Άρθρο του Διονύση Π.Σιμόπουλου, διευθυντή Ευγενιδείου Πλανηταρίου.
Αναδημοσίευση από το ένθετο περιοδικό της Ελευθεροτυπίας “Γεωτρόπιο” (τ.351, 5-6/1/2007)

Η ανθρώπινη σκέψη και φαντασία! Το υλικό που δημιουργεί τα όνει­ρα. Η στόφα που διαθέτουν οι καλλιτέχνες οι συγγραφεί και οι σκηνοθέτες. Είναι εκείνο το κάτι που κάνει τη ζωή μας πιο πλούσια, πιο εν­διαφέρουσα, πιο δημιουργική. Πάρτε για παράδειγμα την αναζήτηση του ανθρώ­που για το κέντρο του Σύμπαντος και τη θέση της Γης μας μέσα σ’ αυτό. Οι πρώτοι, φυσικά, κοσμολόγοι έπρεπε να συντά­ξουν τις θεωρίες τους βασιζόμενοι μόνο σε ό,τι ήταν ορατό διά γυμνού οφθαλμού, και όλοι τους ξεκινούσαν από την κατά νοήσιμη έννοια ότι η Γη ήταν ακίνητη και αποτελούσε το κέντρο του Σύμπαντος.

Όλες οι κοσμολογίες ήταν δηλαδή γεωκεντρικές, εκτός απ’ αυτήν του Αρίσταρχου από τη Σάμο (310-250 π,Χ). Ο Αρίσταρχος πήγε στην Αλεξάνδρεια γύρω στο 280 π,Χ. και για τον περίφημο αυτόν πρόγονο μας ο Αρχιμήδης (287-212 π,Χ.) μας λέει: «Αρίσταρχος ο Σάμιος υποτίθε­ται τα μεν απλανέα των άστρων και τον άλιον μένειν ακίνητα, τα δε γαν περιφέρεσθαι περί τον άλιον κατά κύκλου περιφέρειαν». Δηλαδή, η Γη δεν είναι το κέντρο του κόσμου. όπως το ‘θελαν οι κάτοικοι της, αλλά μια μηδαμινή σφαίρα που περι­φέρεται γύρω από τον Ηλιο. Κι όμως, η θαυμάσια και απλή αυτή εξήγηση του ηλιοκεντρικού συστήματος του Αρίσταρχου, που αντέγραφε ουσιαστικά ο Κοπέρνικος 1.800 χρόνια αργότερα, παραμερί­στηκε σύντομα, γιατί δεν συμφωνούσε με την καθημερινή λογική ενός γεωκεντρικού συστήματος.

Απ’ όλους τους αρχαίους φιλοσόφους ο πρώτος πραγματικά σημαντικός παρατηρησιακός αστρονόμος ήταν ο Ίππαρχος που έζησε γύρω στο 150 π.Χ. Ο Ίππαρχος κατόρθωσε να υπολογίσει τη διάρκεια του έτους με ακρίβεια που υστερούσε μόνο πέντε λεπτά και ανακάλυψε τη μετακίνη­ση του ουράνιου πόλου (τη μετάπτωση των ισημεριών), αν και δεν κατόρθωσε να την εξηγήσει. Το πολυπλοκότερο πάντως από τα γεωκεντρικά συστήματα δημιουρ­γήθηκε από τον Κλαύδιο Πτολεμαίο (108- 168 μ.Χ.) στην Αλεξάνδρεια το 2ο αιώνα μΧ. Ο Πτολεμαίος ήταν βασικά ένας θεω­ρητικός ερευνητής που στήριξε τις από­ψεις του σε μεγάλο βαθμό στις παρατηρή­σεις και τα στοιχεία που είχε συγκεντρώ­σει ο Ίππαρχος. Είναι γνωστός κυρίως για το μεγάλο έργο του, τη «Μεγάλη Μαθη­ματική Σύνταξη», γνωστή και ως Αλμαγέστη (από την ονομασία που της έδωσαν οι Άραβες), η οποία περιείχε τις εργασίες πολλών Ελλήνων αστρονόμων, καθώς και τις δικές του μελέτες σε συνολικά 13 τόμους.

Από τότε λοιπόν η επίσημη άποψη ήταν ότι σα είχαμε να μάθουμε για το Σύμπαν ήταν ήδη γνωστά. Η Γη θεωρούνταν το κέ­ντρο του Σύμπαντος και οι ελάχιστοι που πρότειναν ιδέες, οι οποίες αργότερα απο­δείχτηκαν πιο σωστές, δεν ήταν παρά με­μονωμένες φωνές «βοώντων εν τη ερήμω». Και τότε μέσα σε ένα σχετικά μικρό χρονικό διάστημα ολόκληρος ο κλάδος της Αστρονομίας, αλλά και όλης της επι­στήμης, επαναστατικοποιήθηκε από την εμφάνιση αρκετών μεγαλοφυών ανθρώ­πων.

Ο πρώτος από τους φημισμένους α­στρονόμους της Αναγέννησης ήταν ο Νι­κόλαος Κοπέρνικος (1473-1543), ένας Πολωνός κληρικός και αστρονόμος. Ο Κοπέρνικος θεωρούσε το γεωκεντρικό σύστημα υπερβολικά πολύπλοκο, γι’ αυ­τό και υποστήριζε το πιο απλό ηλιοκεντρικό σύστημα, με τη Γη να περιστρέφε­ται γύρω από τον άξονά της μία φορά την ημέρα και να περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο μία φορά το χρόνο. Η θεωρία όμως του Κοπέρνικου δεν έγινε αμέσως απο­δεκτή, γιατί οι ενδείξεις της καθημερινής εμπειρίας και ιδιαίτερα οι κρατούσες θρησκευτικές απόψεις ήταν ενάντια στο νέο σύστημα.

Την ίδια περίοδο έζησε κι ένας από τους σημαντικότερους παρατηρησιακούς αστρονόμους της Αναγέννησης, ο Τύχων Μπράχε (1546-1601), του οποίου οι πα­ρατηρήσεις έμειναν στα χέρια του νεαρού βοηθού του Γιόχαν Κέπλερ. Ο Γιόχαν Κέπλερ (1571 -1630) δεν ήταν παρατηρητής, αλλά ένας εξαίρετος θεωρητικός που έ­στρεψε την προσοχή του στη βελτίωση της ακρίβειας του Κοπερνίκειου Συστή­ματος, πεπεισμένος ότι υπήρχε κάποιος βασικός φυσικός νόμος ή μια ομάδα νό­μων που καθόριζαν τις κινήσεις των πλα­νητών. Ύστερα από μακρές και επίμονες δοκιμές διαφόρων υποθέσεων, ο Κέπλερ έκανε δύο βασικές διαπιστώσεις: πρώτον, ότι ο Αρης κινείται σε μια έλλειψη με τον Ήλιο σε μία από τις δύο εστίες και, δεύτε­ρον, ανακάλυψε το νόμο που καθορίζει την ταχύτητα με την οποία ο Άρης κινείται στα διάφορα τμήματα της τροχιάς του. Οι δύο νόμοι του Κέπλερ δημοσιεύτηκαν το 1609, ενώ λίγο αργότερα απέδειξε ότι οι δύο αυτοί νόμοι έχουν ισχύ και για ό­λους τους άλλους πλανήτες. Με τους δύο αυτούς νόμους ο Κέπλερ μπορούσε να εξηγήσει άνετα τις κινήσεις των πλανητών σχεδόν με μηδαμινό λάθος. Στο διάστημα όμως που συνέβαιναν οι διάφορες αυτές εξελίξεις, ένας Ιταλός επιστήμονας μελετούσε τον ουρανό με ένα όργανο που ε­πρόκειτο να γίνει το πιο ισχυρό εργαλείο της παρατηρησιακής Αστρονομίας.

Ο Γαλιλέος (1564-1642) δεν εφηύρε το τηλεσκόπιο και δεν ήταν ο πρώτος που το έστρεψε προς τον ουρανό. Ήταν, όμως, χω­ρίς αμφιβολία, ο πρώτος που εκτίμησε τη σπουδαιότητά του και κατάλαβε όλα όσα παρατήρησε μ’ αυτό. Ο Γαλιλέος ανακάλυ­ψε, για παράδειγμα, ότι οι πλανήτες ήταν αρκετά διαφορετικοί σε εμφάνιση απ’ ό,τι τα άστρα, ενώ το 1610 ανακάλυψε τέσσε­ρις δορυφόρους να περιφέρονται γύρω α­πό τον Δία, που αποδείχτηκε ένα μεγάλο επιχείρημα υπέρ του Κοπερνίκειου Συστήματος. Κάτω, όμως, από την απειλή να τον κάψουν ζωντανό, ο Γαλιλέος αναγκά­στηκε να ανακαλέσει και να περάσει το υ­πόλοιπο της ζωής του σε κατ’ οίκον περιο­ρισμό, μέχρι που πέθανε το 1642 σε ηλι­κία 78 ετών. Οι νέες, όμως, ιδέες διαδόθη­καν παντού σαν πυρκαγιά. Και στο τέλος, ακόμη και το εκκλησιαστικό κατεστημένο κατάλαβε ότι ούτε οι αφορισμοί ούτε το κάψιμο των βιβλίων ούτε οι απειλές ούτε οι εκτελέσεις μπορούσαν να σταματή­σουν την εξάπλωση των νέων γνώσεων. Γιατί το όραμα του Γαλιλέου βασιζόταν στην πραγματικότητα.

Την ίδια χρονιά που πέθανε ο Γαλιλέος γεννήθηκε ίσως ο μεγαλύτερος επιστή­μονας όλων των εποχών. Ο Ισαάκ Νεύτων (1642-1727) ήταν ένας μεγάλος μα­θηματικός και έδειχνε ιδιαίτερο ενδιαφέ­ρον για τα αστρονομικά προβλήματα της εποχής του. Την απάντησή του στα προ­βλήματα αυτά περιέλαβε, μεταξύ άλλων, στο φημισμένο έργο του «Principia», που θεμελίωνε τον Παγκόσμιο Νόμο της Βα­ρύτητας. Ο Νεύτων μάς έδειξε ότι οι τρεις νόμοι του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών μπορούσαν να προκύψουν με μαθηματικό τρόπο από τη δική του θεω­ρία, η οποία δεν εξηγούσε μόνο τις κινή­σεις των πλανητών, αλλά και πολλά άλλα φαινόμενα, όπως οι παλίρροιες και οι ιση­μερίες.

Κι ενώ όλα αυτά συνέβαιναν στο παρατηρησιακό επίπεδο του Ηλιακού μας Συστήματος, το 1750 ένας νεαρός ερασιτέχνης αστρονόμος, ο Τόμας Ράιτ, δημοσίευσε μια θεωρία περί Σύμπαντος και του Γαλαξία μας μέσα σ’ αυτό. Οι ιδέες του απέκτησαν γρήγορα περισσότερο κύρος λόγω της υποστήριξης που έδειξε σ’ αυτές ο μεγάλος Γερμανός φιλόσοφος Ιμάνουελ Καντ (1724-1804). Οι Ράιτ και Καντ υποστήριζαν την υπόθεση ότι ο Γαλαξίας μας, που δίνει την εντύπωση ενός φωτισμένου ποταμού πάνω στο νυχτερινό ουρανό, ή­ταν μόνο ένας από τους κόσμους-νησιά που ήταν διάσπαρτοι στο Σύμπαν. Υπο­στήριζαν μάλιστα ότι όλα τα άστρα που μας είναι ορατά ανήκουν στο δικό μας Γα­λαξία. Όλες αυτές οι υποθέσεις που έκα­ναν οι δύο άντρες βασίστηκαν ομολογουμένως μόνο σε λίγες παρατηρήσεις, απο­τέλεσαν όμως τη βάση από την οποία προχώρησε αργότερα ο Ουίλιαμ Χέρσελ (1738-1822).

Ο Χέρσελ ήταν μουσικός και σε νεαρή ηλικία, το 1757, μετακόμισε από το Ανό­βερο στο Λονδίνο. Σε ηλικία 35 χρόνων α­γόρασε ένα βιβλίο Αστρονομίας και έκτο­τε έγινε ένθερμος θιασώτης της επιστήμης του ουρανού, κάνοντας μερικές από τις πιο σπουδαίες ανακαλύψεις στην Αστρονομία στα τέλη του 18ου και τις αρχές του 19ου αιώνα Στη διάρκεια της χαρτογράφησης του ουρανού που ανέλαβε να κάνει ο Χέρσελ ανακάλυψε εκατοντάδες νέα νεφελώδη αντικείμενα διασκορ­πισμένα παντού. Η πραγματική όμως φύ­ση των «νεφελοειδών» ήταν για δεκαετίες ακόμη το αντικείμενο διαφωνιών και α­ντεγκλήσεων, αφού κανείς δεν γνώριζε τι ακριβώς ήταν.

Έτσι με τον ερχομό του 20ού αιώνα το θέμα αυτό ήταν ένα από τα κύρια αντικεί­μενα διαφωνιών και αντεγκλήσεων μετα­ξύ των αστρονόμων. Στα μέσα όμως, της δεκαετίας του 1910 ο Αμερικανός αστρονόμος Χάρλοου Σάπλεϊ (1885-1972), εξετάζοντας τη χωροταξική κατανομή των σφαιρωτών σμηνών στο Γαλαξία μας, έ­δωσε μια ξεκάθαρη εικόνα του Γαλαξία μας και των άστρων που φαίνονταν στο νυχτερινό ουρανό, ενώ συγχρόνως το Ηλιακό μας Σύστημα βρέθηκε να είναι το­ποθετημένο όχι στο κέντρο, όπως θεω­ρούσαν μέχρι τότε, αλλά στις παρυφές του Γαλαξία Μ’ αυτόν τον τρόπο, δηλαδή, ο Σάπλεϊ εκθρόνισε τον  Ήλιο από το κέντρο του Γαλαξία όπως ακριβώς ο Κοπέρνικος είχε εκθρονίσει τη Γη από το κέντρο του Ηλιακού μας Συστήματος.

Λίγα χρόνια αργότερα, στις 6 Οκτωβρίου 1923, με τη ραγδαία εξέλιξη της φωτογραφικής τέχνης και με τη βοήθεια του τεράστιου για την εποχή εκείνη τηλεσκο­πίου με κάτοπτρο διαμέτρου 2,5 μέτρων στο όρος Ουίλσον στην Καλιφόρνια, ο αστρονόμος Έντουιν Χαμπλ (1889-1953) κατόρθωσε να φωτογραφήσει μεμονω­μένα άστρα στο νεφελοειδή της Ανδρομέ­δας, επιβεβαιώνοντας έτσι την άποψη ότι επρόκειτο για έναν απόμακρο αστρικό κό­σμο, μια τεράστια πολιτεία δισεκατομμυ­ρίων άστρων έξω και πέρα από το δικό μας Γαλαξία. Πολύ πιο μακριά υπάρχουν 100 δισεκατομμύρια άλλοι γαλαξίες σαν το δικό μας.

Πρόκειται για μια εικόνα συναρπαστικών γεγονότων και δεδομένων, ανάμι­κτων με απίστευτα φαινόμενα, περίεργα αινίγματα και πανοραμικές φωτογραφίες που έστειλαν πίσω στη Γη μας οι διάφορες διαστημοσυσκευές μας. Και η τεχνολογία αυτή είναι σήμερα ο κύριος βοηθός των σύγχρονων αστρονόμων και αστροφυσι­κών στη διαμόρφωση των απόψεών τους σχετικά με τη δημιουργία και την εξέλιξη του Σύμπαντος και τη θέση μας μέσα σ’ αυτό.

Το πρώτο στοιχείο στη σύγχρονη αυτή αντίληψη για το Σύμπαν ανακαλύφθηκε και πάλι από τον Έντουιν Χαμπλ στη δε­καετία του 1920, όταν απέδειξε ότι τα φά­σματα που έστελναν οι γαλαξίες έδειχναν μετατόπιση προς το ερυθρό τμήμα τους. Σύμφωνα όμως με το φαινόμενο Ντόπλερ, τα αντικείμενα που δείχνουν μετα­τόπιση προς το ερυθρό απομακρύνονται από μας, ενώ όσα δείχνουν μετατόπιση προς το μπλε τμήμα μάς πλησιάζουν. Αυ­τό έκανε τον Χαμπλ να διαπιστώσει ότι ζούμε σ’ ένα Σύμπαν που διαρκώς δια­στέλλεται. Πράγμα που σημαίνει ότι στο παρελθόν οι γαλαξίες ήταν πιο κοντά ο ένας στον άλλο απ’ ό,τι είναι σήμερα και ότι κάποια εποχή ήταν όλοι συμπυκνωμένοι σε μια μάζα που «εξερράγη».

Επί πλέον, αν γνωρίζουμε την απόστα­ση ενός γαλαξία, καθώς και την ταχύτητα με την οποία απομακρύνεται, μπορούμε να υπολογίσουμε επίσης και το χρόνο που χρειάστηκε για να φτάσει στην από­μακρη αυτή θέση του. Έτσι, μετρώντας τις αποστάσεις και τις ταχύτητες των απόμα­κρων γαλαξιών μετράμε το ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος και έτσι μπορούμε να ανακαλύψουμε πόσα χρόνια χρειάστηκε το Σύμπαν για να φτάσει στο σημερινό του μέγεθος. Με άλλα λόγια μπορούμε να α­νακαλύψουμε την ηλικία του. Αυτή είναι άλλωστε και η κύρια άποψη που έχουμε σήμερα για το Σύμπαν και για τη γέννηση του, η οποία περιλαμβάνεται στη θεωρία της «Μεγάλης Έκρηξης».

Φυσικά με τον όρο «Μεγάλη Έκρηξη» μη φανταστείτε κάτι σαν την έκρηξη ενός δυνατού βαρελότου! Η «Μεγάλη Έκρηξη» των κοσμολόγων δεν έχει καμιά σχέ­ση με τις εκρήξεις που γνωρίζει ο καθένας από μας, είτε πρόκειται για βαρελότα είτε για βόμβες υδρογόνου. Με τον όρο αυτό οι σύγχρονοι επιστήμονες εννοούν μια «απείρως» γρήγορη και απότομη διαστο­λή του Σύμπαντος από ένα μέγεθος «α­πείρως» μικρό και κάτω από συνθήκες θερμότητας τεραστίων διαστάσεων. Η γέννηση δηλαδή και η μετέπειτα εξέλιξη του Σύμπαντος είναι κατά κάποιον τρόπο το «ξεδίπλωμα» του χρόνου και του χώ­ρου από μια κατάσταση «άπειρης» πυ­κνότητας και θερμότητας σε ένα χώρο ο οποίος δημιουργείται καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται. Φυσικά οι γαλαξίες δεν απο­μακρύνονται ο ένας από τον άλλον μέσα σ’ έναν άπειρο και αδειανό χώρο μετά την αρχική εκείνη «Μεγάλη Έκρηξη» που το δημιούργησε, αλλά, αντιθέτως, η διαστολή αυτή του Σύμπαντος οφείλεται στο «ξεχεί­λωμα» του ίδιου αυτού χώρου, το οποίο συμπαρασύρει μαζί του και τους γα­λαξίες ενώ η «έκρηξη» έγινε συγχρόνως σε όλα τα σημεία του. Άρα το κέντρο είναι παντού!

Ας κοιτάξουμε όμως το Σύμπαν προς την άλλη κα­τεύθυνση, την κατεύθυνση του μικρόκοσμου, όπου θα ανακαλύψουμε το άτομο. Για να κα­ταλάβετε πόσο μικρό είναι το μέγεθος ενός ατόμου, φανταστείτε ότι μπορείτε να δείτε τα άτομα στο σώμα ενός ανθρώπου και ότι καθένα από τα άτομα αυτά έχει το μέγεθος ενός κόκκου άμμου. Σ’ αυτή την κλίμακα ο άνθρωπος μας θα είχε ύψος 3.500 χιλιομέτρων. Δηλαδή ύψος ίσο με τη διάμετρο της Σελήνης.

Αν, αντιθέτως σμικρύναμε το Ηλιακό μας Σύστημα ένα τρισεκατομμύριο φο­ρές τότε θα είχε το μέγεθος ενός μεγάλου δωματίου και ο Ήλιος θα είχε το μέγεθος του κεφαλιού μιας καρφίτσας, ενώ το πλησιέστερο αστρικό σύστημα (που ονο­μάζεται Άλφα Κενταύρου) θα βρισκόταν σε απόσταση περίπου 42 χιλιομέτρων. Στην ίδια σμίκρυνση ο γαλαξίας μας θα είχε διάμετρο 1.000.000 χιλιομέτρων, ε­νώ το πάχος του στο κέντρο θα έφτανε τα 100.000 χιλιόμετρα. Σε όλη μάλιστα την έκταση ο Γαλαξίας μας θα στολιζόταν από 200 δισεκατομμύρια άστρα, καθένα με μέσο μέγεθος το κεφάλι μιας καρφίτσας σε αποστάσεις περίπου 40 χιλιομέτρων το ένα από το άλλο.

Στο Σύμπαν υπάρχουν περίπου ένα τρισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια άστρα. Τόσα άστρα όσοι είναι και οι κόκκοι της άμμου όλων των ωκεανών της Γης. Και παρ’ όλ’ αυτά βρίσκουμε ένα δισεκατομ­μύριο τρισεκατομμύρια άτομα στην ύλη που περιέχεται μέσα σε μόνο μία δαχτυλήθρα. Πού βρίσκεται λοιπόν τώρα το κέ­ντρο του Σύμπαντος; Βρίσκεται άραγε ο άνθρωπος πραγματικά πολύ μακριά απ’ αυτό; Ή μήπως το απροσδιόριστο αυτό κέντρο δεν είναι παρά πραγματικά θέμα προοπτικής και σχετικότητας;

Η αναζήτηση της γνώσης είναι πράγ­ματι στη φύση του ανθρώπου. Απ’ όλα τα όντα πάνω στη Γη, μόνο εμείς αναρωτιό­μαστε τι κάνει τον Ήλιο να λάμπει, γιατί το ουράνιο τόξο ακολουθεί την καταιγίδα, με ποιον τρόπο τα πουλιά πετάνε. Μόνο ε­μείς αναρωτιόμαστε τι κρύβεται πίσω από τον επόμενο λόφο ή πέρα από την απέρα­ντη θάλασσα Κι έχουμε πάντα αναρριχη­θεί στο λόφο, κι έχουμε πάντα διασχίσει τον ωκεανό. Και ήταν το ίδιο αναπόφευ­κτο, έχοντας εξερευνήσει και την τε­λευταία θάλασσα, να στρέψουμε τελικά την προσοχή μας στον πιο μεγάλο ωκεανό: τον ωκε­ανό του Διαστήματος. Γι’ αυ­τό άλλωστε και ο σημερινός επιστήμονας όταν κοιτάζει τ’ άστρα από τη Γη δεν αντικρίζει έναν εχθρικό και άδειο κόσμο. Βλέπει, αντιθέτως την υπόσχεση ενός πανέμορφου ταξιδιού προς την Ιθάκη των γνώσεων, ενός ταξιδιού χωρίς τέλος.

 

Άρθρο του Διονύση Π.Σιμόπουλου, διευθυντή Ευγενιδείου Πλανηταρίου.
Αναδημοσίευση από το ένθετο περιοδικό της Ελευθεροτυπίας “Γεωτρόπιο” (τ.351, 5-6/1/2007)

 

Κατεβάστε το άρθρο σε .pdf