Γεωργίου Ι. Γούναρη
Αριστoτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης1
ε’ Παύλεια, Ιούνιος 1999
Οι Προφήτες και οι Απόστολοι, προκειμένου να αποκαλύψουν τον αληθινό Θεό στους ανθρώπους — την Πανσοφία, την Δύναμη και την Αγαθότητα Του — αρχίζουν παρατηρώντας το υλικό Σύμπαν, τον Ουρανό και την Γη, τον χώρο και την ύλη στην σύγχρονη ορολογία. Με την περίφημη περιγραφή της Δημιουργίας, αρχίζει η Γένεσις…. Ένα κείμενο γραμμένο πριν περισσότερο από 3500 χρόνια, το οποίο (παρόλο που δεν αποσκοπεί να δώσει επιστημονικές πληροφορίες) εντούτοις, όσο προοδεύει η επιστήμη, τόσο περισσότερο εκπλήσσει με την ακρίβεια της περιγραφής του.
Η αφήγηση της Γενέσεως χωρίζει την Δημιουργία σε “ημέρες”, που η κατανόηση τους, στα πλαίσια της κερματισμένης σε ειδικότητες “σύγχρονης σοφίας”, αποτελεί αντικείμενο διαφόρων επιστημών. Έτσι, ένας απλός φυσικός, όπως εγώ, μόνον για την “ημέρα την μία” μπορεί να μιλήσει. Και αποτελεί αυτό μία ευτυχή συγκυρία, διότι ή πρόοδος της φυσικής κατά την διάρκεια το 20ου αιώνος, μας επιτρέπει τώρα μία σχεδόν πλήρη κατανόηση των γεγονότων της ημέρας εκείνης2.
Επειδή πολλά θα πω γι’ αυτή την μοναδική ημέρα, κατά την οποίαν ετέθησαν οι φυσικοί νόμοι και κατασκευάστηκαν ο χρόνος και ο πρωτόγονος χώρος και μορφές της ύλης, επιτρέψατέ μου να παραθέσω εδώ την Γραφική περιγραφή.
«Εν αρχή εποίησεν ο Θεός τον ουρανόν και την γην. Η δε γη ήν αόρατος και ακατασκεύαστος, και σκότος επάνω της αβύσσου, και Πνεύμα Θεού επεφέρετο επάνω του ύδατος, και είπεν ο Θεός· γενηθήτω φως· και εγένετο φως. Καί είδεν ο Θεός το φως, ότι καλόν· και διεχώρισεν ο Θεός αναμέσον του φωτός και αναμέσον του σκότους. Και εκάλεσεν ο Θεός το φως ημέραν και το σκότος εκάλεσεν νύκτα. Και εγένετο εσπέρα και εγένετο πρωϊ , ημέρα μία.»
Αλλά και ο Παύλος, με την έννοια του Θεού Δημιουργού του Σύμπαντος και Κυριάρχου της τύχης του, αρχίζει την ομιλία του στους Αθηναίους “… Ο Θεός ο ποιήσας τον κόσμον και πάντα τα εν αυτώ, ούτος ουρανού και γης Κύριος υπάρχων …”(Πραξ. ιη 240). Και στην ίδια έννοια επανέρχεται συχνά στα πρώτα κεφάλαια των επιστολών του: “Πολυμερώς και πολυτρόπως … ελάλησεν ημίν ο Θεός εν υιώ, δι ου και τους αιώνας εποίησεν…” (Εβρ α1,2). Ο χρόνος λοιπόν δεν είναι κάτι το αυθύπαρκτο. Είναι δημιούργημα του Θεού, όπως και οι νόμοι της φύσεως και ο χώρος και η ύλη… Και ξέρουμε ότι το Σύμπαν συντηρείται πάνω σε μια λεπτή ισορροπία των συστατικών του· και θα διαλυθεί, μόλις αυτή εκλείψει3.
Στην προς Ρωμαίους, ο Παύλος κάνει ένα ακόμη βήμα και παρουσιάζει το Σύμπαν σαν ένα βιβλίο που μας δίδει μια πρώτη γνώση του Θεού…. “τα γαρ αόρατα αυτού από κτίσεως κόσμου τοις ποιήμασι νοούμενα καθοράται, η τε αίδιος αυτού δύναμις και θειότης …”(Ρωμ. α 20). Και προχωρεί στην έννοια του συμπάσχοντος Σύμπαντος, για την οποία πολλά ελέχθησαν στο παρόν Συνέδριο: “ η γαρ αποκαραδοκία της κτίσεως την αποκάλυψιν των υιών του Θεού απεκδέχεται ….”(Ρωμ η 19). Η σημερινή λοιπόν (αλλά και η μελλοντική) κατάσταση του Σύμπαντος συνδέεται με εκείνη του ανθρώπου, τονίζει ο Παύλος· … κάτι που θυμίζει την σύγχρονη Ανθρωπική Αρχή.
Στη συνέχεια θα προσπαθήσω να περιγράψω τα συστατικά του Σύμπαντος χρησιμοποιώντας τους όρους της σύγχρονης φυσικής. Πριν αρχίσω όμως, … να σας εξομολογηθώ ότι αισθάνομαι αμήχανα! Η φυσική επιστήμη, δεν είναι παρά η συνέχεια της αρχαίας φυσικής Φιλοσοφίας. Και ο Παύλος έντονα επισημαίνει τους κινδύνους από την φιλοσοφία, όταν αυτή συνδέεται με πνεύματα που υπερτονίζουν την αριστοτέλεια λογική και αγνοούν το πεπερασμένο των δυνατοτήτων της και της επιστήμης των. Τότε … “ματαιώνεται ο άνθρωπος εν τοις διαλογισμοίς αυτού και σκοτίζεται η ασύνετος αυτού καρδία. φάσκων είναι σοφός μωραίνεται και αλλάσσει την δόξαν του αφθάρτου Θεού …”, λέγει στους Ρωμαίους (β21, 22). Ενώ στους Κολασσαείς συμπληρώνει: “Βλέπεται μη τις υμάς έσται ο συλλαγωγών δια της φιλοσοφίας και καινής απάτης, κατά την παράδοσιν των ανθρώπων, κατά τα στοιχεία του κόσμου και ού κατά Χριστόν, …”(Κολ. β8)
Όταν συνδυάζει κανείς γνώσεις της Γραφής με γνώσεις της επιστήμης, είναι απαραίτητο να μπορεί κανείς να διακρίνει το «σίγουρο» από το απλώς «εύλογο»… και να θυμάται πως ό,τι και να συμβεί: “εγώ ειμί η Αλήθεια” (Ιω ιδ6). Μιά καινούρια ιδέα μπορεί να φωτίσει ακόμη και γνωστά πράγματα από μια εντελώς πρωτόθωρητη πλευρά, έτσι ώστε φαινομενικά αλληλοσυγκρουόμενες πληροφορίες να τακτοποιούνται και αντιφάσεις να εξαφανίζονται.
Οι σημερινές αντιλήψεις για τον χρόνο, τον χώρο και την ύλη. Πώς να μιλήσεις επιστημονικά για την Δημιουργία, όταν ποτέ στο εργαστήριο δεν είδαμε ένα Σύμπαν να δημιουργείται; Και το να κάνεις επιστήμη με ένα γεγονός, είναι λίγο αστείο!… Για να μπορέσει κάτι να πει η επιστήμη, είναι υποχρεωμένη να αρχίσει με υποθέσεις. Και κάνει τόσο πολλές, … που είναι σχεδόν αδύνατο να τις περιλάβει κανείς μέσα σε μια ομιλία.
• Οι φυσικοί νόμοι και οι δυνάμεις που ισχύουν σήμερα, υποθέτουμε πως ίσχυαν από την πρώτη στιγμή. Δεν σημαίνει αυτό πως δεν υπάρχουν και άλλες δυνάμεις. Αν το όνειρο της ενοποίησης — της ύπαρξης κοινής αιτίας όλων των δυνάμεων — είναι αληθινό, τότε σίγουρα υπάρχουν και άλλα είδη δυνάμεων που η δράση τους είναι τέτοια, ώστε τις πρώτες στιγμές της Δημιουργίας όλες τους συναποτελούσαν μία και μοναδική οντότητα.
• Η κατανομή της ενέργειας ή ύλης στο πρωτόγονο Σύμπαν πρέπει να ήταν “σχεδόν” ομογενής και ισότροπος. Και αυτή η “σχεδόν” ομογένεια είναι η αιτία που αναγκάζει τα υπολείμματα του πρωτογόνου φωτός που φθάνουν σήμερα σε μας από όλες τις κατευθύνσεις του ουρανού, να έχουν πάντα την ίδια “σχεδόν” ένταση4. Το γοητευτικό σ’ αυτήν την υπόθεση της “σχεδόν ισοτροπίας”, είναι ότι δίδει φυσικό νόημα ακόμη και στις απειροελάχιστες παραβιάσεις της, που ερμηνεύονται ως τα σπέρματα που γέννησαν αργότερα τα σμήνη των γαλαξιών.
• Τις πρώτες στιγμές η πυκνότητα ενεργείας στο Σύμπαν και η θερμοκρασία του πρέπει να ήσαν τεράστια. Η υπόθεση αυτή βασίζεται στο γεγονός ότι η ενέργεια δίδει “ύλη” και “βαρύτητα”. Και οι παρατηρούμενοι γαλαξίες και οι κινήσεις τους, απαιτούν τεράστια αρχική πυκνότητα ενέργειας για να υπάρξουν.
Ο χώρος του Σύμπαντος και η μέσα σ’ αυτόν ύλη και ενέργεια τις πρώτες στιγμές της Δημιουργίας αποτελούσαν τον πρωτόγονο ουρανό, και την “ακατασκεύαστο γη” της εποχής εκείνης. Το Σύμπαν ήταν τότε ένα σμικρότατο μπαλονάκι που φούσκωνε ταχύτατα κατά τρόπο καθοριζόμενο από την βαρύτητα της περικλειομένης ύλης και ενεργείας αφενός· και τις “αρχικές συνθήκες” αφετέρου. Δεν ξέρουμε πώς καθορίστηκαν οι “αρχικές συνθήκες”. Εκείνο όμως που φαίνεται απαραίτητο είναι ότι, προκειμένου να ζήσει το Σύμπαν (τουλάχιστο όσο έζησε μέχρι τώρα το δικό μας), χρειάστηκε να καθορισθούν οι “αρχικές συνθήκες” με μιά τεράστια ακρίβεια. Λίγο κάτι να είχε ξεφύγει, το Σύμπαν μας θα είχε προ πολλού πεθάνει.
Παρ’ ελπίδα ο χώρος που κατασκευάστηκε, βρέθηκε να ικανοποιεί τις αρχές της Ευκλειδίου γεωμετρίας. Μπορεί κανείς να θέλει να αποκαλέσει το φαινόμενο αυτό μιά (απίθανη) “συγκυρία”· όμως, αν δεν συνέβαινε, το Σύμπαν μας θα έμενε για πάντα νεκρό.
Με την μεγάλη έκρηξη και την υλοποίηση της ενέργειας, δημιουργήθηκαν τεράστιες ποσότητες ύλης5. Τις πρώτες στιγμές ή ύλη αυτή αποτελείτο από “στοιχειώδη σωμάτια”. Ίσως πολύ κοντά στην αρχή, αυτά τα σωμάτια να μην ήταν αυτά που σήμερα παράγουμε στους επιταχυντές και μετρούμε τις μάζες τους. Ίσως υπάρχουν άγνωστα σωμάτια, πιό στοιχειώδη απ’ αυτά που ξέρουμε… Όμως, καθώς η θερμοκρασία έπιπτε, δημιουργήθηκαν κάποια στιγμή (πολύ πριν συμπληρωθεί το πρώτο δευτερόλεπτο) τα γνωστά μας στοιχειώδη σωμάτια. Όμως την εποχή εκείνη κανένα6 σωμάτιο δεν είχε μάζα: Όπως τα σημερινά φωτόνια — τα κβάντα του φωτός. Διότι την μάζα του καθενός σωματιδίου που ζει μέσα στο Σύμπαν, την καθορίζει η εκάστοτε δομή του χώρου του και η θερμοκρασία του. Υπό κάποιαν έννοιαν, όλες οι μορφές της ύλης (και αντιύλης) τότε έμοιαζαν με φως, και δεν είχαν μάζα. Εκτός ίσως από το μυστηριώδες σωμάτιο Higgs που υποτίθεται πως δίδει μάζα σ’ όλα τ’ άλλα.
Πώς έγινε η μάζα; Κάποια στιγμή (πριν ακόμη συμπληρωθεί το πρώτο δευτερόλεπτο) πρέπει νά έγινε μέσα στον χώρο κάτι σαν αλλαγή φάσεως. Τα σωμάτια Higgs άρχισαν να σκορπούν ενέργεια στον κενό χώρο· και η ενέργεια αύξησε τον χαρακτηριστικό για το κάθε είδος σωματίου, δείκτη διαθλάσεως του χώρου. Όπως όταν ο υπέρθερμος ατμός γίνεται νερό (ή όπως όταν το νερό στεραιοποιείται και μετατρέπεται σε πάγο) και ο δείκτης διαθλάσεως του αυξάνει… Έτσι κάποια στιγμή, όλα τα σωμάτια πήραν μάζα και έγιναν σαν αυτά που παρατηρούμε σήμερα. Εκτός από τα φωτόνια… Στη σημερινή μορφή της φυσικής, το φαινόμενο αυτό το αποδίδουμε στο σωμάτιο Higgs. Όμως υπάρχει πραγματικά το Higgs; Μήπως είναι απλώς μια παραμετροποίηση της αγνοίας μας; Μήπως κάτι άλλο κρύβεται πίσω του; Το σωμάτιο Higgs (αν υπάρχει) πρέπει να είναι αρκετά ελαφρύ. Έτσι, θα πρέπει να μπορέσουμε να το δούμε στους επιταχυντές που προγραμματίζονται να λειτουργήσουν στις αρχές του 21ου αιώνα.
Όπως και να έχει το πράγμα, ένα δευτερόλεπτο μετά την μεγάλη έκρηξη είχε τελειώσει η δημιουργία της πρωτογόνου ύλης. Η ύλη αυτή αποτελείτο μόνον από φωτόνια, νετρίνο, πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα φωτόνια είναι τα γνωστά κβάντα του φωτός. Τα πρωτόνια είναι οι γνωστοί πυρήνες υδρογόνου, που μαζί με τα ηλεκτρόνια θα δημιουργήσουν αργότερα τα άτομα του υδρογόνου, από τα οποία έγινε το νερό7. Τα νετρίνο θα παίξουν αργότερα σημαντικότατο ρόλο στην δημιουργία βαρυτέρων πυρήνων και γαλαξιών και αστέρων. Αυτή λοιπόν είναι η πρωτόγονος ύλη. Η “ακατασκεύαστος γη” και το (κατ’ επέκτασιν) ακατασκεύαστον “ύδωρ” της γραφής. Είναι αξιοσημείωτο ότι η δημιουργία της ακατασκευάστου γης τελειώνει μέσα στο πρώτο δευτερόλεπτο. Γίνεται ακαριαία, όπως τονίζει ο Μ. Βασίλειος στην εξαήμερό του.
Η ύπαρξη φωτονίων στη πρωτόγονο ύλη, δημιουργούσε ως πριν λίγο καιρό, δυσκολίες…. Αμέσως μετά την δημιουργία του ουρανού και της γης η Αγία Γραφή μιλά για σκότος… Εφόσον υπάρχουν φωτόνια, πώς δικαιολογείται το σκοτάδι;
Μόλις πρόσφατα καταλάβαμε ότι τα πρώτα 300000 χρόνια της ζωής του, το Σύμπαν ήταν αδιαφανές και σκοτεινό8. Διότι τότε η μέση ελευθέρα διαδρομή των φωτονίων ήταν πολύ μικρότερη της ακτίνος του ορίζοντος του Σύμπαντος. Για πολλές λοιπόν χιλιάδες χρόνια, η ύλη μέσα στο Σύμπαν ήταν αδιαφανής, έτσι ώστε τα φωτόνια να αδυνατούν να την διασχίσουν9… Τη σημερινή του διαφάνεια την απέκτησε το Σύμπαν, όταν συμπλήρωνε τα 300000 περίπου χρόνια της ζωής του. Διότι τότε η θερμοκρασία είχε κατέβει αρκετά, ώστε να μπορέσουν τα ηλεκτρόνια να δεσμευθούν από τα πρωτόνια και να φτιάξουν τα ουδέτερα άτομα, που του έδωσαν την σημερινή του διαφάνεια. Το “γενηθήτω φως”, αυτήν την εποχή αφορά. Η “ημέρα η μία” ξεκίνησε λοιπόν με νύχτα! Ακριβώς όπως έλεγε η Γραφή…
Καθώς ο χρόνος κυλούσε και το Σύμπαν διεστέλετο, μεγάλωνε μαζί του και το μήκος κύματος του πρώτου εκείνου φωτός. Ξεκίνησε σαν ένα εκτυφλωτικό φως που ήρχετο από παντού, και σιγά-σιγά έγινε ερυθρό, και αργότερα υπέρυθρο, ώσπου έφυγε εντελώς από την οπτική περιοχή. Το πρώτο δειλινό τέλειωσε μέσα σε μια φωτοπλημμύρα, όταν η ηλικία του Σύμπαντος συμπλήρωνε τα 10 περίπου εκατομμύρια χρόνια.
Σήμερα το μήκος κύματος του πρωτογόνου εκείνου φωτός βρίσκεται στην περιοχή των (0.1 — 100) εκατοστών του μέτρου. Όπως τότε, έτσι και τώρα, μας έρχεται από όλες τις κατευθύνσεις του ουρανού. Δεν το βλέπουμε με τα μάτια μας, αλλά το μετρούμε. Και αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία που οδηγούν την επιστήμη στην παραδοχή ότι ο Κόσμος έχει αρχή, και ότι ξεκίνησε κάποτε με μία τεράστια παγκόσμια έκρηξη.
Αξίζει να τονισθεί, ότι η επιστήμη του αιώνα μας πέρασε από διάφορα στάδια, πριν καταλήξει στα παραπάνω. Ως τα 1920 περίπου, η επικρατούσα αντίληψη ήταν πως το Σύμπαν βρίσκεται σε σταθερή κατάσταση, χωρίς αρχή και χωρίς τέλος. Και η αντίληψη αυτή φαινόταν τότε σε πλήρη συμφωνία με την διαπίστωση του αρχαίου σκεπτικιστού ότι … πάντα ούτω διαμένει…
«Και εγένετο εσπέρα και εγένετο πρωϊ , ημέρα μία.». Το πρώτο Γραφικό πρωϊνό ανήκει προφανώς στην δεύτερη ημέρα. Το εκτυφλωτικό φως που κατέκλυσε το Σύμπαν αμέσως μόλις έγινε διαφανές, ερχόταν όπως είπαμε από παντού. Όλα τα σημεία του Σύμπαντος ακτινοβολούσαν και καίγαν, όπως σ’ ένα … καυτό καλοκαιριάτικο μεσημέρι. Η ημέρα η μία, δεν είχε … αυγή! Από μεσημβρίας ήρξατο. Ίσως να συνέβαλε και αυτό στην απόφαση του Μωϋσή να την αριθμήσει διαφορετικά από τις άλλες…
Αναφέραμε ήδη ότι εξ αιτίας της Αρχικής Έκρηξης οι διάφοροι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους με τεράστιες ταχύτητες. Σ’ αυτήν την βιαία απομάκρυνση αντιτίθενται βεβαίως οι βαρυτικές δυνάμεις, που έλκουν μεταξύ τους τους γαλαξίες. Αν δεν υπήρχε συνεπώς άλλος λόγος, θα έπρεπε η σχετική απομάκρυνση των γαλαξιών να επιβραδύνεται, καθώς ο χρόνος κυλά. Οι παρούσες ενδείξεις τείνουν να οδηγήσουν στο συμπέρασμα ότι αυτή μάλλον επιταχύνεται, παρά επιβραδύνεται. Θεωρητικά κάτι τέτοιο θα μπορούσε να συμβεί μόνον αν ο κενός χώρος έχει και αυτός ενέργεια10. Με τα σημερινά δεδομένα φαίνεται ότι μόνον το 5% της ενεργείας του Σύμπαντος είναι υπό μορφή γνωστής ύλης.
Τουλάχιστον, το 25% της ενεργείας του Σύμπαντος φαίνεται να είναι υπό μορφή ύλης, παρόμοια προς την οποίαν ουδέποτε είδαμε στη γη ή στ’ αστέρια11. Τέλος, ένα μεγάλο μέρος της ενεργείας του Σύμπαντος, που μπορεί να φθάνει το 70%, ενδέχεται να βρίσκεται αποθηκευμένο στον κενό χώρο! Στις χρησιμοποιούμενες συνήθως τεχνικές μονάδες, η πυκνότης αυτή της ενεργείας του κενού χώρου, μπορεί να φθάνει τα . Λ00014 .eV
Τελειώνοντας, να επανέλθω στην λεπτή ισορροπία που απαιτείται προκειμένου το Σύμπαν να μπορέσει να βαστάσει ζωή. Η ισοροπία αυτή αναφέρεται συνήθως ως Ανθρωπική Αρχή, και χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι υπάρχουν φυσικές σταθερές στο Σύμπαν, των οποίων οι συγκεκριμένες τιμές είναι απαραίτητες για την επιβίωσή μας. Κανείς δεν ξέρει τον επιστημονικό λόγο, εξ αιτίας του οποίου έχουν τις τιμές αυτές. Όμως εκείνο που ξέρουμε είναι πως αν οι τιμές τους ήταν (λίγο ή περισσότερο) διαφορετικές από τις παρατηρούμενες, τότε το Σύμπαν μας θα ήταν νεκρό από την πρώτη του στιγμή. Κατωτέρω δίδουμε διάφορα παραδείγματα τέτοιων σταθερών:
• Αρχίζουμε από την αμέσως προηγουμένως αναφερθείσα πυκνότητα ενεργείας Λ 4του κενού χώρου. Η τιμή του ΛΛείναι άνευ σημασίας σε τοπικά φαινόμενα, όπου οι εμφανιζόμενες ταχύτητες είναι πολύ μικρότερες της ταχύτητος του φωτός. Έτσι σε φαινόμενα πάνω στη γη ή γύρω από το γαλαξία μας, η ενέργεια του κενού μπορεί πάντοτε να αγνοείται. Όμως (όπως είπαμε παραπάνω) παίζει σημαντικότατο ρόλο στον καθορισμό της επιταχύνσεως (ή επιβραδύνσεως) της διαστολής του Σύμπαντος. Το ενδιαφέρον από βιολογικής απόψεως δεν είναι τόσο το ακριβές μέγεθος του , αλλά μάλλον το γεγονός ότι είναι τουλάχιστον φορές μικρότερο από την λογικά αναμενόμενη τιμή του, σ’ ένα τυχαίο Σύμπαν που θα κατασκευαζόταν από μόνη την δράση των φυσικών νόμων. Και την ακόμη περισσότερο σημαντική παρατήρηση ότι, αν η πυκνότης ενεργείας του κενού ήταν σημαντικά μεγαλύτερη της παρατηρουμένης τιμής του , τότε το Σύμπαν δεν θα μπορούσε ποτέ να βαστάξει ζωή. Θα διαστελλόταν τόσο γρήγορα, που η ύλη του θα διαλυόταν, πριν προλάβει να συμπυκνωθεί σε γαλαξίες και αστέρια. 10330.001eV
• Υπάρχει ένα φυσικό μέγεθος αποκαλούμενο “δράσις” , που χαρακτηρίζει την κίνηση των σωμάτων. Σε συνηθισμένες κινήσεις της καθημερινής ζωής, είναι πολύ μεγαλύτερο από το απειροελάχιστο κβάντουμ της δράσεως, το αποκαλούμενο σταθερά του Πλάνκ . Στις περιπτώσεις αυτές, το δεν παίζει κανέναν ρόλον, και οι κινήσεις θα ήταν ακριβώς οι ίδιες κι’ αν ακόμη ήταν . Παρόλ’ αυτά, το ότι το δεν είναι ακριβώς μηδέν, παίζει καθοριστικό ρόλο για την ύπαρξη ζωής στο Σύμπαν. Διότι αν σταθερά του Πλάνκ μηδενιζόταν ακριβώς, τότε καθίσταται αδύνατη η ύπαρξη ατόμων. Αν δηλ. συνέβαινε να ήταν , τότε δεν θα υπήρχαν άτομα ούτε μόρια ούτε ζωή σ’ ολόκληρο το Σύμπαν.
