Ίσως δεν υπάρχει πιο καθολικό και υπαρξιακό ερώτημα από το «από πού προερχόμαστε». Όχι μόνο εμείς ως άτομα ή είδος, αλλά το ίδιο το Σύμπαν: η ύλη, η ενέργεια, ο χώρος, ο χρόνος και οι νόμοι που τα διέπουν. Για χιλιάδες χρόνια, τέτοια ερωτήματα ανήκαν στη σφαίρα της μυθολογίας, της θρησκείας και της φιλοσοφίας. Ωστόσο, μέσα στους δύο τελευταίους αιώνες η επιστήμη άρχισε να προσφέρει συγκεκριμένες, τεκμηριωμένες απαντήσεις.
Ήδη από τα μέσα του 19ου αιώνα, οι παρατηρήσεις γεωλόγων και φυσιοδιφών όπως ο Κάρολος Δαρβίνος, αποκάλυπταν ότι η Γη δεν είναι λίγων χιλιάδων ετών, όπως πίστευαν οι παραδόσεις, αλλά εκατομμυρίων ή και δισεκατομμυρίων. Η βραδεία δημιουργία ιζηματογενών πετρωμάτων και η εξέλιξη των απολιθωμένων μορφών ζωής απαιτούσαν τεράστια χρονικά διαστήματα. Έτσι, άρχισε να θεμελιώνεται η ιδέα ενός «αρχαίου Κόσμου».
Η επανάσταση στην Aστρονομία: το Σύμπαν είναι σε διαστολή
Καθοριστική για την κατανόηση της κοσμικής μας προέλευσης ήταν η συμβολή της αστρονομίας τον 20ό αιώνα. Ο Αϊνστάιν με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας το 1915 θεμελίωσε ένα νέο τρόπο κατανόησης του Σύμπαντος: ο χωροχρόνος καμπυλώνεται από την ύλη και την ενέργεια. Λίγο αργότερα, παρατηρήσεις του Vesto Slipher και του Edwin Hubble έδειξαν ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς, υποδεικνύοντας ότι το Σύμπαν διαστέλλεται -και μάλιστα ταχύτερα απ’ ότι μπορεί να εξηγηθεί ακόμα και τώρα.
Αυτή η διαπίστωση σήμαινε ότι το Σύμπαν ήταν παλαιότερα πιο μικρό, πιο πυκνό και πιο θερμό. Αυτή είναι η βάση του μοντέλου της «θερμής Μεγάλης Έκρηξης» (Hot Big Bang), το οποίο περιγράφει την εξέλιξη του Σύμπαντος από ένα εξαιρετικά πυκνό και θερμό πρώιμο στάδιο.
Το αποτύπωμα του Big Bang: η μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου
Το 1965, οι Arno Penzias και Robert Wilson ανακάλυψαν τυχαία ένα υπόλειμμα αυτής της αρχικής κατάστασης: μια ομοιόμορφη ακτινοβολία που διαπερνά όλο το Σύμπαν, λίγους μόνο βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν. Η «κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου» αποτελεί την ισχυρότερη απόδειξη της Μεγάλης Έκρηξης.
Έκτοτε, η επιστήμη έχει μετρήσει με απίστευτη ακρίβεια τη θερμοκρασία της, τις μικροσκοπικές διακυμάνσεις της και το φάσμα της — όλα όσα προβλέπει η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.
Τα αδιέξοδα του κλασικού μοντέλου και η λύση της «πληθωριστικής θεωρίας»
Παρότι η Μεγάλη Έκρηξη εξηγεί πολλά, υπάρχουν κάποια μυστήρια που δεν μπορεί να επιλύσει από μόνη της:
- Πώς γίνεται περιοχές του Σύμπαντος να έχουν σχεδόν την ίδια θερμοκρασία, χωρίς να έχουν «επικοινωνήσει» ποτέ μεταξύ τους;
- Γιατί το Σύμπαν φαίνεται να έχει τέλεια γεωμετρία (επιπεδότητα) σε κοσμική κλίμακα;
- Πού είναι τα υπολείμματα σωματιδίων μεγάλης ενέργειας που θα περίμενε κανείς από ένα τόσο θερμό ξεκίνημα;
Αυτά τα ερωτήματα απαντήθηκαν θεωρητικά στη δεκαετία του 1980 μέσω μιας νέας ιδέας: της κοσμικής πληθωριστικής διαστολής. Η θεωρία του «πληθωρισμού» υποστηρίζει ότι, πριν ακόμη ξεκινήσει η θερμή φάση της Μεγάλης Έκρηξης, το Σύμπαν πέρασε από μια περίοδο ταχύτατης διαστολής, όπου αυξήθηκε εκθετικά το μέγεθός του.
Ο πληθωρισμός εξηγεί γιατί το Σύμπαν είναι τόσο ομοιογενές και επίπεδο, και προβλέπει μικροσκοπικές διακυμάνσεις στην πυκνότητα της ύλης — αυτές ακριβώς που παρατηρούμε σήμερα στον κοσμικό ιστό των γαλαξιών.
Η καλύτερη απάντηση που έχουμε (αλλά όχι η τελική)
Σήμερα, το μοντέλο της «θερμής πληθωριστικής Μεγάλης Έκρηξης» είναι η καλύτερη επιστημονική εξήγηση για την καταγωγή του Σύμπαντος.
Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη θεμελιώδη ερωτήματα:
- Πόσο κράτησε η φάση του πληθωρισμού;
- Πώς ξεκίνησε; Από ένα κβαντικό κενό; Από μια αρχική μοναδικότητα;
- Ποια μορφή πήρε το πεδίο που τον προκάλεσε;
- Μπορούμε να ανιχνεύσουμε βαρυτικά κύματα-απομεινάρια αυτής της φάσης;
Η κοσμολογία παραμένει μια επιστήμη στα όριά της. Κάθε απάντηση γεννά νέα ερωτήματα. Αλλά για πρώτη φορά στην ιστορία, μπορούμε να πούμε ότι έχουμε επιστημονικά τεκμηριωμένες απαντήσεις στο βαθύτερο ερώτημα: από πού προήλθε το Σύμπαν;
Α.Ν
