Η δημοσίευση του 1948 από τους Alpher, Bethe, Gamow 64 χρόνια πριν
Του Θεόδωρου Κρητικού
(Πηγή : http://news.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_world_1_11/03/2012_475466)
«Μελετώντας την ιστορία της επιστημονικής και φιλοσοφικής σκέψης του δέκατου έκτου και δέκατου έβδομου αιώνα -είναι πράγματι τόσο πολύ αλληλένδετες και συνδεδεμένες αυτές μεταξύ τους,
ώστε δεν νοούνται χωριστά η μία από την άλλη- αναγκάστηκα πάρα πολλές φορές να αναγνωρίσω, όπως το έκαναν και πολλοί άλλοι πριν από εμέ, ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου το ανθρώπινο ή τουλάχιστον το ευρωπαϊκό πνεύμα γνώρισε μια βαθιά επανάσταση, η οποία άλλαξε την ίδια την υποδομή, αλλά και την προοπτική της σκέψης μας· πρόκειται για μια επανάσταση της οποίας η σύγχρονη επιστήμη και η φιλοσοφία είναι ταυτόχρονα η ρίζα και ο καρπός».
Με τα λόγια αυτά ο Alexandre Koyre, ένας από τους πιο διεισδυτικούς ιστορικούς των επιστημών, προϊδεάζει τον αναγνώστη του για την εξιστόρηση της «καταστροφής» μιας κοσμοαντίληψης και τη σταδιακή συγκρότηση μιας νέας. Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται για την «καταστροφή» της αντίληψης του κόσμου «ως περατού, κλειστού και ιεραρχικά οργανωμένου όλου και την αντικατάστασή της από ένα αόριστο και ίσως άπειρο σύμπαν, που οφείλει τη συνοχή του στην ταυτότητα των βασικών του συστατικών και νόμων, ένα σύμπαν στο οποίο όλα αυτά τα συστατικά βρίσκονται στο ίδιο οντολογικό επίπεδο».
Ανεξαρτήτως των αναπόφευκτων ερωτημάτων που αναδεικνύει ιστορικά η σταδιακή «απειροποίηση» του σύμπαντος, έχει ενδιαφέρον να καταγράψουμε, έστω και σχηματικά, τους τρόπους με τους οποίους διευρύνονται τα όρια της περιοχής του σύμπαντος, την οποία επιχειρούμε να κατανοήσουμε ορθολογικά. Ετσι, για τον Αριστοτέλη η τροχιά της Σελήνης, μια διαδρομή μόλις τετρακοσίων χιλιάδων χιλιομέτρων, οριοθετεί έναν θεμελιώδη χώρο, πέραν του οποίου ο νους του ανθρώπου είναι αδύνατον να εισέλθει. Για τον Κοπέρνικο και τον Κέπλερ, στη συνέχεια, τα όρια του ορθολογικά προσεγγίσιμου χώρου επεκτείνονται στα όρια του ηλιακού μας συστήματος, δηλαδή σε μερικά δισεκατομμύρια χιλιόμετρα πιο μακριά. Και φθάνουμε στον δέκατο όγδοο και δέκατο ένατο αιώνα, όπου ο Γαλαξίας μας, μια δομή τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από το ηλιακό μας σύστημα, συνιστά στην ανθρώπινη συνείδηση τα όρια του ίδιου του σύμπαντος. Εντέλει έπρεπε να περιμένουμε το τέλος της δεύτερης δεκαετίας του εικοστού αιώνα, ώστε με την καθοριστική βοήθεια του EdwiHubble (1889-1953) να συνειδητοποιήσουμε ότι ο Γαλαξίας μας δεν είναι παρά ένας από τους εκατοντάδες δισεκατομμύρια παρόμοιους γαλαξίες.
Ο εικοστός είναι ο αιώνας της σύγχρονης κοσμολογίας
Σήμερα, η ευρεία διάδοση του όρου Big Bang, αν μη τι άλλο μας πληροφορεί για την ύπαρξη ενός σχετικά αυτόνομου γνωστικού κλάδου, της Κοσμολογίας, που είναι υπεύθυνος για τη μελέτη του σύμπαντος και της εξέλιξής του. Οπως λοιπόν είναι εύκολο να διαπιστώσει κανείς, η Κοσμολογία συνιστά έναν καταξιωμένο πια κλάδο της γνώσης με τα ακαδημαϊκά του πρόσημα, ο οποίος φέρεται με υπερηφάνεια να έχει ήδη διαμορφώσει την ιστορία του. Σε μια πρόσφατη «Ιστορία της Αστροφυσικής και της Κοσμολογίας», που φέρει τον εύγλωττο τίτλο «Ο Κοσμικός Αιώνας», ο συγγραφέας του, Malcolm Longair, ειδικός στην Αστροφυσική Κοσμολογία, επισημαίνει από την πρώτη κιόλας σελίδα ότι ο αιώνας που γνώρισε την ανάδειξη της Αστροφυσικής και της Κοσμολογίας σε συναρπαστικά και πρωτεύουσας σημασίας γνωστικά αντικείμενα δεν είναι άλλος από τον εικοστό. «Δεν προϋπήρξε ποτέ ένας αιώνας κατά τον οποίο οι βασικές μας ιδέες σχετικά με τη φύση του σύμπαντός μας, καθώς και των περιεχομένων του, να έχουν αλλάξει με τόσο δραματικό τρόπο».
Αν επιθυμούμε να πιάσουμε το νήμα από τα πρώτα κιόλας χρόνια του αιώνα αυτού, πρέπει να αναγνωρίσουμε ότι οι απαρχές της σύγχρονης κοσμολογίας ταυτίζονται με κάποιες θεαματικές προσπάθειες να «ξαναγράψουμε» τους νόμους που φέρονται να διακατέχουν τη φύση. Ο Albert Einstein (1879-1955) εισήγαγε το 1905 την αρχή της σχετικότητας, όπου αναθεωρούνται οι αντιλήψεις του Νεύτωνα για τον χώρο και τον χρόνο. Αργότερα, με τη γενική θεωρία της σχετικότητας (1916), ο Einstein αναθεώρησε και τη θεωρία του Νεύτωνα για την παγκόσμια βαρύτητα. Ετσι, οι πρώτες εργασίες συγκρότησαν τη λεγόμενη σχετικιστική κοσμολογία, με πρωταγωνιστές τους Alexander Alexandrovich Friedmann (1888-1925), George Lema˜tre (1894-1966) και Willem de Sitter (1872-1934), όπου διαμορφώνεται μια πολύπλοκη μαθηματική γλώσσα για την περιγραφή του σύμπαντος. [Θα ήταν παράλειψη στο σημείο αυτό, αν δεν αναφέραμε το μαθηματικό υπόβαθρο της μη ευκλείδειας γεωμετρίας, στο οποίο εδραζόταν η νέα περιγραφή του σύμπαντος. Πρόκειται για ένα υπόβαθρο που έχει τις απαρχές του στους Nicolai Ivanovich Lobachevsky (1792-1856) και Janos Bolyai (1802-1860), και που επεξεργάστηκε συστηματικά ο Bernhard Riemann (1826-1866).]
Παρ’ όλη την επικράτηση, ωστόσο, ενός νέου βασικού θεωρητικού πλαισίου για τον χώρο και τον χρόνο, η πρόταση για την Κοσμική Εκρηξη προέκυψε από τη φυσική του υλικού περιεχομένου του σύμπαντος. Στη διάρκεια της δεκαετίας του 1930 υπήρχαν (δύο κυρίως) λόγοι που έστρεψαν το ενδιαφέρον κάποιων ερευνητών στον σχηματισμό των χημικών στοιχείων στο σύμπαν. Εντέλει ο George Gamow (1904-1968) στις 13 Σεπτεμβρίου του 1946 εξέφρασε σε μια δημοσίευση την άποψη ότι «η σχετική αφθονία κάποιων χημικών στοιχείων πρέπει να καθορίζεται από τις φυσικές συνθήκες που υπήρχαν στο σύμπαν κατά τα πρώιμα στάδια της εξέλιξής του, όταν η θερμοκρασία και η πυκνότητα θα ήταν επαρκώς υψηλές για να εξασφαλίσουν τις κατάλληλες αντιδράσεις για το φως και τους βαρείς πυρήνες».
Ακολουθεί η δημοσίευση που φέρει τον χαρακτηριστικό τίτλο «Η απαρχή των Χημικών Στοιχείων», η οποία υπογράφεται στις 18 Φεβρουαρίου του 1948 από τους R.A. Alpher, H. Bethe και G. Gamow (με τα ονόματα των συγγραφέων να ακολουθούν σκόπιμα την ηχητική έναρξη του ελληνικού αλφαβήτου: άλφα, βήτα, γάμμα), όπου σκιαγραφείται θεωρητικά η ανάγκη ύπαρξης μιας θερμής και πυκνής φάσης στο πρώιμο σύμπαν, προκειμένου ακριβώς να προκύψει η κοσμολογική σύνθεση των χημικών στοιχείων.
Την ίδια χρονιά οι R.A. Alpher (1921-2007) και Robert Herman (1914-1997) άρχισαν να βελτιώνουν τους υπολογισμούς τους σχετικά με την πρωταρχική νουκλεοσύνθεση, η οποία όφειλε να συνδυάζεται με τη δυναμική της διαστολής του πρώιμου σύμπαντος. Η θερμοδυναμική ιστορία του σύμπαντος, που προέκυπτε κατ’ αυτό τον τρόπο, κατέληγε στην πολύ ενδιαφέρουσα πρόβλεψη μιας ακτινοβολίας υποβάθρου, που όφειλε να φθάνει μάλιστα μέχρι τις μέρες μας ως μακρινός απόηχος της Κοσμικής Εκρηξης. Πρόκειται για μια πρόβλεψη που επιβεβαίωσαν πειραματικά, το 1965, οι Arno Penzias και Robert Wilson, οι οποίοι βραβεύτηκαν για τον λόγο αυτό με το βραβείο Nομπέλ το 1978.
Σε μια ραδιοφωνική εκπομπή του BBC, το 1949, «γεννήθηκε» ο όρος «Big Bang»
Ισως έχει ενδιαφέρον (όχι τόσο για την ιστορία των ιδεών όσο για την ιστορία των λέξεων) να επισημάνουμε ότι στην παραπάνω ιστορική δημοσίευση του 1948 δεν εμφανίζεται ο όρος Big Bang. Ο όρος, ο οποίος στις μέρες μας παραπέμπει ευθέως στην κοσμολογική θεωρία για τη δημιουργία και την εξέλιξη του σύμπαντος, διατυπώθηκε για πρώτη φορά την άνοιξη του 1949, στη διάρκεια μιας ραδιοφωνικής εκπομπής στο BBC, με διάθεση μάλλον σκωπτική, από έναν φυσικό ο οποίος κάθε άλλο παρά συμφωνούσε με τη θεωρία αυτή. Πρόκειται για τον Fred Hoyle (1915-2001), ο οποίος -μαζί με τους Hermann Bondi (1919-2005) και Thomas Gold (1920-2004)- είχε αναπτύξει τη θεωρία της σταθερής κατάστασης για το σύμπαν, η οποία πρόδηλα αντιτίθεται στη θεωρία της εξέλιξης έπειτα από μια Κοσμική Εκρηξη.
Στις μέρες μας, η ευρύτερη, σχεδόν καθολική διάδοση του όρου Big Bang δεν έχει εξαλείψει υποχρεωτικά και τις όποιες δυσκολίες κατανόησης. Ας ακούσουμε στο σημείο αυτό τον Steven Weinberg, έναν από τους πλέον αρμόδιους να διαχειριστούν με κατάλληλα επιχειρήματα τις διαφαινόμενες απορίες: «Σύμφωνα με την καθιερωμένη θεωρία της Μεγάλης Εκρηξης, το σύμπαν δημιουργήθηκε σε μια στιγμή άπειρης θερμοκρασίας και πυκνότητας, περίπου πριν από δέκα έως δεκαπέντε δισεκατομμύρια χρόνια», συνοψίζει ο διακεκριμένος φυσικός.
Και συνεχίζει: «Κάθε φορά που δίνω μια διάλεξη για τη θεωρία της Μεγάλης Εκρηξης, κάποιος από το ακροατήριο, κατά τη διάρκεια της συζήτησης που ακολουθεί, ισχυρίζεται ότι η ιδέα της έναρξης είναι άτοπη, αφού οποιαδήποτε στιγμή και αν επιλέξουμε ως αρχή της Μεγάλης Εκρηξης θα πρέπει να υπάρχει μια άλλη στιγμή πριν από αυτήν. Προσπαθώ να εξηγήσω ότι αυτό δεν ισχύει απαραίτητα. Είναι αλήθεια, επί παραδείγματι, ότι με βάση την καθημερινή μας εμπειρία, όσο ψυχρός και αν είναι ο καιρός, είναι πάντα δυνατό να γίνει ψυχρότερος. Υπάρχει, ωστόσο, το απόλυτο μηδέν.
Δεν μπορούμε να φτάσουμε σε θερμοκρασίες χαμηλότερες του απολύτου μηδενός, όχι επειδή δεν είμαστε αρκετά έξυπνοι, αλλά επειδή τέτοιες θερμοκρασίες απλώς δεν έχουν νόημα.
Ο Stephen Hawking ανέφερε μια μάλλον καλύτερη αναλογία: έχει νόημα να ρωτάμε τι βρίσκεται βορειότερα του Austin ή του Cambridge ή οποιασδήποτε άλλης πόλης, αλλά δεν έχει κανένα νόημα να ρωτάμε τι βρίσκεται βορειότερα του Βορείου Πόλου».
* Ο κ. Θεόδωρος Κρητικός είναι φυσικός, δρ Iστορίας των Eπιστημών.
