Η ιδέα ενός πολυσύμπαντος υποδηλώνει ότι το σύμπαν όπως το ξέρουμε είναι απλώς μέρος ενός άπειρου δικτύου συμπάντων. Αν στο παρελθόν αυτή η ιδέα ήταν προνόμιο των συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας, σήμερα έχει γίνει σοβαρό αντικείμενο έρευνας κορυφαίων επιστημόνων και φυσικών.
Οι σύγχρονες επιστημονικές θεωρίες προτείνουν ότι το Σύμπαν μας μπορεί να είναι ένα από πολλά άλλα σύμπαντα, καθένα από τα οποία μπορεί να χαρακτηρίζεται από διαφορετικούς φυσικούς νόμους, διαφορετικές διαστάσεις και διαφορετικές μορφές ζωής. Επιστήμονες όπως ο Στήβεν Χώκινγκ και ο Αντρέι Λίντα έχουν συμβάλει σημαντικά στην ανάπτυξη και τη διάδοση αυτών των ιδεών, κάνοντας το πολυσύμπαν σημαντικό θέμα επιστημονικής και φιλοσοφικής έρευνας.
Ωστόσο, για να θεωρηθεί μια θεωρία επιστημονική, πρέπει να μπορεί να ελεγχθεί με πείραμα ή παρατήρηση. Χωρίς μια τέτοια δυνατότητα, μια θεωρία δεν συμμορφώνεται με τους κανόνες της επιστήμης. Για παράδειγμα, αν κάποιος ισχυριστεί ότι υπάρχει ένας αόρατος και άυλος δράκος στο σπίτι του, θα ήταν αδύνατο να δοκιμαστεί αυτός ο ισχυρισμός με τα υπάρχοντα επιστημονικά εργαλεία – αντιστοίχως δύσκολο είναι να δοκιμάσουμε την ιδέα ενός πολυσύμπαντος με τα εργαλεία που έχουμε σήμερα. Εάν μια ιδέα δεν μπορεί να δοκιμαστεί, δεν μπορεί να θεωρηθεί επιστημονική.
Ο Δρ Σάιμον Φρήντριχ εξηγεί στο βιβλίο του «Θεωρίες Πολυσύμπαντος: Μια Φιλοσοφική Προοπτική», που δημοσιεύτηκε από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, ότι παρόλο που δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε το πολυσύμπαν άμεσα (δηλαδή δεν μπορούμε να δούμε ή να μετρήσουμε άλλα σύμπαντα), είναι δυνατόν να δοκιμαστούν διάφορες θεωρίες που υποδηλώνουν την ύπαρξη του πολυσύμπαντος χρησιμοποιώντας επιστημονικά όργανα.
Εάν αυτές οι θεωρίες κριθούν σωστές, θα μπορούσαν να παρέχουν έμμεσα στοιχεία για την εγκυρότητα της θεωρίας του πολυσύμπαντος και να ενισχύσουν την αξιοπιστία της.
«Το καλύτερο στο οποίο μπορούμε να ελπίζουμε», εξηγεί ο Δρ Φρήντριχ, «είναι να εντοπίσουμε πτυχές αυτών των θεωριών που τις καθιστούν ελεγχόμενες, χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις που περιορίζονται στο Σύμπαν μας. Εάν αυτές οι δοκιμές είναι επιτυχείς, θα είμαστε σε θέση να συμπεράνουμε έμμεσα την ύπαρξη και τις ιδιότητες άλλων συμπάντων που προκύπτουν από αυτά, με διάφορους βαθμούς βεβαιότητας.»
Θεωρίες
Το 1957, ο φυσικός Χιου Έβερετ πρότεινε μια θεωρία που υποδηλώνει την ύπαρξη πολυσυμπάντων για την επίλυση ενός προβλήματος στην κβαντική μηχανική που είχε προβληματίσει και τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Στην κλασική φυσική, από την εποχή του Ισαάκ Νεύτωνα, όλα είναι καθορισμένα και ντετερμινιστικά: αν γνωρίζετε τη θέση και τις δυνάμεις που δρουν σε ένα αντικείμενο, μπορείτε να προβλέψετε με ακρίβεια πού θα είναι στο μέλλον.
Αλλά στην κβαντομηχανική, που ασχολείται με μικρά σωματίδια, τα πράγματα είναι διαφορετικά. Είναι τυχαία. Είναι αδύνατον να προβλεφθούν με ακρίβεια οι θέσεις σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια. Μπορεί να υπάρχει μόνο 50% πιθανότητες να βρεθούν σε ένα δεδομένο σημείο. Αυτή η τυχαιότητα ενόχλησε τον Αϊνστάιν, ο οποίος είπε: «Ο Θεός δεν παίζει ζάρια».
Ο Έβερετ πρότεινε μια λύση: την «ερμηνεία των πολλών κόσμων». Σύμφωνα με αυτή την ιδέα, κάθε φορά που γίνεται μια μέτρηση σωματιδίων, όλες οι πιθανότητες υπάρχουν παράλληλα, αλλά σε ξεχωριστούς κόσμους. Δηλαδή, κατά την αναζήτηση της θέσης ενός ηλεκτρονίου, θα βρίσκεται στο σημείο Α σε ένα σύμπαν και στο σημείο Β σε ένα άλλο.
Σε κάθε σύμπαν υπάρχει και ένα «αντίγραφο» του παρατηρητή που έκανε τη μέτρηση, αλλά ο κάθε παρατηρητής θα δει το αποτέλεσμα μόνο στον δικό του κόσμο και δεν θα ξέρει ότι προέκυψε διαφορετικό αποτέλεσμα στο παράλληλο σύμπαν. Έτσι, ο κάθε θεατής θα νομίζει ότι η πραγματικότητα που βλέπει είναι η μοναδική.
Μια άλλη ιδέα, προερχόμενη από εντελώς διαφορετική κατεύθυνση, προέκυψε αφού ο θεωρητικός φυσικός Δρ Μπράντον Κάρτερ σημείωσε το 1974 ότι για να εξελιχθούν οι γαλαξίες, τα αστέρια και η ζωή, πρέπει να υπάρχει ένα σύνολο πολύ συγκεκριμένων συνθηκών. Για παράδειγμα, αν η βαρύτητα στο Σύμπαν ήταν λίγο ισχυρότερη (ή πιο αδύναμη), τότε δεν θα είχαν αναπτυχθεί γαλαξίες, αστέρια ή ζωή. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη – μια μικρή αλλαγή στην έντασή της θα μπορούσε να διαταράξει τη σταθερότητα των πολύπλοκων ατόμων, εμποδίζοντας έτσι τον σχηματισμό ουσιών που είναι σημαντικές για τη ζωή, όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο και το νερό.
Δεδομένου ότι η πιθανότητα εμφάνισης τέτοιων ακριβών τιμών είναι πολύ μικρή, εγείρονται ερωτήματα σχετικά με το πώς συνέβησαν όλα. Ο καθηγητής Γκραντ Λιούις, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Σύδνεϊ στην Αυστραλία, πρότεινε την ιδέα ενός πολυσύμπαντος.
Σύμφωνα με αυτήν την ιδέα, πολλά άλλα σύμπαντα εξελίχθηκαν παράλληλα με το σύμπαν που γνωρίζουμε και κάθε ένα από αυτά είχε τις δικές του φυσικές σταθερές και νόμους. Σε κάθε σύμπαν, η εξέλιξη συνέβη σύμφωνα με τους δικούς του νόμους και παραμέτρους, και δεδομένου ότι υπάρχει άπειρος αριθμός συμπάντων, είναι πολύ πιθανό ένα από αυτά να είχε ακριβώς τις τιμές που επιτρέπουν την ύπαρξη ζωής.
Η υπόθεση αυτού του σεναρίου είναι ότι στα περισσότερα άλλα σύμπαντα, όπου ισχύουν διαφορετικοί φυσικοί νόμοι, η ζωή δεν εξελίχθηκε. Αυτά τα σύμπαντα μπορεί να διήρκεσαν μόνο λίγα δευτερόλεπτα ή να επεκτάθηκαν πολύ γρήγορα για να σχηματίσουν γαλαξίες και αστέρια.
Ένα άλλο επιστημονικό ερώτημα που οδήγησε στην ιδέα ενός πολυσύμπαντος έχει να κάνει με τη δομή του σύμπαντος. Σύμφωνα με την επί του παρόντος αποδεκτή κοσμολογική αρχή, το Σύμπαν που βλέπουμε – αυτό που μπορεί να παρατηρηθεί με τηλεσκόπια – είναι λίγο πολύ ομοιογενές προς όλες τις κατευθύνσεις, δηλαδή η ύλη κατανέμεται ομοιόμορφα σε αυτό. Πώς όμως προέκυψε αυτή η κατάσταση; Το 1980, ο καθηγητής Άλαν Γκουθ του Πανεπιστημίου Κορνέλ πρότεινε μια λύση στο πρόβλημα του «πληθωρισμού».
Σύμφωνα με τον Γκουθ και τους συνεργάτες του, λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη το Σύμπαν πέρασε από μια φάση επιταχυνόμενης διαστολής, με ταχύτητες που υπερέβαιναν την ταχύτητα του φωτός. Το Σύμπαν που παρατηρούμε σήμερα ξεκίνησε με όγκο μικρότερο ενός πρωτονίου και σχεδόν αμέσως επεκτάθηκε στο μέγεθος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου.
Από τότε, για 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, το Σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται με πιο αργό ρυθμό μέχρι να φτάσει στο σημερινό του μέγεθος. Η διαστολή του Σύμπαντος περιγράφεται μερικές φορές ως ένα φύλλο χαρτιού που τεντώνεται προς όλες τις κατευθύνσεις μέχρι να ισιώσει εντελώς – αυτή είναι μια περιγραφή που εξηγεί γιατί το Σύμπαν μας φαίνεται τόσο ομοιόμορφο και λείο.
Αργότερα, με βάση διάφορες εξισώσεις, διατυπώθηκαν υποθέσεις ότι σε ορισμένες περιοχές του Σύμπαντος αυτός ο πληθωρισμός μπορεί να μην έχει τελειώσει. Έτσι, δημιουργήθηκε η θεωρία του «αιώνιου κοσμολογικού πληθωρισμού».
Εάν όντως υπάρχει τέτοιος πληθωρισμός, τότε είναι πολύ πιθανό ορισμένα μέρη του σύμπαντος να σταματήσουν τη διαδικασία απλώματος, ενώ άλλα να τη συνεχίσουν, δημιουργώντας έτσι ξεχωριστές ‘φυσαλίδες’ μέσα στο σύμπαν.
Σύμφωνα με τους υποστηρικτές αυτής της ιδέας, τέτοιες φυσαλίδες μπορούν να σχηματιστούν σε διαφορετικές περιοχές του διαστελλόμενου σύμπαντος, καθεμία από τις οποίες αντιπροσωπεύει ένα ξεχωριστό σύμπαν.
Αυτό που είναι ενδιαφέρον για τη θεωρία του σύμπαντος των φυσαλίδων είναι ότι παρέχει έμμεσα στοιχεία για την ύπαρξή τους. Η καθηγήτρια Χιράνυα Πέιρις του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ προτείνει τη μελέτη της «κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου» – έναν τύπο ακτινοβολίας που εκλύεται από τη Μεγάλη Έκρηξη και φτάνει σε εμάς από όλο το σύμπαν. Εάν υπήρχαν συγκρούσεις μεταξύ των συμπάντων στο παρελθόν, θα είχαν ίσως αφήσει «ίχνη» σε αυτή την ακτινοβολία, τα οποία θα μπορούσαμε να αναγνωρίσουμε ως μικρές αλλαγές σε ορισμένες περιοχές της ακτινοβολίας.
Σε μελέτη του 2011, η καθηγήτρια Πέιρις και οι συνεργάτες της βρήκαν τέσσερεις τέτοιες περιοχές. Μια από αυτές, που ονομάζεται «ψυχρό σημείο», τραβά περισσότερο την προσοχή. Πρόκειται για μια σχετικά μεγάλη περιοχή στον ουρανό (πάνω από το νότιο ημισφαίριο), όπου η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου έχει σχετικά χαμηλή θερμοκρασία.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ντιράμ έχουν προτείνει ότι θα μπορούσε να είναι τα απομεινάρια μιας σύγκρουσης μεταξύ των συμπάντων. Για να το καταλάβουμε αυτό σίγουρα, λέει η καθηγήτρια Πέιρις, πρέπει να μάθουμε περισσότερα για τη φυσική τέτοιων συγκρούσεων – ένας σημαντικός τομέας έρευνας τα τελευταία χρόνια.
Πολλές κρυφές διαστάσεις
Άλλες θεωρίες που υποστηρίζουν την ύπαρξη ενός πολυσύμπαντος επισημαίνουν την πιθανότητα να υπάρχουν σύμπαντα σε κρυφές διαστάσεις που είναι μεν κοντά μας, αλλά δεν είναι ορατές στο ανθρώπινο μάτι. Μία από τις κορυφαίες θεωρίες για αυτό το ζήτημα είναι η θεωρία των χορδών, η οποία αναπτύχθηκε στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα.
Η θεωρία των χορδών προσφέρει έναν νέο τρόπο εξέτασης των στοιχειωδών σωματιδίων: αντί να τα βλέπει ως μικροσκοπικά, χωρίς νόημα και αδιάστατα (μήκος, πλάτος και ύψος), τα περιγράφει ως δονούμενες «χορδές» με τη διάσταση του μήκους.
Η θεωρία των χορδών χρησιμοποιεί περίπλοκα μαθηματικά για να εξηγήσει τις δονήσεις αυτών των χορδών και τις δυνάμεις που δρουν μεταξύ τους. Κάποια στιγμή, οι ιδρυτές της θεωρίας συνειδητοποίησαν ότι για να είναι σωστά τα μαθηματικά της θεωρίας των χορδών και να μπορούν να περιγράψουν όλες τις δυνάμεις και τα σωματίδια που γνωρίζουμε, χρειάζονταν περισσότερες διαστάσεις.
Έτσι, η θεωρία προτείνει ότι το Σύμπαν μας περιέχει περισσότερες διαστάσεις από όσες γνωρίζουμε. Γνωρίζουμε τρεις διαστάσεις (μήκος, πλάτος και ύψος) και μια ακόμη (χρόνος) – συνολικά τέσσερεις διαστάσεις. Αλλά σύμφωνα με τη θεωρία των χορδών, το σύμπαν μας έχει τουλάχιστον δέκα διαστάσεις, έξι από τις οποίες είναι τόσο μικρές που δεν μπορούμε να τις δούμε.
Για να καταλάβετε πώς μοιάζει μια τόσο μικροσκοπική διάσταση, μπορείτε να φανταστείτε ένα μακρύ τεντωμένο σχοινί. Από μακριά, το σχοινί μοιάζει με μια λεπτή ευθεία γραμμή και αν κάποιος προσπαθήσει να περπατήσει πάνω του, μπορεί να κινηθεί μόνο προς δύο κατευθύνσεις – προς τα εμπρός ή προς τα πίσω – που σημαίνει ότι το σχοινί μοιάζει σαν να έχει μία διάσταση.
Αλλά αν κοιτάξουμε από πιο κοντά, για παράδειγμα, από την άποψη ενός μυρμηγκιού που περπατά κατά μήκος ενός σχοινιού, θα δούμε ότι το σχοινί δεν είναι μόνο μακρύ, αλλά και φαρδύ, και το μυρμήγκι μπορεί να κινηθεί σε αυτό όχι μόνο προς τα εμπρός και προς τα πίσω, αλλά και πάνω, κάτω, ακόμα και γύρω του.
Ομοίως, οι επιπλέον διαστάσεις που περιγράφονται από τη θεωρία των χορδών είναι κρυμμένες από εμάς, και όταν τις εξετάζουμε από μακριά (σε σχέση με τη μικροσκοπική κλίμακα αυτής της διάστασης), δεν μπορούμε να τις παρατηρήσουμε.
Η σύνδεση μεταξύ της θεωρίας των χορδών και της ιδέας ενός πολυσύμπαντος είναι ότι μπορεί να υπάρχουν άλλα πράγματα σε αυτές τις διαστάσεις, όπως ενέργειες, σωματίδια ή ακόμα και ολόκληρα σύμπαντα που έχουν διαφορετικούς φυσικούς νόμους. Δεν μπορούμε να δούμε ή να αισθανθούμε αυτά τα σύμπαντα επειδή υπάρχουν σε διαστάσεις πέρα από τις αισθήσεις μας, αλλά τα μαθηματικά της θεωρίας των χορδών υποδηλώνουν ότι η ύπαρξή τους είναι πιθανή.
Συνοψίζοντας, προκειμένου οποιαδήποτε από τις αναφερόμενες θεωρίες να χρησιμεύσει ως έμμεση απόδειξη για την εγκυρότητα της θεωρίας του πολυσύμπαντος και να ενισχύσει την εμπιστοσύνη σε αυτήν, πρέπει να αποδειχθεί – αλλά είμαστε ακόμη μακριά από αυτό.
Εντούτοις, αξίζει να θυμηθούμε ότι έχουν υπάρξει πολλές θεωρίες που δεν έγιναν αποδεκτές μέχρι να βρεθούν στοιχεία που να υποστηρίζουν την ύπαρξή τους.
Για παράδειγμα, έναν αιώνα πριν, δεν γνωρίζαμε ακόμα για την ύπαρξη άλλων γαλαξιών μέχρι που ο Έντουιν Χαμπλ ανακάλυψε το 1923 ότι ο Γαλαξίας μας δεν ήταν ο μόνος γαλαξίας. Επιπλέον, για χιλιάδες χρόνια οι άνθρωποι πίστευαν ότι η Γη βρισκόταν στο κέντρο του σύμπαντος και τα πάντα περιστρέφονταν γύρω της, μέχρι που τον 16ο αιώνα, χάρη στο έργο του Κοπέρνικου, του Κέπλερ και του Γαλιλαίου, συνειδητοποιήσαμε ότι ο Ήλιος βρίσκεται στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος και οι πλανήτες κινούνται γύρω του.
Μόνο τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες διατύπωσαν την υπόθεση ότι περίπου το 95% του Σύμπαντος αποτελείται από «σκοτεινή ύλη» και «σκοτεινή ενέργεια» – στοιχεία που δεν μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα και είναι πολύ διαφορετικά από την ύλη και την ενέργεια που γνωρίζουμε. Οι μαύρες τρύπες επίσης δεν είναι άμεσα ορατές, αλλά έχουν αναπτυχθεί πειραματικές τεχνικές και μέθοδοι για να επιβεβαιώσουν την ύπαρξή τους.
Κάθε μία από αυτές τις ανακαλύψεις δείχνει ότι το Σύμπαν είναι πολύ πιο περίπλοκο από ό,τι πιστεύαμε και είναι πολύ πιθανό ότι στο μέλλον θα υπάρξουν στοιχεία για τη θεωρία του Πολυσύμπαντος ή άλλες θεωρίες που θα εμβαθύνουν την κατανόησή μας για τη φύση του Σύμπαντος και τη φύση πέρα από αυτήν.
Της Rakefet Tavor
