σύμπαν (10 άρθρα)

Ζούμε σε ένα ιδιαίτερο μέρος του σύμπαντος;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Σύμφωνα με ένα δόγμα που οι φυσικοί αποκαλούν κοσμολογική αρχή το σύμπαν σε μεγάλες κλίμακες γίνεται ομογενές (δηλαδή είναι παντού ομοιόμορφο) και ισότροπο (δηλαδή φαίνεται ίδιο προς κάθε κατεύθυνση)*. Αυτό σημαίνει η θέση μας στο σύμπαν δεν είναι σε καμία περίπτωση ιδιαίτερη. Αλλά κάποιες πρόσφατες παρατηρήσεις θα μπορούσαν να ανατρέψουν αυτή την παλιά υπόθεση.

Είναι ενδαφέρον το γεγονός ότι για την μεγαλύτερη περίοδο της ιστορίας του πολιτισμού μας πιστεύαμε ότι είμαστε το κέντρο του σύμπαντος. Έπρεπε να φτάσουμε στον 15ο αιώνα, ώστε ο Κοπέρνικος να επαναδιατυπώσει την άποψη που είχε εμφανιστεί σχεδόν δυο χιλιάδες χρόνια πριν με τον Αρίσταρχο, ότι η Γη και οι υπόλοιποι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο. Όμως, παρότι ο Κοπέρνικος πιστώνεται την απόρριψη της ανθρωποκεντρικής θεώρησης που ήθελε τη Γη κέντρο του σύμπαντος, στην πραγματικότητα θεωρούσε ότι ο ήλιος ήταν στο κέντρο του. Στα επόμενα διακόσια χρόνια έγινε κατανοητό ότι τα κοντινά αστέρια δεν κατανέμονται ομοιόμορφα, αλλά μάλλον βρίσκονται συγκεντρωμένα σε σχήμα δίσκου που τώρα αναγνωρίζουμε ως τον Γαλαξία μας. Τα αδέλφια Caroline και William Herschel μπόρεσαν να αναγνωρίσουν αυτή τη δομή του δίσκου στα τέλη του 18ου αιώνα, αλλά κατέληξαν στο λανθασμένο συμπέρασμα ότι το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία. Η θεώρηση αυτή ανατράπηκε, μόλις στις αρχές του 20ου αιώνα από τον Harlow Shapley, o oποίος προσδιόρισε την θέση του ηλιακού μας συστήματος περίπου στα 2/3 της ακτίνας από το κέντρο του Γαλαξία μας. Αλλά, ακόμη και τότε εθεωρείτο ότι ο Γαλαξίας μας βρίσκεται στο κέντρο του σύμπαντος. Τελικά, το 1952 αποδείχθηκε από τον Walter Baade ότι ο Γαλαξίας μας είναι ένας τυπικός γαλαξίας, οδηγώντας στην σύγχρονη διατύπωση της κοσμολογικής αρχής, ότι το σύμπαν φαίνεται το ίδιο ανεξάρτητα με το ποιός είναι ο παρατηρητής και το που αυτός βρίσκεται.

Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι η κοσμολογική αρχή δεν είναι ακριβής. Πρόκειται για μια προσέγγιση που πιστεύεται ότι ισχύει με μεγαλύτερη ακρίβεια καθώς εξετάζουμε μεγαλύτερες κλίμακες. Ισχύει για πολύ μεγάλες περιοχές που περιέχουν π.χ. εκατομμύρια γαλαξίες όπου περιμένουμε κάθε τέτοια περιοχή να φαίνεται λίγο πολύ όπως κάθε άλλη. Η κοσμολογική αρχή είναι η βάση της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης, μια ιδιότητα του συνολικού σύμπαντος, η οποία παύει να ισχύει όταν εξετάζουμε τοπικά φαινόμενα.

Μπορεί λοιπόν οι άνθρωποι να είναι εγωκεντρικά πλάσματα με υπεδιογκωμένη αίσθηση κοσμικής ιδιαιτερότητας, κατάφεραν όμως να αποδείξουν πως ούτε Γη, ούτε ο Ήλιος, ούτε καν ο Γαλαξίας μας είναι το κέντρο του σύμπαντος. Το ίδιο ακριβώς θα αποδείκνυε για την θέση του στο σύμπαν και ένας μακρινός εξωγήινος πολιτισμός (εφόσον υπήρχε). Αυτή η έννοια της μετριότητας εμπεριέχεται στην κοσμολογία, με τη μορφή της «κοσμολογικής αρχής», την ιδέα ότι το σύμπαν φαίνεται το ίδιο όπου κι αν κοιτάξουμε.

Στην κορυφή της κοσμικής ιεραρχίας βρίσκονται γιγάντιες ομάδες γαλαξιών που συσσωρεύονται σε εκτεταμένα, πλούσια σε ύλη νημάτια και φύλλα γύρω από τα χάσκοντα διαγαλαξιακά κενά, αλλά πέρα ​​από αυτό, η δομή φαίνεται να εξασθενεί. Αν μπορούσαμε να κάνουμε μεγέθυνση και να δούμε την μεγάλη εικόνα του σύμπαντος, αυτό θα φαινόταν πραγματικά ομαλό. Συγκρίνοντας το σύμπαν με μια παραλία, παρατηρώντας μια χούφτα άμμο με λεπτομέρεια, θα βλέπαμε τους ξεχωριστούς κόκκους άμμου, με τα διαφορετικά χρώματα, σχήματα και μεγέθη. Αλλά αν περπατούσαμε στην παραλία κοιτάζοντας τους αμμόλοφους, το μόνο που θα βλέπαμε θα ήταν ένα ομοιόμορφο χρυσό-μπεζ χρώμα. Αυτό σημαίνει ότι η Γη (ή οποιοσδήποτε από τα άλλα τρισεκατομμύρια πλανήτες που πρέπει να υπάρχουν) και η μικροσκοπική γωνιά τους στο σύμπαν δεν φαίνεται να κατέχουν καμία ιδιαίτερα προνομιακή θέση σε σύγκριση με οτιδήποτε άλλο. Κι αυτή η ομοιογένεια είναι βολική για τους αστρονόμους επειδή τους επιτρέπει να βλέπουν το σύμπαν εν μέρει ως έναν αξιόπιστο τρόπο εξαγωγής συμπερασμάτων για το σύνολο.

Αμφισβητώντας την κοσμολογική αρχή

Αυτή η απλοϊκή θεώρηση ισχύει για τα πάντα, από την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η σκοτεινή ύλη επιβαρύνει τα σμήνη γαλαξιών μέχρι την εκτίμηση του πόσο κοινές μπορεί να είναι σε ολόκληρο το σύμπαν οι φιλικές προς τη ζωή συνθήκες, και επιτρέπει στους αστρονόμους να απλοποιήσουν τα μαθηματικά μοντέλα τους για το παρελθόν του σύμπαντος καθώς και τις προβλέψεις τους για το μέλλον του. Τα πάντα βασίζονται στην ιδέα ότι [η κοσμολογική αρχή] είναι αληθινή. Όμως, δεν παύει να είναι και μια πολύ ασαφής υπόθεση που είναι πολύ δύσκολο να επαληθευθεί.

Η επιβεβαίωση είναι ιδιαίτερα δύσκολη όταν υπάρχουν σημαντικά στοιχεία για το αντίθετο – και μια σειρά από πρόσφατες παρατηρήσεις που υποδηλώνουν ότι πράγματι το σύμπαν θα μπορούσε να είναι πιο παράξενο και να έχει μεγαλύτερες αποκλίσεις από ότι οι κοσμολόγοι με τόση ευκολία είχαν υποθέσει. Κι αν συμβαίνει κάτι τέτοιο, τότε διαφορετικοί παρατηρητές στο σύμπαν μπορεί να βλέπουν ελαφρώς διαφορετικά σύμπαντα, τουλάχιστον σε μεγάλη κλίμακα.

Οι αστρονόμοι δεν έχουν απορρίψει ακόμη την κοσμολογική αρχή, αλλά συγκεντρώνουν ενδείξεις για τις πιθανές αδυναμίες της. Μια προσέγγιση περιλαμβάνει την αναζήτηση δομών τόσο μεγάλων που αμφισβητούν την κοσμική ομαλότητα ακόμη και σε μια εξαιρετικά μεγάλη εστίαση. Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι οτιδήποτε μεγαλύτερο από περίπου 1,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός θα ανέτρεπε το μέχρι σήμερα αποδεκτό ομοιογενές και ισοτροπικό σύμπαν.

Μέχρι σήμερα οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει ήδη μερικές αποκλίσεις. Η Alexia Lopez από το Πανεπιστήμιο του Κεντρικού Λάνκασαϊρ στην Αγγλία, για παράδειγμα, ανακάλυψε ένα «τέρας» που ονομάζεται Γιγαντιαίο Τόξο – μια καμπύλη γαλαξιών σε μήκος περίπου 3,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Ανακάλυψε επίσης τον Μεγάλο Δακτύλιο, κυκλική, δακτυλιοειδή δομή γαλαξιών με διάμετρο περίπου 1,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός και περιφέρεια 4 δισεκατομμύρια έτη φωτός. To Γιγάντιο Τόξο και ο Μεγάλος Δακτύλιος βρίσκονται κοντά μεταξύ τους και μπορεί να συνδέονται σε μια ακόμη μεγαλύτερη δομή.

Η υπόθεση της ομοιογένειας και ισοτροπίας του σύμπαντος το καθιστούν αρκετά απλό στην ανάλυση. Οι περισσότερες παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι το σύμπαν είναι ομοιόμορφο σε κλίμακες μεγαλύτερες από εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός. Όμως οι πρόσφατες ανακαλύψεις απροσδόκητα μεγάλων δομών προκαλούν προβληματισμούς. Το Γιγάντιο Τόξο (κόκκινο χρώμα στην εικόνα) των μακρινών γαλαξιών απλώνεται στον νυχτερινό ουρανό κοντά στον αστερισμό του Βοιώτη και χρειάζονται 20 πανσέληνοι να το καλύψουν. Λίγο πιο πάνω βλέπουμε την θέση του Μεγάλου Δακτυλίου (μπλε χρώμα). Στην εικόνα βλέπουμε την καλλιτεχνική αναπαράσταση αυτών των δύο τεράστιων αντικειμένων του σύμπαντος που συγκρούονται με την κοσμολογική αρχή, αφού δεν είναι ορατά δια γυμνού οφθαλμού.

Μερικές φορές, από μόνη της η μελέτη της κοσμολογίας μας κάνει καχύποπτους με την κοσμολογική αρχή. Για παράδειγμα, το φως που απέμεινε από τη Μεγάλη Έκρηξη, η επονομαζόμενη κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, έχει μερικές μυστηριώδεις μεγάλης κλίμακας διακυμάνσεις που δεν φαίνονται εντελώς τυχαίες, επισημαίνει ο Dragan Huterer, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Κι αυτό δεν εξηγήθηκε ποτέ ικανοποιητικά.

Μερικοί επιστήμονες υποστήριξαν ότι τέτοιες πιθανές προκλήσεις στην κοσμολογική αρχή μπορεί να εξηγηθούν από μια άλλη αρχή, την κοσμική διακύμανση, η οποία αναφέρεται στη στατιστική αβεβαιότητα που είναι εγγενής στις μετρήσεις των αστρονόμων για το σύμπαν. Πάντα περιοριζόμαστε από αυτό που μπορούμε να δούμε και επομένως πάντα είμαστε μαθηματικά αβέβαιοι για το ποια συμπεράσματα να βγάλουμε από ένα περιορισμένο δείγμα. Ίσως οι αποκλίσεις που είδαν οι αστρονόμοι ήταν απλώς το αποτέλεσμα της ατέλειας (έλλειψη πληρότητας) παρά μια πραγματική αντανάκλαση των ιδιοτήτων του σύμπαντος. Ίσως αυτό που φαίνεται ως ανωμαλία στην κοσμική ομαλότητα να εξαφανίζεται σε σύγκριση με ένα απαρατήρητο κομμάτι του σύμπαντος δίπλα στον ορατό όγκο που βλέπουμε εμείς.

Κι όταν πρόκειται να μελετήσουν κατάλληλα μεγάλα τμήματα του σύμπαντος, οι κοσμολόγοι, στην πραγματικότητα είναι πολύ περιορισμένοι: Μόνο το παρατηρήσιμο σύμπαν είναι τόσο μεγάλο. Αν πείτε, «θα μελετήσω τα σχήματα των γαλαξιών», εντάξει είστε τυχεροί: έχετε δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων γαλαξίες στο σύμπαν. Μπορείτε να απαντήσετε στις ερωτήσεις σας με στατιστικά στοιχεία και η διακύμανση του δείγματός σας θα είναι πολύ μικρή. Όμως, σε μεγαλύτερες κλίμακες, διαθέτετε μόνο μερικά παραδείγματα επειδή το παρατηρήσιμο σύμπαν χωρίζεται μόνο σε λίγα τμήματα μεγάλων διαστάσεων.

Ο Valerio Marra, καθηγητής στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο του Espírito Santo στη Βραζιλία και ερευνητής στο Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Τεργέστης στην Ιταλία υπέθεσε ότι ορισμένες κοσμολογικές αποκλίσεις θα μπορούσαν να είναι αποτέλεσμα κοσμικής διακύμανσης. Αλλά αυτό δεν αρκεί για την ερμηνεία τους, σύμφωνα με υπολογισμούς δικούς του και άλλων.

Παρόλα αυτά, η κοσμολογική αρχή αντέχει πολύ καλά στις περισσότερες κοσμικές παρατηρήσεις. Επιπλέον, ενώ οι επιστήμονες συλλέγουν αρκετές πληροφορίες για να αμφισβητήσουν την εγκυρότητα αυτής της ιδέας, δεν είναι καθόλου έτοιμοι να την εγκαταλείψουν – ίσως επειδή κανείς δεν έχει ένα σταθερό εναλλακτικό σχήμα για να την αντικαταστήσει.

Όπως και νάχει, πρόκειται για ένα πρόβλημα που πολύ δύσκολα θα αποκρυπτογραφηθεί λόγω της φύσης της κοσμολογίας. Σε αντίθεση με κάποιο εργαστηριακό πείραμα το οποίο μπορεί να επαναληφθεί ξανά και ξανά, διαθέτουμε μόνο ένα σύμπαν.

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:
Και κάτι άλλο...

Υπάρχουν πραγματικά τα μαθηματικά στο σύμπαν ή είναι απλώς μια ανθρώπινη υπόθεση;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Στο διάσημο δοκίμιό του The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences , ο βραβευμένος με Νόμπελ (1963) φυσικός Eugene Wigner έγραψε ότι η αντιστοιχία μεταξύ των καθαρών μαθηματικών και του φυσικού κόσμου ήταν «κάτι που συνορεύει με το μυστηριώδες». «Δεν υπάρχει», είπε, «καμία λογική εξήγηση γι’ αυτό».

Does_mathematics_actually_exist_universe

 

Είναι λογικό να πούμε ότι τα βασικά μαθηματικά αναπτύχθηκαν για να περιγράψουν πράγματα στον καθημερινό κόσμο. Μπορούμε να κατανοήσουμε έτσι την προέλευση της μέτρησης και των βασικών πράξεων και τον υπολογισμό του εμβαδόν. Ωστόσο, όπως συνεχίζει να υποστηρίζει ο Wigner, αυτή η απλή εξήγηση αποτυγχάνει να εξηγήσει τόσα πολλά από αυτά που βλέπουμε.

Η δουλειά των μαθηματικών συχνά περιλαμβάνει απίστευτη εφευρετικότητα και εκπληκτικά επιτεύγματα λογικής. Κάποια θεωρήματα και αποδείξεις χρειάζονται χρόνια για να λυθούν. Και όμως είναι εκπληκτικό ότι πολλές από τις πιο λαμπρές και τρελά αφηρημένες έννοιες, αποδεικνύονται ότι μοντελοποιούν τέλεια τα φαινόμενα του πραγματικού κόσμου. Ταιριάζουν σαν μια κλειδαριά με το κλειδί της.

Σκεφτείτε για λίγο πόσο εκπληκτικό είναι αυτό. Έχουμε αυτό το σύνολο πραγμάτων που φαίνεται να έχει δημιουργήσει το μυαλό μας σε μια αφηρημένη, μη πραγματική σφαίρα ιδεών. Και έχουμε μια άλλη κατηγορία ή σύνολο πραγμάτων που θα ονομάσουμε «πράγματα που κάνει το σύμπαν».

Στη συνέχεια, καθώς η ιστορία ξετυλίγεται, ανακαλύπτουμε ότι υπάρχει ακριβής αντιστοιχία μεταξύ των διαφόρων μαθηματικών εννοιών και των «πραγμάτων μέσα στο σύμπαν ή που κάνει το σύμπαν». Υπάρχει ένα είδος αξιοσημείωτης επικάλυψης μεταξύ αυτού που συμβαίνει στο μυαλό μας και αυτού που συμβαίνει εκεί έξω. Και πολύ συχνά, τα μαθηματικά δημιουργούνται πολύ πριν πάμε να ψάξουμε στον κόσμο για μια κατάσταση.

Όπως λέει ο Wigner, «Είναι δύσκολο να αποφύγουμε την εντύπωση ότι αντιμετωπίζουμε ένα θαύμα εδώ».

Αυτό είναι άξιο προσοχής. Τα πράγματα που φαίνεται να κάνει το σύμπαν στο επίπεδο της φυσικής αντικατοπτρίζονται στο μαθηματικό πεδίο. Το σύμπαν, φαίνεται, να συμπεριφέρεται σύμφωνα με τις σκέψεις του νου.

Είναι τα μαθηματικά κάτι που επινόησαν οι άνθρωποι;

Εάν απαντάτε ναι, πώς βγήκε κάτι που είναι καθαρά τεχνούργημα του μυαλού εκεί στη φύση; Πώς μπαίνει στον ίδιο τον ιστό του εξωτερικού κόσμου;

Σε κάθε γωνιά της φυσικής βρίσκουμε έννοιες που κανείς δεν πίστευε ότι θα εμφανιζόταν ποτέ στον οικείο κόσμο. Αλλά το κάνουν. Παλαβές, μη διαισθητικές αρχές και πράγματα που κανείς δεν ονειρευόταν ποτέ ότι θα ξέφευγαν από τις σελίδες των μαθηματικών περιοδικών όπου δημοσιεύτηκαν, αποδεικνύονται ότι είναι ακριβώς αυτό που χρειάζεται για να περιγράψει κανείς πως λειτουργεί ο Κόσμος.

Θα μπορούσαμε όλο αυτό να το βάλουμε στον εξής συλλογισμό:

Υπόθεση πρώτη: Οι μαθηματικές οντότητες είναι τα προϊόντα του νου.

Υπόθεση δεύτερη: Το σύμπαν συμπεριφέρεται σύμφωνα με μαθηματικές οντότητες.

Συμπέρασμα: Επομένως, το σύμπαν συμπεριφέρεται σύμφωνα με τους συλλογισμούς του νου.

Αλλά ίσως τα έχουμε πάρει όλα αυτά λάθος. Ίσως οι μαθηματικές οντότητες να μην παράγονται πραγματικά από το μυαλό μας . Ακόμα, αν αλλάξουμε την ιστορία μας και αποδεχτούμε ότι τα μαθηματικά είναι κατά κάποιο τρόπο πραγματικά εκεί έξω στον κόσμο, τότε πραγματικά υπάρχουν με τρόπο ανεξάρτητο από την ανθρωπότητα, και δεν έχουμε καταφέρει ακόμα να ξεφύγουμε από αυτό το συμπέρασμα. Στην πραγματικότητα, αν αυτά ανακαλύφθηκαν και δεν εφευρέθηκαν, το μυστήριο είναι ακόμη πιο βαθύ.

Τώρα έχουμε αυτό το βασίλειο των αφηρημένων ιδεών και σχέσεων, ένα άπειρο λογικό τοπίο στο οποίο έχουμε άμεση πρόσβαση μέσω του μυαλού μας. Και όμως, ενώ δεν είναι φυσικό, κατά κάποιο τρόπο αυτό το βασίλειο καθοδηγεί τη συμπεριφορά των πραγμάτων στον φυσικό κόσμο.

Φαίνεται αναπόφευκτο. Κάτι που μοιάζει με το “νου” τρέχει τον κόσμο, παρέχοντας το πλαίσιο και τις διαδρομές για να τρέξει η φυσική πραγματικότητα.

Ο ίδιος ο Αϊνστάιν αγωνίστηκε να εξηγήσει πώς θα μπορούσε να είναι αυτό: «Πώς γίνεται τα μαθηματικά, όντας τελικά προϊόν της ανθρώπινης σκέψης, να είναι τόσο αξιοθαύμαστα κατάλληλα για τα αντικείμενα της πραγματικότητας; Είναι, λοιπόν, η ανθρώπινη λογική, χωρίς μια προηγούμενη εμπειρία, απλώς με την σκέψη, ικανή να κατανοήσει τις ιδιότητες των πραγματικών πραγμάτων;»

Αν κάποιος στην ιστορία είχε το δικαίωμα να σχολιάσει αυτό το θέμα, ήταν ο Αϊνστάιν. Αυτός, βασιζόμενος λίγο πολύ αποκλειστικά σε νοητικά πειράματα, κατάφερε να ξεκλειδώσει μερικά από τα καλύτερα κρυμμένα μυστικά του σύμπαντος. Ο ίδιος το βρήκε αυτό εκπληκτικό, λέγοντας με ωραίο τρόπο. «Το πιο ακατανόητο πράγμα στον κόσμο είναι ότι είναι κατανοητός». Γιατί αυτό που πραγματικά υπάρχει εκεί έξω να αντιστοιχούσε ουσιαστικά σε αυτό που συνέβαινε στο μυαλό του;

Ο Αϊνστάιν μίλησε με ευλάβεια, ακόμη και θρησκευτικά, για τις εμπειρίες που είχε βλέποντας την «λαμπερή ομορφιά» που έλαμψε όταν προσπάθησε να κοιτάξει στα μυστήρια του σύμπαντος. Ήταν ικανοποιημένος, είπε, με την αίσθηση της «θαυμάσιας δομής της ύπαρξης» και την «ταπεινή προσπάθειά του να κατανοήσει έστω και ένα μικροσκοπικό τμήμα του Λόγου που εκδηλώνεται στη φύση».

Μιλώντας συγκεκριμένα για τα μαθηματικά ο Αϊνστάιν, έγραψε:

«Τα καθαρά μαθηματικά είναι, με τον τρόπο τους, η ποίηση των λογικών ιδεών. …Σε αυτήν την προσπάθεια για τη λογική ομορφιά, ανακαλύπτονται πνευματικές φόρμουλες απαραίτητες για τη βαθύτερη διείσδυση στους νόμους της φύσης».

Όσο περισσότερο το σκέφτεστε, τόσο πιο αξιοσημείωτο γίνεται. Πώς γίνεται ένας άντρας που καθόταν μόνος σε ένα ελβετικό γραφείο διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας, μπόρεσε να κατανοήσει τα βαθύτερα μυστικά του χώρου και του χρόνου; Τι μας λέει για το σύμπαν ότι η καθαρή σκέψη του ανθρώπου είναι σε θέση να αποκαλύψει πολλά από τα βαθύτερα αινίγματά του;

Ο κοσμολόγος Max Tegmark στο βιβλίο «Our Mathematical Universe»,  υοστηρίζει ότι όχι μόνο τα μαθηματικά περιγράφουν καλά το σύμπαν μας, αλλά στην πραγματικότητα το σύμπαν *είναι* απλώς μια μαθηματική δομή

Ο φιλόσοφος Ντέιβιντ Γουντ φέρνει αυτή την ερώτηση στο επίκεντρο:

«Πριν καταλάβετε ότι το σύμπαν διέπεται από κομψές μαθηματικές εξισώσεις, θα είχατε λόγους να το περιμένετε;  Θα περιμένατε το σύμπαν να είναι έτσι; Φυσικά και όχι. Τα μαθηματικά είναι μια γλώσσα. Το σύμπαν λειτουργεί σύμφωνα με αυτή τη γλώσσα. Αυτό δεν πρέπει να είναι καθόλου περίεργο για όσους πιστεύουν στον Θεό. Θα πρέπει να είναι τρομακτικό για τους άθεους, γιατί αυτό είναι το τελευταίο πράγμα που πρέπει να περιμένετε».

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:
Και κάτι άλλο...

Τελικά το σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

https://www.lifo.gr/sites/default/files/styles/max_1920x1920/public/articles/2021-03-10/hole.jpg?itok=0rPT3m6L

Ο ρυθμός με τον οποίο διαστέλλεται το Σύμπαν, γνωστός και ως σταθερά Hubble (Η0), είναι μία από τις θεμελιώδεις παραμέτρους στην κατανόηση της εξέλιξης και της τελικής μοίρας του σύμπαντος. Ωστόσο, μια επίμονη διαφορά που ονομάζεται Hubble Tension, παρατηρείται μεταξύ της τιμής της σταθεράς όταν αυτή μετράται με διαφορετικές μεθόδους.

Η νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο The Astrophysical Journal συμφωνεί με την μεγαλύτερη τιμή της σταθεράς H_0 \cong 73 \dfrac{km}{s \cdot Mpc}, μια τιμή που σημαίνει ότι το σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα και ότι έχει μικρότερη ηλικία (δεδομένου ότι εξαρτάται άμεσα με την ποσότητα 1/Η0  – το αντίστροφο της σταθεράς του Hubble).

«Έχουμε το μεγαλύτερο δείγμα δεδομένων από το τηλεσκόπιο Webb –τα πρώτα δύο χρόνια του στο Διάστημα- και επιβεβαιώνει το αναπάντεχο εύρημα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble που πασχίζουμε να λύσουμε εδώ και μια δεκαετία: το Σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα από ό,τι μπορούν να εξηγήσουν οι καλύτερες θεωρίες μας» δήλωσε σε δελτίο Τύπου ο Άνταμ Ρις του Πανεπιστημίου «Τζονς Χόπκινς», επικεφαλής της μελέτης.

Τιμές και σφάλματα της σταθεράς Χαμπλ Η0 από τους υπολογισμούς της πρόσφατης εργασίας των ερευνητών Adam G. Riess et al

Ο Ρις ήταν ένας από τους νικητές του Νόμπελ Φυσικής του 2011 για την ανακάλυψη της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος το 1998.

Η αύξηση του ρυθμού διαστολής αποδίδεται στην «σκοτεινή ενέργεια», μια υποθετική μορφή ενέργειας που διατρέχει όλο τον χώρο χωρίς να αραιώνεται καθώς το Σύμπαν μεγαλώνει.

Η σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχεί σχεδόν στο 70% του περιεχομένου του Σύμπαντος σε ύλη και ενέργεια. Η κανονική ύλη αντιστοιχεί σε μόλις σε 4% και το υπόλοιπο 26% πιστεύεται ότι είναι η «σκοτεινή ύλη», μια υποθετική, αόρατη μορφή ύλης που γίνεται αισθητή μόνο λόγω της βαρυτικής έλξης της.

Οι νέες παρατηρήσεις όμως καθιστούν σαφές ότι τα σημερινά μοντέλα για τη σκοτεινή ενέργεια και την εξέλιξη του Σύμπαντος αποκλίνουν από την πραγματικότητα.

«Πράγματι, φαίνεται πως κάτι λείπει από την εικόνα που έχουμε διαμορφώσει για το Σύμπαν» είπε ο Ρις. «Υπάρχει μεγάλη άγνοια για δύο στοιχεία, τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, τα οποία αντιστοιχούν στο 96% του Σύμπαντος. Δεν είναι μικρή υπόθεση» σχολίασε.

Όπως είπε, πιθανές λύσεις που έχουν προταθεί για το Hubble Tension αφορούν μεταξύ άλλων τα «σκοτεινά» συστατικά του Σύμπαντος, τα φευγαλέα σωματίδια νετρίνα ή τους ίδιους τους νόμους της βαρύτητας.

Τα αποτελέσματα του Webb υποδεικνύουν ότι «ίσως υπάρχει ανάγκη να αναθεωρήσουμε τα μοντέλα μας για το Σύμπαν, αν και αυτή τη στιγμή είναι δύσκολο να προσδιορίσουμε τι ακριβώς πρέπει να αλλάξει» σχολίασε η Σιγιάνγκ Λι, διδακτορική φοιτήτρια του «Τζονς Χόπκινς» και μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Η μελέτη χρησιμοποίησε τρεις διαφορετικές τεχνικές για να μετρήσει πόσο απέχουν από τη Γη μακρινοί γαλαξίες που περιέχουν Κειφήδες, ένα είδος άστρου για το οποίο μπορεί να υπολογιστεί η εγγενής φωτεινότητα. Οι μετρήσεις του Webb βρίσκονται σε συμφωνία με τα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble.

Η σταθερά του Χαμπλ μετράται σε χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, μια απόσταση που ισούται με 3,26 έτη φωτός. Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας, η σταθερά του Χαμπλ πρέπει να έχει τιμή 67 με 68.

Τα δεδομένα του Webb και του Hubble την ανεβάζουν στο 70- 76, ή 73 κατά μέσο όρο, μια απόκλιση που θεωρείται υπερβολικά μεγάλη για να την αγνοήσουμε. Παραμένει ωστόσο εντελώς άγνωστο ποια μπορεί να είναι η λύση.

«Μια πιθανή εξήγηση για το Hubble Τension θα ήταν να λείπει κάτι από όσα γνωρίζουμε για το νεαρό Σύμπαν, όπως ένα νέο συστατικό της ύλης που έδωσε στο Σύμπαν μια ώθηση μετά τη Μεγάλη Έκρηξη» σχολίασε ο Μαρκ Καμιονόφσκι του «Τζονς Χόπκινς», ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

«Υπάρχουν όμως και άλλες ιδέες, όπως περίεργες ιδιότητες της σκοτεινής ύλης, εξωτικά σωματίδια, αλλαγές στη μάζα του ηλεκτρονίου, ή αρχέγονα μαγνητικά πεδία. Οι θεωρητικοί φυσικοί έχουν την υποχρέωση να γίνουν περισσότερο δημιουργικοί».

ΠΗΓΗ

Κατηγορίες:
Και κάτι άλλο...

Η εξωγήινη ζωή και το μέλλον της ανθρωπότητας στο σύμπαν

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Θα καταφέρουμε να αποφύγουμε το «Μεγάλο Φίλτρο»;

Το 1950 ο φυσικός Enrico Fermi με το διάσημο ερώτημά του «που βρίσκονται;» επεσήμανε το θεμελιώδες παράδοξο σχετικά με τους εξωγήινους. Μόνο στον δικό μας Γαλαξία υπάρχουν δισεκατομμύρια εξωπλανήτες – και ακόμα κι αν ένα πολύ μικρό πσοσοστό τους μοιάζει με τη Γη, εξακολουθούν να υπάρχουν πάρα πολλοί στους οποίους θα μπορούσε να έχει εμφανιστεί ζωή. Όμως, δεν έχουμε ενδείξεις για ύπαρξη ζωής οπουδήποτε αλλού. Οι ουρανοί παραμένουν σιωπηλοί, στο διάστημα δεν συνωστίζονται πανέξυπνες εξωγήινες συσκευές, και τα λιγοστά μέρη που έχουν επισκεφτεί οι δικές μας διαστημικές συσκευές δείχνουν άγονα.

O νομπελίστας βιολόγος Jacques Monod στο βιβλίο του «Τύχη και Αναγκαιότητα» το 1972 υποστήριζε ότι το «σύμπαν δεν κυοφορεί ζωή» και επομένως, ο «άνθρωπος γνωρίζει επιτέλους πως είναι μόνος στο Σύμπαν». To 1981 o Francis Crick που βραβεύθηκε επίσης με Νόμπελ για την ανακάλυψη της διπλής έλικας στο βιβλίο του «Life itself: Its Origins and Nature» θεωρούσε ότι «η προέλευση της ζωής φαίνεται … να είναι σχεδόν ένα θαύμα, με τόσες πολλές συνθήκες που θα έπρεπε να ικανοποιηθούν ώστε να παρει μπροστά». Σύμφωνα με τον Crick, η ζωή όπως την γνωρίζουμε έχει να κάνει με τις μεταμορφώσεις της ύλης, την εναλλαγή της ενέργειας και τη ροή της πληροφορίας. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι υπάρχουν μορφές ζωής που ανταποκρίνονται σε αυτό τον ορισμό, χωρίς να είναι κατ’ ανάγκη ίδιες με τη δική μας – για παράδειγμα, φανταστείτε για παράδειγμα μη κυτταρικές μορφές ζωής βασισμένες σε πλάσμα, ή τεράστιους μονοκύτταρους οργανισμούς, ή ακόμη μορφές ζωής που ευδοκιμούν σε δυο διαστάσεις, ή και εξωγήινους που ζούν σε παράλληλα σύμπαντα. Ωστόσο, δεν διαθέτουμε την παραμικρή ένδειξη που θα μπορούσε να αποδεικνύει όλες τις παραπάνω εικασίες πέρα από τη δύναμη της φαντασίας μας και την υποψία που εξέφρασε ο γενετιστής J. B. S. Haldane ότι «το σύμπαν όχι μόνο είναι πιο παράξενο απ’ ότι υποθέτουμε, αλλά είναι πιο παράξενο και απ’ ότι μπορούμε να υποθέσουμε«.

Η εξίσωση Drake δημιουργήθηκε από τον αστρονόμο και πρωτοπόρο στην αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης Frank Drake και χρησιμοποιείται για την εκτίμηση των εξωγήινων πολιτισμών στον γαλαξία μας ή και σε ολόκληρο το σύμπαν

Το σύμπαν μας είναι ένα τεράστιο, προκλητικό αίνιγμα – ένα μυστήριο που προκαλεί την έμφυτη περιέργεια της ανθρωπότητας για αιώνες. Η αναζήτηση απαντήσεων σχετικά με τις εξωγήινες μορφές ζωής ήταν μέχρι στιγμής άκαρπη. Οι εύλογες υποθέσεις και οι υπολογισμοί σύμφωνα με την εξίσωση του Frank Drake δείχνουν ότι θα πρέπει να υπάρχουν εκατομμύρια εξωγήινων πολιτισμών μόνο στον Γαλαξία μας. Όμως, μέχρι σήμερα δεν έχουμε βρει ούτε ένα ίχνος τους. Λοιπόν, που είναι όλοι αυτοί;

Μπορεί η φαινομενική σιωπή του σύμπαντος να οφείλεται στην τεχνολογική ανθρώπινη αδυναμία να ακούσει, αλλά μπορεί να υποδηλώνει και την αδυναμία εξέλιξης εξωγήινης ζωής. Παρότι φιλόδοξα προγράμματα όπως το SETI στοχεύουν να δώσουν απάντηση σ’ αυτό το ερώτημα, τα αποτελέσματα μέχρι τώρα είναι απαισιόδοξα. Ίσως οι εξωγήινοι πολιτισμοί, όπως και ο δικός μας, καθώς εξελίσσονται και προχωρούν εκθετικά προς την εξερεύνηση του διαστήματος, να καταστρέφονται για διάφορους λόγους που ενεργούν ως το επονομαζόμενο Μεγάλο Φίλτρο: ένα φαινόμενο που εξαφανίζει τους πολιτισμούς πριν προλάβουν να συναντηθούν, κάτι που μπορεί να εξηγήσει την κοσμική σιωπή. Την θεωρία του «Μεγάλου Φίλτρου», διατύπωσε το 1998 ο οικονομολόγος Robin Hanson με το άρθρο του ‘The Great Filter – Are We Almost Past It?‘.

Το Μεγάλο Φίλτρο είναι μια πιθανή λύση του παραδόξου Fermi. Θεωρεί ότι στην ανάπτυξη της ζωής από τα πρώτα στάδια της αβιογένεσης έως την επίτευξη των υψηλότερων επιπέδων ανάπτυξης στην κλίμακα πολιτισμών Kardashev, υπάρχει κάποιο συγκεκριμένο εμπόδιο στην ανάπτυξη που κάνει την ανιχνεύσιμη εξωγήινη ζωή εξαιρετικά σπάνια.

Ο ανθρώπινος πολιτισμός αναπτύχθηκε περνώντας μέσα από διάφορα πιθανά «φίλτρα» που εμποδίζουν την ανάπτυξη πολιτισμών. Προέκυψε στο κατάλληλο αστρικό σύστημα που περιλάμβανε οργανικές ενώσεις και τουλάχιστον έναν δυνητικά κατοικήσιμο πλανήτη ώστε να προκύψουν βιομόρια (αμινοξέα, RNA, DNA), δημιουργήθηκε απλή (προκαρυωτική) μονοκύτταρη ζωή, πραγματοποιήθηκε αναπαραγωγή και μετάβαση στην σύνθετη (ευκαρυωτική) μονοκύτταρη ζωή, προέκυψε η πολυκύτταρη ζωή και οργανισμοί με νοημοσύνη που χρησιμοποιούν εργαλεία, για να φτάσουμε στην τωρινή κατάσταση του πολιτισμού μας. Αν ο πολιτισμός μας καταφέρει να επιβιώσει από το επόμενο «Μεγάλο Φίλτρο» του πιθανού αφανισμού του, θα μπορούσε να δημιουργήσει αποικίες στο ηλιακό σύστημα και τον Γαλαξία μας.

Όμως το γεγονός ότι δεν βρίσκουμε άλλους εξωγήινους πολιτισμούς, ίσως σημαίνει πως κατά τη διάρκεια της ιστορίας του σύμπαντος δημιουργήθηκαν (δημιουργούνται) μεν πολλοί εξωγήινοι πολιτισμοί, οι οποίοι είτε αυτοκαταστράφηκαν είτε δεν απέτρεψαν την καταστροφή τους από εξωτερικούς παράγοντες.
Θα έχει και η ανθρωπότητα την ίδια τύχη; Μήπως τελικά επικρατεί το «ένστικτο του θανάτου»; (την πιθανή ύπαρξη του οποίου πρότεινε ο Φρόυντ μετά τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, στο βιβλίο του «Πέραν της αρχής της ηδονής», απογοητευμένος από την εξέλιξη της ανθρώπινης ιστορίας).

Ένα παράδειγμα χρονοδιαγράμματος πιθανής διάρκειας ζωής για ευφυή ζωή στον γαλαξία. Δεν υπάρχει μοτίβο για το πότε μπορεί να εμφανιστεί η ζωή, αν και υποθέτουμε ότι διάφορα «φίλτρα» όπως φαίνεται στις κάθετες γραμμές μπορεί να έχουν προκαλέσει μαζική εξαφάνιση άλλων πολιτισμών. Ο Ήλιος μας και η κίτρινη γραμμή, είναι μια αναπαράσταση του χρόνου που η ανθρωπότητα κατάφερε να επιβιώσει μέχρι σήμερα. Η ζωή στη Γη έχει ήδη ξεπεράσει τα γεγονότα φιλτραρίσματος, ωστόσο το Μεγάλο Φίλτρο βρίσκεται μπροστά και είναι άγνωστο αν θα μπορέσουμε να επιβιώσουμε ώστε να γίνουμε πολιτισμός Τύπου Ι ή πέρα από αυτόν (πράσινες κάθετες γραμμές). Υπενθυμίζεται ότι ένας πολιτισμός Τύπου I μπορεί να χρησιμοποιήσει το σύνολο της ενέργειας του μητρικού άστρου που φτάνει στον πλανήτη του (την ηλιακή ενέργεια στην περίπτωση της Γης), τα ορυκτά καύσιμα, τα βιο-καύσιμα, την πυρηνική ενέργεια, την γεωθερμική, θαλάσσια και αιολική ενέργεια. Επίσης μπορεί να ελέγχει την θερμοκρασία του πλανήτη, τα έντονα καιρικά φαινόμενα, τη σεισμική και την ηφαιστειακή δραστηριότητα.

Σε ένα πρόσφατο άρθρο των Jiang et al με τίτλο ‘Αποφεύγοντας το «Μεγάλο Φίλτρο»: Η Εξωγήινη Ζωή και το Μέλλον της Ανθρωπότητας στο Σύμπαν‘, προτείνονται πολλά πιθανά σενάρια για «το τέλος του πολιτισμού μας», συμπεριλαμβανομένων ανθρωπογενών και φυσικών κινδύνων, τα οποία όμως θα μπορούσαν να αποφευχθούν. Θεωρούν πολλά υποψήφια καταστροφικά σενάρια: πυρηνικό πόλεμο, παθογόνα και πανδημίες, τεχνητή νοημοσύνη, πρόσκρουση αστεροειδών-κομητών και κλιματική αλλαγή.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, έχουμε αγνοήσει εδώ και καιρό το «Μεγάλο Φίλτρο» που εξαπλώνεται γρήγορα, παρότι απειλεί να μας καταστρέψει ολοκληρωτικά, αφού ο ρυθμός της τεχνολογικής εξέλιξης του πολιτισμού μας σχετίζεται άμεσα με την δριμύτητα του αφανισμού μας. Απαιτείται λοιπόν μια περίοδος ενδοσκόπησης, ακολουθούμενη από κατάλληλες βελτιώσεις για να προσεγγίσουμε σωστά τη δύσκολη θέση μας και να βρούμε την έξοδο από αυτήν.

Δεν υπάρχει κανένα γνωστό θεωρητικό όριο για το πόσο μακριά θα μπορούσε να προχωρήσει η ανθρωπότητα στο μακρινό μέλλον, λαμβάνοντας υπόψη τα ανεξάντλητα αποθέματα ύλης και ενέργειας που βρίσκονται πέρα από την εύθραυστη ατμόσφαιρα της Γης, σε ένα σύμπαν με πολύ περισσότερο χρόνο μπροστά του από τα μόλις 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, που έχουν ήδη περάσει από την γέννησή του. Η ανθρωπότητα έχει την δυνατότητα να εξελιχθεί σε πολιτισμό Τύπου ΙΙ, ακόμη και σε πολιτισμό Τύπου ΙΙΙ – δεν είναι πέρα από κάθε πιθανότητα.
Για να προετοιμάσουμε το ταξίδι μας, μπορούμε πιθανότατα να υπολογίζουμε ότι το εσωτερικό ηλιακό σύστημα θα παραμείνει κατοικήσιμο για ακόμα μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, έως ότου ο Ήλιος αρχίζει να διαστέλλεται προς την κατάσταση του ερυθρού γίγαντα. Κι αν η ανθρωπότητα καταφέρει να ξεπεράσει το Μεγάλο Φιλτρο, υπάρχει αρκετός χρόνος να προετοιμαστεί για τις επόμενες προκλήσεις, ώστε να μεταναστεύσει προς τα άστρα βρίσκοντας το νέο σπίτι μας.

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Μια κλασική προσέγγιση της εξίσωσης διαστολής του σύμπαντος

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ταχύτητα διαφυγής και διαστολή του σύμπαντος

Ένα κλασικό πρόβλημα απλής φυσικής είναι ο προσδιορισμός της ταχύτητας διαφυγής υδ ενός σώματος που εκτοξεύεται από την επιφάνεια ενός σφαιρκού και ομογενούς πλανήτη (χωρίς ατμόσφαιρα). Και όταν λέμε ταχύτητα διαφυγής εννοούμε την αρχική ταχύτητα που πρέπει να δοθεί σε ένα σώμα που βρίσκεται στην επιφάνεια του πλανήτη, έτσι ώστε να φτάσει σε άπειρη απόσταση με ταχύτητα ίση με το μηδέν (ακριβώς!). Δηλαδή να διαφύγει οριακά από το πεδίο βαρύτητας του πλανήτη.

Από την επιφάνεια ενός ενός πλανήτη μάζας Μ, και ακτίνας R εκτοξεύεται με ταχύτητα υ ένα σώμα μάζας m. Θεωρούμε ότι ο πλανήτης δεν διαθέτει ατμόσφαιρα.
  • Aν το σώμα εκτοξευθεί με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα διαφυγής (υ=υδ), τότε εφαρμόζοντας την αρχή διατήρησης της ενέργειας θα έχουμε: \frac{1}{2} m v_{\delta}^{2} - G \frac{m \, M}{r_{1}} = 0-G \frac{m \, M}{r_{2}}  ή \frac{1}{2} m v_{\delta}^{2} - G \frac{m \, M}{R} = 0 \,\, , και λύνοντας ως προς την ταχύτητα διαφυγής: v_{\delta}=\sqrt{\frac{2GM}{R}}=\sqrt{\frac{8 \pi G \rho R^{2}}{3}} \,\,\, (1)
    (στο τελευταίο βήμα χρησιμοποιήθηκε η σχέση που συνδέει την μάζα με την πυκνότητα του σφαιρικού πλανήτη M=\rho \frac{4}{3} \pi R^{3})
  • Αν στο σώμα δοθεί αρχική ταχύτητα μικρότερη της ταχύτητας διαφυγής (υ<υδ), τότε το σώμα θα φτάσει σε ένα μέγιστο ύψος, όπου η ταχύτητά του θα μηδενιστεί και στη συνέχεια θα επιστρέψει στην επιφάνεια του πλανήτη.
  • Αν εκτοξευθεί με ταχύτητα μεγαλύτερη της ταχύτητας διαφυγής (υ>υδ), τότε το σώμα θα φτάσει σε άπειρη απόσταση από τον πλανήτη, με κάποια ταχύτητα.

Η εξίσωση (1) αποκτά «κοσμολογική σημασία» αν λυθεί ως προς την πυκνότητα: \rho=3(v_{\delta}/R)^{2}/8 \pi G και αυθαίρετα θέσουμε v_{\delta}/R=H όπου Η η σταθερά του Hubble. Έτσι, καταλήγουμε αναπάντεχα στην εξίσωση της κρίσιμης πυκνότητας του σύμπαντος ρc συναρτήσει της σταθεράς του Hubble: \rho=\rho_{c}=\frac{3H^{2}}{8 \pi G} .
Η κρίσιμη πυκνότητα του σύμπαντος αποτελεί μια σημαντική κοσμολογική παράμετρο που καθορίζει την μοίρα του σύμπαντος:

  • αν η πυκνότητα του σύμπαντος ισούται με την κρίσιμη πυκνότητα, τότε το σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται επ’ άπειρο, αλλά ο ρυθμός διαστολής του θα τείνει στο μηδέν,
  • αν είναι μικρότερη θα διαστέλλεται συνεχώς με πεπερασμένο ρυθμό διαστολής, και
  • αν είναι μεγαλύτερη, τότε το σύμπαν θα πάψει να διαστέλλεται και θα αρχίσει η συστολή του.

Η αναλογία με το σώμα που εκτοξεύεται από την επιφάνεια ενός πλανήτη είναι αν μη τι άλλο εντυπωσιακή!
Αυτή η αναλογία μας δείχνει ότι θα μπορούσαμε να προσεγγίσουμε και την εξίσωση που περιγράφει την διαστολή του συμπαντος, αποφεύγοντας τον δύσβατο (αλλά επιστημονικά ορθό) δρόμο της Γενικής Σχετικότητας, μέσα από την κλασική θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα.

Η εξίσωση της διαστολής του σύμπαντος

Κάνοντας τις ίδιες υποθέσεις όπως και στην Γενική Σχετικότητα, θεωρούμε ότι στο ομοιόμορφα διαστελλόμενο σύμπαν η ύλη των γαλαξιών και των άστρων που το αποτελούν κατανέμονται ομογενώς και ότι το σύμπαν φαίνεται το ίδιο από όποιοδήποτε σημείο του. Επιλέγουμε ως «κέντρο» του το τυχαίο σημείο K. Θα υπολογίσουμε το άθροισμα της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας και της κινητικής ενέργειας που έχει ο γαλαξίας Α μάζας m, που απέχει απόσταση r από το K.

Ο γαλαξίας Α που βρίσκεται σε απόσταση r από το ‘κέντρο’ Κ δέχεται βαρυτική δύναμη (F=mgr=mGMr/r2) μόνο από την ύλη που περικλείεται στην σφαιρική επιφάνεια ακτίνας r. Το αποτέλεσμα προκύπτει εύκολα εφαρμόζοντας το νόμο του Gauss για το βαρυτικό πεδίο.

H δυναμική ενέργεια του γαλαξία στο σημείο Α ως προς το κέντρο Κ θα είναι: U=-\frac{GM_{r}m}{r}=-\frac{4 \pi}{3}G \rho \, m \, r^{2}, όπου M_{r}=\rho \frac{4}{3} \pi r^{3} η μάζα που περικλείεται στην σφαιρική επιφάνεια ακτίνας r. Έτσι η ολική ενέργεια θα είναι:

E=K+U=\frac{1}{2} m \dot{r}^{2}-\frac{4 \pi}{3}G \rho \, m \, r^{2} =\sigma \tau a \theta. \,\,\,(2)

Για έναν άλλον γαλαξία που απέχει διαφορετική απόσταση από το Γ η ολική ενέργεια είναι διαφορετική. Η εξίσωση (2) μας δίνει την εξέλιξη της απόστασης r μεταξύ δυο γαλαξιών. Κι αυτό ισχύει για δυο οποιουσδήποτε γαλαξίες του σύμπαντος γιατί το θεωρούμε ομογενές. Το γεγονός αυτό μας επιτρέπει να επιλέξουμε ένα διαφορετικό σύστημα συντεταγμένων, γνωστό ως συν-κινούμενο (comoving) σύστημα συντεταγμένων, του οποίου οι συντεταγμένες ακολουθούν την διαστολή του σύμπαντος. Θεωρώντας την διαστολή ομοιόμορφη, η σχέση μεταξύ της απόστασης \vec{r} και της συν-κινούμενης απόστασης \vec{x}, μπορεί να γραφεί: \vec{r}=R(t) \vec{x} \,\,\, (3)
Το μέγεθος R που εξαρτάται από τον χρόνο ονομάζεται παράγοντας κλίμακας και μετράει τον καθολικό ρυθμό διαστολής του σύμπαντος. Μας δείχνει πως αυξάνονται με τον χρόνο οι φυσικές αποστάσεις, αφού οι αποστάσεις στο σύστημα συντεταγμένων \vec{x} είναι εξ ορισμού σταθερές.

Το διαστελλόμενο Σύμπαν σε μια τυπική κλίμακα λ. Το πλέγμα παριστάνει το συν-κινούμενο σύστημα συντεταγμένων που δεν αλλάζει με το χρόνο. Οι φυσικές αποστάσεις αυξάνονται αναλογικά με τον παράγοντα κλίμακας R(t) (πηγή).

Για παράδειγμα, αν o παράγοντας κλίμακας διπλασιαστεί R(t_{2})=2R(t_{1}), σημαίνει ότι το σύμπαν έχει διασταλεί σε μέγεθος κατά έναν παράγοντα δυο, και θα μας έπαιρνε δυο φορές περισσότερο χρόνο να φτάσουμε από τον ένα γαλαξία στον άλλο.

Συνδυάζοντας τις εξισώσεις (2) και (3) προκύπτει: E=\frac{1}{2}m \, \dot{R}^{2}x^{2}-\frac{4\pi}{3}\rho\,R^{2}x^{2}m \,\,  ή αναδιατάσσοντας τους όρους: \left( \frac{\dot{R}}{R} \right)^{2}=\frac{8 \pi G}{3} \rho + \frac{\frac{2E}{mx^{2}}}{R^{2}} \,\,  (4)
Χρησιμοποιήσαμε το γεγονός ότι εξ ορισμού ισχύει \dot{x}=0, αφού τα αντικείμενα παραμένουν σταθερά στις συν-κινούμενες συντεταγμένες.

Ο παράγοντας κλίμακας R και η σταθερά του Hubble H : Δεδομένου ότι \vec{v}=\frac{d \vec{r}}{dt}=\frac{d(R \vec{x})}{dt}=\frac{\dot{R}}{R} \vec{r} τότε συγκρίνοντας με τον νόμο του Hubble \vec{v}=H \vec{r}, προκύπτει ότι H=\frac{\dot{R}}{R} .

Αρκεί τώρα στην εξίσωση (4) να κάνουμε την ουρανοκατέβατη αντικατάσταση \frac{2E}{mx^{2}} =-kc^{2}  για να πάρουμε την ‘εξίσωση της διαστολής του σύμπαντος‘ ή εξίσωση του Friedmann που δίνει η γενική σχετικότητα: \left( \frac{\dot{R}}{R} \right)^{2}=\frac{8 \pi G}{3} \rho - \frac{kc^{2}}{R^{2}} \,\,\,  (όπου c η ταχύτητα του φωτός και k μια σταθερά αμετάβλητη στον χώρο και στον χρόνο).
Xρησιμοποιώντας την σχέση της σταθεράς Hubble με τον παράγοντα κλίμακς H=\frac{\dot{R}}{R} και την εξίσωση της κρίσιμης πυκνότητας \rho_{c}=\frac{3H^{2}}{8 \pi G}, η εξίσωση Friedmann γράφεται: \frac{8 \pi G}{3} (\rho - \rho_{c})=kc^{2}/R .
Ο γεωμετρικός παράγοντας k παίρνει τις τιμές k=0, +1, -1, που καθορίζουν την γεωμετρία και την εξέλιξη του σύμπαντος.
Η τιμή k=0 αντιστοιχεί στην μετρική του επίπεδου ευκλείδειου χώρου, η οποία περιγράφει το επίπεδο σύμπαν (τότε προκύπτει ρ=ρc , οπότε το σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται επ’ άπειρο, αλλά ο ρυθμός διαστολής του θα τείνει στο μηδέν)
Η τιμή k=+1 αντιστοιχεί στην γεωμετρία τρισδιάστατης σφαίρας και περιγράφει το κλειστό σύμπαν (εδώ ισχύει ρ>ρc και το σύμπαν κάποτε θα πάψει να διαστέλλεται και θα αρχίσει η συστολή του).
Η τιμή k=-1 αντιστοιχεί στη γεωμετρία μιας υπερεπιφάνειας στο χώρο Minkowski και περιγράφει το ανοιχτό σύμπαν (στην περίπτωση αυτή ισχύει ρ<ρc και το σύμπαν θα διαστέλλεται συνεχώς με πεπερασμένο ρυθμό διαστολής).

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Ο εγκέφαλος, το internet και οι δομές του σύμπαντος αναπτύσσονται παρόμοια;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ο φυσικός Dmitri Krioukov του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, πραγματοποίησε προσομοιώσεις που δείχνουν ότι οι δομές του σύμπαντος είναι πολύ πιθανό να αναπτύσσεται με τρόπο ανάλογο με εκείνον του εγκεφάλου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η ανάπτυξη του σύμπαντος έχει επίσης κοινά χαρακτηριστικά με την ανάπτυξη του Internet αλλά και των κοινωνικών δικτύων.

mapping_fig2012

Απλή χαρτογράφηση μεταξύ  δύο επιφανειών που αντιπροσωπεύουν τις γεωμετρίες του σύμπαντος και σύνθετων δικτύων, αποδεικνύει ότι η δυναμική της ανάπτυξης μεγάλων δομών και οι δομές τους είναι παρόμοιες.

Παγκόσμιος νόμος

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι ορισμένοι βασικοί φυσικοί νόμοι ελέγχουν την ανάπτυξη μικρότερων αλλά και μεγαλύτερων συστημάτων τα οποία ξεκινούν από την ηλεκτρική δραστηριότητα στον ανθρώπινο εγκέφαλο,  επεκτείνονται στη λειτουργία και ανάπτυξη του Internet και των κοινωνικών δικτύων και φτάνουν μέχρι την επέκταση των γαλαξιών.

«Οι δυναμικές των μηχανισμών φυσικής ανάπτυξης είναι ίδιες για διαφορετικά δίκτυα είτε είναι ψηφιακά όπως το Internet και τα κοινωνικά δίκτυα είτε είναι δίκτυα που αφορούν τον εγκέφαλο» αναφέρει ο φυσικός Dmitri Krioukov  επικεφαλής της έρευνας. «Όπως φαίνεται, υπάρχει ένας και μόνο θεμελιώδης νόμος της φύσης που κυβερνά όλα αυτά τα δίκτυα» σχολιάζει ένας άλλος φυσικός του Πανεπιστημίου του Χιούστον που δεν μετείχε στην έρευνα.

Η μελέτη

Οι ερευνητές σχεδίασαν μια προσομοίωση στην οποία το νεαρό Σύμπαν διασπάστηκε στις μικρότερες δυνατές μονάδες, τα κβάντα. Στη Φυσική, ο όρος κβάντο ή κβάντουμ αναφέρεται σε μια αδιάστατη μονάδα ποσότητας, ένα “ποσό από κάτι”. Για παράδειγμα ένα κβάντο φωτός είναι μία μονάδα φωτός, ένα φωτόνιο. Στην προσομοίωση τα κβάντα συνδέονταν σε ένα γιγάντιο κοσμικό δίκτυο και καθώς η προσομοίωση εξελισσόταν αυξανόταν συνεχώς ο συμπαντικός χωροχρόνος με αποτέλεσμα να αυξάνονται και οι διασυνδέσεις ανάμεσα στην ύλη και τους γαλαξίες και να αποκαλύπτεται σε βάθος χρόνου η ανάπτυξη του Σύμπαντος.

Όταν οι ερευνητές συνέκριναν την ανάπτυξη του Σύμπαντος με εκείνη των κυκλωμάτων του εγκεφάλου αλλά και εκείνη των κοινωνικών δικτύων διαπίστωσαν ότι όλα επεκτείνονται με παρόμοιους τρόπους.

«Είναι πιθανό ότι κάποιοι ακόμη άγνωστοι σε εμάς νόμοι της φύσης καθορίζουν τον τρόπο που τα δίκτυα αναπτύσσονται και μεταβάλλονται, από τα μικρότερα κύτταρα του εγκεφάλου μέχρι και τους μεγάλους γαλαξίες» αναφέρει ο Dmitri Krioukov .

Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Scientific Reports».

Πηγή: ΑΠΕ

Κατηγορίες:
Και κάτι άλλο...

Αυτός είναι ο πιο λεπτομερής χάρτης της θέσης της Γης στο γνωστό σε μας Σύμπαν

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Μια νέα μελέτη στο περιοδικό Nature διαπιστώνει ότι ο Γαλαξίας είναι μέρος ενός ευρύτερου υπερσμήνους 100.000 γαλαξιών γνωστών ως Laniakea ή μερικές φορές και Lenakaeia (Το όνομα αυτό σημαίνει “ανυπολόγιστοι ουρανοί” στη γλώσσα της Χαβάης).

Γνωρίζουμε ότι η Γη και το ηλιακό σύστημα βρίσκονται σε ένα από τους αναρίθμητους γαλαξίες, τον Γαλαξία μας . Αλλά πού ακριβώς βρίσκεται ο Γαλαξίας ανάμεσα στα δισεκατομμύρια άλλων γαλαξιών στο γνωστό σύμπαν;

Σε μια συναρπαστική μελέτη του 2014  μια ομάδα επιστημόνων χαρτογράφησε χιλιάδες γαλαξίες στο κοντινό μας σύμπαν, και ανακάλυψε ότι ο Γαλαξίας μας είναι μέρος ενός τεράστιου “υπερ-σμήνους” γαλαξιών που ονόμασαν  Laniakea .

Αυτή η δομή είναι πολύ, πολύ,  πολύ μεγαλύτερη από ό, τι είχαν ήδη συνειδητοποιήσει οι αστρονόμοι. Το Laniakea περιέχει περισσότερους από 100.000 γαλαξίες, εκτείνεται σε 500 εκατομμύρια έτη φωτός και μοιάζει κάπως έτσι (ο Γαλαξίας είναι απλώς ένα στίγμα που βρίσκεται σε μια από τις παρυφές του στα δεξιά)

laniakea

Είναι δύσκολο να καταλάβει κάποιος το πόσο τεράστιο είναι αυτή η δομή. Κάθε ένα από αυτά τα σημεία του φωτός είναι ένας μεμονωμένος γαλαξίας. Κάθε γαλαξίας περιέχει εκατομμύρια, δισεκατομμύρια ή ακόμα και τρισεκατομμύρια αστέρια. Ω, και αυτό είναι μόνο η μικρή μας τοπική γωνιά ενός ακόμη ευρύτερου σύμπαντος. Υπάρχουν πολλά άλλα υπερσμήνη γαλαξιών εκεί έξω.

Πώς λοιπόν οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι υπήρχε αυτή η δομή – και πώς τη διέκριναν από άλλα υπερσμήνη;

Η ομάδα των επιστημόνων, με επικεφαλής τον Brent Tully του Πανεπιστημίου της Χαβάης,  μελέτησε για πρώτη φορά την κίνηση περίπου 8.000 γαλαξιών στη γειτονιά μας. Με αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσαν να χαρτογραφήσουν ορισμένα μοτίβα. Το σύμπαν γενικά επεκτείνεται από την εποχή του  Big Bang . Όμως, η ομάδα διαπίστωσε, επίσης, ότι και η βαρύτητα τραβούσε προς τα μέσα κάποιους γαλαξίες.

Αυτό τους βοήθησε να φτιάξουν ένα γράφημα, όπου υπάρχουν οι γαλαξίες που απομακρύνονται από εμάς και οι γαλαξίες που κινούνται προς εμάς.

Αυτό, με τη σειρά του, τους έκανε να δημιουργήσουν έναν χάρτη των τροχιών κατά μήκος των οποίων κινούνται όλοι οι γαλαξίες και οριοθετούν ορισμένα όρια.

Ο παρακάτω χάρτης δείχνει μερικά από τις τροχιές εντός του ευρύτερου υπερσμήνους των γαλαξιών μας. Υπάρχει μια ιδιαίτερα πυκνή περιοχή που ονομάζεται “Ο μεγάλος ελκυστής” (με κόκκινο χρώμα) που τραβά αργά αργά τον Γαλαξία μας και πολλούς άλλους γαλαξίες προς αυτόν:

great_attractor.0

Το ενδιαφέρον είναι ότι αυτή η σούπερ δομή είναι πολύ μεγαλύτερη από ό, τι είχε συνειδητοποιήσει ο καθένας. Οι αστρονόμοι είχαν ομαδοποιήσει εδώ και πολύ καιρό τον Γαλαξία, την Ανδρομέδα και άλλους γαλαξίες γύρω μας στο  υπερσμήνος της Παρθένου , το οποίο περιείχε περίπου 100 ομάδες γαλαξιών.

Αλλά όπως βρήκαν ο Tully και οι συνάδελφοί του, και όπως δείχνει ο παραπάνω χάρτης, αυτό το υπερσμήνος της Παρθένου είναι μέρος ενός πολύ μεγαλύτερου σούπερσμήνους – της Laniakea.

Τι συμβαίνει λοιπόν όταν σμικρύνουμε αυτό τον χάρτη; Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι η Laniakea συνορεύει με έναν άλλο υπερσμήνος γνωστό ως Περσέας-Ιχθύς. Και οι επιστήμονες καθόρισαν τα σύνορα εκεί όπου οι γαλαξίες αποκλίνουν σταθερά:

laniakea_and_perseus-pisces.0

Τι συμβαίνει όμως όταν σμικρύνουμε ακόμη περισσότερο τον χάρτη ; Ακόμη και η Laniakea και ο Περσέας-Ιχθύς είναι μόνο ένας μικρός θύλακας του πολύ ευρύτερου σύμπαντος. Αυτό το σύμπαν αποτελείται από κενά και πυκνά υπερσμήνη γαλαξιών. Μοιάζει με αυτό το σχήμα:

broader_universe_structure.0

Εξακολουθούμε βεβαίως να μην έχουμε λεπτομερείς χάρτες για τον κάθε τελευταίο γαλαξία του υπερσμήνους εκεί έξω. Αλλά τώρα έχουμε ένα για το δικό μας κοντινό υπερσμήνος – και αυτό είναι σίγουρα μια αρχή.

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Κιπ Θορν: «Στο Σύμπαν υπάρχουν εξωγήινοι, μα δεν θα… γνωριστούμε»

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ο Κιπ Θορν έγινε γνωστός για τη συμβολή του στη Βαρυτική Φυσική και την Αστροφυσική. Δίδαξε ως καθηγητής στη μεγάλου κύρους έδρα Feynman για τη Θεωρητική Φυσική του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνιας (Caltech) και είναι από τους κορυφαίους ειδικούς παγκοσμίως στις συνέπειες που έχει στην Αστροφυσική η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνσταϊν.

Το 2017 του απονεμήθηκε το βραβείο Νομπέλ Φυσικής για την πρωτοποριακή εργασία του στα βαρυτικά κύματα και για τη συμβολή του στην προώθηση της κατασκευής πειραματικής διάταξης, ικανής να καταγράψει τις ανεπαίσθητες αλλοιώσεις του χωροχρόνου που προκαλούν τα βαρυτικά κύματα.

Στο βιβλίο του «Η Επιστήμη του Interstellar» ο Κιπ Θορν περιγράφει τις εμπειρίες του ως επιστημονικός σύμβουλος της ομώνυμης ταινίας η οποία προτάθηκε για πολλά βραβεία και κέρδισε τελικά βραβείο Οσκαρ για τα οπτικά εφέ. Στο βιβλίο του ο Θορν εξηγεί ότι όσα συμβαίνουν επί της οθόνης και μοιάζουν βγαλμένα από τη φαντασία των σεναριογράφων είναι θεμελιωμένα σε αληθινή επιστήμη.

 

  • Πριν από λίγες εβδομάδες είδαμε πρώτη φορά μια πραγματική εικόνα μιας μαύρης τρύπας, επίτευγμα που χαιρετίστηκε από την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα και έγινε πρώτη είδηση παγκοσμίως. Αυτό που είδατε ήταν κάτι που περιμένατε να δείτε ή υπήρξε κάτι που σας εξέπληξε;

«Είδα αυτό που σε γενικές γραμμές περίμενα. Δυστυχώς, αυτή η πρώτη εικόνα ήταν χαμηλής ανάλυσης και ελήφθη σε μήκη κύματος τέτοια που δεν επιτρέπουν την καταγραφή σημαντικών λεπτομερειών όπως την κίνηση των αερίων και γενικότερα της ύλης γύρω από μια μαύρη τρύπα. Είναι βέβαιο ότι με τη συνεχή εξέλιξη της τεχνολογίας, τόσο στα τηλεσκόπια όσο και στις τεχνικές απεικόνισης, πολύ σύντομα θα έχουμε ολοένα και πιο λεπτομερείς εικόνες και θα μπορούμε συνδυάζοντας αυτές τις εικόνες να δημιουργήσουμε βίντεο που να δείχνουν πώς λειτουργούν οι μαύρες τρύπες και πώς η περιστροφή τους προκαλεί τον σχηματισμό εντυπωσιακών πιδάκων ύλης που μοιάζουν να ξεπετάγονται με τρομερή ορμή από το εσωτερικό τους».

  • Η εικόνα της μαύρης τρύπας όπως την είδαμε στο Interstellar είναι πάνω-κάτω αυτή που πιστεύετε ότι έχουν οι μαύρες τρύπες και στην πραγματικότητα;

«Αυτό που είδατε στην ταινία δεν ήταν προϊόν επιστημονικής φαντασίας αλλά μια απεικόνιση βάσει όσων γνωρίζουμε για τις μαύρες τρύπες. Αν κοντά σε μια μαύρη τρύπα υπάρχει ένας δίσκος ύλης παρόμοιος με τα δαχτυλίδια του Κρόνου που στην ταινία ήταν κοντά στην μαύρη τρύπα και τοποθετήσουμε μια κάμερα στο ύψος αυτού του δίσκου, τότε η εικόνα θα είναι αυτή ακριβώς που είδατε στην ταινία. Δουλέψαμε με τις εξισώσεις του Αϊνσταϊν για να δούμε τις πιθανές αλληλεπιδράσεις της ύλης και του φωτός με τη μαύρη τρύπα και πιστεύουμε ότι αυτό που είδατε στην ταινία είναι αυτό ακριβώς που θα δει κάποιος αν κοντά σε μια μαύρη τρύπα υπάρχει ένας λεπτός δίσκος ύλης. Θα είναι μια διαφορετική εικόνα από αυτή που είδαμε πριν από λίγες εβδομάδες, γιατί σε αυτή την εικόνα υπήρχε ένα στροβιλιζόμενο αέριο το οποίο έχει διαφορετική συμπεριφορά και αλληλεπίδραση από ένα επίπεδο δίσκο αερίων και ύλης».

  • Πιστεύετε ότι θα καταφέρει η ανθρωπότητα να στείλει ένα σκάφος σε μια μαύρη τρύπα ώστε να συλλέξουμε από κοντά στοιχεία για αυτές και να μάθουμε με άμεση παρατήρηση τι συμβαίνει εκεί;

«Είμαι πολύ αισιόδοξος γιατί γνωρίζω ότι ήδη σχεδιάζεται μια αποστολή στο κοντινότερο άστρο, τον Εγγύτατο του Κενταύρου, με μικροσκοπικά διαστημικά σκάφη που θα κινούνται με τρομερές ταχύτητες, ίσως κοντά σε αυτές του φωτός. Πιστεύω ότι θα ζήσω για να δω αυτή την αποστολή. Με τέτοια σκάφη θα μπορέσουμε να προσεγγίσουμε και μια μαύρη τρύπα. Μπορεί εγώ πιθανότατα να μη ζω, αλλά πιστεύω ότι στο κοντινό μέλλον, σε μερικές δεκαετίες ίσως, θα καταφέρουμε να φθάσουμε σε μια μαύρη τρύπα».

  • Πιστεύετε ότι θα καταφέρουμε κάποτε να αποκαλύψουμε τα μυστικά των μαύρων τρυπών; Να αποκωδικοποιήσουμε τους μηχανισμούς τους;

«Πρέπει να μάθει ο κόσμος ότι έχουμε ήδη καταφέρει να κατανοήσουμε όλα τα φαινόμενα που συμβαίνουν στην επιφάνεια μιας μαύρης τρύπας. Το τι συμβαίνει μετά τον ορίζοντα των γεγονότων είναι πλέον αυτό που πρέπει να ερευνήσουμε, και ήδη πολλοί συνάδελφοί μου ασχολούνται με αυτό το ζήτημα. Πιστεύω ότι σε μερικές δεκαετίες θα έχουμε βρει και αυτές τις απαντήσεις».

  • Κατά καιρούς έχουν διατυπωθεί πολλές θεωρίες για τις ιδιότητες των μαύρων τρυπών, ακόμη και για τον λόγο της ύπαρξής τους. Κάποιοι λένε ότι διαστρεβλώνουν τον χωροχρόνο, και άρα θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως μηχανές του χρόνου, άλλοι λένε ότι αποτελούν κοσμικά τούνελ που ενώνουν το δικό μας Σύμπαν με κάποιο ή κάποια άλλα. Πιστεύετε ότι αυτά είναι απλά σενάρια επιστημονικής φαντασίας ή μπορεί να υπάρχει σε αυτά κάποια βάση;

«Οχι, δεν βασίζονται σε κάποια επιστημονική βάση όλα αυτά. Οσον αφορά τα ταξίδια στον χώρο και τον χρόνο, δεν είναι οι μαύρες τρύπες εκείνες που μπορεί να πετυχαίνουν κάτι τέτοιο αλλά οι λεγόμενες σκουληκότρυπες. Ομως δεν είμαι βέβαιος αν υπάρχουν και πού μπορεί να υπάρχουν, αφού εκτός των άλλων η ύπαρξη τους αντιβαίνει στους θεμελιώδης νόμους της Φυσικής. Δεν είμαι απόλυτος στο ότι δεν υπάρχουν σκουληκότρυπες, αλλά όπως προείπα συγκρούονται με τους θεμελιώδης νόμους της Φυσικής».

  • Μια και το έφερε η κουβέντα, ποια είναι η άποψή σας για τις θεωρίες που αναφέρουν ότι το δικό μας Σύμπαν δεν είναι το μοναδικό αλλά ότι υπάρχουν και άλλα πολλά;

«Η απάντησή μου είναι ότι δεν έχω κάποια απάντηση σε αυτό το ερώτημα. Δεν μπορώ να πω αν υπάρχουν ή όχι άλλα Σύμπαντα».

  • Πιστεύετε ότι η Γη φιλοξενεί τον μοναδικό νοήμον και προηγμένο τεχνολογικά πολιτισμό στο Σύμπαν ή ότι κάπου εκεί έξω υπάρχουν και άλλοι εξελιγμένοι πολιτισμοί;

«Πιστεύω ότι υπάρχουν και άλλοι και μάλιστα πιο εξελιγμένοι από εμάς πολιτισμοί, αλλά βρίσκονται πολύ, μα πάρα πολύ μακριά, και ότι πιθανώς δεν θα έρθουμε ποτέ σε επαφή μαζί τους».

  • Ποια πιστεύετε ότι θα είναι η επόμενη μεγάλη ανακάλυψη στον τομέα της Φυσικής, το επόμενο μεγάλο επίτευγμα, ή ποιο θα επιθυμούσατε εσείς να είναι;

«Δεν ξέρω αν θα είναι η αμέσως επόμενη, πιθανότατα δεν θα είναι, αλλά εγώ θα ήθελα να απαντηθούν όλα τα ερωτήματα που υπάρχουν για τη γέννηση του Σύμπαντος και παράλληλα να απαντηθούν και τα ερωτήματα που σχετίζονται με την ύπαρξη της βαρύτητας η οποία βέβαια συνδέεται και αυτή με όσα συνέβησαν κατά τη γέννηση του Σύμπαντος. Θα είναι πολύ σημαντικό επίσης να υπάρξουν εξελίξεις στον τομέα της Κβαντικής Φυσικής».

Αποτέλεσμα εικόνας για universe

  • Εργάζεστε αυτήν τη στιγμή για κάποια ταινία;

«H Λίντα Ομπστ που είναι πολύ γνωστή παραγωγός ταινιών στο Χόλιγουντ, είναι προσωπική μου φίλη και μαζί είχαμε γράψει το σενάριο του Interstellar. Μαζί με τη Λίντα είμαστε πάλι στη διαδικασία δημιουργίας μιας ταινίας επιστημονικής φαντασίας, με διαφορετικά χαρακτηριστικά από εκείνα του Interstellar, αλλά αυτήν τη στιγμή δεν μπορώ να αποκαλύψω περισσότερες λεπτομέρειες γιατί ακόμη δεν έχει ξεκαθαριστεί αν η ταινία τελικά θα γυριστεί, αν και όλα δείχνουν ότι θα γίνει. Αυτό που μπορώ να σας πω όμως είναι ότι για το σενάριο αυτής της ταινίας δουλέψαμε μαζί με τη Λίντα, αλλά και με τον Στίβεν Χόκινγκ λίγο καιρό προτού πεθάνει, και ένας βασικός λόγος που θέλω η ταινία αυτή να γυριστεί είναι για να την αφιερώσω στον καλό μου φίλο Στίβεν».

ΥΓ.: Να σημειωθεί ότι το αρχικό σενάριο του Interstellar ήταν γραμμένο εξ ολοκλήρου από τον Κιπ Θορν και τη Λίντα Ομπστ, αλλά τελικά ο Κρίστοφερ Νόλαν έκανε αρκετές παρεμβάσεις στην πλοκή και την εξέλιξη, και ο Θορν προτίμησε να αναφέρεται μόνο ως επιστημονικός σύμβουλος της ταινίας αφού ομολογεί ότι οι ιδέες του Νόλαν ήταν καταπληκτικές και έτσι ο ίδιος αποφάσισε να υποχωρήσει από το αρχικό δικό του σχέδιο.

***

Πηγή: protagon.gr (Θοδωρής Λαΐνας)

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Το super τηλεσκόπιο LSST που θα μας βοηθήσει να "δούμε" στο σύμπαν

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Οι κοσμολόγοι πιστεύουν ότι υπάρχει ένα είδος ενέργειας που εκτείνεται παντού στο Σύμπαν και βοηθά στην επιταχυνόμενη διαστολή του. Η ενέργεια αυτή έχει ονομαστεί «σκοτεινή» και η ύπαρξή της είναι η πιο αποδεκτή υπόθεση για να εξηγήσει παρατηρήσεις από το 1990 και έπειτα που δείχνουν ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό.

Εκτός από την σκοτεινή ενέργεια οι κοσμολόγοι έχουν υποδείξει και την ύπαρξη μιας μυστηριώδους ύλης στο Σύμπαν την οποία έχουν ονομάσει επίσης «σκοτεινή». Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία αυτή η σκοτεινή ύλη συνεισφέρει κατά μεγάλο ποσοστό στη συνολική μάζα του Σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να παρατηρηθεί απευθείας από τηλεσκόπια. Δεν εκπέμπει ούτε απορροφά φως ή άλλη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε σημαντικό βαθμό. Αντίθετα, η ύπαρξη και οι ιδιότητές της βασίζονται στις βαρυτικές επιδράσεις πάνω στην ορατή ύλη, στην ακτινοβολία και τη μεγάλης κλίμακας δομή του Σύμπαντος. Συνίσταται από υποθετικά σωματίδια ύλης άγνωστης σύνθεσης, τα οποία δεν εκλύουν ούτε αντανακλούν επαρκώς ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ώστε να μπορούν να γίνονται άμεσα ανιχνεύσιμα από τα γνωστά αστρονομικά όργανα παρατήρησης.

 

Στο Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας, η συνολική ύλη-ενέργεια του Σύμπαντος φαίνεται να περιέχει 4,9% συνήθη (ορατή) ύλη, 26,8% σκοτεινή ύλη και 68,3% σκοτεινή ενέργεια.

Το τηλεσκόπιο

Για να ρίξει λίγο φως στα δύο σκοτεινά μυστήρια του Σύμπαντος κατασκευάζεται ένα νέο πανίσχυρο τηλεσκόπιο. To LSST (Large Synoptic Survey Telescope) βρίσκεται σε προχωρημένο στάδιο κατασκευής και αν δεν υπάρξει κάποιο απρόοπτο θα ξεκινήσει να λειτουργεί στην Χιλή το 2022.

Δείτε ένα βίντεο για το τηλεσκόπιο LSST:

Για διάστημα δέκα ετών το LSST θα χαρτογραφήσει δισεκατομμύρια άστρα και γαλαξίες παρέχοντας έτσι στους επιστήμονες ένα όγκο δεδομένων. Τα δεδομένα θα επιτρέψουν στους αστρονόμους σε πρώτο επίπεδο να μελετήσουν την εξέλιξη των γαλαξιών, να εντοπίσουν δυνητικά επικίνδυνους αστεροειδείς, να παρατηρήσουν ετοιμοθάνατα άστρα να εκρήγνυνται και να αποκαλυφθούν νέα στοιχεία για διάφορα αντικείμενα του Διαστήματος αλλά και κοσμικά φαινόμενα. Η επιστημονική κοινότητα ευελπιστεί όμως ότι τα δεδομένα αυτά θα βοηθήσει τους ειδικούς να κατανοήσουν καλύτερα την λειτουργία της σκοτεινής ενέργειας και τον ρόλο της σκοτεινής ύλης.

Η κάμερα του τηλεσκοπίου, η οποία θα έχει μέγεθος αυτοκινήτου και βάρος σχεδόν τριών τόνων, θα κατασκευαστεί στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή SLAC στην Καλιφόρνια. Ενα σύστημα μετακινούμενων φίλτρων μπροστά στην κάμερα θα επιτρέπει παρατηρήσεις σε ένα μεγάλο εύρος μηκών κύματος, από το εγγύς υπεριώδες μέχρι το εγγύς υπέρυθρο. Ο Πολ Ο’ Κόνορ, επιστήμονας του Εθνικού Εργαστηρίου Μπρουκχέιβεν των ΗΠΑ που συμμετέχει στην κατασκευή της κάμερας αναφέρθηκε στο νέο τηλεσκόπιο στην ιστοσελίδα Atlas Obscura.

Ο Πολ Ο'Κόνορ φωτογραφίζεται με ένα από τα μέρη της τεράστιας κάμερας του τηλεσκοπίου LSST. Credit: Brookhaven National Lab
Ο Πολ Ο’Κόνορ φωτογραφίζεται με ένα από τα μέρη της τεράστιας κάμερας του τηλεσκοπίου LSST (φωτό: Brookhaven National Lab)

«Ολα τα τηλεσκόπια που διαθέτουν κάμερες κατασκευάστηκαν πριν την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας. Περιμένουμε το LSST να χαρτογραφήσει οτιδήποτε υπάρχει στον ουράνιο θόλο της Γης και να βοηθήσει στον εντοπισμό της σκοτεινής ύλης. Η λειτουργία του τηλεσκοπίου όχι μόνο θα προσφέρει ένα τεράστιο όγκο νέων στοιχείων για το Σύμπαν αλλά ίσως αλλάξει δραματικά αυτά που θεωρούμε ως σταθερά και θεμελιώδη χαρακτηριστικά της λειτουργίας του» αναφέρει ο Ο’ Κονορ.

Κατηγορίες:
Και κάτι άλλο..., Νέα

20 πράγματα που ίσως δεν ξέρατε για το σύμπαν

| 0 ΣΧΟΛΙΑ
 

uni_exo

 

Υπήρξε μια περίοδος στην παιδική ηλικία σχεδόν όλων μας που θέλαμε να γίνουμε αστροναύτες. Δεν γνωρίζαμε το γιατί. Ίσως ήταν η πρώτη μας επαφή με κάτι τόσο άγνωστο, όπως είναι το σύμπαν, που μας εξίταρε την περιέργεια.

Μετά από λίγους μήνες ή χρόνια, ο ‘επαγγελματικός’ μας προσανατολισμός άρχιζε να στρέφεται προς πιο συμβατικά επαγγέλματα, όπως είναι αυτά του δασκάλου, του τραγουδιστή και του ποδοσφαιριστή. Οτιδήποτε, όμως, είχε σχέση με το σύμπαν δεν έπαυε να μας σαγηνεύει. Είτε αυτό λεγόταν ‘X-Files’ είτε μια εκδρομή με το σχολείο στο Πλανητάριο.

Ακόμα και από όταν ενηλικιωθήκαμε, το γεγονός πως ‘η αλήθεια βρίσκεται εκεί έξω’, δεν σταμάτησενα μας απασχολεί. Κάθε νέα ανακάλυψη, κάθε νέα θεωρία, κάθε νέα πρόταση σχετικά με το σύμπαν (είτε πρόκειται για μύθο είτε για πραγματικότητα) μας εξάπτει το ενδιαφέρον. Εδώ, όμως, θα βάλουμε στην άκρη τους μύθους και θα μιλήσουμε για 21 μεγάλες αλήθειες που αφορούν στο σύμπαν που μας φιλοξενεί.

big-universe

1. Το σύμπαν είναι περίπου 15 δισ. ετών.

2. Ένα βασικό πρόβλημα σχετικά με τον υπολογισμό της ηλικίας του σύμπαντος είναι πως υπάρχουν άστρα στο γαλαξία μας με ηλικία που υπολογίζεται μεταξύ 14 δισ. και 18 δισ. ετών. Οπότε ή τα άστρα είναι νεώτερα ή το σύμπαν γηραιότερο από τους αρχικούς υπολογισμούς.

3. Μία μέρα στον Ερμή διαρκεί όσο περίπου 59 μέρες στη Γη.

4. Η ατμόσφαιρα της Γης έχει δημιουργηθεί από αέρια που προήλθαν από ηφαίστεια.

atmo-universe

5. Το καλοκαίρι στον πλανήτη Ουρανό ο ήλιος δεν δύει για 20 χρόνια. Το χειμώνα, το σκοτάδι διαρκεί για 20 χρόνια. Το φθινόπωρο ο ήλιος ανατέλλει και δύει κάθε 9 ώρες.

6. Οι αστροναύτες κάνουν μαθήματα scuba diving, τα οποία τους βοηθούν στους ‘περιπάτους’ στο διάστημα.

7. Η καρδιά ενός αστεριού φτάνει μέχρι και τους 16.000.000 βαθμούς κελσίου. Ένας κόκκος άμμου με τέτοια θερμοκρασία θα μπορούσε να σκοτώσει άνθρωπο σε απόσταση 150 χιλιομέτρων.

8. Ο ήλιος είναι 300.000 φορές πιο βαρύς από τη Γη, παρόλο που το μεγαλύτερος μέρος του είναι φτιαγμένο από υδρογόνο και ήλιο, δύο από τα πιο ελαφριά αέρια στο σύμπαν.

sun

9. Η βαρύτητα της Σελήνης είναι ίση με το 17% της βαρύτητας της Γης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι αστροναύτες στο φεγγάρι να μπορούν να κάνουν άλματα μέχρι και 4 μέτρα ύψος.

10. Στην επιφάνεια του φεγγαριού υπάρχουν μεγάλες μαύρες κηλίδες που ονομάζονται ‘θάλασσες’ γιατί αυτό νομίζαμε ότι ήταν παλιότερα. Πρόκειται, όμως, για λάβα προερχόμενη από αρχαία ηφαίστεια.

11. Τα φωτεινότερα αστέρια του ουρανού δεν είναι στα αλήθεια αστέρια, αλλά πλανήτες. Είναι ο Δίας, η Αφροδίτη, ο Άρης και ο Ερμής.

12. Υπάρχουν πάνω από 20 τρις γαλαξίες στο σύμπαν.

13. Λέμε ότι το ηλιακό μας σύστημα αποτελείται από 9 πλανήτες μεταξύ των οποίων συμπεριλαμβάνουμε και τον Πλούτωνα. Ο Πλούτωνας, όμως, δεν είναι πλανήτης. Είτε πρόκειται για φεγγάρι που έχει φύγει από την αρχική του τροχιά είτε για αστεροειδή.

pluto

14. Ένας δορυφόρος ή ένα διαστημόπλοιο το οποίο θέλει να μπει σε τροχιά 200 χλμ από τη Γη, θα πρέπει να πετάξει με 8 χλμ/δευτερόλεπτο.

15. Ο ήλιος μας χρειάζεται 225.000.000 χρόνια για να κάνει το γύρο του γαλαξία.

16. Το μεγαλύτερο βουνό του ηλιακού μας συστήματος βρίσκεται στον Άρη και λέγεται ‘Όλυμπος’. Αποτελείται από βράχια και κόκκινη σκόνη. Το πλάτωμα της κορυφής του βρίσκεται σε υψόμετρο 27 χιλιομέτρων, παραπάνω από 3 φορές από το αντίστοιχο υψόμετρο του Έβερεστ (8.848 μέτρα).

17. Αν συμπυκνώναμε χρονικά την ηλικία του σύμπαντος σε 1 ημερολογιακό έτος, τότε συγκριτικά η ιστορία της ανθρωπότητας θα ανερχόταν στα 14 δευτερόλεπτα.

18. Τα βραδύπορα είναι ίσως το μοναδικό έμβιο ον που έχει επιβιώσει από τις πέντε μαζικές εξαφανίσεις της ζωής από τη Γη. Τα βραδύπορα έχουν οχτώ πόδια και το μέγεθος τους κυμαίνεται από 1,5 μέχρι 0,1 χιλιοστά. Επιβιώνουν σε θερμοκρασίες ως και 151, αλλά και -272 βαθμών Κελσίου.

vradi

19. Ένα χρόνος στην Αφροδίτη διαρκεί λιγότερο από μία μέρα στον ίδιο πλανήτη. Όλως περιέργως, η Αφροδίτη ολοκληρώνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον ‘Ηλιο πιο γρήγορα από ότι γύρω από τον εαυτό της.

20. Υπάρχουν πάνω από 8.000 αντικείμενα που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Τα περισσότερα είναι διαστημικά σκουπίδια ή συντρίμμια διαστημοπλοίων ή παλιότερων διαστημικών αποστολών.

21. Δεν υπάρχει μόνο ένα, αλλά πάρα πολλά σύμπαντα – συγκεκριμένα δέκα εις την πεντακοσιοστή- και δεν αποκλείεται στο μέλλον να δημιουργούμε σύμπαντα στο εργαστήριο, ενώ δεν αντιλαμβανόμαστε ότι πιθανότατα ζούμε σε δέκα διαστάσεις. Αυτή είναι μία νέα επιστημονική ιδέα που ανέπτυξε ο Δημήτρης Νανόπουλος, διακεκριμένος καθηγητής Φυσικής Υψηλών Ενεργειών του πανεπιστημίου του Τέξας A&M και τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών.

Η πιο μεγάλη, ίσως, αλήθεια για το σύμπαν είναι το ότι παραμένει μυστηριώδες και ανεξερεύνητο. Γι’ αυτό και δεν πρόκειται ποτέ να πάψει να μας συναρπάζει και να μας δίνει αφορμές για συζητήσεις, προβληματισμούς και όνειρα.

______________________

  Πηγή: oneman.gr

by Αντικλείδι , http://antikleidi.com

Κατηγορίες:
Νέα
web design by