Η μεγάλη διαμάχη

του Δ. Σιμόπουλου επίτιμου διευθυντή του Ευγενιδείου Πλανηταρίου

Σαν σήμερα, πριν από 100 χρόνια, πραγματοποιήθηκε το επονομαζόμενο “Great Debate” που αφορούσε την έκταση του Σύμπαντος. Τα προηγούμενα μερικά χρόνια είχε ήδη γίνει αντιληπτό ότι ο Ήλιος δεν βρίσκονταν στο κέντρο του Γαλαξία αλλά ταξίδευε κι αυτός στο διάστημα μαζί με τα δισεκατομμύρια άλλα άστρα που σχηματίζουν την αστρική μας πολιτεία.

Από καιρό, επίσης, είχαν εντοπιστεί στον ουρανό και ορισμένες φωτεινές νεφελώδεις κηλίδες που μερικοί επιστήμονες υποστήριζαν ότι ήταν τεράστιες συγκεντρώσεις άστρων. Άλλοι πάλι έλεγαν «Αδύνατον, το Σύμπαν δεν μπορεί να είναι τόσο πελώριο». Τις δύο διαφορετικές αυτές απόψεις κλήθηκαν να παρουσιάσουν και να υποστηρίξουν μπροστά σ’ ένα ευρύτερο κοινό ο Harlow Shapley (1885-1972) και ο Heber Curtis (1872-1942). Η μεγάλη αυτή διαμάχη ιδεών οργανώθηκε στις 26 Απριλίου του 1920 στο Ινστιτούτο Σμιθσόνιαν της Ουάσιγκτον από την Εθνική Ακαδημία Επιστημών των ΗΠΑ.
Ο Σάπλεϋ υποστήριζε την ύπαρξη ενός τεράστιου Γαλαξία που περιελάμβανε στο εσωτερικό του ακόμη και τους «νεφελοειδείς», ενώ ο Κέρτις υποστήριζε ότι είχαμε να κάνουμε με έναν μικρό σχετικά Γαλαξία και ότι οι «νεφελοειδείς» ήσαν παρόμοια αστρικά νησιά πέρα και μακριά από το δικό μας. Όπως συμβαίνει συνήθως σε τέτοιες περιστάσεις και οι δύο επιστήμονες είχαν και δίκιο και άδικο. Γιατί σύντομα αποκαλύφτηκε ότι και ο Γαλαξίας μας είναι πραγματικά τεραστίων διαστάσεων αλλά και ότι το Σύμπαν είναι ακόμη πιο τεράστιο περιλαμβάνοντας μέσα του δισεκατομμύρια γαλαξίες σαν τον δικό μας.
Στις 6 Οκτωβρίου του 1923, με την ραγδαία εξέλιξη της φωτογραφικής τέχνης και με την βοήθεια του τεράστιου για την εποχή εκείνη τηλεσκόπιου με κάτοπτρο διαμέτρου 2,5 μέτρων στο Όρος Γουίλσον στην Καλιφόρνια, ο αστρονόμος Edwin Hubble (1889-1953) κατόρθωσε να φωτογραφήσει μεμονωμένα άστρα στον νεφελοειδή της Ανδρομέδας επιβεβαιώνοντας έτσι την άποψη ότι επρόκειτο για έναν απόμακρο αστρικό κόσμο, έναν άλλον διαφορετικό γαλαξία από τον δικό μας. Τον Φεβρουάριο του 1924 ο Χαμπλ ανακοίνωσε την ανακάλυψή του στον Σάπλεϋ μ’ ένα σύντομο σημείωμα, ενώ λίγο αργότερα στο Συνέδριο της Αμερικανικής Ένωσης για την Προώθηση της Επιστήμης έγινε και η πρώτη επίσημη γνωστοποίηση της ανακάλυψης. Την πρωτοχρονιά του 1925 στο Συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας ο Χάμπλ έδωσε τις λεπτομέρειες των παρατηρήσεών του πως ο νεφελοειδής της Ανδρομέδας ήταν μία τεράστια πολιτεία δισεκατομμυρίων άστρων έξω και πέρα από τον δικό μας Γαλαξία.
Γιατί μόλις ο Χάμπλ φωτογράφησε ορισμένα μεταβλητά άστρα στον νεφελοειδή αυτόν ανακάλυψε ότι βρίσκονταν πάνω από δύο εκατομμύριο έτη φωτός μακριά μας (με σημερινές μετρήσεις), αν και οι αρχικοί του υπολογισμοί ήσαν πολύ μικρότεροι (900.000 ε.φ.). Οπότε και οι νεφελοειδείς αποδείχτηκαν ότι είναι πέρα και μακριά από τον δικό μας Γαλαξία, αυτόνομοι και απόμακροι γαλαξίες σαν τον δικό μας. Έτσι η ανακάλυψη του Χαμπλ μας απεκάλυψε μέσα σε μια νύχτα ότι το Σύμπαν ήταν πολύ πιο τεράστιο απ’ ότι μπορούσαμε να φανταστούμε μέχρι τότε. Σκεφτείτε ότι το φως από τον γαλαξία της Ανδρομέδας που φτάνει τώρα στη Γη μας ξεκίνησε το ταξίδι του προς τα εδώ πριν από 2,5 εκατομμύρια χρόνια, πολύ πριν ο άνθρωπος περπατήσει πάνω σ’ αυτόν τον πλανήτη.
Η «διαμάχη» των ιδεών αυτών δεν σταμάτησε εκεί, αφού ενέπλεξε άμεσα ακόμη και τον Albert Einstein (1879-1955) και το πρώτο σύγχρονο μοντέλο που είχε δημιουργήσει για το Σύμπαν και το οποίο βασίζονταν στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας την οποία ο Αϊνστάιν είχε παρουσιάσει για πρώτη φορά στην Πρωσική Ακαδημία Επιστημών τον Νοέμβριο του 1915. Την εποχή εκείνη το επικρατέστερο μοντέλο του Σύμπαντος ήταν Νευτώνειο αμετάβλητο και αιώνιο, κάτι που κι ο ίδιος ο Αϊνστάιν δέχονταν ως την πραγματική φύση του Σύμπαντος παρ’ όλο που οι εξισώσεις του έδειχναν το αντίθετο. Γι’ αυτό το 1917 ο Αϊνστάιν θεώρησε ότι θα ‘πρεπε να προσθέσει στις εξισώσεις αυτές έναν πρόσθετο παράγοντα που ονόμασε κοσμολογική σταθερά και η οποία συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα «λάμδα».
Η σταθερά αυτή δημιουργούσε μια απωστική δύναμη η οποία αντιστέκονταν στην κοσμική βαρύτητα, κι έτσι οι εξισώσεις του Αϊνστάιν παρουσίαζαν πλέον ένα σφαιρικό, κλειστό, στατικό Σύμπαν τεσσάρων διαστάσεων. Η προσθήκη αυτή δεν του άρεσε καθόλου γιατί «ασχήμυνε» τις όμορφες και κομψές εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, εν τούτοις θεώρησε ότι δεν μπορούσε να κάνει διαφορετικά, γιατί μη ξεχνάτε ότι βρισκόμασταν 12 χρόνια προτού ο Χαμπλ αποδείξει την ύπαρξη χιλιάδων γαλαξιών που απομακρύνονταν ο ένας από τον άλλο.
Μερικά χρόνια αργότερα ο Ρώσος μαθηματικός Alexander Friedmann (1888-1925) απέδειξε το 1922 ότι, με βάση την επίλυση των εξισώσεων της Γενικής Σχετικότητας που είχε κάνει, η κοσμολογική σταθερά, την οποία είχε προσθέσει ο Αϊνστάιν στις εξισώσεις του, δεν χρειάζονταν. Η λύση μάλιστα των εξισώσεων της Γενικής Σχετικότητας από τον Φρήντμαν και το μοντέλο του περιέγραφαν ένα ομογενές, ισότροπο και διαστελλόμενο Σύμπαν (σε τρεις μάλιστα εκδοχές) το οποίο ο Αϊνστάιν απέρριψε.
Συγχρόνως με τον Φρήντμαν, και ανεξάρτητα απ’ αυτόν, ένας άγνωστος τότε Βέλγος ιερέας και μαθηματικός, ο Georges Lemaître (1894-1966), διαπίστωσε κι αυτός ότι η επίλυση των εξισώσεων της Γενικής Σχετικότητας παρουσίαζαν ένα Σύμπαν που δεν ήταν στατικό αλλά διαστελλόμενο. Βασιζόμενος στην ύπαρξη ενός διαστελλόμενου Σύμπαντος, όπως έβλεπε ότι συνέβαινε από την επίλυση των εξισώσεων του Αϊνστάιν, ο Λεμέτρ φαντάστηκε την εποχή όταν το Σύμπαν θα έπρεπε να ήταν συμπιεσμένο σε μια υπέρπυκνη μάζα, μικρότερη σε μέγεθος ακόμη και από τον πυρήνα ενός ατόμου. Μια κοσμική «μοναδικότητα χωρίς παρελθόν», «μια μέρα χωρίς χθες», όταν το Σύμπαν ήταν απείρως μικρό και απείρως καμπύλο, με όλη την ύλη και την ενέργειά του περιορισμένη σ’ ένα και μοναδικό μαθηματικό σημείο, σ’ ένα «αρχέγονο άτομο». Και η νέα όμως αυτή θεώρηση του Σύμπαντος, που δημοσιεύτηκε το 1927, απορρίφθηκε και πάλι από τον Αϊνστάιν, αν και η θεώρηση αυτή των Λεμέτρ και Φρήντμαν αποτελεί σήμερα το θεμέλιο της σύγχρονης αντίληψης που έχουμε για τη γέννηση του Σύμπαντος με μια Μεγάλη Έκρηξη.
Την ίδια περίπου περίοδο, το 1912, είχε αρχίσει και η πειραματική απόδειξη ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με τις παρατηρήσεις του αστρονόμου Vesto Slipher (1975-1969) που είχε πρώτος εντοπίσει την μετατόπιση των φασματικών γραμμών των γαλαξιών και ο οποίος στα επόμενα μερικά χρόνια μελέτησε τα φάσματα 40 περίπου γαλαξιών. Οι πρώτες αυτές παρατηρήσεις συνεχίστηκαν αργότερα από τον Έντουιν Χαμπλ και τον Milton Humason (1891-1972) με αποτέλεσμα στα τέλη της δεκαετίας του 1920 να τους επιτρέψει να αποδείξουν ότι όλοι οι γαλαξίες φαίνονται να απομακρύνονται συνεχώς από μας σαν να δραπετεύουν από το κέντρο μιας τεράστιας έκρηξης με ταχύτητες ανάλογες με την απόστασή τους επιβεβαιώνοντας έτσι την θεώρηση του Σύμπαντος των Φρήντμαν-Λεμέτρ. Σύμφωνα με την ανακάλυψη του Χαμπλ, αν ένας γαλαξίας απέχει διπλάσια απόσταση από έναν άλλο τότε αυτός απομακρύνεται με διπλάσια ταχύτητα, κοκ. Η διαπίστωση αυτή είναι σήμερα γνωστή ως «Νόμος του Hubble», αν και στην ουσία πρόκειται απλώς για έναν απλό περιγραφικό κανόνα. Ο κανόνας όμως αυτός υπονοεί επίσης ότι κάποτε στο παρελθόν όλο το Σύμπαν ήταν συμπιεσμένο σε μια μοναδική υπέρπυκνη μάζα ενέργειας που ο Λεμέτρ ονόμαζε «Κοσμικό Άτομο».
Έτσι στις 3 Φεβρουαρίου 1931 στη συνέντευξη τύπου που έδωσε ο Αϊνστάιν στο Αστεροσκοπείο Ουίλσον αναγκάστηκε να παραδεχτεί ότι η προσθήκη της κοσμολογικής σταθεράς στις εξισώσεις του «ήταν το μεγαλύτερο λάθος της ζωής του» και ότι η Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης ήταν σωστή. Δύο μάλιστα χρόνια αργότερα, στο ίδιο ακριβώς Αστεροσκοπείο, μετά από μία διάλεξη που έδωσε εκεί ο Λεμέτρ, αναφερόμενος στη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης ο Αϊνστάιν είπε ότι: «πρόκειται για την ομορφότερη και πιο ικανοποιητική εξήγηση της δημιουργίας που έχω ακούσει στη ζωή μου».

Απόσπασμα από το Βιβλίο «Η Άνοιξη του Σύμπαντος», του Διονύση Π. Σιμόπουλου, Εκδόσεις Μεταίχμιο, 2018.

πηγή: https://www.facebook.com/Dionysios-Simopoulos-544119439081811/?nr