Εξελίξεις στην κοσμολογία:Η Ιστορία του παρατηρήσιμου Σύμπαντος από τη Μεγάλη Έκρηξη στην εποχή της Σκοτεινής Ενέργειας

Η συνεχής θεωρητική έρευνα και η πρόοδος στους τομείς της μηχανικής και στο νέο κλάδο του ηλεκτρομαγνητισμού, καθώς και η διαρκής βελτίωση των πειραματικών δυνατοτήτων και της παρατηρησιακής ακρίβειας, οδήγησαν τον Αϊνστάιν να προτείνει μια νέα θεωρίας βαρύτητας, τη Γενική Σχετικότητα. Η εμβάθυνση στην περιγραφή της βαρύτητας προσέφερε τον τρόπο όχι μόνο να κατανοήσουμε την αστρονομία («νόμοι των άστρων») αλλά και να περιγράφουμε ποσοτικά το Σύμπαν ως σύνολο, φέρνοντας έτσι την κοσμολογία («νόμοι του κόσμου») από τη σφαίρα της φιλοσοφίας στη σφαίρα των φυσικών επιστημών.

Η περαιτέρω σημαντική πρόοδος στην ποιότητα και την ποσότητα παρατηρήσεων οδήγησε αναπόφευκτα σε διαρκείς διορθώσεις και βελτιώσεις στο κοσμολογικό πρότυπο. Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν επιπλέον γαλαξίες πέρα από τον Γαλαξία μας, που απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο, στο πλαίσιο ενός διαστελόμενου και συνεπώς ψυχόμενου Σύμπαντος. Έτσι, πηγαίνοντας πίσω στο χρόνο μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το παρατηρούμενο τμήμα του Σύμπαντος προέρχεται από μια αρχέγονη υπέρπυκνη και υπέρθερμη κατάσταση. Αυτή η θεωρία της «Μεγάλης Έκρηξης» (Big Bang), μπόρεσε να προσφέρει πλήθος από ποσοτικές προβλέψεις οι οποίες επαληθεύτηκαν, και να περιγράψει όλες τις παρατηρήσεις.

Παράλληλα, η ραγδαία πρόοδος της μελέτης των στοιχειωδών σωματιδίων έδειξε ότι τα πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, φωτόνια, νετρίνα, κ.ά. αποτελούν το «υλικό» που γεμίζει το διαστελλόμενο Σύμπαν και που στην ουσία καθορίζει και την εξέλιξή του, αφού σύμφωνα με την Γενική Σχετικότητα η ύλη και η κίνησή της καθορίζουν τις ιδιότητες του χωρόχρονου και αντίστροφα, σε μια διαλεκτική αλληλεξάρτηση.

Ωστόσο, η θεωρητική έρευνα μάς αποκάλυψε ότι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης έχει κάποια δομικά θεωρητικά προβλήματα που απαιτούν ριζική αναθεώρησή της. Συνεπώς, το αρχέγονο Σύμπαν πρέπει να διεστάλη με τόσο ραγδαίο ρυθμό ώστε το παρατηρούμενο Σύμπαν είναι μόλις ένα απειροελάχιστο τμήμα του συνολικού. Επιπρόσθετα, η ίδια η Μεγάλη Έκρηξη δεν συνεπάγεται τη δημιουργία του συνολικού Σύμπαντος, είναι απλά μια έκρηξη στο τμήμα του που παρατηρούμε, καθώς πηγαίνοντας πίσω στον χρόνο, υπάρχει μια στιγμή, γύρω στα 14 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, που δεν μας επιτρέπεται να περιγράψουμε τι έγινε ακόμα πιο πίσω, καθώς οι νόμοι της φύσης σε εκείνες τις συνθήκες μας είναι άγνωστοι. Όσο και αν ο πειρασμός είναι έντονος να ταυτίσει κανείς το τμήμα του Σύμπαντος που παρατηρούμε με ολόκληρο το Σύμπαν, η περιγραφή μας οφείλει να φτάνει ως εκεί που επιτρέπει η χρήση αποκλειστικά επιστημονικών δεδομένων και οχι εξωεπιστημονικών και θεολογικών θεωρήσεων.

Ολοένα και ακριβέστερες παρατηρήσεις, όπως αυτές της περιστροφής των γαλαξιών, έδειξαν ότι υπάρχει ένα μεγάλο ποσοστό ύλης που δεν βλέπουμε άμεσα, δηλαδή μια μορφή «σκοτεινής ύλης», και μάλιστα αποτελεί το 25% του συνολικού περιεχομένου του Σύμπαντος. Επιπρόσθετα, από παρατηρήσεις εκρήξεων υπερκαινοφανών αστέρων προκύπτει ότι η διαστολή του σύμπαντος είναι σήμερα επιταχυνόμενη, με το αίτιό της να καλείται «σκοτεινή ενέργεια», η οποία αποτελεί το 70% του περιεχομένου του Σύμπαντος. Συνεπώς, τα γνωστά σωμάτια της συνήθους ύλης αποτελούν μόλις το 5% του Σύμπαντος, με το υπόλοιπο 95% να είναι ακόμα άγνωστο.

Έτσι, μέσω της διαλεκτικής σύνθεσης θεωρίας, παρατηρήσεων και πειραμάτων διαθέτουμε πλέον το Καθιερωμένο Κοσμολογικό Πρότυπο. Η εξέλιξη της τεχνολογίας και συνεπώς η ραγδαία βελτίωση των πειραμάτων και της ακρίβειας των παρατηρήσεων εξακολουθεί να δίνει απαντήσεις και να οδηγεί σε νέα ερωτήματα. Πλήθος πειραμάτων στους επιταχυντές όπως το CERN προσπαθούν να ανιχνεύουν τα σωμάτια της σκοτεινής ύλης. Αντίστοιχα, πλήθος δορυφόρων και τηλεσκοπίων, τόσο στη Γη όσο και στο διάστημα, προσπαθούν να ανιχνεύουν την πηγή της σκοτεινής ενέργειας. Κάθε μέρα που περνάει φτιάχονται νέα, μεγαλύτερα και ακριβέστερα όργανα που μας επιτρέπουν να κοιτάμε τις εσχατιές του διαστήματος και να εξάγουμε πληροφορίες για την ύλη στο σύνολό της, συλλέγοντας τέτοιο πλήθος δεδομένων που δεν έχει υπάρξει σε καμία άλλη επιστήμη στην Ιστορία, που και μόνο η επεξεργασία τους καθιστά αναγκαία την εφαρμογή της Τεχνητής Νοημοσύνης.

Η έρευνα της Φύσης στο σύνολό της προκειμένου να αποκαλυφθούν οι φυσικοί νόμοι που διέπουν την αντικειμενική πραγματικότητα, είναι μια δύσκολη και επίπονη διαδικασία. Μια διαδικασία που δεν είναι ένα στιγμιαίο έργο ενός ανθρώπου, αλλά απαιτεί τη συλλογική εργασία της επιστημονικής κοινότητας για πολλές γενιές. Η Φύση είναι εκεί έξω, είναι γνώσιμη, και οι φυσικές νομοτέλειες περιμένουν να ανακαλυφθούν. Στο χέρι μας είναι να αποδεχτούμε την πρόκληση.

Εμμανουήλ Σαριδάκης

Κύριος Ερευνητής Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών