Διακύμανση του κενού γέννησε το σύμπαν μας!

Η δημιουργία του κόσμου και η επιστήμη

09/03/2021

του Ηλία Μαγκλίνη

Ο Γκουίντο Τονέλι, φυσικός στο CERN της Γενεύης, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Πίζας και ένας από τους πατέρες της ανακάλυψης του μποζονίου του Χιγκς, αφηγήθηκε με αφοπλιστική αμεσότητα στο «Γένεση. Η μεγάλη ιστορία της προέλευσης του κόσμου» (μτφρ. Μαρία Οικονομίδου, εκδ. Διόπτρα) την απίθανη ιστορία του παντός. Το ότι επέλεξε ως τίτλο ενός εκλαϊκευτικού επιστημονικού έργου έναν όρο βιβλικό, το εξηγεί στο τέλος του θαυμάσιου αυτού βιβλίου και μαρτυρεί τη διανοητική ευελιξία του επιστήμονα να συμπεριλάβει στην προσέγγισή του μια ποιητική και φιλοσοφική διάσταση.  

Επικοινωνήσαμε γραπτώς μαζί του, θέτοντάς του ορισμένα ερωτήματα πάνω σε ζητήματα και έννοιες-κλειδιά στην ανάγνωση του βιβλίου. 

• Μια πανέμορφη ιστορία. H Γένεση περιλαμβάνει την ιστορία της προέλευσής μας όπως την περιγράφει η σύγχρονη επιστήμη. Εγραψα το βιβλίο σε απλή, οικεία γλώσσα προκειμένου να δώσω την ευκαιρία σε όλους να την κατανοήσουν. Πρώτον και κυρίως, επειδή είναι μια πανέμορφη ιστορία. Οι έννοιες που ανέπτυξαν οι επιστήμονες για να εξηγήσουν την προέλευση του σύμπαντός μας απλώς κόβουν την ανάσα. Δευτερευόντως, νομίζω πως η ανθρωπότητα πάντοτε είχε την ανάγκη να γνωρίζει τις βαθύτερες ρίζες της. Αρχικά, ανέπτυξε τους ιδρυτικούς μύθους της κλασικής Ελλάδας, έπειτα προστέθηκαν οι φιλοσοφικές προεκτάσεις και οι μεγάλες θρησκείες. Σήμερα, η σύγχρονη επιστήμη μάς επιτρέπει να κατανοούμε με κάθε λεπτομέρεια τις θαυμαστές μεταμορφώσεις που επέφερε μια απειροελάχιστη διακύμανση στο πρωταρχικό κενό έτσι ώστε να γίνει ένα απέραντο υλικό σύμπαν, το οποίο περιλαμβάνει αναρίθμητους γαλαξίες και έναν απροσδιόριστο αριθμό ηλιακών συστημάτων, μεταξύ αυτών και το δικό μας, όπου γεννήθηκε η ζωή. 

• Ένα υπέροχο κενό. Αποκαλούμε «ανωμαλία» ή «μοναδικότητα» (singularity) ένα σημείο ή μια ειδική περιοχή, οι συνθήκες της οποίας είναι τόσο ακραίες που οι νόμοι της Φυσικής παύουν να ισχύουν. Στην αρχή του χωροχρόνου, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, πιστεύουμε ότι το σύμπαν μας προήλθε από μια τέτοια μοναδικότητα. Ωστόσο, πολλές είναι οι λεπτομέρειες που λείπουν, αλλά θα μπορούσαμε να περιγράψουμε αυτή την κρίσιμη στιγμή ως το αποτέλεσμα ενός μηχανισμού ύλης που επεκτάθηκε με θηριώδη τρόπο μέσα από μια μικροσκοπική φούσκα, μια αδιανόητα ελάχιστη διακύμανση του κενού. Νομίζω πως είναι εξόχως συναρπαστικό το ότι το σύμπαν μας γεννήθηκε μέσα απ’ το κενό, ή, για να είμαι πιο ακριβής, ότι το σύμπαν μας είναι ένας υπέροχος τύπος κενού το οποίο πέρασε μέσα από μια σειρά απίστευτων μεταμορφώσεων.

• Σωματίδια σαν φαντάσματα. Με τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, τον πιο ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, παράγουμε υψηλής ενέργειας συγκρούσεις πρωτονίων. Αυτά τα μικροσωματίδια έρχονται σε ταχύτητες πολύ κοντά σε εκείνη του φωτός και στη συνέχεια οδηγούνται σε μία κατά μέτωπον σύγκρουση μεταξύ τους. Στον μικρόκοσμο στον οποίο πραγματοποιούνται αυτές οι συγκρούσεις, η συγκέντρωση ενέργειας είναι τόσο υψηλή που παρασύρει απ’ το κενό νέα σωματίδια. Χρησιμοποιούμε τεράστιες ποσότητες ενέργειας από τα συγκρουόμενα πρωτόνια προκειμένου να φέρουμε στη ζωή πανάρχαια, ιδιαίτερα συμπαγή σωματίδια που αποτελούσαν το σύμπαν-βρέφος και που έχουν εξαφανιστεί εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Ζούνε για ένα ελάχιστο θραύσμα του δευτερολέπτου και στη συνέχεια μεταμορφώνονται σε πιο ελαφρά σωματίδια. Αλλά μας αρκεί για να μελετήσουμε τις ιδιότητές τους. Ετσι καταφέραμε να δημιουργήσουμε και να αναγνωρίσουμε το σωματίδιο (μποζόνιο) Χιγκς.

• Η θεωρία των πάντων. Σέβομαι τους άλλους συναδέλφους, αλλά δεν πιστεύω ότι θα καταφέρουμε σύντομα να φτάσουμε στη λεγόμενη «θεωρία των πάντων». Δεν μου αρέσει ιδιαίτερα και η ονομασία, αποτυπώνεται σε αυτή μια κάποια αλαζονεία. Δεν πιστεύω πως θα υπάρξει κάποια μαγική στιγμή μέσα από την οποία θα αποκαλυφθεί κάθε άγνωστη πτυχή της φύσης. Αργά ή γρήγορα, θα έχουμε μια κβαντική περιγραφή της βαρύτητας και αυτό θα αποτελέσει μεγάλο σταθμό στην προσπάθεια για την κατανόηση του σύμπαντος. Ωστόσο, είμαι αρκετά βέβαιος πως αυτό το νέο όραμα του κόσμου θα δώσει τη θέση του σε μια ολότελα νέα σειρά από ερωτήματα. Το μονοπάτι προς μία βαθύτερη κατανόηση της φύσης θα διαρκέσει πολύ περισσότερο από αυτό.

• Το Μπιγκ Μπανγκ και το Βατικανό. Ο Πάπας Πίος ο Ζ΄, τη δεκαετία του ’50, έκανε τη δήλωση: «Στ’ αλήθεια, φαίνεται πως η σύγχρονη επιστήμη, η οποία επιστρέφει ξαφνικά εκατομμύρια αιώνες πίσω, κατάφερε να δει το πρωταρχικό “Γεννηθήτω φως”». Ηταν όμως ένας μεγάλος ρωμαιοκαθολικός επιστήμονας, ο Ζορζ Λεμέτρ, ένας από τους πατέρες της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης, ο οποίος ζήτησε ακρόαση από τον Πάπα, πείθοντάς τον πως «διέπραξε ένα τεράστιο σφάλμα: η ερμηνεία της Μεγάλης Έκρηξης ως απόδειξη της θείας δημιουργίας θα προσέδιδε στην Εκκλησία, προσωρινά έστω, ένα κάποιο πλεονέκτημα στην προπαγάνδα, το οποίο όμως θα χαθεί όταν η επιστήμη κάνει ένα βήμα παραπέρα». Από τότε, η Εκκλησία επέλεξε να διαχωρίσει τελείως τα δύο πεδία, νομίζω μια σοφή επιλογή. Η σύγχρονη ιδέα της Γένεσης δεν έχει καμία σχέση με τη βιβλική αφήγηση. Είναι μια υλική διεργασία που υπακούει στους νόμους της Φυσικής δίχως να χρειάζεται την παραμικρή υπερφυσική παρέμβαση.

• Το τέλος της Φυσικής. Υπάρχει ένα διάσημο ανέκδοτο σχετικά με τον νεαρό Μαξ Πλανκ. Όταν ο μαθητής που έμελλε να κάνει επανάσταση στον κόσμο θέτοντας τα θεμέλια της κβαντομηχανικής, τελείωσε το σχολείο, τον συμβούλευσαν να γίνει γιατρός, καθώς δεν υπήρχε τίποτε άλλο να ανακαλυφθεί στη Φυσική. Τα υπόλοιπα είναι Ιστορία. Κάτι ανάλογο συμβαίνει αρκετά συχνά. Θυμάμαι συζητήσεις όταν ήμουν φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Πίζας. Πολλοί έλεγαν ότι «η σωματιδιακή φυσική είναι τελειωμένη», όμως η ανακάλυψη των κουάρκ τον Νοέμβριο του 1974 άνοιξε νέους δρόμους σε έρευνες με θαυμαστά αποτελέσματα για τα επόμενα πενήντα χρόνια. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και σήμερα. Είναι πολλά τα ανοιχτά ερωτήματα στη Φυσική: η προέλευση της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης, το σωματίδιο που είναι υπεύθυνο για τον κοσμικό πληθωρισμό, ο πραγματικός λόγος πίσω από την ασυμμετρία ύλης και αντιύλης κτλ. Ακόμη έχουμε ανάγκη από πολλές απαντήσεις. Νέα σωματίδια ή νέα πεδία που εξηγούν αυτά τα μυστήρια μπορεί να ανακαλυφθούν στον Μεγάλο Επιταχυντή ή, ίσως, μπορεί να χρειαστεί να κατασκευάσουμε μια νέα γενιά γιγαντιαίων επιταχυντών για να συνεχίσουμε αυτή την εξερεύνηση. Η αποστολή του CERN θα συνεχιστεί. Νέες γενιές επιστημόνων, μέσα από την ανάπτυξη νέων επιστημονικών υποδομών, θα μπορούν να μας δώσουν απαντήσεις σε μερικά από τα μυστήρια που ερευνά σήμερα η επιστήμη.

ΠΗΓΗ: www.kathimerini.gr