Ο Νιλ Τούροκ και το εκπυρωτικό Σύμπαν
Από τους πλέον τολμηρούς θεωρητικούς της κοσμολογίας, ο Τούροκ έχει
διατυπώσει τη θεωρία ότι το Σύμπαν αενάως γεννιέται και καταστρέφεται με
αλλεπάλληλες Μεγάλες Εκρήξεις. Αυτό το «εκπυρωτικό Σύμπαν» και ο εμπνευστής
του θα κερδίσουν άραγε το στοίχημα απέναντι στο έτερο κοσμολογικό «τέρας» τον
Στίβεν Χόκινγκ;
ΤΑΣΟΣ ΚΑΦΑΝΤΑΡΗΣ
Συνέβη μία φορά η γέννηση του κόσμου ή πολλές; Ενας δορυφόρος θα ψάχνει από
τον Νοέμβριο και μετά να βρει αποδείξεις για το πρώτο στους μακρινούς
αστερισμούς. Ωσπου να τις βρει, ο Νιλ Τούροκ θα επιμένει για το δεύτερο
Την Πέμπτη 17 Απριλίου 2008, ένας λεπτοκαμωμένος και αεικίνητος τύπος
κατέφθασε στην αίθουσα αφίξεων του «Ελ. Βενιζέλος». Ηταν ο καθηγητής
Φυσικομαθηματικών του Πανεπιστημίου Κέιμπριτζ, Νιλ Τούροκ (Neil Turok). Με
νωπές τις δάφνες του από την αναγνώρισή του ως του πλέον καινοτόμου πνεύματος
- βραβείο TED 2008 -, ερχόταν για να παρουσιάσει την ελληνική έκδοση του
βιβλίου του «Αέναο Σύμπαν», όπου διατείνεται ότι το Σύμπαν αναγεννάται συνεχώς
εκ της τέφρας του, μέσω εκπύρωσης. «Το Βήμα» έσπευσε να του μιλήσει προτού καν
προσεδαφιστεί στην πατρίδα της θεωρίας του.
Διάπυρα παιδικά χρόνια
Στο Γιοχάνεσμπουργκ του 1958 η γέννηση του γιου τού λετονού μετανάστη Μπεν
Τούροκ ήλθε μαζί με την είδηση της απελευθέρωσής του από τη διετή κράτηση υπό
την κατηγορία της προδοσίας. Οπως θα μάθαινε αργότερα ο μικρός Νιλ, το
«έγκλημα του πατρός του» ήταν όχι μόνο ότι ήταν σοσιαλιστής, αλλά και ότι
οργάνωνε τους μαύρους κατά του απαρτχάιντ. Το 1962 ο μπαμπάς κατηγορήθηκε για
κατοχή εκρηκτικών και ξαναμπήκε στη φυλακή για άλλα τρία χρόνια.
Η φυγή από την εξωτική Νότια Αφρική κόστισε ψυχικά στον Νιλ, αλλά του άνοιξε
προοπτικές σπουδών που δεν θα είχε εκεί. Αποφοίτησε από το περίφημο Churchill
College του Κέιμπριτζ και πήρε το διδακτορικό του από το Imperial College του
Λονδίνου, υπό την επίβλεψη του θεμελιωτή της θεωρίας των χορδών, καθηγητή
Ντέιβιντ Ολιβ (David Olive). Ακολούθησε ένα μεταδιδακτορικό στην Καλιφόρνια,
όπως και ερευνητικά χρόνια στο Fermilab του Σικάγου, προτού χριστεί καθηγητής
Φυσικής στο αμερικανικό Πανεπιστήμιο του Πρίνστον. Από το 1967 επέστρεψε στο
Κέιμπριτζ, όπου κατέλαβε και κατέχει την έδρα της Μαθηματικής Φυσικής.
Η σχέση του με την κοσμολογία ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του '90, όταν
ασχολήθηκε με την ανίχνευση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου και τον
υπολογισμό της κοσμικής σταθεράς - έρευνες που επαληθεύθηκαν αργότερα από τις
ακριβείς μετρήσεις του δορυφόρου «χαρτογράφησης του Σύμπαντος» WMAP.
Συνεργάστηκε στη συνέχεια με τον γνωστό μας Στίβεν Χόκινγκ (Stephen Hawking),
για να παρουσιάσουν τις επονομασθείσες «λύσεις ίνσταντον» (Hawking - Turok
instanton solutions). Επειτα όμως κάτι... «πήγε στραβά». Κάτι που τον έκανε
αιρετικό στα μάτια του Χόκινγκ, σε σημείο που εκείνος έβαλε δημόσια στοίχημα
ότι η θεωρία του Τούροκ θα αποδειχθεί λανθασμένη!
Εχει το Σύμπαν ημερομηνία λήξης;
Η παρέκκλιση από την ορθοδοξία της φυσικής δεν είναι βεβαίως κάτι σπάνιο. Από
τα χρόνια του Αϊνστάιν οι φυσικοί είναι μοιρασμένοι ανάμεσα στους κοσμολόγους
οπαδούς της θεωρίας της σχετικότητας και στους ερευνητές της κβαντομηχανικής
των στοιχειωδών σωματιδίων. Η έλλειψη μιας ενιαίας θεωρίας της φυσικής που να
γεφυρώνει τους νόμους του μεγάκοσμου με εκείνους του μικρόκοσμου είναι η
αφετηρία των διενέξεων. Τη διαμάχη επέτεινε η από πλευράς της Καθολικής
Εκκλησίας «ευλογία» της κοσμογονικής θεωρίας της Μεγάλης Εκρηξης (Big Bang),
σύμφωνα με την οποία όλα ξεκίνησαν κάποια δεδομένη στιγμή - προφανώς κατά το
σχέδιο του Θεού. Αυτή η αναγωγή της μιας των θεωριών σε κυρίαρχη και αποδεκτή
από «το σύστημα» έκανε τους ασυμβίβαστους εραστές της επιστημονικής έρευνας να
φρικιούν.
Στη δεκαετία του '80 έκανε την εμφάνισή της μια θεωρία που φαινομενικά
γεφύρωνε τους δύο κόσμους: η θεωρία του πληθωριστικού Σύμπαντος έλεγε ότι ναι
μεν όλα ξεκίνησαν με μια Μεγάλη Εκρηξη, αλλά από κάποια στιγμή και μετά το
πάνω χέρι πήρε μια απωστική δύναμη, που κάνει τα ουράνια σώματα και τους
γαλαξίες να απομακρύνονται συνεχώς το ένα από το άλλο. Ωστόσο αυτή η
επιβεβαιωθείσα από τις μετρήσεις διαστολή του Σύμπαντος άφηνε αναπάντητο το
ερώτημα: Γιατί το Σύμπαν δημιουργήθηκε «μπουκωμένο» με απωστική ενέργεια;
Ακόμη και για τους θιασώτες της «ανθρωπικής αρχής» - ότι όλα έγιναν έτσι ώστε
να ευοδωθεί η ύπαρξη ανθρώπων - παραμένει ανεξήγητη η προοπτική ενός Σύμπαντος
που θα αραιώνει ώσπου να νεκρωθούν τα πάντα. Αν οι συνθήκες γέννησης είναι
μυστήριο, το ίδιο είναι η ύπαρξη «ημερομηνίας λήξης».
Από το τίποτε στο τίποτε
Αυτές οι σκέψεις βασάνιζαν τον Νιλ Τούροκ όταν επεξεργαζόταν μαθηματικά τη
θεωρία γέννησης του Σύμπαντος που είχε αναπτύξει ο Χόκινγκ. Επειτα από πέντε
χρόνια δοκιμών και επαληθεύσεων των εξισώσεών του ήταν πια σίγουρος: ένα
Σύμπαν που γεννιόταν από το τίποτε κατέληγε στο τίποτε! Και τότε αποφάσισαν με
τον καθηγητή Πολ Στάινχαρτ (Paul Steinhardt) του Πρίνστον να οργανώσουν στο
Κέιμπριτζ μία ημερίδα κοσμολογικών προκλήσεων. Κάλεσαν τα καλύτερα μυαλά από
κάθε τομέα και τους έβαλαν να συζητήσουν τη Μεγάλη Εκρηξη. Εκείνη την εποχή -
το 2000 - μια καινούργια θεώρηση της θεωρίας των χορδών είχε προκύψει, η
Θεωρία-Μ. Σύμφωνα με αυτή όχι μόνο τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης είναι
μικροσκοπικές χορδές, αλλά και όλη η ύλη διατάσσεται σε «μεμβράνες» (branes)
πολλών διαστάσεων. Οι τρεις διαστάσεις που εμείς οι άνθρωποι αντιλαμβανόμαστε
δεν είναι παρά ένα υποσύνολο που χαρακτηρίζει μία από τις μεμβράνες.
Συνδυάζοντας αυτή τη θεωρία φυσικής με τα δεδομένα της κοσμολογίας, οι δύο
συνεργάτες και ο θεωρητικός των χορδών Μπαρτ Οβρουτ (Burt Ovrut) κατέληξαν ότι
το Σύμπαν θα μπορούσε όντως να αποτελείται από δύο παράλληλες μεμβράνες
διαφορετικών διαστάσεων, που διαχωρίζονταν από ένα μικρό κενό. Η
επαναστατικότερη όμως σκέψη τους ήταν ότι οι συμπαντικές αυτές μεμβράνες δεν
ήταν στατικές αλλά κινούνταν. Και εφόσον κινούνταν θα μπορούσαν και να...
συγκρουστούν. Μια τέτοια σύγκρουση των δύο κόσμων θα γεννούσε αναμφίβολα
απίστευτου μεγέθους ζέση, ακτινοβολία και νέα σωματίδια, όπως ακριβώς
περιγράφεται η Μεγάλη Εκρηξη!
Ο φοίνικας και το εκπυρωτικό Σύμπαν
Η επόμενη ιδέα που τους ήλθε ήταν ότι αν μια τέτοια σύγκρουση ήταν ενδεχόμενη
λόγω της κίνησης των μεμβρανών, τότε ήταν απίθανο να έχει συμβεί μόνο μία
φορά. Βάλθηκαν να μοντελοποιήσουν μαθηματικά τις σκέψεις τους και είδαν ότι
αυτό έστεκε: όχι μόνο είχαν μια επεξήγηση της Εκρηξης, αλλά και μια εξήγηση
της ακτινοβολίας που κατακλύζει το Σύμπαν λόγω της ύπαρξης κάποιου
προγενέστερου. Και τότε η σκέψη ότι αυτή η διαδικασία ήταν κυκλική, ότι κάθε
Σύμπαν που καταστρεφόταν από τη σύγκρουση των παράλληλων μεμβρανών του
συνέθετε ένα νέο... και πάλι από την αρχή, προέκυψε ως το πιο λογικό να
συμβαίνει. Μάλιστα στα επόμενα χρόνια επεξεργασίας του μοντέλου βρήκαν και τον
«πυροδοτικό μηχανισμό της Εκρηξης»: κατά την παράλληλη κίνησή τους οι
αεικίνητες μεμβράνες έλκουν η μία την άλλη όχι ισοκατανεμημένα, οπότε
σχηματίζονται σε αυτές «ζάρες» όπως ακριβώς στα στρωμένα σεντόνια. Οι ζάρες
σημαίνουν «βουνά» και «αβύσσους» στους δύο κόσμους, οπότε κάποτε επέρχεται η
μοιραία σύγκρουση των εξογκωμάτων και οι δύο κόσμοι γίνονται παρανάλωμα πυρός.
Τους φάνηκε εύλογο να ονομάσουν το μοντέλο τους «κυκλικό Σύμπαν». Αλλά κάτι
απ' όσα διηγούνταν ο μπαμπάς του Τούροκ στον μικρό Νιλ για τους θαυμαστούς
αρχαίους Ελληνες είχε μείνει χαραγμένο στη μνήμη του: οι στωικοί φιλόσοφοι
μιλούσαν 2.500 χιλιάδες χρόνια πριν για ένα «εκπυρωτικό Σύμπαν», που γεννιόταν
και κατέρρεε αενάως μέσα σε ένα πύρινο λουτρό, σαν τον μυθικό Φοίνικα. Τους
φάνηκε ταιριαστό να βαφτίσουν επίσημα με αυτή την ονομασία (Ekpyrotic
Universe) τη θεωρία τους.
Το βιβλίο αυτό, που μόλις τυπώθηκε, καταγίνεται με το παλαιότερο και
δυσκολότερο πρόβλημα του ανθρώπου: Πώς φτιάχτηκε ο κόσμος; Λογικά όταν
αναλαμβάνεις να εξηγήσεις κάτι τέτοιο, και μάλιστα να επιχειρηματολογήσεις για
την απάντηση που δίνεις στο πρόβλημα, περιμένει κανείς ένα πόνημα πιο δυσνόητο
και από το Κεφάλαιο του Μαρξ. Αντίθετα οι δύο συγγραφείς κατόρθωσαν να γράψουν
κάτι που «ρουφάει μέσα του» τον μέσο αναγνώστη. Χωρίς μαθηματικά, χωρίς
σχοινοτενείς ακροβασίες λόγου, με ύφος απλό αλλά διόλου στεγνό, μας μιλούν για
τα πάντα. Μας εξηγούν την κάθε πιθανή ιστορία του Σύμπαντος και μας ωθούν -
έξυπνα - να αναγνωρίσουμε από πολύ νωρίς ότι η δική τους εκδοχή της ιστορίας
είναι μάλλον η πιο αληθινή.
Βεβαίως δεν είναι ένα βιβλίο που το διαβάζεις επιπόλαια. Η παραμικρή
απώλεια παραγράφου μπορεί να σε αφήσει κυκλωμένο από ερωτηματικά. Είναι όλα
προσεκτικά βαλμένα, σαν κεχριμπαρένιες χάντρες σε κομπολόι. Τις κυλάς αργά, τη
μία μετά την άλλη, και όλα ξεδιαλύνονται. Τις χτυπάς όλες μαζί και...
ζαλίζεσαι. Υπέροχο ανάγνωσμα. Βάζω στοίχημα ότι σύντομα θα διδάσκεται στα
σχολεία.
ΚΥΚΛΟΙ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ, ΚΥΚΛΟΙ ΤΗΣ ΣΚΕΨΗΣ
Ο Λετονοαφρικανός Νιλ Τούροκ, ως νέος Αϊνστάιν, μας εισάγει σε μια πολύ πιο
οικεία στους Ελληνες εκδοχή για το Σύμπαν: μιαν ατέρμονη οδύσσεια από
διαδοχικούς θανάτους και αναστάσεις
- Καθηγητά Τούροκ, καλώς ορίσατε στη χώρα όπου οι λέξεις «εκπυρωτικό
Σύμπαν» πρωτακούστηκαν περίπου το έτος 330 π.Χ. Η εκ μέρους σας ανακάλυψη ότι
κάποιος είχε συλλάβει από τόσο παλιά το μοντέλο που τώρα εσείς υποστηρίζετε,
σας οδήγησε σε κάποια συμπεράσματα για το πώς το κατόρθωσε;
«Οχι, μας είναι πολύ δύσκολο να κατανοήσουμε πώς εκείνοι οι πρώτοι στοχαστές
έφθασαν τόσο κοντά στις τωρινές συλλήψεις, με πολύ λιγότερα μαθηματικά και
τεχνολογία από εμάς. Με κάποιον τρόπο κατόρθωσαν να αποτινάξουν τις
παραδοσιακές προλήψεις και να δουν τον κόσμο με φρέσκα μάτια, για να εξηγήσουν
λογικά το πώς η φύση κυβερνάται μόνη της μέσω φυσικών νόμων. Βέβαια η έννοια
της προσεκτικής υποβολής αυτών των υποθέσεων στη δοκιμή μέσω πειράματος ή
παρατήρησης ήλθε αργότερα, αλλά πρέπει κανείς να αναγνωρίζει στους έλληνες
στοχαστές της αρχαιότητας την εκπόρευση πολλών σύγχρονων θέσεων. Για
παράδειγμα, ο Αναξίμανδρος φαίνεται να ήταν εκείνος που εφηύρε την έννοια του
απείρου (και του απείρου Σύμπαντος), όπως και την ιδέα των δυσδιάστατων χαρτών
ή τις ιδέες περί εξέλιξης. Οπότε, όταν οι ιστορικοί επιβεβαίωσαν πως η
κοσμολογία του Αναξίμανδρου έμοιαζε πολύ με τη δική μας, αισθανθήκαμε μεγάλη
χαρά. Αλλά αυτό δεν αποδεικνύει την ορθότητα του μοντέλου μας. Δείχνει απλώς
ότι εμείς δεν πρωτοτυπήσαμε!».
- Στο βιβλίο σας γράφετε ότι οι δαπάνες της έρευνας για το αν το Σύμπαν
είναι πληθωριστικό ή εκπυρωτικό είναι απόλυτα δικαιολογημένες γιατί, μέσω
αυτής, ο κοσμολογικός διάλογος επεκτάθηκε σε έναν διάλογο για το μέλλον της
φυσικής και το μέλλον της ίδιας της επιστήμης. Μήπως τελικά και σε έναν
διάλογο για το μέλλον των θρησκειών;
«Δεν θα ήθελα να συμπεριλάβω τη θρησκεία στη συζήτηση. Η επιστήμη ασχολείται
με ό,τι μπορεί να ελεγχθεί λογικά ή πειραματικά, ενώ η θρησκεία όχι».
- Η ερώτηση αυτή δεν επεδίωκε τόσο το να σας καταγράψει ως θρήσκο ή άθεο
όσο το να εντοπίσει αν ανήκετε στη διευρυνόμενη γενιά επιστημόνων που θέλουν
να σπάσουν το «συμβόλαιο αιώνων» επιστήμης και θρησκείας να μην μπλέκεται ο
ένας στα του άλλου. Είστε ένας από αυτούς που θεωρούν καθήκον του επιστήμονα
να αναζητεί την αλήθεια εκτός ορίων;
«Ναι, δεν θα αποδεχόμουν κανενός είδους όρια στην επιστήμη. Παράλληλα όμως
πιστεύω ότι οι επιστήμονες πρέπει να είμαστε σεμνοί και να δεχόμαστε ότι
υπάρχουν πτυχές του κόσμου που είναι ακόμη ανεξιχνίαστες - όπως, για
παράδειγμα, η ηθική, η αισθητική, ή και πλευρές της θρησκείας που καθοδηγούν
και ενδυναμώνουν τους ανθρώπους. Θα έπρεπε να σεβόμαστε αυτές της πτυχές της
θρησκείας, ακόμη κι ενόσω επιμένουμε ότι θα έπρεπε να επιτρέπεται στην
επιστήμη να διερευνά τα πάντα».
- Επεξηγώντας το μοντέλο σας βάσει της θεωρίας των χορδών, λέτε ότι «η
έβδομη έξτρα διάσταση του χώρου είναι το κενό ανάμεσα στις δύο παράλληλες
μεμβράνες... Ισως αυτή η διάσταση ήταν η Μεγάλη Εκρηξη». Ωστόσο κατά τη θεωρία
των χορδών - και μάλιστα την πιο πρόσφατη εκδοχή της, τη Θεωρία-Μ - η τέταρτη
διάσταση είναι αυτό το κενό. Ποιο είναι το ακριβές;
«Συνολικά έχουμε δέκα διαστάσεις χώρου, με τις τρεις γνωστές, άλλες έξι
τυλιγμένες σαν κουβάρι και μία που συνιστά το μεταξύ των δύο ομάδων διαστάσεων
κενό. Αυτό το κενό το ονομάζουμε «τέταρτη διάσταση», αλλά μερικές φορές και
«έβδομη έξτρα διάσταση» [ανάλογα με το αν ξεκινά κανείς το μέτρημα από τις
τρεις ή από τις έξι]».
- Οταν πρωτοπαρουσιάσατε τη θεωρία σας στο BBC (14 Φεβρουαρίου 2002), ο
Μπαρτ Οβρουτ είπε ότι υπάρχει ένα Σύμπαν. Στο ίδιο όμως ντοκυμαντέρ ο Μίτσιο
Κάκου (Michio Kaku) δήλωσε ότι «το Σύμπαν μας είναι ίσως μία σφαίρα που
επιπλέει σε έναν ωκεανό τέτοιων σφαιρών». Τελικά... μας μπερδέψατε: Υπάρχει
ένα Σύμπαν ή ένα πολυ-Σύμπαν;
«Κατ' εμάς, μόνο ένα. Η δική μας θεωρία δεν ανήκει σε αυτές που υιοθετούν
πολλά σύμπαντα».
- Πέραν της θεωρητικής φυσικής, σας απασχολούν έντονα και τα πρακτικά
προβλήματα του παρόντος κόσμου. Εχετε ιδρύσει το Αφρικανικό Ινστιτούτο
Μαθηματικών, σε μια προσπάθεια να βοηθήσετε τα καλύτερα μυαλά της πολύπαθης
αυτής ηπείρου. Μάλιστα το βραβείο TED σας απονεμήθηκε για την καινοτόμο σκέψη
σας τόσο στα φυσικομαθηματικά όσο και στην ίδρυση αυτού του ινστιτούτου. Εσείς
ποιο από τα δύο κρίνετε ως πιο καινοτόμο δράση σας;
«Είναι και τα δύο τόσο διαφορετικά... Μου είναι αδύνατο να τα συγκρίνω. Πάντως
νιώθω ιδιαίτερα τιμημένος που μπόρεσα να συνεισφέρω και στα δύο πεδία, καθώς
και για το ότι συνεργάστηκα με υπέροχους ανθρώπους».
- Σε έξι μήνες από σήμερα - στις 31 Οκτωβρίου 2008 - ο δορυφόρος Planck
θα εκτοξευθεί με αποστολή να ανιχνεύσει τα βαρυτικά κύματα της Μεγάλης Εκρηξης
- που τόσο περιμένει ο Χόκινγκ για να σας βγάλει λάθος! Τελικά, σας έχει
ξεκαθαρίσει το ποσό των χρημάτων που έχει στοιχηματίσει κατά της θεωρίας σας;
«Εγώ του είπα ότι δέχομαι οποιοδήποτε ποσό, αλλά δεν θέλει να γίνει το
στοίχημα χρηματικό (πιθανότατα δεν επιθυμεί να με οδηγήσει σε πτώχευση!..) Θα
συναποφασίσουμε το έπαθλο λίγο προτού εκτοξευτεί ο Planck».
- Θα περιμένουμε την έκβαση με «εκπυρωτικό ενδιαφέρον». Ευχαριστώ θερμά.
a.kafantaris@gmail.com
