Αναδημοσιεύτηκε από την ΠΗΓΗ: ΕΦΗΜΕΡΙΔΑ ΤΟ ΒΗΜΑ

Κατηγορία: Άρθρα, γνώμες κλπ.

Δημοσιεύθηκε : 13 Μαρτίου 2016

Επισκέψεις: 1691

Με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας οι γνώσεις μας για τη γένεση και εξέλιξη του Σύμπαντος πέρασαν σε νέα εποχή

Πλειώνης Μανώλης, Βασιλάκος Σπύρος

Εικόνα του Σύμπαντος στη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου και το διαστημόπλοιο

Ζούμε ίσως στην πιο σημαντική εποχή στην ιστορία της Κοσμολογίας, όπου οι γνώσεις μας για την εξέλιξη του Σύμπαντος και των κοσμικών δομών που περιέχει αλλάζουν καθημερινά και αυξάνονται με σχεδόν εκθετικό ρυθμό. Η Κοσμολογία, παρ' όλο που προσπαθεί να δώσει απάντηση σε θεμελιώδη ερωτήματα που έθεσε ο άνθρωπος από την αυγή ακόμη του πολιτισμού, είναι μια σχετικά νέα επιστήμη. Η ιστορική διαδρομή που διήνυσε η ανθρώπινη νόηση για να φτάσει στο σημείο να μελετά με αυστηρά επιστημονικές μεθόδους την ίδια τη γένεση και εξέλιξη του Σύμπαντος είναι πολύ μακρά και έχει περάσει μέσα από δαιδαλώδεις λαβυρίνθους αναζήτησης. Μόνο στις αρχές του 20ού αιώνα με την θεμελίωση από τον Αλβέρτο Αϊνστάιν της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (ΓΘΣ) η Κοσμολογία κατακτά πια την θέση της, περίοπτη μάλιστα, μεταξύ των σύγχρονων επιστημών.

Η Μεγάλη Εκρηξη

Μία από τις σημαντικότερες προβλέψεις της ΓΘΣ είναι ότι η ύπαρξη του Σύμπαντος είναι αναγκαστικά συνυφασμένη με τη δυναμική εξέλιξή του, κάτι που έρχεται σε αντίθεση με την αντίληψη πολλών φυσικών και αστρονόμων των αρχών του 20ού αιώνα, μεταξύ των οποίων και ο ίδιος ο θεμελιωτής της ΓΘΣ, ο Αϊνστάιν. Το γεγονός ότι το Σύμπαν δεν είναι στατικό αποδείχθηκε πειραματικά το 1929, με την ανακάλυψη από τον αστρονόμο Εντουιν Χαμπλ ότι όλοι οι γαλαξίες απομακρύνονται από τον δικό μας και μεταξύ τους. Η σύγχρονη Κοσμολογία θεωρεί ότι το μοντέλο που πιο ορθά ανταποκρίνεται σε αυτήν την παρατήρηση και βασίζεται στη ΓΘΣ του Αϊνστάιν είναι αυτό της «Μεγάλης Εκρηξης», το οποίο προτάθηκε από τον αβά Ζορζ Λεμέτρ (Lema?tre), φυσικό και αστρονόμο του Καθολικού Πανεπιστημίου της Λουβέν. Ο Λεμέτρ δημοσίευσε την ιδέα του το 1927, αν και με αρχικά διαφορετικό όνομα («η υπόθεση του πρωταρχικού ατόμου»).

Στα μέσα του 20ού αιώνα  οι Γκάμοφ, Χέρμαν και Αλφερ έκαναν συγκεκριμένες προβλέψεις που μπορούσαν να επιβεβαιώσουν ή να απορρίψουν το μοντέλο αυτό. Η πρώτη από αυτές επιβεβαιώθηκε περίτρανα μετά από δεκαετίες, με την ανακάλυψη από τους αμερικανούς αστρονόμους Πενσίας και Γουίλσον (Penzias and Wilson) της λεγόμενης Κοσμικής Ακτινοβολίας Μικροκυμάτων. Η ακτινοβολία αυτή έχει σήμερα θερμοκρασία 2,7 Κέλβιν (-270 βαθμών Κελσίου) και είναι το «απολίθωμα» της αρχικής θερμικής ακτινοβολίας που γέμισε το Σύμπαν μετά τη Μεγάλη Εκρηξη. Η δεύτερη, που επιβεβαιώθηκε από πλειάδα παρατηρήσεων, ήταν οι ποσότητες των ελαφρών στοιχείων (υδρογόνου, δευτερίου, ηλίου και λιθίου) που δημιουργούνται μέσα στα πρώτα τρία λεπτά της «Μεγάλης Εκρηξης».

Η διαστολή του Σύμπαντος

Τι υποστηρίζει λοιπόν αυτό το μοντέλο; Αν υποθέσουμε ότι το Σύμπαν είναι ομογενές και ισότροπο σε μεγάλες κλίμακες (μια υπόθεση που έχει επιβεβαιωθεί παρατηρησιακά), οι λύσεις των εξισώσεων της ΓΘΣ δείχνουν ότι το Σύμπαν ξεκίνησε πριν από 14 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια να διαστέλλεται από μια αρχική κατάσταση υψηλότατης πυκνότητας και θερμοκρασίας. Εξαιτίας του αρχικά πολύ μικρού μεγέθους του Σύμπαντος, τα πρώτα 10-43 του δευτερόλεπτα (ένα κλάσμα με αριθμητή μονάδα και παρονομαστή 10 με άλλα 42 μηδενικά) αυτό συμπεριφερόταν ως ένα κβαντικό σύστημα του οποίου δεν γνωρίζουμε τους φυσικούς νόμους. Στη συνέχεια η σημερινή εκδοχή της θεωρίας υποστηρίζει ότι μόλις 10-35 δευτερόλεπτα μετά τη μεγάλη έκρηξη το Σύμπαν πέρασε σε μια φάση επιταχυνόμενης εκθετικής διαστολής (που ονομάζεται πληθωρισμός), η οποία διήρκεσε ως τα 10-32 δευτερόλεπτα περίπου και η οποία αύξησε δραστικά το μέγεθος του Σύμπαντος. Στη συνέχεια, η περίοδος αυτή της επιταχυνόμενης διαστολής τελειώνει και αρχίζει η «συμβατική» κοσμική ιστορία του Σύμπαντος. Το Σύμπαν εισέρχεται στην εποχή της κυριαρχίας της ύλης, η οποία διαρκεί τα επόμενα 7 δισεκατομμύρια χρόνια της ιστορίας του.