περιέχεται στο Σύμπαν και ποιες οι επιπτώσεις της μάζας αυτής στην
γεωμετρία και τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος.
1. Πόση ύλη περιέχει το Σύμπαν;
Αν δεν υπήρχε καθόλου μάζα στο Σύμπαν, αυτό θα διαστελλόταν για πάντα,
και η ταχύτητα με την οποία θα απομακρύνονταν μεταξύ τους τα αντικείμενα
που θα βρίσκονταν σε ακινησία ως προς το διαστελλόμενο σύμπαν, δεν θα
μεταβαλλόταν καθώς το Σύμπαν θα επεκτεινόταν.
Γνωρίζουμε φυσικά ότι το Σύμπαν δεν είναι άδειο αλλά γεμάτο με ύλη και η
συνηθισμένη ύλη έλκει άλλη ύλη μέσω των δυνάμεων βαρύτητας, προκαλώντας
έτσι επιβράδυνση στη διαστολή του σύμπαντος.
Αν η πυκνότητα του σύμπαντος υπερβαίνει κάποιο συγκεκριμένο όριο, γνωστό
ως κρίσιμη πυκνότητα, αυτή η βαρυτική έλξη θα είναι αρκετά ισχυρή ώστε
να σταματήσει τη διαστολή και στη συνέχεια να την αντιστρέψει κάνοντας
το Σύμπαν να καταρρεύσει τελικά στη μεγάλη σύνθλιψη.
Από την άλλη πλευρά, αν η μέση πυκνότητα του σύμπαντος είναι μικρότερη
από την κρίσιμη πυκνότητα, το σύμπαν θα διαστέλλεται για πάντα, και
μάλιστα μετά από κάποιο σημείο η διαστολή προχωρεί σαν να ήταν το σύμπαν
άδειο από ύλη.
Ένα “κρίσιμο σύμπαν”, με μια κρίσιμη πυκνότητα ισορροπεί μεταξύ αυτών των δύο δυνατοτήτων.
2. Γιατί να έχουμε ένα σύμπαν με κρίσιμη πυκνότητα;
Για αρκετό χρόνο πιστεύαμε ότι η πυκνότητα του σύμπαντός μας συμφωνεί με
την κρίσιμη πυκνότητα αρκετά καλά (με διαφορά μικρότερη από ένα
παράγοντα ίσο με 10.) Αν και το σφάλμα αυτό στη συμφωνία φαίνεται
μεγάλο, είναι αξιοσημείωτη η συμφωνία. Το να επιτευχθούν αρχικές
συνθήκες τέτοιες ώστε η μέση πυκνότητα να παραμείνει πολύ κοντά στην
κρίσιμη τιμή για έστω και απειροελάχιστο χρονικό διάστημα, είναι σα να
προσπαθεί κάποιος να ισορροπήσει ένα μολύβι στη μύτη του.
Ένα σύμπαν που θα είχε αρχικά μια πυκνότητα ελαφρά μικρότερη από την
κρίσιμη, κάνει την πυκνότητα αυτή ακόμη μικρότερη από την κρίσιμη και
σύντομα δεν διαφέρει από ένα σχεδόν άδειο σύμπαν.
Παρόμοια, μια έστω και λίγο μεγαλύτερη πυκνότητα από την κρίσιμη κάνει
το σύμπαν να βρεθεί τάχιστα στην κατάσταση της μεγάλης σύνθλιψης, χωρίς
να μπορέσει να φτάσε την ηλικία που γνωρίζουμε ότι έχει το σύμπαν μας –
κάπου 13,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Για να πετύχουμε ένα σύμπαν όμοιο με το δικό μας πρέπει οι αρχικές
συνθήκες πυκνότητας να έχουν συντονιστεί τόσο τέλεια ώστε να συμφωνούν
με την κρίσιμη πυκνότητα με μια ακρίβεια περίπου 1 προς 1060!
Για αρκετό διάστημα θεωρούσαμε απλούστερο και αισθητικά ευχάριστο να
δεχόμαστε αξιωματικά ότι το σύμπαν μας έχει ακριβώς την κρίσιμη
πυκνότητα. Οι εκδοχές της πληθωριστικής θεωρίας που αναπτύχθηκαν στις
αρχές της δεκαετίας του 1980 μας έδωσαν ένα μηχανισμό για να πάρουμε την
κρίσιμη πυκνότητα για το σύμπαν σχεδόν με απεριόριστη ακρίβεια. Για
πολλά χρόνια ένα ακριβώς κρίσιμο σύμπαν εθεωρείτο ως μια από τις
σίγουρες προβλέψεις της πληθωριστικής θεωρίας.
3. Η γεωμετρία και η πυκνότητα του σύμπαντος
Στην Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein που διατυπώθηκε το
1915, η βαρύτητα προσεγγίζεται με όρους της γεωμετρίας παρά ως μια ακόμη
δύναμη. Η ύλη καθορίζει πως θα καμπυλωθεί ο χωροχρόνος, και η καμπύλωση
του χωροχρόνου καθορίζει πως θα κινηθούν τα σώματα.
Για την ειδική περίπτωση ενός Σύμπαντος το οποίο επεκτείνεται, που το
θεωρούμε γεμάτο με ομοιόμορφη πυκνότητα ύλης, και αποτελεί μια καλή
προσέγγιση για τη μεγάλη κλίμακα, η γενική σχετικότητα προβλέπει μια
διασύνδεση μεταξύ της πυκνότητας του σύμπαντος (συγκριτικά πάντα με την
κρίσιμη πυκνότητα) και της γεωμετρίας του.
Ένα σύμπαν με κρίσιμη πυκνότητα (σε κάποιο σταθερό κοσμικό χρόνο) έχει
τη γνωστή Ευκλείδεια γεωμετρία, η οποία μας είναι πολύ γνωστή από την
καθημερινή μας εμπειρία και από την κλασσική προοπτική που διδάσκεται
στη ζωγραφική. Ένα σύμπαν όμως με πυκνότητα μικρότερη ή μεγαλύτερη από
την κρίσιμη δεν έχει Ευκλείδεια γεωμετρία -έχει υπερβολική γεωμετρία αν η
πυκνότητα είναι μικρότερη από την κρίσιμη και σφαιρική αν η πυκνότητα
είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη.
Στις μικρές κλίμακες αυτές οι διαφορετικές γεωμετρίες μοιάζουν πολύ. Ένα
μυρμήγκι στην επιφάνεια ενός μήλου θα αντιλαμβανόταν το άμεσο
περιβάλλον του ως τελείως επίπεδο και θα δυσκολευόταν να διαπιστώσει ότι
το μήλο είναι κυρτό. Παρόμοια αν η καμπυλότητα του Σύμπαντος γινόταν
εμφανής μόνο σε κλίμακες αρκετών δισεκατομμυρίων ετών φωτός θα
μπορούσαμε να καταλήξουμε στην απατηλή αίσθηση ότι το σύμπαν μας είναι
επίπεδο και η γεωμετρία του Ευκλείδεια. Μόνο στις πολύ μεγάλες κλίμακες,
– μεγαλύτερες από τη λεγόμενη κλίμακα καμπυλότητας – οι διαφορές μεταξύ
των γεωμετριών θα έδιναν σημαντικά αποτελέσματα ώστε να παρατηρηθούν.
Τα τρία παρακάτω σχήματα δείχνουν τις διαφορές που εμφανίζονται κατά την
παρατήρηση μακρινών αντικειμένων (προοπτική) στην υπερβολική, την
Ευκλείδεια και τη σφαιρική γεωμετρία. Και στις τρεις περιπτώσεις ο χώρος
διαιρείται σε όμοια κελιά των οποίων οι ακμές δείχνονται με ράβδους. Οι
σφαίρες εντός των κελιών έχουν όμοιο μέγεθος και η αυξανόμενη απόστασή
τους παριστάνεται με προοδευτικό χρωματισμό με κόκκινο χρώμα.
αντιλαμβάνεται τη συνηθισμένη προοπτική: το φαινόμενο γωνιακό μέγεθος
των αντικειμένων είναι αντιστρόφως ανάλογο με την απόστασή τους
Στην υπερβολική γεωμετρία ο χώρος γεμίζει μόνο αν υποδιαιρεθεί σε
δωδεκάεδρα. Στον ευκλείδειο χώρο ένα τέτοιο γέμισμα είναι αδύνατο. Το
μέγεθος των κελιών εδώ είναι της ίδιας τάξης με την κλίμακα
καμπυλότητας. Αν και η προοπτική των κοντινών αντικειμένων στον
υπερβολοειδή χώρο είναι αρκετά όμοια με αυτή του ευκλείδειου χώρου, το
φαινόμενο γωνιακό μέγεθος των μακρινών αντικειμένων μειώνεται πολύ πιο
γρήγορα, στην πραγματικότητα εκθετικά όπως φαίνεται και στην εικόνα.
κάθετη διεύθυνση δείχνει τον χρόνο και οι οριζόντιες κατευθύνσεις είναι
χωρικές κατευθύνσεις. Η τιμή του πεδίου inflaton είναι σταθερή στις
διάφορες τομές και τα χρώματα δείχνουν την ψύξη του σύμπαντος καθώς
κανείς περνάει στο εσωτερικό της φυσαλίδας. Η φυσαλίδα διαστέλλεται μέσα
στον περιβάλλοντα χωροχρόνο ο οποίος διαστέλλεται πληθωριστικά
παγιδευμένη μέσα στο ψευδο-κενό. Εμείς ζούμε στο εσωτερικό της φυσαλίδας
Στον ανοιχτό πληθωρισμό μεμονωμένης φυσαλίδας υπάρχουν δύο εποχές
πληθωρισμού. Στον πληθωρισμό ο ρυθμός της διαστολής ελέγχεται από ένα
βαθμωτό πεδίο, γνωστό ως πεδίο inflaton. Το πεδίο inflaton θέλει να
βρεθεί στον πυθμένα του φρέατος δυναμικού κυλώντας στα τοιχώματα του
φρέατος, και καθώς το πεδίο κατεβαίνει ο ρυθμός της επέκτασης του
σύμπαντος ελαττώνεται, και προοδευτικά τερματίζεται η εποχή του
πληθωρισμού. Στον ανοιχτό πληθωρισμό, το πεδίο inflaton, αρχικά
παραμένει παγιδευμένο σε ένα τοπικό ελάχιστο του δυναμικού. Ενώ το πεδίο
βρίσκεται σ’ αυτό το ελάχιστο, μια πρώτη εποχή πληθωριστικής διαστολής
συμβαίνει, κατά τη διάρκεια της οποίας το σύμπαν εξομαλύνεται. Πράγματι
κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής η συμμετρία του χωροχρόνου είναι τόσο
μεγάλη ώστε καμιά ιδιαίτερη κατεύθυνση του χρόνου δεν προτιμάται από
οποιαδήποτε άλλη. Βλέπε το παρακάτω σχήμα.
Οι διαχειριστές του katohika.gr διατηρούν το δικαίωμα τροποποίησης ή διαγραφής σχολίων που περιέχουν υβριστικούς – προσβλητικούς χαρακτηρισμούς.
Απαγορεύεται η δημοσίευση συκοφαντικών ή υβριστικών σχολίων.Σε περίπτωση εντοπισμού τέτοιων μηνυμάτων θα ακολουθεί διαγραφή
Φιλε μου ο σημερινός εχθρός σου είναι η παραπληροφόρηση των μεγάλων καναλιών. Αν είδες κάτι που σε άγγιξε , κάτι που το θεωρείς σωστό, ΜΟΙΡΆΣΟΥ ΤΟ ΤΩΡΑ με ανθρώπους που πιστεύεις οτι θα το αξιολογήσουν και θα επωφεληθούν απο αυτό! Μην μένεις απαθής. Πρώτα θα νικήσουμε την ύπνωση και μετά ΟΛΟΙ ΜΑΖΙ τα υπόλοιπα.
Επιλεξτε να γινετε οι πρωτοι που θα εχετε προσβαση στην Πληροφορια του Stranger Voice
Greek