Το Φοβερό Σύμπαν Μας​—Προϊόν Τύχης;

ΜΕΡΙΚΟΙ λένε: “Ναι, το σύμπαν μας ήρθε σε ύπαρξη εντελώς τυχαία”. Άλλοι, κυρίως θρησκευόμενα άτομα, διαφωνούν. Υπάρχουν και κάποιοι που δεν είναι βέβαιοι. Εσείς τι πιστεύετε;

Όποια και αν είναι η άποψή σας, αναμφίβολα θα συμφωνήσετε ότι το σύμπαν μας είναι ένα θαύμα. Σκεφτείτε τους γαλαξίες. Έχει υπολογιστεί ότι υπάρχουν περίπου 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Τα άστρα από τα οποία αποτελείται ο καθένας τους μπορεί να είναι λιγότερα από ένα δισεκατομμύριο ή και να ξεπερνούν το ένα τρισεκατομμύριο.

Οι περισσότεροι γαλαξίες είναι ομαδοποιημένοι κατά σμήνη, το καθένα από τα οποία περιέχει μερικές δεκάδες έως και χιλιάδες γαλαξίες. Λόγου χάρη, ο γειτονικός μας γαλαξίας της Ανδρομέδας έχει περιγραφτεί ως δίδυμος του δικού μας Γαλαξία. Αυτά τα δύο γιγάντια αστρικά συστήματα αλληλοσυνδέονται μέσω της βαρύτητας. Μαζί με λίγους άλλους γειτονικούς γαλαξίες, αποτελούν μέρος ενός σμήνους.

Το σύμπαν συνίσταται από αμέτρητα σμήνη γαλαξιών. Μερικά σμήνη συνδέονται μέσω της βαρύτητας με άλλα σμήνη σχηματίζοντας υπερσμήνη. Ωστόσο, από αυτό το επίπεδο και έπειτα, η βαρύτητα παύει να επιδρά πάνω τους. Οι επιστήμονες διαπιστώνουν ότι τα υπερσμήνη απομακρύνονται το ένα από το άλλο. Με άλλα λόγια, το σύμπαν διαστέλλεται. Αυτή η συνταρακτική ανακάλυψη δείχνει ότι υπήρξε μια αρχή κατά την οποία το σύμπαν είχε πολύ μικρότερο μέγεθος και πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα. Η γέννηση του σύμπαντος αποκαλείται συχνά μεγάλη έκρηξη.

Μερικοί επιστήμονες εκφράζουν σοβαρές αμφιβολίες για το αν θα καταφέρει ποτέ ο άνθρωπος να μάθει πώς γεννήθηκε το σύμπαν. Άλλοι κάνουν υποθέσεις για το πώς μπορεί να ήρθε σε ύπαρξη το σύμπαν χωρίς νοήμονα αιτία. Το περιοδικό Σαϊεντίφικ Αμέρικαν (Scientific American), στην ελληνική του έκδοση του Φεβρουαρίου 1999, πραγματεύτηκε το θέμα «Πώς Ξεκίνησε το Σύμπαν;» Μερικές από τις θεωρίες των επιστημόνων έχουν ήδη κριθεί ελλιπείς. «Δυστυχώς», αναφέρει το περιοδικό, «μπορεί να είναι πολύ δύσκολο . . . για τους αστρονόμους να ελέγξουν τις ιδέες αυτές».

Η ιδέα ότι το σύμπαν είναι προϊόν τύχης απαιτεί να πιστέψουμε, όπως λένε οι επιστήμονες, σε πολλά «ευνοϊκά ατυχήματα» ή «συμπτώσεις». Παραδείγματος χάρη, το σύμπαν αποτελείται από πολυάριθμα απλούστατα άτομα​—υδρογόνου και ηλίου. Ωστόσο, η ζωή αποτελείται, όχι μόνο από υδρογόνο, αλλά και από πολυάριθμα περιπλοκότερα άτομα, κυρίως άνθρακα και οξυγόνου. Στο παρελθόν οι επιστήμονες αναρωτιούνταν από πού προέρχονταν αυτά τα πολύτιμα άτομα.

Είναι άραγε απλή σύμπτωση το γεγονός ότι τα περίπλοκα άτομα που χρειάζονται για τη συντήρηση της ζωής παρασκευάζονται στο εσωτερικό ορισμένων γιγάντιων άστρων; Και είναι άραγε απλή τύχη το γεγονός ότι μερικά από αυτά τα γιγάντια άστρα εκρήγνυνται με τη μορφή σουπερνόβα (υπερκαινοφανών αστέρων) διαχέοντας το πολύτιμο απόθεμα σπάνιων ατόμων που διέθεταν; Ο Σερ Φρεντ Χόιλ, που συνέβαλε σε αυτές τις ανακαλύψεις, είπε: «Πιστεύω ότι οποιοσδήποτε επιστήμονας έχει εξετάσει τις αποδείξεις δεν μπορεί παρά να καταλήξει στο συμπέρασμα πως οι νόμοι της πυρηνικής φυσικής έχουν σχεδιαστεί ηθελημένα».

Ας ρίξουμε, λοιπόν, μια προσεκτικότερη ματιά στην ύλη από την οποία αποτελείται το σύμπαν μας.

[Πλαίσιο/Εικόνα στη σελίδα 4]

Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΠΛΗΘΩΡΙΣΜΟΥ

Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι ορισμένα χαρακτηριστικά του πρώιμου σύμπαντος, όπως ο ακριβής ρυθμός διαστολής του, μπορούν να εξηγηθούν χωρίς να απαιτείται κάποια νοήμων αιτία. Καταφεύγουν σε μια θεωρία, ή θεωρίες, ονόματι πληθωρισμός. Εντούτοις, η θεωρία του πληθωρισμικού σύμπαντος δεν απαντάει στο ερώτημα της προέλευσης. Απαιτεί πίστη σε κάτι προϋπάρχον, από το οποίο γεννήθηκε συμπτωματικά το σύμπαν μας.

Σύμφωνα με τη θεωρία του πληθωρισμού, το σύμπαν αρχικά είχε μέγεθος μικρότερο από ένα άτομο, και μέσα σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο μεγάλωσε ξεπερνώντας σε μέγεθος το γαλαξία μας. Λέγεται ότι έκτοτε το σύμπαν εξακολουθεί να διαστέλλεται με βραδύτερο, ομαλό ρυθμό. Σήμερα, πιστεύεται ότι το ορατό τμήμα του σύμπαντός μας είναι μικρό κλάσμα ενός μεγαλύτερου σύμπαντος. Όπως ισχυρίζονται οι υποστηρικτές της θεωρίας του πληθωρισμού, μολονότι το ορατό σύμπαν έχει την ίδια εύτακτη εμφάνιση σε όλες τις κατευθύνσεις, το μεγαλύτερο, αόρατο τμήμα του ίσως διαφέρει, μπορεί να είναι ακόμη και χαοτικό. «Ο πληθωρισμός ποτέ δεν μπορεί να ελεγχθεί μέσω παρατήρησης», δηλώνει ο αστροφυσικός Τζέφρι Μπέρμπιτζ. Στην πραγματικότητα, η θεωρία του πληθωρισμού έρχεται σε αντίθεση με νέα δεδομένα που έχουν προκύψει μέσω παρατήρησης. Σύμφωνα με την τρέχουσα κατανόηση, αν αλήθευε αυτή η θεωρία, θα απαιτούνταν μια υποθετική νέα δύναμη, η αντιβαρύτητα. Ο Χάουαρντ Τζόρτζι, επιστήμονας του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, περιέγραψε τον πληθωρισμό ως «έναν θαυμάσιο επιστημονικό μύθο που είναι, αν μη τι άλλο, εξίσου ωραίος με κάθε άλλον μύθο που έχω ακούσει περί δημιουργίας».

[Εικόνα στη σελίδα 3]

Σχεδόν όλα τα αντικείμενα σε αυτή την εικόνα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ είναι γαλαξίες

[Ευχαριστίες]

Σελίδες 3 και 4 (θαμπές φωτογραφίες): Robert Williams και Hubble Deep Field Team (STScI) και NASA

[Εικόνες στη σελίδα 4]

«Οι νόμοι της πυρηνικής φυσικής έχουν σχεδιαστεί ηθελημένα».​—Σερ Φρεντ Χόιλ, δίπλα στο σουπερνόβα 1987Α

[Ευχαριστίες]

Dr. Christopher Burrows, ESA/STScI και NASA

Φωτογραφία: Ευγενής παραχώρηση από N. C. Wickramasinghe

Χημικά Στοιχεία—Ήρθαν σε Ύπαρξη Τυχαία;

«ΚΑΘΕ αντικείμενο στο Σύμπαν, ακόμη και το πιο μακρινό άστρο, αποτελείται από άτομα», εξηγεί Η Εγκυκλοπαίδεια Άστρων & Ατόμων (The Encyclopedia of Stars & Atoms). Τα μεμονωμένα άτομα είναι αόρατα λόγω του μικρού μεγέθους τους, αλλά οι συνδυασμοί τους δημιουργούν τα γνωστά χημικά στοιχεία. Μερικά από αυτά τα στοιχεία είναι στερεά και μπορούμε να τα δούμε, ενώ άλλα είναι αόρατα αέρια. Μπορεί η ύπαρξη όλων αυτών των χημικών στοιχείων να αποδοθεί στην τύχη;

Τα Στοιχεία​—Από το 1 ως το 92

Το υδρογόνο, μολονότι είναι το απλούστερο όλων των ατόμων, αποτελεί το καύσιμο άστρων σαν τον ήλιο μας και είναι απαραίτητο για τη ζωή. Το άτομο υδρογόνου έχει ένα πρωτόνιο στον πυρήνα του και ένα ηλεκτρόνιο που περιστρέφεται γύρω από αυτόν. Άλλα χημικά στοιχεία, όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο, ο χρυσός και ο υδράργυρος, αποτελούνται από άτομα με πολλά ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από έναν πυρήνα ο οποίος απαρτίζεται από πολλά πρωτόνια και νετρόνια.

Περίπου πριν από 450 χρόνια, μόνο 12 χημικά στοιχεία ήταν γνωστά. Καθώς ανακαλύπτονταν και άλλα στοιχεία, οι επιστήμονες παρατηρούσαν ότι ήταν εύτακτα διευθετημένα. Και όταν τα στοιχεία τοποθετήθηκαν σε έναν πίνακα με σειρές και στήλες, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα στοιχεία που βρίσκονταν στην ίδια στήλη είχαν παρόμοια χαρακτηριστικά. Αλλά υπήρχαν και κενά στον πίνακα, τα οποία αντιστοιχούσαν σε άγνωστα στοιχεία. Βάσει αυτού, ο Ρώσος επιστήμονας Ντμίτρι Μεντελέγεφ πρόβλεψε την ύπαρξη του στοιχείου με ατομικό αριθμό 32, δηλαδή του γερμάνιου, καθώς και το χρώμα, το βάρος, την πυκνότητα και το σημείο τήξης του. «Η πρόβλεψη [του Μεντελέγεφ] για άλλα άγνωστα στοιχεία​—το γάλλιο και το σκάνδιο—​αποδείχτηκε και αυτή εξαιρετικά ακριβής», παρατηρεί το επιστημονικό βιβλίο Χημεία (Chemistry), έκδοση 1995.

Αργότερα, οι επιστήμονες πρόβλεψαν την ύπαρξη και άλλων άγνωστων στοιχείων, καθώς και μερικά από τα χαρακτηριστικά τους. Τελικά, όλα τα στοιχεία που έλειπαν ανακαλύφτηκαν. Δεν υπάρχουν πια κενά στον πίνακα. Η εύτακτη σειρά των στοιχείων βασίζεται στον αριθμό των πρωτονίων που περιέχει ο πυρήνας των ατόμων τους, ξεκινώντας από το στοιχείο υπ’ αριθμόν 1, το υδρογόνο, και συνεχίζοντας ως το τελευταίο στοιχείο που υπάρχει συνήθως σε φυσική μορφή στη γη, το υπ’ αριθμόν 92, το ουράνιο. Είναι αυτό απλή σύμπτωση;

Εξετάστε, επίσης, τη μεγάλη ποικιλία των χημικών στοιχείων. Ο χρυσός και ο υδράργυρος είναι στοιχεία που τα χρώματά τους έχουν μια χαρακτηριστική στιλπνότητα. Το ένα είναι στερεό και το άλλο υγρό. Μολαταύτα, βρίσκονται δίπλα δίπλα​—είναι τα στοιχεία υπ’ αριθμόν 79 και 80. Το άτομο χρυσού έχει 79 ηλεκτρόνια, 79 πρωτόνια και 118 νετρόνια. Το άτομο υδράργυρου έχει μόνο ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο, ένα επιπλέον πρωτόνιο και πάνω κάτω τον ίδιο αριθμό νετρονίων.

Είναι απλώς τυχαίο το ότι οι ανεπαίσθητες αλλαγές στη διάταξη των ατομικών σωματιδίων δημιουργούν μια τόσο μεγάλη ποικιλία στοιχείων; Και τι θα πούμε για τις δυνάμεις που κρατούν ενωμένα τα ατομικά σωματίδια; «Τα πάντα στο Σύμπαν, από το μικρότερο σωματίδιο ως το μεγαλύτερο γαλαξία, ακολουθούν τους κανόνες που περιγράφουν οι νόμοι της φυσικής», εξηγεί Η Εγκυκλοπαίδεια Άστρων & Ατόμων. Φανταστείτε τι θα συνέβαινε αν άλλαζε ένας από αυτούς τους κανόνες. Για παράδειγμα, τι θα γινόταν αν άλλαζε η δύναμη που αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου;

Φυσικές Δυνάμεις Καθορισμένες με Απόλυτη Ακρίβεια

Σκεφτείτε τις συνέπειες που θα προέκυπταν αν εξασθενούσε η ηλεκτρομαγνητική δύναμη. «Τα ηλεκτρόνια δεν θα κρατούνταν πια ενωμένα με τα άτομα», επισημαίνει ο Δρ Ντέιβιντ Μπλοκ στο βιβλίο του Παρατήρηση των Άστρων (Star Watch). Τι θα σήμαινε αυτό; «Θα είχαμε ένα σύμπαν όπου θα ήταν αδύνατον να γίνουν χημικές αντιδράσεις!» προσθέτει ο ίδιος. Πόσο ευγνώμονες μπορούμε να είμαστε για τους αναλλοίωτους νόμους που καθιστούν δυνατές τις χημικές αντιδράσεις! Λόγου χάρη, δύο άτομα υδρογόνου ενώνονται με ένα άτομο οξυγόνου για να σχηματίσουν ένα μόριο πολύτιμου νερού.

Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι περίπου 100 φορές ασθενέστερη από την ισχυρή πυρηνική δύναμη που κρατάει ενωμένο τον πυρήνα του ατόμου. Τι θα συνέβαινε αν άλλαζε αυτή η αναλογία; «Αν ήταν ελαφρώς διαφορετική η σχετική ισχύς της πυρηνικής και της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, τότε δεν θα μπορούσαν να υπάρξουν άτομα άνθρακα», εξηγούν οι επιστήμονες Τζον Μπάροου και Φρανκ Τίπλερ. Χωρίς άνθρακα δεν θα υπήρχε ζωή. Τα άτομα άνθρακα αποτελούν το 20 τοις εκατό του βάρους όλων των ζωντανών οργανισμών.

Την ίδια ζωτική σημασία έχει η ισχύς της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης σε σύγκριση με τη δύναμη της βαρύτητας. «Η ελάχιστη αλλαγή της σχετικής ισχύος της βαρυτικής και της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης», εξηγεί το περιοδικό Νέος Επιστήμονας (New Scientist), «θα μετέτρεπε άστρα σαν τον Ήλιο σε μπλε γίγαντες [υπερβολικά θερμούς για την ύπαρξη ζωής] ή κόκκινους νάνους [όχι αρκετά θερμούς για τη συντήρηση της ζωής]».

Μια άλλη δύναμη, η ασθενής πυρηνική δύναμη, ελέγχει την ταχύτητα των πυρηνικών αντιδράσεων στο εσωτερικό του ήλιου. «Είναι ακριβώς όσο ασθενής χρειάζεται ώστε το υδρογόνο στον ήλιο να καίγεται με αργό και σταθερό ρυθμό», εξηγεί ο φυσικός Φρίμαν Ντάισον. Θα μπορούσαμε να αναφέρουμε πολλά ακόμη παραδείγματα για να δείξουμε ότι η ζωή μας εξαρτάται από τις λεπτές ισορροπίες των νόμων και των συνθηκών που επικρατούν στο σύμπαν. Ο επιστημονικός συγγραφέας και καθηγητής Πολ Ντέιβις παρομοίασε αυτούς τους νόμους και τις συνθήκες που επικρατούν στο σύμπαν με ένα σύνολο από κουμπιά που απαιτούν σωστή ρύθμιση, και είπε: «Φαίνεται ότι οι διάφορες ρυθμίσεις πρέπει να είναι συντονισμένες με εκπληκτική ακρίβεια για να μπορεί το σύμπαν να είναι ένα μέρος όπου θα ακμάζει η ζωή».

Πολύ πριν ανακαλύψει ο Σερ Ισαάκ Νεύτων το νόμο της βαρύτητας, η Αγία Γραφή αναφέρθηκε σε αυτούς τους αναλλοίωτους κανόνες και νόμους. Ο Ιώβ ρωτήθηκε: «Διακήρυξες εσύ τους κανόνες που διέπουν τους ουρανούς ή καθόρισες εσύ τους νόμους της φύσης πάνω στη γη;» (Ιώβ 38:33, Η Νέα Αγγλική Βίβλος [The New English Bible]) Ορισμένα άλλα ερωτήματα που τον βοήθησαν να συνειδητοποιήσει τη μικρότητά του ήταν: «Πού ήσουν εσύ όταν εγώ θεμελίωσα τη γη;» και «Ποιος καθόρισε τις διαστάσεις της, αν ξέρεις;»​—Ιώβ 38:4, 5.

[Πλαίσιο στη σελίδα 6]

ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Τα χημικά στοιχεία υδρογόνο, οξυγόνο και άνθρακας αποτελούν περίπου το 98 τοις εκατό των ατόμων του σώματός σας. Στη συνέχεια έρχεται το άζωτο με ποσοστό 1,4 τοις εκατό. Άλλα στοιχεία υπάρχουν σε πολύ μικρές ποσότητες. Ωστόσο, είναι απαραίτητα για τη ζωή.

[Πίνακας/Διάγραμμα στη σελίδα 6, 7]

(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)

Μέχρι την έκδοση αυτού του τεύχους, οι επιστήμονες έχουν παραγάγει τα στοιχεία με ατομικό αριθμό μεγαλύτερο του 93, μέχρι και το στοιχείο 118. Σύμφωνα με τις προβλέψεις, αυτά τα στοιχεία ταιριάζουν στο πρότυπο του περιοδικού συστήματος.

[Ευχαριστίες]

Πηγή: Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος

Όνομα στοιχείου Σύμβολο Ατομικός αριθμός (αριθμός πρωτονίων)

υδρογόνο H 1

ήλιο He 2

λίθιο Li 3

βηρύλλιο Be 4

βόριο B 5

άνθρακας C 6

άζωτο N 7

οξυγόνο O 8

φθόριο F 9

νέο Ne 10

νάτριο Na 11

μαγνήσιο Mg 12

αργίλιο Al 13

πυρίτιο Si 14

φωσφόρος P 15

θείο S 16

χλώριο Cl 17

αργό Ar 18

κάλιο K 19

ασβέστιο Ca 20

σκάνδιο Sc 21

τιτάνιο Ti 22

βανάδιο V 23

χρώμιο Cr 24

μαγγάνιο Mn 25

σίδηρος Fe 26

κοβάλτιο Co 27

νικέλιο Ni 28

χαλκός Cu 29

ψευδάργυρος Zn 30

γάλλιο Ga 31

γερμάνιο Ge 32

αρσενικό As 33

σελήνιο Se 34

βρώμιο Br 35

κρυπτό Kr 36

ρουβίδιο Rb 37

στρόντιο Sr 38

ύττριο Y 39

ζιρκόνιο Zr 40

νιόβιο Nb 41

μολυβδαίνιο Mo 42

τεχνήτιο Tc 43

ρουθήνιο Ru 44

ρόδιο Rh 45

παλλάδιο Pd 46

άργυρος Ag 47

κάδμιο Cd 48

ίνδιο In 49

κασσίτερος Sn 50

αντιμόνιο Sb 51

τελλούριο Te 52

ιώδιο I 53

ξένο Xe 54

καίσιο Cs 55

βάριο Ba 56

λανθάνιο La 57

δημήτριο Ce 58

πρασεοδύμιο Pr 59

νεοδύμιο Nd 60

προμήθειο Pm 61

σαμάριο Sm 62

ευρώπιο Eu 63

γαδολίνιο Gd 64

τέρβιο Tb 65

δυσπρόσιο Dy 66

όλμιο Ho 67

έρβιο Er 68

θούλιο Tm 69

υττέρβιο Yb 70

λουτέτιο Lu 71

άφνιο Hf 72

ταντάλιο Ta 73

βολφράμιο W 74

ρήνιο Re 75

όσμιο Os 76

ιρίδιο Ir 77

λευκόχρυσος Pt 78

χρυσός Au 79

υδράργυρος Hg 80

θάλιο Tl 81

μόλυβδος Pb 82

βισμούθιο Bi 83

πολώνιο Po 84

άστατο At 85

ραδόνιο Rn 86

φράγκιο Fr 87

ράδιο Ra 88

ακτίνιο Ac 89

θόριο Th 90

πρωτακτίνιο Pa 91

ουράνιο U 92

ποσειδώνιο Np 93

πλουτώνιο Pu 94

αμερίκιο Am 95

κιούριο Cm 96

βερκέλιο Bk 97

καλιφόρνιο Cf 98

αϊνσταΐνιο Es 99

φέρμιο Fm 100

μενδελέβιο Md 101

νομπέλιο No 102

λωρένσιο Lr 103

ραδερφόρντιο Rf 104

ντούμπνιο Db 105

σιμπόργκιο Sg 106

μπόριο Bh 107

χάσιο Hs 108

μαϊτνέριο Mt 109

110

111

112

114

116

118

[Διάγραμμα]

(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)

Τι φανερώνει η τάξη και η αρμονία στο περιοδικό σύστημα των στοιχείων​—απλή τύχη ή νοήμον σχέδιο;

Άτομο ηλίου

Ηλεκτρόνιο

Πρωτόνιο

Νετρόνιο

[Διάγραμμα/Εικόνα στη σελίδα 7]

(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)

Πού μπορεί να αποδοθεί η απόλυτη ακρίβεια με την οποία είναι καθορισμένες οι τέσσερις φυσικές δυνάμεις;

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

ΙΣΧΥΡΗ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ

ΒΑΡΥΤΗΤΑ

ΑΣΘΕΝΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ

Μόριο νερού

Πυρήνας ατόμου

Μπλε γίγαντας

Κόκκινος νάνος

Ήλιος