Η δημιουργία του σύμπαντος έγινε από το τίποτα

Εδώ και χιλιάδες χρόνια οι άνθρωποι παλεύουνν με το μυστήριο γιατί να υπάρχει το σύμπαν. Λίγο πολύ κάθε αρχαίος πολιτισμός έχει παρουσιάσει τη δική του ιστορία της δημιουργίας οι περισσότεροι από αυτούς αφήνουν το θέμα στα χέρια των θεών και οι φιλόσοφοι από την πλευρά τους έχουν γράψει τόμους για το θέμα. Αλλά η επιστήμη είχε λίγα να πει για αυτή την τελευταία ερώτηση.

Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια οι φυσικοί και οι κοσμολόγοι έχουν αρχίσει να αντιμετωπίζουν το γιατί της ύπαρξης.

Επισημαίνουν ότι τώρα έχουμε μια κατανόηση της ιστορίας του σύμπαντος, και των φυσικών νόμων που περιγράφουν το πώς λειτουργεί. Οι εν λόγω πληροφορίες, λένε, θα πρέπει να μας δώσουν μια ιδέα για το πώς και γιατί το σύμπαν υπάρχει.

Ομολογουμένως η αμφιλεγόμενη απάντηση τους είναι ότι ολόκληρο το σύμπαν ξεκίνησε να υπάρχει από το τίποτα με την έκρηξη του Big Bang κάτι ωστόσο που δεν ισχύει σε όλα. Θα έπρεπε να συμβεί, λένε, γιατί το «τίποτα» δεν είναι ακριβώς τίποτα.

Αυτή η ιδέα μπορεί να ακούγεται παράξενη, ή απλώς άλλο ένα ευφάνταστο θέμα δημιουργίας. Αλλά οι φυσικοί υποστηρίζουν ότι προκύπτει αβίαστα από τις δύο πιο ισχυρές και επιτυχημένες θεωρίες της επιστήμης: την κβαντομηχανική και τη γενική σχετικότητα.

Με μια ματιά στο βασίλειο της κβαντικής μηχανικής. Αυτός είναι ο κλάδος της φυσικής που ασχολείται με πολύ μικρά πράγματα: άτομα και ακόμη μικρότερα σωματίδια. Πρόκειται για μια εξαιρετικά επιτυχημένη θεωρία, και αποτελεί τη βάση στις πιο σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές.

Η κβαντομηχανική μας λέει ότι δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα όπως ο κενός χώρος. Ακόμα και το πιο τέλειο κενό είναι πραγματικά γεμάτο από ένα θολό σύννεφο από σωματίδια και αντισωματίδια, τα οποία πυροδοτούν την ύπαρξη και σχεδόν ακαριαία ξεθωριάζουν πίσω στο τίποτα. Αυτά τα λεγόμενα εικονικά σωματίδια δεν διαρκούν αρκετό καιρό για να παρατηρηθούν άμεσα, αλλά ξέρουμε ότι υπάρχουν από τα αποτελέσματά τους.

Από μικροσκοπικά πράγματα, όπως τα άτομα, σε πραγματικά μεγάλα πράγματα όπως είναι οι γαλαξίες.

Καλύτερη θεωρία μας για την περιγραφή αυτών των δομών μεγάλης κλίμακας είναι η γενική σχετικότητα, επιστέγασμα του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Η σχετικότητα είναι πολύ διαφορετική από την κβαντομηχανική και μέχρι στιγμής κανείς δεν έχει καταφέρει να συνδυάσει τα δύο άψογα. Ωστόσο, ορισμένοι θεωρητικοί έχουν καταφέρει να προσεγγίσουν τις δύο θεωρίες για να απαντήσουν σε συγκεκριμένα ερωτήματα με τη χρήση προσεκτικά επιλεγμένων προσεγγίσεων. Για παράδειγμα, η προσέγγιση αυτή χρησιμοποιείται από τον Stephen Hawking στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ για να περιγράψει τις μαύρες τρύπες.

Οι περισσότεροι φυσικοί πιστεύουν τώρα ότι το σύμπαν ξεκίνησε με το BigBang. Αρχικά όλη η ύλη και η ενέργεια στο σύμπαν ήταν στριμωγμένη μαζί σε μια αφάνταστα μικρή κουκίδα και αυτή εξερράγη. Αυτό προκύπτει από την ανακάλυψη, στις αρχές του 20ου αιώνα, ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Εάν όλοι οι γαλαξίες που απομακρύνονται τότε κάποτε θα πρέπει να ήταν κοντά μεταξύ τους.

Η θεωρία του πληθωρισμού προτείνει ότι αμέσως μετά το BigBang, το σύμπαν επεκτάθηκε πολύ πιο γρήγορα από ό, τι αργότερα. Αυτή η φαινομενικά αλλόκοτη ιδέα προτάθηκε στη δεκαετία του 1980 από τον AlanGuth στο Massachusetts Institute of Technology, και τελειοποιήθηκε από τον Andrei Linde, τώρα στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

Η ιδέα είναι ότι, ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά το BigBang, η κβαντικού μεγέθους φούσκα του χώρου επεκτάθηκε εκπληκτικά γρήγορα. Σε μια απίστευτα σύντομη στιγμή, πήγε από το να είναι μικρότερη από τον πυρήνα ενός ατόμου στο μέγεθος ενός κόκκου άμμου. Όταν η επέκταση τελικά επιβραδύνθηκε, το πεδίο δύναμης που είχε δυναμωθεί είχε μετατραπεί σε ύλη και η ενέργεια που γεμίζει το σύμπαν σήμερα. Ο Guth καλεί τον πληθωρισμό «το απόλυτο δωρεάν γεύμα».

Ο πληθωρισμός έδωσε, αυτό που οι κοσμολόγοι ονομάζουν το εργαλείο μέτρησης που απαιτείται για να καθορίσει την υποκείμενη γεωμετρία του σύμπαντος. Αυτό είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του πώς ο κόσμος ήρθε από το τίποτα.

Η Θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν μας λέει ότι ο χώρος-χρόνος στον οποίο ζούμε θα μπορούσε να λάβει τρεις διαφορετικές μορφές. Θα μπορούσε να είναι επίπεδος σαν επιφάνεια του τραπεζιού. Θα μπορούσε να είναι καμπύλώδης σαν την επιφάνεια μιας σφαίρας, οπότε αν ταξιδεύετε αρκετά μακριά προς την ίδια κατεύθυνση θα καταλήξετε πίσω όπου αρχίσατε. Εναλλακτικά, ο χωροχρόνος θα μπορούσε ναι είναι μια καμπύλη προς τα έξω σαν μια σέλα.

Αποδεικνύεται ότι ένα επίπεδο σύμπαν είναι ζωτικής σημασίας. Αυτό συμβαίνει γιατί μόνο ένα επίπεδο σύμπαν είναι πιθανόν να έχει έρθει από το τίποτα.

Όλα όσα υπάρχουν, από τα αστέρια έως και τους γαλαξίες, πρέπει να έχουν ξεπηδήσει από κάπου. Γνωρίζουμε ήδη ότι τα σωματίδια υπάρχουν στο κβαντικό επίπεδο, οπότε θα πρέπει να περιμένουμε το σύμπαν να περιέχει μερικά μικροαντικείμενα. Αλλά χρειάζεται ένα τεράστιο ποσό ενέργειας για να δημιουργήσει όλα αυτά τα αστέρια και τους πλανήτες.

Οι φυσικοί έχουν υπολογίσει ότι σε ένα επίπεδο σύμπαν η ενέργεια της ύλης εξισορροπείται από την ενέργεια της βαρύτητας της μάζας που δημιουργεί. Αλλά αυτό ισχύει μόνο σε ένα επίπεδο σύμπαν. Εάν το σύμπαν είχε καμπύλες, τα δύο ποσά δεν θα εκμηδενιζόταν.

Η κβαντομηχανική μας λέει ότι το «τίποτα» δεν είναι εγγενώς ασταθές, έτσι το αρχικό άλμα από το τίποτα σε κάτι μπορεί να ήταν αναπόφευκτο. Στη συνέχεια, η προκύπτουσα μικρή φούσκα του χωροχρόνου θα μπορούσε να ανθίσει σε ένα μαζικό απασχολημένο σύμπαν, χάρη στον πληθωρισμό.

Όπως ο Krauss το θέτει, «Οι νόμοι της φυσικής, όπως καταλαβαίνουμε καθιστούν εξαιρετικά πιθανό ότι το σύμπαν μας προήλθε από τίποτα. Χωρίς χώρο, χωρίς χρόνο, χωρίς σωματίδια, κάτι που γνωρίζουμε σήμερα».

Γιατί, λοιπόν, να συμβεί μόνο μία φορά; Εάν μια φυσαλίδα χωροχρόνου έσκασε σε ύπαρξη και φούσκωσε για να σχηματίσουν το σύμπαν μας, τι είναι αυτό που κράτησε άλλες φυσαλίδες από το να κάνουν το ίδιο;

Ο Linde προσφέρει μια απλή απάντηση. Σκέφτεται ότι τα σύμπαντα πάντα ξεφυτρώνουν σε ύπαρξη, και ότι αυτή η διαδικασία θα συνεχιστεί για πάντα.

Όταν ένα νέο σύμπαν σταματήσει το φούσκωμα, λέει ο Linde, εξακολουθεί να περιβάλλεται από το χώρο που συνεχίζει να φουσκώνει. Αυτό το φούσκωμα μπορεί να παραγάγει περισσότερα σύμπαντα, με ακόμη περισσότερο για το φούσκωμα χώρο γύρω τους. Έτσι μόλις ο πληθωρισμός ξεκινάει θα πρέπει να κάνει μια ατελείωτη σειρά από σύμπαντα, που ο Linde αποκαλεί αιώνιου πληθωρισμού. Το σύμπαν μας μπορεί να είναι μόνο ένας κόκκος άμμου σε μια ατελείωτη παραλία.

Μέχρι στιγμής δεν έχουμε απτές αποδείξεις ότι υπάρχουν και άλλα σύμπαντα. Αλλά σε κάθε περίπτωση, αυτές οι ιδέες δίνουν ένα νέο νόημα στη φράση «Ευχαριστώ για το τίποτα».