Πώς τα βαρυτικά κύματα μπορούν να καταρρίψουν τον Αϊνστάιν και να μας οδηγήσουν στην κβαντική βαρύτητα
Η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από τους ερευνητές του πειράματος LIGO, πριν από λίγες μέρες ανακηρύχθηκε ως η «σημαντικότερη για το 2016».
Η επιβεβαίωση της θεωρίας του Αϊνστάιν όμως, μπορεί να οδηγήσει σε ακόμα μεγαλύτερες ανακαλύψεις, ικανές να αλλάξουν τα δεδομένα στην σύγχρονη φυσική. Μια από αυτές μάλιστα, ίσως και η σημαντικότερη, έρχεται αντίθετη με όσα υποστήριζε ο μεγαλύτερος επιστήμονας του 20ου αιώνα.
«Ο θεός δεν παίζει ζάρια» είχε δηλώσει ο Αϊνστάιν, σε μία από τις πιο γνωστές φράσεις του που έχουν μείνει στην ιστορία. Στόχος του σπουδαίου φυσικού τότε, ήταν να διαχωρίσει την θέση του, αλλά και το έργο του, από την «τυχαιότητα» που κυριεύει την κβαντική μηχανική. Μέσω των βαρυτικών κυμάτων όμως, βρέθηκαν σοβαρές ενδείξεις πως οι δύο σημαντικότερες θεωρίες της σύγχρονης επιστήμης μπορούν να συγχωνευτούν, δημιουργώντας μια νέα εποχή στην φυσική. Την εποχή την κβαντικής βαρύτητας!
Το «πάντρεμα» δύο… ασύμβατων θεωριών
Ηδη από το σχολείο μαθαίνουμε πως κάθε αντικείμενο στη φύση αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια. Συνήθως, στο λύκειο μαθαίνουμε μέχρι τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια. Αν συνεχίζαμε ωστόσο, θα βλέπαμε ότι μπορούμε να φτάσουμε σε ακόμα μικρότερες συστατικές μονάδες. Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία και την κλίμακα του Πλάνκ, αν συνεχίσουμε αυτήν την διαίρεση, ψάχνοντας κάθε φορά τα συστατικά των… συστατικών, θα φτάσουμε εν τέλει στο «πάτο» της κβαντικής θεωρίας, ανακαλύπτοντας το μικρότερο δυνατό χώρο, το μικρότερο δυνατό χρονικό διάστημα, αλλά και θεμελιώδη σωματίδια από τα οποία δημιουργείται οτιδήποτε άλλο.
Εάν καταφέρουν να βρουν τα παραπάνω, τότε οι φυσικοί θα προχωρήσουν σε μια ανακάλυψη που θα αλλάξει για πάντα την επιστήμη τους. Πέρα από ότι θα βρουν τα δομικά στοιχεία του κόσμου, θα χτίσουν μια γέφυρα που θα ενώνει τις δύο σημαντικότερες θεωρίες στην φυσική. Στην Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν, το σύμπαν είναι ομαλό και συνεχές, χωρίς άτμητες θεμελιώδεις μονάδες. Η διαφορές ανάμεσα στις δύο θεωρίες είναι εμφανείς, ενώ προδίδουν και τον λόγο που έχουν μείνει ξέχωρες, παρά την τεράστια προσπάθεια των επιστημόνων. Τώρα όμως, ίσως βρέθηκε η χρυσή τομή.
Η ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων από το πείραμα LIGO απέδειξε πως η θεωρία του Αϊνστάιν είναι σωστή και αδιαμφισβήτητη. Ο σπουδαίος φυσικός μάλιστα είχε προβλέψει ακόμα και τον τρόπο που μπορούν να ανιχνευτούν τα βαρυτικά κύματα (σύγκρουση μαύρων τρυπών). Παρόλα αυτά, τρεις φυσικοί πρόσφατα ισχυρίστηκαν πως η ανακάλυψη της χρονιάς μπορεί να ισοδυναμεί με κάποιες «αστοχίες» της Γενικής Σχετικότητας, αλλά και με την ύπαρξη της Κβαντικής Βαρύτητας!
Πώς τα βαρυτικά κύματα μας έφεραν πιο κοντά στην Κβαντική Βαρύτητα
Η ύπαρξη των μαύρων τρυπών, αν και δεν προβλέφθηκαν από τον Αϊνστάιν, αποδεικνύονται μέσα από την θεωρία του. Την ίδια στιγμή, η μυστήρια φύση των μαύρων τρυπών συχνά εμφανίζει ιδιότητες της κβαντομηχανικής, κάνοντας τους φυσικούς να εξετάζουν τις δυνατότητές τους για να αποκαλύψουν κάτι σχετικό με την κβαντική βαρύτητα. Αυτές οι ιδιότητες κυρίως εμφανίζονται στο εξωτερικό όριο μιας μαύρης τρύπας, τον «ορίζοντα γεγονότων» σύμφωνα με την Γενική Σχετικότητα, πίσω από τον οποίο τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα.
Η θεωρία του Αϊνστάιν μπορεί με ακρίβεια να προβλέψει το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας, όχι όμως και όσα συμβαίνουν στον πυρήνα της. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από το πείραμα LIGO, οι Jahed Abedi, Hannah Dykaar και Niayesh Afshordi, βρήκαν σημαντικές ενδείξεις πως η Σχετικότητα μπορεί να καταρρέει ακόμα και στον ορίζοντα γεγονότων. Η χρήση κβαντικής μηχανικής και το «πάντρεμα» των δύο θεωριών μπορεί να δώσει την λύση!
Σύμφωνα με την Γενική Σχετικότητα, ο ορίζοντας γεγονότων είναι μια ομαλή και απείρως λεπτή επιφάνεια, όπου κάθε δεδομένη στιγμή μπορούμε να βρισκόμαστε είτε πίσω από αυτή, πέφτοντας μέσα στην τρύπα, είτε μπροστά της, αντικρίζοντας την άβυσσο. Αντιθέτως, στην κβαντική μηχανική, ο ορίζοντας γεγονότων είναι ουσιαστικά ένα «τείχος προστασίας» των σωματιδίων, που στιγμιαία εμφανίζονται και εξαφανίζονται. Μέσα από το τείχος, τα πάντα εξαφανίζονται.
Οταν δύο τρύπες συγκρούονται, όπως στην περίπτωση που ανίχνευσε το πείραμα LIGO, δημιουργούν μια ακόμα μεγαλύτερη μαύρη τρύπα, αλλά και τεράστια ποσά ενέργειας τα οποία δημιουργούν βαρυτικά κύματα. Σύμφωνα με όσα προέβλεπε ο Αίνστάιν, τα κύματα αυτά θα έπρεπε να είχαν «απελευθερωθεί» άμεσα και ταυτόχρονα στο διάστημα. Από την άλλη, η κβαντική θεωρία θέλει κάποια από αυτά να παγιδεύονται από το τείχος, να ανακλούν μέσα στην μαύρη τρύπα και εν τέλει να βγαίνουν προς τα έξω με καθυστέρηση, δημιουργώντας μια ιδιόμορφη ηχώ.
Το πείραμα, οι πρώτες ενδείξεις και η «νέα σελίδα» στην φυσική
Δημιουργώντας συνθήκες προσομοίωσης ενός τείχους ανάλογου με αυτό που προβλέπει η κβαντική θεωρία, οι τρεις φυσικοί παρατήρησαν πως τα δεδομένα του πειράματος LIGO είναι πολύ κοντινά με αυτά που βρήκαν στους υπολογιστές τους. Είναι αυτή η πρώτη ένδειξη της κβαντικής βαρύτητας που εντοπίζει ο άνθρωπος;
Σύμφωνα με τους ειδικούς, τα ευρήματα των τριών φυσικών έχουν πολύ μεγάλη… βαρύτητα, αλλά ακόμα δεν μπορούν να θεωρηθούν ως «αποδεικτικά στοιχεία» για την ύπαρξη της κβαντικής βαρύτητας. Τα πιθανά σφάλματα στις μετρήσεις μπορεί να έχουν δημιουργήσει μια μεγάλη σύγχυση.
Παρόλα αυτά, η εργασία των Jahed Abedi, Hannah Dykaar και Niayesh Afshordi κρίνεται τόσο ορθή, ώστε να μην μπορεί να απορριφθεί. Στέκεται λοιπόν εκεί, έτοιμη να καταρρίψει τους ισχυρισμούς του Αϊνστάιν! Ετοιμη να ανοίξει ένα νέο κόσμο στην φυσική, παντρεύοντας τις δύο μεγαλύτερες θεωρίες της σύγχρονης επιστήμης.
