Ερευνητές κοιτάζουν τι συνέβη πριν από τη γέννηση του Κόσμου

Πηγή: Πολιτειακό Πανεπιστήμιο Pennsylvania, 15 Μαΐου 2006

Σύμφωνα με τη θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν , το Big Bang αντιπροσωπεύει την Αρχή, το μεγάλο γεγονός στο οποίο όχι μόνο η ύλη αλλά  ταυτόχρονα γεννήθηκε και ο ίδιος ο χωρόχρονος. Ενώ οι κλασσικές θεωρίες δεν προσφέρουν καμία ένδειξη αν υπήρχε τίποτα πριν από εκείνη την στιγμή, μια ερευνητική ομάδα στην πολιτεία της Πενσυλβάνια έχει χρησιμοποιήσει υπολογισμούς με τη βοήθεια της κβαντικής βαρύτητας βρόχων για να βρει τα νήματα που οδηγούν στις αρχές αρχές του χρόνου.

"Η γενική σχετικότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει τον Κόσμο σε ένα τέτοιο σημείο στην οποία η ύλη γίνεται τόσο πυκνή που οι εξισώσεις της δεν ισχύουν", λέει ο φυσικός Abhay Ashtekar και διευθυντής του Ιδρύματος για τη φυσική της βαρύτητας και τη γεωμετρία στη Πενσυλβάνια. "Πέρα από εκείνο το σημείο, έπρεπε να εφαρμόσουμε τα κβαντικά εργαλεία που δεν ήταν διαθέσιμα στον Αϊνστάιν".

Με το συνδυασμό της κβαντικής φυσικής με τη γενική σχετικότητα, ο Ashtekar μαζί με δύο συνεργάτες του, ήταν σε θέση να αναπτύξουν ένα μοντέλο που ιχνηλατεί μέσω του Big Bang ένα πολύ συρρικνωμένο σύμπαν, στο οποίο ισχύει φυσική παρόμοια με τη δική μας.

Στην έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters, η ομάδα δείχνει ότι, πριν από το Big Bang, υπήρξε ένα σύμπαν συστελλόμενο με μια γεωμετρία του χωρόχρονου παρόμοια με αυτή του σημερινού διαστελλόμενου Κόσμου μας. Καθώς δε οι δυνάμεις της βαρύτητας ανάγκασαν το προηγούμενο σύμπαν να συσταλθεί, αυτό έφθασε σε ένα σημείο στο οποίο οι κβαντικές ιδιότητες του χωρόχρονου αναγκάζουν τη βαρύτητα να γίνει απωθητική κι όχι ελκυστική.

""Χρησιμοποιώντας τις κβαντικές τροποποιήσεις των κοσμολογικών εξισώσεων του Αϊνστάιν, έχουμε δείξει ότι αντί μιας κλασσικής Μεγάλης Έκρηξης υπάρχει στην πραγματικότητα μια κβαντική αναπήδηση", λέει ο Ashtekar.

Εκπλαγήκαμε τόσο πολύ με τη διαπίστωση ότι υπάρχει ένας άλλος κλασσικός, προ-Big Bang Κόσμος που επαναλάβαμε τις προσομοιώσεις με διαφορετικές τιμές παραμέτρων επί αρκετούς μήνες, αλλά διαπιστώσαμε ότι το σενάριο της Μεγάλης Αναπήδησης (Big Bounce) είναι στέρεο".

Ενώ η γενική ιδέα ενός άλλου Κόσμου που υπάρχει πριν από το Big Bang έχει ήδη προταθεί, αυτή η εργασία είναι η πρώτη μαθηματική περιγραφή που καθιερώνει συστηματικά την ύπαρξή της και συνάγει τις ιδιότητες της γεωμετρίας του χωρόχρονου  σε εκείνο τον Κόσμο.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε την κβαντική βαρύτητα βρόχων, την κύρια προσέγγιση στο πρόβλημα της ενοποίησης της γενικής σχετικότητας με την κβαντική φυσική, η οποία επίσης είχε αναπτυχθεί στο ίδρυμα βαρυτικής φυσικής και γεωμετρίας.

Θεωρητικά αυτή η ίδια η γεωμετρία του χωρόχρονου έχει μια ιδιαίτερη "ατομική" δομή και η γνωστή συνέχεια του, είναι μια προσέγγιση μόνο. Ο ιστός του διαστήματος 'υφαίνεται' κυριολεκτικά από μονοδιάστατα κβαντικά νήματα. Κοντά στο Big-Bang, αυτό το ύφασμα του χώρου σχίζεται βίαια και γίνεται σημαντική η κβαντική φύση της γεωμετρίας. Και κάνει τη βαρύτητα έντονα απωστική, προκαλώντας τη Μεγάλη Αναπήδηση. 

"Η αρχική εργασία μας υποθέτει ένα ομοιογενές μοντέλο του κόσμου μας", αναφέρει ο Ashtekar. "Πάντως, το μοντέλο αυτό φαίνεται να δίνει αξία στις ελλοχεύουσες ιδέες της κβαντικής βαρύτητας βρόχων. Θα συνεχίσουμε να βελτιώνουμε το μοντέλο για να απεικονίσουμε καλύτερα τον Κόσμο όπως τον ξέρουμε και για να καταλάβουμε καλύτερα τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της κβαντικής βαρύτητας."

Δείτε και τα σχετικά άρθρα
Περιτυλίγοντας το βρόχο: Μια νέα θεωρία του παντός κερδίζει έδαφος
Το Σύμπαν: Ένας Κβαντικός Βρόγχος
Τα 'άτομα' του χώρου και του χρόνου: Άρθρο του Lee Smolin
Τι συνέβη πριν από το Big Bang;
Ελληνίδα μπροστά στην πρόκληση της κβάντωσης της βαρύτητας
Το κυκλικό σύμπαν θα μπορούσε να εξηγήσει την κοσμική ισορροπία
Ο κόσμος ξαναγεννιέται συνεχώς στο νέο μοντέλο του σύμπαντος