Ο κόσμος μας ως συνέπεια των σταθερών του |
![]() |
![]() |
![]() |
Επιστήμη - Επιστημονικά άρθρα |
Σάββατο, 17 Νοέμβριος 2007 19:27 |
του Σταμάτη Τσαχάλη Η τάση στην Φυσική είναι να εξηγήσει όλο και πιό πολλά και πολύπλοκα φαινόμενα με την βοήθεια όλο και λιγότερων και θεμελιωδέστερων βασικών αρχών και υποθέσεων. Ακολουθώντας την τάση αυτή και έχοντας ως στόχο μας να καταλάβουμε το σύμπαν και την λειτουργία του, το πώς και το γιατί του σύμπαντος, σιγά-σιγά ανάγουμε το πρόβλημα στην ανακάλυψη ενός μικρού αριθμού φυσικών νόμων και φυσικών σταθερών που, και τα δύο μαζί, εξηγούν την παρατηρούμενη δομή και λειτουργικότητά του. Οι φυσικοί νόμοι μόνοι δεν φτάνουν για την κατανόηση των φυσικών φαινομένων. Π.χ. για να καταλάβουμε, ποιοτικά και ποσοτικά, την περιστροφή της Γης γύρω από τον 'Ηλιο πρέπει να ξέρουμε, εκτός από τον νόμο της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα, και την τιμή της σταθεράς της παγκόσμιας έλξης G. Έτσι με δεδομένη την μάζα του Ήλιου και την απόσταση της Γης απ’ αυτόν, όσο μεγαλύτερη θα ήταν η τιμή της G, τόσο πιό γρήγορα θα γύριζε και η Γη γύρω από τον 'Ηλιο. Πολλές φορές μάλιστα, διαφορετικές αριθμητικές τιμές των σταθερών συνεπάγονται και ποιοτική διαφορά στις προβλέψεις της θεωρίας. Για παράδειγμα η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας μόνη δεν μπορεί να προβλέψει αν το σύμπαν είναι ανοικτό ή κλειστό. Χρειάζεται επιπλέον να της δώσουμε και την αριθμητική τιμή μιας φυσικής σταθεράς, της μέσης πυκνότητας του σύμπαντος σήμερα. Υπάρχουν φυσικές σταθερές με διαστάσεις, οι οποίες συσχετίζουν τα διάφορα είδη μονάδων των φυσικών μεγεθών. Υπάρχουν όμως και αδιάστατες φυσικές σταθερές, καθαροί αριθμοί, όπως η σταθερά της λεπτής υφής α, την οποία τρείς άλλες σταθερές της φύσης συνδυάζονται για να την δώσουν. Η σταθερά αυτή εκφράζει την ισχύ της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης και ποσοτικοποιεί τις σχετικιστικές και κβαντικές ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων στο κενό. Η αριθμητική τιμή της αυτήν την περίοδο είναι α=1/137 περίπου και καθορίζει αρκετά πράγματα για τον τρόπο που εργάζεται το Σύμπαν. Οι αδιάστατες φυσικές σταθερές θεωρούνται θεμελιώδεις και υπάρχουν 26, οι οποίες υπεισέρχονται στις εξισώσεις των φυσικών νόμων. Τα τελευταία χρόνια συζητιέται και γίνεται όλο και περισσότερο αποδεκτή η Ανθρωπική Αρχή (anthropic principle). Αυτή δεν προσδιορίζει μονοσήμαντα τις αριθμητικές τιμές των φυσικών μεγεθών, αλλ’ απλά περιορίζει πάρα πολύ το επιτρεπτό διάστημα όπου μπορούν να πάρουν τις τιμές τους. Η βασική ιδέα της Ανθρωπικής Αρχής είναι πως ο αντικειμενικός σκοπός ύπαρξης του σύμπαντος είναι να αποκτήσει το "γνώθι σαυτόν", την αυτογνωσία του. Το σύμπαν θέλει να καταλάβει τον εαυτό του, να ανακαλύψει την δομή του, την λειτουργία του και τους φυσικούς νόμους που το κυβερνούν. Τι κάνει για να το καταφέρει; Δημιουργεί κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη ζωής. Μόλις επιτευχθεί ο σχηματισμός και η διατήρηση της ζωής, οσοδήποτε απλής, έρχονται μετά οι μηχανισμοί των συνεχών μεταλλάξεων και της επιλογής και εξασφαλίζουν την δημιουργία πολύπλοκων μορφών ζωής, μέχρι της σκεπτόμενης μορφής, μέσω και δια της οποίας υπηρετείται ο σκοπός του σύμπαντος, με βάση την Ανθρωπική Αρχή. Η προϋπόθεση της δυνατότητας δημιουργίας αναπτυγμένης μορφής ζωής περιορίζει σημαντικά τις επιλογές του σύμπαντος για τις επιτρεπτές τιμές των φυσικών σταθερών του. Η πιο συντηρητική δυνατότητα είναι πως υπάρχει ένα και μόνο σύμπαν, όπως αυτό που λιγότερο ή περισσότερο γνωρίζουμε. Μια άλλη, πιό ριζοσπαστική, άποψη είναι πως το σύμπαν μας είναι ένα από τα πολλά ή άπειρα άλλα σύμπαντα, όλα με τους φυσικούς τους νόμους -ίδιους ή και όχι- αλλά με διαφορετικές τιμές φυσικών σταθερών. Όλα εξελίσσονται σύμφωνα με τους νόμους τους και τις δικές τους τιμές των φυσικών σταθερών. Είναι πολύ ανθρωποκεντρικό να θεωρούμε ότι μόνο στον δικό μας κόσμο υπάρχει ζωή, από τις απλούστερες μορφές της, μέχρι τις πολυπλοκότερες. Μπορεί στο σύμπαν μας να παρατηρούμε τον άνθρακα, ο οποίος φαίνεται να είναι το καταλληλότερο χημικό στοιχείο για να χρησιμοποιηθεί ως δομική μονάδα σύνθετων μοριακών συστημάτων που απαντούν στα έμβια όντα. Γιατί όμως να μην μπορούν να αναπτυχθούν μορφές ζωής βασισμένες σε άλλα στοιχεία, ακόμη και σε μορφές ύλης που δεν είναι ίδια με την γνωστή ύλη του σύμπαντός μας; Είναι αλήθεια ότι η θεμελιώδης αρχή στην οποία στηρίζονται οι περισσότερες από τις φυσικές θεωρίες, που έχουν διατυπωθεί μέχρι σήμερα, βασίζεται στην παραδοχή ότι οι Νόμοι της Φύσης παραμένουν αμετάβλητοι παντού και πάντα στο Σύμπαν. Αν και τα τελευταία κυρίως χρόνια, διάφοροι ερευνητές έχουν ήδη αρχίσει να αναπτύσσουν θεωρητικά πρότυπα, σύμφωνα με τα οποία οι φυσικοί νόμοι όντως μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια της εξέλιξης του Σύμπαντος. 'Εχουν λοιπόν παραμείνει οι Νόμοι της Φύσης ίδιοι από τη στιγμή της Μεγάλης 'Εκρηξης μέχρι σήμερα; Το ερώτημα αυτό τέθηκε για πρώτη φορά το 1937 από το Βρετανό θεωρητικό φυσικό και κάτοχο του Νόμπελ φυσικής 1933 Paul Dirac (μαζί με τον Erwin Schrodinger), ο οποίος ισχυρίστηκε ότι η σταθερά της παγκόσμιας έλξης θα πρέπει να μεταβάλλεται χρονικά. 'Ηδη, αρκετοί σοβαροί ερευνητές επιχειρούν να περιγράψουν ένα σύμπαν με διαφορετικές φυσικές σταθερές, από αυτές του δικού μας σύμπαντος. Ο Linde δίνει ένα μοντέλο "χωροχρονικού αφρού" χωρίς ύλη και ακτινοβολία, που υφίσταται κβαντικές διακυμάνσεις καμπυλότητας, σχηματίζοντας φυσσαλίδες, οι οποίες διαστελλόμενες δημιουργούν σύμπαντα με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Κάθε φυσσαλίδα-σύμπαν μπορεί να έχει διαφορετικούς φυσικούς νόμους και διαφορετικές φυσικές σταθερές. Σε κάθε σύμπαν, από τα παράλληλα σύμπαντα, μπορούν να αναπτυχθούν διαφορετικές μορφές ζωής, τόσο διαφορετικές ώστε να μην μπορούμε ούτε κάν να τις συλλάβουμε. Επομένως, εμείς ζούμε σε ένα από αυτά τα σύμπαντα, στο οποίο -ανάλογα με τους φυσικούς νόμους και τις φυσικές σταθερές του- αναπτύχθηκαν μορφές ζωής όπως τις γνωρίζουμε. Μήπως κάτι παρόμοιο δεν παρατηρούμε και στις μορφές της κοινωνικής ζωής των ανθρώπων, σε μια οικογένεια, σε ένα επαγγελματικό περιβάλλον, σε ένα έθνος, σε μια ευρύτερη ομάδα εθνών κ.λπ. Ανάλογα με τις αρχές, τους νόμους και τις σταθερές που υιοθετούν δεν δημιουργούν έναν δικό τους κόσμο; 'Ολοι αυτοί οι παράλληλοι κόσμοι είναι ίδιοι μεταξύ τους; Είναι ένα ερώτημα. 'Ομως συνυπάρχουν παράλληλα! Πολλές φορές ο ένας κόσμος μπορεί να μην υποψιάζεται καθόλου την ύπαρξη του άλλου! Αν όμως αυτοί οι κόσμοι είναι συμβατοί με ένα ευρύτερο Σύμπαν, του οποίου αποτελούν κύτταρα, τότε πιθανώς κάποτε και μέσα στα πλαίσια της ορθής κατεύθυνσης εξέλιξής τους, να αναγνωρισθούν μεταξύ τους και να αποτελέσουν ένα Πολυσύμπαν. Εφ' όσον, λοιπόν, το Σύμπαν δημιουργεί τις κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη της ζωής, έχουμε αναρωτηθεί ως άνθρωποι για την επιλογή μας των κατάλληλων αρχών, νόμων και σταθερών στην καθημερινή μας ζωή, για την ανάπτυξη της Ζωής; Ημερομηνία καταχώρησης: 17.11.2007 |