“Μόνο έξι αριθμοί” -Το Μαγικό Σύμπαν.

Το περίτεχνα δομημένο κοσμικό περιβάλλον το οποίο βλέπουμε γύρω μας δεν βρίσκεται σε απόλυτη τάξη αλλά ούτε και σε εντελώς τυχαία κατάσταση.

Από τις πρώτες κιόλας στιγμές του χρόνου τα μυστήρια που περιέβαλαν το μικρόκοσμο και το Μεγάκοσμο επικαλύπτονταν, για να τα εξηγήσουμε, να τα  εξιχνιάσουμε.

Οι μαθηματικοί νόμοι αποτελούν το στημόνι του σύμπαντος μας- καθορίζουν τη δομή όχι μόνο των ατόμων αλλά και των γαλαξιών των άστρων και των ανθρώπων. Οι ιδιότητες των ατόμων τα -μεγέθη και οι μάζες τους, οι διάφοροι τύποι τους και οι δυνάμεις που τα συγκρατούν- καθορίζουν τη χημεία  του καθημερινού μας κόσμου, Αλλά και η ίδια η ύπαρξη των ατόμων εξαρτάται από τις δυνάμεις και τα σωματίδια που υπάρχουν βαθιά μέσα τους. Τα αντικείμενα τα οποία μελετούν οι αστρονόμοι - οι πλανήτες τα άστρα και γαλαξίες- διέπονται από τη δύναμη της βαρύτητας .Και όλα τούτα διαδραματίζονται στην αρένα ενός διαστελλόμενου σύμπαντος, που οι ιδιότητες του εντυπώθηκαν σε αυτό κατά τη στιγμή της αρχικής μεγάλης έκρηξης.

Ο Κόσμος μας είναι απίστευτα φανταστικός, ένας Κόσμος που κατόρθωσε εννέα δισεκατομμύρια μετά από το Big Bang να δώσει πνοή σε ένα πλανήτη, τη Γη μας, ο οποίος θα υποστήριζε τη ζωή: από τα βακτηρίδια και τα θαλάσσια μαλάκια έως τα θηλαστικά και τον άνθρωπο.
Αυτή είναι η άποψη και η θέση του βασιλικού αστρονόμου Martin Rees που στο εκπληκτικό του βιβλίο “Μόνο έξι αριθμοί” υποστηρίζει ότι έξι αριθμοί μόνο αποτελούν τη βάση των θεμελιωδών φυσικών ιδιοτήτων του σύμπαντος, και ότι κάθε ένας από αυτούς τους αριθμούς, έχει την ακριβή τιμή που χρειάζεται, ώστε να δημιουργούνται οι αναγκαίες και ικανές συνθήκες για είναι δυνατό να ανθίζει η ζωή.

Ο Rees, γράφει:
Αυτοί οι έξι αριθμοί είναι ιδιαίτερα σημαντικοί και συνιστούν μία συνταγή για ένα σύμπαν. Επιπλέον το αποτέλεσμα είναι πολύ ευαίσθητο στις τιμές τους, υπό την έννοια ότι  αν κάποιος από αυτούς δεν ήταν “κατάλληλα ρυθμισμένος” ,δεν θα υπήρχαν άστρα ούτε ζωή. Είναι τούτη η ρύθμιση ένα άλογο γεγονός; Μία Σύμπτωση ή συνιστά την πρόνοια ενός αγαθού δημιουργού;

Ίσως υπάρχουν κάποιοι συσχετισμοί μεταξύ αυτών των αριθμών. Επί
του παρόντος ,ωστόσο δεν μπορούμε να προβλέψουμε κανέναν από αυτούς τους αριθμούς, μέσω των τιμών των άλλων. Ούτε και γνωρίζουμε αν κάποια “θεωρία τωνπάντων” θα μας δώσει τελικά μία εξίσωση που θα τους συσχετίζει, που θα τους ορίζει μονοσήμαντα. Ο λόγος για τον οποίο τόνισα αυτούς τους έξι αριθμούς είναι ότι καθένας τους διαδραματίζει ένα κρίσιμο και ξεχωριστό ρόλο στο σύμπαν μας ενώ ταυτόχρονα, το σύνολό τους προσδιορίζει πώς εξελίσσεται το Σύμπαν και ποιες είναι οι εσωτερικές του δυνατότητες.

Οι έξι αριθμοί

Δύο απ’ αυτούς τους αριθμούς σχετίζονται με τις θεμελιώδεις δυνάμεις, άλλοι δύο καθορίζουν το μέγεθος και τη γενική «υφή» του Σύμπαντος μας προσδιορίζοντας εάν θα συνεχίσει να υπάρχει για πάντα, και οι δύο τελευταίοι ορίζουν επακριβώς τις ιδιότητες του ίδιου τού χώρου:


1) O Κόσμος είναι τόσο μεγάλος επειδή υπάρχει στη φύση ένας καθοριστικής σημασίας πολύ μεγάλος αριθμός N, ίσος με 10³⁶  (1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000). O αριθμός αυτός μετρά την ισχύ της ηλεκτρικής δύναμης που συγκρατεί τα άτομα, διαιρεμένη με την ισχύ της μεταξύ τους βαρυτικής δύναμης. Εάν ο αριθμός N είχε λίγο λιγότερα μηδενικά, μόνο ένα βραχύβιο και μικροσκοπικό Σύμπαν θα μπορούσε να υπάρχει, δεν θα μπορούσαν να αναπτυχθούν όντα μεγαλύτερα από έντομα, και ο χρόνος δεν θα επαρκούσε για τη βιολογική εξέλιξη.


2) Ένας άλλος αριθμός, ο ε, του οποίου η τιμή είναι 0,007, καθορίζει πόσο συνεκτικά συνδέονται οι ατομικοί πυρήνες και πώς δημιουργήθηκαν όλα τα άτομα στη Γη. H τιμή του αριθμού e ρυθμίζει τη φωτεινή ισχύ που δεχόμαστε από τον Ήλιο. Επίσης, είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στην τιμή του αριθμού e η διαδικασία με την οποία τα άστρα μεταστοιχειώνουν το υδρογόνο σε όλα τα άτομα του περιοδικού πίνακα. Το ότι ο άνθρακας και το οξυγόνο είναι συνηθισμένα στον πλανήτη μας, ενώ ο χρυσός και το ουράνιο σπάνια, οφείλεται σε διεργασίες που συμβαίνουν στα άστρα. Αν το e ήταν 0,006 ή 0,008, τότε δεν θα μπορούσαμε να υπάρξουμε.


3) O κοσμικός αριθμός Ω μετρά την ποσότητα ύλης που περιέχεται στο Σύμπαν μας — γαλαξίες, διάχυτο αέριο και «σκοτεινή ύλη». Το Ω εκφράζει πόσο σημαντική είναι η βαρύτητα συγκριτικά με την ενέργεια διαστολής του Σύμπαντος. Εάν ο λόγος των δύο ήταν πολύ μεγάλος συγκριτικά με μια συγκεκριμένη «κρίσιμη» τιμή, το Σύμπαν θα είχε καταρρεύσει προ πολλού, αν πάλι ήταν πολύ μικρός, δεν θα είχαν σχηματιστεί ούτε γαλαξίες ούτε άστρα. Φαίνεται ότι η αρχική ταχύτητα διαστολής έχει ρυθμιστεί πολύ προσεκτικά.


4)H μέτρηση τού τέταρτου αριθμού, του λ, ήταν η πιο σημαντική επιστημονική είδηση του 1998. Μια καινούργια δύναμη — την ύπαρξη της οποίας ουδείς υποψιαζόταν —, μια κοσμική «αντιβαρύτητα», καθορίζει τη διαστολή του Σύμπαντος μας, αν και δεν προκαλεί κανένα παρατηρήσιμο φαινόμενο σε κλίμακα μικρότερη από 1 δισεκατομμύριο έτη φωτός. H δύναμη αυτή είναι προορισμένη να υπερισχύσει της βαρύτητας και των άλλων δυνάμεων της φύσης καθώς το Σύμπαν μας γίνεται σκοτεινότερο και πιο άδειο. Ευτυχώς για εμάς (και προς μεγάλη έκπληξη των θεωρητικών), η τιμή τού λ είναι πολύ μικρή. Σε διαφορετική περίπτωση, η επίδραση της θα είχε σταματήσει το σχηματισμό γαλαξιών και άστρων, και η κοσμική εξέλιξη θα είχε καταπνιγεί πριν καν μπορέσει να ξεκινήσει.


5) Τα σπέρματα όλων των κοσμικών σχηματισμών — άστρων, γαλαξιών και σμηνών γαλαξιών — ήταν όλα εντυπωμένα στη Μεγάλη Έκρηξη. H δομή του Σύμπαντος μας εξαρτάται από έναν αριθμό, τον Q, που παριστά το λόγο δύο θεμελιωδών ενεργειών και έχει τιμή 1/100.000 περίπου. Αν ο Q ήταν μικρότερος, το Σύμπαν θα παρέμενε αδρανές και αδιαμόρφωτο. Εάν ήταν πολύ μεγαλύτερο, το Σύμπαν θα γινόταν ένας βίαιος τόπος, στον οποίο δεν θα μπορούσαν να επιβιώσουν άστρα και ηλιακά συστήματα, αλλά θα κυριαρχούσαν τεράστιες μαύρες τρύπες.


6) O έκτος κρίσιμος αριθμός είναι γνωστός εδώ και αιώνες, ωστόσο τώρα εξετάζεται υπό μια νέα προοπτική. Είναι ο αριθμός D των χωρικών διαστάσεων του Κόσμου μας, και ισούται με 3. Εάν ο αριθμός D ήταν 2 ή 4, δεν θα μπορούσε να υπάρξει ζωή. O χρόνος συνιστά μια τέταρτη διάσταση, η οποία, όμως, είναι διαφορετική από τις άλλες αφού περιέχει ένα βέλος: «πορευόμαστε» μόνο προς το μέλλον. Κοντά στις μαύρες τρύπες, ο χώρος είναι τόσο στρεβλωμένος που το φως κινείται σε κύκλους και ο χρόνος μπορεί να μένει στάσιμος. Επιπλέον, κοντά στη χρονική στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, καθώς επίσης και σε μικροσκοπικές κλίμακες, ο χώρος ενδέχεται να αποκαλύπτει τη βαθύτερα υποκείμενη δομή του: δονήσεις και αρμονικές αντικειμένων που ονομάζονται «υπερχορδές», σε μια αρένα δέκα διαστάσεων.


Ίσως υπάρχουν κάποιοι συσχετισμοί μεταξύ αυτών των αριθμών. Επί του παρόντος, ωστόσο, δεν μπορούμε να προβλέψουμε κανέναν απ’ αυτούς τους αριθμούς μέσω των τιμών των άλλων. Ούτε και γνωρίζουμε αν κάποια «θεωρία των Πάντων» θα μας δώσει τελικά μια εξίσωση που θα τους συσχετίζει ή που θα τους ορίζει μονοσήμαντα. O λόγος για τον οποίο τονίστηκαν αυτοί οι συγκεκριμένοι έξι αριθμούς είναι ότι ο καθένας τους διαδραματίζει έναν κρίσιμο και ξεχωριστό ρόλο στο Σύμπαν μας, ενώ, ταυτόχρονα, το σύνολο τους προσδιορίζει πώς εξελίσσεται το Σύμπαν και ποιες είναι οι εσωτερικές του δυνατότητες. Επιπρόσθετα, για τρεις από αυτούς (εκείνους που αφορούν το Σύμπαν σε μεγάλη κλίμακα) μόλις πρόσφατα αρχίσαμε να έχουμε ακριβείς μετρήσεις.

Αυτοί οι έξι αριθμοί συνιστούν μια «συνταγή» για ένα σύμπαν. Επιπλέον, το αποτέλεσμα είναι πολύ ευαίσθητο στις τιμές τους υπό την έννοια ότι, εάν κάποιος από αυτούς δεν ήταν «κατάλληλα ρυθμισμένος», δεν θα υπήρχαν άστρα ούτε και ζωή. Είναι τούτη η ρύθμιση ένα άλογο γεγονός, μια σύμπτωση; Ή συνιστά την πρόνοια ενός αγαθού Δημιουργού;

Ο Martin Rees έχει την άποψη ότι δεν πρόκειται για τίποτε από τα δύο. Ενδέχεται να υπάρχει μια απειρία άλλων συμπάντων, στα οποία οι αριθμοί θα είναι διαφορετικοί. Τα περισσότερα θα γεννιούνται νεκρά ή θα παραμένουν στείρα. Ζωή μπόρεσε να αναδυθεί (και έφτασε σε ανθρώπους με αυτοσυνείδηση) μόνο σε ένα Σύμπαν με τον «σωστό» συνδυασμό. H συνειδητοποίηση αυτού του γεγονότος παρέχει μια ριζικά νέα προοπτική για το Σύμπαν μας, για τη θέση μας σε αυτό και για το χαρακτήρα των φυσικών νόμων.

Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι ένα διαστελλόμενο σύμπαν, το οποίο έχει μια αρχή τόσο «απλή» ώστε να ορίζεται από λίγους μόνο αριθμούς, μπορεί να εξελιχθεί (εάν αυτοί οι αριθμοί «ρυθμιστούν» κατάλληλα) στον δικό μας Κόσμο με την περίπλοκη δομή του. Αλλά ας στήσουμε πρώτα το σκηνικό της ιστορίας εξετάζοντας τις εν λόγω δομές σε όλες τις κλίμακες, από τα άτομα ως τους γαλαξίες.
Χαρακτηριστικά αποσπάσματα από αυτό το βιβλίο.

Οι έξι αριθμοί παραμονεύουν στις μικρότερες και στις μεγαλύτερες δομές του σύμπαντος. Επιλέγουμε έναν από τους πιο μικρούς: Ο πυρήνας του ατόμου του ηλίου ζυγίζει το 99,3% της μάζας των δύο πρωτονίων και των δύο νετρονίων από τα οποία φτιάχνεται. Το υπόλοιπο ποσοστό 0.7% απελευθερώνεται με τη μορφή ενέργειας, κυρίως θερμότητας. Έτσι, το υδρογόνο που είναι το καύσιμο μέσα στον ήλιο μετατρέπει τα .007 της μάζας του σε θερμότητα για να μπορεί να συντηχθεί σε ήλιο. Ο αριθμός αυτός – γράφεται ε – αποτελεί μια συνάρτηση της ισχύος της δύναμης που «κολλά» μαζί τα νουκλεόνια στον πυρήνα.

Λοιπόν; Σκεφτείτε το εξής: Εάν ο αριθμός ήταν λίγο μόνο μικρότερος – .006 αντί .007 – τότε το ένα πρωτόνιο του υδρογόνου δεν θα μπορούσε να συνδεθεί με ένα νετρόνιο, και το σύμπαν θα αποτελείται μόνο από υδρογόνο. Ούτε χημεία, ούτε ζωή. Και αν ήταν ελαφρώς μεγαλύτερο, μόνο .008 για παράδειγμα, η σύντηξη θα ήταν τόσο εύκολη που γρήγορα το υδρογόνο δεν θα είχε επιβιώσει από το Big Bang. Και πάλι ούτε ηλιακά συστήματα, ούτε ζωή. Ο σωστός αριθμός βρίσκεται με πολύ ακρίβεια, μεταξύ του .006 και του .008.

Και αυτό το παράδειγμα είναι μόνο ένας από τους έξι αριθμούς του Rees. Εάν ομοίως άλλαζες έστω και λίγο τους άλλους πέντε αριθμούς, η ζωή και η δομή του σύμπαντος, όπως την γνωρίζουμε σήμερα θα ήταν εντελώς διαφορετική.

Μπροστά σε ένα τέτοιο συντριπτικἀ απίθανο πράγμα, οι κοσμολόγοι έχουν προσφέρει αρκετές πιθανές εξηγήσεις. Η απλούστερη είναι το λεγόμενο το επιχείρημα του άμεσου γεγονότος. «Κάποιος μπορεί απλώς να πει: «Οι αριθμοί δεν μπορούν να είναι διαφορετικοί γιατί αν δεν ήταν έτσι, δεν θα ήμασταν εδώ για να αναρωτιόμαστε για το θέμα αυτό, «λέει ο Rees. “Πολλοί επιστήμονες είναι ικανοποιημένοι με αυτή την εξήγηση.» Τυπικό μέλος της ομάδας αυτής είναι ο Theodore Drange, καθηγητής της φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο της Δυτικής Βιρτζίνια, ο οποίος ισχυρίζεται ότι είναι παράλογο να εξεγειρόμαστε σχετικά με την ιδέα ότι το φιλικό προς την ζωή μας σύμπαν είναι «μοναδικό.» Ο Drange το θέτει ως εξής: “Οποιοσδήποτε συνδυασμός φυσικών σταθερών μπορεί να υπάρχει, θα ήταν μοναδικός.»

Το σύμπαν ακόμα κι έτσι εξακολουθεί να είναι κάτι το παράξενο, κάτι που δεν μπορεί να εξηγηθεί εύκολα. Γι αυτό χρειάζεται μια επεξήγηση.

Εν τω μεταξύ, η μυστηριώδης ακρίβεια των αριθμών έχει οδηγήσει ορισμένους επιστήμονες ταπεινά στα χέρια των θεολόγων. “Η εξαίσια τάξη που εμφανίζεται στον φυσικό κόσμο απαιτεί την παρουσία ενός Θεού,» υποστηρίζει η Vera Kistiakowsky, φυσικός στο MIT.

Υπάρχει όμως σύνδεση μεταξύ των έξι αριθμών; «Αυτή τη στιγμή δεν μπορούμε να προβλέψουμε κάποιον από αυτούς από την τιμή των υπόλοιπων. Εκτός κι αν οι θεωρητικοί ανακαλύψουν κάποια ενοποιητική θεωρία, οπότε κάθε αριθμός θα βγαίνει από τους υπόλοιπους”, συνεχίζει ο Rees.

Όμως ο Rees προσφέρει μια ακόμη εξήγηση, που δεν δίνει την αίσθηση της παραίτησης ούτε θεολογία. Με βάση την πρόσφατη κοσμολογία – ειδικά την έρευνα του φυσικού Andrei Linde από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ καθώς και τις δικές του θεωρίες για την φύση των έξι αριθμών – ο Rees προτείνει ότι το σύμπαν μας είναι μια μικρή, απομονωμένη γωνιά ενός πολυσύμπαντος.

Αυτή η ιδέα λέει ότι μια ενδεχομένως άπειρη σειρά ξεχωριστών big bangs αναδύθηκε μέσα από μια πυκνή αρχέγονη κατάσταση της ύλης. Όσο υπερβολική κι αν φαίνεται η έννοια, έχει προσελκύσει, ωστόσο, πολλούς μεταξύ των οποίων και κοσμολόγους. Ο Rees είναι από τους πρώτους της άποψης αυτής. “Αν υπάρχουν πολλά σύμπαντα, το καθένα διέπεται από ένα διαφορετικό σύνολο αριθμών, αλλά θα υπάρχει και ένα με συγκεκριμένο σετ αριθμών κατάλληλων για τη ζωή. Εμείς είμαστε προφανώς σ ‘αυτό.”

 

Από το βιβλίο: «Μόνο έξι Αριθμοί»

Του Martin Rees.