Το μέλλον του σύμπαντος: Μια φευγαλέα αναλαμπή στο σκοτάδι

Τι θα μπορούσα να κάνω ή να γράψω για να εμποδίσω το πέσιμο της νύχτας; A.E.Housman, Transcience

Σε απόσταση τριακοσίων χιλιάδων τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων από το κέντρο του Γαλαξία μας βρίσκεται ένα μικρό κίτρινο άστρο. Εμφανίστηκε σχετικά αργά μέσα στο μεγαλόπρεπο γαλαξιακό δίσκο, όταν πολλά από τα αστέρια της πρώτης γενιάς είχαν ήδη πεθάνει. Από τη στιγμή που σχηματίστηκε το μικρό αστέρι διαγράφει αδιάκοπα την κυκλική πορεία του γύρω από το κέντρο του Γαλαξία, όπως και δεκάδες δισεκατομμύρια όμοιά του. Παρά την εκπληκτική του ταχύτητα των 800.000 χιλιομέτρων την ώρα περίπου, χρειάζεται 250 εκατομμύρια χρόνια για να διατρέξει την περίμετρο της πελώριας τροχιάς του. Μέχρι σήμερα, κάπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννησή του, έχει πραγματοποιήσει λιγότερες από είκοσι περιστροφές. Μια ακολουθία από οκτώ πλανήτες και μυριάδες μικρά ουράνια σώματα το συνοδεύουν πιστά στο μακρύ του ταξίδι, σχηματίζοντας ολόγυρά του ένα αληθινό μικροσύμπαν: το Ηλιακό μας σύστημα.

Από όλα τα μέλη της οικογένειας του Ήλιου μόνο ο τρίτος πλανήτης είδε να αναπτύσσεται στην επιφάνειά του κάποια μορφή ζωής. Σε διάστημα εκατομμυρίων και δισεκατομμυρίων χρόνων διάφορα είδη ζωής, ολοένα πιο πολύπλοκα, κατέκτησαν τους ωκεανούς, τη στεριά και τον αέρα του πλανήτη. Εδώ και μερικά εκατομμύρια χρόνια κάποια από αυτά τα πλάσματα σηκώθηκαν προοδευτικά στα δυο πισινά τους πόδια, χρησιμοποίησαν τα μπροστινά τους μέλη για να χειριστούν όπλα και εργαλεία και ανέπτυξαν ένα φωνητικό σύστημα για να επικοινωνούν μεταξύ τους. Χάρη σε αυτές τις πρωτοφανείς ικανότητες τους μπόρεσαν να επιβληθούν στα άλλα είδη και να διασκορπιστούν σε ολόκληρη σχεδόν την επιφάνεια του πλανήτη.

Σηκώνοντας τα μάτια τους στο νυκτερινό στερέωμα τα δίποδα πλάσματα αντίκρισαν χιλιάδες φωτεινά σημεία να περιστρέφονται γύρω από τη Γη, που θεωρούσαν κέντρο του Σύμπαντος. Για πολύ καιρό προβληματίστηκαν πάνω στη φύση αυτών των σημείων. Επρόκειτο άραγε για θεότητες που πηγαινοέρχονταν στο ουράνιο βασίλειό τους ή ήταν απλά και μόνο πυρακτωμένα βράχια;  Ή μήπως ήταν τρύπες σε ένα σκοτεινό πέπλο, μέσα από τις οποίες μπορούσε να δει κανείς το θεϊκό πυρ που περιέβαλλε το Σύμπαν; Και αν κάπου ανάμεσα σ’ αυτά τα φωτεινά σημεία υπήρχε μια γη σαν την δική τους, θα ζούσαν κι εκεί άραγε πλάσματα όμοιά τους, ικανά να στρέφουν το βλέμμα τους στον ουρανό;

Σιγά-σιγά τα δίποδα πλάσματα ξεπέρασαν το στάδιο του μύθου και αντιλήφθηκαν ότι ούτε η Γη, ούτε ο Ήλιος τους βρίσκονται στο κέντρο του Σύμπαντος. Κατάλαβαν επίσης ότι οι νόμοι της φύσης που ισχύουν «εδώ κάτω» στη Γη ισχύουν και «εκεί πάνω» στον ουρανό κι ότι τα φωτεινά σημεία ήταν μακρινοί ήλιοι που βρίσκονταν πολύ πιο πέρα από ότι οι προγονοί τους μπορούσαν να φανταστούν. Το μεγαλύτερο ωστόσο σοκ ήρθε όταν συνειδητοποίησαν ότι το είδος τους, παρά την προφανή διανοητική υπεροχή του ως προς όλα τα άλλα είδη του πλανήτη, είναι στενά συνδεδεμένο με αυτά, μέσα από μακροχρόνιες και πολύπλοκες εξελικτικές διαδικασίες, που ακόμη και σήμερα δεν έχουν γίνει απόλυτα κατανοητές. Εξίσου εντυπωσιακή αποδείχτηκε και η σύνδεσή του γήινου κόσμου τους με τα μακρινά αστέρια, ο θάνατος των οποίων είναι απαραίτητος ώστε από τα βαριά υλικά που εκτινάσσονται στο μεσοαστρικό χώρο να μπορούν να σχηματιστούν πλανήτες και πάνω τους, σε μια τουλάχιστο περίπτωση, η ζωή.

Λίγο αργότερα, τα πλάσματα αυτά κατάλαβαν ότι όχι μόνο τα αντικείμενα γύρω τους (ποτάμια και βουνά, ήπειροι και θάλασσες, πλανήτες κι αστέρια) γεννιούνται, μεταβάλλονται και πεθαίνουν, αλλά κι ολόκληρο το Σύμπαν εξελίσσεται, οι ιδιότητες του αλλάζουν, με τρόπο που ευνοεί την ανάπτυξη της πολυπλοκότητας, και τελικά, της ζωής και της νόησης. Από ένα μικρό σχετικά αριθμό στοιχειωδών σωματιδίων (πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, φωτόνια, νετρίνα) που υπήρχαν στο υπέρπυκνο και υπέρθερμο αρχέγονο Σύμπαν πριν 14 δισεκατομμύρια χρόνια, σχηματίστηκαν σταδιακά οι ελαφροί πυρήνες (μέσα στα πρώτα λεπτά), τα πρώτα άτομα (έπειτα από τριακόσιες χιλιάδες χρόνια), τα πρώτα αστέρια (έπειτα από μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια) και οι πρώτοι γαλαξίες (σχηματισμοί από δισεκατομμύρια αστέρια και μεσοαστρικό αέριο). Η δημιουργία των σχηματισμών αυτών (πυρήνες, άτομα, μόρια, κόκκοι σκόνης, πλανήτες, αστέρια, γαλαξίες) έγινε κάτω από την επίδραση των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης (πυρηνική, ηλεκτρομαγνητική, βαρύτητα) και μπόρεσε να πραγματοποιηθεί επειδή η βαρύτητα συνθλίβει τοπικά την ύλη και δημιουργεί αστέρια που εκπέμπουν ενέργεια στο κοντινό περιβάλλον τους: είναι οι διαφορές θερμοκρασίας που επιτρέπουν την εμφάνιση της πολυπλοκότητας.

Το υπέρτατο στάδιο της εξελικτικής αυτής πορείας, από ότι γνωρίζουν σήμερα τα δίποδα όντα, συνέβη πάνω στον πλανήτη τους. Κάπου 7 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του γαλαξία τους, σχηματίστηκε ο Ήλιος τους, ζεσταίνοντας με την ενέργεια των θερμοπυρηνικών του αντιδράσεων το πλανητικό του σύστημα. Ωστόσο, μόνο ο τρίτος πλανήτης βρισκόταν σε απόσταση τέτοια που η θερμότητα του Ήλιου να επιτρέπει στην επιφάνειά του την ύπαρξη νερού σε υγρή μορφή, και συνεπώς την εμφάνιση ζωής. Κάπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια χρειάστηκαν οι μονοκύτταροι οργανισμοί που σχηματίστηκαν στον αρχέγονο ωκεανό του πλανήτη για να εξελιχθούν σε οργανισμούς σκεπτόμενους, που να αναρωτιούνται για την προέλευσή τους και την ιστορία του κόσμου τους.

Η ανασύσταση της ιστορίας του Σύμπαντος, που πραγματοποιήθηκε στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, αποτέλεσε ένα από τους μεγαλύτερους θριάμβους στα χρονικά της Επιστήμης. Θα μπορούσε να υποθέσει κανείς ότι η ιστορία αυτή, με το αέναο πέρασμα από το απλό στο διαρκώς πιο περίπλοκο, υποδεικνύει ότι αντίστοιχες διαδικασίες θα εξακολουθήσουν να συμβαίνουν και στο μακρινό μέλλον, παράγοντας ανεπτυγμένες μορφές ζωής και νόησης πέρα από τη φαντασία μας κι ένα Σύμπαν πολύ πιο θαυμαστό από αυτό που αντιλαμβανόμαστε σήμερα. Είναι όμως έτσι; Οι σημερινές μας γνώσεις μας λένε πως όχι.

 Ήδη στα μισά του 19ου αιώνα, η επιστήμη της Θερμοδυναμικής έδειχνε ότι σε οποιοδήποτε κλειστό σύστημα η ενέργεια δεν μπορεί παρά να υποβαθμίζεται συνεχώς και η εντροπία να αυξάνει (σύμφωνα με τον περίφημο 2ο νόμο), κάτι που οδήγησε το Γερμανό φυσικό Clausius να γράψει «…όσο περισσότερο το Σύμπαν πλησιάζει την κατάσταση μέγιστης εντροπίας, τόσο μειώνονται οι πιθανότητες σημαντικών αλλαγών... καμιά αλλαγή δε θα μπορέσει στη συνέχεια να συμβεί και το Σύμπαν θα περιέλθει σε οριστικό θάνατο…».

 Οι φυσικοί του 19ου αιώνα δεν μπορούσαν να καθορίσουν χρονικά το θερμικό θάνατο του Σύμπαντος, γιατί δε γνώριζαν ούτε τις ενεργειακές πηγές των άστρων ούτε τις αρχές της γαλαξιακής εξέλιξης. Σήμερα ξέρουμε ότι μόλις το ένα δέκατο του αερίου που υπήρχε αρχικά στο Σύμπαν έχει μετατραπεί σε αστέρια, ενώ το υπόλοιπο αιωρείται μέσα και γύρω από τους γαλαξίες. Άλλο τόσο περίπου υπολογίζεται ότι θα σχηματίσει άστρα στις επόμενες δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο το μεγαλύτερο μέρος του, που βρίσκεται ανάμεσα στους γαλαξίες, θα εξακολουθήσει να αραιώνει εξαιτίας της συμπαντικής διαστολής χωρίς η βαρύτητα να μπορέσει ποτέ να το συμπυκνώσει.

Η συνέχεια των γεγονότων αποδίδεται γλαφυρότατα από τον περίφημο συγγραφέα επιστημονικής φαντασίας και εκλαϊκευτή Arthur C. Clarke στο βιβλίο του: Το Προφίλ του μέλλοντος, γραμμένο το 1953: «… Ο Γαλαξίας μας διανύει τώρα τη σύντομη άνοιξη της ζωής του, μια άνοιξη μεγαλόπρεπη χάρη στην παρουσία λαμπερών ασπρογάλαζων αστεριών, όπως ο Βέγας και ο Σείριος αλλά και (σε μια πιο περιορισμένη κλίμακα) ο ίδιος ο Ήλιος μας. Όμως η πραγματική ιστορία του Σύμπαντος θα αρχίσει μετά το τέλος της φλογερής νεότητας αυτών των άστρων. Θα είναι μια ιστορία που θα φωτίζεται μόνο από την αδύναμη ερυθρή και υπέρυθρη λάμψη των μικρών αστεριών, που θα είναι σχεδόν αόρατα στα μάτια μας. Και ωστόσο το σκοτεινό θέαμα αυτού του σύμπαντος θα μπορούσε να φαίνεται πανέμορφο και γεμάτο χρώματα στα παράξενα πλάσματα που θα κατάφερναν να προσαρμοστούν και να το συνηθίσουν. Θα ξέρουν ότι μπροστά τους απλώνονται όχι τα εκατομμύρια χρόνια των γεωλογικών μας εποχών ούτε τα δισεκατομμύρια χρόνια της ζωής των συνηθισμένων άστρων αλλά στην κυριολεξία τρισεκατομμύρια έτη. Όμως θα μας ζηλεύουν εμάς που λουζόμαστε στη φωτεινή λάμψη της Δημιουργίας, γιατί είχαμε την τύχη να γνωρίσουμε το Σύμπαν όταν ακόμη ήταν νέο…».

Πράγματι, σε μερικά τρισεκατομμύρια (1012) χρόνια από τώρα, ακόμη και τα μικρότερα αστέρια, όπως ο Εγγύς του Κενταύρου, το πλησιέστερο μας μετά τον Ήλιο, θα έχουν σβήσει. Αυτό δε σημαίνει ότι δεν πρόκειται να υπάρχουν μελλοντικές αλλαγές, όπως φοβόταν ο Clausius. Ανεπαίσθητες, στη δική μας χρονική κλίμακα, διεργασίες θα εξακολουθήσουν να μεταβάλλουν την όψη του Σύμπαντος. Όμως, σε αντίθεση με τη μέχρι τώρα εξέλιξη, οι αλλαγές αυτές θα αποδομούν συστηματικά την ύλη, σε ολοένα και απλούστερες μορφές.

Σε μια πρώτη φάση, τον κυρίαρχο ρόλο θα εξακολουθήσει να παίζει η βαρύτητα, η μοναδική δύναμη με ουσιαστικά άπειρη ακτίνα δράσης, που θα διαλύσει, αργά αλλά σταθερά, τις δομές που είχε «χτίσει» ως τότε: πλανητικά και αστρικά συστήματα, γαλαξίες και σμήνη γαλαξιών. Μέσα από ένα είδος αστρικού μπιλιάρδου, τα κεντρικά μέρη των συστημάτων αυτών θα χάνουν βαρυτική ενέργεια μέχρι να συγχωνευτούν σε γιγάντιες μαύρες τρύπες, ενώ οι περιφερειακές μονάδες θα κερδίζουν ενέργεια και θα εκτινάσσονται στο αχανές διαστελλόμενο Σύμπαν. Έπειτα από 1027 χρόνια δεν θα υπάρχουν παρά μεμονωμένα αντικείμενα (αστρικές και γαλαξιακές μαύρες τρύπες, αστρικά πτώματα, πλανήτες, αστεροειδείς, κόκκοι σκόνης) που θα ακολουθούν τους μοναχικούς τους δρόμους ξεμακραίνοντας το ένα από το άλλο σύμφωνα με το ρυθμό της διαστολής.

Σε ακόμη μεγαλύτερη χρονική κλίμακα, ένα φαινόμενο γνωστό από την κβαντική μηχανική που περιγραφεί τον μικρόκοσμο των υποατομικών σωματιδίων, το «φαινόμενο σήραγγας» (tunnel effect) θα εξατμίσει σταδιακά όλα τα εναπομείναντα μακροσκοπικά αντικείμενα, αφού τα μετατρέψει αρχικά σε μαύρες τρύπες. Κι αυτές με τη σειρά τους θα εξατμισθούν, μετατρέποντας τη μάζα τους σε ακτινοβολία, σύμφωνα με τη θεωρία που διατύπωσε το 1973 ο Βρετανός φυσικός Steven Hawking. Οι διαδικασίες του φαινόμενου σήραγγας είναι τόσο αργές που ο χρόνος εξάτμισης των μεγαλύτερων γαλαξιακών μαύρων τρυπών υπολογίζεται σε 10100χρόνια, ενώ ο χρόνος μετατροπής των αστρικών πτωμάτων σε μαύρες τρύπες σε (1010)76 χρόνια. Πρόκειται κατά πάσα πιθανότητα για το μεγαλύτερο αριθμό που υπολογίστηκε στη φυσική και είναι σίγουρα ασύλληπτος για τον ανθρώπινο νου.

 Η σύγχρονη κοσμολογία μας αποκάλυψε λοιπόν ένα μέλλον πολύ πιο περίπλοκο, πολύ πιο πλούσιο σε γεγονότα και με διάρκεια ασύλληπτα μεγαλύτερη από αυτή που θα μπορούσε να φανταστεί η φυσική του 19ου αιώνα. Ωστόσο, το τελικό αποτέλεσμα της μακράς πορείας του δε διαφέρει πολύ από την εικόνα του θερμικού θανάτου. Σχεδόν όλη η ύλη θα μετατραπεί σε αραιή και ψυχρή ακτινοβολία, ενώ ελάχιστα στοιχειώδη σωματίδια θα αιωρούνται διάσπαρτα στην απέραντη νύχτα του διαστελλόμενου Σύμπαντος σε μια θερμοκρασία πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν. Μπροστά σε αυτή την κατάσταση δύσκολα μπορεί κανείς να αποφύγει απαισιόδοξες σκέψεις σαν αυτές που τόσο εύστοχα διατύπωσε ο άγγλος φιλόσοφος Bertrand Russell στο περίφημο χωρίο του: «…όλα τα έργα του παρελθόντος, όλη η έμπνευση και η μεγαλοφυΐα του ανθρώπινου είδους, καθώς και κάθε ανθρώπινο επίτευγμα προορίζονται να εξαφανιστούν· ο ναός των κατορθωμάτων του ανθρώπου είναι καταδικασμένος να θαφτεί κάτω από τα ερείπια ενός Σύμπαντος που καταρρέει – όλα αυτά είναι τώρα τόσο βέβαια που κανένα φιλοσοφικό σύστημα δεν μπορεί να τα αγνοήσει…».

Αντίθετα, ο Herbert G. Wells, συγγραφέας της Μηχανής που ταξιδεύει στο χρόνο και πατέρας της σύγχρονης επιστημονικής φαντασίας, σε μια διάλεξη στο Βασιλικό Ινστιτούτο του Λονδίνου με θέμα την «Ανακάλυψη του μέλλοντος» το 1902, εξέφρασε την εμπιστοσύνη του στο μέλλον του ανθρώπινου είδους, αν και ήταν αναγκασμένος να παραδεχτεί ότι οι τότε υπάρχουσες ενδείξεις συνηγορούσαν για το αντίθετο: «Και τελικά είναι σχεδόν βέβαιο ότι η Ήλιος μας μια μέρα θα σβήσει …ότι η Γη μας θα καταλήξει νεκρή και παγωμένη, όπως και κάθε έμβιο ον… ότι το ανθρώπινο είδος είναι καταδικασμένο να εξαφανιστεί. Από όλους τους εφιάλτες μου αυτός είναι ο πιο πειστικός. Κι όμως δεν τον πιστεύω, γιατί θεωρώ ότι ο κόσμος έχει ένα νόημα κι ο άνθρωπος έναν προορισμό. Όσοι κόσμοι κι αν παγώσουν και όσοι ήλιοι κι αν σβήσουν, στα βάθη της ύπαρξής μας θα αναδεύεται πάντα κάτι που μου φαίνεται αδύνατο να χαθεί…».

 Παρόμοια αισιοδοξία δείχνει και ο φυσικός του Princeton Freeman Dyson, στο περίφημο άρθρο του που θεμελίωσε την επιστημονική εσχατολογία το 1979: «…όσο μακριά κι αν πάμε στο μέλλον, θα βρίσκουμε πάντα καινούρια πράγματα να συμβαίνουν, καινούριους κόσμους για εξερεύνηση, νέες πληροφορίες να καταφτάνουν, κι ένα χώρο που συνεχώς θα διευρύνεται για τη ζωή, τη συνείδηση και τη μνήμη… ένα Σύμπαν με πλούτο και πολυπλοκότητα χωρίς όρια, αιώνια ζωντανό…».

Οι σκέψεις αυτές πάνω στο μακρινό μέλλον του Σύμπαντος δεν έχουν καμία πρακτική σημασία και εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το τωρινό επίπεδο των γνώσεων μας. Καινούριες θεωρητικές ανακαλύψεις ίσως μας οδηγήσουν σε μια εντελώς διαφορετική εικόνα. Από φιλοσοφική ωστόσο άποψη, θα είναι χρήσιμο να συγκρατήσουμε, έστω και στο πίσω μέρος του μυαλού μας, την ιδέα ότι η θαυμαστή πολυπλοκότητα του κόσμου που μας περιβάλλει και που μας αποκάλυψε η σύγχρονη επιστήμη, μπορεί να μην αποτελεί παρά μια φευγαλέα, ασήμαντη, στιγμή στην ιστορία του Σύμπαντος. Ακόμη κι αν είναι έτσι όμως, θα πρόκειται για μια « στιγμή » τόσο, μα τόσο, πολύτιμη…

*Δημοσιεύτηκε τον Αύγουστο 2016 στο πανηγυρικό 100ο τεύχος του περιοδικού ΟΥΡΑΝΟΣ της Εταιρείας Αστρονομίας και Διαστήματος