Στην ενότητα αυτή θα παρουσιάσουμε ενδιαφέροντα θέματα που απασχόλησαν και απασχολούν την επιστημονική κοινότητα και θα προσπαθήσουμε να τα προσεγγίσουμε με τον απλούστερο δυνατό τρόπο. Το σημερινό θέμα αφορά το σύμπαν. Πότε ξεκίνησε, πoια είναι η εξέλιξη του, με πoιο τρόπο μεγαλώνει?

BIG BANG Η ΜΕΓΑΛΗ ΕΚΡΗΞΗ

Η γέννηση και η δημιουργία του σύμπαντος είναι ένα γοητευτικό θέμα που απασχόλησε και θα απασχολεί την επιστημονική κοινότητα. Η επικρατέστερη θεωρία είναι αυτή της Μεγάλης Έκρηξης. Στο κείμενο που ακολουθεί θα δώσουμε μια εικόνα για το τι συνέβη. Πριν όμως εξετάσουμε το θέμα του Big Bang αξίζει να δούμε το πότε και το ποιός έθεσε τα θεμέλια σε αυτήν την θεωρία. Πριν όμως εξετάσουμε το θέμα του Big Bang αξίζει να δούμε το πότε και το ποιός έθεσε τα θεμέλια σε αυτήν την θεωρία.

Πως τεθηκαν τα θεμελια της θεωριας της μεγαλης εκρηξης;

Μέχρι τις αρχές του 1900 η επιστημονική κοινότητα θεωρούσε πως ο γαλαξίας μας ήταν και το σύμπαν μας. Την τοποθέτηση αυτή ήρθε να την αλλάξει με μια παρατήρηση που έκανε ο Edwin Hubble. Ο Hubble παρατήρησε με ένα ισχυρό τηλεσκόπιο πως στο νεφέλωμα της Ανδρομέδας (που μέχρι τότε θεωρούσαν πως βρίσκεται εντός του δικού μας γαλαξία) υπήρχαν άστρα που η απόσταση τους ήταν τόσο μεγάλη που υπερβαίνει τα όρια του δικού μας γαλαξία. Έτσι, λοιπόν, οδηγήθηκε στο συμπέρασμα πως ο δικός μας δεν είναι ο μοναδικός γαλαξίας, αλλά υπάρχουν πολλοί περισσότεροι εκεί έξω.

Η δεύτερη παρατήρηση του Hubble βασίστηκε σε ένα γνωστό φαινόμενο της Φυσικής. Το φαινόμενο Doppler. Σύμφωνα με αυτό όταν μια φωτεινή πηγή πλησιάζει σε εμάς το χρώμα του στίγματος της είναι μπλε, ενώ όταν απομακρύνεται από εμάς το χρώμα του στίγματος της είναι κόκκινο. Ο Hubble παρατήρησε ότι οι περισσότεροι γαλαξίες ήταν χρώματος κόκκινου. Έτσι τέθηκαν τα θεμέλια της θεωρίας της διαστολής του Σύμπαντος.

Ποτε ηταν η αρχη της πορειας του Συμπαντος?

Η αρχή βρίσκεται πριν από 13,8 δις χρόνια. Το σύμπαν τότε ήταν συμπιεσμένο σε ένα μόνο σημείο. Γνωστό ως μοναδικότητα. Στο σημείο αυτό δεν υπάρχει ακόμα ούτε χρόνος ούτε χώρος. Έτσι λοιπόν η έκρηξη συμβαίνει και απελευθερώνει εκτός από ύλη, χώρο και χρόνο.

Ποια ηταν τα πρωτα βηματα του συμπαντος?

Η κβαντική λέει πως στα πρώτα 10^-43sec μετά την έκρηξη οι τέσσερις δυνάμεις ήταν μία. Μια υπερδύναμη. Οι δυνάμεις αυτές είναι η ισχυρή πυρηνική, η ασθενής πυρηνική, η ηλεκτρομαγνητική και η βαρυτική. Υπό αυτήν την ενιαία δύναμη έχουμε τον πρώτο σχηματισμό quark και τον πρώτο σχηματισμό φωτονίων ποζιτρονίων και νετρίνων. Από τα αρχικά σωματίδια μόνο 1 στα 1.000.000.000 συνέχισε στη δημιουργία του γνωστού σε εμάς σημερινού σύμπαντος.  

Τι συνεβη στα υπολοιπα σωματιδια;

Τα υπόλοιπα εξαϋλώθηκαν προσφέροντας ενέργεια τέτοια ώστε το σύμπαν να ξεκινήσει την πορεία επέκτασής του. Έπειτα η μία υπερδύναμη διαχωρίζεται στις τέσσερις που την αποτελούν και μπορούν πλέον να δράσουν ξεχωριστά. Το νέφος που δημιουργείται εξαπλώνεται για ένα ολόκληρο δευτερόλεπτο με αποτέλεσμα η θερμοκρασία από μερικά τρις βαθμούς να πέσει σε δέκα δις βαθμούς. Θερμοκρασία τέτοια που με βάση τα ποσά ενέργειας που δίνει να επιτρέψει την δημιουργία της ύλης. Στην πορεία τον επόμενων 380.000 χρόνων το σύμπαν διαστέλλεται και ψύχεται συνεχώς ως την θερμοκρασία των 10.000 βαθών όπου η ύλη είναι ακόμα τόσο πυκνή που δεν επιτρέπει στο φώς να ταξιδέψει. Στο τέλος της πορείας των χρόνων αυτών τα ελεύθερα ηλεκτρόνια εγκλωβίστηκαν από πυρήνες ατόμων σχηματίζοντας τα πρώτα άτομα. Αποτέλεσμα αυτού ήταν το παγιδευμένο φώς να μπορέσει να δραπετεύσει. Το φώς αυτό το εντοπίσαμε το 1964 και ονομάστηκε μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου. Έτσι λοιπόν επιβεβαιώνεται η θεωρία του Big Bang.

Δυο λανθασμενες εντυπωσεις που δημιουργουνται συχνα σχετικα με την θεωρια της Μεγαλης εκρηξης

Η πρώτη κρύβεται μέσα στο όνομά της και αφορά στην λέξη έκρηξη. Γνωρίζοντας λοιπόν πως έκρηξη είναι ένα γεγονός που συμβαίνει σε ένα συγκεκριμένο σημείο και προσφέρει ενέργεια άρα και ταχύτητα στα παράγωγά της έτσι λοιπόν θεωρούμε πως και η μεγάλη έκρηξη έγινε σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Όχι. Δεν έγινε έτσι. Μην ξεχνάμε πως μέχρι να γίνει η έκρηξη δεν υπήρχε χώρος και χρόνος, μιας και οι διαστάσεις αυτές δημιουργήθηκαν από την έκρηξη.

Η δεύτερη είναι η φράση που αναφέρουμε ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Στην πραγματικότητα αυτό που συμβαίνει είναι ότι διαστέλλεται ο χώρος στον οποίο βρίσκεται το σύμπαν. Για την καλύτερη κατανόηση αυτού θα χρησιμοποιήσουμε το παράδειγμα του μπαλονιού, το οποίο αποτέλεσε και πηγή έμπνευσης για το λογότυπο του It’s Just Physics.

Το παραδειγμα του μπαλονιου σε σχεση με το συμπαν

Ας σκεφτούμε λοιπόν ένα μπαλόνι πριν το φουσκώσουμε. Το μπαλόνι αυτό λοιπόν ζεί αρχικά στις δυο διαστάσεις. Με έναν μαρκαδόρο ζωγραφίζουμε πάνω του κουκίδες που θα αναπαριστούν τους γαλαξίες. Αν βάλετε τον εαυτό σας επάνω στο μπαλόνι θα δείτε ότι όλοι οι γαλαξίες απομακρύνονται από εσάς. Αυτό οφείλεται στο ότι μεγαλώνει ο χώρος μέσα στον οποίο βρίσκονται οι γαλαξίες. Προσοχή μόνο στο εξής στο συγκεκριμένο παράδειγμα. Θα παρατηρήσατε ότι καθώς η επιφάνεια του μπαλονιού ξεχειλώνει, μεγαλώνουν οι κουκίδες που ζωγραφίσαμε. Γεγονός το οποίο δεν συμβαίνει και με του γαλαξίες στην πορεία διαστολής του χώρου που βρίσκονται. Αυτό διότι οι η συνολική βαρύτητα της ύλης του γαλαξία υπερβαίνει της κοσμικής διαστολής.

Κλείνοντας, μπορούμε να πούμε πως το σύμπαν δεν ξεκίνησε από μια έκρηξη αλλά από την αρχή της διαστολής του χώρου. Έτσι, ξεκίνησε συνέχισε και συνεχίζει την πορεία του καθώς οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο επιταχυνόμενα. Μόλις αποκτήσουν ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτήν του φωτός το φως τους δε θα φτάνει πλέον σε εμάς μη δίνοντάς μας την πληροφορία ύπαρξης τους. Έτσι αν υποθέσουμε ότι θα υπάρχει κάποιος πολιτισμός σε μερικά τρισεκατομμύρια χρόνια στον δικό μας γαλαξία θα αγνοεί την ύπαρξη των άλλων γαλαξιών αφού το φως τους δε θα φτάσει ποτέ σε αυτούς. Θα καταλήξουν, λοιπόν, στο συμπέρασμα που είμασταν και εμείς στις αρχές του 1900, ότι δηλαδή ο γαλαξίας μας είναι και το σύμπαν μας.

Αυτή ήταν μια πρώτη αναφορά στην γέννηση και την εξέλιξη του σύμπαντος. Ενός σύμπαντος εντός του οποίου είμαστε φιλοξενούμενοι εμείς και γιατί όχι αν αναλογιστεί κανείς το μέγεθος του και άλλες μορφές ζωής.

Έμαθες κάτι που δεν ήξερες; Έχεις απορίες; Γράψε μου στα σχόλια!