Τετάρτη, 5 Οκτωβρίου 2011

Γιατί το σύμπαν να είναι ακριβώς το σωστό για να υπάρχουμε;

Εχει ονομαστεί το παράδοξο Goldilocks. Δηλαδή αν η ισχυρή πυρηνική δύναμη που συγκρατεί τους πυρήνες ήταν μόνο κατά τι μεγαλύτερη από ό,τι είναι, τότε τα αστέρια σαν τον ήλιο μας θα έκαιγαν από τα καύσιμα τους, το υδρογόνο, σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Ο ήλιος μας θα είχαν εκραγεί πολύ καιρό πριν και δεν θα υπήρχε ζωή στη Γη. Εάν η ασθενής πυρηνική δύναμη, ήταν κατά τι πιο ασθενής, τότε τα βαριά στοιχεία που συνθέτουν τα περισσότερα πράγματα στον κόσμο μας δεν θα ήταν εδώ, και ούτε εσείς φυσικά.

Αν η βαρύτητα ήταν λίγο πιο αδύναμη από ό,τι είναι, ποτέ δεν θα ήταν σε θέση να συντρίψει τον πυρήνα του ήλιου αρκετά για να ‘ανάψουν’ οι πυρηνικές αντιδράσεις που δημιουργούν το φως του ήλιου. Αν ήταν λίγο ισχυρότερη και πάλι ο ήλιος θα είχε κάψει όλα του τα καύσιμα δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Για άλλη μια φορά, δεν θα μπορούσαμε ποτέ να είχαμε προκύψει.
Τέτοια παραδείγματα ακριβούς συντονισμού των νόμων της φυσικής φαίνεται να αφθονούν. Πολλές από τις βασικές παραμέτρους της φύσης -  η ισχύς των θεμελιωδών δυνάμεων και οι μάζες των θεμελιωδών σωματιδίων – φαίνεται ότι καθορίζονται σε τιμές που να είναι "ακριβώς αυτές που πρέπει” ώστε να αναδυθεί η ζωή. Μια ελάχιστη μεταβολή τους και δεν θα ήμασταν εδώ. Είναι ως εάν το σύμπαν να έγινε για μας.

Τι σκεφτόμαστε γι αυτό το ζήτημα; Μια πιθανότητα είναι ότι το σύμπαν τελειοποιήθηκε από ένα υπέρτατο ον – το Θεό. Αν και πολλοί άνθρωποι αγαπούν αυτή την εξήγηση, οι επιστήμονες δεν βλέπουν καμία απόδειξη ότι μια υπερφυσική οντότητα είναι ο ενορχηστρωτής του σύμπαντος. Οι γνωστοί νόμοι της φυσικής μπορεί να εξηγήσουν την ύπαρξη του σύμπαντος που παρατηρούμε. Για να παραφράσουμε τον αστρονόμο Pierre Simon Laplace όταν ρωτήθηκε από το Ναπολέοντα γιατί το βιβλίο του Mécanique Céleste δεν ανέφερε τον δημιουργό: δεν έχουμε καμία ανάγκη από την υπόθεση αυτή.

Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι απλά δεν θα μπορούσε να γίνει κάτι άλλο. Βρισκόμαστε σε έναν κόσμο που κυβερνιέται από νόμους συμβατούς με τη ζωή, οπότε πώς θα μπορούσε να μην συμβαίνουν έτσι τα πράγματα;
Το τελευταίο θα μπορούσε να υπονοεί ότι η ύπαρξή μας είναι μια απίστευτη τύχη – όλα τα σύμπαντα που θα υπήρχαν, θα είχαν την δυνατότητα να στηρίξουν την ευφυή ζωή. Αλλά οι περισσότεροι φυσικοί δεν το βλέπουν έτσι.

Η πιο πιθανή εξήγηση για τον ακριβή συντονισμό είναι ίσως ακόμα πιο νοητικά απαιτητικό: ότι δηλαδή το Σύμπαν μας είναι απλώς ένα από τα πάρα πολλά σύμπαντα που υπάρχουν, το καθένα με διαφορετικούς νόμους της φυσικής. Βρισκόμαστε λοιπόν σε ένα με νόμους κατάλληλους για τη ζωή, επειδή, δεν θα μπορούσε να γίνει αλλιώς.

Η ιδέα του πολυσύμπαντος  έχει και θεωρητική υποστήριξη. Η θεωρία των χορδών, η καλύτερη προσπάθεια μέχρι τώρα για μια θεωρία των πάντων, προβλέπει τουλάχιστον 10500  σύμπαντα, το καθένα με διαφορετικούς νόμους της φυσικής. Για να το θέσουμε αυτό τον αριθμό σε μια προοπτική, υπολογίζεται ότι υπάρχουν 1025  κόκκοι της άμμου στην έρημο της Σαχάρας.

Η πλάνη του ακριβούς συντονισμού

Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι δεν υπάρχει τίποτα να εξηγηθεί. Ορισμένοι υποστηρίζουν ότι η όλη ιδέα της εξομάλυνσης του ακριβούς συντονισμού είναι λάθος. Ο Victor Stenger του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Boulder λέει ακριβώς αυτό στο βιβλίο του , συγγραφέας του The Fallacy of Fine-tuning. Σε αυτό εκθέτει την άποψη του για ένα από τα εξέχοντα παραδείγματα του ακριβούς συντονισμού των σταθερών της φύσης, την απιθανότητα της ύπαρξης οτιδήποτε άλλου εκτός από το υδρογόνο, το ήλιο και το λίθιο.

Όλα τα βαριά στοιχεία στο σώμα μας, συμπεριλαμβανομένου του άνθρακα, του αζώτου, του οξυγόνου και του σιδήρου, σφυρηλατήθηκαν μέσα στα μακρινά αστέρια. Το 1952, ο κοσμολόγος Fred Hoyle ισχυρίστηκε ότι η ύπαρξη αυτών των στοιχείων εξαρτάται από μια τεράστια κοσμική σύμπτωση. Ένα από τα βασικά βήματα για το σχηματισμό τους είναι η «τριπλή άλφα" διαδικασία κατά την οποία τρεις πυρήνες ηλίου ενώνονται για να σχηματίσουν ένα πυρήνα άνθρακα-12. Για να συμβεί αυτή η αντίδραση, ο Hoyle πρότεινε ότι η ενέργεια του πυρήνα άνθρακα-12 πρέπει να είναι ακριβώς ίση με τη συνδυασμένη ενέργεια των τριών πυρήνων ηλίου στην τυπική θερμοκρασία μέσα σε ένα ερυθρό γιγάντιο αστέρι. Και έτσι είναι.

Ωστόσο, ο Stenger επισημαίνει ότι το 1989 μια ομάδα στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο του Ισραήλ έδειξε ότι, στην πραγματικότητα, το επίπεδο ενέργειας στον άνθρακα-12 θα μπορούσε να ήταν αισθητά διαφορετικό και ακόμη αυτό θα είχε επακόλουθο και στην ύπαρξη των βαριών στοιχείων που απαιτούνται για τη ζωή.

Υπάρχουν και άλλα προβλήματα με το επιχείρημα του ακριβούς συντονισμού. Το ένα είναι το γεγονός ότι τα παραδείγματα του συντονισμού βρέθηκαν λαμβάνοντας μια μόνο παράμετρο – μια δύναμη της φύσης, ας πούμε, ή μια υποατομική μάζα των σωματιδίων – και μεταβάλλοντας την, διατηρώντας παράλληλα όλα τα άλλα σταθερά. Αυτό φαίνεται πολύ ρεαλιστικό. Η θεωρία των πάντων, που δυστυχώς ακόμη δεν την έχουμε βρει, είναι πιθανό να παρουσιάσει στενές σχέσεις μεταξύ φυσικών παραμέτρων. Η επίδραση της μεταβολής κάποιας παραμέτρου μπορεί κάλλιστα να αντισταθμιστεί από τις διακυμάνσεις σε μία άλλη παράμετρο.

Έπειτα, υπάρχει το γεγονός ότι έχουμε βρει μόνο ένα παράδειγμα της ζωής, οπότε πώς μπορούμε να είμαστε τόσο σίγουροι ότι οι διαφορετικοί νόμοι δεν θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε κάποιο άλλο έμβιο σύστημα ικανό να μας δώσει την δική του ύπαρξη;
Ένα παράδειγμα ακριβούς συντονισμού, ωστόσο, παραμένει δύσκολο να απορριφθεί: η επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος από τη σκοτεινή ενέργεια. Η κβαντική θεωρία προβλέπει ότι η δύναμη αυτής της μυστηριώδους δύναμης πρέπει να είναι περίπου 10120 φορές μεγαλύτερη από την τιμή που παρατηρούμε σήμερα στο σύμπαν.

Η διαφορά αυτή φαίνεται εξαιρετικά τυχαία. Σύμφωνα με τον νομπελίστα Steven Weinberg, αν η σκοτεινή ενέργεια δεν ήταν τόσο μικρή, οι γαλαξίες δεν θα μπορούσαν ποτέ να έχουν σχηματιστεί και δεν θα ήμασταν φυσικά εδώ. Η εξήγηση του Weinberg δέχεται απρόθυμα ότι πρέπει να ζούμε σε ένα σύμπαν με μια "ακριβώς σωστή” τιμή για την σκοτεινή ενέργεια. 

"Η σκοτεινή ενέργεια είναι ακόμα η μόνη ποσότητα που φαίνεται να απαιτεί μια εξήγηση ενός πολυσύμπαντος," παραδέχεται ο Weinberg. “Εγώ δεν βλέπω πολλές αποδείξεις για ακριβή συντονισμό των σταθερών της φύσης σε οποιαδήποτε άλλη φυσική σταθερά εκτός της σκοτεινής ενέργειας."

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...