Πώς η διάμετρος του σύμπαντος ξεπερνά την ηλικία του;

Το φως ταξιδεύει στο κενό με ταχύτητα 299.792 (σχεδόν 300.000) χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Η ταχύτητα αυτή δεν αλλάζει και αν κάτι τέτοιο γινόταν, θα κατέρρεαν τα θεμέλια της σύγχρονης φυσικής. Αυτό συμπεραίνεται από τον εξής κανόνα: Τίποτα στο σύμπαν δε μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από το φως. Η ταχύτητα αυτή χρησιμοποιείται για να μετρήσουμε αποστάσεις ανάμεσα σε πλανήτες, γαλαξίες κ.ο.κ. Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που έχει διανύσει το φως κατά τη διάρκεια ενός γήινου έτους. Έτσι, δημιουργείται ένα μπέρδεμα όταν αναλογιστούμε ότι το σύμπαν έχει ηλικία περίπου 13,75 δισεκατομμυρίων χρόνων, αλλά η διάμετρος αυτού υπολογίζεται στα 93 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Και πρόκειται μόνο για το παρατηρήσιμο σύμπαν. Το τμήμα το οποίο δε βλέπουμε συνεχίζεται πολύ πιο μακριά,  ίσως και στο άπειρο. Πώς, λοιπόν, συμβαίνει αυτό, αν λάβουμε υπόψη τον παραπάνω κανόνα;

Το φως και το φαινόμενο Doppler

Θα πρέπει πρώτα να καταλάβουμε πώς λειτουργεί το φως. Είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα και αν περάσουμε μία ακτίνα λευκού φωτός μέσα από ένα πρίσμα, θα δούμε ότι «διαλύεται» σε διάφορα χρώματα. Στην ουσία διαχωρίζονται τα μήκη κύματος από τα οποία απαρτίζεται η ακτίνα. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να υπολογίσουμε τη σύσταση και τη θερμοκρασία του αντικειμένου που παράγει το φως αυτό.

Σε αυτό το σημείο θα χρειαστεί να ανατρέξουμε σε ένα φαινόμενο που σίγουρα θα θυμάστε από τη φυσική τού σχολείου: Το φαινόμενο Doppler. Ο Κρίστιαν Ντόπλερ, ήταν αυτός που εξήγησε το πώς το μήκος κύματος του φωτός αλλάζει ανάλογα με την κατεύθυνση προς την οποία κινείται η πηγή του. Πιο συγκεκριμένα, το μήκος κύματος μεγαλώνει εάν η πηγή απομακρύνεται από τον παρατηρητή (και πλησιάζει προς το ερυθρό) και αντίθετα, το μήκος κύματος μικραίνει εάν η πηγή προσεγγίζει τον παρατηρητή (και εμφανίζεται πιο ιώδες).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Σχεδόν όλοι οι γαλαξίες μοιάζουν να μετατοπίζονται προς μεγαλύτερα μήκη κύματος, σαν να απομακρύνονται από εμάς. Και με μεγάλη έκπληξη ανακαλύψαμε ότι η μετατόπιση προς το ερυθρό αυξάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται ολοένα και πιο γρήγορα. Αυτό οδήγησε στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Μάλιστα, όσο πιο βαθιά κοιτάμε στο διάστημα, τόσο γρηγορότερα μοιάζουν να κινούνται οι γαλαξίες. Επιπλέον, σε τόσο τεράστιες αποστάσεις κινούνται τόσο γρήγορα, που εύκολα ξεπερνούν την ταχύτητα του φωτός. Μα αυτό είναι παράδοξο!

Η διαστολή του σύμπαντος

Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, το παρατηρήσιμο σύμπαν δεν είναι το σύνολό του. Το άθροισμα τής ύλης που μπορούμε να δούμε είναι τόσο μεγάλο, που αν βρισκόταν όλο σε διάστημα διαμέτρου 13,75 δισ. ετών φωτός, το σύμπαν θα ήταν τόσο στριμωγμένο, όσο οι επιβάτες σε λεωφορείο τής Θεσσαλονίκης. Όταν το σύμπαν δημιουργήθηκε, ακολούθησε μία περίοδος υπερβολικά ραγδαίας διαστολής του (γνωστή ως κοσμολογικός πληθωρισμός), οπότε ο ίδιος ο χωροχρόνος διαστελλόταν με ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτήν του φωτός. Αυτή η χρονική περίοδος είναι το κλειδί στην εξήγηση πολλών πραγμάτων, πέρα από το μέγεθος του σύμπαντος. Ουσιαστικά, το σύμπαν πέρασε από μια πυκνή και πολύ θερμή κατάσταση σε μια αχανή έκταση όπου δημιουργήθηκε η ύλη. Και μόλις ο πληθωρισμός εξασθένησε, η διαστολή επιβραδύνθηκε.

Η σύγχυση, λοιπόν, δημιουργείται από μία παρερμηνεία τής γενικής θεωρίας τής σχετικότητας. Η θεωρία αναφέρει ότι τα αντικείμενα δε μπορούν να ταξιδέψουν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός μέσα στον χωροχρόνο. Δε βάζει, όμως, κανένα όριο στο ίδιο τον χωροχρόνο. Έτσι, η διάμετρος του σύμπαντος δεν έρχεται σε σύγκρουση με τη φυσική. Δεν είναι τα αντικείμενα του διαστήματος που κινούνται τόσο γρήγορα, αλλά η κάθε πτυχή του χώρου και του χρόνου μαζί που διαστέλλεται και «σπρώχνει» τους γαλαξίες (και την ύλη γενικότερα) μακριά τον έναν από τον άλλον.

ΠΗΓΗ: Futurism

 


Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Βασίλης Γκατζούδης

Άνθρωπος της πληροφορικής, με έδρα τη Θεσσαλονίκη. Αν και το πάθος μου είναι η τεχνολογία και κάθε νέο πάνω σ'αυτήν και τις επιστήμες, θεωρώ ότι με έχουν κερδίσει ο πολιτισμός, οι τέχνες και ιδιαίτερα ο κινηματογράφος.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;