Θεωρίες Εξέλιξης

by space3explorers
in Uncategorized
on February 24, 2020

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι μια κοσμολογική προσέγγιση για το πώς ξεκίνησε το Σύμπαν.

Με απλά λόγια, εξηγεί, πώς «γεννήθηκε» το Σύμπαν από μια μικρή μοναδικότητα και πώς επεκτάθηκε τα επόμενα 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια για να γίνει το Σύμπαν, όπως το γνωρίζουμε σήμερα.

Το πρώτο δευτερόλεπτο και η γέννηση του φωτός

Στο πρώτο δευτερόλεπτο αμέσως μετά τη δημιουργία του Σύμπαντος, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος ήταν περίπου 5,5 δισεκατομμύρια βαθμοί Κελσίου, σύμφωνα με τη NASA.

Το Σύμπαν αποτελούνταν από μια μεγάλη σειρά θεμελιωδών σωματιδίων, όπως νετρόνια, ηλεκτρόνια και πρωτόνια. Θα ήταν αδύνατο να δει κανείς αυτήν την «πρώιμη σούπα», επειδή το φως δε μπορούσε να περάσει στο εσωτερικό της.

«Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα έκαναν το φως (φωτόνια) να σκορπίσει, όπως σκορπίζουν οι ακτίνες του ήλιου από τα σταγονίδια νερού στα σύννεφα» αναφέρει η ίδια πηγή (NASA). Με την πάροδο του χρόνου, ωστόσο, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια συναντήθηκαν με πυρήνες και δημιούργησαν ουδέτερα άτομα. Αυτό επέτρεψε στο φως να περάσει, περίπου 380.000 έτη φωτός μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Το πρώιμο αυτό φως –μερικές φορές καλείται και ως λυκόφως της Μεγάλης Έκρηξης- είναι γνωστό ως κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων

Αρχή της ταχείας διαστολής του σύμπαντός

Η μεγάλη έκρηξη αναφέρεται στην αρχή της ταχείας διαστολής του σύμπαντός μας. Ο EdwinHubble ανακάλυψε αυτήν την διαστολή τη δεκαετία του 1920 μέσω παρατηρήσεων μακρινών γαλαξιών, δείχνοντας ότι, καθώς ο χρόνος περνά, οι αποστάσεις μεταξύ τους συνεχώς μεγαλώνουν. Αυτή η εκπληκτική ανακάλυψη εξηγείται υπέροχα από τη γενική σχετικότητα, δηλαδή τη θεωρία του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα, εμπλουτισμένη με δύο νέες έννοιες, αυτές της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

Εάν το σύμπαν διαστέλλεται και σήμερα, θα έπρεπε να ήταν μικρότερο στο παρελθόν, άρα και η ύλη και ενέργεια που περιέχει θα έπρεπε τότε να ήταν πιο πυκνή και θερμή. Η γενική σχετικότητα προσδιορίζει ακριβώς το πώς συνέβη αυτό, κάνοντας κάποιες σημαντικότατες προβλέψεις. Πιο συγκεκριμένα, το σύμπαν θα έπρεπε να είναι γεμάτο με την εναπομένουσα θερμότητα από την αρχική κοσμική πύρινη σφαίρα. Αυτό το “υπόλοιπο” της μεγάλης έκρηξης παρατηρήθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1960 και είναι γνωστό ως κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία.

Μόλις λίγα λεπτά μετά τη μεγάλη έκρηξη, το πρώιμο σύμπαν ήταν κατάλληλα θερμό ώστε να συνθέσει τα ελαφρά στοιχεία του περιοδικού πίνακα (ως το υδρογόνο και το ήλιο από το ακατέργαστο υλικό που υπήρχε) σε ποσότητες που μετρήθηκαν και συμφωνούνεπακριβώς με της προβλέψεις της κοσμολογίας. Ενώ οι μικροσκοπικές ανομοιομορφίες της αρχικής κατανομής της καυτής, πυκνής, ύλης εξελίχθηκαν στους αστέρες και τους γαλαξίες που παρατηρούμε σήμερα.

Αυτές οι παρατηρήσεις, μαζί με πολλές άλλες, κάνουν τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης ένα αξιοσημείωτο και ακλόνητο γεγονός της σύγχρονης επιστήμης.

Σχετικά βίντεο:

Θεωρία των χορδών

Mια από τις πολλά υποσχόμενες, αλλά και τις πλέον αμφιλεγόμενες θεωρίες της μοντέρνας φυσικής είναι εκείνη των Xορδών. Είναι μια θεωρία που μπορεί να δώσει όλες τις απαντήσεις στην φυσική. Έχει όμως ένα πρόβλημα: δεν μπορεί να γίνει αντικείμενο πειραματικής μελέτης. Θεωρία που δεν προσφέρει τον τρόπο διάψευσής της, είχε γράψει ο μεγάλος φιλόσοφος της επιστήμης KarlPopper, δεν μπορεί να είναι επιστημονική. Παρ’ όλα αυτά όμως η συζήτηση στους κύκλους των φυσικών είναι έντονη.

«H θεωρία των χορδών υπόσχεται την συνένωση των δύο βασικών θεωριών της φυσικής του 20ου αιώνα», δήλωσε ο καθηγητής BrianGreen . «Έχουμε μάθει ότι τα μεγαλύτερα πράγματα στο σύμπαν, αστέρια, γαλαξίες (ακόμη και το σύμπαν καθεαυτό) εξηγούνται πολύ καλά από την γενική θεωρία της σχετικότητας του Aϊνστάιν. Tα μικρά πράγματα του σύμπαντος – μόρια, άτομα, υποατομικά σωματίδια κ.λ.π. – εξηγούνται καλά από μια άλλη θεωρία που ονομάζεται κβαντομηχανική. Tο περίεργο είναι πως κάθε μία από αυτές τις θεωρίες ισχυρίζεται ότι η άλλη είναι λάθος. Yπάρχει ένας τρομερός ανταγωνισμός μεταξύ της γενικής σχετικότητας και της κβαντομηχανικής, που πενήντα χρόνια τώρα προσπαθούν να συμβιβάσουν οι άνθρωποι. Tελικά, ήρθε η θεωρία των χορδών και μας έδειξε τον τρόπο που μπορεί να γίνει αυτό.

H βασική ιδέα της θεωρίας των χορδών είναι απλή. Πριν από καιρό μάθαμε ότι τα μόρια και τα άτομα απαρτίζονται από μικρότερα σωματίδια: τα μικρά ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα. O πυρήνας με την σειρά του είναι φτιαγμένος από μικρότερα ακόμη σωματίδια: τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Για κάμποσο καιρό οι άνθρωποι πίστευαν ότι η ιστορία τέλειωνε εκεί. Aλλά πιο εκλεπτυσμένα πειράματα έδειξαν ότι αν κοιτάξουμε πιο προσεκτικά μέσα σε ένα πρωτόνια ή ένα νετρόνιο, θα βρούμε ακόμη μικρότερα σωματίδια, τα ονομαζόμενα κουάρκ. H θεωρία των χορδών λέει πως υπάρχει ένα ακόμη χαμηλότερο επίπεδο. Aν δείτε πολύ βαθιά μέσα σε ένα ηλεκτρόνια ή μέσα σε ένα κουάρκ, λέει η θεωρία των χορδών, θα βρείτε ένα μικρό βρόγχο ένα νηματίδιο ενέργειας που χορεύει. Aυτό τον μικρό βρόγχο τον αποκαλούμε χορδή. Mοιάζει με ένα μικρό κομμάτι χορδής. H υπέροχη ιδέα αυτής της θεωρίας είναι ότι τελικά έχουμε ένα μόνο συστατικό, ένα βασικό πράγμα, για να εξηγήσουμε όλο το σύμπαν: την χορδή. Mια χορδή όμως μπορεί να ταλαντώνεται με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, όπως μια χορδή ενός βιολιού μπορεί να παίξει πολλές νότες. Kάθε διαφορετικό είδος ταλάντωσης αυτών των μικρών βρόγχων, λοιπόν δεν δίνει διαφορετικούς ήχους, δίνει διαφορετικά σωματίδια. Tο ηλεκτρόνιο δηλαδή στην πραγματικότητα είναι μία χορδή που ταλαντώνεται κατά ένα τρόπο, το κουάρκ μια επίσης χορδή που ταλαντώνεται κατά διαφορετικό τρόπο. Kατά μία έννοια η θεωρία των χορδών ξαναφέρνει στην ζωή την παλιά ιδέα της μουσικής των σφαιρών, αλλά σε μικροσκοπικό επίπεδο».

Ποιο όμως είναι το πρόβλημα με την Θεωρία?

Πολλοί, απαντά το BrianGreen, θέλουν την ένωση των δύο βασικών θεωριών και αν και ξέρουν ότι «η θεωρία των χορδών μπορεί να δώσει λύση σε αυτό το μεγάλο πρόβλημα, φοβούνται ότι μπορεί να μην υπάρχει τρόπος να ελεγχθεί πειραματικά…

Aυτοί οι μικροί βρόγχοι είναι εξαιρετικά μικροσκοπικοί. Αν θεωρήσουμε ότι το άτομο έχει το μέγεθος του γνωστού σύμπαντος, τότε η χορδή θα έχει το μέγεθος ενός δένδρου. Προς το παρόν δεν έχουμε μια πειραματική διαδικασία που να μεγεθύνει τα πράγματα τόσο πολύ ώστε αν μπορέσουμε να τα δούμε απ’ ευθείας.

Έμμεσοι τρόποι προσέγγισης

Η θεωρία των χορδών θέλει το σύμπαν να έχει περισσότερα είδη υποατομικών σωματιδίων – περισσότερες μορφές ταλαντώσεων – που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη. Ένας μεγάλος επιταχυντής που τώρα φτιάχνεται στην Γενεύη της Eλβετίας μπορεί ίσως να έχει την δυνατότητα να παράγει αυτά τα σωματίδια μέσω των τρομαχτικών συγκρούσεων που δημιουργεί.

Επιστήμονας που εργάζεται στην θεωρία των Χορδών

Ο BrianGreen εργάζεται να αποδείξει ότι ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι θεμελιακές ιδέες, αλλά προϊόντα βαθύτερης οργάνωσης του σύμπαντος. «H ιδέα του χώρου και του χρόνου είναι προσεγγίσεις βαθύτερων οργανωτικών αρχών, αρχές που εμφανίζονται όταν το σύμπαν βρεθεί σε ακραίες καταστάσεις. Aυτό που προσπαθούμε τώρα να κάνουμε είναι να βρούμε ποιες είναι αυτές οι αρχές…»

Το κυρτό σύμπαν

Ένα από τα ανοιχτά προβλήματα της κοσμολογίας είναι η γεωμετρία του Σύμπαντος, και συγκεκριμένα εάν είναι επίπεδο, ή εάν έχει θετική ή αρνητική κυρτότητα.

Πόση ύλη περιέχει το Σύμπαν;

Αν δεν υπήρχε καθόλου μάζα στο Σύμπαν, αυτό θα διαστελλόταν για πάντα, και η ταχύτητα με την οποία θα απομακρύνονταν μεταξύ τους τα αντικείμενα που θα βρίσκονταν σε ακινησία ως προς το διαστελλόμενο

σύμπαν, δεν θα μεταβαλλόταν καθώς το Σύμπαν θα επεκτεινόταν.

Γνωρίζουμε φυσικά ότι το Σύμπαν δεν είναι άδειο αλλά γεμάτο με ύλη και η συνηθισμένη ύλη έλκει άλλη ύλη μέσω των δυνάμεων βαρύτητας, προκαλώντας έτσι επιβράδυνση στη διαστολή του σύμπαντος.

Αν η πυκνότητα του σύμπαντος υπερβαίνει κάποιο συγκεκριμένο όριο, γνωστό ως κρίσιμη πυκνότητα, αυτή η βαρυτική έλξη θα είναι αρκετά ισχυρή ώστε να σταματήσει τη διαστολή και στη συνέχεια να την αντιστρέψει κάνοντας το Σύμπαν να καταρρεύσει

τελικά στη μεγάλη σύνθλιψη.

Από την άλλη πλευρά, αν η μέση πυκνότητα του σύμπαντος είναι μικρότερη από την κρίσιμη πυκνότητα, το σύμπαν θα διαστέλλεται για πάντα, και μάλιστα μετά από κάποιο σημείο η διαστολή προχωρεί σαν να ήταν το σύμπαν άδειο από ύλη.

Ένα “κρίσιμο σύμπαν”, με μια κρίσιμη πυκνότητα ισορροπεί μεταξύ αυτών των δύο δυνατοτήτων

Ποιο είναι το σχήμα του σύμπαντος?

α) το ανοιχτό ή υπερβολικό Σύμπαν (β) το ανοικτό επίπεδο (γ) το κλειστό ή σφαιρικό σύμπαν

Όσον αφορά στο μέλλον του Σύμπαντος, θα πρέπει να επισημανθεί ότι, επειδή η μεγάλης κλίμακας δύναμη στο Σύμπαν είναι η δύναμη της βαρύτητας, η διαστολή του Σύμπαντος θα περιγράφεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Στο πλαίσιο της θεωρίας αυτής υπάρχουν τρία πρότυπα Σύμπαντος που προβλέπουν την παρατηρούμενη σήμερα διαστολή:

Η διάκριση των οποίων γίνεται με βάση τη μέση πυκνότητα της ύλης και την επιβράδυνση του ρυθμού διαστολής.

β)

Αν η πυκνότητα του Σύμπαντος σε κάποια χρονική στιγμή ήταν ίση με τη κρίσιμη, δηλαδή υπήρχε παντού η ίδια πυκνότητα, τότε θα συνεχίσει να είναι ίση με την κρίσιμη επ’ άπειρον. Στην περίπτωση αυτή ο ρυθμός διαστολής θα ελαττώνεται συνεχώς, έως ότου μηδενισθεί σε άπειρο χρόνο. Στην περίπτωση αυτή το Σύμπαν είναι ανοικτό επίπεδο (flat). Σε ένα επίπεδο Σύμπαν ισχύει η Ευκλείδεια Γεωμετρία που μαθαίνουμε.

(γ)

Αν η πυκνότητα του Σύμπαντος είναι μεγαλύτερη της κρίσιμης, τότε ο ρυθμός διαστολής θα μηδενισθεί σε πεπερασμένο χρόνο και θα επακολουθήσει συστολή. Στην περίπτωση αυτή το Σύμπαν είναι κλειστό ή σφαιρικό (closed). Σε ένα κλειστό Σύμπαν ισχύει η Riemann γεωμετρία που είναι κλάδος της διαφορική γεωμετρίας.

(α)

Τέλος αν η πυκνότητα είναι μικρότερη της κρίσιμης, τότε ο ρυθμός διαστολής ναι μεν ελαττώνεται με την πάροδο του χρόνου, αλλά δεν μηδενίζεται ποτέ. Στην περίπτωση αυτή το Σύμπαν είναι υπερβολικό ή ανοικτό και ισχύει η διαφορική γεωμετρία.

Το σχήμα του σύμπαντος δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

Επομένως, αν το Σύμπαν είναι κλειστό, την ώρα της δημιουργίας του, ο χώρος και η μάζα του ήταν συγκεντρωμένοι αρχικά σε ένα σημείο (bigbangtheory).

Αν όμως το Σύμπαν είναι ανοικτό, αυτό σημαίνει ότι είναι και άπειρο, οπότε κατά τη στιγμή της δημιουργίας του δεν ήταν συγκεντρωμένο σε ένα σημείο. Στην περίπτωση αυτή, μπορούσε να πούμε ότι η Μεγάλη Έκρηξη είχε συμβεί “παντού”.

Θεωρία του Χάους

Η θεωρία του χάους μελετά τη συμπεριφορά κάποιων μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων που είναι σχετικά ιδιαίτερα στις αρχικές συνθήκες Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται φαινόμενο της πεταλούδας.

Χάος: Όταν το παρόν καθορίζει το μέλλον, αλλά η προσέγγιση του παρόντος δεν προσδιορίζει κατά προσέγγιση το μέλλον.

Χαοτική συμπεριφορά μπορεί να παρατηρηθεί σε πολλά φυσικά συστήματα, όπως ο καιρός, η ατμόσφαιρα, το ηλιακό σύστημα και η εξέλιξη των πληθυσμών.

Αυτή η τεχνική χρήση του όρου “χάος” διαφωνεί με την καθομιλουμένη, στην οποία το χάος υποδηλώνει την παντελή έλλειψη τάξης. Όταν λέγεται ότι η θεωρία του χάους μελετά ντετερμινιστικά συστήματα, είναι απαραίτητο να αναφέρεται και το συγγενές πεδίο της φυσικής που λέγεται Κβαντική θεωρία του Χάους και μελετά μη αιτιοκρατικά συστήματα σύμφωνα με τους νόμους της Κβαντομηχανικής. Στην γενική χρήση, “χάος” σημαίνει “μια κατάσταση διαταραχής”

Στη παραπάνω εικόνα φαίνεται το σχήμα πεταλούδας που δημιουργεί το χάος σύμφωνα με την θεωρία του.

Σύμφωνα με τις πληροφορίες που μας δίνονται το χάος άρχισε να απασχολεί τους επιστήμονες ως ένα ‘’γνωστό’’ πείραμα πριν από περίπου μισό αιώνα.

Τι πίστευε η αρχαία Ελλάδα για τη θεωρία του χάους

Kατά τις αρχικές περιόδους της ανάπτυξης και της διαμόρφωσης των πρώτων γήινων πολιτισμών, η εκλεπτυσμένη ανθρώπινη σκέψη πρωτοπόρων ιερέων-αστρονόμων και φυσιολόγων φιλοσόφων –μέσω των τότε θρησκευτικών αντιλήψεων και της εμπειρικής ανθρώπινης νόησης εκείνης της εποχής– προσπάθησε να εξηγήσει την «πρώτη αρχή» μέσω της οποίας έλαβε υπόσταση ο Kόσμος. Eξ αυτού οι σοφοί των σπουδαίων ανατολικών πολιτισμών είτε δέχονταν εξαρχής την ύπαρξη κάποιων θεών, με τις ενέργειες των οποίων δημιουργήθηκε το Σύμπαν, είτε θεωρούσαν ότι προϋπήρχε μια «ύλη» επί της οποίας ο θεός ή οι θεοί άσκησαν την καθοριστική, διαμορφωτική ενέργειά τους. Στην πρώτη περίπτωση οι θεοί δημιουργούν τα πάντα εκ του μηδενός, ενώ στη δεύτερη η Δημιουργία συντελείται απ’ την καθοριστική ανάμειξη και τον κατάλληλο συνδυασμό των «κοσμικών στοιχείων».

Η Θεωρία του Χάους είναι μια επιστήμη της πρόβλεψης της συμπεριφοράς των “εγγενώς απρόβλεπτων” συστημάτων. Πρόκειται για ένα μαθηματικό εργαλείο που μας επιτρέπει να εξαγάγουμε τις όμορφα διατεταγμένες δομές από μια θάλασσα του χάους – ένα παράθυρο στις πολύπλοκες εργασίες τέτοιων διαφορετικών φυσικών συστημάτων, όπως η μάχη της ανθρώπινης καρδιάς και οι τροχιές των αστεροειδών.

Η Θεωρία του Χάους δεν είναι μόνο η πρόνοια των μαθηματικών. Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός ότι συνέταξε ειδικούς από πολλούς τομείς – φυσικούς και βιολόγους, επιστήμονες υπολογιστών και οικονομολόγους.

Όχι μόνο μπορούν να βρεθούν χαοτικά συστήματα σχεδόν οπουδήποτε θέλετε να κοιτάξετε, μοιράζονται πολλά κοινά χαρακτηριστικά ανεξάρτητα από το πού προέρχονται.

Η Θεωρία του Χάους έχει επιστρέψει την προσοχή όλων σε πράγματα που κάποτε θεωρούσαμε ότι καταλάβαμε και μας έδειξε ότι η φύση είναι πολύ πιο περίπλοκη και εκπληκτική από όσο φανταζόμασταν ποτέ.

Παράλληλα Σύμπαντα

Το Πολυσύμπαν είναι το υποθετικό σύνολο των άπειρων ή πεπερασμένων δυνατών Συμπάντων (που περιέχει και το ιστορικό σύμπαν όπου βιώνουμε) που περιλαμβάνει όλα όσα υπάρχουν και όλα όσα θα μπορούσαν να υπάρχουν: τα σύνολα του διαστήματος, του χρόνου, της ύλης και της ενέργειας, καθώς και τους φυσικούς νόμους και σταθερές που τα περιγράφουν. Τα διάφορα σύμπαντα μέσα στο πολυσύμπαν συχνά ονομάζονται και παράλληλα σύμπαντα.

Για τον μέσο άνθρωπο, η κβαντομηχανική είναι η πιο “μπερδεμένη” και δυσνόητη επιστήμη. Μια νέα ριζοσπαστική θεωρία του εν λόγω κλάδου της φυσικής, έρχεται τώρα να υποστηρίξει ότι τα παράλληλα σύμπαντα υπάρχουν και πως αλληλεπιδρούν και μεταξύ τους. Και υπογραμμίζει πως κάτι τέτοιο θα μπορεί σύντομα να τεκμηριωθεί με επιστημονικά τεστ.

Το ριζοσπαστικό στοιχείο της καινούριας θεωρίας είναι ότι περιλαμβάνει υποθέσεις που δίνουν τη δυνατότητα να ελεγχθεί πειραματικά η ύπαρξη άλλων συμπάντων πέρα από το δικό μας.

“Το ελκυστικό της προσέγγισής μας είναι πως, αν υπάρχει ένας μόνο κόσμος, αυτή ανάγεται στη Νευτώνεια μηχανική, ενώ μετασχηματίζεται στην κβαντική μηχανική στην περίπτωση ύπαρξης ενός τεράστιου αριθμού πολλαπλών κόσμων”, επισημαίνει ο καθηγητής και η ομάδα του.

Ο προπελασγικός μύθος της δημιουργίας μας δίνει μια εικόνα για το τι είναι παράλληλο σύμπαν .Τα προσωποποιημένα σύμπαντα της Ευρυνόμης και του Οφίωνα δημιούργησαν το δικό μας σύμπαν και ενδεχομένως και κάποια άλλα. Αυτά μεταξύ τους είναι «συγγενικά».

Υπάρχει άραγε ένα άτομο που δεν είναι εσείς, αλλά ζει σε έναν πλανήτη που ονομάζεται Γη, με νεφοσκεπή βουνά, εύφορα χωράφια και μεγαπόλεις, σε ένα ηλιακό σύστημα που έχει άλλους οκτώ πλανήτες; Η ιδέα ενός τέτοιου άλτερέγκο ακούγεται περίεργη και αδιανόητη, αλλά απ’ ότι φαίνεται ίσως πρέπει να ζήσουμε μαζί της, καθώς υποστηρίζεται από αστρονομικές παρατηρήσεις. Το απλούστερο και πιο δημοφιλές κοσμολογικό μοντέλο σήμερα, προβλέπει ότι έχετε έναν «διττό», ένα αντίγραφό σας σε έναν γαλαξία περίπου 10 στην 1028 μέτρα από εδώ.

Πρόκειται για μια απόσταση τόσο μεγάλη που ξεφεύγει από το πεδίο των αστρονομικών παρατηρήσεων, αλλά αυτό δεν κάνει τον «διττό» σας λιγότερο πραγματικό. Η εκτίμηση προκύπτει από δεδομένα που θα δούμε παρακάτω και δεν προϋποθέτει καν τις υποθέσεις της σύγχρονης φυσικής, παρά απλώς ότι ο χώρος είναι άπειρος (ή τουλάχιστον αρκετά μεγάλος) σε μέγεθος και σχεδόν ομοιόμορφα γεμάτος με ύλη, όπως δείχνουν οι παρατηρήσεις.

Σε άπειρο χώρο, ακόμη και τα πιο απίθανα γεγονότα πρέπει κάπου να συμβαίνουν. Υπάρχουν απείρως πολλοί άλλοι κατοικημένοι πλανήτες, μεταξύ των οποίων όχι μόνο ένας, αλλά απείρως πολλοί που έχουν ανθρώπους με την ίδια εμφάνιση, όνομα και μνήμες όπως εσείς, οι οποίοι παίζουν κάθε δυνατή παραλλαγή των επιλογών ζωής σας.

Κατά πάσα πιθανότητα δεν θα δείτε ποτέ τους άλλους εαυτούς σας. Η πιο μακρινή απόσταση που μπορείτε να παρατηρήσετε είναι η απόσταση που το φως κατάφερε να ταξιδέψει κατά τα 14 δισεκατομμύρια χρόνια από τότε που άρχισε το Big Bang, η Μεγάλη ‘Εκρηξη.

Το άπειρο

Το άπειρο είναι αφηρημένη έννοια που περιγράφει κάτι χωρίς κανένα όριο και έχει σημασία σε μια σειρά από επιστήμες, κυρίως τα μαθηματικά και τη φυσική. Η λέξη άπειρο προέρχεται από το στερητικό πρόθεμα “α-” και τη λέξη “πέρας” που σημαίνει τέλος. Αναφέρεται σε διαφορετικές έννοιες (που συνήθως συνδέονται με την έννοια του “χωρίς τέλος”) που προκύπτουν στη φιλοσοφία, τα μαθηματικά και τη θεολογία.

Στα μαθηματικά, το “άπειρο” χρησιμοποιείται συνήθως σε περιπτώσεις όπου αντιμετωπίζεται σαν να ήταν αριθμός (δηλαδή για τη σειρά ή το μέγεθος κάποιου πράγματος, π.χ.:(“άπειρος αριθμός στοιχείων”) αλλά είναι διαφορετικό είδος αριθμού από τους πραγματικούς αριθμούς. Το άπειρο βρίσκεται στα όρια, στους αριθμούς άλεφ, στις τάξεις της θεωρίας συνόλων, στα Ντέντεκιντ-άπειρα σύνολα, στο παράδοξο του Ράσελ, στη μη καθιερωμένη αριθμητική, στους υπερπραγματικούς αριθμούς, στην προβολική γεωμετρία, στο εκτεταμένο σύστημα πραγματικών αριθμών και στο απόλυτο άπειρο του Κάντορ.

Υπάρχουν, πράγματι, δύο ξεχωριστές υποθέσεις: “απείρως μεγάλες” και “απείρως μικρές”. Με απείρως μεγάλο, εννοείται ότι ο χώρος μπορεί να έχει άπειρο όγκο, ότι ο χρόνος μπορεί να συνεχιστεί για πάντα και ότι μπορεί να υπάρχουν άπειρα πολλά φυσικά αντικείμενα. Από απείρως μικρό, εννοώ τη συνέχεια – την ιδέα ότι ακόμη και ένα λίτρο χώρου περιέχει έναν άπειρο αριθμό σημείων, ο χώρος αυτός μπορεί να επεκταθεί επ ‘αόριστον χωρίς να συμβεί κάτι κακό και ότι υπάρχουν ποσότητες στη φύση που μπορούν να διαφέρουν συνεχώς.

Οι δύο υποθέσεις είναι στενά συνδεδεμένες, επειδή ο πληθωρισμός, η πιο δημοφιλής εξήγηση του BigBang μας, μπορεί να δημιουργήσει έναν άπειρο όγκο, επεκτείνοντας τον συνεχή χώρο επ ‘αόριστον. Η θεωρία του πληθωρισμού ήταν θεαματικά επιτυχημένη και είναι ένας κορυφαίος υποψήφιος για το βραβείο Νόμπελ.

Εξηγεί πώς ένα υποατομικό στίγμα της ύλης μετατράπηκε σε ένα τεράστιο BigBang, δημιουργώντας ένα τεράστιο, επίπεδο, ομοιόμορφο σύμπαν, με μικροσκοπικές διακυμάνσεις της πυκνότητας που τελικά εξελίχθηκαν στους σημερινούς γαλαξίες και την κοσμική δομή μεγάλης κλίμακας – όλα σε όμορφες συμφωνίες με μετρήσεις ακρίβειας από πειράματα όπως τα πειράματα Planck και BICEP2. Αλλά προβλέποντας ότι ο χώρος δεν είναι μόνο μεγάλος αλλά πραγματικά απεριόριστος, ο πληθωρισμός έχει επίσης επιφέρει το λεγόμενο πρόβλημα μέτρου, το οποίο θεωρώ ως τη μεγαλύτερη κρίση που αντιμετωπίζει η σύγχρονη φυσική.

Η φυσική έχει να κάνει με την πρόβλεψη του μέλλοντος από το παρελθόν, αλλά ο πληθωρισμός φαίνεται να σαμποτάρει αυτό. Όταν προσπαθούμε να προβλέψουμε την πιθανότητα να συμβεί κάτι συγκεκριμένο, ο πληθωρισμός δίνει πάντα την ίδια άχρηστη απάντηση: το άπειρο διαιρούμενο από το άπειρο. Το πρόβλημα είναι ότι ανεξάρτητα από το πείραμα που κάνετε, ο πληθωρισμός προβλέπει ότι θα υπάρξουν άπειρα πολλά αντίγραφα από σας, μακριά στο άπειρο χώρο μας, λαμβάνοντας κάθε φυσικά δυνατό αποτέλεσμα. και παρά τα χρόνια της λείανσης των δοντιών στην κοσμολογική κοινότητα, δεν προέκυψε συναίνεση σχετικά με τον τρόπο απόκτησης λογικών απαντήσεων από αυτά τα άπειρα. Έτσι, αυστηρά μιλώντας, εμείς οι φυσικοί δεν μπορούμε πλέον να προβλέψουμε τίποτα!

Αυτό σημαίνει ότι οι σημερινές καλύτερες θεωρίες χρειάζονται σοβαρή ανατροπή, αποσύροντας μια λανθασμένη υπόθεση. Ποιόαπ’όλα? Εδώ είναι ο βασικός μου ύποπτος: ∞.

Σχετικό βίντεο:

Μαύρες Τρύπες

Ορισμός:

Μαύρη τρύπαονομάζεται το σημείο του χωροχρόνου, στο οποίο οι βαρυτικέςδυνάμεις είναι τόσο μεγάλες, ώστε τίποτε–ούτεκαν τα σωματίδιακαι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το φως–ναμην μπορεί να ξεφεύγει από αυτό. Ο όρος «μαύρη τρύπα» είναι ευρύτατα διαδεδομένος και επινοήθηκε το 1967 από τον Αμερικανό αστρονόμοκαι θεωρητικό φυσικό, Τζον Γουίλερ. Δεναναφέρεται σε τρύπα με τη συνήθη έννοια (οπή), αλλά σε μια περιοχή του χώρου, από την οποία τίποτα δεν μπορεί να επιστρέψει.

Είδη μαύρων τρυπών:

Οι μαύρες τρύπες φαίνονται συχνά πολύ διαφορετικές η μία από την άλλη. Αλλά αυτό συμβαίνει λόγω της ποικιλίας που υπάρχει στα περίχωρά τους. Οι ίδιες οι μαύρες τρύπες είναι όλες ίδιες, εκτός από τρεις χαρακτηριστικές ιδιότητες: τη μάζα τους, τη στροφορμή τους (εάν και πόσο γρήγορα περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα), και το ηλεκτρικό φορτίο τους. Είναι εκπληκτικό ότι οι μαύρες τρύπες διαγράφουν εντελώς όλες τις άλλες σύνθετες ιδιότητες των αντικειμένων που καταπίνουν.

Οι αστρονόμοι μπορούν να μετρήσουν τη μάζα των μαύρων οπών όταν μελετούν το υλικό που είναι σε τροχιά γύρω τους. Μέχρι τώρα, έχουμε βρει δύο τύπους μαύρων οπών: τις αστρικές (μερικές φορές βαρύτερες από τον ήλιο μας) ή τις υπερμεγέθεις (περίπου τόσο βαριές όσο κι ένας μικρός γαλαξίας). Αλλά μπορεί να υπάρξουν και με άλλες μάζες. Παραδείγματος χάριν, οι πρόσφατες παρατηρήσεις δείχνουν ότι μπορούν να υπάρξουν μαύρες τρύπες με μάζες μεταξύ των αστρικών και των υπερμεγεθών μαύρων οπών ή ενδιάμεσης μάζας όπως λέγονται.

Οι μαύρες τρύπες στον γαλαξία μας:

Συνολικά, ο Γαλαξίας μας περιέχει κάπου 100 δισεκατομμύρια άστρα και 100 εκατομμύρια αστρικές μαύρες τρύπες. Οι περισσότερες από αυτές είναι αόρατες σε μας, και μόνο μια δωδεκάδα σχεδόν έχει προσδιοριστεί. Η κοντινότερη σε μας είναι περίπου 1.600 έτη φωτός. Στην περιοχή του ορατού σύμπαντος από τη Γη, υπάρχουν ίσως 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες. Ο καθένας τους έχει περίπου 100 εκατομμύρια αστρικές μαύρες τρύπες. Και κάπου έξω εκεί, μια νέα αστρική μαύρη τρύπα γεννιέται μέσα σε μια υπερκαινοφανή έκρηξη κάθε δευτερόλεπτο.(Μέρος του γαλαξία μας)

Θεωρία του Στίβεν Χόκινγκ για τις μαύρες τρύπες:

Ο διάσημος αστροφυσικός και καθηγητής Στίβεν Χόκινγκ προχώρησε στην επέκταση της θεωρίας του για τις μαύρες τρύπες του διαστήματος, υποστηρίζοντας ότι οι μαύρες τρύπεςείναι πύλες σε ένα άλλο σύμπαν.Συγκεκριμένα, ο Χόκινγκ προχώρησε σε περαιτέρω ανάλυση της προηγούμενης θεωρίας του, επισημαίνοντας ότι οι τρύπες αυτές δεν είναι αυτό που νομίζαμε, δεν αποτελούν δηλαδή παγίδες και φυλακές για τα αντικείμενα που χάνονται στο σκοτάδι.Σύμφωνα με τους νέους ισχυρισμούς του, κάποιος που ταξιδεύει μέσα από μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να επιβιώσει και να βγει από την άλλη πλευρά σε ένα διαφορετικό σύμπαν.Η νέα επανατοποθέτηση στην θεωρία του, σε συνδυασμό με τις έρευνες των θεωρητικών συναδέλφων του AndrewStromingerτου Χάρβαρντ και MalcolmPerryτου Πανεπιστημίου του Cambridge, αναφέρει πως κάτι τέτοιο είναι πολύ πιθανό. Οι επιστήμονες τονίζουν πως η απάντηση βρίσκεται στα σωματίδια μηδενικής ενέργειας, τα οποία ονομάζονται και διαφορετικά “softhair” και ρόλος τους είναι να αποθηκεύουν πληροφορίες σχετικά με τον ορίζοντα της μαύρης τρύπας, δηλαδή το αόρατο όριο που είναι το σημείο χωρίς επιστροφή.Μάλιστα, σε ένα άρθρο τους στο επιστημονικό περιοδικό PhysicalReviewLettersοι αστροφυσικοί –ερευνητέςαναλύουν έναν μηχανισμό διατήρησης των πληροφοριών, που κατά τους ίδιους λειτουργεί ως “έξοδος διαφυγής” στο σύμπαν με το “θάνατο” της μαύρης τρύπας.

Έτσι, οι επιστήμονες πιστεύουν πως τα σωματίδια “softhair” θα μπορούσαν να δημιουργήσουν αντίγραφα ασφαλείας των βασικών νόμων του σύμπαντος που δηλώνουνότι κάτι που έχει κάποτε υπάρξει διατηρείται μέσω των πληροφοριών αυτών.Η κβαντική μηχανική θεωρεί ότι οι πληροφορίες αυτές χάνονται γιατί οι μαύρες τρύπες δεν έχουν “τρίχες”, ωστόσο ο Χόκινγκ στη νέα θεωρία του αναφέρει ότι αυτά τα “softhair” υπάρχουν, επομένως υπάρχει ενδεχομένως και ο μηχανισμός που αποθηκεύειτις πληροφορίες και αυτές συνεχίζουν να υπάρχουν.Παράλληλα, η ομάδα των επιστημόνων αναφέρουν πως με το θάνατο της μαύρης τρύπας εκπέμπεται ακτινοβολία, που έχει πάρει και το όνομα του αστροφυσικού και λέγεται ακτινοβολία Χόκινγκ, με την οποία δημιουργούνται αντίγραφα των πληροφοριών και μεταφέρονται και στο σύμπαν.Τέλος, επισημαίνεται πως οι “τρίχες” δεν αποκαλύπτουν που ακριβώς καταλήγει η ύλη που χάνεται στις μαύρες τρύπες.

Γενική θεωρία σχετικότητας:

Η γενική σχετικότητα είναι μια θεωρία βαρύτητας που αναπτύχθηκε από τον Άινσταϊν την περίοδο 1907-1915.

Η ανάπτυξη της γενικής σχετικότητας ξεκίνησε με την αρχή της ισοδυναμίας, σύμφωνα με την οποία οι καταστάσεις επιταχυνόμενης κίνησηςκαι ηρεμίας σε ένα βαρυτικό πεδίο(για παράδειγμα πάνω στην επιφάνεια της Γης) είναι ταυτόσημες. Το αποτέλεσμα της ιδέας αυτής είναι ότι η ελεύθερη πτώσηείναι αδρανειακή κίνησησε μη ευκλείδειο χώρο: Με άλλα λόγια, ένα αντικείμενο σε ελεύθερη πτώση, πέφτει επειδή αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο τα αντικείμενα κινούνται όταν δεν ασκείται πάνω τους δύναμη, αντί να πέφτει λόγω της δύναμης της βαρύτητας, όπως συμβαίνει στην κλασική μηχανική. Αυτό είναι ασύμβατο με την κλασική μηχανική και την ειδική σχετικότητα, επειδή σε αυτές τις θεωρίες αντικείμενα που κινούνται αδρανειακά δε μπορούν να επιταχύνουν το ένα σε σχέση με το άλλο, αλλά αντικείμενα σε ελεύθερη πτώση κάνουν ακριβώς αυτό. Για να λυθεί η δυσκολία, ο Άινσταϊν πρότεινε αρχικά πως ο χωροχρόνος είναικαμπυλωμένος. Το 1915ανακοίνωσε τις πεδιακές εξισώσεις Άινσταϊν, οι οποίες συσχετίζουν την καμπύλωση του χωροχρόνου σε σχέση με τη μάζα, την ενέργεια και την ορμή μέσα σε αυτόν.

Με ποιο τρόπο γίνεται ένα άστρο μαύρη τρύπα;

Από τη στιγμή που γεννιέται ένα άστρο μέχρι και το θάνατό του αντιπαλεύει συνεχώς ενάντια στη δύναμη της βαρύτητας. Πρόκειται για μια πάλη που αργά ή γρήγορα είναι καταδικασμένο να χάσει. Και ανάλογα με την ύλη που περιέχει στο τέλος της ζωής του ένα άστρο θα έχει έναν από τρεις διαφορετικούς τρόπους θανάτου.

Συγκεκριμένα:

Αστέρια με λιγότερη από οκτώ φορές τη μάζα του ήλιου, πεθαίνουν σχετικά ήρεμα. Τα εξωτερικά στρώματα τους, μετά από μια γιγάντια έκρηξη, ξεχύνονται στο διάστημα σαν αστρικός άνεμος, κι έτσι το αστέρι αυτό γίνεται προσωρινά ορατό σαν ένα πλανητικό νεφέλωμα.Το υπόλοιπο τμήμα του άστρου, είναι στο μέγεθος της Γης και ονομάζεται λευκός νάνος.

Τα βαρύτερα αστέρια πεθαίνουν με μια θεαματική υπερκαινοφανή έκρηξη, κι αν το άστρο ήταν μέτρια βαρύ, τότε το κατάλοιπο του φτιάχνει ένα αστέρι νετρονίων: μια πυκνή σφαίρα από νετρόνια, που συμπιέζεται τόσο πολύ που η διάμετρος του είναι κάπου 15 χιλιόμετρα.

Τέλος, τα εξαιρετικά βαριά αστέρια (με μάζα περισσότερη από 25 φορές του Ήλιου) δεν έχουν κανένα τρόπο να αντισταθούν στη βαρυτική έλξη καθώς πεθαίνουν. Έτσι, καταρρέουν εντελώς σε μια μαύρη τρύπα.