9/5/08

Φράκταλ σύμπαν


''Ακόμη και τα φαινομενικά πράγματα έχουν ένα πραγματικό αντίκτυπο στον κόσμο''.


Άμα κοιτάξουμε από πολύ κοντά το οποιοδήποτε καθημερινό αντικείμενο, τότε και η παραμικρή του κίνηση θα μας φανεί ότι γίνεται πάρα πολύ γρήγορα. Εάν από την άλλη μεριά, κοιτάξουμε μακριά στον ουρανό, τ’ αστέρια, όπως και οποιοδήποτε μακρινό αντικείμενο, θα μας φανούν σαν να είναι ακίνητα.


Η σχετικότητα του Einstein αναφέρει πως η κίνηση (αδρανειακών συστημάτων) είναι υποκειμενική (σχετική) και εξαρτάται από το σύστημα αναφοράς. Στη σχετικότητα απόλυτος δεν είναι ούτε ο χώρος ούτε ο χρόνος, επομένως και η κίνηση, υπάρχει όμως ένας παράγοντας που παραμένει αναλλοίωτος, η σταθερή ταχύτητα του φωτός c. Εάν όμως η κίνηση εξαρτάται όχι μόνο από το σύστημα αναφοράς, αλλά και από την κλίμακα, την απόσταση δηλαδή από την οποία κάνουμε την παρατήρηση, τότε είναι εύλογο να υποθέσουμε κι έναν άλλο, δεύτερο παράγοντα, ο οποίος να παραμένει αναλλοίωτος κατά τις αλλαγές κλίμακας (όπως αντίστοιχα στις αλλαγές συστήματος αναφοράς η ταχύτητα του φωτός) και να σχετίζεται με κάποιο θεμελιώδες μέγεθος κλίμακας (δηλαδή μήκος).

Αυτή είναι ακριβώς η παρατήρηση που έκανε ο Laurent Nottale. Μία νέα δηλαδή σχέση αναλλοιότητας κλίμακας που διατηρεί ένα θεμελιώδες μήκος αναφοράς, το μήκος Planck (Planck length), το οποίο θα μένει απαράλλακτο κατά τις αλλαγές κλίμακας (zoom). Η θεώρηση του Notalle, παρότι οδήγησε σε νέες προβλέψεις και υποθέσεις, προϋποθέτει την εγκατάλειψη κάποιων παραδοχών, όπως είναι η διαφορισιμότητα του χώρου- χρόνου (ότι δηλαδή ο χώρος- χρόνος είναι παντού ομοιογενής και συνεχής), αντιπροτείνοντας ότι το σύμπαν έχει δομή fractal.


Τον όρο fractal χρησιμοποίησε πρώτος ο Benoit Mandelbrot, το 1975, για να περιγράψει μορφές τραχειές (μη λείες) και ανώμαλες (παρά συνεχείς). Από εκεί και ύστερα η γεωμετρία των fractals σε συνδυασμό με τη θεωρία του χάους υπήρξε μία διαρκής πρόσκληση- πρόκληση για τη φυσική σε μικροσκοπικό επίπεδο (κβαντική φυσική) αλλά και μακροσκοπικό (κοσμολογία). Και αυτό γιατί αφενός σε μικρές κλίμακες ο κόσμος, ο ίδιος ο χώρος-χρόνος, παύει να έχει τη λεία και συνεχή δομή που φαίνεται να έχει σε καθημερινές κλίμακες και αφετέρου η γεωμετρία των fractals δίνει μία απλή και ταιριαστή περιγραφή στον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται οι μακροσκοπικές δομές μέσα στο σύμπαν (γαλαξίες, νεφελώματα, κοκ.)


Πράγματι αν κοιτάξουμε προς τη μεριά των ουρανών θα μας φανεί ότι οι γαλαξίες μοιάζουν σαν δομές που ξεκινάνε από κάποιο υποθετικό σημείο στον 'πυρήνα' τους και συνεχίζουν να αντιγράφονται προς τα έξω ξανά και ξανά. Αυτή άλλωστε είναι και η αναμενόμενη συμπεριφορά ενός φράκταλ (αυτοαναπαραγωγή). Η διαπίστωση επίσης ότι το σύμπαν ξεκίνησε από μία αρχική κατάσταση μεγάλης αταξίας φαίνεται ότι ταιριάζει πλήρως με την περιγραφή της μέσα από τη θεωρία του χάους. Έχει προταθεί μάλιστα και μία θεωρία που να εξηγεί το πώς και γιατί το σύμπαν διογκώθηκε απότομα κι εκθετικά στα πρώτα στάδιά του (Chaotic inflation theory). Με λίγα λόγια η θεωρία προτείνει ότι το σύμπαν μας ξεπήδησε μέσα από μια τοπική 'κορυφή'- διακύμανση του πανσύμπαντος (multiverse) και ύστερα άρχισε να αυτοαντιγράφεται σαν φράκταλ και να διογκώνεται όπως μία 'φούσκα' και μέσα από χαοτικές διεργασίες.


Η θεωρία του φράκταλ-σύμπαντος (Fractal Universe) είναι μια νέα σχετικά θεωρία. Έρχεται από τη μία πλευρά να συμπληρώσει τις ελλείψεις της σχετικότητας, η οποία θεωρεί πως ο χώρος-χρόνος είναι παντού διαφορίσιμος (συνεχής και ομογενής) και από την άλλη μεριά να εξηγήσει τόσο το πώς μπόρεσε το σύμπαν να 'φουσκώσει' γρήγορα στην αρχή του ώστε να μην καταρρεύσει βαρυτικά όσο και να ερμηνεύσει γιατί οι γαλαξίες εμφανίζουν ένα ίδιο μοτίβο στην εμφάνιση και στην εξέλιξή τους.


Το παρόν μου post έρχεται να συμπληρώσει όλα τα προηγούμενα posts (τουλάχιστον) από την ανθρωπική αρχή κι έπειτα. Πάντως, εάν το σύμπαν είναι ένα γιγάντιο φράκταλ, θεωρώ πως είναι ζήτημα δευτερεύον. Η λέξη κλειδί στην προηγούμενη ανάλυση είναι η λέξη αυτοοργάνωση. Η διαπιστωμένη δηλαδή και μοναδική ιδιότητα της ύλης να δημιουργεί όλες τις απαραίτητες αλληλεπιδράσεις και πεδία (να δημιουργεί ουσιαστικά τον ίδιο το χώρο-χρόνο) και να κατασκευάζει όλες τις φυσικές διαδικασίες. Ας μην ξεχνάμε επίσης ότι δεν είναι όλες οι δομές τύπου φράκταλ, αφού υπάρχουν και δομές λείες και συνεχείς.


Το ότι το σύμπαν σε μεγάλη κλίμακα είναι με καλή προσέγγιση ομογενές έχει επαληθευτεί πειραματικά. Ακόμη, υπάρχει ήδη μία αρχή η οποία μπορεί με μεγάλες αξιώσεις να διεκδικήσει την επιστήμη και τη φιλοσοφία του αύριο. Πρόκειται για την ολογραφική αρχή. Ένα ολόγραμμμα έχει ακριβώς όλα τα χαρακτηριστικά μίας αυτοαναπαραγόμενης δομής (το όλο στο ένα), αλλά επιπλέον διαθέτει κι έναν ολιστικό τρόπο θεώρησης του κόσμου που κατά τη γνώμη μου λείπει από τη σύγχρονη επιστήμη και γενικότερα από το σύγχρονο ανθρώπινο τρόπο σκέψης. Ακόμη δηλαδή κι αν το φράκταλ έχει την ικανότητα να αυτοαντιγράφεται επ' άπειρον, ακόμη κι αν το σύμπαν μας είναι τμήμα από ένα 'υπερφράκταλ-πανσύμπαν (superfractal-multiverse), θα πρέπει να υπάρχει πάντοτε μία αρχή που να εποπτεύει και να οργανώνει τα πάντα. Προφανώς δεν αναφέρομαι σε κάποιον θεό που να υπάρχει 'έξω από το σύμπαν'. Αναφέρομαι πάντα στον άνθρωπο, τον οποίο γέννησε το σύμπαν για να το ξέρει.

1 comment:

  1. Σήμερα έπεσα πάνω του, και το σύστησα σε ένα φίλο που έψαχνε σχετικές πληροφορίες.

    ReplyDelete