Οπως γράφει ο Σαγιούρα Ντας, ομοσυντάκτης της νέας αυτής μελέτης και θεωρητικός φυσικός στο πανεπιστήμιο Lethbridge της Αλμπέρτα στον Καναδά: «η θεωρία μας δείχνει ότι η ηλικία του σύμπαντος θα μπορούσε να είναι άπειρη»Μία νέα θεωρία για την δημιουργία του σύμπαντος φαίνεται να απορρίπτει το Big Bang. Στη νέα διατύπωση, το σύμπαν δεν ήταν ποτέ μια μοναδικότητα, ή ένα απείρως μικρό και απείρως πυκνό σημείο της ύλης. Στην πραγματικότητα, το σύμπαν μπορεί να μην είχε ποτέ αρχή.
«Η νέα αυτή θεωρία θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει από τι αποτελείται η σκοτεινή ύλη, η μυστηριώδης, αόρατη ουσία που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο σύμπαν» προσθέτει.
Σύμφωνα με τη θεωρία του Big Bang, το σύμπαν γεννήθηκε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Όλη η ύλη που υπάρχει σήμερα ήταν κάποτε συμπιεσμένη σε ένα απείρως πυκνό, απείρως μικρό, πολύ ζεστό σημείο ως μοναδικότητα. Αυτό στη συνέχεια εξερράγη και προκάλεσε το πρώιμο σύμπαν.
Η μοναδικότητα έρχεται από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, του Αϊνστάιν, η οποία περιγράφει πώς η μάζα στρεβλώνει τον χωροχρόνο. Πηγαίνοντας πίσω στο χρόνο, σύμφωνα με τις εξισώσεις αυτές, όλη η ύλη στο σύμπαν ήταν κάποτε συγκεντρωμένη σε ένα μόνο σημείο το οποίο εξερράγη προκαλώντας το Big Bang.
«Ωστόσο αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Οι νόμoι της Φυσικής καταρρέουν για να επιτευχθεί αυτή η μοναδικότητα» εξηγεί ο Ρόμπερτ Μπράντερμπέργκερ, θεωρητικός φυσικός από το Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ, προσθέτωντας ότι «δεν μπορούμε να πούμε ότι το σύμπαν ξεκίνησε με έκρηξη»
Παράλληλα, υπάρχουν και άλλα προβλήματα στη φυσική – δηλαδή, ότι οι δύο επικρατέστερες θεωρίες, η κβαντομηχανική και η γενική σχετικότητα, δεν μπορούν να συμφιλιωθούν.
Η κβαντομηχανική λέει ότι η συμπεριφορά των μικροσκοπικών υποατομικών σωματιδίων είναι ουσιαστικά αβέβαιη. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν, η οποία είναι ντετερμινιστική, πράγμα που σημαίνει ότι μόλις γίνουν γνωστοί όλοι οι φυσικοί νόμοι, το μέλλον θα είναι προκαθορισμένο από το παρελθόν.
Καμία θεωρία όμως δεν εξηγεί από τι είναι φτιαγμένη η σκοτεινή ύλη, μια αόρατη μορφή ύλης που ασκεί βαρυτική έλξη στη συνηθισμένη ύλη, αλλά δεν μπορεί να ανιχνευθεί από τα περισσότερα τηλεσκόπια.
Ο Ντας και οι συνεργάτες του αναζητούσαν έναν τρόπο να λύσουν τουλάχιστον ορισμένα από αυτά τα προβλήματα. Για να γίνει αυτό, βρήκαν έναν παλαιότερο τρόπο οπτικοποίησης της κβαντομηχανικής, που ονομάζεται μηχανική Bohmian. Σε αυτό, μια κρυφή μεταβλητή διέπει την παράξενη συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων. Σε αντίθεση με άλλες τυποποιήσεις της κβαντικής μηχανικής, παρέχει έναν τρόπο να υπολογίσει την τροχιά του σωματιδίου.
Χρησιμοποιώντας αυτή την παλιομοδίτικη μορφή της κβαντικής θεωρίας, οι ερευνητές υπολόγισαν έναν μικρό διορθωτικό όρο που θα μπορούσε να συμπεριληφθούν στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Στη συνέχεια, θα κατανοούσαν τι θα συμβεί σε βάθος χρόνου. Το αποτέλεσμα; Στη νέα διατύπωση, δεν υπάρχει μοναδικότητα, και το σύμπαν έχει άπειρη ηλικία
Ένας τρόπος για την ερμηνεία του κβαντικού διορθωτικού όρου στην εξίσωση τους είναι ότι σχετίζεται με την πυκνότητα της σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με τον Ντας.
Αν ισχύει, το σύμπαν θα μπορούσε να γεμίσει με ένα υπερρευστό από υποθετικά σωματίδια, όπως βαρυτόνια, ή σωματίδια φαντάσματα, γνωστά ως axion.
«Ένας τρόπος για να δοκιμαστεί η θεωρία είναι να δούμε πώς η σκοτεινή ύλη είναι κατανεμημένη στο σύμπαν και να διαπιστώσουμε αν ταιριάζει με τις ιδιότητες του προτεινόμενου υπερρευστού» επισημαίνει ο Ντας. «Εάν τα αποτελέσματα μας ταιριάζουν με αυτά, έστω και κατά προσέγγιση, αυτό είναι υπέροχο» προσθέτει.
Ωστόσο, οι νέες εξισώσεις είναι απλώς ένας τρόπος για να συμβιβάσουν την κβαντομηχανική και τη θεωρία της σχετικότητας. Είτε έτσι είτε αλλιώς, το σύμπαν ήταν κάποτε πολύ, πολύ μικρό και ζεστό.
«Το γεγονός ότι υπήρχε μια πύρινη σφαίρα σε πολύ πρώιμους χρόνους, επιβεβαιώνεται» προσθέτει ο Μπράντενμπεργκ. «Οταν όμως προσπαθούμε να πάμε πίσω στο χρόνο και να δούμε τη δημιουργία του σύμπαντος, τότε προκύπτουν προβλήματα»
Σύμφωνα με τη θεωρία του Big Bang, το σύμπαν γεννήθηκε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Όλη η ύλη που υπάρχει σήμερα ήταν κάποτε συμπιεσμένη σε ένα απείρως πυκνό, απείρως μικρό, πολύ ζεστό σημείο ως μοναδικότητα. Αυτό στη συνέχεια εξερράγη και προκάλεσε το πρώιμο σύμπαν.
Η μοναδικότητα έρχεται από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, του Αϊνστάιν, η οποία περιγράφει πώς η μάζα στρεβλώνει τον χωροχρόνο. Πηγαίνοντας πίσω στο χρόνο, σύμφωνα με τις εξισώσεις αυτές, όλη η ύλη στο σύμπαν ήταν κάποτε συγκεντρωμένη σε ένα μόνο σημείο το οποίο εξερράγη προκαλώντας το Big Bang.
«Ωστόσο αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Οι νόμoι της Φυσικής καταρρέουν για να επιτευχθεί αυτή η μοναδικότητα» εξηγεί ο Ρόμπερτ Μπράντερμπέργκερ, θεωρητικός φυσικός από το Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ, προσθέτωντας ότι «δεν μπορούμε να πούμε ότι το σύμπαν ξεκίνησε με έκρηξη»
Παράλληλα, υπάρχουν και άλλα προβλήματα στη φυσική – δηλαδή, ότι οι δύο επικρατέστερες θεωρίες, η κβαντομηχανική και η γενική σχετικότητα, δεν μπορούν να συμφιλιωθούν.
Η κβαντομηχανική λέει ότι η συμπεριφορά των μικροσκοπικών υποατομικών σωματιδίων είναι ουσιαστικά αβέβαιη. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν, η οποία είναι ντετερμινιστική, πράγμα που σημαίνει ότι μόλις γίνουν γνωστοί όλοι οι φυσικοί νόμοι, το μέλλον θα είναι προκαθορισμένο από το παρελθόν.
Καμία θεωρία όμως δεν εξηγεί από τι είναι φτιαγμένη η σκοτεινή ύλη, μια αόρατη μορφή ύλης που ασκεί βαρυτική έλξη στη συνηθισμένη ύλη, αλλά δεν μπορεί να ανιχνευθεί από τα περισσότερα τηλεσκόπια.
Ο Ντας και οι συνεργάτες του αναζητούσαν έναν τρόπο να λύσουν τουλάχιστον ορισμένα από αυτά τα προβλήματα. Για να γίνει αυτό, βρήκαν έναν παλαιότερο τρόπο οπτικοποίησης της κβαντομηχανικής, που ονομάζεται μηχανική Bohmian. Σε αυτό, μια κρυφή μεταβλητή διέπει την παράξενη συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων. Σε αντίθεση με άλλες τυποποιήσεις της κβαντικής μηχανικής, παρέχει έναν τρόπο να υπολογίσει την τροχιά του σωματιδίου.
Χρησιμοποιώντας αυτή την παλιομοδίτικη μορφή της κβαντικής θεωρίας, οι ερευνητές υπολόγισαν έναν μικρό διορθωτικό όρο που θα μπορούσε να συμπεριληφθούν στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Στη συνέχεια, θα κατανοούσαν τι θα συμβεί σε βάθος χρόνου. Το αποτέλεσμα; Στη νέα διατύπωση, δεν υπάρχει μοναδικότητα, και το σύμπαν έχει άπειρη ηλικία
Ένας τρόπος για την ερμηνεία του κβαντικού διορθωτικού όρου στην εξίσωση τους είναι ότι σχετίζεται με την πυκνότητα της σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με τον Ντας.
Αν ισχύει, το σύμπαν θα μπορούσε να γεμίσει με ένα υπερρευστό από υποθετικά σωματίδια, όπως βαρυτόνια, ή σωματίδια φαντάσματα, γνωστά ως axion.
«Ένας τρόπος για να δοκιμαστεί η θεωρία είναι να δούμε πώς η σκοτεινή ύλη είναι κατανεμημένη στο σύμπαν και να διαπιστώσουμε αν ταιριάζει με τις ιδιότητες του προτεινόμενου υπερρευστού» επισημαίνει ο Ντας. «Εάν τα αποτελέσματα μας ταιριάζουν με αυτά, έστω και κατά προσέγγιση, αυτό είναι υπέροχο» προσθέτει.
Ωστόσο, οι νέες εξισώσεις είναι απλώς ένας τρόπος για να συμβιβάσουν την κβαντομηχανική και τη θεωρία της σχετικότητας. Είτε έτσι είτε αλλιώς, το σύμπαν ήταν κάποτε πολύ, πολύ μικρό και ζεστό.
«Το γεγονός ότι υπήρχε μια πύρινη σφαίρα σε πολύ πρώιμους χρόνους, επιβεβαιώνεται» προσθέτει ο Μπράντενμπεργκ. «Οταν όμως προσπαθούμε να πάμε πίσω στο χρόνο και να δούμε τη δημιουργία του σύμπαντος, τότε προκύπτουν προβλήματα»
