Το λάθος του Einstein: νόμισε ότι έκανε λάθος

Φανταστείτε τον Άλμπερτ Αϊνστάιν – όχι όπως τον δείχνουν συνήθως οι φωτογραφίες ως ηλικιωμένο καθηγητή με τα ατημέλητα άσπρα μαλλιά – αλλά ως νεαρό επιστήμονα, γεμάτο ζωντάνια και ορμητικότητα στα τριάντα του.
Βρισκόμαστε στο 1916, και μόλις δημοσίευσε την επαναστατική για την εποχή του Γενική θεωρία της Σχετικότητας – μια θεωρία που έδωσε στους επιστήμονες για πρώτη φορά, τα κατάλληλα εργαλεία για να κατανοήσουν το σύμπαν.

Υπήρχε μόνο ένα πρόβλημα. Οι φυσικοί απεφάνθησαν ότι σύμφωνα με την Γενική Σχετικότητα, το σύμπαν ήταν μη στατικό. Δεν θα μπορούσε να παραμένει αμετάβλητο. Είτε έπρεπε να διαστέλλεται ή να συστέλλεται.


Ο Einstein συνειδητοποίησε ότι ο μόνος τρόπος για να παραμένει το σύμπαν στατικό και αμετάβλητο, ήταν η ύπαρξη μιας μυστηριώδους δύναμης – ένα είδος αντιβαρύτητας – η οποία θα εξισορροπούσε την βαρύτητα – που από μόνη της θα οδηγούσε την ύλη του σύμπαντος στην συστολή του και την κατάρρευση. Και ο Einstein μισούσε την ιδέα ενός ασταθούς σύμπαντος.

Μια επιπλέον δύναμη σήμαινε ότι έπρεπε να τροποποιηθούν οι εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, παρότι οι εξισώσεις της φαίνονταν να είναι κομψές και τέλειες.
Οποιαδήποτε αλλαγή τους θα αμαύρωνε την μαθηματική ομορφιά τους.

Κι όμως ο Einstein τελικά τις άλλαξε. Αφού το σύμπαν δεν συμπεριφερόταν υπακούοντας στους νόμους της κομψής του Γενικής θεωρίας της Σχετικότητας (έτσι νόμιζε…), εισήγαγε την κοσμολογική σταθερά Λ – αυτό ήταν το όνομα για τη νέα δύναμη αντιβαρύτητας – που έλυνε το πρόβλημα της μη σταθερότητας του σύμπαντος.
Όμως μια δεκαετία αργότερα, ο μεγάλος αστρονόμος Edwin Hubble χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο που βρίσκεται στο όρος Γουίλσον ανακάλυψε ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους – όπως οι σταφίδες στη ζύμη ενός σταφιδόψωμου που φουσκώνει.

Το σύμπαν λοιπόν δεν ήταν στατικό – ούτε εμφάνιζε σημάδια συρρίκνωσης λόγω βαρύτητας, όπως φοβόταν ο Einstein – αλλά αντίθετα διαστελλόταν προς όλες τις κατευθύνσεις.

Η ανακάλυψη αυτή οδήγησε στην θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, σύμφωνα με την οποία κάποτε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, το σύμπαν ήταν πολύ μικροσκοπικό, με την συνολική μάζα του στριμωγμένη και συμπιεσμένη σε τεράστια πυκνότητα. Από τότε το σύμπαν διαστέλλεται.

Όταν ο Hubble ανακοίνωσε τα αποτελέσματά του, ο Einstein ενδιαφέρθηκε κυρίως για τις επιπτώσεις που θα είχαν στην Γενική Σχετικότητα. Αν το σύμπαν όντως διαστελλόταν, η κοσμολογική σταθερά δεν ήταν απαραίτητη και αφαιρώντας την από τις εξισώσεις του θα αποκαλυπτόταν πάλι η αρχική ομορφιά τους.

Το 1931 ο Einstein πήγε στο όρος Wilson για να σφίξει το χέρι του Hubble και να τον ευχαριστήσει που έσωσε τη Γενική Σχετικότητα από την αντιαισθητική κοσμολογική σταθερά. Στη συνέχεια ο Einstein, αναφερόμενος στην κοσμολογική σταθερά του, δήλωσε ότι επρόκειτο για την «μεγαλύτερη γκάφα της ζωής του».

Αλλά οι εξελίξεις στην κοσμολογία τις τελευταίες δεκαετίες (όπως και το Nobel φυσικής 2011) δείχνουν ότι τελικά η παραπάνω δήλωσή του ήταν η μεγαλύτερη γκάφα της ζωής του και όχι η κοσμολογική σταθερά.

Άπαξ και οι αστρονόμοι συνειδητοποίησαν ότι το σύμπαν διαστέλλεται, άρχισαν να προβληματίζονται για το αν θα συνεχίσει να διαστέλλεται με τον ίδιο ρυθμό ή εφόσον η βαρύτητα των γαλαξιών ήταν αρκετά ισχυρή, η διαστολή θα σταματούσε κάποτε, για να δώσει τη θέση της στην συστολή.

Στα μέσα της δεκαετίας του 1990 δυο ανεξάρτητες ομάδες αστρονόμων, χρησιμοποιώντας τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια, άρχισαν να χρησιμοποιούν υπερκαινοφανείς αστέρες (σουπερνόβα) – τις μεγαλειώδεις εκρήξεις άστρων καθώς πεθαίνουν, η λαμπρότητα των οποίων επισκιάζει ολόκληρο γαλαξία – ως δείκτες για την μέτρηση της ταχύτητας διαστολής σε διαφορετικές στιγμές στην ιστορία του σύμπαντος.

Αυτό μπορούσαν να το κάνουν γιατί τα τηλεσκόπια στην πραγματικότητα είναι μηχανές του χρόνου.

Το φως που παρατηρούμε από ένα πολύ μακρινό σουπερνόβα διάνυσε δισεκατομμύρια έτη φωτός για να φτάσει σε μας. Συνεπώς αυτό που βλέπουμε είναι η εικόνα του σουπερνόβα όπως αυτό ήταν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν. Αν το σουπερνόβα είναι αρκετά κοντά, τότε το στιγμιότυπο που βλέπουμε είναι σχετικά πρόσφατο.

Μετρώντας τις ταχύτητες και τις αποστάσεις διαφόρων σουπερνόβα, από διαφορετικές εποχές, μπορούμε να δούμε αν έχει αλλάξει κάτι στη διάρκεια των δισεκατομμυρίων ετών της κοσμικής ιστορίας.

Και όταν οι αστρονόμοι εξέτασαν τα δεδομένα των παρατηρήσεών τους βρήκαν κάτι που κανείς δεν περίμενε.

Η διαστολή του σύμπαντος ούτε επιβραδύνεται ούτε παραμένει σταθερή. Η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται!

Ο ρυθμός με τον οποίο διαστέλλεται το σύμπαν από την εποχή της μεγάλης έκρηξης αυξάνεται.

Η ζύμη του σταφιδόψωμου διαστέλλεται όλο και γρηγορότερα. Ένας φούρναρης θα αιφνιδιαζόταν απ’ αυτή την περίεργη συμπεριφορά.

Όπως και οι αστρονόμοι. Μόνο μία ερμηνεία είχε νόημα:

Η μεγαλύτερη «γκάφα» του Einstein ήταν στην πραγματικότητα μια από τις μεγαλύτερες προβλέψεις του. Υπάρχει όντως μια μυστηριώδης δύναμη αντιβαρύτητας. Το μόνο λάθος του Einstein ήταν ότι την απέρριψε.

Η ανακάλυψη της επιτάχυνσης του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος, που έγινε το 1998, έδωσε το βραβείο Nobel φυσικής 2011, στους Saul Perlmutter, Brian Schmidt και Adam Riess.

Μόνο δυο ερωτήματα παραμένουν.

Το πρώτο: γιατί η επιτροπή των βραβείων άργησε τόσο πολύ να αναγνωρίσει μια τόσο σημαντική ανακάλυψη; Η απάντηση ήταν ότι ήθελαν να είναι πραγματικά σίγουροι για την ισχύ της ανακάλυψης.

Το δεύτερο είχε να κάνει με το τι είναι αυτή η δύναμη της αντιβαρύτητας, που επιταχύνει την ταχύτητα διαστολής του σύμπαντος και οι φυσικοί αποκαλούν σκοτεινή ενέργεια – που όμως δεν έχουν ιδέα για το τι είναι στην πραγματικότητα και πως λειτουργεί!

Ένα άλλο Nobel φυσικής θα δοθεί σίγουρα σ’ αυτόν που θα δώσει την τελική ερμηνεία.


ΠΗΓΗ: Michael D. Lemonick, Los Angeles Times.

physicsgg

ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟ ΕΝΑΤΟ ΚΥΜΑ