σύμπαν (28 άρθρα)

Ποιό είναι το τρομακτικότερο αντικείμενο στο σύμπαν;

4 Νοεμβρίου 2026

Το διάστημα είναι ένας τρομακτικός τόπος. Σίγουρα, πολλά αντικείμενα μέσα σε αυτό φαίνονται ανατριχιαστικά στον ανθρώπινο εγκέφαλό μας, και φανταζόμαστε τα σχήματά τους ως μάγισσες, νεκροκεφαλές και πύρινα φαναράκια κολοκύθας. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για σχετικά αβλαβείς ψευδαισθήσεις, των οποίων οι συγκεκριμένες δομές απλώς μας θυμίζουν εικόνες τρόμου.

Κι όμως. Υπάρχουν πραγματικά τρομακτικά αντικείμενα στο διάστημα, οντότητες που λειτουργούν σε κλίμακα ικανή να συνθλίψει το μυαλό μας και να συρρικνώσει την ανθρώπινη εμπειρία σε μια χλωμή μπλε κουκκίδα που αιωρείται στο σκοτάδι.
Στη συνέχεια θα δούμε ποιά είναι αυτά τα αντικείμενα που μας προκαλούν απόκοσμο ρίγος.

Τα άστρα Wolf-Rayet

Ακόμα και το πιο μικροσκοπικό άστρο αυτού του τύπου προκαλεί δέος στην ανθρώπινη κλίμακα. Ο TRAPPIST-1, ένας υπέρψυχρος ερυθρός νάνος που οριακά διαθέτει την απαραίτητη μάζα για να ξεκινήσει η πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα του, εξακολουθεί να απελευθερώνει ενέργεια ισοδύναμη με την έκρηξη περισσότερων από 50 εκατομμυρίων πυρηνικών βομβών ενός μεγατόνου κάθε δευτερόλεπτο. Φανταστείτε τώρα τα πιο λαμπρά άστρα. Αυτά τα άστρα ονομάζονται αστέρες Wolf-Rayet και είναι τόσο ογκώδη που οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες στους πυρήνες τους ξεπερνούν κάθε ανθρώπινη αντίληψη. Συντήκουν υδρογόνο και ήλιο σε βαρύτερα στοιχεία με τόσο εξωφρενικούς ρυθμούς και εκτοξεύουν πραγματικά ασύλληπτες ποσότητες ενέργειας.

Το R136a1 είναι ένα τέτοιο άστρο, το πιο ογκώδες γνωστό άστρο, με μάζα αρκετές εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από εκείνη του ήλιου. Είναι περίπου επτά εκατομμύρια φορές πιο φωτεινό από τον ήλιο, ένας αριθμός που παραλύει το μυαλό. Αν αντικαθιστούσαμε τον ήλιο μας με το R136a1, μάλλον η Γη δεν θα άντεχε για πολύ ως στερεό σώμα. Ευτυχώς, το άστρο αυτό βρίσκεται σε έναν άλλο γαλαξία, τόσο μακριά που δεν είναι καν ορατό με γυμνό μάτι. Και παρότι υπάρχουν πολλά άστρα Wolf-Rayet στον δικό μας γαλαξία, όλα βρίσκονται πολύ μακριά για να μας βλάψουν, ενώ στην πραγματικότητα είναι συναρπαστικά στη μελέτη τους, δημιουργώντας θεαματικά και πανέμορφα φαινόμενα.

Μάγναστρα (Magnetars)

Οι αστέρες νετρονίων είναι από μόνοι τους αντικείμενα που προκαλούν ίλιγγο. Ένας αστέρας νετρονίων είναι ο πυρήνας που απέμεινε από ένα τεράστιο άστρο το οποίο εξερράγη ως υπερκαινοφανής, με χαρακτηριστικά που παραπέμπουν σε ιστορίες επιστημονικής φαντασίας. Με την μάζα τους συμπιεσμένη σε μια σφαίρα στο μέγεθος μιας πόλης, είναι τόσο πυκνοί που ένα μόνο κυβικό εκατοστό ζυγίζει αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια τόνους, ισοδύναμο με όλα τα αυτοκίνητα των ΗΠΑ συμπιεσμένα στο μέγεθος ενός κύβου ζάχαρης. Η βαρύτητα στην επιφάνειά τους μπορεί να είναι αρκετά δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερη από την βαρύτητα της Γης, και το μαγνητικό πεδίο ενός τυπικού αστέρα νετρονίων είναι επίσης περισσότερα δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερο από αυτό του πλανήτη μας.

Υπάρχει όμως μια υποκατηγορία αστέρων νετρονίων που είναι ακόμα πιο ισχυρή: τα επονομαζόμενα μάγναστρα, με μαγνητικά πεδία που μπορεί να είναι πάνω από ένα τετράκις εκατομμύριο φορές ισχυρότερα από το μαγνητικό πεδίο της Γης. Το μαγνητικό τους πεδίο είναι συνδεδεμένο με τον φλοιό τους, το λεπτό κέλυφος «κανονικής» ύλης που περιβάλλει το πιο εξωτικό εσωτερικό τους. Αν συμβεί ένας αστροσεισμός, μια ξαφνική μετατόπιση στον φλοιό του αστέρα νετρονίων, το μαγνητικό πεδίο διαταράσσεται βίαια. Αυτό δημιουργεί μια πραγματικά τερατώδη έκρηξη ενέργειας που σαρώνει τον γαλαξία σαν τσουνάμι.

Τον Δεκέμβριο του 2004, ένα τέτοιο κύμα σάρωσε τη Γη, προκαλώντας ένα μικρό χάος. Χτύπησε με τέτοια ισχύ που συμπίεσε τη μαγνητόσφαιρα του πλανήτη μας, τύφλωσε τα όργανα των δορυφόρων και ιονίσε μερικώς ακόμα και την ατμόσφαιρά μας. Παρότι οι ζημιές ήταν μικρές, όλα αυτά προκλήθηκαν από το μάγναστρο SGR 1806-20, το οποίο βρίσκεται 50.000 έτη φωτός μακριά, στην άλλη άκρη του γαλαξία μας!

Ευτυχώς, τα μάγναστρα είναι σπάνια και ελάχιστα από τα γνωστά βρίσκονται πιο κοντά μας, όλα τους λιγότερο ισχυρά από το SGR 1806-20. Αλίμονό μας αν υπάρχει κάποιο άλλο σαν κι αυτό … αλλά πιο κοντά μας!

Σύντομες εκλάμψεις ακτίνων γάμμα

Αν ένας και μόνο αστέρας νετρονίων μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα, τι θα μπορούσε να συμβεί όταν υπάρχουν δύο τέτοιοι, ο ένας σε τροχιά γύρω από τον άλλον; Τίποτα καλό.

Με τον καιρό, η τροχιά τους μικραίνει και το αστρικό δίδυμο αρχίζει να πλησιάζει αργά το ένα το άλλο. Τελικά, η αναπόφευκτη έλξη της βαρύτητας τα φέρνει αρκετά κοντά ώστε να συγχωνευτούν εξαπολύοντας μια τρομακτική έκρηξη ύλης και ενέργειας που μπορεί να ξεπεράσει σε λαμπρότητα τον ήλιο κατά πολλά δισεκατομμύρια φορές, έστω και για το απειροελάχιστο κλάσμα ενός δευτερολέπτου. Εξαιτίας των φωτονίων υψηλής ενέργειας που εκπέμπονται και της διάρκειας του φαινομένου που εκτιμάται σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, οι εκρήξεις αυτές ονομάζονται σύντομες εκλάμψεις ακτίνων γάμμα.

Τέτοιες εκρήξεις είναι σπάνιες αφού τα διπλά συστήματα αστέρων νετρονίων είναι σπάνια. Παρότι δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ τέτοια έκλαμψη στον δικό μας γαλαξία, γνωρίζουμε ελάχιστα τέτοια συστήματα σε κοντινή μας απόσταση. Τα καλά νέα είναι ότι πιθανότατα βρίσκονται πολύ μακριά για να μας βλάψουν στην περίπτωση που συγχωνευτούν. Γι αυτά δεν υπάρχει λόγος ανησυχίας.
Αυτό που προκαλεί ανησυχία είναι η πιθανότητα να υπάρχει ένα τέτοιο ζεύγος αστέρων νετρονίων πολύ πιο κοντά μας, αθέατο εξαιτίας της τεράστιας ηλικίας του, καθώς έσβηνε αργά στο πέρασμα των αιώνων μέχρι που πάγωσε τόσο, ώστε να διαφεύγει εντελώς από τα τηλεσκόπιά μας. Βαριά, σκοτεινά, στροβιλιζόμενα σε έναν ξέφρενο χορό το ένα γύρω από το άλλο, θα σφραγίσουν το τέλος τους με ένα ξέσπασμα ενέργειας τόσο κολοσσιαίο, που μπροστά του η ισχύς ενός μαγνηταριού μοιάζει μηδαμινή. Ευτυχώς οι πιθανότητες να υπάρχει τέτοιο ζεύγος κοντά μας είναι εξαιρετικά μικρές!

Συγχωνεύσεις Υπερμαζικών Μαύρων Τρυπών

Αλλά αυτό που προκαλεί το μεγαλύτερο αστρονομικό ρίγος από το κοσμικό θηριοτροφείο του διαστήματος είναι οι συγχωνεύσεις υπερμεγεθών μαύρων τρυπών. Πρόκειται για μαύρες τρύπες γαλαξιακής κλίμακας, με εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές την μάζα του ήλιου. Μπορούν να σχηματίσουν ζεύγη, περιφερόμενες η μία γύρω από την άλλη, μετά την σύγκρουση των γαλαξιών που τις περιέχουν. Στο πέρασμα δισεκατομμυρίων ετών, έρχονται όλο και πιο κοντά, μέχρι που τελικά συγχωνεύονται σχηματίζοντας ένα ενιαίο, ακόμη πιο γιγαντιαίο κτήνος.
Ένα σημαντικό ποσοστό της μάζας των υπερμαζικών μαύρων τρυπών που συγχωνεύονται μετατρέπεται σε ενέργεια με την μορφή βαρυτικών κυμάτων, ένας βίαιος κλονισμός του κοσμικού ιστού, που εκπέμπει τεράστιους κυματισμούς προς κάθε κατεύθυνση στο σύμπαν. Η τεράστια βαρυτική ενέργεια που εκλύεται κατά την τελική φάση της συγχώνευσης, ισοδυναμεί με την ενέργεια που εκπέμπει ο ήλιος μας σε πάνω από ένα δισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια χρόνια. Η ενέργεια αυτή ξεπερνά τη συνολική ισχύ όλων των άστρων του παρατηρήσιμου σύμπαντος μαζί. Το εκπληκτικό είναι ότι η εν λόγω έκρηξη είναι εντελώς σκοτεινή. Δεν παράγεται ούτε ένα φωτόνιο φωτός, όλη η ενέργεια διοχετεύεται σε αόρατα βαρυτικά κύματα. Επίσης, αυτά τα φαινόμενα συμβαίνουν, κατά μέσο όρο, δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας, οπότε η ενέργεια εξασθενεί σε πολύ μικρότερο επίπεδο από το φτερούγισμα μιας νυχτερίδας στη Γη. Η βαρυτική έκρηξη είναι ασύλληπτη, όμως η τεράστια απόσταση εκμηδενίζει την ισχύ της.

Τίποτα δεν θα έπρεπε να έχει τόση ενέργεια. Τίποτα. Κι όμως, απ’ όσο γνωρίζουμε, το σύμπαν γεννά τέτοια φαινόμενα συνεχώς.
Ακόμα κι έτσι, η ίδια η ιδέα ενός τέτοιου γεγονότος παγώνει την σκέψη και μπορεί να προκαλέσει πανικό. Κανονικά, τίποτα δεν θα έπρεπε να κρύβει τόση ενέργεια. Τίποτα απολύτως. Κι όμως, απ’ όσο γνωρίζουμε, το σύμπαν γεννά τέτοια φαινόμενα συνεχώς. Κι αυτό τρομάζει ακόμα κι έναν αστρονόμο.

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:

Και κάτι άλλο..., Φυσική & Φιλοσοφία

Tags: αντικείμενο, σύμπαν

Το σύμπαν μέσα μας

14 Οκτωβρίου 2026

Το σύμπαν μέσα μας

Σε σύγκριση με την απεραντοσύνη του σύμπαντος, ένας άνθρωπος φαίνεται ασήμαντος. Όμως, ένα ολόκληρο σύμπαν κρύβεται μέσα στον καθένα μας.

Επτά εντυπωσιακές συγκρίσεις ανάμεσα στο σύμπαν και το ανθρώπινο σώμα

Η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο και ο Ήλιος μας γύρω από το κέντρο ενός τεράστιου Γαλαξία. Όμως ο ίδιος ο Γαλαξίας μας δεν είναι παρά μια σταγόνα στον κοσμικό ωκεανό που αποτελεί το αχανές σύμπαν, ηλικίας 13,8 δισεκατομμυρίων ετών.
Ένας άνθρωπος μπορεί να φαίνεται απειροελάχιστος σε σύγκριση με την κλίμακα του κόσμου, αλλά μέσα στον καθένα μας υπάρχει ένα ολόκληρο σύμπαν αποτελούμενο από όργανα, κύτταρα, μόρια, άτομα και πολλά άλλα.
Συγκρίνοντας όσα υπάρχουν μέσα μας με τα μεγέθη του παρατηρήσιμου σύμπαντος, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα την σχέση ανάμεσα στο απίστευτα μεγάλο και το απίστευτα μικρό.

Στον παραπάνω περιοδικό πίνακα στοιχείων αποτυπώνονται αναλυτικά όλα τα χημικά στοιχεία και η κοσμική τους προέλευση.

Το παρατηρήσιμο σύμπαν είναι κολοσσιαίο σε σύγκριση με έναν άνθρωπο: είναι πάνω από 10²⁶ φορές μεγαλύτερο. Οι επτά συγκρίσεις που ακολουθούν αναδεικνύουν το μέγεθος αυτών των ασύλληπτα διαφορετικών κόσμων:

1. Τα ανθρώπινα κύτταρα είναι συγκρίσιμα σε αριθμό με τα σφαιρικά ουράνια σώματα του Γαλαξία μας

Κάθε ανθρώπινο σώμα διαθέτει περίπου 80 τρισεκατομμύρια κύτταρα. Υπάρχουν περίπου 30–40 τρισεκατομμύρια ερυθρά αιμοσφαίρια στο ανθρώπινο σώμα — μακράν ο πιο κοινός τύπος κυττάρων που παράγονται από τον άνθρωπο.
Αντίστοιχα, ο Γαλαξίας μας φιλοξενεί περίπου 400 δισεκατομμύρια άστρα. Αν γύρω από καθένα από αυτά υπάρχουν κατά μέσο όρο δεκάδες μεγάλα σφαιρικά σώματα, όπως πλανήτες, πλανήτες-νάνοι και μεγάλοι δορυφόροι, τότε ο συνολικός αριθμός τους φτάνει τα δεκάδες τρισεκατομμύρια, δηλαδή βρίσκεται στην ίδια τάξη μεγέθους με τον συνολικό αριθμό των κυττάρων ενός ανθρώπινου σώματος.

2. Περισσότερα κύτταρα από το σύνολο των γαλαξιών

Ο αριθμός των κυττάρων στο σώμα μας ξεπερνά κατά πολύ τον αριθμό των γαλαξιών στο παρατηρήσιμο σύμπαν, ο οποίος εκτιμάται στα 2 τρισεκατομμύρια (ή έως 20 τρισεκατομμύρια σύμφωνα με κάποιες άλλες εκτιμήσεις).
Ένα ανθρώπινο σώμα διαθέτει πολλαπλάσια κύτταρα από όλους τους γαλαξίες που υπάρχουν σε ολόκληρο το ορατό κοσμικό μας περιβάλλον.

3. Ο καθημερινός κυτταρικός θάνατος ισοδυναμεί με έναν ολόκληρο γαλαξία αστέρων

Κάθε μέρα πεθαίνουν 50–70 δισεκατομμύρια κύτταρα μέσα στο σώμα μας: ένας αριθμός συγκρίσιμος με τον συνολικό αριθμό των νευρώνων του εγκεφάλου μας, αλλά και με το σύνολο των άστρων σε έναν μεσαίο γαλαξία.
Για παράδειγμα, ο σπειροειδής γαλαξίας του Τριγώνου (Messier 33), ο τρίτος μεγαλύτερος της Τοπικής Ομάδας, περιέχει περίπου 40–50 δισεκατομμύρια άστρα. Ο αριθμός των κυττάρων που ανακυκλώνονται καθημερινά στον οργανισμό μας μέσω της συνεχούς ανανέωσης και απομάκρυνσης κυττάρων αντιστοιχεί στον αφανισμό και την αναγέννηση ενός ολόκληρου τέτοιου γαλαξία.

4. Οι γαλαξίες ενός σμήνους είναι σαν τα όργανα, τους μυς και τα οστά μας

Τα περισσότερα γαλαξιακά σμήνη μπορούν να περιέχουν περίπου χίλιους ή και περισσότερους γαλαξίες.
Αντίστοιχα, το ανθρώπινο σώμα διαθέτει 79 όργανα, 206 οστά και περίπου 700 σκελετικούς μυς, συνολικά γύρω στα 1.000 διακριτά δομικά στοιχεία. Αυτά τα τρία συστήματα συνδυαστικά αποτελούν τη συντριπτική πλειονότητα της μάζας του ανθρώπινου σώματος, με τον ίδιο τρόπο που τα μέλη ενός γαλαξιακού σμήνους συγκροτούν τη δομή του.

5. Το νερό είναι η «σκοτεινή ύλη» του σώματος

Οι άνθρωποι αποτελούνται κατά κύριο λόγο (50–80%, ανάλογα με την ηλικία) από νερό, ενώ το σύμπαν κυριαρχείται κατά 80–85% από σκοτεινή ύλη ως προς την συνολική μάζα της ύλης του.
Όπως η σκοτεινή ύλη αποτελεί το αόρατο αλλά κυρίαρχο συστατικό μάζας που συγκρατεί τους γαλαξίες και τα κοσμικά νήματα, έτσι και το νερό αποτελεί το απαραίτητο, κυρίαρχο υγρό υπόστρωμα που διαποτίζει και συγκρατεί τη λειτουργία όλων των ιστών μας.

6. Το κυκλοφορικό μας σύστημα ως προς το σώμα μας είναι ό,τι ο Γαλαξίας για το Ηλιακό Σύστημα

Η αναλογία του συνολικού μήκους των αγγείων του κυκλοφορικού μας συστήματος (αν απλωθούν όλα τα τριχοειδή αγγεία) ως προς το ύψος μας είναι περίπου 60.000.000 προς 1.
Αυτή η ακραία αναλογία ισούται με την αναλογία της διαμέτρου της Ζώνης του Kuiper (της άκρης του πλανητικού μας «σπιτιού») προς τη διάμετρο ολόκληρου του Γαλαξία μας.

7. Εκατομμύρια άτομα στο σώμα μας για κάθε άστρο του σύμπαντος

Υπάρχουν περίπου 10²⁸ άτομα μέσα σε ένα μόνο ανθρώπινο σώμα, αριθμός που επισκιάζει κατά πολύ τα περίπου $2 \times 10^{21}$ άστρα που υπάρχουν σήμερα στο παρατηρήσιμο σύμπαν.
Για κάθε μεμονωμένο άστρο που λάμπει στον νυχτερινό ουρανό ολόκληρου του παρατηρήσιμου κόσμου, το σώμα μας περιέχει αρκετά εκατομμύρια άτομα.

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:

Και κάτι άλλο..., Φυσική & Φιλοσοφία

Tags: σύμπαν

Η θετική και αρνητική ενέργεια στο σύμπαν μας

18 Σεπτεμβρίου 2026

Πολλές φορές λέμε ότι κάποιοι άνθρωποι εμπεριέχουν και διαχέουν γύρω τους «αρνητική ενέργεια». Είναι οι επονομαζόμενοι «τοξικοί» άνθρωποι που κυκλοφορούν ως φυσιολογικοί ανάμεσά μας. Προφανώς αυτή η «αρνητική ενέργεια» δεν πρέπει να συγχέεται με το φυσικό μέγεθος της ενέργειας. Χρησιμοποιείται μεταφορικά για να περιγράψει το γεγονός ότι η παρουσία και η συμπεριφορά των τοξικών ανθρώπων (που αφθονούν στο διαδίκτυο και στους χώρους εργασίας), προκαλεί δυσφορία και αηδία στους γύρω τους.

Η ενέργεια που αντιστοιχεί στην μάζα ενός ανθρώπου, από φυσική άποψη, είναι απόλυτα θετική. Για παράδειγμα, θεωρώντας έναν άνθρωπο μάζας 80 kg, από την δημοφιλέστερη εξίσωση της φυσικής: $E= mc^2$ , αντικαθιστώντας το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός ( $c^2 = 9 \cdot 10^{16} \text{ m}^2/\text{s}^2$ ), παίρνουμε: $E = 7,2 \cdot 10^{18} \text{ Joules}$ .

Βέβαια, για να έχει ένας άνθρωπος θετική ενέργεια πρέπει να θεωρηθεί ως απομονωμένο σώμα. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται έργο για να δημιουργηθεί ένα τέτοιο σώμα. Αν η ενέργειά του ήταν αρνητική, τότε θα μπορούσε να εμφανιστεί αυθόρμητα, αποκτώντας θετική κινητική ενέργεια, έτσι ώστε η ολική του ενέργεια να παραμένει μηδέν και η ενέργεια να διατηρείται. Αλλά τότε θα εμφανίζονταν σώματα εδώ κι εκεί, χωρίς κόστος ενέργειας. Με άλλα λόγια, ο κενός χώρος θα ήταν ασταθής. Επομένως, για να υπάρχει τοπική ευστάθεια στο σύμπαν, ένα απομονωμένο σώμα στο κενό πρέπει να έχει θετική ενέργεια.

Τότε όμως πώς συμβιβάζεται αυτό με την κοσμολογική θεωρία, ότι δηλαδή ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να δημιουργήθηκε από το «τίποτα»; Κι εδώ μπαίνει στο παιχνίδι μια αλληλεπίδραση με ένα μοναδικό χαρακτηριστικό: η βαρύτητα. Η βαρύτητα είναι ελκτική και η βαρυτική δυναμική ενέργεια είναι αρνητική. Θυμάστε στο λύκειο που ο φυσικός σάς μάλωνε αν ξεχνούσατε το αρνητικό πρόσημο στη βαρυτική δυναμική ενέργεια; Χρειάζεται να καταναλώσουμε ενέργεια για να απομακρύνουμε έναν πλανήτη από το άστρο του ή έναν άνθρωπο από το βαρυτικό πεδίο της Γης. Άρα, από την μία έχουμε αρνητική βαρυτική ενέργεια και από την άλλη, θετική ενέργεια για να δημιουργηθεί ένα απομονωμένο σώμα. Θα μπορούσαμε λοιπόν, κατ’ αρχήν, να έχουμε ολική ενέργεια μηδέν. Καλό ακούγεται· αλλά ας δούμε λίγο αν δουλεύουν οι αριθμοί.

Θα υπολογίσουμε την αρνητική βαρυτική δυναμική ενέργεια που έχει ο άνθρωπος λόγω της έλξης του από τη Γη και θα την προσθέσουμε στην θετική του ενέργεια που υπολογίσαμε προηγουμένως: $E = mc^2 - G \dfrac{m \cdot M_{\Gamma}}{R_{\Gamma}}$ . Χρησιμοποιώντας την μάζα της Γης $6 \cdot 10^{24} \text{ kg}$ και την ακτίνα της $6,4 \cdot 10^6 \text{ m}$ , παίρνουμε: $E = (7,2 \cdot 10^{18}) - (0,000000005 \cdot 10^{18}) \approx 7,2 \cdot 10^{18} \text{ Joules}$ . Bλέπουμε ότι η βαρύτητα της Γης είναι πολύ μικρή για να φτάσει την ενέργεια ενός ανθρώπου. Γι’ αυτό καμία μάζα, ούτε άνθρωπος (έστω και τοξικός), δεν μπορεί να εμφανιστεί αυθόρμητα δίπλα μας. Το κενό τοπικά είναι ευσταθές.

Τώρα, ας εξετάσουμε τον ίδιο ακριβώς άνθρωπο, αλλά σε κοσμολογική κλίμακα, δηλαδή να υπολογίσουμε την αρνητική βαρυτική του ενέργεια εξαιτίας της αλληλεπίδρασής του με ολόκληρο το παρατηρήσιμο σύμπαν συν την θετική του ενέργεια: $E = mc^2 - G \dfrac{m \cdot M_{\Sigma}}{R_{\Sigma}}$ . Χρησιμοποιώντας τις τιμές για την μάζα του σύμπαντος $M_{\Sigma} \approx 1,67 \cdot 10^{53} \text{ kg}$ και την ακτίνα του $R_{\Sigma} = c/H \approx 1,3 \cdot 10^{26} \text{ m}$ ^(*), προκύπτει: $E \approx 0$ .

Εδώ συμβαίνει κάτι εντυπωσιακό. Σε αντίθεση με το βαρυτικό πεδίο της Γης, οι δύο ενέργειες έχουν την ίδια τάξη μεγέθους, ώστε το άθροισμά τους να είναι μηδέν. Δηλαδή, η βαρύτητα του σύμπαντος είναι ικανή να καλύψει την απαιτούμενη ενέργεια για την δημιουργία μιας μάζας m (ακόμα και ενός ανθρώπου).

Και στην κλίμακα ολόκληρου του σύμπαντος, η θετική ενέργεια της ύλης μπορεί να εξισορροπηθεί από την αρνητική βαρυτική ενέργεια, έτσι ώστε να μην έχουμε καμία προφανή παραβίαση του νόμου διατήρησης της ενέργειας, που θα απαγόρευε την δημιουργία του σύμπαντος από το τίποτα. Αν και οι παραπάνω υπολογισμοί είναι μόνο ενδεικτικοί, υποστηρίζουν την ιδέα της κοσμολογίας: ότι η συνολική ενέργεια του σύμπαντος ίσως είναι μηδενική.

Μπορεί δηλαδή να ισχύει αυτό που είχε πει ο Edward Tryon, ότι «το σύμπαν μας είναι απλά ένα από εκείνα τα πράγματα που συμβαίνουν πού και πού«.

Διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες:

ΠΗΓΕΣ

Κατηγορίες:

Φυσική & Φιλοσοφία

Tags: σύμπαν

Η Εξίσωση του Σύμπαντος

18 Σεπτεμβρίου 2026

«Τα πάντα μπορούν να συμβούν, όλα είναι δυνατά και πιθανά. Χρόνος και χώρος δεν υπάρχουν. Πάνω σε μια ασήμαντη βάση πραγματικότητας η φαντασία απλώνεται και υφαίνει νέα πρότυπα.»^(*)

Η εξίσωση Wheeler–DeWitt: η πιο μυστηριώδης εξίσωση της θεωρητικής φυσικής

*Η εξίσωση της Κβαντικής Βαρύτητας των Wheeler–DeWitt*, *με φόντο την καλλιτεχνική αναπαράσταση του κβαντικού αφρού.*

Οι πρώτες συστηματικές προσπάθειες για την ενοποίηση μιας κβαντικής περιγραφής της πραγματικότητας με τον τετραδιάστατο χωροχρόνο της γενικής σχετικότητας, οδήγησαν το 1967 τον John Archibald Wheeler και τον Bryce DeWitt στην εξίσωση Wheeler-DeWitt που μπορεί να γραφεί συνοπτικά ως $\hat{H}\,\Psi = 0$ .

Στην κβαντομηχανική η κυματοσυνάρτηση περιγράφει ένα σωματίδιο ή ένα σύστημα. Στην εξίσωση Wheeler–DeWitt όμως, η κυματοσυνάρτηση δεν περιγράφει σωματίδια, αλλά όλες τις δυνατές γεωμετρίες του ίδιου του σύμπαντος. Κι αυτό οδηγεί στην έννοια της κυματοσυνάρτησης του σύμπαντος, η οποία ορίζεται στον λεγόμενο υπερχώρο, τον χώρο όλων των δυνατών τρισδιάστατων γεωμετριών.

Η διαφορά με την κλασική εξίσωση του Schrödinger $i\hbar\frac{\partial \Psi}{\partial t}=\hat{H}\Psi$ , είναι ότι η εξίσωση Wheeler-DeWitt δεν περιέχει μεταβλητή χρόνου. Η απουσία της χρονικής μεταβλητής μας δείχνει ότι το σύμπαν δεν εξελίσσεται ως προς κάποιον εξωτερικό χρόνο, δημιουργώντας το «πρόβλημα του χρόνου» στην κβαντική βαρύτητα. Αυτό έχει οδηγήσει ορισμένους φυσικούς και φιλοσόφους στην ιδέα ότι ο χρόνος δεν είναι θεμελιώδες συστατικό της πραγματικότητας, μια άποψη που θυμίζει τον Παρμενίδη πριν από δυόμισι χιλιάδες χρόνια.

Μια ερμηνεία στο πρόβλημα του χρόνου που προκύπτει από την εξίσωση Wheeler-DeWitt, προτάθηκε το 1983 από τους φυσικούς Don Page και William Wootters. Σύμφωνα με τον μηχανισμό Page-Wootters, ο χρόνος δεν είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα του σύμπαντος, αλλά ένα «αναδυόμενο» χαρακτηριστικό που αντιλαμβανόμαστε εμείς ως όντα που ζούμε μέσα στο σύμπαν εξαιτίας της κβαντικής σύμπλεξης. Αλλά αυτή είναι μια άλλη ιστορία.

(*) από το εισαγωγικό σημείωμα του Αυγούστου Στρίντμπεργκ στο θεατρικό του έργο «Ονειρόδραμα»

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:

Φυσική & Φιλοσοφία

Tags: σύμπαν

Μια αρχή της αβεβαιότητας για την διαστολή του σύμπαντος

18 Σεπτεμβρίου 2026

Τα τελευταία χρόνια έχουμε δει μια πολύ ενδιαφέρουσα ανακάλυψη: το σύμπαν δεν διαστέλλεται όπως νομίζαμε. Νέες παρατηρήσεις έδειξαν ότι η επιτάχυνση της διαστολής του μειώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι αν αυτό συνεχιστεί και επιβεβαιωθεί, το σύμπαν θα μπορούσε στο πολύ μακρινό μέλλον να πάψει να επιταχύνεται και ενδεχομένως να αρχίσει να συρρικνώνεται. Σύμφωνα με την δημοσίευση «A Cosmological Uncertainty Relation and Late-Universe Acceleration» του Σάββα Μ. Κουσιάππα, αυτό θα μπορούσε να συμβαίνει επειδή το ίδιο το σύμπαν ίσως να υπακούει σε μια κοσμολογική αρχή της αβεβαιότητας. Με άλλα λόγια, η βαρύτητα ενδέχεται να διέπεται από κβαντικές αρχές ακόμη και σε κοσμολογικές κλίμακες.

Η σκοτεινή ενέργεια είναι η αιτία στην οποία οι φυσικοί αποδίδουν την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Η απλούστερη μορφή σκοτεινής ενέργειας θεωρείται ανεξάρτητη του χρόνου και ονομάζεται επίσης κοσμολογική σταθερά Λ, την οποία είχε εισαγάγει ο ίδιος ο Αϊνστάιν το 1917 με θετικό πρόσημο, ως μια απωστική δύναμη, προκειμένου να εξισορροπήσει την ελκτική βαρύτητα της ύλης και να αποτρέψει την κατάρρευση του σύμπαντος. Όταν αργότερα αποδείχθηκε ότι το σύμπαν διαστέλλεται, η κοσμολογική σταθερά θεωρήθηκε περιττή και ο Αϊνστάιν αναφέρθηκε σε αυτήν ως το μεγαλύτερο λάθος της ζωής του.

Προς το τέλος της δεκαετίας του 1990, αστρονομικές παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι το σύμπαν δεν διαστέλλεται απλώς, αλλά ότι η διαστολή του είναι επιταχυνόμενη. Κι αυτό επανέφερε την κοσμολογική σταθερά στο προσκήνιο η οποία συνδέθηκε με την σκοτεινή ενέργεια. Όμως οι αστρονομικές παρατηρήσεις βελτιώθηκαν πολύ και τα τελευταία χρόνια υπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις ότι η σκοτεινή ενέργεια ίσως δεν είναι στην πραγματικότητα σταθερή. Αντιθέτως, η τιμή της φαίνεται να μειώνεται – δηλαδή, η επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος μειώνεται. Η τάση αυτή υποστηρίζεται πλέον από αρκετές ανεξάρτητες παρατηρήσεις, χωρίς όμως να θεωρείται ακόμη οριστικά επιβεβαιωμένη, όπως του DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) το 2024.

Ο κοσμολογικός ορίζοντας είναι το απόλυτο όριο του παρατηρήσιμου σύμπαντος. Είναι η μέγιστη απόσταση πέρα από την οποία το φως δεν έχει προλάβει να φτάσει σε εμάς και, σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο, λόγω της επιταχυνόμενης διαστολής του χώρου, κανένα σήμα από εκεί δεν πρόκειται ποτέ να μας προσεγγίσει στο μέλλον. Θα μπορούσε ο κοσμολογικός ορίζοντας να λειτουργεί ως ένα όριο όπου ο χωροχρόνος παράγει μακροσκοπικά κβαντικά φαινόμενα;^(*)
Στην δημοσίευσή του ο Σάββας Κουσιάππας υποστηρίζει ότι η μείωση στην επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος είναι ένα τέτοιο κβαντικό φαινόμενο – συνέπεια μιας αρχής αβεβαιότητας που εφαρμόζεται σε ολόκληρο το σύμπαν.

Η αρχή της αβεβαιότητας στην κβαντομηχανική μας λέει ότι ορισμένα ζεύγη μεγεθών δεν μπορούν να μετρηθούν και τα δύο με αυθαίρετη ακρίβεια. Το πιο γνωστό παράδειγμα είναι η θέση ενός σωματιδίου και η ταχύτητά του. Σύμφωνα με την εξίσωση αβεβαιότητας του Χάιζενμπεργκ $\Delta x \Delta p \geq \hbar/2$ , δεν μπορούμε να γνωρίζουμε ταυτόχρονα με ακρίβεια και την θέση και την ορμή ενός σωματιδίου,

Μια παρόμοια εξίσωση αβεβαιότητας μπορεί να εφαρμοστεί και για το σύμπαν: $\Delta a \Delta \dot{a} \geq f(a)/2$ , που σημαίνει ότι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε ταυτόχρονα με ακρίβεια το μέγεθος του σύμπαντος και την ταχύτητα διαστολής του.

Συγκρίνοντας με την γνωστή εξίσωση του Χάιζενμπεργκ: η αβεβαιότητα στην θέση Δx αντιστοιχεί στην αβεβαιότητα $\Delta a$ του παράγοντα κλίμακας^(**) που αφορά το μέγεθος του σύμπαντος, ενώ η αβεβαιότητα στην ορμή Δp (ή της ταχύτητας mΔυ), αντιστοιχεί στην αβεβαιότητα της ταχύτητας διαστολής του σύμπαντος $\Delta \dot{a}$ .

Υπάρχει όμως μια κρίσιμη διαφορά. Στην εξίσωση αβεβαιότητας του Χάιζενμπεργκ, το δεξί μέλος ( $\hbar/2$ ) είναι μια απόλυτη σταθερά. Στην εξίσωση της αβεβαιότητας του σύμπαντος, στο δεξί μέλος δεν βρίσκεται μια σταθερά αλλά μια έκφραση $f(a)/2$ που εξαρτάται από το ίδιο το μέγεθος του σύμπαντος $a$ . Κι αυτό κάνει τις αβεβαιότητες εξαρτώμενες από το εκάστοτε μέγεθος του σύμπαντος.

Από την προτεινόμενη εξίσωση αβεβαιότητας προκύπτει ότι, καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, η σκοτεινή ενέργεια που προκαλεί την επιτάχυνσή του εξασθενεί σταδιακά.

Αν ισχύει αυτό το θεωρητικό μοντέλο τότε δεν χρειάζονται νέα εξωτικά σωματίδια, σκοτεινά πεδία ή άλλες πολύπλοκες αυθαίρετες προσθήκες στη φυσική για να εξηγηθεί η σκοτεινή ενέργεια. Η επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος δεν είναι μια μυστηριώδης δύναμη, αλλά ένα μακροσκοπικό ορατό αποτύπωμα της κβαντικής βαρύτητας στον κοσμολογικό ορίζοντα του σύμπαντος.

(*) Αν και εντελώς διαφορετικές περιπτώσεις, αξίζει να σημειωθεί ότι μακροσκοπικά κβαντικά φαινόμενα παράγει και ο ορίζοντας των γεγονότων μιας μαύρης τρύπας.
(**) Υπενθυμίζεται ότι ο παράγοντας κλίμακας $a$ , περιγράφει την χρονική εξάρτηση κάθε τυπικού μήκους, όπως για παράδειγμα την απόσταση μεταξύ δυο γαλαξιών.

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:

Φυσική & Φιλοσοφία

Tags: αβεβαιότητα, σύμπαν

Ένας άνθρωπος είπε στο σύμπαν

13 Μαΐου 2026

Ένας άνθρωπος είπε στο σύμπαν:
«Κύριε, υπάρχω!»
«Ωστόσο», απάντησε το σύμπαν,
«Το γεγονός αυτό δεν μου δημιουργεί
Καμία αίσθηση υποχρέωσης.»
Stephen Crane, «War is Kind» ^(*)

Με την συνειδητοποίηση της απόλυτης κοσμικής αδιαφορίας που εκφράζει ο Κρέην στο σύντομο ποίημα του, το ερώτημα που γεννάται δεν είναι πλέον το αν το σύμπαν νοιάζεται, αλλά το πώς ο άνθρωπος οφείλει να ανταποκριθεί σε αυτή την εκκωφαντική σιωπή.

Ο Κυρίλωφ, στους «Δαιμονισμένους» του Ντοστογιέφσκι, «ακούγοντας» την ίδια ακριβώς απάντηση από το σύμπαν, αναπτύσσει τον εξής συλλογισμό: «Αν υπάρχει Θεός, το παν είναι θέλημά του, και δεν μπορώ να ξεφύγω από την θέλησή του. Αν όχι, το παν είναι θέλημά μου, κι έχω χρέος να προβάλω την αυτοβουλία μου». Για τον Κυρίλωφ, η ανθρωπότητα κατασκεύασε τον Θεό ακριβώς επειδή δεν άντεχε την κοσμική αδιαφορία και τον τρόμο του κενού: «Ο άνθρωπος δεν έκανε τίποτε άλλο ως τώρα παρά να επινοεί τον Θεό, για να μπορεί να ζει χωρίς να αυτοκτονεί. Σε αυτό συνοψίζεται όλη η παγκόσμια ιστορία μέχρι σήμερα». Ο Κυρίλωφ αποφασίζει να γίνει ο ίδιος η απόλυτη εξουσία. Πρέπει να γίνει ο ανθρωποθεός. Και ο μόνος τρόπος για να το αποδείξει αυτό, εξαλείφοντας τον φόβο του θανάτου που κρατά τους ανθρώπους δέσμιους, είναι η λογική, εθελούσια αυτοκτονία: «Είμαι υποχρεωμένος να αυτοκτονήσω, γιατί το ανώτατο σημείο της αυτοβουλίας μου είναι να σκοτώσω ο ίδιος τον εαυτό μου… Σκοτώνομαι για να αποδείξω την απειθαρχία μου και τη νέα τρομερή ελευθερία μου». Επιπλέον, θεωρεί πως η πράξη του αυτή λειτουργεί και ως μια διεστραμμένη μορφή αλτρουισμού: δεν αυτοκτονεί μόνο για να αποδείξει στον εαυτό του ότι είναι ελεύθερος, αλλά πιστεύει ότι αν γίνει εκείνος ο πρώτος που θα σκοτωθεί λογικά και άφοβα, θα ανοίξει τον δρόμο ώστε η υπόλοιπη ανθρωπότητα να ζήσει πλέον ελεύθερη, χωρίς τον φόβο του θανάτου. Η λύση του Κυρίλωφ είναι μια λύση αφανισμού. Αντιμετωπίζει το κενό του σύμπαντος δημιουργώντας ένα δικό του, οριστικό κενό, αφανίζοντας τον εαυτό του για να αποδείξει ότι είναι ελεύθερος^(**).

Ο Αλμπέρ Καμύ στον «Μύθο του Σισύφου«, αναγνωρίζει την ορθότητα της επισήμανσης (του παραλόγου) του Κυρίλωφ, αλλά απορρίπτει την αυτοκτονία, θεωρώντας την ομολογία ήττας. Η αληθινή απάντηση στο σύμπαν του Κρέην δεν είναι να δραπετεύσεις από αυτό, αλλά να παραμείνεις και να το κοιτάξεις κατάματα. Ο Σίσυφος καταδικάζεται από τους θεούς να κυλάει έναν βράχο στην κορυφή ενός βουνού, βλέποντάς τον να ξαναπέφτει διαρκώς. Ξέρει ότι το σύμπαν δεν του οφείλει τίποτα και ότι ο μόχθος του δεν έχει εγγενές νόημα. Όμως, η επίγνωση αυτής της αλήθειας δεν τον συντρίβει. Αντιθέτως, τον απελευθερώνει: «Σ’ αυτό το σύμπαν, παραδομένο αίφνης στη σιωπή, υψώνονται οι χιλιάδες μικρές, έκθαμβες φωνές της γης. Ασυνείδητα και μυστικά καλέσματα, προσκλήσεις όλων των προσώπων, αποτελούν την απαραίτητη ανάποδη όψη του νομίσματος και το τίμημα της νίκης.»
Ο Σίσυφος βρίσκει την ελευθερία του αποδεχόμενος το παράλογο της κατάστασής του χωρίς μεταφυσικές παρηγοριές. Η απόλυτη κοσμική αδιαφορία δεν τον τρομάζει πλέον: «Τούτο το σύμπαν, αδέσποτο στο εξής, δεν του φαίνεται άγονο ούτε ασήμαντο. Κάθε κόκκος αυτής της πέτρας, κάθε ορυκτό θραύσμα αυτού του πλημμυρισμένου από νύχτα βουνού, σχηματίζει από μόνο του έναν κόσμο». Η ζωή δεν χρειάζεται την άδεια ή την «υποχρέωση» του σύμπαντος για να αξίζει να την ζήσεις. Για τον Καμύ, το ίδιο το ταξίδι και η εξέγερση απέναντι στο κενό συγκροτούν την απόλυτη κατάφαση στη ζωή: «Ο αγώνας και μόνο προς την κορυφή αρκεί για να γεμίσει μιαν ανθρώπινη καρδιά. Πρέπει να φανταστούμε τον Σίσυφο ευτυχισμένο».

(*) Το ποίημα του Κρέην επισημαίνει στην πρόσφατη συνέντευξή του ο Δημήτρης Νανόπουλος, λέγοντας: «…στην αρχή του νέου μου βιβλίου, ‘Ο κβαντικός μύθος του Σισύφου’ που θα κυκλοφορήσει σε περίπου έναν μήνα, ξεκινώ με ένα ποίημα του Stephen Crane, «A Man Said to the Universe». Η χαρακτηριστική φράση είναι: «Κύριε, υπάρχω!» και το Σύμπαν απαντά: «Το γεγονός αυτό δεν με υποχρεώνει σε τίποτα». Με απλά λόγια, πρέπει να απελευθερωθούμε από την ιδέα ότι το Σύμπαν εμπλέκεται στις ανθρώπινες υποθέσεις. Δεν του καίγεται καρφάκι του Σύμπαντος για μας, ούτε συνωμοτεί εναντίον μας…»

(**) Σ’ αυτόν τον συλλογισμό ο Σπινόζα είναι κατηγορηματικά αντίθετος. Διατυπώνει ότι κανένας άνθρωπος δεν επιθυμεί την καταστροφή του (την αυτοκτονία) από δική του, εσωτερική ανάγκη της φύσης του: «Το ότι κάποιος αυτοκτονεί, οφείλεται στο ότι εξαναγκάζεται από εξωτερικά αίτια, τα οποία αντιστρατεύονται την φύση του… Είναι αδύνατον ένας άνθρωπος, από την αναγκαιότητα της δικής του φύσης, να προσπαθήσει να μην υπάρχει ή να αλλάξει σε άλλη μορφή.» Σύμφωνα με τον Σπινόζα, ο άνθρωπος δεν μπορεί να απεμπολήσει κάποια υπέρτατα αγαθά, ακόμα και αν το θέλει, με την πλήρη ελευθερία της βούλησής του. Και να θέλει π.χ. κάποιος να πουλήσει τον εαυτό του για σκλάβο, δεν μπορεί. Το ίδιο δεν μπορεί να πετάξει από πάνω του το υπέρτατο αγαθό που λέγεται ζωή.

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:

Φυσική & Φιλοσοφία

Tags: άνθρωπος, σύμπαν

Ο φυσικός που βρήκε έναν νέο τρόπο παρατήρησης του σύμπαντος

10 Δεκεμβρίου 2025

Ο Τόνι Τάισον (Tony Tyson) περιλαμβάνεται στη λίστα του περιοδικού Nature με τους 10 επιστήμονες που διαμόρφωσαν την επιστήμη το 2025

Δύο σπειροειδείς γαλαξίες (κάτω δεξιά), τρεις συγχωνευόμενοι γαλαξίες (πάνω δεξιά) στο σμήνος της Παρθένου, καθώς επίσης αρκετές ομάδες μακρινών γαλαξιών και πολλά άστρα του Γαλαξία μας. Mια από τις πρώτες εικόνες του τηλεσκοπίου Vera Rubin που δόθηκαν στη δημοσιότητα πριν από μερικούς μήνες.

Το πανίσχυρο νέο τηλεσκόπιο Vera Rubin στη Χιλή, που τέθηκε φέτος σε λειτουργία υπόσχεται επανάσταση στη χαρτογράφηση του σύμπαντος. Πήρε το όνομά του από την αστρονόμο Vera Rubin και φιλοξενεί τον ισχυρότερο ψηφιακό φωτογραφικό μηχανισμό στον κόσμο. Οι πρώτες φωτογραφίες του κατέγραψαν το φως από εκατομμύρια μακρινά άστρα και γαλαξίες σε πρωτοφανή κλίμακα – και στο μέλλον αναμένεται ότι θα αποκαλύψουν χιλιάδες αστεροειδείς που δεν έχουν εντοπιστεί μέχρι σήμερα.

Το αστεροσκοπείο Vera Rubin οραματίστηκε για πρώτη φορά ο Τόνι Τάισον πριν από 30 χρόνια και πλέον. Η εργασία του στην τεχνολογία των ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών ήταν αναπόσπαστο μέρος της ανάπτυξης του τηλεσκοπίου. Παρά το βάρος του περίπου 350 τόνων, το τηλεσκόπιο έχει έναν συμπαγή σχεδιασμό που του επιτρέπει να κινείται ευέλικτα, καταγράφοντας μια διαφορετική έκθεση κάθε 40 δευτερόλεπτα. Θα χαρτογραφεί τρισδιάστατα την αόρατη σκοτεινή ύλη του σύμπαντος, θα ανιχνεύει εκατομμύρια πάλσαρ ή σουπερνόβα και θα εντοπίζει αστεροειδείς που θα μπορούσαν να απειλήσουν τη Γη. Ο Τάισον όχι μόνο συνέλαβε το έργο, αλλά το προώθησε και το προχώρησε, παρά τον αρχικό σκεπτικισμό.

Ο Τάισον λίγο μετά την απόκτηση του διδακτορικού του στη φυσική, εντάχθηκε στα εργαστήρια AT&T Bell στο Murray Hill του New Jersey το 1969. Εργάστηκε σε έναν πρώιμο ανιχνευτή βαρυτικών κυμάτων και στη συνέχεια ενδιαφέρθηκε για τους αισθητήρες CCD (Charge Coupled Device) οι οποίοι μόλις είχαν εφευρεθεί. Συνειδητοποίησε ότι η ικανότητά τους να ανιχνεύουν ακόμη και μικροσκοπικές ποσότητες φωτός θα μπορούσε να μεταμορφώσει την αστρονομία. Ξεκίνησε να χρησιμοποιεί αυτούς τους αισθητήρες για να αποκαλύψει τους πιο αμυδρούς και πιο μακρινούς γαλαξίες.

Ο απώτερος στόχος του ήταν να απεικονίσει μεγάλα τμήματα του ουρανού, μετρώντας πώς τα σχήματα των γαλαξιών παραμορφώνονταν καθώς το φως τους ταξίδευε σε ένα σύμπαν γεμάτο με τεράστιες μάζες σκοτεινής ύλης.

Το 2000, ο Τάισον ήταν ένας από τους πρώτους φυσικούς που χρησιμοποίησε την τεχνική, που ονομάζεται «ασθενής βαρυτικός φακός», για να αποκαλύψει την παρουσία σκοτεινής ύλης.

Εν τω μεταξύ, ο Tάισον συνέχισε να χρησιμοποιεί CCD για την κατασκευή όλο και μεγαλύτερων ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών για τηλεσκόπια. Μία που κατασκεύασε στις αρχές της δεκαετίας του 1990 εγκαταστάθηκε σε ένα αμερικανικό τηλεσκόπιο στη Χιλή και αποτέλεσε βασικό εργαλείο στην ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας το 1998. Ενώ εργαζόταν σε αυτό το τηλεσκόπιο, ο Tάισον συνέλαβε την ιδέα για το τηλεσκόπιο Rubin για την οποία πρωτοστάτησε, από την πρώτη πρόταση το 2000 μέχρι την ολοκλήρωσή της. Εξακολουθεί να κατέχει τον ρόλο του επικεφαλής επιστήμονα, διαχειριζόμενος τη ρύθμιση της πολύπλοκης συσκευής.

Οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές που κατασκευάζονται από CCD αποτελούν πλέον το τυπικό εργαλείο οπτικής απεικόνισης σε όλη την αστρονομία, αλλά το τηλεσκόπιο στο αστεροσκοπείο Rubin, που ονομάζεται Simonyi Survey Telescope, διαθέτει την μεγαλύτερη ψηφιακή κάμερα που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα. Έχει το μέγεθος ενός μικρού αυτοκινήτου και μπορεί να καταγράψει 3.200 megapixel σε κάθε λήψη, και θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο κάνουμε αστρονομία.

Ακόμα και στην ηλικία των 85 ετών, ο Τάισον δεν έχει καμία πρόθεση να επιβραδύνει. Αναμένει ότι το τηλεσκόπιό του θα υλοποιήσει το απόλυτο όραμα, διεξάγοντας την μεγαλύτερη έρευνα του φαινομένου ασθενούς βαρυτικού φακού στο σύμπαν. Αναμένει επίσης ότι υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να μας αποκαλύψει κάτι πραγματικά απρόσμενο.

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:

Φυσική & Φιλοσοφία

Tags: σύμπαν

Γιατί να υπάρχει το σύμπαν;

31 Οκτωβρίου 2025

«(…) Γίνεται να διερωτώμαστε για την ίδια την ύπαρξη του σύμπαντος; Να διερωτώμαστε δημόσια και να μην παρεμβαίνει αμέσως ο εσωτερικός λογοκριτής για να διαβιβάσει το ερώτημα μας στο τμήμα θεολογίας, παραδείγματος χάριν; Ή, έστω, στον τομέα μεταφυσικής – με την αριστοτελική έννοια του όρου – του τμήματος φιλοσοφίας; Στο κάτω-κάτω, αυτό έκανε πάντα και ο συγγραφέας του βιβλίου όταν τον ρωτούσαν π.χ. για το τι συνέβαινε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Έλεγε αμέσως – σχεδόν με παυλοφικό αυτοματισμό! – ότι δεν μπορεί να απαντήσει ως φυσικός, γιατί αυτό δεν είναι ερώτημα φυσικής, αφού η όποια απάντησή του δεν μπορεί να ελεγχθεί εμπειρικά. Και η φυσική είναι εμπειρική επιστήμη. Και συνέχιζε ακάθεκτος: Το πριν από το σύμπαν δεν είναι σύμπαν, και η ύπαρξη του σύμπαντος αποτελεί ιδρυτική προϋπόθεση της φυσικής. Δεχόμαστε ότι υπάρχει σύμπαν και συζητάμε μόνο ό,τι συμβαίνει μέσα σ’ αυτό. Πώς λοιπόν εκτοξεύουμε τώρα ένα ερώτημα όπως το παραπάνω; Δεν θα επιχειρήσουμε να το απαντήσουμε προτού διατυπώσουμε το ερώτημα λίγο διαφορετικά. Υπάρχει σύμπαν, σημαίνει πρώτ’ απ’ όλα ότι υπάρχει η ύλη και η ενέργεια που το αποτελούν. Στην πραγματικότητα, μπορούμε να λέμε απλώς ότι υπάρχει η ενέργεια του σύμπαντος, διότι, αν έχεις την αναγκαία ενέργεια (σε οποιαδήποτε μορφή), αυτή μπορεί πάντα να μετασχηματιστεί σε οτιδήποτε άλλο χρειάζεται – σωματίδια, φως κ.λπ. – χάρη στη νέα φυσική που γεννήθηκε από τον λαμπρό εκείνο γάμο κβαντομηχανικής και σχετικότητας. Και η οποία επιτρέπει να γίνονται όλες οι δυνατές αλληλομετατροπές ύλης και ενέργειας, αρκεί να μην παραβιάζονται οι αρχές διατήρησης και η διατήρηση της ενέργειας πρώτη απ’ όλες. Το αναδιατυπωμένο ερώτημά μας είναι λοιπόν τούτο: Γιατί να υπάρχει η ενέργεια με την οποία είναι «προικισμένο» το σύμπαν από τη γέννησή του; Γιατί αυτή είναι η «προίκα» του, θα λέγαμε λίγο χιουμοριστικά, με παλαιομοδίτικη διατύπωση. Διότι σύμπαν χωρίς ενέργεια δεν νοείται, οπότε η ερώτηση ίσως και να μην είναι μια καθαρή ταυτολογία. Θα γίνει όμως μη τετριμμένη, αν τη διατυπώσουμε πιο ειδικά ως εξής: Καλά, και πόση ακριβώς ενέργεια χρειάζεται το σύμπαν για να είναι ένα … σοβαρό σύμπαν; Ή, έστω, πόση ενέργεια ανά μονάδα όγκου, αν είναι άπειρο; Μπορεί να είναι όση λίγη θέλουμε ή όση πολλή θέλουμε;

Όμως, στην τελευταία εκδοχή του ερωτήματος – και ιδιαίτερα στο πρώτο σκέλος του -, η απάντηση ήταν πάντα ίδια με όσες είπαμε προηγουμένως. Αν το σύμπαν μας ήταν ήταν τα κβαντικά μπαλάκια του πιγκ πογκ, τι θα λέγαμε; Θα μπορούσε αυτό το σύμπαν να έχει όσο λίγη ενέργεια θέλουμε; Προφανώς όχι, θα απαντούσαμε αμέσως. Αυτό το… «επιτραπέζιο σύμπαν(!)» όχι μόνο δεν μπορεί να έχει μηδενική ενέργεια, όπως το κλασικό αδέλφι του, αλλά υποχρεούται να έχει τουλάχιστον όση του επιβάλλει η αρχή της αβεβαιότητας. Θα μπορούσε να έχει περισσότερη; Βεβαίως θα μπορούσε, όπως μπορεί και ένα άτομο. Για το οποίο ξέρουμε ότι, εκτός από τη θεμελιώδη του κατάσταση – δηλαδή την κατάσταση ελάχιστης ενέργειας – μπορεί να βρίσκεται και σε μια διεγερμένη κατάσταση με μεγαλύτερη ενέργεια από την ελάχιστη. Και δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η πιο ενδιαφέρουσα κατάσταση του είναι σίγουρα η θεμελιώδης. Όχι μόνο γιατί με αυτήν συμμετέχει στους χημικούς δεσμούς, αλλά κυρίως διότι είναι η απλούστερη από όλες. Έχει όλες τις μαθηματικές συμμετρίες του προβλήματος. Θυμηθείτε εκείνο το υπέροχο σφαιρικό μπαλάκι στο ισόγειο!

Γιατί λοιπόν να μην υποθέσουμε ότι και το ίδιο το σύμπαν βρίσκεται στην κατάσταση της ελάχιστης δυνατής ενέργειας που επιτρέπουν οι κβαντικοί νόμοι; Δηλαδή στη θεμελιώδη του κατάσταση; Τίποτα περισσότερο από όσο είναι υποχρεωτικό. Και αυτή είναι πράγματι η υπόθεση που κάνουμε σήμερα. Το σύμπαν βρίσκεται στην κατάσταση ελάχιστης δυνατής ενέργειας. Η αρχή της οικονομίας της φύσης στη δικαιότερη εφαρμογή της. Το κομψό και ολιγαρκές σύμπαν: Τίποτα το περιττό. Το σύμπαν γεννήθηκε έχοντας όση ενέργεια δεν μπορούσε παρά να έχει! Δεν χρωστάει τίποτα σε κανέναν. Την ενέργεια που έχει του την έδωσε η αρχή της αβεβαιότητας. Αν είναι ένα κβαντικό σύστημα – δηλαδή ένα σύμπαν που διέπεται από τους κβαντικούς νόμους -, τότε όλα τα υπόλοιπα ήταν υποχρεωτικά. Από την ύπαρξη της αρχικής του ενέργειας μέχρι τις ανομοιομορφίες στην κατανομή της που πυροδότησαν την εξέλιξη του έως τη μορφή που σήμερα γνωρίζουμε.

Η αρχή της αβεβαιότητας- Το φάντασμα της όπερας, όπως την είπαμε – είναι λοιπόν ο μυστικός συνθέτης – και μαέστρος ταυτόχρονα – όλης εκείνης της θαυμαστής αλληλουχίας κοσμικών γεγονότων που επέτρεψαν στο σύμπαν να φτάσει ως την αυτογνωσία. Ώστε να μπορούν κάποτε οι εμείς σήμερα εδώ- και ποιος ξέρει πόσοι άλλοι στους κατάλληλους πλανήτες – να διηγηθούμε την ιστορία του: και τη δική τους.

Η αλληγορία του φαντάσματος της όπερας, για τον ρόλο της αρχής της αβεβαιότητας στο σύμπαν, δεν είναι τυχαία. Στο πασίγνωστο μιούζικαλ- ένα από τα δημοφιλέστερα στην ιστορία του είδους -, το φάντασμα είναι ένας ιδιοφυής συνθέτης με παραμορφωμένο πρόσωπο, ο οποίος διευθύνει τις παραστάσεις από το σκοτεινό υπόγειο της Όπερας του Παρισιού. Οι θεατές απολαμβάνουν τις δημιουργίες του, το πρόσωπό του όμως αρνούνται να το αντικρίσουν· το αποστρέφονται.

Στο υπόγειο – στο έγκατα της ύλης – είναι επίσης εγκατεστημένο και το φάντασμα της αρχής της αβεβαιότητας, ο θεμελιώδης νόμος που κυβερνά. Εκεί γράφεται η μουσική και από εκεί «διευθύνονται» όλα όσα συμβαίνουν επί σκηνής. Στο θέατρο του δικού μας «χειροπιαστού» μακρόκοσμου· του δικού μας κλασικού κόσμου.

Και όπως συμβαίνει πάντα, όταν πρόκειται για αρχέγονες δημιουργικές δυνάμεις, τα φαντάσματα δεν έχουν… αγγελικό πρόσωπο. Το πρόσωπο της επιστήμης που μας αποκάλυψε η αρχή της αβεβαιότητας – το πρόσωπο της κβαντομηχανικής – δεν είναι λιγότερο εκφοβιστικό από εκείνο του ιδιοφυούς συνθέτη στο υπόγειο. Αντίθετα – με εξαίρεση, ίσως, τις μαύρες τρύπες – , είναι ό,τι πιο παράξενο και συχνά αλλόκοτο χρειάστηκε να διαχειριστεί μέχρι τώρα το ανθρώπινο μυαλό.

Με αυτό το «εκφοβιστικό» πρόσωπο των κβαντικών νόμων – το πρόσωπο του φαντάσματος – προσπαθήσαμε να συμφιλιώσουμε τους αναγνώστες του βιβλίου σε όλη τη κοινή μας πορεία μέχρι εδώ. Ζητώντας τους μόνο ένα πράγμα: Να αφήσουν για λίγο τις προκαταλήψεις τους απέναντι στο πρόσωπο του συνθέτη – απέναντι στις παράξενες νέες ιδέες που φέρνει μαζί του – και να απολαύσουν τη μουσική. Την εξήγηση του κόσμου. Την παράσταση που μόλις τελείωσε: τη Συμφωνία της Ζωής.

Ας αφεθούμε να ακούσουμε τη μουσική λοιπόν· τη μουσική του κόσμου.»

απόσπασμα από το βιβλίο του Στέφανου Τραχανά με τίτλο «Ο ΒΟΜΒΙΣΤΗΣ ΚΑΙ Ο ΣΤΡΑΤΗΓΟΣ, Ιστορώντας την κβαντική επανάσταση, 1900-2025» από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης.
(Δείτε επίσης τo βίντεο και τις διαφάνειες μιας παλαιότερης διάλεξης του Στέφανου Τραχανά με τίτλο «Γιατί υπάρχει σύμπαν; Ένα προκλητικό ερώτημα» . Πατήστε ΕΔΩ:http://www.blod.gr/lectures/Pages/viewlecture.aspx?LectureID=4223#)

Στις 8 Νοεμβρίου 2025 και ώρα 18:30 στο Γαλλικό Ινστιτούτο (Auditorium Théo Angelopoulos) θα πραγματοποιηθεί η τιμητική εκδήλωση «Στέφανος Τραχανάς: Ο μαθητής και ο δάσκαλος». Είσοδος ελεύθερη. Η ομιλία του Στέφανου Τραχανά θα έχει τίτλο: «Στον δρόμο τον λιγότερο περπατημένο» (https://cup.gr/ekdiloseis/timitiki-ekdilosi/ – www.ifg.gr/events)

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:

Και κάτι άλλο...

Tags: σύμπαν

Ποιό είναι το μικρότερο σωματίδιο στο σύμπαν;

17 Οκτωβρίου 2025

Η απάντηση σε αυτό το φαινομενικά απλό ερώτημα δεν είναι τόσο εύκολη

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια που συμμετέχουν στον σχηματισμό των πυρήνων των ατόμων, τα φωτόνια που αντιλαμβανόμαστε ως φως και τα ηλεκτρόνια που δημιουργούν την ροή του ηλεκτρικού ρεύματος, είναι πολύ μικροσκοπικά σωματίδια. Έτσι, παρότι αποτελούν την βάση της καθημερινής μας πραγματικότητας, τείνουν να διαφεύγουν της αντίληψής μας – και της κατανόησής μας.

Στο σχολείο, συνήθως μας διδάσκουν να φανταζόμαστε τα σωματίδια ως μικροσκοπικές, πολύχρωμες σφαίρες, σαν να ήταν στερεά αντικείμενα που με έναν «χάρακα» θα μπορούσαμε να προσδιορίσουμε τις διαστάσεις τους όπως θα κάναμε για οποιοδήποτε άλλο φυσικό αντικείμενο στον κόσμο. Αλλά τα υποατομικά σωματίδια δεν μοιάζουν καθόλου με κάτι τέτοιο. Κι ενώ, για τα μεγαλύτερα σωματίδια όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, υπάρχουν τρόποι για να μετρήσουμε το «μέγεθός» τους με μια πολύ γενική έννοια, για εκείνα που είναι μικρότερα και φαινομενικά πιο «θεμελιώδη», τα επονομαζόμενα στοιχειώδη σωματίδια, η ίδια η έννοια του μεγέθους είναι τόσο ασαφής που καθίσταται σχεδόν άνευ νοήματος.

διαβάστε σχετικά: Τι είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο;

Τι μπορούμε λοιπόν να απαντήσουμε στην εύλογη ερώτηση «Ποιο είναι το μικρότερο σωματίδιο στο σύμπαν;»

Υπάρχουν πολλές έννοιες για τη λέξη «μικρό». Για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να πούμε ότι μια μπάλα από βαμβάκι είναι «μικρή» επειδή είναι πολύ ελαφριά. Ή να πούμε ότι μια μικροσκοπική μεταλλική μπάλα είναι «μικρή» επειδή η ακτίνα της είναι πολύ μικρή, αλλά θα ζύγιζε πολύ περισσότερο από τη μπάλα από βαμβάκι.

Υπάρχει διαφορά μεταξύ ενός σωματιδίου που είναι «μικρότερο» σε μάζα και ενός σωματιδίου που είναι «μικρότερο» σε διάμετρο. Υπάρχει επίσης και μια άλλη σημαντική διαφορά που πρέπει να ληφθεί υπόψη. Μια λειτουργική διάκριση μεταξύ δύο διαφορετικών κατηγοριών σωματιδίων: φερμιόνια ή σωματίδια «ύλης» όπως τα πρωτόνια ή ηλεκτρόνια που αποτελούν τα πάντα στο σύμπαν και μποζόνια ή σωματίδια «φορείς» δυνάμεων, όπως τα φωτόνια που μεταφέρουν την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση μεταξύ των φερμιονίων.

Και η πιο βασική διάκριση: υπάρχει η κατηγορία των λεγόμενων στοιχειωδών σωματιδίων, τα οποία «χτίζουν» όλα τα υπόλοιπα σωματίδια. Είτε πρόκειται για φερμιόνιο είτε για μποζόνιο, οι φυσικοί θεωρούν ένα σωματίδιο «στοιχειώδες» εφόσον δεν μπορεί να διασπαστεί περαιτέρω με οποιαδήποτε διαθέσιμη τεχνολογία. Υπό αυτή την έννοια, ορισμένα σχετικά γνωστά σωματίδια, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, δεν είναι στοιχειώδη σωματίδια. Αν δώσετε την κατάλληλη «σφαλιάρα» σε ένα πρωτόνιο θα διασπαστεί σε κουάρκ, τα οποία θεωρούνται στοιχειώδη σωματίδια.

Έτσι, όσον αφορά το φυσικό μέγεθος, πιθανότατα θα σκεφτόσασταν ότι τα στοιχειώδη σωματίδια θα ήταν «μικρότερα» από τα μη στοιχειώδη. Αλλά εκεί είναι που τα πράγματα γίνονται πραγματικά περίπλοκα. Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, το οποίο ενσωματώνει όλα τα γνωστά σωματίδια και τις δυνάμεις, εκτός από την βαρύτητα, επιτυγχάνοντας εξωφρενικά ακριβείς φυσικές προβλέψεις, τα στοιχειώδη σωματίδια δεν έχουν κανένα μέγεθος. Δηλαδή, το να ρωτάμε αν το ένα είναι μεγαλύτερο ή μικρότερο από το άλλο είναι μια ανόητη ερώτηση, παρόμοια με το να αναρωτιόμαστε τι είναι βόρεια του βορείου πόλου ή να προσπαθούμε να διαιρέσουμε με το μηδέν.

Τα στοιχειώδη σωματίδια είναι Ευκλείδεια σημεία. Δεν είναι ούτε καν μονοδιάστατα. Τα θεωρούμε ως σημεία [μηδενικής διάστασης] που δεν έχουν καθορισμένη θέση. Έτσι, αντί να σκεφτόμαστε τα ηλεκτρόνια ως μικρές μπάλες που περιφέρονται γύρω από έναν ατομικό πυρήνα, στην πραγματικότητα, θα πρέπει να τα σκεφτόμαστε ως ένα νέφος [πιθανοτήτων].

Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια φαίνεται να είναι έτσι, χωρίς να δείχνουν σημάδια βαθύτερης εσωτερικής δομής. Συνεχίζουμε να δοκιμάζουμε για να δούμε αν υπάρχει κάποια χωρική έκταση που να σχετίζεται με αυτά, αλλά δεν βλέπουμε καμία ένδειξη ότι υπάρχει κάτι μέσα σε αυτά τα σωματίδια.

Οι φυσικοί αρέσκονται να παρακάμπτουν αυτήν την αβεβαιότητα κάνοντας κάποιους αντίστροφους υπολογισμούς χρησιμοποιώντας την περίφημη εξίσωση του Albert Einstein E = mc², η οποία ποσοτικοποιεί την ισοδυναμία μεταξύ ενέργειας και μάζας. Συγκεκριμένα, τέτοιοι υπολογισμοί συνήθως περιλαμβάνουν το ηλεκτρονιοβόλτ (eV). Χρησιμοποιώντας την εξίσωση του Einstein βρίσκουμε ότι το ηλεκτρόνιο ζυγίζει ουσιαστικά περίπου 0,51 MeV/c² – δηλαδή, περίπου 9,10⁹×10^–31 kg. Σε σύγκριση, το «ελαφρύτερο» κουάρκ, το πάνω κουάρκ, έχει τετραπλάσια και πλέον μάζα, ζυγίζοντας περίπου 2,14 MeV/c².

Όσο μικρές κι αν είναι αυτές οι τιμές, εξακολουθούν να είναι πολύ μεγαλύτερες από το «μηδέν», που είναι η μάζα κάποιων άλλων σωματιδίων. Αυτά τα λεγόμενα άμαζα σωματίδια είναι αναμφισβήτητα οι καλύτεροι υποψήφιοι και για τα «μικρότερα» σωματίδια.

Μία Ερώτηση, Πολλές Απαντήσεις

Αν μιλάμε για μποζόνια ή τα σωματίδια-φορείς δυνάμεων, ο σαφής νικητής του ανταγωνισμού για το «μικρότερο σωματίδιο του σύμπαντος» θα ήταν το άμαζο φωτόνιο. (Τα γλοιόνια – μποζόνια που συνδέουν τα κουάρκ μεταξύ τους- θεωρούνται επίσης άμαζα, αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να μελετηθούν επειδή συνήθως παγιδεύονται μέσα σε πρωτόνια και νετρόνια).
Αν μιλάμε για φερμιόνια, τα σωματίδια που είναι τα δομικά στοιχεία της ύλης – μια λογική εικασία για το μικρότερο σωματίδιο του σύμπαντος θα ήταν το νετρίνο. Αυτή είναι μια «εικασία» επειδή δεν γνωρίζουμε ακόμα την ακριβή μάζα του νετρίνο με βεβαιότητα, αν και είμαστε σίγουροι ότι δεν είναι μηδέν. Για να πάρουμε μια ιδέα για την μάζα του νετρίνο, πιθανότατα ζυγίζει περίπου 0,45 eV/c² – λιγότερο από το ένα εκατομμυριοστό της μάζας ενός ηλεκτρονίου!

Αλλά και πάλι, αυτή είναι μόνο μια προσέγγιση που οι φυσικοί τείνουν να χρησιμοποιούν όταν εξετάζουν το μέγεθος ενός σωματιδίου. Όπως συμβαίνει σε πολλά είδη επιστημονικής έρευνας, η απάντηση που παίρνουμε εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πώς ακριβώς θέτουμε το ερώτημα.

διαβάστε περισσότερα: https://www.scientificamerican.com/article/whats-the-smallest-particle-in-the-universe/

Κατηγορίες:

Και κάτι άλλο...

Tags: σύμπαν, σωματίδιο

Όταν το σύμπαν είχε θερμοκρασία δωματίου

19 Σεπτεμβρίου 2025

Στα πρώτα στάδια της θερμής Μεγάλης Έκρηξης, στο σύμπαν επικρατούσαν απίστευτα υψηλές θερμοκρασίες. Αλλά κατά τη διάρκεια των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών της ιστορίας του σύμπαντός μας, ο χώρος διαστέλλεται και το σύμπαν ψύχεται. Σήμερα η θερμοκρασία του σύμπαντος είναι ελάχιστα πάνω από το απόλυτο μηδέν. Κάποια στιγμή λοιπόν, στο κοσμικό μας παρελθόν το «κλίμα του σύμπαντος πρέπει να ήταν παντού εύκρατο», η θερμοκρασία του σύμπαντος να ήταν 273–300 Κ (0–30 °C). Τίθεται λοιπόν το ερώτημα: όταν στο σύμπαν επικρατούσε … «θερμοκρασία δωματίου» , θα μπορούσε να προκύψει νερό σε υγρή μορφή και πιθανόν να αναπτυχθεί κάποια μορφή ζωής;

Το σύμπαν μας, όπως το παρατηρούμε σήμερα είναι τεράστιο, με τρισεκατομμύρια διάσπαρτους γαλαξίες, καθένας από αυτούς να περιέχει εκατοντάδες δισεκατομμύρια άστρα. Είναι όμως και εξαιρετικά ψυχρό. Εκτός από το φως των άστρων που θερμαίνει την ύλη τοπικά, υπάρχει μόνο ένα πολύ χαμηλής ενέργειας υπόβαθρο ακτινοβολίας που προέρχεται από το ίδιο το σύμπαν: ένα θερμικό λουτρό ακτινοβολίας μέλανος σώματος που αντιστοιχεί σε θερμοκρασία 2,725 K (ή -270,3 ^oC), λιγότερο από τρεις βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν. Το σύμπαν μας διαστέλλεται και ψύχεται τα τελευταία 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Στην αρχή, ήταν μικρότερο, πυκνότερο, πιο ομοιόμορφο, αλλά και θερμότερο. Στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης οι θερμοκρασίες που επικρατούσαν στο σύμπαν ξεπερνούσαν (σε ενεργειακή αντιστοιχία) κατά πολύ ακόμη και τις τεράστιες θερμοκρασίες που επιτυγχάνονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN. Σε κάποιο σημείο της κοσμικής ιστορίας η θερμοκρασία του σύμπαντος θα ήταν ίση με αυτό που αποκαλούμε «θερμοκρασία δωματίου» – περίπου 300 K (ή 27 ^oC). Τότε θα επικρατούσαν οι τέλειες συνθήκες για την ύπαρξη υγρού νερού. Κι αν υπήρχαν τα κατάλληλα δομικά υλικά (άνθρακας, οξυγόνο, άζωτο κλπ), ίσως θα μπορούσε να σχηματιστεί κάποια μορφή ζωής, πολύ πριν αυτή εμφανιστεί στη Γη.

Για να εξετάσουμε την ενδιαφέρουσα αυτή εκδοχή πρέπει να βάλουμε τα πράγματα με τη σειρά: Πρώτα να βρούμε πότε το σύμπαν είχε θερμοκρασία γύρω στους 25 ^oC και στη συνέχεια, ποιά στοιχεία είχαν σχηματιστεί μέχρι τότε. Αν το σύμπαν έφτασε σε θερμοκρασία δωματίου, αφού είχαν σχηματιστεί, έζησαν και πέθαναν τα πρώτα άστρα εμπλουτίζοντας το σύμπαν με βαριά στοιχεία, τότε θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί νερό, μακρομόρια και πιθανόν κάποιες μορφές ζωής.

Αν χρησιμοποιήσουμε όσα γνωρίζουμε για το διαστελλόμενο σύμπαν, δεν είναι δύσκολο^(*) να εκτιμήσουμε την σχέση θερμοκρασίας-ηλικίας σύμπαντος: $T \sim t^{-2/3}$ και να πάρουμε μερικές ενδιαφέρουσες τιμές για την θερμοκρασία (T) του σύμπαντος σε διάφορες χρονικές στιγμές μετά την Μεγάλη Έκρηξη:
● T=100 K για t=76 εκατομμύρια χρόνια,
● T=251 K για t=19 εκατομμύρια χρόνια,
● T=273 K για t=17 εκατομμύρια έτη, και
● T=300 K για t=14 εκατομμύρια χρόνια.
Επομένως από 14 έως 17 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η θερμοκρασία του σύμπαντος είχε φτάσει περίπου στους 300 – 273 Κ (30°C – 0°C), δηλαδή ήταν κοντά σ’ αυτό που λέμε θερμοκρασία δωματίου. Το «κλίμα» του σύμπαντος τότε ήταν παντού εύκρατο κι αν μέχρι τότε υπήρξαν άστρα ώστε να δημιουργήσουν βαρύτερα στοιχεία, τότε θα μπορούσαν να προκύψουν τα κάταλληλα βιομόρια και ίσως κάποια μορφή ζωής όπως την γνωρίζουμε σήμερα.

Οι εκτιμήσεις για το πότε σχηματίστηκαν τα πρώτα άστρα στο σύμπαν μας, ποικίλλουν: από t=28 εκατομμύρια χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη (και θερμοκρασία T=193 K) έως t=98 εκατομμύρια χρόνια (και θερμοκρασία T=84 K). Όμως είδαμε, πως η εποχή που το σύμπαν είχε θερμοκρασία δωματίου ήταν αρκετά εκατομμύρια χρόνια πριν. Μπορεί κάποιος να ρωτήσει, «είναι πιθανό να σχηματίστηκαν άστρα ακόμη νωρίτερα σε σχέση με ό,τι δείχνουν τα θεωρητικά μοντέλα και οι προσομοιώσεις;» Ίσως είναι δυνατό, αλλά ένα τέτοιο σενάριο θα απαιτούσε κάποιο είδος νέας φυσικής.

Σύμφωνα με τις αποδεκτές αστροφυσικές θεωρίες τα πρώτα 10 με 20 εκατομμύρια χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν δεν είχε εμπλουτιστεί ακόμα με τα άφθονα βαριά στοιχεία που διαχέονται στο σύμπαν όταν τα άστρα πεθαίνουν ως σουπερνόβα. Επομένως, δεν υπήρχαν τα χημικά στοιχεία που συμμετέχουν στην δημιουργία ζωντανών οργανισμών, όταν επικρατούσε θερμοκρασία δωματίου στο σύμπαν.

Μήπως υπήρξε κάποια μορφή βιοχημείας πολύ διαφορετική από αυτή που γνωρίζουμε; Πριν τον σχηματισμό των πρώτων άστρων στο σύμπαν τα μόνα συστατικά που υπήρχαν ήταν: 92% γυμνά πρωτόνια, ή «κανονικό» υδρογόνο, ~8% πυρήνες ηλίου-4, ~0,001%, και αμελητέες ποσότητες κάποιων βαρύτερων στοιχείων.

Εκτός του μονοατομικού υδρογόνου (Η) και του ηλίου (Ηe), μπορούν να υπάρξουν κυρίως δύο απλούστατοι τύποι μορίων: ουδέτερο αέριο υδρογόνο (H₂₎ και υδρίδιο του ηλίου (HeH⁺). Αλλά αυτά τα άτομα και μόρια δεν μπορούν να συμμετάσχουν στο είδος των χημικών αντιδράσεων που οδηγούν σε μεταβολισμό, που εξάγουν ενέργεια από το περιβάλλον για να δημιουργήσουν σύνθετες, διαφοροποιημένες δομές (ακόμα και απλές μοριακές δομές) που να διεξάγουν ζωτικές διεργασίες και να διαθέτουν την ικανότητα κωδικοποίησης πληροφοριών που θα οδηγήσουν σε αναπαραγωγή ή αυτοαναπαραγωγή. Απαιτείται μια ευρύτερη ποικιλία μορίων, από στοιχεία βαρύτερα του υδρογόνου και του ηλίου, που σχηματίζουν πολυπλοκότερα μόρια, ικανά για πιο σύνθετες διεργασίες. Κι αυτό σημαίνει ότι προαπαιτείται η ύπαρξη εργοστασίων παραγωγής βαρύτερων στοιχείων, δηλαδή των άστρων.

Εν κατακλείδι, πράγματι υπήρξε μια χρονική περίοδος στην ιστορία του σύμπαντος, μεταξύ περίπου 14 και 17 εκατομμυρίων ετών μετά τη Έκρηξη, όπου η επικρατούσα θερμοκρασία ήταν μεταξύ 0 – 30 °C. Αυτή η θερμοκρασία θα επέτρεπε μεγάλες ποσότητες υγρού νερού να επιπλέουν στο διάστημα και ίσως να συντηρούν κάποια μορφή ζωής όπως την γνωρίζουμε σήμερα. Αλλά μέχρι εκείνη την χρονική περίοδο δεν είχαν σχηματιστεί τα πρώτα άστρα που θα παρήγαγαν τα απαραίτητα βαρύτερα στοιχεία της βιοχημείας, όπως το οξυγόνο, ο άνθρακας, το άζωτο κ.ο.κ. Η ζωή μπορεί πράγματι να έχει δημιουργηθεί νωρίτερα από ό,τι υποψιάζονται οι περισσότεροι επιστήμονες σήμερα, αλλά όχι τόσο νωρίς, όσο όταν στο σύμπαν επικρατούσε παντού θερμοκρασία δωματίου!

πηγή: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/life-begin-universe-room-temperature
διαβάστε σχετικά: Abraham Loeb, «The habitable epoch of the early Universe» και «When Did Life First Emerge in the Universe?«

(*) Όταν ένας γαλαξίας απομακρύνεται από εμάς τότε οι χαρακτηριστικές γραμμές του φάσματος που εκπέμπει μετατοπίζονται προς το ερυθρό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Το φαινόμενο είναι γνωστό ως μετατόπιση προς το ερυθρό (redshift). H μετατόπιση προς το ερυθρό z δικαιολογεί την διαστολή του σύμπαντος και συσχετίζεται με τον παράγοντα κλίμακας (scale factor) R(t) και την σταθερά του Hubble που ορίζεται ως: $H=\dot{R}(t)/R(t)$ . Αποδεικνύεται (δείτε ΕΔΩ) ότι η ερυθρομετατόπιση z συνδέεται με τον παράγοντα κλίμακας με την σχέση: $z+1=\frac{\lambda}{\lambda_{0}}=\frac{R(t)}{R(t_{0})}$ . Επιπλέον, εφαρμόζοντας το νόμο του Wien $\lambda T = const.$ για την κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου μπορούμε εύκολα να βρούμε την σχέση θερμοκρασίας Τ με την ερυθρομετατόπιση z και τον παράγοντα κλίμακας: $T=T_{0}(1+z)$ , όπου Τ₀=2,725 K. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας την ‘εξίσωση της διαστολής του σύμπαντος‘ ή εξίσωση του Friedmann $\left( \frac{\dot{R}}{R} \right)^{2}=\frac{8 \pi G}{3} \rho$ , όπου R o παράγοντας κλίμακας του σύμπαντος και ρ η πυκνότητά του, και θεωρώντας ότι $\rho \sim R^{-3}$ , μετά από κάποιες πράξεις προκύπτει η σχέση θερμοκρασίας-ηλικίας σύμπαντος: $T \sim T_{0} \left(\dfrac{t}{t_{0}} \right)^{-2/3}$ , όπου Τ₀=2,725 Κ και t₀ =13,8 δισεκατομμύρια χρόνια (η σημερινή ηλικία του σύμπαντος).