Σύμφωνα με την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης το σύμπαν δημιουργήθηκε πριν από 13.787±0.020 δισεκατομμύρια χρόνια. Εκεί θα τοποθετούσαμε και την αρχή του χρόνου. Ή μήπως το σύμπαν είναι αιώνιο και δεν υφίσταται καμία αρχή του χρόνου;
Ο Stephen Hawking απέδειξε ότι η θεωρία της Γενικής Σχετικότητας καταρρέει σε μια ιδιομορφία της Μεγάλης Έκρηξης αλλά άφησε ανοιχτό το ενδεχόμενο η Μεγάλη Έκρηξη να μην είναι η αρχή του χρόνου, έχοντας προηγηθεί μια εποχή κβαντικής βαρύτητας που ξεφεύγει από τα όρια της σχετικότητας. Επομένως, το ζήτημα της αρχής του χρόνου πρέπει να αντιμετωπιστεί στα πλαίσια μιας θεωρίας κβαντικής βαρύτητας.
Η Αιτιακή Θεωρία Συνόλων (Causal Set Theory) είναι μια προσέγγιση της κβαντικής βαρύτητας που υποθέτει ότι ο χωροχρόνος είναι θεμελιωδώς διακριτός και παίρνει την μορφή ενός αιτιακού συνόλου, ένα μερικώς διατεταγμένο σύνολο (poset) τα στοιχεία του οποίου είναι τα αδιαίρετα «άτομα» του χωροχρόνου. Η μερική διάταξη ερμηνεύεται ως χρονική τάξη, ώστε το παρελθόν ενός στοιχείου να σχηματίζεται από όλα τα στοιχεία που προηγούνται στη μερική τάξη. Έτσι, το αιτιώδες σύνολο παρέχει μια αιτιακή δομή – μια έννοια του πριν και του μετά – με απουσία του συνεχούς, επιτρέποντάς μας να μελετήσουμε αν υπήρχε κάτι «πριν» από τη Μεγάλη Έκρηξη.
Ένα αιτιακό σύνολο. Ένα στοιχείο x προηγείται του στοιχείου y αν και μόνο αν υπάρχει μια ανοδική διαδρομή από το x στο y. Το τμήμα του αιτιώδους συνόλου που βρίσκεται στη σκιασμένη περιοχή προσεγγίζεται καλά από έναν συνεχή χωροχρόνο (η φυσική σε αυτή την περιοχή περιγράφεται από την θεωρία της σχετικότητας). Το υπόλοιπο ανήκει στην εποχή της κβαντικής βαρύτητας που προηγείται της ιδιομορφίας της Μεγάλης Έκρηξης.
Αφελώς, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι ο συνεχής χωρόχρονος της γενικής σχετικότητας αναδύεται από ένα υποκείμενο αιτιακό σύνολο μέσω μιας μεγάλης (μήκους) κλίμακας προσέγγισης. Αλλά σύμφωνα με την κβαντομηχανική η πραγματικότητα περιγράφεται καλύτερα ως υπέρθεση αιτιακών συνόλων. Μια κβαντική θεωρία αιτιακών συνόλων θα διατυπωθεί τελικά ως ένα άθροισμα των «ιστοριών» – ένα είδος «ολοκληρώματος διαδρομής» – με το αιτιακό σύνολο να παίζει τον ρόλο της «ιστορίας» ή της διαμόρφωσης του χωροχρόνου». Η απόδοση συγκεκριμένης βαρύτητας σε κάθε ιστορία του αθροίσματος είναι το πρόβλημα της δυναμικής των αιτιακών συνόλων.
Μεγάλο μέρος της προσπάθειας για την απόδοση μιας δυναμικής στα αιτιακά σύνολα βασίστηκε στο παράδειγμα της δυναμικής ανάπτυξης σύμφωνα με την οποία το βάρος/δράση προκύπτει από μια θεμελιώδη φυσική διαδικασία στην οποία το αιτιακό σύνολο δημιουργείται εκ του μηδενός (ex nihilo). Αυτή η έννοια του γίγνεσθαι, η ιδέα ότι ένα αιτιακό σύνολο αναπτύσσεται στοιχείο με στοιχείο, επιτρέπει επιπλέον την φυσική να συλλάβει την ροή του χρόνου: μια ακαριαία στιγμή – ένα ‘τώρα’ – αντιστοιχεί στη γέννηση (όχι στην ύπαρξη) ενός στοιχείου.
Κινηματικά, τα αιτιακά σύνολα μπορούν να δώσουν μια κοσμολογία στην οποία ο χρόνος δεν έχει αρχή—δηλαδή, ένα αιτιακό σύνολο στο οποίο κάθε στοιχείο έχει ένα άπειρο παρελθόν. Μπορούν όμως τέτοια απείρου-παρελθόντος αιτιακά σύνολα να οδηγήσουν στην εξέλιξη και το γίγνεσθαι; Αν όχι, μπορεί να αναγκαστούμε να επιλέξουμε ανάμεσα στην πάροδο του χρόνου και σε έναν χρόνο χωρίς αρχή.
Ίσως όλα τα παραπάνω να ακούγονται (δικαιολογημένα) κάπως περίεργα, αλλά αυτός είναι ο τρόπος που συσχετίζουν τον χρόνο με τα αιτιακά σύνολα οι Bruno Valeixo Bento και Stav Zalel, στην εισαγωγή της εργασίας τους με τίτλο ‘If time had no beginning‘.
Έτσι κι αλλιώς το σύμπαν ή έχει κάποια αρχή ή υπήρχε ανέκαθεν. Μπορεί η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης να υποστηρίζει με μεγάλη επιτυχία το πρώτο, όμως οι Bento και Zalel, προβληματίζονται πάνω στο δεύτερο σενάριο στο πλαίσιο της κβαντικής βαρύτητας, θεωρώντας ότι ο χωρόχρονος είναι κβαντισμένος (δηλ. συνίσταται από διακριτά κομμάτια).
Ένα σημαντικό συμπέρασμα αυτής της θεώρησης είναι ότι το σύμπαν δεν είχε κάποια αρχή – αλλά υπήρχε διαθέτοντας ένα άπειρο παρελθόν. Και η Μεγάλη Έκρηξη δεν ήταν παρά μια συγκεκριμένη στιγμή στην εξέλιξη αυτού του αιτιακού συνόλου.
Όμως τα παραπάνω, προς το παρόν, αποτελούν εικασίες, αφού δεν είναι σαφές αν μια τέτοια προσέγγιση επιτρέπει τις φυσικές θεωρίες να περιγράψουν την εξέλιξη του παρατηρήσιμου σύμπαντος.
διαβάστε περισσότερα: What if the universe had no beginning?
δείτε επίσης: «If Time Had No Beginning»
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Το blog TEO O ΜΑΣΤΟΡΑΣ ουδεμία ευθύνη εκ του νόμου φέρει σχετικά σε άρθρα που αναδημοσιεύονται από διάφορα ιστολόγια. Δημοσιεύονται όλα για την δική σας ενημέρωση.