Κοσμολογία και Ανθρωπική Αρχή

Η κοσμολογία, που είναι κλάδος της Αστροφυσικής με επεκτάσεις και σε άλλες επιστήμες (Φιλοσοφία, Χημεία, κ.ά.), είναι μια σύγχρονη επιστήμη που μελετά τη δομή του σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα, την προέλευσή του, τα στάδια της εξέλιξης του και την κατάληξη που θα έχει. Αντίθετα η κοσμογονία ασχολείτο από τους αρχαίους χρόνους (Κοσμογονία Ησιόδου, Descartes, Kant, Laplace, κ.ά.) με τη μελέτη της δημιουργίας των αντικειμένων μέσα στο σύμπαν και ειδικώτερα με το ηλιακό σύστημα. Τα βασικά ερωτήματα που μπαίνουν σχετικά με το πως και πότε ξεκίνησε το Σύμπαν, πως δημιουργήθηκαν οι γαλαξίες και απέκτησαν τη μορφή που βλέπουμε, πως γεννήθηκαν και πεθαίνουν τα αστέρια και πως θα εξελιχθεί τελικά το Σύμπαν αφορούν την σύγχρονη Κοσμολογία. Αλλά πριν περίπου σαράντα χρόνια ήταν αδύνατο να απαντηθούν με σιγουριά πολλά ερωτήματα που αφορούσαν τη δημιουργία και την εξέλιξη του σύμπαντος. Όμως μετά από τα ευρήματα της παρατηρησιακής Αστρονομίας (Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων, ανάλυση κβάζαρ, διαστολή του σύμπαντος από τον Hubble, ευρήματα τωνυ διαστημικών παρατηρητηρίων Hubble, Chandra κ.ά.) η γνώση μας για το σύμπαν τεκμηριώθηκε με όλες εκείνες τις αποδείξεις για την θεμελίωση του Καθιερωμένου Μοντέλου ή όπως αλλιώς λέγεται Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης όπως συμπληρώθηκε και με την θεωρία του Πληθωρισμού. Η ιστορία της ταπεινότητας Από το προνομιούχο σημείο μας στο κέντρο του σύμπαντος κατά το παρελθόν, γεωκεντρικό σύμπαν, περιήλθαμε στην αγκαλιά ενός πολύ συνηθισμένου σπειροειδούς Γαλαξία, έναν από τους δισεκατομμύρια γαλαξίες που υπάρχουν στο Σύμπαν. Ακόμη και το σμήνος μέσα στο οποίο βρίσκεται ο Γαλαξίας μας, το ταπεινό σμήνος της Παρθένου, είναι ένα από τα εκατομμύρια σμήνη που βλέπουμε σήμερα με τα τηλεσκόπια στο Σύμπαν. Για να το δυσκολέψουν ακόμη αυτό το θέμα, οι κοσμολόγοι μας λένε τώρα ότι ακόμη και το Σύμπαν δεν μπορεί να είναι τίποτα ειδικό -- ακριβώς ένα από τα πολύ μεγάλα απορρίματα των συμπάντων που μπορούν να ξεπετάγονται όπως οι λαγοί από τα μαγικά καπέλα. Είναι ακόμα δυνατό, όπως μερικοί φυσικοί μας λένε, πως δοκιμάζουμε μόνο μια μικρή ακίδα των αληθινών χωρικών διαστάσεων του διαστήματος -- όπως ο αφρός των λιμνών που περιορίζονται στην επιφάνεια ενός πολύ βαθύτερου κόσμου, του οποίου τα βάθη ποτέ δεν βλέπουμε. Και για να μας ταπεινώσουν ακόμη περισσότερο, μας λένε ότι το ηλιακό μας σύστημα και τα στοιχεία από τα οποία αποτελούμαστε, προέρχονται από τα συντρίμμια των νεκρών αστεριών. Τελικά οι φυσικοί και οι αστρονόμοι είναι η πλειοψηφία συνήθως εκείνων που συνηγορούν για αυτήν την ταπεινωτική κατάσταση των υποθέσεων. Οικουμενική αρχή Επειδή οι παρατηρήσεις μας γίνονται από ένα πολύ μικρό μέρος του σύμπαντος, ενώ η θεμελίωση μιας Κοσμολογικής Θεωρίας απαιτεί γενική γνώση της κατανομής και των ιδιοτήτων της ύλης όλου του σύμπαντος, οι κοσμολόγοι πρότειναν μια Οικουμενική Αρχή (απαίτηση). Αυτή λέει ότι το τοπικό δείγμα που διαθέτουμε δεν διαφέρει από τις πιό απομακρυσμένες περιοχές του Σύμπαντος έστω και αν δεν μπορούμε να τις παρατηρήσουμε. Υπάρχουν ισχυροί φιλοσοφικοί λόγοι που υποστηρίζουν μια τέτοια Οικουμενική Αρχή. Αφ΄ενός οι φυσικοί νόμοι πρέπει να είναι διαχωρικοί και διαχρονικοί, ίδιοι παντού και πάντοτε. Γιατί αλλιώς δεν θα μπορούσαν να γίνουν πειράματα που να δίνουν τα ίδια αποτελέσματα πάντοτε και παντού. Μια άλλη φιλοσοφική προϋπόθεση, η Κοσμολογική Αρχή, είναι ότι το Σύμπαν σε μεγάλη κλίμακα πρέπει να είναι όσο πιό απλό γίνεται. Και τέλος, με βάση την θεωρία της λεπίδας του Όκαμ (Occam) --1300 μ.Χ.-- για την θεμελίωση μιας σωστής Κοσμολογικής Θεωρίας θα πρέπει να δεχθούμε ότι το μοντέλο αυτό πρέπει να είναι όσο πιό απλό γίνεται. Είναι ο τρόπος που σκέπτονται οι φυσικοί. Ο Κοπέρνικος, το 1543, πρότεινε για πρώτη φορά ότι η Γη μπορεί να μην είναι το κέντρο του Σύμπαντος. Έτσι οδηγηθήκαμε, με προεκτάσεις βέβαια, στην Κοσμολογική Αρχή του Κοπέρνικου, που λέει ότι η θέση απ' όπου μελετούμε το Σύμπαν δεν είναι μια προτιμητέα θέση στο χώρο. Η Αρχή αυτή δέχεται την ισοτροπία και ομογένεια του σύμπαντος στο χώρο. Αν στη θεωρία αυτή προσθέσουμε και την χρονική αμεταβλητότητα του Σύμπαντος τότε οδηγούμαστε στην τέλεια Κοσμολογική Αρχή (ομοιόμορφο Σύμπαν από οποιοδήποτε σημείο του χώρου και του χρόνου). Η θεωρία αυτή οδήγησε στη θεωρία της σταθερής κατάστασης, που αργότερα (1965) απορρίφθηκε από τους κοσμολόγους εξ' αιτίας της ανακάλυψης της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου. Σήμερα οι κοσμολόγοι δέχονται ότι το Σύμπαν είναι ισότροπο και ομογενές μόνο στο χώρο. Ανθρωπική Αρχή Η ανθρωπική Αρχή θεωρεί ότι κάθε κοσμολογική θεωρία πρέπει να ερμηνεύει και την ύπαρξη του ανθρώπου μέσα στο σύμπαν. Η ανθρωπική αρχή αναφέρεται κατ’ αρχήν στις συγκεκριμένες τιμές που έχουν ορισμένες παράμετροι στη Φυσική. Αν, για παράδειγμα, η πιθανότητα εκπομπής ή απορρόφησης φωτονίων από τα ηλεκτρόνια ήταν απειροελάχιστα μεγαλύτερη ή μικρότερη, τα άστρα ή θα είχαν εκραγεί ή δε θα μπορούσαν να μετατρέψουν το υδρογόνο και το ήλιο σε άνθρακα και οξυγόνο. Και στις δύο περιπτώσεις δε θα είχαμε δημιουργηθεί εμείς οι άνθρωποι. Οι περισσότερες από αυτές τις τιμές θα αντιστοιχούσαν σε κάποιο Σύμπαν που αν και μπορεί να ήταν πολύ όμορφο, δε θα περιείχε κανένα ον ικανό να θαυμάσει αυτή την ομορφιά. Κατά κάποιο τρόπο το Σύμπαν συνωμότησε για να δημιουργήσει τον άνθρωπο. Η ανθρωπική θεωρία για αυτούς που δεν έχουν συναντήσει τον όρο έρχεται σε δύο "μορφές". Την ισχυρή και την ασθενή. Το βασικό επιχείρημα για την κάθε μια είναι: Το Σύμπαν είναι έτσι όπως είναι γιατί αν ήταν αλλιώς δεν θα υπήρχαμε για να το παρατηρήσουμε [ΑΣΘΕΝΗΣ]. Το Σύμπαν είναι έτσι όπως είναι γιατί υπάρχουμε εμείς [ΙΣΧΥΡΗ]. Μια διαφορετική μορφή αυτής της ανθρωπικής θεωρίας δέχεται ότι ένας Δημιουργός, έφτιαξε τον Κόσμο ειδικά για τον άνθρωπο (Θεϊστική Αρχή). Η ανθρωπική κοσμολογική αρχή είναι αντίθετη από την θέση της τέλειας κοσμολογικής αρχής. Γιατί διατυπώνει ότι παρατηρούμε το σύμπαν σε μια ειδική χρονική περίοδο, ενώ στην τέλεια αρχή το σύμπαν πρέπει να εμφανίζεται το ίδιο οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Στην ανθρωπική αρχή υπάρχουν ειδικές συνθήκες για την εμφάνιση του ανθρώπου, μια ειδική χρονική περίοδος. Υπάρχουν σήμερα και άλλες εκδοχές της ανθρωπικής αρχής, από τις ιδιαίτερα ασθενείς που μπορούν να χαρακτηριστούν τετριμμένες, ως τις εξαιρετικά ισχυρές που μπορούν να χαρακτηριστούν παράλογες. 1. Ασθενής ανθρωπική αρχή: "Αυτά που παρατηρούμε για το σύμπαν περιορίζονται από την απαίτηση να υπάρχουμε ως παρατηρητές." 2. Ισχυρή-ασθενής ανθρωπική αρχή: "Σε έναν τουλάχιστον κόσμο, απ' το σύμπαν των πολλών κόσμων, πρέπει να αναπτυχθεί ζωή." 3. Ισχυρή ανθρωπική αρχή: "Οι ιδιότητες του σύμπαντος πρέπει να είναι τέτοιες ώστε, κάποια στιγμή, να μπορεί να αναπτυχθεί ζωή." 4. Τελική ανθρωπική αρχή: "Η νοημοσύνη στο σύμπαν πρέπει να αναπτυχθεί και να μην εκλείψει ποτέ." Μολονότι οι περισσότεροι επιστήμονες δεν είναι πρόθυμοι να υιοθετήσουν κάποια ισχυρή έκδοση της ανθρωπικής αρχής, λίγοι θα διαφωνούσαν με τη χρησιμότητα ορισμένων επιχειρημάτων ασθενούς τύπου. Η ασθενής ανθρωπική αρχή ισοδυναμεί ουσιαστικά με μια εξήγηση του ποιες από τις διάφορες εποχές ή περιοχές του σύμπαντος θα μπορούσαμε να ενοικήσουμε. Για παράδειγμα, η Μεγάλη Έκρηξη συνέβη πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια επειδή το Σύμπαν θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλης ηλικίας ώστε κάποια άστρα να έχουν συμπληρώσει την εξέλιξη τους και να έχουν παραγάγει στοιχεία όπως το οξυγόνο και ο άνθρακας (από τα οποία είμαστε φτιαγμένοι), αλλά και αρκετά νέο ώστε να εξακολουθούν να υπάρχουν άστρα ικανά να παρέχουν ενέργεια για τη συντήρηση της ζωής. Η φυσικός του ΜΙΤ Βέρα Κισαακόφσκι που ασπάζεται την ισχυρή ανθρωπική αρχή και θεωρεί ότι αποτελεί ένδειξη για την ύπαρξη του Θεού, λέει χαρακτηριστικά ότι η εξαίσια τάξη που μας αποκαλύπτεται μέσω της επιστημονικής κατανόησης του φυσικού κόσμου παραπέμπει στο θείο. Με την άποψη αυτή συντάσσεται και ο ειδικός της σωματιδιακής φυσικής Τζον Πόλκινχορν, που άφησε τη θέση του στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ για να γίνει ιερέας της Αγγλικανικής Εκκλησίας. Κατά τον Πόλκινχορν, το σύμπαν "δεν είναι ένας 'οποιοσδήποτε κόσμος', αλλά ένας κόσμος ιδιαίτερος και τέλεια συντονισμένος για τη ζωή, επειδή φτιάχτηκε από τον Δημιουργό και αυτό ήταν το θέλημα Του." Ακόμα και ο Νεύτων, ο άνθρωπος που μίλησε πρώτος για τους αμετάβλητους νόμους που κινούν τους πλανήτες και τα άστρα χωρίς θεϊκή παρέμβαση. Ο νομπελίστας φυσικός Στίβεν Γουάινμπεργκ, αν και δεν έχει πειστεί για την αλήθεια της ανθρωπικής αρχής, αναγνωρίζει ωστόσο την απήχηση της: "Ο άνθρωπος έχει την ακατανίκητη τάση να πιστεύει ότι η σχέση του με το σύμπαν είναι ιδιαίτερη, ότι η ανθρώπινη ζωή δεν είναι το φαιδρό αποτέλεσμα μιας αλυσίδας τυχαίων συμβάντων που ανάγονται στα πρώτα τρία λεπτά, αλλά ότι ήμασταν αναπόσπαστο μέρος του από την αρχή." Παρ' όλ' αυτά, θεωρεί ότι η ισχυρή ανθρωπική αρχή "δεν είναι παρά μυστικιστικές ασυναρτησίες". Άλλοι επιστήμονες αμφισβητούν ακόμη πιο έντονα την ανθρωπική αρχή. Ο εκλιπών φυσικός Χάιντς Πέιγκελς, αν και αρχικά εντυπωσιάστηκε από την ανθρωπική αρχή, τελικά έχασε το ενδιαφέρον του, επειδή όπως υποστήριζε η αρχή στερείται προβλεπτικής δύναμης. Κατά τη γνώμη του, είναι μια θεωρία που δεν μπορεί να ελεγχθεί και από την οποία δεν μπορούμε να αντλήσουμε πληροφορίες, οπότε τελικά εκπίπτει σε ένα χείμαρρο από κενές περιεχομένου ταυτολογίες - όπως ότι υπάρχουμε επειδή υπάρχουμε. Την ανθρωπική αρχή απέρριψε και ο Γκαθ, λέγοντας: "Δε νομίζω ότι θα χρησιμοποιούσε κανείς την ανθρωπική αρχή αν είχε στη διάθεση του μια καλύτερη εξήγηση. Απ' όσο ξέρω, για παράδειγμα, δεν υπάρχει ανθρωπική αρχή για την παγκόσμια ιστορία. Στην ανθρωπική αρχή καταφεύγουν οι άνθρωποι όταν δεν μπορούν να σκεφτούν κάτι καλύτερο." Επίσης και η πλεοψηφία των κοσμολόγων απορρίπτει την ανθρωπική αρχή γιατί δέχονται ότι τα θέματα αυτά είναι επιστημονικά και πρέπει να μελετώνται στο χώρο της φυσικής κι όχι στο χώρο της φιλοσοφίας. Υπάρχει δηλαδή ο κίνδυνος μιας αυθαίρετης τελεολογίας δηλαδή της πεποίθησης ότι από την αρχή του Σύμπαντος υπήρχε ένας σκοπός (η δημιουργία γενικά των ανθρώπων στη μια περίπτωση, η δημιουργία συγκεκριμένα του εαυτού μου στη δεύτερη), ένα είδος αντιστροφής της αιτιότητας όπου το μέλλον καθορίζει το παρελθόν. Βασικά, η ανθρωπική θεωρία κάνει την εξής απλή σκέψη. Παρατηρεί τι συνθήκες υπάρχουν σήμερα στο Σύμπαν και έρχεται να δηλώσει εκ των υστέρων, ότι αν δεν υπήρχαν οι σημερινές συνθήκες, οι άνθρωποι δεν θα ήταν εδώ για να γνωρίσουν το σύμπαν. Οι κοσμολόγοι που αρνούνται από την άλλη την ανθρωπική αρχή, ικανοποιούνται με ένα χαοτικό ξεκίνημα του σύμπαντος. Οι κοσμολόγοι όμως που την δέχονται, επιλέγουν ένα σύμπαν που παραμένει πάντα απλό από την αρχική στιγμή έως την αιωνιότητα, δεν εξηγούν πάντως γιατί παραμένει απλό και κανονικό τόσα δισεκατομμύρια χρόνια. Βασικά η ασθενής θεωρία είναι πιο αποδεκτή στον κόσμο (κυρίως τον θρησκευόμενο κόσμο), ενώ η ισχυρή πρεσβεύει κάτι ιδιαίτερο για το ανθρώπινο γένος. Η τελευταία δίνει ένα Σκοπό στο Σύμπαν, είναι πιο όμορφη σαν σκέψη αλλά πιο "φανταστική" και "ανυπόστατη" από την πρώτη. Σφάλματα γίνονται όμως και από την αντίθετη πλευρά. Ο Stephen Hawking, στο βιβλίο του "Το χρονικό του χρόνου", λέει ότι λόγω του ότι δεν υπάρχουν οριακές συνθήκες στην αρχή του χωρόχρονου, δεν υπάρχει και Θεός. Νομίζει δηλαδή ο Hawking ότι δεν είναι αναγκαία η ύπαρξη του Θεού λόγω οριακών συνθηκών. Φυσικά ο Θεός για τους πιστούς δεν είναι μια οριακή συνθήκη αλλά ούτε και οι σημερινές συνθήκες είναι αυτές που καθιερώνουν ένα Δημιουργό. Αντιρρήσεις για την ισχυρή ανθρωπική αρχή Μια πρώτη αντίρρηση αφορά την υπόθεση ότι υπάρχουν πολλά διαφορετικά "σύμπαντα" ή πολλές διαφορετικές περιοχές του Σύμπαντος. Με ποια έννοια μπορεί να πει κανείς ότι όλα αυτά τα διαφορετικά «Σύμπαντα» υπάρχουν; Αν είναι πραγματικά διαχωρισμένα αυτά τα "σύμπαντα" μεταξύ τους, τα γεγονότα που συμβαίνουν σε κάποιο άλλο Σύμπαν δεν μπορούν να έχουν παρατηρήσιμες συνέπειες στο δικό μας Σύμπαν. Αντίθετα αν δεν είναι διαχωρισμένα μεταξύ τους αλλά είναι απλώς διαφορετικές περιοχές του ίδιου σύμπαντος, οι νόμοι της φυσικής πρέπει να είναι οι ίδιοι σε κάθε μία από αυτές τις περιοχές, αλλιώς δεν θα υπήρχε συνέχεια μεταξύ τους και δεν θα μπορούσε κανείς να περάσει από τη μία περιοχή στην άλλη. Στην περίπτωση αυτή, η μόνη διαφορά μεταξύ των διαφορετικών περιοχών θα ήταν τα διαφορετικά αρχικά σύνολα χαρακτηριστικών τους, και έτσι η ισχυρή ανθρωπική αρχή θα εκφυλιζόταν στην ασθενή. Μια δεύτερη αντίρρηση στην ισχυρή ανθρωπική αρχή είναι ότι κινείται αντίθετα προς το ρεύμα ολόκληρης της ιστορίας της φυσικής. Οι κοσμολογικές θεωρίες εξελίχθηκαν από τη γεωκεντρική θεωρία του Πτολεμαίου και των προδρόμων του στην ηλιοκεντρική θεωρία του Κοπέρνικου και του Γαλιλαίου, και από αυτή στη σύγχρονη εικόνα ότι η Γη είναι ένας κοινός πλανήτης που κινείται γύρω από ένα κοινό άστρο, αυτό το κοινό άστρο είναι ένα από τα εκατό δισεκατομμύρια άστρα ενός κοινού σπειροειδούς γαλαξία, που και αυτός είναι ένας από τους περίπου ένα τρισεκατομμύριο γαλαξίες του ορατού Σύμπαντος. Σύμφωνα όμως με την ισχυρή ανθρωπική αρχή, ολόκληρη αυτή η απέραντη κατασκευή υπάρχει απλώς και μόνον για χάρη μας! Είναι πολύ δύσκολο να πιστέψει κανείς κάτι τέτοιο. Το ηλιακό μας σύστημα είναι βέβαια απαραίτητο για την ύπαρξης μας και θα μπορούσε να το πει κανείς αυτό και για ολόκληρο το Γαλαξία μας, αφού η προηγούμενη γενιά άστρων είναι απαραίτητη για τη δημιουργία των βαρύτερων στοιχείων. Αλλά δεν φαίνεται ότι υπάρχει κάποια ανάγκη που θα μπορούσε να δικαιολογήσει την ύπαρξη όλων αυτών των γαλαξιών και την ομοιόμορφη και ομαλή κατανομή τους στο Σύμπαν. Θα μέναμε περισσότερο ικανοποιημένοι από την ανθρωπική αρχή, τουλάχιστον από την ασθενή εκδοχή της, αν μπορούσαμε να δείξουμε ότι πολλά διαφορετικά αρχικά σύνολα χαρακτηριστικών του Σύμπαντος θα μπορούσαν να εξελιχθούν ώστε να οδηγήσουν τελικά σε ένα Σύμπαν όπως αυτό που παρατηρούμε σήμερα γύρω μας. Αν πραγματικά συμβαίνει κάτι τέτοιο, ένα Σύμπαν που εξελίχθηκε από κάποιο είδος τυχαίων αρχικών συνθηκών θα περιέχει μερικές περιοχές ομοιόμορφες και ομαλές, και επίσης κατάλληλες για την εμφάνιση και εξέλιξη της ζωής. Στην αντίθετη περίπτωση, οι αρχικές συνθήκες του Σύμπαντος θα έπρεπε να είχαν επιλεγεί εξαιρετικά προσεχτικά ώστε να οδηγήσουν σε κάτι όπως αυτό που παρατηρούμε σήμερα γύρω μας. Σύμφωνα με το μοντέλο της Θερμής Μεγάλης Έκρηξης δεν θα υπήρχε αρκετός χρόνος για να μεταδοθεί η θερμότητα από μία απομακρυσμένη περιοχή σε κάποια άλλη. Αυτό σημαίνει πως όλες οι περιοχές του Σύμπαντος θα έπρεπε να είχαν από την αρχή την ίδια ακριβώς θερμοκρασία έτσι θα μπορούσε να εξηγηθεί το γεγονός ότι η διάχυτη ακτινοβολία μικροκυμάτων έχει σήμερα ακριβώς την ίδια θερμοκρασία σε οποιαδήποτε κατεύθυνση κι αν κοιτάξουμε. Ο αρχικός ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος θα έπρεπε, επίσης, να έχει επιλεγεί με μεγάλη ακρίβεια ώστε να διατηρείται ακόμη και σήμερα τόσο πολύ ίδιος με τον οριακό ρυθμό διαστολής που χρειάζεται για να αποτραπεί η βαρυτική κατάρρευση. Όλα αυτά σημαίνουν ότι οι αρχικές συνθήκες του Σύμπαντος θα έπρεπε πραγματικά να είχαν επιλεγεί εξαιρετικά προσεχτικά, αν το μοντέλο της Θερμής Μεγάλης Έκρηξης περιγράφει σωστά την εξέλιξη του Σύμπαντος αμέσως μετά την αρχή του χρόνου. Θα ήταν όμως πολύ δύσκολο να εξηγήσει κανείς γιατί το Σύμπαν άρχισε να υπάρχει με αυτόν ακριβώς τον τρόπο, εκτός αν επικαλεστεί μία Θεία Πρόνοια που αποσκοπούσε στη δημιουργία νοημόνων όντων Αυτές είναι απόψεις που μπερδεύουν την επιστήμη με την θρησκεία, όπως την φυσική με την ανθρωπική αρχή. Υπάρχει σύγκρουση από τη μια και διάλογος για το ξεκίνημα του σύμπαντος από την άλλη μεταξύ τους, όταν δεν υπάρχει κανένας λόγος για συγκρούσεις και διαλόγους για την θεμελίωση κοσμολογικών αρχών.