείς όχι. Για εμάς, δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα όπως "πριν από τον χρόνο". Επομένως, αν θέσουμε το ερώτημα για το τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, θα είναι κάπως άσκοπο, ακόμα κι αν χρειαστεί να βρούμε το νόημα. Κάποτε ο Στίβεν Χόκινγκ το ταύτισε με την ερώτηση «Τι είναι βόρεια του Βόρειου Πόλου;». Και μου αρέσει η φράση "Ποιος ήσουν πριν γεννηθείς;"

Ο Αυρήλιος Αυγουστίνος υπέθεσε ότι ο χρόνος και ο χώρος εμφανίστηκαν μαζί με τη δημιουργία του κόσμου. Για αυτόν ήταν φυσικά θεία πρόνοια. Και για την επιστήμη;

Στην επιστήμη, για να κατανοήσουμε πώς δημιουργήθηκε, αναπτύχθηκε και ωρίμασε το Σύμπαν, πηγαίνουμε πίσω στο χρόνο, προσπαθώντας να ανασυνθέσουμε αυτό που συνέβαινε. Όπως οι παλαιοντολόγοι, εντοπίζουμε «απολιθώματα», δηλαδή τα υπολείμματα ύλης από περασμένες μέρες και στη συνέχεια με τη βοήθειά τους μαθαίνουμε για διάφορα φυσικά φαινόμενα που υπήρχαν εκείνη την εποχή.

Υποθέτουμε με βεβαιότητα ότι το Σύμπαν διαστέλλεται εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια και ότι αυτή η διαδικασία συνεχίζεται τώρα. Σε αυτή την περίπτωση, "διαστολή" σημαίνει ότι οι αποστάσεις μεταξύ των γαλαξιών αυξάνονται. οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο με ταχύτητα που εξαρτάται από το τι βρισκόταν μέσα στο σύμπαν σε διαφορετικές εποχές, δηλαδή τι ύλη γέμιζε το διάστημα.

Η μεγάλη έκρηξη δεν ήταν έκρηξη

Όταν μιλάμε για τη Μεγάλη Έκρηξη και την επέκταση, φανταζόμαστε την έκρηξη που ξεκίνησε τα πάντα. Γι' αυτό το ονομάσαμε έτσι. Αλλά αυτή είναι μια λανθασμένη αντίληψη. Οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλον, γιατί χωρίζονται κυριολεκτικά από το τέντωμα του ίδιου του διαστήματος. Όπως το ελαστικό ύφασμα, το διάστημα τεντώνεται και κουβαλά γαλαξίες μαζί του, όπως το ρεύμα ενός ποταμού παρασύρει τους κορμούς μαζί του. Έτσι, οι γαλαξίες δεν μπορούν να ονομαστούν συντρίμμια που πετούν από μια έκρηξη. Δεν υπήρξε κεντρική έκρηξη. Το σύμπαν διαστέλλεται προς όλες τις κατευθύνσεις και είναι εντελώς δημοκρατικό. Κάθε σημείο είναι εξίσου σημαντικό. Κάποιος σε έναν μακρινό γαλαξία βλέπει την απομάκρυνση άλλων γαλαξιών με τον ίδιο τρόπο που βλέπουμε εμείς.

(Σημείωση: Οι κοντινοί γαλαξίες έχουν αποκλίσεις από αυτήν την κοσμική ροή που ονομάζεται «τοπική κίνηση». Αυτό προκαλείται από τη βαρύτητα. Για παράδειγμα, το νεφέλωμα της Ανδρομέδας μας πλησιάζει.)

Επιστροφή στο παρελθόν

Αν γυρίσουμε την κοσμική ταινία προς τα πίσω, θα δούμε πώς η ύλη συμπιέζεται όλο και περισσότερο στον συρρικνούμενο χώρο. Η θερμοκρασία ανεβαίνει, η πίεση αυξάνεται και αρχίζει η αποσύνθεση. Τα μόρια διασπώνται σε άτομα, τα άτομα σε πυρήνες και ηλεκτρόνια, οι ατομικοί πυρήνες σε πρωτόνια και νετρόνια και στη συνέχεια πρωτόνια και νετρόνια σε κουάρκ. Αυτή η διαδοχική αποσύνθεση της ύλης στα πιο βασικά και στοιχειώδη συστατικά της συμβαίνει καθώς το ρολόι χτυπά στην αντίθετη κατεύθυνση προς την έκρηξη.

Για παράδειγμα, τα άτομα υδρογόνου διασπώνται περίπου 400.000 χρόνια πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, οι ατομικοί πυρήνες σε περίπου ένα λεπτό και τα πρωτόνια με τα νετρόνια σε ένα εκατοστό του δευτερολέπτου (όταν τα βλέπουμε αντίστροφα, φυσικά). Πώς το ξέρουμε αυτό; Βρήκαμε τα υπολείμματα ακτινοβολίας από την εποχή που σχηματίστηκαν τα πρώτα άτομα (απομεινάρια ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων) και καταλάβαμε πώς εμφανίστηκαν οι πρώτοι πυρήνες ατόμων φωτός όταν το σύμπαν ήταν μόλις λίγα λεπτά ηλικίας. Αυτά είναι ακριβώς τα κοσμικά απολιθώματα που μας δείχνουν τον δρόμο προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Επί του παρόντος, μπορούμε να προσομοιώσουμε πειραματικά τις συνθήκες που υπήρχαν όταν το σύμπαν ήταν ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Μπορεί να μας φαίνεται αμελητέα τιμή, αλλά για ένα ελαφρύ σωματίδιο ενός φωτονίου, αυτό είναι μεγάλο χρονικό διάστημα, που του επιτρέπει να διανύσει μια απόσταση που είναι ένα τρισεκατομμύριο φορές η διάμετρος ενός πρωτονίου. Όταν μιλάμε για το πρώιμο Σύμπαν, θα πρέπει να ξεχνάμε τα ανθρώπινα πρότυπα και τις ιδέες για το χρόνο.

Φυσικά, θέλουμε να πλησιάσουμε όσο το δυνατόν πιο κοντά στη στιγμή που ο χρόνος ήταν ίσος με 0. Αλλά κάποια στιγμή πέφτουμε στον τοίχο της άγνοιας και μπορούμε μόνο να προεκτείνουμε τις τρέχουσες θεωρίες μας με την ελπίδα ότι θα μας δώσουν τουλάχιστον κάποιες ενδείξεις ότι συμβαίνουν στην αρχή του χρόνου, σε τέτοιες ενέργειες και θερμοκρασίες που δεν μπορούμε να δημιουργήσουμε στο εργαστήριο. Όμως ένα πράγμα ξέρουμε σίγουρα. Όταν ο χρόνος είναι κοντά στο μηδέν, η τρέχουσα θεωρία μας για τις ιδιότητες του χώρου και του χρόνου, που είναι η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, δεν λειτουργεί.

Αυτό είναι το βασίλειο της κβαντικής μηχανικής, στο οποίο οι αποστάσεις είναι τόσο μικρές που πρέπει να φανταστούμε τον χώρο όχι ως ένα συνεχές φύλλο, αλλά ως μια κοκκώδη δομή. Δυστυχώς, δεν έχουμε μια ποιοτική θεωρία που να περιγράφει τέτοια κοκκοποίηση του χώρου, καθώς δεν υπάρχουν φυσικοί νόμοι βαρύτητας σε κβαντική κλίμακα (γνωστή ως κβαντική βαρύτητα). Υποψήφιοι, φυσικά, είναι, για παράδειγμα, η θεωρία υπερχορδών και η κβαντική βαρύτητα βρόχου. Αλλά προς το παρόν δεν υπάρχουν στοιχεία ότι περιγράφουν σωστά τα φυσικά φαινόμενα.

Η κβαντική κοσμολογία δεν απαντά στο ερώτημα

Ωστόσο, η περιέργεια ενός ατόμου απαιτεί τα όρια να έρθουν πιο κοντά στη μηδενική τιμή του χρόνου. Τι μπορείς να πεις? Στη δεκαετία του 1980, οι Alexander Vilenkin, Andrei Linde και James Hartl και Stephen Hawking πρότειναν τρία μοντέλα κβαντικής κοσμολογίας, στα οποία το σύμπαν υπάρχει ως άτομο και η εξίσωση είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στην κβαντική μηχανική.

Σε αυτή την εξίσωση, το σύμπαν είναι ένα κύμα πιθανότητας, το οποίο στην ουσία συνδέει τη διαχρονική κβαντική περιοχή με την κλασική, όπου υπάρχει χρόνος, δηλαδή με το σύμπαν στο οποίο κατοικούμε και που τώρα διαστέλλεται. Η μετάβαση από το κβαντικό στα κλασικά σημαίνει κυριολεκτικά την εμφάνιση του διαστήματος, αυτό που ονομάζουμε Big Bang. Έτσι, η Μεγάλη Έκρηξη είναι μια άσκοπη κβαντική διακύμανση, τόσο τυχαία όσο η ραδιενεργή διάσπαση: από την απουσία χρόνου μέχρι την παρουσία του.

Αν υποθέσουμε ότι ένα από αυτά τα απλά μοντέλα είναι σωστό, θα ήταν μια επιστημονική εξήγηση της Πρώτης Αιτίας; Μπορούμε να απαλλαγούμε από την αναγκαιότητα για μια αιτία εντελώς χρησιμοποιώντας τις πιθανότητες της κβαντικής φυσικής;

Δυστυχώς όχι. Φυσικά, ένα τέτοιο μοντέλο θα ήταν ένα εκπληκτικό πνευματικό κατόρθωμα. Θα ήταν ένα κολοσσιαίο βήμα μπροστά στην κατανόηση της προέλευσης των πάντων. Αυτό όμως δεν είναι αρκετό. Η επιστήμη δεν μπορεί να υπάρχει στο κενό. Χρειάζεται μια εννοιολογική συσκευή, όπως ο χώρος, ο χρόνος, η ύλη, η ενέργεια. Χρειάζεται υπολογισμούς, χρειάζεται νόμους διατήρησης ποσοτήτων όπως η ενέργεια και η ορμή. Δεν μπορείς να φτιάξεις έναν ουρανοξύστη από ιδέες, όπως δεν μπορείς να δημιουργήσεις ένα μοντέλο χωρίς έννοιες και νόμους. Το να ζητάμε από την επιστήμη να «εξηγήσει» την Πρώτη Αιτία είναι σαν να ζητάμε από την επιστήμη να εξηγήσει τη δική της δομή. Αυτό είναι ένα αίτημα για παροχή ενός επιστημονικού μοντέλου που δεν χρησιμοποιεί προηγούμενα, δεν υπάρχουν προηγούμενες έννοιες για να λειτουργήσουμε. Η επιστήμη δεν μπορεί να το κάνει αυτό, όπως ένα άτομο δεν μπορεί να σκεφτεί χωρίς εγκέφαλο.

Ο γρίφος της Ριζικής Αιτίας παραμένει άλυτος. Ως απάντηση, μπορείτε να επιλέξετε τη θρησκεία και την πίστη και μπορείτε επίσης να υποθέσετε ότι η επιστήμη θα βρει τα πάντα με την πάροδο του χρόνου. Μπορούμε επίσης, όπως ο αρχαίος Έλληνας σκεπτικιστής Πύρρων, να αναγνωρίσουμε ταπεινά ότι υπάρχουν όρια στη γνώση μας. Μπορούμε να χαιρόμαστε για όσα πετύχαμε και να συνεχίσουμε να καταλαβαίνουμε, ενώ συνειδητοποιούμε ότι δεν χρειάζεται να γνωρίζουμε τα πάντα και να καταλαβαίνουμε τα πάντα. Αρκεί να συνεχίσουμε να ενδιαφερόμαστε εξεταστικά.

Η περιέργεια χωρίς γρίφο είναι τυφλή και ένας γρίφος χωρίς περιέργεια είναι ελαττωματικός.