Άρθρα

ΑΝΑΠΑΝΤΕΧΕΣ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΜΦΙΒΟΛΙΕΣ ΚΑΙ ΑΝΗΣΥΧΙΕΣ

Ν. Κ. Σπύρου*

(spyrou@auth.gr)

*Ο Καθηγητής Αστρονομίας κος Νικόλαος Κ. Σπύρου αφυπηρέτησε από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης το έτος 2011.

Αγαπητή μου «΄Ενωση Ελλήνων Φυσικών»,

Σκοπός αυτής της επιστολής είναι η ενημέρωση, κατά τρόπο απλό και ουσιαστικό, της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών (ΕΕΦ) και των ενδιαφερόμενων μελών, συνεργατών και φίλων της, σχετικά με ορισμένες πολύ πρόσφατες, εξαιρετικά ενδιαφέρουσες και σοβαρές εξελίξεις στην επιστημονική-ερευνητική περιοχή της σύγχρονης Κοσμολογίας. Αυτές οι εξελίξεις για τους πολλούς ανά τον κόσμο ερευνητές-κοσμολόγους είναι μη αναμενόμενες, πολύ ενοχλητικές και, δυστυχώς, ανατρεπτικές σχεδίων και επιστημονικού-ερευνητικού προγραμματισμού. Αντίθετα, για τον υπογράφοντα, ο οποίος τις είχε προαναγγείλει, ήδη, από την προηγούμενη δεκαετία, ήταν φυσιολογικές, αναγκαίες, επιβαλλόμενες και αναμενόμενες.

Όπως είναι σε πολλούς γνωστό (και μέσω διάφορων εκδηλώσεων της ΕΕΦ στις οποίες συμμετείχα), εδώ και πάρα πολύ καιρό, επιστημονικώς-ερευνητικώς υποστηρίζω συνεχώς και με πολλούς τρόπους (διεθνείς δημοσιεύσεις, συνέδρια, προσκλήσεις, ενημερωτικά σχολεία, διαλέξεις, συνεντεύξεις, εκδόσεις, βιβλία κ.λ.π), ότι η σημερινή τάση στην κοσμολογική έρευνα (δηλαδή, η βασιζόμενη σε έννοιες, όπως, π.χ., πρότυπο ΛCDM, dark energy, supernova dimming, zero cosmic pressure, no thermodynamic content of the cosmic fluid κ.α.) είναι φυσικώς ελλειπής και, νομοτελειακά, οδηγεί σε ερευνητικά-νοηματικά αδιέξοδα.

Ιδιαιτέρως, αυτά τα αδιέξοδα τα έχω επισημάνει, τονίσει και κατ’ επανάληψη καταδικάσει και καυτηριάσει, μέχρι και πολύ πρόσφατα (οπωσδήποτε, και μέσω των βιβλίων μου, τα οποία, κατά την τελευταία τριετία, έχει εκδώσει η ΕΕΦ). Στο ίδιο πλαίσιο, έντονα και συνεχώς υποστηρίζω, ότι οι ανωτέρω αποδεκτές και κυρίαρχες στην διεθνή κοσμολογική έρευνα έννοιες (ΛCDM model, dark energy, supernova dimming) δεν μας χρειάζονται στην έρευνα. Μαζί, δε, με τον αγαπητό κο Κώστα Κλεΐδη, παλαιό φοιτητή μου και από πολύ καιρό ερευνητικό συνεργάτη μου, σε μια σειρά επίσημων διεθνών δημοσιεύσεών μας κατά την προηγούμενη δεκαετία, προτείναμε, για την λειτουργία του Σύμπαντος, το γνωστό (φυσικώς και μαθηματικώς συνεπές) πολυτροπικό κοσμολογικό πρότυπο με συγκρούσεις.

Είναι σημαντικό να τονισθεί εξ αρχής, ότι, στο πλαίσιο του πολυτροπικού προτύπου, ως πηγές του παγκόσμιου πεδίου βαρύτητας λαμβάνονται υπόψη, πέραν της πυκνότητας μάζας, ΟΛΑ τα εσωτερικά θερμοδυναμικά φυσικά χαρακτηριστικά του κοσμικού ρευστού. Και αυτό, μάλιστα, σε σαφή και πλήρη αντιδιαστολή προς στο αποδεκτό σήμερα και κυρίαρχο κοσμολογικό πρότυπο ΛCDM, στο πλαίσιο του οποίου, κατά εντελώς αφύσικο και αυθαίρετο τρόπο, ως πηγή του παγκόσμιου πεδίου βαρύτητας λαμβάνεται υπόψη ΜΟΝΟΝ η πυκνότητα μάζας του κοσμικού ρευστού (Αυτή η διάκριση για το κοσμικό ρευστό μοιάζει, π.χ., με την αφύσικη υπόθεση, ότι ο αέρας σε μια αίθουσα διδασκαλίας αποτελείται μεν από σωματίδια με μάζα, αλλά από κανένα άλλο φυσικό, θερμοδυναμικό χαρακτηριστικό του αέρα, π.χ., πίεση, θερμοκρασία, εσωτερικές θερμοδυναμικές κινήσεις, εσωτερική θερμοδυναμική ενέργεια, εντροπία, θερμοχωρητικότητα κ.α.).

Στο πλαίσιο του πολυτροπικού προτύπου, εξηγούνται ΟΛΕΣ οι μέχρι τώρα κοσμολογικές παρατηρήσεις πρώτης γραμμής ενδιαφέροντος, αλλά και προτείνονται πολλές νέες προβλέψεις-ιδιότητες του κοσμικού ρευστού-Σύμπαντος, καμία από τις οποίες, μέχρι τώρα, δεν διαψεύσθηκε από τις παρατηρήσεις.

Ενδεικτικά αναφέρω, ότι, έχομε αποδείξει, ότι η, όπως παγκοσμίως θεωρείται, εξωτική και παντελώς άγνωστη σκοτεινή ενέργεια (dark energy, αυτός ο, αδίκως και ασκόπως, τύραννος πολλών ερευνητών σήμερα!), είναι, απλώς, η φυσικότατη (αλλά, αδικαιολογήτως αγνοημένη στην διεθνή έρευνα) εσωτερική θερμοδυναμική ενέργεια του πολυτροπικού κοσμικού ρευστού.

Περαιτέρω, η καλούμενη εξασθένηση του φωτός των μακρινών υπερκαινοφανών (άλλος ένας τύραννος!) είναι μια αυταπάτη-συνέπεια του φυσικώς ελλειμματικού προτύπου ΛCDM, δηλαδή, η εξασθένηση δεν υπάρχει! Δεν έχει, δε, καμιά σχέση αιτίου και αιτιατού, με την απολύτως φυσική επιτάχυνση της κοσμικής διαστολής, η οποία, στο πλαίσιο του πολυτροπικού προτύπου, είναι συνέπεια της σχετικής σπουδαιότητας, ως συναρτήσεων του χρόνου, των θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών και της πυκνότητας μάζας του διαστελλόμενου Σύμπαντος.

Εξάλλου, είναι άνευ φυσικού νοήματος (επειδή δεν οδηγεί σε μοναδικό αποτέλεσμα!) η προσπάθεια αντιμετώπισης αυτών των προβλημάτων και, γενικότερα, του κοσμολογικού προβλήματος, στο πλαίσιο της καλούμενης τροποποιημένης βαρύτητας, δηλαδή, της τροποποιημένης Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (ΓΘΣ, η οποία, σημειωτέον, είναι η μία και μοναδική, πλήρης και επιτυχής, θεωρητικώς και παρατηρησιακώς, διαθέσιμη θεωρία της βαρύτητας!).

Από ερευνητικής πλευράς, είναι σημαντικό, ενδιαφέρον και καταλυτικό, ότι το (διεθνώς κυρίαρχο μέχρι σήμερα!) πρότυπο ΛCDM είναι, νοηματικώς, απολύτως ασυνεπές, διότι, στο πλαίσιό του, μεταξύ πολλών άλλων, π.χ., η συνήθης θερμοδυναμική πίεση του κοσμικού ρευστού θεωρείται μηδενική (!). Δηλαδή, το κοσμικό ρευστό, ευθύς εξ αρχής και κατά εντελώς αφύσικο, αυθαίρετο και αδικαιολόγητο τρόπο, θεωρείται ότι είναι σκόνη (Γιατί ;)!

Όμως, η ασυμφωνία των θεωρητικών προβλέψεων του (εξ αρχής μηδενικής θερμοδυναμικής πίεσης) προτύπου ΛCDM με τις παρατηρήσεις, οδήγησε στην αναγκαστική υπόθεση, ότι, αν και η θερμοδυναμική πίεση του κοσμικού ρευστού θεωρήθηκε μηδενική, παρ’ ολ’ αυτά, το κοσμικό ρευστό πρέπει (!) να χαρακτηρίζεται από μιαν άλλη, μη μηδενική (!) και, μάλιστα, αρνητική πίεση. Ακριβώς, αυτή η μυστηριώδης αρνητική πίεση, ουσιαστικά, συνδέθηκε με την ανερμάτιστη αναγκαιότητα της ύπαρξης στο Σύμπαν ενός εξωτικού και άγνωστου ρευστού αρνητικής πίεσης, το οποίο δημιουργεί απωστική βαρύτητα και, άρα, επιτάχυνση της κοσμικής διαστολής. Και αυτό, με την σειρά του, οδήγησε στην άλλη μεγάλη πλάνη, ως την αιτία όλων, δηλαδή, την dark energy, η οποία, όμως, μέχρι τώρα, στο πλαίσιο του προτύπου ΛCDM, παραμένει εξωτική και παντελώς άγνωστη. Και η φυσιολογική απορία, ακόμη και ενός μαθητή, είναι, «όταν χρειάσθηκε αυτή η νέα, μη μηδενική και μυστηριώδης αρνητική πίεση, γιατί το μυαλό κανενός δεν πήγε στην αρχική υπόθεση της μηδενικής, αλλά φυσικότατης θερμοδυναμικής πίεσης, ώστε αυτήν να την λάβουμε υπόψη απ’ την αρχή;». Η απλούστερη απάντηση θα ήταν, ότι, έτσι, το πρόβλημα γίνεται μαθηματικώς απλούστερο, αλλά η προτεινόμενη λύση είναι απορριπτέα από φυσικής πλευράς!

Πάντως, είναι γεγονός, ότι η ανταπόκριση στις ανωτέρω «αιρετικές ιδέες-προτάσεις μας», από μεν το εξωτερικό υπήρξε θετική, από δε το εσωτερικό ανύπαρκτη (ούτε θετική ούτε αρνητική! Άκρα του Τάφου Σιωπή και από θεωρητικούς και από παρατηρησιακούς!). Με αποτέλεσμα, καμιά φορά, να περνά από το μυαλό μου μια απίθανη σκέψη. Ότι, δηλαδή, λόγω έλλειψης φυσικής διαίσθησης, ίσως, και να μην είναι εύκολο να γίνει αντιληπτό το όλο, (και) φυσικώς προσανατολισμένο, σκεπτικό των προτάσεων-απόψεών μας.

Δυστυχώς, εδώ και περίπου είκοσι χρόνια, εκεί έμεινε η κατάσταση, περιέργως, χωρίς κανέναν περαιτέρω φυσικό προβληματισμό των κοσμολόγων-ερευνητών! Όμως, πίστευα ακράδαντα, ότι αυτή η, διεθνώς, ασταθής και ασυνεπής αντιμετώπιση του κοσμολογικού προβλήματος δεν είναι δυνατό να συνεχισθεί. Μάλιστα, δε, για πολλούς και διάφορους λόγους, αλλά, κυρίως, διότι αποτελεί παρερμηνεία, βιασμό και παραγραφή της φυσικής πραγματικότητας, αλλά και ανεπίτρεπτη εκτροπή του κοσμολογικού ρου και, νομοτελειακά, οδηγεί σε αδιέξοδα (κυρίως, εις βάρος της νέας ερευνητικής γενιάς). Αναγκαστικά, λοιπόν, όλη την προηγούμενη δεκαετία, με τον κο Κλεΐδη, στο πλαίσιο της συνεχιζόμενης έρευνάς μας για το πολυτροπικό πρότυπο-Σύμπαν, περιμέναμε υπομονετικά, να δούμε τι θα γίνει (δηλαδή, πότε θα σκάσει το κανόνι!).

Μέχρι πολύ πρόσφατα (13 Ιανουαρίου 2022), οπότε και έλαβα ένα ενδιαφέρον μήνυμα της International Astronomical Union (IAU) για ένα προγραμματιζόμενο παγκόσμιο κοσμολογικό συνέδριο στην Νότια Κορέα για τον Αύγουστο 2022. (Για λεπτομέρειες του συνεδρίου, βλέπε https://busan2021fm3.lam.fr/ και http://www.iauga2022.org/).

Πραγματικά, αξίζει να διαβάσουν πολλοί τις ανωτέρω σχετικές ανακοινώσεις αυτού του συνεδρίου και, ιδιαιτέρως, τα αναφερόμενα στο Scientific Rationale της Focus Meeting 3 of IAUGA 2022. Επί λέξει:

«…Such a finding could be a sign that the highly successful Lambda CDM standard model of cosmology does not fully describe the true nature of our Universe, or could simply be a reflection of unrecognized systematics … However, … it will soon become paramount for the community to understand these systematics with unprecedented accuracy, particularly before proposing extensions to the standard LCDM paradigm: i.e. via dark energy, modified gravity, massive neutrinos, et c. Moreover, … the IAU General Assembly 2022 is an extremely timely opportunity to address these questions. The aim of this focus meeting is … to identify the key systematics and cosmological models that will need to be tested in the 2020’s».

Τα ανωτέρω, έστω και με την μορφή της προανακοίνωσης των σκοπών του συνεδρίου, είναι αποκαλυπτικά της σημερινής οριακής έως αδιέξοδης κατάστασης στην διεθνή κοσμολογική έρευνα. Από φυσικής πλευράς, δε, συνιστούν σαφέστατη αμφισβήτηση (δεν θα αποτελούσε υπερβολή, αν έλεγα, απαξίωση, ακόμη και απόρριψη), των καθιερωμένων και αδιαμφισβήτητων, μέχρι τώρα, εννοιών ΛCDM model, dark energy, supernova dimming, modified gravity, massive neutrinos κ.α. Μια αμφισβήτηση ιδιαίτερης σημασίας και συμβολισμού, δεδομένου, ότι, σήμερα, για τους, ερευνητικά, μαθηματικώς προσανατολισμένους κοσμολόγους-ερευνητές (και όχι μόνον γι’ αυτούς!), αυτές οι έννοιες είναι κεντρικοί (αλλά, προς το παρόν, περιττοί ως άνευ φυσικού νοήματος) άξονες της κοσμολογικής έρευνας.

Χαίρομαι, διότι, επί τέλους, αυτή η αναγνώριση και συνειδητοποίηση γίνονται επί παγκόσμιου επιπέδου από την IAU σε γενική συνέλευσή της και, μάλιστα, με την μορφή μιας Focus Meeting, παράλληλης προς την Γενική Συνέλευση (GA/IAU), και όχι σε ένα από τα πολλά συνήθη συμπόσιά της!

Αλλά χαίρομαι και διότι, όσα, με τον κο Κλεΐδη, συστηματικά επισημαίναμε έντονα, κατά την τελευταία δεκαετία (δηλαδή, φυσικώς ανεπαρκές πρότυπο ΛCDM, όχι dark energy, όχι supernova dimming, όχι τροποποιημένη βαρύτητα, όχι αγνόηση του θερμοδυναμικού περιεχομένου του κοσμικού ρευστού, όχι μηδενική θερμοδυναμική πίεση του κοσμικού ρευστού κ.α.), φαίνονται να γίνονται φυσικές-ερευνητικές απαιτήσεις και αναγκαιότητες παγκοσμίως.

Πάντως, αξίζει να επισημανθεί, ότι, στο Scientific Rationale του ανωτέρω συνεδρίου, το πρότυπο ΛCDM σαφώς αναφέρεται ως εξαιρετικώς επιτυχημένο (highly successful) αφού, βεβαίως, γίνεται αποδεκτό από τους πολλούς! Αλλά, ταυτόχρονα, αυτοί οι πολλοί ερευνητές παροτρύνονται να μην προχωρήσουν σε επεκτάσεις του (dark energy, modified gravity, massive neutrinos, et c.), μέχρις ότου ξεκαθαρίσουν (στο συνέδριο!) τα λεγόμενα unrecognised systematics. Αυτός είναι, πράγματι, ένας κομψός τρόπος έκφρασης (και μάλιστα εγγράφως και διεθνώς!) της ευθείας αμφισβήτησης του προτύπου ΛCDM (επιτυχημένο μεν, αλλά μην κάνετε επεκτάσεις μέχρι να δούμε…!). Εξάλλου, πώς αλλιώς, με σαφήνεια και με ευγένεια, θα ήταν δυνατόν, οι οργανωτές του συνεδρίου να εξέφραζαν την αμφισβήτησή τους γι’ αυτό το πρότυπο;

Δυστυχώς, με την μέχρι τώρα, αποκλειστικώς και μόνον μαθηματικώς προσανατολισμένη κοσμολογική ερευνητική φιλοσοφία, λογική και τακτική, φθάσαμε στο σημείο της ερευνητικής ασυνεννοησίας και της αμοιβαίως απομόνωσης και απελπισίας (ο καθένας λέει και δημοσιεύει ό,τι θέλει, προκλητικά αγνοώντας τους «άλλους»!). Αλλά και, κυρίως, φθάσαμε στο σημείο της διαφωνίας με τα παρατηρησιακά δεδομένα, η οποία (διαφωνία), περιέργως, δεν φαίνεται να απασχολούσε και πολλούς. Αντιθέτως, μάλιστα, αυτή η διαφωνία γινόταν αποδεκτή και ως φυσική πραγματικότητα και ως φυσική αναγκαιότητα και, επομένως, έπρεπε να εξηγηθεί, με αποτέλεσμα, έτσι, την εκτροπή του κοσμολογικού ρου προς αφύσικες, μη αναγκαίες και μοιραίες ερευνητικές κατευθύνσεις.

Συνέπεια, λοιπόν, αυτής της νοσηρής και αδιέξοδης κατάστασης είναι, ότι η ίδια η IAU αναγκάσθηκε να προτείνει την ανωτέρω Focus Meeting, σκοπός της οποίας (και, προσθέτω, ελπίδα όλων!), ακριβώς, είναι, από φυσικής πλευράς να μπει μια τάξη στην κοσμολογική έρευνα. Μήπως και, έτσι, τελικά, με κριτικό και ορθολογικό τρόπο, μπορέσουμε (;) να συμφωνήσουμε, επί τέλους, ως προς το ποια κοσμολογικά πρότυπα είναι αποδεκτά και γιατί, τα οποία και πρέπει να ελεγχθούν κατά την τρέχουσα δεκαετία 2020 !!! Μέχρι τότε, τα υπόλοιπα (και περισσότερα) κοσμολογικά πρότυπα, ως αποκυήματα της, αποκλειστικώς και μόνον, μαθηματικής φαντασίας και, άρα, χωρίς καμιά σχέση με την φυσική πραγματικότητα, απλώς, δεν χρειάζονται (…ούτε και ερευνητική χρηματοδότηση, βεβαίως!!!).

Ίσως, ακόμη δεν γίνονται αντιληπτές οι ανατρεπτικές συνέπειες (και οι αιτίες) της προκήρυξης του ανωτέρω συνεδρίου στην κοσμολογική έρευνα, οι οποίες ασφαλώς θα ακολουθήσουν διεθνώς και, οπωσδήποτε, στην καθ’ ημάς κοσμολογική έρευνα!

Είμαι βέβαιος, ότι η ενημέρωση για την νέα Focus Meeting 3 of IAUGA 2022 σύντομα θα φθάσει στα μέλη της κοσμολογικής κοινότητας της χώρας μας, η συντριπτική πλειοψηφία των οποίων, όπως η εμπειρία επαληθεύει, δυστυχώς και παρά την κατ’ επανάληψη ενημέρωσή της αρμοδίως, εξακολουθεί να υιοθετεί την ανωτέρω «παλαιά σχολή κοσμολογικής σκέψης». Μιας σκέψης, όμως, η οποία είχε απορριφθεί από τον υπογράφοντα, ήδη, από δεκαετίας, και η οποία με τόσο σαφή τρόπο (τουλάχιστον) αμφισβητείται τώρα από την IAU!

Συμπερασματικά, είναι πλέον ή προφανής η ανάγκη για ενημέρωση στις ανωτέρω νέες και αναπάντεχες κοσμολογικές εξελίξεις (αλλά και ανησυχίες και αμφιβολίες!), όλων των ενδιαφερόμενων ερευνητών και, ιδιαιτέρως, της νεολαίας και των διδασκόντων της. Αυτός, εξάλλου, είναι και ο κύριος σκοπός της παρούσας επιστολής μου.

Ευχαριστώ θερμά την ΕΕΦ για την φιλοξενία και, ειλικρινά, εύχομαι συνέχιση του αποδοτικού έργου και της παντοειδούς προσφοράς της.

Νικόλαος Κ. Σπύρου

(spyrou@auth.gr),

Χειμώνας (Ιανουάριος) 2022,

Θεσσαλονίκη