Το πρώτο μας διαστρικό ταξίδι ήταν έως το άλφα του Κενταύρου και διήρκεσε λιγότερα χρόνια απ΄ όσο θα περίμενε ίσως κανείς. Στα επόμενα ταξίδια μας διασχίσαμε το γαλαξία από άκρη έως άκρη. Τώρα είναι η ώρα να βγούμε από αυτόν. Θα ταξιδέψουμε σε κοντινούς και μακρινούς γαλαξίες. Και στο τέλος του ταξιδιού, θα προσπαθήσουμε να αναζητήσουμε την άκρη του σύμπαντος.
Για τις υποθέσεις, συνθήκες και τη φυσική του ταξιδιού δείτε το πρώτο άρθρο της σειράς στο παραπάνω σύνδεσμο. Για λίγο ακόμη τα ταξίδια μας θα γίνονται μετ΄ επιστροφής στο δικό μας γαλαξία. Ξεκινάμε.
Προορισμός 1ος: γαλαξίας της Ανδρομέδας.
Απόσταση: 2.537.000 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: 30 χρόνια
Μέγιστη ταχύτητα: 0,0000217 m/s μικρότερη του c
Παράγοντας Lorentz: 2.624.000
Συνολική διάρκεια ταξιδιού: 60 χρόνια
Χρόνος για τη Γη: 10.180.000 χρόνια
Με ένα Φανταστικό διαστημόπλοιο σαν κι αυτό της υπόθεσης των άρθρων αυτών, το μιας κατεύθυνσης ταξίδι προς τον γειτονικό μας γαλαξία διαρκεί μόλις 30 χρόνια. Αν υποθέσουμε ότι γνωρίζουμε που ακριβώς θέλουμε να πάμε και τι θέλουμε να κάνουμε εκεί, υπό τις συνθήκες αυτές το είδος μας μπορεί θεωρητικά να αφήσει τη σπορά του ακόμη και σε έναν άλλο γαλαξία.
Το ταξίδι μετ΄ επιστροφής όμως διαρκεί πρακτικά μια ολόκληρη ζωή, και κατά την επιστροφή στη Γη θα δούμε ότι τίποτε απ΄ όσα γνωρίζαμε δεν υπάρχει. Τα 10 εκατομμύρια χρόνια που έχει βιώσει η Γη κατά τη διάρκεια του ταξιδιού μας είναι επαρκής γεωλογικός χρόνος για να οδηγήσει σε εξαφάνιση πολλών ειδών ζωής και την εμφάνιση νέων, ακόμη και χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση. Για την ακρίβεια, αυτό που αναμένουμε να μη συναντήσουμε είναι παρακλάδια ζωής που να μοιάζουν με το γένος Homo. Κατά πάσα πιθανότητα, κατά την επιστροφή μας θα διαπιστώσουμε πως είμαστε οι μόνοι άνθρωποι στο σύμπαν.
Δεκαπέντε χρόνια μετά την αναχώρηση το σκάφος έχει τη μέγιστη ταχύτητά του. Δεν έχει νόημα πλέον να τη μετρήσουμε ως κλάσμα της ταχύτητας του φωτός c. Για λίγο ακόμη θα μετράμε τη διαφορά της από το απόλυτο όριο, κάτι που αργότερα ούτε κι αυτό θα έχει νόημα.
Ας έχουμε όμως υπ΄ όψιν μας το εξής. Πως σε αυτούς τους αριθμούς ακόμη και μια αλλαγή προς ένα μακρινό δεκαδικό ψηφίο της ταχύτητας θα φέρνει εντυπωσιακές διαφορές. Μεγέθη όπως ο παράγοντας Lorentz, η διαστολή του χρόνου και το σημαντικότερο, η μετατόπιση Doppler προς το υπεριώδες της συνολικής ακτινοβολίας που φτάνει προς εμάς, αυξάνονται εκθετικά και με τρομακτικά μεγάλους ρυθμούς.
Ο γαλαξίας από ψηλά (;)
Αν, βγαίνοντας από το γαλαξία, περιμένουμε να τον δούμε σε όλο του το μεγαλείο από ψηλά, θα απογοητευτούμε – και έχουμε ήδη δει το γιατί. Ας θυμηθούμε ότι η μετατόπιση Doppler σε αυτές τις ταχύτητες είναι τόσο μεγάλη, που το φως από οποιοδήποτε αντικείμενο που απομακρύνεται από εμάς έχει μετατοπιστεί στο υπέρυθρο, κάνοντάς τον αόρατο στα δικά μας μάτια.
Από την άλλη μεριά, το σχήμα του γαλαξία που βρίσκεται μπροστά μας έχει στρεβλωθεί και καμπυλωθεί γύρω από το κέντρο του οπτικού μας πεδίου, στο οποίο εξακολουθεί να κυριαρχεί το φως της (πρώην) μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου – περισσότερα μπορείτε να τα θυμηθείτε εδώ.
Αλλά ας πάμε ένα βήμα πιο μακριά. Ή ίσως λίγο παραπάνω από ένα βήμα.
Προορισμός 2ος: Σμήνος γαλαξιών Κενταύρου – άκρο υπερσμήνους Laniakea.
Απόσταση: 190.000.000 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: 37 χρόνια
Μέγιστη ταχύτητα: άγνωστη
Παράγοντας Lorentz: 47.000.000
Συνολική διάρκεια ταξιδιού: 74 χρόνια
Χρόνος για τη Γη: 376.000.000 χρόνια
Η γαλαξιακή μας γειτονιά ανήκει σε ένα σμήνος γαλαξιών. Αυτό με τη σειρά του περιλαμβάνεται σε ένα υπερσμήνος, με το όνομα Laniakea. Ταξιδεύουμε προς το άκρο του και θα επιστρέψουμε για τελευταία φορά στη γη.
Ο λόγος που δεν χρησιμοποίησα ένα πιο απομακρυσμένο τμήμα του υπερσμήνους που φαίνεται στο χάρτη, είναι επειδή κάπου εδώ τελειώνουν και τα όρια των υπολογισμών μου. Τα 30 δεκαδικά ψηφία που μπορεί να δώσει το Εxcel πλέον δεν επαρκούν. Τα δε αποτελέσματα που παίρνω αρχίζουν να γίνονται αμφισβητήσιμα[1]:
Σε αυτές τις ταχύτητες δεν συμβαίνει τίποτε νέο, οτιδήποτε έχουμε όμως δει συμβαίνει σε ακραίο βαθμό – εξαιρετικά ακραίο όμως. Για παράδειγμα, η ακτινοβολία υποβάθρου στην οποία αναφέρομαι συνεχώς. Η θερμοκρασία της όπως τη παρατηρούμε από τη Γη, βρίσκεται στους 2,73 βαθμούς Kelvin – 2,73 βαθμούς πάνω από το απόλυτο όριο. Πλέον τη παρατηρούμε σε θερμοκρασία μεγαλύτερη του ενός δισεκατομμυρίου βαθμών. Και για να το πω πιο σωστά:
Βρισκόμαστε πλέον σε ένα σύμπαν με θερμοκρασία περιβάλλοντος μεγαλύτερη του ενός δισ. βαθμών. Παρατηρούμε το σύμπαν όπως ήταν λίγα λεπτά μετά τη γέννησή του. Όχι, δεν έχουμε ταξιδέψει στο χρόνο αν σκέφτεστε αυτό, δεν έχουμε μεταβεί στη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης. Αλλά βλέπουμε μπροστά μας και νιώθουμε τριγύρω μας τα κατάλοιπα αυτής[2].
Και στο σημείο αυτό θα μπορούσαμε ίσως να πούμε για τις εξωπραγματικές απαιτήσεις που απαιτεί η θωράκιση του διαστημοπλοίου μας, νιώθω όμως ότι κάτι τέτοιο είναι περιττό.
Επιστροφή στη Γη
Ή, επιστροφή σε αυτό που κάποτε ήταν σπίτι μας.
Κατά την οποία βλέπουμε πως ο τοπικός χρόνος μετρά 370 εκατομμύρια χρόνια από τη στιγμή της αναχώρησής μας. Σε αυτό το χρονικό διάστημα ο αέρας της Γης είναι μη αναπνεύσιμος. Οι ήπειροι έχουν μετατοπιστεί, τα φυτά έχουν εξαφανιστεί και αν υπάρχει ακόμη πολυκύτταρη ζωή, αυτή βρίσκεται στα τελευταία στάδια ύπαρξή της.
Στη διάρκεια των 6 σχεδόν δισεκατομμυρίων ετών ύπαρξής του, η θερμοκρασία του ηλίου μας είναι μεγαλύτερη κατά 10% από αυτή της αυγής του. Το γεγονός αυτό έχει αυξήσει το ρυθμό διάβρωσης στη Γη και οι μεταβολές αυτές, έχουν μειώσει το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Σε τέτοιο βαθμό που η φωτοσύνθεση δεν είναι πλέον δυνατή. Έτσι η παραγωγή οξυγόνου έχει σταματήσει και τα αποτελέσματα είναι αυτά που συναντήσαμε.
Αυτή ήταν και η τελευταία μας επιστροφή προς τη Γη. Γνωρίζουμε πως η όποια βακτηριακή ζωή απομένει στη Γη δεν θα υπάρχει μετά από λίγες ακόμη εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Και διαπιστώνουμε τελικά η ζωή στη Γη δεν τελειώνει με ένα σύντομο κρότο, αλλά με έναν αργό πνιγμό.
Για κάποιο λόγο, αυτό μοιάζει να προοικονομεί τη δική μας μοίρα.
Ταξίδι στην άκρη του σύμπαντος
Στις ταχύτητες που έχουμε ήδη πραγματοποιήσει βρισκόμαστε μια ανάσα από τη ταχύτητα του φωτός. Η διαστολή του χρόνου είναι τόσο μεγάλη – και θα γίνει κατά πολύ πολύ μεγαλύτερη! – που πρακτικά, ο χρόνος για εμάς έχει παγώσει.
Υπό τέτοιες συνθήκες θα μπορούσε κάποιος να ισχυριστεί ότι πρακτικά κινούμαστε όπως και το φως. Επομένως θα μπορούσαμε να φτάσουμε τουλάχιστον έως το άκρο του παρατηρήσιμου σύμπαντος. Και πράγματι θα μπορούσαμε, αν δεν υπήρχε κάτι ακόμη να μπερδευτεί σαν το λυμένο κορδόνι στα πόδια μας.
Η διαστολή του σύμπαντος
Αφού διαβάζετε αυτό το άρθρο το πιθανότερο είναι ότι γνωρίζετε τι εννοώ. Παρ΄ όλα αυτά, θα κάνω μια πολύ σύντομη περίληψη.
Ήδη από το 1930 η ανθρωπότητα γνώριζε ότι το σύμπαν δεν είναι στατικό αλλά επεκτείνεται. Αυτή είναι η μια από τις δύο δυνατές καταστάσεις για το σύμπαν που προέβλεπε και η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, πριν τουλάχιστον ο ίδιος ο Αϊνστάιν αποφασίσει ότι δεν του άρεσε αυτό το συμπέρασμα και αποφασίσει (προσωρινά ευτυχώς) να αλλάξει τις εξισώσεις του. Το 1998 και κατά τη προσπάθειά τους να μελετήσουν το ρυθμό αυτής της επέκτασης – της λεγόμενης διαστολής του σύμπαντος, δύο ανεξάρτητες μεταξύ τους ομάδες αστρονόμων κατέληξαν μετά από παρατηρήσεις στο απόλυτα απροσδόκητο συμπέρασμα.
Το σύμπαν διαστέλλεται, αλλά με επιταχυνόμενο ρυθμό.
Κανείς δεν έχει ιδέα (ακόμη) γιατί συμβαίνει αυτό ή τι το προκαλεί. Αυτό το άγνωστο αίτιο και μέχρι να βρούμε τι είναι, αποφασίσαμε αντί για Άγνωστο Αίτιο που Προκαλεί την Επιταχυνόμενη Διαστολή του Σύμπαντος να του δώσουμε κάποιο όνομα και για κάποιο σκοτεινό λόγο, το ονομάσαμε Σκοτεινή Ενέργεια.
Τι ρόλο παίζει τώρα αυτό στο ταξίδι μας.
Τα κβάντα ενέργειας που δεν διαθέτουν μάζα (για ευκολία διάβαζε “φωτόνια”) κινούνται στο κενό με μια πεπερασμένη μέγιστη ταχύτητα – τη ταχύτητα του φωτός c. Λόγω της επιταχυνόμενης διαστολής του σύμπαντος, ο ρυθμός μεταβολής της απόστασης δύο πολύ απομακρυσμένων περιοχών του διαστήματος ανά μονάδα χρόνου (διάβαζε: η ταχύτητα που απομακρύνονται) μπορεί να πάρει τιμές μεγαλύτερες της c.
Το τελικό αποτέλεσμα όλων αυτών είναι πως δεν υπάρχει τίποτε που να μπορεί να ταξιδέψει μεταξύ αυτών των δύο απομακρυσμένων περιοχών. Όσο γρήγορα κι αν κινηθεί, η μεταξύ τους απόσταση πάντα θα αυξάνεται.
Σημείο χωρίς επιστροφή
Υπάρχει λοιπόν ένα όριο, μια μέγιστη απόσταση που μπορεί διανύσει κάποιος και να μπορέσει να επιστρέψει στο σημείο απ΄ όπου ξεκίνησε. Πέρα από την απόσταση αυτή, η διαστολή του σύμπαντος θα γίνεται με ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός και θα κάνει αδύνατη την επιστροφή. Το άκρο αυτής της απόστασης, το σημείο χωρίς επιστροφή, στην ουσία θα είναι μια πύλη με επιγραφή παρόμοια με αυτής της Κόλασης του Δάντη:
“Μπορείς να περάσεις αυτό το σημείο, αλλά δεν θα μπορέσεις να επιστρέψεις” [3]
Στα δικά μας όμως. Μας ενδιαφέρει να βρούμε ποιο θα είναι αυτό το σημείο για το δικό μας διαστημόπλοιο. Κι ευτυχώς για εμάς, ψάχνοντας στο διαδίκτυο βρίσκεις τα πάντα.
Δεν είναι κάτι σπουδαίο, λύνουμε τη παραπάνω εξίσωση ως προς z΄ και έχουμε την απάντηση που θέλουμε. Σας το εύχομαι ολόψυχα να τη λύσετε αν το προσπαθήσετε, εγώ προσωπικά δεν θα το προσπαθήσω καν. Γιατί εκτός των άλλων, μαζί με την εξίσωση βρήκα και τη λύση της. Την οποία και αμέσως ανακοινώνω.
Για τη περίπτωσή μας λοιπόν, η μεγαλύτερη απόσταση που μπορούμε να ταξιδέψουμε ώστε να έχουμε τη δυνατότητα επιστροφής στη Γη, είναι 8,3 δισεκατομμυρία έτη φωτός[4].
Κι αν αποφασίσουμε να περάσουμε και αυτό τον ορίζοντα; Αν δεν γίνεται να επιστρέψουμε, δεν έχουμε κανένα λόγο να μη συνεχίσουμε έως το τέλος.
Προορισμός 3ος: Άκρο του παρατηρήσιμου σύμπαντος.
Απόσταση: 46.000.000.000 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: –
Μέγιστη ταχύτητα: –
Παράγοντας Lorentz: –
Συνολική διάρκεια ταξιδιού: –
Χρόνος για τη Γη: –
Δεν είναι (μόνο) ότι δεν έχω πλέον τρόπο να υπολογίσω τους παραπάνω αριθμούς. Είναι ότι δεν πρόκειται να φτάσουμε ποτέ στο προορισμό αυτό.
Ας γράψουμε κατ΄ αρχάς και πάλι τη παραπάνω λίστα, αυτή τη φορά:
- Με αριθμούς που βρήκα στο διαδίκτυο για ταξίδι παρόμοιων συνθηκών με το δικό μας.
- Χωρίς να ισχυριστούμε ότι φτάνουμε μετά το ταξίδι αυτό στο άκρο του παρατηρήσιμου σύμπαντος. Και
- Χρησιμοποιώντας όπως και πριν τις εξισώσεις της Ειδικής Σχετικότητας – κάτι που όπως θα δούμε, δεν έχει κανένα απολύτως νόημα να το κάνουμε:
Απόσταση: 46.000.000.000 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: 200 χρόνια
Μέγιστη ταχύτητα: (δεν υπολογίστηκε)
Παράγοντας Lorentz: 1045
Χρόνος για τη Γη: 1050 χρόνια
Υποτίθεται πως, για να μπορέσουμε να συγκρίνουμε το χρόνο μας με τον αδρανειακό παρατηρητή (τη Γη), είμαστε υποχρεωμένοι μετά τα 100 πρώτα χρόνια ταξιδιού να μπούμε σε φάση επιβράδυνσης ώστε να επανέλθουμε στο αρχικό σύστημα αναφοράς. Δεν θα μας βοηθήσει όμως σε κάτι αυτό.
Συμβαίνουν δύο πράγματα σε αυτό το σημείο. Το πρώτο είναι πως έχοντας προσπεράσει το σημείο χωρίς επιστροφή, βρισκόμαστε πλέον έξω από το κώνο φωτός της Γης, είμαστε αιτιακά αποσυνδεδεμένοι από αυτήν. Ο “χρόνος για τη Γη” που γράφεται παραπάνω, είναι ο σχετικός χρόνος που έχει περάσει για τη Γη, όταν για εμάς έχουν περάσει 200 χρόνια. Αλλά τι νόημα έχει να μιλάμε για σχετικό χρόνο ως προς τη Γη, όταν στην ουσία η Γη βρίσκεται πλέον σε διαφορετικό από εμάς σύμπαν;
Αποσύνδεση από το υπόλοιπο σύμπαν
Το δεύτερο είναι πως κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει μόνο για τη Γη. Σε αυτές τις ταχύτητες βλέπουμε (αν μπορούσαμε να δούμε) τα πάντα να απομακρύνονται από εμάς. Το σύμπαν διαστέλλεται τριγύρω μας με ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός και πολύ πριν “διανύσουμε” τα παραπάνω 46 δις έτη φωτός, τα πάντα θα έχουν απομακρυνθεί από εμάς σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις από αυτή.
Μια υπόθεση που υπάρχει είναι ότι τα πρωτόνια έχουν χρόνο ζωής 1035 χρόνια (το σύμπαν μέχρι στιγμής έχει ζωή “μόλις” 1010 χρόνια). Αν αυτή η υπόθεση είναι σωστή, αυτή τη φορά και σε αυτό το σημείο αποτελούμε τη μοναδική ύλη που υπάρχει στο σύμπαν.
Και είτε η υπόθεση είναι σωστή είτε όχι, αυτό θα είναι το τέλος του ταξιδιού μας. Δεν έχει νόημα να συνεχίσουμε να επιταχυνόμαστε γιατί δεν υπάρχει οτιδήποτε που να μπορούμε να φτάσουμε. Ταξιδεύουμε σε άδειο χώρο, καταπίνουμε έτη φωτός χωρίς να υπάρχει πουθενά σημείο αναφοράς που να δείχνει κάτι τέτοιο. Η κατάστασή μας δεν διαφέρει από το να κινούμαστε με απεριόριστη ταχύτητα και ταυτόχρονα να μένουμε στο ίδιο σημείο.
Και σίγουρα, δεν υπάρχει άκρο του σύμπαντος να πλησιάσουμε – όχι τουλάχιστον για εμάς. Είναι σαν το ίδιο το σύμπαν να έχει φτιάξει νόμους που να μη μας επιτρέπει να το δούμε και να το κατανοήσουμε. Και για την ύβρη της προσπάθειά μας να το κάνουμε, μας τιμώρησε βυθίζοντάς μας στην ανυπαρξία.
Για εμάς όμως, το ταξίδι άξιζε το κόπο. Δεν καταφέραμε να δούμε την άκρη του σύμπαντος, φτάσαμε όμως στο τέλος του. Τι άλλο να επιθυμήσει κανείς;
Επίλογος
Υπάρχει μια θεωρία που λέει πως αν ποτέ κανείς ανακαλύψει τα μυστήρια του σύμπαντος, αυτό θα εξαφανιστεί αμέσως και θα αντικατασταθεί από κάτι ακόμη πιο παράξενο, μυστήριο κι ανεξήγητο.
Υπάρχει μια άλλη θεωρία που λέει πως αυτό έχει ήδη συμβεί.
Douglas Adams, Βρετανός συγγραφέας Ε.Φ.
Σημειώσεις
[1] Παρ΄ όλα αυτά τα αποτελέσματα αυτά δεν έχουν και μεγάλη απόκλιση από παρόμοια που βρήκα στο διαδίκτυο. Γι΄ αυτό το λόγο και τα παραθέτω. (up)
[2] Γνωρίζουμε ότι στα πρώτα 380 χιλ. χρόνια από τη δημιουργία του σύμπαντος το φως δεν είχε ακόμη απελευθερωθεί. Η δε ακτινοβολία υποβάθρου από την άλλη σε αυτή τη ταχύτητα έχει συχνότητα στο ορατό φάσμα του φωτός. Προσωπικά λοιπόν, δεν μπορώ να αντιληφθώ τι ακριβώς θα βλέπαμε από αυτή σε αυτές τις συχνότητες, άφησα όμως την εικόνα που βλέπετε παραπάνω. (up)
[3] Στη πραγματικότητα το κείμενο αυτό είναι περισσότερο παράφραση του αντίστοιχου που συμπεριέλαβαν οι Eagles στο Hotel California. Το κείμενο που συναντάμε στη “Θεία Κωμωδία” για την επιγραφή είναι το
Πλάσμα από με, κανένα πριν δεν είδα
Εκτός αιώνιο· κι εγώ αιώνια στέκω.
Ξεχάστε όσοι περνάτε, κάθε ελπίδα. (up)
[4] Για να είμαι ακριβής, μετά από το σημείο αυτό δεν υπάρχει καν η δυνατότητα μεταφοράς πληροφορίας προς τη Γη. Ή με άλλα λόγια, δεν υπάρχει δυνατότητα επιστροφής ακόμη και με ταχύτητα ίση με αυτή του φωτός.
Από το σημείο αυτό κι έπειτα βρισκόμαστε έξω από το κώνο φωτός της Γης ή διαφορετικά, είμαστε αιτιακά αποσυνδεδεμένοι από αυτή.
Ολόκληρη την εργασία για τον υπολογισμό αυτής της απόστασης μπορείτε να τη δείτε εδώ. (up)
