Υπάρχει περίπτωση η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι εσφαλμένη και το σύμπαν να μην είχε ποτέ αρχή;

Μια επιστημονική ομάδα βασίζεται σε μια νέα θεωρία της κβαντικής βαρύτητας για να υποστηρίξει ότι το σύμπαν μας να υπήρχε πάντα και εξηγεί πώς θα μπορούσε να συμβαίνει αυτό.

«Η πραγματικότητα έχει τόσα πολλά πράγματα που οι περισσότεροι άνθρωποι θα συνέδεαν με την επιστημονική φαντασία ή ακόμη και με τη φαντασία», δήλωσε ο Μπρούνο Μπέντο, φυσικός που μελετά τη φύση του χρόνου στο Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Στην εργασία του, χρησιμοποίησε μια νέα θεωρία της κβαντικής βαρύτητας (Causal set theory), σύμφωνα με την οποία, ο χώρος και ο χρόνος αναλύονται σε διακριτά κομμάτια του χωροχρόνου.

Ο Μπέντο και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν αυτή τη θεωρία για να διερευνήσουν την αρχή του σύμπαντος. Διαπίστωσαν ότι είναι πιθανό το σύμπαν να μην είχε καμία αρχή – ότι υπήρχε πάντα στο άπειρο παρελθόν και μόνο πρόσφατα εξελίχθηκε σε αυτό που ονομάζουμε Μεγάλη Έκρηξη.

Ένα κβάντο βαρύτητας

Η κβαντική βαρύτητα είναι ίσως το πιο εκνευριστικό πρόβλημα που αντιμετωπίζει η σύγχρονη φυσική. Έχουμε δύο εξαιρετικά αποτελεσματικές θεωρίες για το σύμπαν: την κβαντική φυσική και τη γενική σχετικότητα. Η κβαντική φυσική έχει παραγάγει μια επιτυχημένη περιγραφή των τριών από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης (ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής δύναμη και ισχυρή δύναμη) σε μικροσκοπικές κλίμακες. Η γενική σχετικότητα, από την άλλη πλευρά, είναι η ισχυρότερη και πληρέστερη περιγραφή της βαρύτητας που επινοήθηκε ποτέ.

Όμως, παρ’ όλα τα πλεονεκτήματά της, η γενική σχετικότητα είναι ελλιπής. Σε τουλάχιστον δύο συγκεκριμένα σημεία του σύμπαντος, τα μαθηματικά της γενικής σχετικότητας αποτυχαίνουν να παράγουν αξιόπιστα αποτελέσματα: στα κέντρα των μαύρων τρυπών και στην αρχή του σύμπαντος. Αυτές οι περιοχές ονομάζονται «μοναδικότητες», δηλαδή σημεία στο χωροχρόνο όπου οι σημερινοί νόμοι της φυσικής καταρρέουν, και αποτελούν μαθηματικά προειδοποιητικά σημάδια ότι η θεωρία της γενικής σχετικότητας είναι ελλειπής. Μέσα και στις δύο αυτές μοναδικότητες, η βαρύτητα γίνεται απίστευτα ισχυρή σε πολύ μικρές κλίμακες.

Ως εκ τούτου, για να λύσουν τα μυστήρια που τις διέπουν, οι φυσικοί χρειάζονται μια μικροσκοπική περιγραφή της ισχυρής βαρύτητας, που ονομάζεται επίσης κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Υπάρχουν πολλοί υποψήφιοι, όπως η θεωρία χορδών και η κβαντική βαρύτητα βρόχων.

Υπάρχει όμως και μια άλλη προσέγγιση που αλλάζει εντελώς την αντίληψή μας για τον χώρο και τον χρόνο.

Η θεωρία των αιτιωδών συνόλων

Σε όλες τις τρέχουσες θεωρίες της φυσικής, ο χώρος και ο χρόνος είναι συνεχείς. Σχηματίζουν έναν ομαλό ιστό που διέπει όλη την πραγματικότητα. Σε έναν τέτοιο συνεχή χωροχρόνο, δύο σημεία μπορούν να βρίσκονται όσο το δυνατόν πιο κοντά το ένα στο άλλο στο χώρο, και δύο γεγονότα μπορούν να συμβαίνουν όσο το δυνατόν πιο κοντά στο χρόνο το ένα στο άλλο.

Όμως μια άλλη προσέγγιση επαναπροσδιορίζει τον χωροχρόνο ως μια σειρά από διακριτά κομμάτια ή «άτομα» του χωροχρόνου. Αυτή η θεωρία θα έθετε αυστηρά όρια στο πόσο κοντά μπορούν να είναι τα γεγονότα στο χώρο και στο χρόνο, αφού δεν μπορούν να είναι πιο κοντά από το μέγεθος του «ατόμου».

Για παράδειγμα, αν κοιτάτε την οθόνη σας διαβάζοντας αυτό το κείμενο, όλα φαίνονται ομαλά και συνεχή. Αλλά αν κοιτάζατε την ίδια οθόνη μέσα από έναν μεγεθυντικό φακό, θα μπορούσατε να δείτε τα εικονοστοιχεία που χωρίζουν τον χώρο και θα διαπιστώνατε ότι είναι αδύνατο να φέρετε δύο εικόνες στην οθόνη σας πιο κοντά από ένα μόνο εικονοστοιχείο.

Αυτή η θεωρία της φυσικής ενθουσίασε τον Μπέντο. «Ενθουσιάστηκα όταν βρήκα αυτή τη θεωρία, η οποία όχι μόνο προσπαθεί να είναι όσο το δυνατόν πιο θεμελιώδης αλλά δίνει και κεντρικό ρόλο στον χρόνο, όπως για παράδειγμα τι σημαίνει να περνάει ο χρόνος, πόσο φυσικό είναι πραγματικά το παρελθόν σας και αν το μέλλον υπάρχει ήδη ή όχι», δήλωσε ο ερευνητής στο Live Science.

Αρχή του χρόνου

Η θεωρία αυτή έχει σημαντικές συνέπειες για τη φύση του χρόνου.

«Ένα τεράστιο μέρος της θεωρίας αυτής είναι ότι το πέρασμα του χρόνου είναι κάτι φυσικό, ότι δεν πρέπει να αποδίδεται σε κάποιο αναδυόμενο είδος ψευδαίσθησης ή σε κάτι που συμβαίνει μέσα στον εγκέφαλό μας και μας κάνει να πιστεύουμε ότι ο χρόνος περνάει. Αυτό το πέρασμα είναι, από μόνο του, μια εκδήλωση της φυσικής θεωρίας», δήλωσε ο Μπέντο. «Έτσι, συμφωνα με τη συγκεκριμένη θεωρία, ένα αιτιατό σύνολο θα μεγαλώνει κατά ένα “άτομο” κάθε φορά και θα γίνεται όλο και μεγαλύτερο».

Η προσέγγιση αυτή απομακρύνει επιδέξια το πρόβλημα της μοναδικότητας της Μεγάλης Έκρηξης, επειδή, στη θεωρία αυτή, οι μοναδικότητες δεν μπορούν να υπάρξουν. Είναι αδύνατο για την ύλη να συμπιεστεί σε απείρως μικροσκοπικά σημεία – δεν μπορούν να γίνουν μικρότερα από το μέγεθος ενός ατόμου του χωροχρόνου.

Χωρίς μια μοναδικότητα της Μεγάλης Έκρηξης, πώς μοιάζει η αρχή του σύμπαντός μας;

Ο Μπέντο και ο συνεργάτης του, Σταβ Ζάλελ, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Imperial College του Λονδίνου,αναζήτησαν την εξήγηση της νέας θεωρίας για τις αρχικές στιγμές του σύμπαντος. 

«Στην αρχική διατύπωση και δυναμική των αιτιωδών συνόλων, κλασικά μιλώντας, ένα τέτοιο σύνολο αναπτύσσεται από το τίποτα στο σύμπαν που βλέπουμε σήμερα. Αντίθετα, στη μελέτη μας, δεν δημιουργήθηκε από τη Μεγάλη Έκρηξη, καθώς το αιτιατό σύνολο θα ήταν άπειρο προς το παρελθόν, και έτσι θα υπήρχε πάντα κάτι πριν», δήλωσε ο Μπέντο.

Η εργασία τους υπονοεί ότι το σύμπαν μπορεί να μην είχε καμία αρχή και ότι απλώς υπήρχε πάντα. Αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως Μεγάλη Έκρηξη μπορεί να ήταν απλώς μια συγκεκριμένη στιγμή στην εξέλιξη αυτού του υπάρχοντος συνόλου και όχι μια πραγματική αρχή.

Ωστόσο, δεν είναι ακόμη σαφές αν αυτή η προσέγγιση μπορεί να οδηγήσει σε φυσικές θεωρίες με τις οποίες θα μπορούμε να περιγράψουμε την πολύπλοκη εξέλιξη του σύμπαντος κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης.

«Κάποιος μπορεί ακόμη να αναρωτηθεί αν αυτή η προσέγγιση του αιτιώδους συνόλου μπορεί να ερμηνευτεί με λογικό τρόπο ή τι σημαίνει φυσικά μια τέτοια δυναμική με μια ευρύτερη έννοια, αλλά δείξαμε ότι ένα πλαίσιο είναι πράγματι δυνατό», είπε χαρακτηριστικά ο Μπέντο. «Έτσι, τουλάχιστον μαθηματικά, αυτό μπορεί να γίνει».

Η εργασία τους δημοσιεύθηκε στην επιστημονική βάση δεδομένων arXiv.

ΠΗΓΗ: Live Science

www.ertnews.gr