Λανίτειο Λύκειο Α΄ Λεμεσού
Από πολύ νωρίς στην ιστορία του ο άνθρωπος στρέφει τα μάτια του στον ουρανό προσπαθώντας να εξηγήσει την απεραντοσύνη που τον περιβάλλει και να δώσει απαντήσεις στα ερωτήματα του. Στην αρχή βέβαια, δεν μπορεί να συλλάβει το μέγεθος αυτού του κόσμου. Μοιάζει τόσο μεγάλος για τα μέτρα των ανθρώπων!
Με το πέρασμα των αιώνων οι άνθρωποι αρχίζουν να πιστεύουν σε έναν όλο και μεγαλύτερο κόσμο. Σήμερα οι διαστάσεις του δεν ¨χωράνε¨ πια στον ανθρώπινο νου.
Σχεδόν παράλληλα με την προσπάθεια για την εξήγηση των ουράνιων φαινομένων, ο άνθρωπος αναρωτιέται και για το χώμα που πατά, τον αέρα που αναπνέει, το νερό που πίνει, τη φωτιά που τον ζεσταίνει και προσπαθεί να εξηγήσει από τι και πως είναι φτιαγμένα.
Πρώτοι οι Έλληνες φιλόσοφοι διατύπωσαν την άποψη ότι η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά άτομα κι αυτό τους οδήγησε στη σκέψη για την ύπαρξη απείρων κόσμων, συσχετίζοντας από πολύ νωρίς το μικρό με το μεγάλο. Η σύνδεση της κίνησης των ουράνιων σωμάτων με αυτή των αντικειμένων στη Γη από τον Νεύτωνα έκανε πιο ισχυρή την πίστη στη συσχέτιση αυτή. Η θεωρία της Σχετικότητας του ¨Αϊνστάιν και η Κβαντομηχανική μας δείχνουν το δρόμο για να ανεβοκατεβαίνουμε από το μεγάλο στο μικρό και αντίστροφα. Ειδικά η Κβαντομηχανική μας οδηγεί από το μικρό στο μικρότερο για να φθάσουμε στα πραγματικά άτμητα άτομα, όπως τα εννοούσε ο Δημόκριτος. Σήμερα οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι όλα τα μέλη του Σύμπαντος, από τα πιο ταπεινά μέχρι τα πιο πολύπλοκα, είναι φτιαγμένα από ένα μικρό αριθμό στοιχείων που συνδυάζονται με χίλιους τρόπους μεταξύ τους, δημιουργώντας αυτή την τεράστια ποικιλία μορφών που βλέπουμε. Στη σύγχρονη Κοσμολογία, η μελέτη του άπειρα μικρού βοηθά στην κατανόηση του άπειρα μεγάλου. Η φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων συναντά την Κοσμολογία στην προσπάθεια να εξηγηθεί το Σύμπαν. Είναι λοιπόν ο μικρόκοσμός που καθορίζει τη μοίρα μας;
Πριν αρχίσουμε το ταξίδι μας στο Σύμπαν ας δούμε τους τρομακτικούς αριθμούς που αναφέρονται στις αποστάσεις ή άλλα μεγέθη του.
Παρά, τη φαινομενική του, εξάλλου ηρεμία, το Σύμπαν είναι βίαιο. Χαρακτηρίζεται από αργές αλλαγές, αλλά και αιφνίδιες εκρήξεις, εκπομπή ποικίλλων ακτινοβολιών αλλά και ασύλληπτες διεργασίες της ύλης. Και υφίσταται μια συνεχή εξέλιξη προς ένα άγνωστο, προς το παρόν, τέλος. Επειδή οι αποστάσεις αυτές είναι τεράστιες, συνήθως εκφράζονται παραστατικά, με τον χρόνο που χρειάζεται το φως για να τις καλύψει. Ας αναφερθεί ότι το φως τρέχει με ταχύτητα 300.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, τη μεγαλύτερη ταχύτητα που γνωρίζει n Φύση.
Ταξιδεύοντας μ’ αυτή την ιλιγγιώδη ταχύτητα, ένας υποθετικός ταξιδιώτης χρειάζεται ένα μόνο δευτερόλεπτο για να φτάσει στη Σελήνn, χρειάζεται μερικές ώρες για να ξεφύγει από το ηλιακό μας σύστημα, κάπου 100.000 έτη για να διασχίσει τον Γαλαξία μας, και 2 εκατομμύρια έτη για να φθάσει στην Ανδρομέδα, τον κοντινότερο προ το δικό μας γαλαξία. Τέλος, χρειάζεται 15 τουλάχιστον δισεκατομμύρια έτη για να βρεθεί, αυτός ο υποθετικός ταξιδιώτης, στα πέρατα του ορατού σύμπαντος, έχοντας διασχίσει μερικά δισεκατομμύρια γαλαξίες που ο καθένας αποτελείται κατά μέσο όρο από 100 δισεκατομμύρια άστρα.
Οι αριθμοί αυτοί δίδουν μια ιδέα της ασύλληπτης έκτασης του Σύμπαντος. Ας δούμε όμως και ορισμένα μεγέθη που χαρακτηρίζουν το μικρόκοσμο. Το πρωτόνιο, το βασικό μικροσωματίδιο της ύλης, έχει διαστάσεις 10-15 m, και την απειροελάχιστη μάζα των 10-27 kg. Είναι ελαφρότερο δηλαδή από ένα κουνούπι κατά έναν αριθμό με 21 μηδενικά! Ένα μέσο άτομο, όπως αυτό του οξυγόνου, έχει διαστάσεις 10-10 m, μεγαλύτερες κατά 100.000 φορές περίπου από αυτές του πρωτονίου. ‘Έτσι, χρειάζονται κάπου 10 εκατομμύρια άτομα στη σειρά για να καλύψουν τη μύτη ενός μολυβιού. Είναι προφανές, ότι ο αριθμός των ατόμων στο Σύμπαν είναι κολοσσιαίος. Υποθέτοντας ότι όλα τα αστέρια περιέχουν τον ίδιο αριθμό ατόμων με τον Ήλιο, τα άτομα του Σύμπαντος υπολογίζονται σε 1079.
Η κλίμακα λοιπόν από το απείρως μικρό – τον μικρόκοσμο – στο απέραντα μεγάλο, είναι ασύλληπτη.
Ας ξεκινήσουμε λοιπόν το ταξίδι μας από τα απειροελάχιστα μικρά σωματίδια στα απέραντα μεγάλα σμήνη γαλαξιών και το σύμπαν.
Η εκπληκτική ιστορία της ζωής του σύμπαντος ξεκινάει από την μακρινή αρχή, με τη γέννηση της ύλης, της ενέργειας και χρόνου στη Μεγάλη Έκρηξη, πριν από 15 ή πιθανόν και 20 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι ακραίες εκείνες συνθήκες της μεγάλης έκρηξης δεν υπάρχουν σήμερα όμως υπάρχουν αστρονομικές παρατηρήσεις οι οποίες υποστηρίζουν τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης. Και αν ακόμη κάποια άλλη θεωρία επαληθευτεί στο μέλλον, η Μεγάλη έκρηξη θα παραμείνει ένα από τα μεγαλειώδη δημιουργήματα της επιστημονικής σκέψης του 20ου αιώνα. Είναι μια θεωρία που συνδέει το μικρόκοσμο με το μακρόκοσμο και οδηγεί από την αρχή του σύμπαντος σ΄ένα τέλος που μπορούμε μόνο να υποθέσουμε.
Στη θεωρία αυτή το σύμπαν αναδύθηκε μέσα από την εκρηκτική πληθωριστική φάση της διαστολής του στην τρομερά ψηλή θερμοκρασία των 1027 Κ. Η ύλη και η ενέργεια ήταν συμπιεσμένη σε μια πύρινη μάζα με αφάνταστα μεγάλη πυκνότητα. Η πρώτη στιγμή για την οποία μπορούμε να μιλάμε με βεβαιότητα είναι ένα πάρα πολύ μικρό διάστημα 10-43 δευτερολέπτων. Πριν από αυτό υπάρχει η πεποίθηση ότι οι τέσσερις δυνάμεις που γνωρίζουμε σήμερα, η βαρύτητα, η ασθενής, η ισχυρή, και η ηλεκτρομαγνητική – ήταν ενοποιημένες σε μια. Ολόκληρο το σύμπαν – το οποίο μπορεί να είναι και ένα μέρος μόνο από ένα άγνωστο σύνολο- καταλάμβανε χώρο 10-20 φορές μικρότερο από έναν πυρήνα ατόμου! Όμως αυτό δεν διάρκεσε για πολύ. Μετά από τα 10-35 δευτερόλεπτα της ζωής του άρχισε να διογκώνεται και να αποκτά μέγεθος 1050 φορές μεγαλύτερο από ήταν πριν. Με την πτώση της θερμοκρασίας, η βαρυτική δύναμης αποχωρίζεται, ενώ παραμένουν ενοποιημένες οι άλλες τρεις. Στη συνέχεια αποχωρίζεται η ισχυρή πυρηνική δύναμη και παραμένουν ενοποιημένες οι ηλεκτροασθενής με την ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Ο χρόνος κυλά και το σύμπαν είναι μια αναβράζουσα μάζα από σωματίδια που εμφανίζονταν πρόσκαιρα και εξαφανίζονταν πάλι. Σωμάτια και τα αντισωμάτια τους , με αντίθετες ιδιότητες, κατακλύζουν το σύμπαν.
Στο πρώτο εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου της ζωής του, στο σύμπαν κατοικούσαν φωτόνια και ελεύθερα quarks. Απειροελάχιστα μικρά σωματίδια στην καρδιά των ατόμων με τόσο περίεργες ιδιότητες, που δεν υπήρχαν λέξεις να τα περιγράψουν. Λέξεις όπως ¨χρώμα¨ και ¨γοητεία¨ χρησιμοποιούνται με καινούργια σημασία – αν και το χρώμα δεν έχει κανένα νόημα σ΄αυτό το επίπεδο και τα σωματίδια ασκούν γοητεία μόνο στους φυσικούς μια και είναι τόσο περίπλοκα.
Κατόπιν τα quarks συνδέθηκαν για να σχηματίσουν αδρόνια, τα γνωστά σε μας πρωτόνια και νετρόνια, που αποτελούνται από τριάδες quarks, και μεσόνια, που αποτελούνται από ζεύγη quarks.
Η διαστολή του σύμπαντος συνεχίζεται, το σύμπαν όλο και μεγαλώνει σε όγκο και η θερμοκρασία του ελαττώνεται όλο και πιο πολύ. Η τεράστια εκτόνωση της ενέργειας δημιουργεί ένα τεράστιο αριθμό ατομικών σωματιδίων…Μέσα σ΄ αυτό το χάος από ακτινοβολίες και εξωτικά σωματίδια άρχισε να αποκτάει η ύλη τη δομή που έχει σήμερα.
Περίπου μετά από ένα δευτερόλεπτο αρχίζει η εποχή των λεπτονίων, όταν το σύμπαν είχε κρυώσει τόσο πολύ, ώστε τα λεπτόνια – ηλεκτρόνια, νετρίνα και τα αντισωματίδια τους- δεν αντιδρούσαν πλέον έντονα με τα αδρόνια. Τα λεπτόνια μπορούσαν να επιβιώνουν για πολύ και τα πρωτόνια με τα νετρόνια άρχιζαν να σχηματίζουν πυρήνες.
Κατά τη διάρκεια των πρώτων τριών λεπτών συναρμολογήθηκαν οι πυρήνες των ελαφρότερων στοιχείων. Ενώ τα περισσότερα πρωτόνια έμειναν μόνα τους, μερικά δεσμεύτηκαν στους πυρήνες ηλίου, ο κάθε ένας από τους οποίους περιέχει δυο πρωτόνια και δυο νετρόνια. Μικρότερος αριθμός πρωτονίων και νετρονίων σχημάτισαν πυρήνες δευτερίου.
Μετά από 100 000 χρόνια οι ατομικοί πυρήνες άρχισαν να αποκτούν ηλεκτρόνια και να σχηματίζουν ολοκληρωμένα άτομα στα οποία το θετικό και το αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο εξουδετερώνουν το ένα το άλλο. Το σύμπαν περνούσε τώρα μια καινούργια φάση στη ζωή του. Ουδέτερα ηλεκτρικά άτομα και φωτόνια συνυπήρχαν . Τα φωτόνια τώρα ταξίδευαν μέσα στο σύμπαν με τη μορφή ακτινοβολίας περιβάλλοντος και αντιδρούσαν σπάνια με τα άτομα – με την ύλη. Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του σύμπαντος ήταν σε μορφή υδρογόνου και ηλίου τα υλικά από τα οποία έμελλε να γίνουν οι γαλαξίες. Το σύμπαν συνέχιζε να επεκτείνεται και να κρυώνει….
Η έννοια του ατόμου βασάνιζε τους ανθρώπους από τον καιρό των φιλοσόφων μέχρι και τους επιστήμονες του σήμερα. ¨Στην πραγματικότητα υπάρχουν μόνον τα άτομα και το κενό¨ όπως έλεγε και ο Δημόκριτος. Και τα λόγια αυτά, ειπωμένα πριν από τόσους αιώνες, αποκτούν τώρα μια ιδιαίτερη σημασία καθώς εκτός από τα άτομα, το κενό παίζει κι αυτό ένα σπουδαίο ρόλο στη μελέτη της δομής της ύλης. Έτσι το άτομο του Λεύκιππου και του Δημόκριτου πέρασε από τον Δάλτονα στον Τόμσον – ο οποίος ανακάλυψε πειραματικά την ύπαρξη του ηλεκτρονίου και εισήγαγε το μοντέλο του σταφιδόψωμου, από τον Τόμσον στο Ραδερφορτ, ο οποίος με ένα ιστορικό πείραμα ¨εισχωρεί¨στα άδυτα του ατόμου, όπου τον περιμένει μια έκπληξη « το μεγαλύτερο μέρος του είναι άδειο». Το κενό του Δημόκριτου υπάρχει μέσα στο ίδιο το άτομο! Το πλανητικό μοντέλο του Ράδερφορτ βελτιώνεται και αντικαθίσταται από το μοντέλο του Μπορ….Και η ιστορία συνεχίζεται όπου τα αυστηρά καθορισμένα μονοπάτια των ηλεκτρονίων στο άτομο του Μπορ αντικαταστάθηκαν από τα κυματικά νέφη πιθανότητας του Σρέντιγκερ και την πεποίθηση του Λουί Ντε Μπροκλί ότι τα ηλεκτρόνια δεν είναι σωματίδια αλλά κύματα. Όπως και το φως έτσι λοιπόν και τα σωματίδια έχουν ¨διχασμένη προσωπικότητα¨
Παρόλα αυτά μέσα από τη μαγεία αυτή του κόσμου του ατόμου ξεπροβάλει η ύλη όπως την αισθανόμαστε εμείς. Το ίδιο είδος ύλης υπάρχει και στις πιο μακρινές αποστάσεις που μπορούμε να παρατηρήσουμε, η οποία συμπεριφέρεται ακριβώς όπως εκείνη που βρίσκεται στον κοντινό μας περίγυρο. Συνδυασμοί πλέον αυτών των ευσταθών ατόμων αρχίζουν να κατασκευάζουν την ύλη. Τα πρώτα μόρια εμφανίζονται, απλές χημικές ενώσεις κατακλύζουν το σύμπαν.
Τα πρώτα ουράνια σώματα αρχίζουν να δημιουργούνται. Το πρωταρχικό αυτό αέριο, ήλιου και υδρογόνου, φαίνεται να συνεχίζει να διαστέλλεται για δυο ολόκληρα δισεκατομμύρια χρόνια, πριν συμβεί το επόμενο μεγάλο γεγονός στην εξέλιξή του σύμπαντος, η εμφάνιση των γαλαξιών εμβρύων. Η διαφοροποίησή του σε περιοχές μεγαλύτερης και μικρότερης πυκνότητας οδήγησαν στο να δημιουργηθούν τα σμήνη και τα υπερσμήνη των γαλαξιών. Οι γαλαξίες αποτελούνται από συγκεντρώσεις αστεριών και αερίων, καθώς και σκόνης μερικές φορές, που απέχουν μεγάλες αποστάσεις μεταξύ τους. Ένα σμήνος γαλαξιών μπορεί να είναι απλό ζεύγος ή τριάδα γαλαξιών μέχρι ένα τεράστιο σύνολο με χιλιάδες μέλη. Όλα τα σμήνη αποτελούνται από τρία κύρια είδη γαλαξιών. Μια πανδαισία χρωμάτων και σχημάτων μέσα στο κοσμικό πανόραμα. Οι σπειροειδείς που έχουν ένα κεντρικό πυρήνα, οι ελλειπτικοί που έχουν περίπου το σχήμα μπάλας του ράγκμπι και οι ανώμαλοι που δεν έχουν συγκεκριμένο σχήμα. Το σμήνος στο οποίο ανήκει ο δικός μας γαλαξίας, η Τοπική μας ομάδα, είναι μικρό. Ονομάζεται Milky Way γιατί φαίνεται σαν μια γαλακτόχρωμη ταινία στον ουρανό που αποτελείται από χιλιάδες αστέρια πολύ κοντά το ένα στο άλλο, ώστε να μην μπορούμε να τα ξεχωρίσουμε. Αποτελείται από 26 κύρια μέλη που βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Ο δικός μας γαλαξίας ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 200 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο σε σχέση με την ομάδα ως σύνολο. Ολόκληρη η ομάδα έχει διάμετρο σχεδόν τέσσερα εκατομμύρια έτη φωτός. Το πιο κοντινό σε μας σμήνος είναι εκείνο που βρίσκεται στον αστερισμό της Παρθένου με μέση απόσταση 52 εκατομμύρια έτη φωτός από εμάς. Το μεγάλο σμήνος στην Κόμη της Βερενίκης , βρίσκεται 326 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, ενώ το μεγάλο σμήνος του Περσέα 235 εκατομμύρια έτη φωτός από εμάς.
Στη συνέχεια εμφανίστηκαν κατά τόπους μέσα στους πρωτογαλαξίες συγκεντρώσεις αερίων. Οι συγκεντρώσεις αυτές των νεφών αερίων και η σκόνη αναφέρονται ως μεσοαστρική ύλη, και παίρνουν την μορφή φωτεινών και σκοτεινών νεφών. Έχουν μια υπέροχη θέα ειδικά σε οπτικές φωτογραφίες στις οποίες μπορούν να αποτυπωθούν τα χρώματά τους. Μέσα στα νεφελώματα αυτά κάτω από ορισμένη πυκνότητα των αερίων, θερμοκρασίας και πίεσης άρχισαν να σχηματίζονται οι πρώτοι αστέρες.
Δισεκατομμύρια αστέρια υπάρχουν και στον πιο μικρό γαλαξία. Εκπέμπουν το δικό τους φως, το οποίο γεννιέται μέσα τους με πυρηνική σύντηξη.
Από τα αρχαία χρόνια ο ουρανός προκαλούσε την περιέργεια των κατοίκων της Γης. Για τους αρχαίους πολιτισμούς, ο ουρανός θεωρείτο ένα είδος θόλου, που κανένα ανθρώπινο πλάσμα δεν μπορούσε να φθάσει. Πάνω του υπήρχαν καρφωμένα τα αστέρια. Οι άνθρωποι ανέτοιμοι να εξηγήσουν την ομορφιά του νυκτερινού ουρανού, τη δημιουργία των αστεριών την τυχόν κίνηση ή ακινησία τους γνώριζαν σίγουρα ότι η μέρα διώχνει πάντα τη νύκτα, το φως διαδέχεται το σκοτάδι και ναι , κάθε πρωί ο Ήλιος προβάλλει στη γνωστή πλευρά του ορίζοντα για να ζεστάνει τις καρδιές τους και να τους δώσει ζωή. Όμως η αγάπη τους για τη φύση και η τεράστια φαντασία τους, αναγνώριζε μέσα από τους σχηματισμούς των αστεριών γνωστά αντικείμενα ή χαρακτήρες από μύθους και θρύλους. Δεν είναι τυχαίο το γεγονός ότι πολλοί αστερισμοί έχουν πάρει την ονομασία τους μέσα από την ελληνική μυθολογία. Περσέας και Ανδρομέδα, Ηρακλής, Πήγασος, Ωρίονας, δίδυμοι, Κένταυρος η μικρή και η μεγάλη άρκτος.
Μέσα στο πλήθος αυτών των αστεριών κάπου μέσα στο δικό μας γαλαξία ο Ήλιος μας ξεπροβάλλει πριν από 4,56 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο Ήλιος μας δηλαδή είναι ένας ¨νέος¨, ηλικίας περίπου 5 δισεκατομμυρίων ετών! Το κέντρο του μοιάζει με τεράστια συλλογή, από ατομικές βόμβες που εκρήγνυνται συνεχώς.
Ένα πλανητικό σύστημα γεννιέται από το αέριο και τη σκόνη που απομένει μετά τη δημιουργία του πρωτοαστέρα. Στο πρώτο στάδιο σχηματίζονται αμέτρητοι μεγάλοι όγκοι, που ονομάζονται πλανητοειδή, με τη συνένωση των κόκκων σκόνης . Σε παραπέρα συγκρούσεις τα πλανητοειδή διαμελίστηκαν και ανασχηματίστηκαν ώσπου τελικά σχημάτισαν ένα μικρό αριθμό πρωτοπλανητών. Οι πυρηνικές αντιδράσεις άρχισαν στον αστέρα , ενώ η ακτινοβολία του απομάκρυνε τα απομεινάρια του νέφους. Τα ελαφρά αέρια, όπως το υδρογόνο, το ήλιο, το μεθάνιο και η αμμωνία δεν μπορούσαν να τα συγκρατήσουν οι μικροί πρωτοπλανήτες στις εσωτερικές θερμότερες περιοχές του συστήματος, αλλά παρέμεναν σαν ατμόσφαιρες γύρω από τα μεγαλύτερα και ψυχρότερα σώματα.
Αυτά τα σώματα είναι οι πλανήτες, μερικοί από τους οποίους έχουν και μικρότερες συγκεντρώσεις ύλης – τους δορυφόρους τους – που περιστρέφονται γύρω τους. Η Γη μας έχει ένα τέτοιο δορυφόρο τη Σελήνη. Η Σελήνη θεωρείται ¨παιδί¨ μιας σύγκρουσης της Γης με κάποιο άλλο σώμα. Κομμάτια της κρούσης δημιούργησαν ένα δακτύλιο από μικρούς βράχους γύρω από τη Γη, που αργότερα συνενώθηκαν και σχημάτισαν τη Σελήνη. Τι απογοήτευση για τους ρομαντικούς να έχει το φεγγάρι μια τόσο πεζή ιστορία…!
Η οικογένεια του Ήλιου μας περιλαμβάνει εννέα μέγιστους πλανήτες και έναν αριθμό δορυφόρων, καθώς και χιλιάδες θραύσματα γνωστά ως αστεροειδείς. Άλλη πάλι ύλη έχει συγκεντρωθεί σε μικρά κομμάτια, τους κομήτες και τους μετεωρίτες. Το πλανητικό σύστημα του Ήλιου και τα ενδοπλανητικά ερείπια είναι ορατά μόνο, επειδή ανακλούν το φως του Ήλιου. Όμως όπως κάθε αρχή έχει και ένα τέλος, ό,τι γεννιέται πεθαίνει έτσι και ο Ήλιος μας θα γίνει κάποτε – μετά από μερικά δισεκατομμύρια χρόνια- ένας κόκκινος γίγαντας και θα αρχίσει να έλκει προς το μέρος του και να ¨καταπίνει ¨πρώτα τον Ερμή, μετά την Αφροδίτη και …ναι…πιθανόν να φαει και τη Γη, σαν τον Κρόνο που έτρωγε τα παιδιά του. Στο τέλος της ζωής του ο ¨βασιλιάς¨ Ήλιος του Κοπέρνικου, θα χάσει την αίγλη του και θα μετατραπεί σε ένα λευκό νάνο, για να θυμίζει στους αστρονόμους ενός ίσως καινούργιου Κόσμου ότι εκεί κάποτε υπήρχε το Ηλιακό μας σύστημα.
Σήμερα 15 με 20 δισεκατομμύρια χρόνια μετά την μεγάλη έκρηξη το σύμπαν έχει εξελιχθεί στην αχανή, συνεχή εξαπλούμενη μάζα των γαλαξιών που παρατηρούμε σήμερα και εκτείνεται σε τόσο μεγάλη απόσταση στα βάθη του διαστήματος που ούτε τα πιο σύγχρονα όργανα δεν μπορούν να μετρήσουν . Μέσα στο αχανές αυτό σύμπαν, η Γη μας είναι απλά ένας βράχος σε τροχιά γύρω απ΄ένα αστέρι όχι ιδιαίτερα σημαντικό. Όμως οι ανακαλύψεις της σύγχρονης επιστήμης μας δίνουν κάθε δικαίωμα να θεωρούμε το ανθρώπινο γένος ως την κορωνίδα όλου του σύμπαντος. Στο δικό μας ηλιακό σύστημα μόνο ο πλανήτης Γη μπορεί να συντηρήσει ζωή – όπως τουλάχιστον την γνωρίζουμε- κι ΄από την άποψη αυτή είναι μοναδικός.
Το πώς άρχισε η ζωή στη Γη παραμένει μυστήριο. Άρχισε, όταν οι συνθήκες ήταν κατάλληλες για τη σύνθεση των βασικών χημικών ενώσεών της ή με την άφιξη της σύνθετης οργανικής ύλης από το διάστημα;
Η γέννηση της ζωής μπορεί να συνέβη περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν η ενέργεια από τις ηλεκτρικές καταιγίδες δρώντας στην αρχική ατμόσφαιρα από μεθάνιο, αμμωνία, μονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα και νερό, παρήγαγε αμινοξέα, τα οργανικά εκείνα μόρια που είναι οι δομικές μονάδες των πρωτεϊνών, αλλά και βασικά συστατικά των ζωντανών οργανισμών. Με τον άνθρακα να παίζει ουσιαστικό ρόλο στη δημιουργία των πρώτων οργανικών μορίων σημαντικών για κάθε ζωντανό οργανισμό – μεθάνιο, αιθάνιο, αιθυλένιο, γλυκόζη, αδενίνη. Το χημικό στοιχείο του άνθρακα πλεονεκτεί έναντι των άλλων, σχηματίζοντας δακτυλίους και αλυσίδες, πολλές χημικές ενώσεις και πολυμερή βάση των περισσότερων σύνθετων οργανικών μορίων σημαντικών, για τη δόμηση και τη συντήρηση της ζωής.
Επίσης, παρατηρήσεις που έγιναν στον κομήτη Halley και σε μετέωρα που φτάνουν στη Γη, έδειξαν ότι περιέχουν μια ουσία τη φορμαλδεΰδη η οποία μπορεί να έχει αποτελέσει τη βάση για την ανάπτυξη πολλών άλλων οργανικών μορίων. Έτσι, είτε από μετέωρα, είτε από τη σκόνη των κομητών που περιμάζεψε η Γη, καθώς περιστρεφόταν, οδήγησαν στην ύπαρξη της ζωής στη Γη.
Τα αμινοξέα που είναι από τα πιο σημαντικά ανθρακούχα μόρια τα οποία περιέχουν εκτός από άνθρακα και υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο, σχηματίζουν τις πρωτείνες . Αν μια πρωτείνη που περιέχει μόνο 10 μόρια αμινοξέων μπορεί να έχει 10 17 διαφορετικές μορφές συμπεριφοράς σκεφθείτε την απεριόριστη δράση των πρωτεϊνών, αφού στην πραγματικότητα οι πρωτείνες δεν έχουν ποτέ λιγότερα από μερικές εκατοντάδες αμινοξέα στην αλυσίδα τους.
Οι πρωτείνες παίζουν σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό και τη διατήρηση της ζώσας ύλης. Η παραγωγή των πρωτεϊνών καθορίζεται από το DNA που περιέχεται στον πυρήνα του κυττάρου κάθε ζωντανού οργανισμού. Το DNA αποτελείται από δυο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες που το κάθε νουκλεοτίδιό τους αποτελείται από μια φωσφορική ομάδα, το μονοσακχαρίτη δεσοξυριβόζη και μια αζωτούχα βάση που μπορεί να είναι είτε αδενίνη ή θυμίνη ή κυτοσίνη ή γουανίνη, ενωμένες σε μια διπλή έλικα. Η γενετική πληροφορία που υπάρχει στο γενετικό υλικό είναι η καθορισμένη σειρά των αζωτούχων αυτών βάσεων. Η πληροφορία αυτή υπάρχει σε τμήματα του DNA με συγκεκριμένη ακολουθία, τα γονίδια. Όταν ένα κύτταρο διαιρείται αυτές οι δυο λωρίδες ανοίγουν και δημιουργούν η κάθεμια ένα πιστό αντίγραφό της. Παρότι το DNA μπορεί να περιέχει 300 εκατομμύρια νουκλεοτίδια και, αν τεντωθεί φτάνει το ένα μέτρο, καταλαμβάνει πολύ λίγο χώρο, γιατί είναι συσπειρωμένο.
Η πρώτη απόδειξη ζωής στη Γη εμφανίζεται σε απολιθώματα περίπου 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αποτελείται από πολύ απλούς μονοκύτταρους οργανισμούς γνωστούς σαν προκαρυωτικά κύτταρα. Αυτό το είδος κυττάρου δεν έχει εντελώς καθορισμένο πυρήνα. Τα πρώτα κύτταρα που αναδύθηκαν από την ¨πρωταρχική σούπα¨ κι υπήρξαν ανεξάρτητα στη Γη, κάπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ήταν πιθανότατα τα βακτηρίδια, τα οποία τρέφονταν με οργανικά μόρια στο πλούσιο χημικά περιβάλλον τους. Από αυτά πιθανόν να προέκυψαν τα πρώτα φυτά, όμοια με τις σημερινές άλγες. Κατά την φωτοσύνθεσή τους αυτά τα πρωτόγονα φυτά αυξάνουν την περιεκτικότητα σε οξυγόνο του νερού μέσα στο οποίο ζούσαν. Μόνο μετά από αυτό μπορούσαν να υπάρξουν ζώα, τα οποία εξαρτώνται από το οξυγόνο.
Πέρασαν πολλά εκατομμύρια χρόνια για να εξελιχθούν πιο τέλειες μορφές ζωής. Με τον καιρό αναπτύχθηκαν πολυκυτταρικοί οργανισμοί. Περίπου 560 εκατομμύρια χρόνια πριν εξελίχθηκαν πολύπλοκοι οργανισμοί όπως τα μεγάλα θαλάσσια φυτά και ζώα. Στη συνέχεια εμφανίστηκαν κοράλλια και ψάρια στη θάλασσα και στη στεριά φυτά, βρύα και φτέρες. Τώρα ελευθερωνόταν οξυγόνο και τα ζώα της ξηράς , έντομα, ψάρια με πνευμόνια καθώς και τα πρώτα αμφίβια μπορούσαν να κατοικήσουν τον πλανήτη. Τα ερπετά έκαναν την εμφάνιση τους, οι δεινόσαυροι το πέταγμα των πρώτων πουλιών και η εμφάνιση των θηλαστικών. Αυτά επικράτησαν μετά από τη σύγκρουση ενός τεράστιου κομήτη με τη Γη, προκαλώντας μεγάλες κλιματικές αλλαγές. …
Μόνο 4 εκατομμύρια χρόνια πριν άρχισαν να περπατούν πάνω στη Γη οι πρώτοι πρόγονοι του ανθρώπου. Ο άνθρωπος , από τα θηλαστικά, έχει τον πιο ψηλό βαθμό ευφυίας πράγμα που αντανακλάται σε κάθε έκφραση της συμπεριφοράς του.
Μέσα από το ανήσυχο πνεύμα της ανθρώπινης φύσης και τη συνεχή αναζήτηση των ανθρώπων για την προέλευση τους και τον κόσμο στον οποίο ζουν, οι επιστήμονες κατάφεραν να μπουν στα άδυτα του μικρόκοσμου αλλά και στην απεραντοσύνη του μακρόκοσμου.
Σήμερα στον 21ο αιώνα τον αιώνα της επιστήμης και της τεχνολογίας επιταχυντές εξερευνούν τα μικροσκοπικά στοιχειώδη σωματίδια και δορυφορικά τηλεσκόπια ανιχνεύουν βαθιά μέσα στο σύμπαν.
Τεράστιοι επιταχυντές ευθύγραμμοι και κυκλικοί και ανιχνευτές σωματιδίων είναι τα κύρια εργαλεία της φυσικής υψηλών ενεργειών. Από τις συγκρούσεις φορτισμένων σωματιδίων που κινούνται μέσα σ’ένα μαγνητικό πεδίο αναδύεται ένας μεγάλος αριθμός στοιχειωδών σωματιδίων. Μέσα στους επιταχυντές τεράστιοι ανιχνευτές καταγράφουν πάνω από 100 000 συγκρούσεις σωματιδίων. Τα ίχνη των υποατομικών σωματιδίων σχηματίζουν πολύπλοκες μορφές σε θαλάμους φυσαλίδων γεμάτους με υδρογόνο. Ένας ολόκληρος ¨ζωολογικός κήπος¨ από σωματίδια ξεπροβάλλει. Λεπτόνια, μεσόνια, βαρυόνια, αδρόνια, μποζόνια, φερμιόνια τα οποία οφείλουν τα ονόματα τους είτε στη μάζα τους, είτε στο σπιν ή ακόμη στις αλληλεπιδράσεις τους. Ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια, νετρίνα, μιόνια, πιόνια, καόνια, και μια μεγάλη ποικιλία από σωματίδια έχουν κατακλύσει το σύμπαν μας. Σήμερα οι επιστήμονες προσπαθούν να βάλουν μια τάξη σ΄αυτό το χάος και αιώνες τώρα, αφότου ξεκίνησε η έρευνα για την ανακάλυψη των θεμελιωδών συστατικών στοιχείων από τα οποία συντίθεται όλη η πολυπλοκότητα και η ομορφιά του κόσμου της καθημερινής εμπειρίας, έχουν καταλήξει σε μια απίστευτα απλή απάντηση. Το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής που αποτελείται από έξι λεπτόνια, το ηλεκτρόνιο, το μιόνιο, το ταυ και τα αντίστοιχα τους νετρίνα, έξι κουάρκ, το πάνω και το κάτω, το χαριτωμένο, το παράδοξο, το όμορφο και το αληθινό, και σε δεκατρία σωματίδια, φορείς των δυνάμεων, οκτώ γλοιόνια, τρια ασθενή μποζόνια, το φωτόνιο και το βαρυτόνιο. Μ΄αυτά δε μας λείπει τίποτε από όσα χρειαζόμαστε για να περιγράψουμε όλα εκείνα τα ακατάληπτα στους αμύητους φαινόμενα που μελετούν οι σωματιδιακοί φυσικοί. Σήμερα διεξάγονται πειράματα σε τεράστιους επιταχυντές για την παρατήρηση του σωματιδίου Higgs ενός από τα μποζόνια έτσι ώστε η συμπλήρωση του μοντέλου να είναι δυνατή….
Οι αντιδράσεις που δημιουργούνται στους σύγχρονους επιταχυντές μιμούνται διαδικασίες που συνέβησαν κατά τα πρώτα δευτερόλεπτα της δημιουργίας του σύμπαντος.
Και όσο οι επιστήμονες διεισδύουν όλο και περισσότερο στον μικρόκοσμο, διαστημικά τηλεσκόπια μας ¨προσγειώνουν¨. Δεν είμαστε εμείς το κέντρο του κόσμου. Δεν υπάρχει καν κέντρο. Για πρώτη φορά καταλαβαίνουμε πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν! Και δεν φτάνει αυτό το σύμπαν διαστέλλεται!
Η αναζήτηση συνεχίζεται, το ακούραστο μυαλό του ανθρώπου δεν ενδίδει ψάχνει για την θεωρία εκείνη που θα δώσει στο Σύμπαν που ζούμε την εξήγηση τόσο του μικρόκοσμου όσο και του μακρόκοσμου.
