Το κοσμολογικό πείραμα BICEP2

Τον περασμένο Οκτώβριο ανακοινώθηκαν κάποια ευρήματα κοσμολογίας με ιδιαίτερη σημασία, αν και όχι αυτή που θα περίμενε κανείς εκ πρώτης για επιστημονικά αποτελέσματα. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι η σημασία τους είναι μάλλον επιστημολογική. 

Πιο συγκεκριμένα, η ομάδα του εξειδικευμένου τηλεσκόπιου BICEP2 ανακοίνωσε πως δεν έχει βρει ενδείξεις για την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων που να δημιουργήθηκαν λίγο μετά το μπιγκ μπανγκ. Και εξηγούμε αμέσως γιατί αυτό είναι σημαντική ανακοίνωση – έστω και επιστημολογικά. 

Άποψη του πειράματος BICEP2

Κατ’ αρχάς, παρ’ όλο που η ανακοίνωση μίας μη εύρεσης μπορεί να ξαφνιάζει, πρόκειται για κάτι συχνό και θεμιτό για την πρόοδο κλάδων όπως η κοσμολογία ή τα στοιχειώδη σωματίδια. 

Ένα μεγάλο κομμάτι της έρευνας στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων και στην κοσμολογία (με την οποία έχουμε να κάνουμε εδώ) αποτελείται από το να αναζητούνται πειραματικά και να μη βρίσκονται διάφορα πράγματα τα οποία έχουν προβλεφθεί. Με αυτό τον τρόπο μία προτεινόμενη θεωρία μπορεί να “φαγωθεί” κομμάτι-κομμάτι: οι διάφορες παράμετροι της θεωρίας έχουν άγνωστες τιμές αλλά που μπορούν να βρίσκονται μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος, και αυτό “φαγώνεται” σταδιακά, μέχρι να μην του απομείνει περιθώριο. Δηλαδή μπορεί να μην ακούγονται πιασάρικα αλλά τέτοια αρνητικά, όπως αποκαλούνται, πειραματικά αποτελέσματα εξακολουθούν να είναι χρήσιμα και η ανακοίνωσή τους επιβάλλεται. 

Κυρίως όμως, η συγκεκριμένη ανακοίνωση γλεντάει μία πονεμένη ιστορία που προηγήθηκε, με πρωταγωνιστή το ίδιο το πείραμα BICEP2. 

Σε αυτό το σημείο ας μιλήσουμε λίγο για τη θεωρία του πληθωρισμού (έτσι έχει επικρατήσει στα ελληνικά η inflation theory, παρ’ όλο που αναφέρεται όχι στον πληθωρισμό αλλά στη διόγκωση [inflation]). H θεωρία του πληθωρισμού αποτελεί ένα δημοφιλές κοσμολογικό μοντέλο· η κεντρική ιδέα της είναι ότι στο ξεκίνημά του το σύμπαν διεστάλλει με τόσο απίστευτα υψηλό ρυθμό ώστε το αποτέλεσμα ήταν να δημιουργηθούν αμέτρητα “σύμπαντα-φυσσαλίδες” που έχουν αποκοπεί το ένα από το άλλο· υποτίθεται ότι το “σύμπαν μας” είναι μόνο ένα από αυτά. 

Σχηματική απεικόνιση της ταχείας διαστολής του σύμπαντος κατά τη θεωρία του πληθωρισμού

Παρ’ όλη την παραδοξότητά της, η συγκεκριμένη θεωρία, όπως και όλες οι θεωρίες που εξετάζονται στη φυσική, βασίζεται στην ερμηνεία υπαρκτών ενδείξεων και προσπαθεί να δώσει λύση σε ερωτήματα που προκύπτουν από πειραματικές παρατηρήσεις. Αλλά δεν παύει να είναι μία θεωρία με ιδιαίτερα ακραίους ισχυρισμούς για το ίδιο το σύμπαν και την ύπαρξη. 

Γι’ αυτό το λόγο πολλοί είναι οι φυσικοί που νοιώθουν ότι το πληθωριστικό μοντέλο θα έπρεπε να υποστηρίζεται από πολύ ισχυρότερες ενδείξεις από όσες έχει υπέρ του μέχρι στιγμής. Για να γίνουν τα πράγματα ακόμα χειρότερα, από μαθηματικής άποψης το πλαίσιό του είναι αρκετά “ελαστικό” ώστε να μπορεί να τροποποιηθεί και να ταιριάξει με οποιαδήποτε κοσμολογική παρατήρηση εκ των υστέρων, ένα γνώρισμα που στην επιστήμη συχνά θεωρείται ότι δε συνάδει με την ορθότητα μιας θεωρίας. Δυστυχώς, αυτά τα ζητήματα δεν το εμπόδισαν να γίνει δημοφιλές σε πολλούς κοσμολόγους οι οποίοι το έχουν πλέον ανακηρύξει σωστό, παρά την απουσία αδιάσειστων στοιχείων. 

Αλλά όλα αυτά δεν ήταν παρά η αρχή του δράματος. 

Μία από τις κύριες προβλέψεις της πληθωριστικής θεωρίας, που η εύρεσή της σίγουρα θα της έδινε δυνατή στήριξη, είναι ένα πολύ χαρακτηριστικό σημάδι στον ουρανό: πρόκειται για το ίχνος που θα άφηναν τα “πρωταρχικά” βαρυτικά κύματα, τα οποία θα δημιουργούνταν από τις έντονες διακυμάνσεις του σύμπαντος στην πρώιμη εποχή του, πάνω στο φως που κυκλοφορεί στο διάστημα από εκείνη την περίοδο. 

Και εδώ έρχεται το BICEP2. Πρόκειται για ένα τηλεσκόπιο που λειτουργεί εδώ και κάποια χρόνια στην Ανταρκτική, φτιαγμένο “κατά παραγγελία” ειδικά για να ψάξει για το εν λόγω ίχνος. Και το 2014 ανακοίνωσε πανηγυρικά ότι το βρήκε. 

Οι μήνες που ακολούθησαν αυτή την ανακοίνωση ήταν μια ατέλειωτη γιορτή για τους οπαδούς του πληθωρισμού… Μέχρι που βρέθηκε το λάθος στους υπολογισμούς των ανθρώπων του BICEP2 και τα πάντα κατέρρευσαν σαν πύργος από τραπουλόχαρτα. (Για την ιστορία, το “χαρακτηριστικο σημάδι” είχε προέλθει από τη σκόνη που βρίσκεται διάσπαρτη στον γαλαξία μας και που προκαλεί παρόμοιες παρατηρήσεις.) 

Αν περιμένετε όμως ότι υπάρχει επιμύθιο θα απογοητευτείτε. Δεν προέκυψε κανένα ηθικό δίδαγμα. Οι οπαδοί του πληθωριστικού μοντέλου παρέμειναν το ίδιο φανατισμένοι, και οι φήμες λένε ότι οι περισσότεροι ερευνητές του BICEP2 είχαν προλάβει να βρουν καλές θέσεις εργασίας χάρις στην “ανακάλυψη” πριν ανακαλυφθεί το λάθος τους. Ο τότε διευθυντής του BICEP2, αντί να ζητήσει κάποια συγγνώμη, έγραψε ένα βιβλίο όπου υποστηρίζει ότι με όλα αυτά έχασε ένα βραβείο Νόμπελ (αν δεν το καταλαβαίνετε αυτό το κομμάτι δεν είστε οι μόνοι). 

Ίσως δε χρειάζεται να γράψω περισσότερα για να γίνει φανερό πως η ανακοίνωση του Οκτωβρίου, δηλαδή η μη-παρατήρηση των δειγμάτων πληθωρισμού που το BICEP2 είχε φτιαχτεί για να βρει, έδωσε σε κάποιο κόσμο ένα γλυκό συναίσθημα… 

Αλλά μπορώ να κλείσω κάνοντας μια διευκρίνηση: η θεωρία του πληθωρισμού δεν έχει διαψευσθεί ακόμα· εξακολουθούν να υπάρχουν κάποιες τιμές που θα μπορούσαν να έχουν οι παράμετροί της, και που δεν έχουν καλυφθεί από τις παρατηρήσεις μέχρι σήμερα. Αλλά είναι πλέον αρκετά μακριά από αυτές που προβλέπονταν για τις πιο δημοφιλείς παραλλαγές του μοντέλου, το οποίο και του επέφερε ένα ισχυρό πλήγμα. 

Αλλά δε χρειάζεται να ανησυχεί κανείς για το τι θα απογίνουν οι οπαδοί του. Η θεωρία του πληθωρισμού μπορεί πάντα να διαμορφωθεί έτσι ώστε να ταιριάξει με κοσμολογικές παρατηρήσεις εκ των υστέρων. Αν θέλεις να πιστέψεις πάση θυσία σε παράλληλα σύμπαντα, γιατί να αφήσεις μερικά πειραματικά δεδομένα να στο χαλάσουν.