Οι μακρινοί πρόγονοί μας κάποτε πίστευαν ότι η Γη, που γι' αυτούς αποτελούσε ολόκληρο το Σύμπαν, ήταν επίπεδη. Στη συνέχεια η έννοια του Σύμπαντος επεκτάθηκε με μεγάλα άλματα, πρώτα φθάνοντας στα όρια του ηλιακού μας συστήματος, έπειτα στα όρια του γαλαξία μας και τελικά στις εκατοντάδες δισεκατομμύρια άλλους γαλαξίες που εκτείνονται ως εκεί που έχει φτάσει το βλέμμα του ανθρώπου. Για την περιγραφή αυτού του αχανούς Σύμπαντος η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας εισήγαγε μαθηματικά που θεωρούν ότι το Σύμπαν είναι τετραδιάστατο και ότι μπορεί να έχει περίεργα σχήματα, όπως για παράδειγμα να είναι «κλειστό», σαν την επιφάνεια μιας σφαίρας, ή «ανοιχτό», σαν την επιφάνεια μιας σέλας (σχ. 1). Μόλις πριν από έναν μήνα οι αστρονόμοι, ύστερα από πρωτοποριακές παρατηρήσεις, κατέληξαν στο οριστικό συμπέρασμα πως το Σύμπαν είναι επίπεδο! Έτσι, κατά κάποιον τρόπο, μετά από έρευνες χιλιάδων ετών γυρίσαμε πάλι από εκεί που είχαμε ξεκινήσει, μόνο που τώρα το Σύμπαν είναι πολύ μεγαλύτερο και έχει μία διάσταση παραπάνω!

Σχήμα 1. Σχηματική απεικόνιση του Σύμπαντος με διαφορετική γεωμετρία

Η προσπάθεια να μεταφέρει κανείς στο ευρύ κοινό επιστημονικές έννοιες της Θεωρίας της Σχετικότητας προσκρούει σχεδόν πάντα στην περιορισμένη αντίληψη του φυσικού κόσμου που έχουν οι άνθρωποι. Ζούμε σε ένα χώρο με τρεις διαστάσεις, ενώ η Θεωρία της Σχετικότητας ξεκινάει από την υπόθεση ότι ο χρόνος είναι και αυτός μία επιπλέον διάσταση, σαν τις άλλες τρεις που αντιλαμβανόμαστε, και όχι κάτι ξεχωριστό. Για το λόγο αυτόν οι αστρονόμοι αναγκάζονται να καταφεύγουν σε παραδείγματα με λιγότερες διαστάσεις, που έχουν κάποιο είδος αναλογίας με την επιστημονική πραγματικότητα. Δυστυχώς η μέθοδος αυτή πολλές φορές οδηγεί σε παρανοήσεις, με αποτέλεσμα το κοινό να έχει εντελώς λανθασμένη εντύπωση για το τι πραγματικά συμβαίνει. Ένα κλασικό παράδειγμα αυτού του κινδύνου είναι η εκλαΐκευση της έννοιας της Μεγάλης Έκρηξης και της διαστολής του Σύμπαντος.

Η εντύπωση που έχουν οι περισσότεροι είναι πως όλο το Σύμπαν ήταν, τη στιγμή της δημιουργίας του, συγκεντρωμένο σε ένα σημείο. Κάποια στιγμή το σημείο αυτό εξερράγη, και από τότε το Σύμπαν εξακολουθεί να διαστέλλεται, σα μια σφαίρα που διαρκώς μεγαλώνει. Η εικόνα αυτή συμφωνεί και με αυτήν που χρησιμοποιούν πολλοί αστρονόμοι, στην προσπάθειά τους να αποδώσουν το φαινόμενο της διαστολής του Σύμπαντος: ένα μπαλόνι που «φουσκώνει». Η ιδέα ενός σημείου που εκρήγνυται και στη συνέχεια διαστέλλεται μας είναι οικεία, επειδή στις περισσότερες εκρήξεις που έχουμε δει (κυρίως στο σύγχρονο κινηματογράφο!) το ωστικό κύμα παρουσιάζεται σαν μια πύρινη σφαίρα που διαστέλλεται αργά και εντυπωσιακά. Δυστυχώς αυτή η εικόνα είναι λανθασμένη! Κατ' αρχήν το Σύμπαν δεν διαστέλλεται όπως το ωστικό κύμα μιας έκρηξης στον γύρω χώρο, απλούστατα επειδή αυτό που διαστέλλεται δεν είναι τα αέρια της έκρηξης αλλά ο ίδιος ο χώρος. Το χειρότερο όμως είναι ότι η ίδια η εικόνα της δημιουργίας του Σύμπαντος από ένα μόνο σημείο θα ήταν σωστή, μόνο στην περίπτωση που το Σύμπαν έχει σφαιρική γεωμετρία, και οι πρόσφατες παρατηρήσεις έδειξαν ότι έχει, αντίθετα, επίπεδη!

Και οι δύο παρανοήσεις που αναφέραμε ξεκινούν από την αδυναμία που έχουμε να συλλάβουμε την ιδέα ενός τετραδιάστατου Σύμπαντος. Οι αστρονόμοι, στην προσπάθειά τους να κάνουν αυτή την ιδέα προσιτή, χρησιμοποιούν μια «αναλογία», παρουσιάζοντας την εικόνα ενός δισδιάστατου αντικειμένου σε τρεις διαστάσεις, για να κάνουν προσιτή την ιδέα ενός τρισδιάστατου αντικειμένου σε έναν χώρο τεσσάρων διαστάσεων. Η παρομοίωση του διαστελλόμενου Σύμπαντος με ένα μπαλόνι που φουσκώνει θα πρέπει πάντοτε να συνοδεύεται από την εξήγηση ότι, σε αυτήν την εικόνα, το Σύμπαν δεν είναι όλο το μπαλόνι αλλά μόνο η επιφάνειά του. Στην επιφάνεια αυτή ζουν όντα, π.χ. μυρμήγκια, που δεν αντιλαμβάνονται την τρίτη διάσταση, το «ύψος». Μπορούν όμως να αντιληφθούν, μετρώντας αποστάσεις, ότι όλα τα γειτονικά μυρμήγκια απομακρύνονται διαρκώς, αφού οι μεταξύ τους αποστάσεις συνεχώς μεγαλώνουν. Επειδή κανένα από τα μυρμήγκια δεν κινείται, συμπεραίνουν ότι το «Σύμπαν» τους, η επιφάνεια του μπαλονιού, διαστέλλεται, παρ' όλο που δεν μπορούν να συλλάβουν την έννοια της «τρίτης διάστασης». Κατά τον ίδιο τρόπο εμείς, που είμαστε τρισδιάστατα όντα, αντιλαμβανόμαστε με τις αστρονομικές παρατηρήσεις ότι όλοι οι γαλαξίες απομακρύνονται από τον δικό μας, χωρίς να έχουμε εποπτική αντίληψη του φαινομένου, αφού η τέταρτη διάσταση, στην οποία γίνεται η διαστολή, είναι ο ίδιος ο χρόνος!

Η Μεγάλη Έκρηξη

Ενώ η παρανόηση για τον χώρο διαστολής του Σύμπαντος είναι αποτέλεσμα των ατελών εκλαϊκευτικών παραδειγμάτων που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι, η παρανόηση για τον τρόπο δημιουργίας του είναι εν μέρει και αποτέλεσμα της εσφαλμένης αντίληψης των ίδιων των αστρονόμων. Η Θεωρία της Σχετικότητας προβλέπει ότι το Σύμπαν είναι δυνατό να έχει μόνο τρία σχήματα: είτε σφαιρικό και πεπερασμένο, είτε υπερβολικό και άπειρο είτε, σε μια εντελώς ειδική περίπτωση, επίπεδο και άπειρο. Η περίπτωση του σφαιρικού και πεπερασμένου ήταν πιο προσιτή φιλοσοφικά, και για τον λόγο αυτό είχε υιοθετηθεί στο παρελθόν από πολλούς αστρονόμους και είχε δημοσιοποιηθεί σε πολλά εκλαϊκευτικά κείμενα. Εδώ και είκοσι όμως περίπου χρόνια είχαν αρχίσει να συσσωρεύονται ενδείξεις ότι το Σύμπαν είναι επίπεδο. Ο δορυφόρος ΜΑΡ σχεδιάστηκε ακριβώς για να δώσει μια οριστική απάντηση στο ερώτημα για το σχήμα του Σύμπαντος. Ύστερα από παρατηρήσεις ενός έτους, πριν από λίγες εβδομάδες ανακοινώθηκε το τελικό συμπέρασμα: το Σύμπαν είναι επίπεδο και, άρα, άπειρο.

Με βάση τα αποτελέσματα του δορυφόρου ΜΑΡ, η συνηθισμένη εικόνα που έχουμε για τη δημιουργία του Σύμπαντος, κατά τη Μεγάλη Εκρηξη, είναι λανθασμένη! Το Σύμπαν δεν δημιουργήθηκε από ένα σημείο, αλλά ήταν από την πρώτη στιγμή της ύπαρξής του άπειρο σε έκταση! Βέβαια είναι αλήθεια ότι αν πάρουμε μια περιοχή γύρω μας όσο μεγάλη θέλουμε, τότε λίγο μετά τη δημιουργία του Σύμπαντος η περιοχή αυτή βρισκόταν πραγματικά συγκεντρωμένη σε μια μικρή «μπάλα». Επειδή όμως το Σύμπαν είναι άπειρο, υπάρχουν άπειρες τέτοιες περιοχές, που ξεκίνησαν η καθεμιά από άπειρα σημεία, και το καθένα από αυτά τα σημεία μπορεί να απέχει άπειρη απόσταση από εμάς!

Η σύσταση του Σύμπαντος

Πέρα από αυτό το συμπέρασμα, οι παρατηρήσεις του ΜΑΡ έδωσαν και απαντήσεις σε άλλα δύο φλέγοντα ερωτήματα: πόση είναι η ηλικία του Σύμπαντος και ποια είναι η σύστασή του; Προέκυψε λοιπόν ότι το Σύμπαν δημιουργήθηκε πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια και ότι η ύλη που αντιλαμβανόμαστε γύρω μας αποτελεί μόλις το 5% του συνολικού περιεχομένου του. Ένα ποσοστό 30% καλύπτει η λεγόμενη «σκοτεινή ύλη», δηλαδή ύλη που μας έλκει σύμφωνα με τον νόμο του Νεύτωνα αλλά δεν μπορούμε να την παρατηρήσουμε, άγνωστο μέχρι στιγμής γιατί. Αν όμως η σκοτεινή ύλη είναι σήμερα ένα μυστήριο, τι μπορούμε να πούμε για τη «σκοτεινή ενέργεια», που καλύπτει το υπόλοιπο 65% του Σύμπαντος; Όχι μόνο δεν μπορούμε να την παρατηρήσουμε, αλλά διαπιστώνουμε με έκπληξη ότι το μυστηριώδες αυτό συστατικό του Σύμπαντος κάνει τους γαλαξίες να απωθούνται μεταξύ τους, το αντίθετο ακριβώς από το αποτέλεσμα της δύναμης της βαρύτητας, που είναι ελκτική. Αυτό σημαίνει πως, πέρα από τα τέσσερα είδη δυνάμεων που γνωρίζαμε ως σήμερα, δύο του μακρόκοσμου, τη βαρύτητα και τον ηλεκτρισμό και δύο του μικρόκοσμου, υπάρχει και ένα πέμπτο είδος δύναμης άγνωστο ως σήμερα. Ώσπου να κατανοήσουμε αυτό το νέο είδος δύναμης και να ανακαλύψουμε τους νόμους που το διέπουν, η γνώση μας για το Σύμπαν θα παραμένει απελπιστικά ατελής, αφού βασίζεται στην παρατήρηση ενός μικρού μόνο ποσοστού 5% του συνολικού περιεχομένου του.

Εφημερίδα "ΤΟ ΒΗΜΑ"
του Χάρη Βάρβογλη,
αναπληρωτή καθηγητή του Τμήματος Φυσικής
του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης
30 Μαρτίου 2003 - Προσαρμογή από το ΚΠΕ Καστοριάς
Σχήμα: rst.gsfc.nasa.gov/ Sect20/A9.html