Μια Νέα Κοσμολογία και μια παλιά ιστορία...

(ντισκλέιμερ: το παρακάτω άρθρο έχει κάποια τεχνικά σημεία που θα δυσκολέψουν τον μη ειδικό και φυσικά είναι και σεντονάκι)

Η εφημερίδα το "ΕΘΝΟΣ" είχε μία από αυτές τις ημέρες το άρθρο με τίτλο, "Κοσμολογικό μοντέλο αλλάζει το σύμπαν". Παραθέτω κάποια ενδεικτικά αποσπάσματα από το άρθρο:

"Επανάσταση στην αστροφυσική μπορεί να φέρει η θεωρία του Ελληνα μαθηματικού Μανώλη Μανούσου που «διορθώνει» τον τρόπο με τον οποίο γίνονται οι αστρονομικές μετρήσεις, αφού ήδη επιστήμονες της NASA έδειξαν ενδιαφέρον και πρόκειται να τη δοκιμάσουν στις δικές τους αντίστοιχες μελέτες."

"Αντίθετα, το «μοντέλο» που προτείνει ο Ελληνας μαθηματικός από το Ηράκλειο Κρήτης παρουσιάζει τις λύσεις με συνδυασμό μαθηματικών-φυσικής, έτσι ώστε οι μετρήσεις και οι καταγραφές φάσματος να συμφωνούν απόλυτα!"

"Η εργασία του, ειδικά όσον αφορά τη «σκοτεινή ύλη», έχει γίνει αποδεκτή με κολακευτικά σχόλια και με χαρακτηρισμούς που δεν συνηθίζονται στις επιστημονικές παρουσιάσεις, όπως «ενδιαφέρουσα και συναρπαστική» από διακεκριμένους επιστήμονες της αστροφυσικής, κριτές στο επιστημονικό περιοδικό «Νuovo Cimento Β»."

"Την εργασία του Μανώλη Μανούσου υποστηρίζει στην Ελλάδα ο αν. καθηγητής, διευθυντής του Εργαστηρίου Αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο Αθηνών Ξενοφών Μουσάς, που τη θεωρεί «αξιόλογη και σοβαρή», έχοντας ήδη εντάξει τον εμπνευστή της στην ομάδα των συνεργατών του."

"«Οι δημοσιεύσεις του για το νέο κοσμολογικό μοντέλο που το ονομάζει Self Variation, ήδη πήραν πολύ καλές κριτικές διεθνώς, παρόλο που είναι δύσκολο να γίνει αμέσως αποδεκτή μια θεωρία που έρχεται σε σύγκρουση με την... ορθόδοξη άποψη."

"Κάποιοι άλλοι ίσως τη δουν με δυσπιστία, γιατί δεν προέρχεται από κάποιο μεγάλο ερευνητικό κέντρο. Αλλωστε έτσι αντιμετωπίστηκαν αρχικά όσοι έφερναν κάτι καινούργιο στην επιστήμη μας, ακόμη και ο ίδιος... Κοπέρνικος(!) και πιστεύω ότι θα χρειαστεί χρόνος και πολλές συζητήσεις σε συνέδρια για να κριθεί και να ξανακριθεί η εργασία του."

"Η δήλωση του επιφανούς Ευρωπαίου κοσμολόγου Τζον Πίκοκ ότι η ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας κατέχει τη μέγιστη πρόκληση για τη φυσική, επειδή δεν υπάρχει καμία εύλογη ή φυσική εξήγηση γι αυτήν (New scientist, 2006), καταγράφει την αδυναμία των υπαρχουσών θεωριών να ερμηνεύσουν τον φυσικό κόσμο. Μία από τις πρώτες συνέπειες της ανακάλυψης για τον νέο νόμο που κυριαρχεί στο σύμπαν, είναι το νέο κοσμολογικό μοντέλο που προκύπτει».

Την θεωρία του, μας την είχε παρουσιάσει ο κ. Μανούσος προς το τέλος του Μαρτίου, γύρω στις 18 αν θυμάμαι καλά, σε μία ομιλία που τον είχε προσκαλέσει να δώσει στον τομέα Αστροφυσικής ο κ. Μουσάς. Την ομιλία την είχα παρακολουθήσει από περιέργεια και εγώ.


=== Self-Variations και Κοσμολογία ===

Il Nuovo Cimento B
Volume 122 Issue 04 pp 359-388
Year: 2007
DOI: 10.1393/ncb/i2006-10159-9

Το παραπάνω άρθρο λοιπόν που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nuovo Cimento B, περιγράφει τι προβλέπει η θεωρία των Self-Variations για την κοσμολογία. Ας δούμε όμως λίγο τι λέει αυτή η θεωρία.

Καταρχήν, όπως λέει και το παραπάνω abstract,

”By investigating the theory of special relativity it is concluded that there exists an absolutely defined way for a slight and continuous increase of the charges and the rest masses of the particles, which is compatible with Maxwell’s laws and the conservation laws of physics, and which is the object of the theory of the self-variations.”

δηλαδή, η θεωρία των self-variations ουσιαστικά προτείνει την χρονική μεταβολή των μαζών ηρεμίας και των φορτίων των στοιχειωδών σωματιδίων και συγκεκριμένα την αύξησή τους με το πέρασμα του χρόνου. Τα φωτόνια, ως άμαζα σωματίδια, δεν επηρεάζονται από αυτή τη διαδικασία. Το γεγονός αυτό είναι η ιδέα κλειδί της θεωρίας, αφού τα φωτόνια παραμένοντας ανεπηρέαστα, θα φαίνονται να έχουν μικρότερη ενέργεια σε σχέση με τα σωματίδια καθώς περνάει ο χρόνος.

Η θεωρία των self-variations προτείνει ουσιαστικά ένα στατικό και επίπεδο σύμπαν (ουσιαστικά Νευτώνειο), στο οποίο δεν υπάρχει καμία κοσμολογική διαστολή. Αντιθέτως, αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως διαστολή εξαιτίας της μετατόπισης προς το ερυθρό του φωτός από τους μακρινούς γαλαξίες, όπως παρατήρησε ο Hubble, είναι η χαμηλότερη ενέργεια που είχαν τα φωτόνια που παρήχθησαν σε παλαιότερες εποχές εξαιτίας της αύξησης των μαζών και των φορτίων. Δηλαδή, επειδή η ενέργεια ενός φωτονίου που εκπέμπεται από την μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από μία στιβάδα σε μία άλλη, εξαρτάται από το γινόμενο $$\reverse\opaque m_ee^4$$, και επειδή η τιμές για τη μάζα και το φορτίο παλαιότερα ήταν μικρότερες, όταν συγκρίνουμε το μήκος κύματος του «παλαιού» φωτονίου με ένα που εκπέμπεται σήμερα από την ίδια μετάβαση, θα το βλέπουμε σαν να έχει μετατοπιστεί προς το ερυθρό το «παλαιό» (χαμηλότερη ενέργεια). Έτσι, ένα φωτόνιο που έρχεται από απόσταση «r», έχει ταξιδέψει για χρόνο $$\reverse\opaque \Delta t = \frac{r}{c}$$ και άρα έχει παραχθεί πριν από χρόνο Δt που ισοδυναμεί με αντίστοιχη χαμηλότερη ενέργεια ή αλλιώς ερυθρομετατόπιση.

Από την θεωρία λοιπόν προκύπτει ότι οι μάζες και τα φορτία μεταβάλλονται και οι ρυθμοί μεταβολής δίνονται από τις σχέσεις:
$$\reverse\opaque \dot{m}=-\frac{E_0}{\hbar}m$$, $$\reverse\opaque \dot{q}=-\frac{E_0}{\hbar}q $$, $$\reverse\opaque \dot{E_0}=\frac{m c^2}{b\hbar}E_0 $$,
όπου το b είναι κάποιος συντελεστής αναλογίας και το $$\reverse\opaque E_0 $$ είναι κάποια αρνητική ενέργεια (υπό μορφή φωτονίων σύμφωνα με την εργασία???).
Από αυτό το σύστημα των εξισώσεων, τελικά προκύπτουν οι εξισώσεις που δίνουν την χρονική εξέλιξη των μαζών και των φορτίων, ενώ από τη σχέση του μήκους κύματος ενός φωτονίου που εκπέμπετε από μία ενεργειακή μετάβαση σήμερα με το μήκος κύματος ενός φωτονίου που εκπέμφθηκε από την ίδια μετάβαση στο παρελθόν κάπου μακριά, προκύπτει μια σχέση ανάμεσα σε χρόνο ή απόσταση και ερυθρομετατόπιση (redshift z). Έτσι τελικά έχουμε τις σχέσεις:
$$\reverse\opaque \dot{m}=k\frac{A}{1-A}m $$, $$\reverse\opaque \dot{q}=k\frac{A}{1-A}q $$,
$$\reverse\opaque m(r)=m\frac{1-A}{1-Ae^{-kr/c}}$$, $$\reverse\opaque q(r)=q\frac{1-A}{1-Ae^{-kr/c}}$$,
$$\reverse\opaque z+1=\left(\frac{1-Ae^{-kr/c}}{1-A}\right)^5 $$,
$$\reverse\opaque m(z)=\frac{m}{(1+z)^{0.2}} $$, $$\reverse\opaque q(z)=\frac{q}{(1+z)^{0.2}} $$.

Οι τιμές των ποσοτήτων A και k υπολογίζονται (κάπως!!!) από την σύγκριση με τα πειραματικά δεδομένα για τις ερυθρομετατοπίσεις των γαλαξιών και είναι $$\reverse\opaque k=5\times 10^{-21}s^{-1}$$ και $$\reverse\opaque A=0.99$$ σύμφωνα με την εργασία.
Αυτός είναι και ο κορμός της θεωρίας των self-variations.

Σύμφωνα με την εργασία, η πρώτη κοσμολογική πρόβλεψη που κάνει η θεωρία, έχει σχέση με τους Quasars. Συγκεκριμένα η θεωρία φέρεται να προβλέπει την ύπαρξη κοσμολογικών αντικειμένων με ιδιότητες όμοιες με αυτές των Quasars. Αυτό γίνεται μέσω της ενέργειας ιονισμού των ατόμων και του ποσοστού ιονισμού τους σε μία αστρική ατμόσφαιρα, όπως αυτό υπολογίζεται από την εξίσωση του Saha.
Αυτό που λέει λοιπόν η θεωρία των self-variations είναι ότι καθώς απομακρυνόμαστε από το γαλαξία μας και άρα καθώς κοιτάμε αντικείμενα σε παλαιότερες χρονικές περιόδους, οι μάζες και τα φορτία των σωματιδίων σε αυτά τα αντικείμενα θα είναι όλο και μικρότερες και άρα οι ενέργειες ιονισμού θα είναι μικρότερες. Αυτό σημαίνει ότι στην ατμόσφαιρα ενός άστρου που βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση από τη Γη, επειδή η ενέργεια ιονισμού των ατόμων θα είναι μικρότερη, θα υπάρχουν και περισσότερα ιονισμένα άτομα από ότι υπάρχουν σε ένα αντίστοιχο άστρο κοντά μας. Άρα από το ποσοστό ιονισμού το αντικείμενο εκείνο θα μας φαίνεται σαν να είναι σε υψηλότερη θερμοκρασία από την πραγματική του. Συγκεκριμένα εξάγεται από το νόμο του Saha ότι η θερμοκρασία που θα φαίνεται το αντικείμενο να έχει είναι σαν συνάρτηση της ερυθρομετατόπισης:
$$\reverse\opaque T(z)=T_r(1+z)$$.
Η άλλη πρόβλεψη που κάνει, σχετίζεται με τον ρυθμό παραγωγής ενέργειας στα άστρα και την επιφανειακή τους θερμοκρασία. Αρχικά υποθέτοντας ότι ο ρυθμός παραγωγής ενέργειας εξαρτάται απλά από την μάζα που μετατρέπεται κατά την πυρηνική αντίδραση σε ενέργεια και μετά υποθέτοντας ότι η επιφανειακή θερμοκρασία ενός άστρου εξαρτάται ευθέος από αυτό το ρυθμό, βγαίνει το συμπέρασμα ότι η θερμοκρασία των άστρων σε κάποια κοσμολογική απόσταση θα είναι:
$$\reverse\opaque T_r(z)=\frac{T}{(1+z)^{0.2}}$$.

Έτσι σύμφωνα με την εργασία του κ. Μανούσου, αν έχουμε αντικείμενα σε κοσμολογικές αποστάσεις που να μοιάζουν με άστρα, τότε αυτά θα έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία από τα αντίστοιχα αντικείμενα εδώ (και χαμηλότερης ενέργειας), αλλά θα φαίνονται ως αντικείμενα τεράστιας θερμοκρασίας σε εμάς (και τεράστιας ενέργειας). Έτσι σύμφωνα με τον κ. Μανούσο, αυτά τα αντικείμενα που προβλέπει η θεωρία του είναι υποψήφια για να περιγράψουν τους Quasars.

Σύμφωνα με τη θεωρία του κ. Μανούσου, οι Quasars είναι αντικείμενα διαστάσεων γαλαξία, που έχουν προκύψει από την αρχική βαρυτική κατάρρευση του υλικού του αρχικού σύμπαντος, οι οποίοι είναι σαν άστρα, με υψηλό βαθμό ιονισμού, αλλά χαμηλή θερμοκρασία, που φαίνονται να έχουν πολύ έντονη ακτινοβολία, σύμφωνα με τα παραπάνω.

Ακόμα, σύμφωνα με τον κ. Μανούσο, η θεωρία του προβλέπει ότι πηγαίνοντας ακόμα πιο μακριά, σε παλαιότερες εποχές, η θερμοκρασία του σύμπαντος είναι ακόμα πιο μικρή, αλλά λόγω της χαμηλής ενέργειας ιονισμού, όλα τα άτομα είναι ιονισμένα και άρα δημιουργείται μία «ιονόσφαιρα». Αυτή η ιονόσφαιρα αποτελεί το όριο του ορατού σύμπαντος, σύμφωνα με τον κ. Μανούσο, και από αυτή την περιοχή μας έρχεται η κοσμική ακτινοβολία, η οποία μπορεί και να ανακλάται σε αυτή την «ιονόσφαιρα» και μάλιστα από αυτή την ανάκλαση αναφέρεται στην εργασία ότι μπορεί να εξηγηθεί η πόλωση της κοσμικής ακτινοβολίας.

Φυσικά το μοντέλο του κ. Μανούσου προβλέπει και «εξηγεί» ένα σορό ακόμα πράγματα.

=== Επανάσταση στην αστροφυσική??? ===

Η απάντηση για όποιον βιάζεται είναι, ...φυσικά και όχι...

Τι συμβαίνει λοιπόν με το μοντέλο του κ. Μανούσου και ποία είναι η επαφή του με την φυσική πραγματικότητα;
Καταρχήν, δεν θα μπω καθόλου στη διαδικασία να εξετάσω κατά πόσο είναι σωστές οι εκφράσεις που παρουσιάζονται στην εργασία σε σχέση με την μεταβολή των μαζών και των φορτίων και κατά πόσο είναι συμβατές με τις εξισώσεις Maxwell όπως αναφέρεται στην εργασία (βασικά βαριέμαι να το κάνω). Ας πούμε ότι τις δέχομαι ως σωστές. Οπότε υποθέτουμε ότι ξεκινά από μία δόκιμη βάση ο κ. Μανούσος.

---Αρχή ισοδυναμίας---

Το πρώτο στοιχείο που έχει λοιπόν η θεωρία του κ. Μανούσου είναι το γεγονός ότι μεταβάλλονται οι μάζες και τα φορτία με το χρόνο και ότι ο ρυθμός αυτής της μεταβολής είναι:
$$\reverse\opaque \frac{\dot{m}}{m}=\frac{\dot{q}}{q}=k\frac{A}{1-A}=4.95\times 10^{-19}s^{-1}$$.

Μία τέτοια μεταβολή παραβιάζει την αρχή της ισοδυναμίας στην διατύπωσή της από τον Einstein και στην ισχυρή της διατύπωση. Τι σημαίνει αυτό όμως;

Η αρχή της ισοδυναμίας είναι μία από τις σημαντικότερες αρχές της φυσικής και βρίσκεται στην καρδία των θεωριών για τη βαρύτητα, όπως αντιλαμβανόμαστε τη βαρύτητα σήμερα. Έχει τρεις διατυπώσεις, οι οποίες έχουν ας πούμε κλιμακωτή ευρύτητα.
Αρχικά έχουμε την ασθενή αρχή ισοδυναμίας (Weak Equivalence Principle) ή αλλιώς αρχή ισοδυναμίας του Γαλιλαίου. Η αρχή αυτή λέει ουσιαστικά ότι όλα τα σώματα πέφτουν με τον ίδιο τρόπο σε ένα βαρυτικό πεδίο, ανεξάρτητα από τη σύστασή τους. Με άλλα λόγια, λέει ότι η βαρυτική μάζα είναι ίση με την αδρανειακή ανεξάρτητα του σώματος. Η αρχή αυτή εφαρμόζεται για σώματα με αρκετά μικρές διαστάσεις ώστε να μην νιώθουν τις ανομοιομορφίες του πεδίου και αρκετά μικρή μάζα ώστε να μην το αλλοιώνουν, ενώ δεν αφορά σώματα που έχουν άλλες ιδιότητες εκτός από την μάζα, όπως φορτίο για παράδειγμα.
Μετά έχουμε την αρχή ισοδυναμίας του Einstein (Einstein Equivalence Principle). Η αρχή αυτή λέει ότι αν έχουμε ένα σύστημα που εκτελεί ελεύθερη πτώση σε κάποιο βαρυτικό πεδίο, τότε κάθε τοπικά περιορισμένο πείραμα (εκτός από αυτά που σχετίζονται με φαινόμενα βαρύτητας) που εκτελείτε σε αυτό το σύστημα ή όποιο άλλο κινείται με σταθερή ταχύτητα ως προς αυτό, θα έχουν τα ίδια αποτελέσματα σύμφωνα με τις αρχές της ειδικής σχετικότητας ανεξάρτητα του που πραγματοποιείται μέσα στο σύμπαν.
Τέλος η ισχυρή αρχή ισοδυναμίας (Strong Equivalence Principle) λέει ότι και η αρχή ισοδυναμίας του Einstein, μόνο που περιλαμβάνει στα φαινόμενα της και τα βαρυτικά φαινόμενα

Κατά καιρούς έχουν διατυπωθεί θεωρίες που προτείνουν την παραβίαση κάποιων από αυτές τις αρχές, όπως για παράδειγμα εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας. Για να ελεγχθεί λοιπόν η θεωρία της σχετικότητας και οι διάφορες εναλλακτικές θεωρίες, έχουν γίνει διάφορα πειράματα που ελέγχουν την ακρίβεια των παραπάνω αρχών.

Τα παραπάνω πειράματα και τα αποτελέσματά τους, μπορεί να τα βρει κανείς (και φυσικά όχι μόνο εκεί) στο κλασσικό βιβλίο Theory and Experiment in Gravitational Physics του Clifford M. Will, και στην εργασία του ιδίου στο Living Reviews in Relativity, The Confrontation between General Relativity and Experiment . Τα αποτελέσματα των διαφόρων πειραμάτων διατυπώνονται υπό μορφή περιορισμών στις τιμές κάποιων παραμέτρων, δηλαδή ως μέγιστες ή ελάχιστες τιμές που μπορεί να πάρει κάποια παράμετρος ώστε να είναι συμβατή με τα αποτελέσματα του κάθε πειράματος. Έτσι για παράδειγμα τα πειράματα που ελέγχουν την ασθενή αρχή της ισοδυναμίας, υπολογίζουν την μέγιστη δυνατή απόκλιση του λόγου της αδρανειακής προς τη βαρυτική μάζα από τη μονάδα ή αλλιώς με πόσο καλή ακρίβεια το πείραμα μέτρησε αυτό το λόγο να είναι ίσος με 1. Τέτοιου τύπου πείραμα είναι το πείραμα του Eotvos.

Όπως είπαμε λοιπόν, η θεωρία του κ. Μανούσου παραβιάζει την αρχή της ισοδυναμίας στην ισχυρή της διατύπωση και στην διατύπωση κατά Einstein. Ο λόγος είναι ότι αυτές οι δύο αρχές θέλουν οι ποσότητες όπως τα φορτία και οι μάζες των σωματιδίων να είναι σταθερές. Η σταθερότητα αυτών των ποσοτήτων μπορεί να ελεγχθεί μέσω της σταθερότητας με το χρόνο της σταθεράς της λεπτής υφής $$\reverse\opaque \alpha\equiv\frac{e^2}{\hbar c^2}$$ η οποία εξαρτάτε από το φορτίο του ηλεκτρονίου, της αδιάστατης σταθεράς $$\reverse\opaque \beta\equiv\frac{G_f m_p^2 c}{\hbar^3}$$ που σχετίζεται με την ασθενή αλληλεπίδραση και που εξαρτάται από τη μάζα του πρωτονίου και τη σταθερά σύζευξης Fermi και τέλος από την παγκόσμια σταθερά της βαρύτητας G. Η παγκόσμια σταθερά της βαρύτητας μπορεί να συσχετιστεί με την αλλαγή της μάζας λόγω του ότι, όταν έχεις βαρυτικά πειράματα, τότε ουσιαστικά δεν μπορείς να ξεχωρίσεις το γινόμενο του G με τη βαρυτική μάζα. Έτσι αν έχεις κάποια μεταβολή της μορφής $$\reverse\opaque \frac{\dot{(Gm)}}{Gm}$$ τότε μπορείς ισοδύναμα να θεωρήσεις είτε ότι μεταβάλλεται η μάζα, είτε ότι μεταβάλλεται η σταθερά G και άρα θα έχεις ισοδύναμα $$\reverse\opaque \frac{\dot{G}}{G}=\frac{\dot{m}}{m}$$.

Όπως μπορεί να δει κανείς από τον παρακάτω πίνακα από το βιβλίο του Clifford Will:

ή αντίστοιχα από τους πίνακες από την εργασία στο Living Reviews:
Table 1, Bounds on cosmological variation of fundamental constants of non-gravitational physics
και
Table 5. Constancy of the gravitational constant
οι ανώτερες τιμές για την μεταβολή των διαφόρων ποσοτήτων είναι:
$$\reverse\opaque\frac{\dot{\alpha}}{\alpha}=\frac{2\dot{e}}{e}=0.5\times 10^{-16}yr^{-1}=1.6\times 10^{-24}s^{-1}$$
$$\reverse\opaque\frac{\dot{\beta}}{\beta}=\frac{2\dot{m_p}}{m_p}=1\times 10^{-11}yr^{-1}=3\times 10^{-19}s^{-1}$$
$$\reverse\opaque\frac{\dot{G}}{G}=\frac{\dot{m}}{m}=(4\pm 9)\times 10^{-13}yr^{-1}=(1.3\pm 2.9)\times 10^{-20}s^{-1}$$
και αν τις συγκρίνουμε με την μεταβολή που προτείνει η θεωρία του κ. Μανούσου
$$\reverse\opaque \frac{\dot{m}}{m}=\frac{\dot{q}}{q}=k\frac{A}{1-A}=4.95\times 10^{-19}s^{-1}$$
βλέπουμε ότι αποτυγχάνει να τις ικανοποιήσει και άρα θα πρέπει να θεωρείται καταδικασμένη.
Αυτός ο στοιχειώδης έλεγχος είναι κάτι που θα πρέπει να γίνεται σε κάθε νέα θεωρία που προτείνει τέτοιες αλλαγές και θα πρέπει να είναι σε θέση αυτή η θεωρία να ικανοποιεί τους παραπάνω περιορισμούς. Και πάνω από όλα κάθε σοβαρός επιστήμονας στον οποίο έρχεται μία τέτοια θεωρία θα πρέπει να κάνει αυτόν τον έλεγχο πριν προχωρήσει παρακάτω. Το ίδιο και ακόμα πιο αυστηρά ισχύει και για τον κριτή του οποιουδήποτε επιστημονικού περιοδικού στο οποίο υποβάλετε μία τέτοια εργασία για δημοσίευση.

---Quasars---

Αλλά για χάρη της συζήτησης ας συνεχίσουμε να ελέγχουμε τη θεωρία του κ. Μανούσου, ελέγχοντας τις προβλέψεις της. Το επόμενο θέμα μας λοιπόν είναι η εξήγηση των Quasar.
Στην εργασία του ο κ. Μανούσος κάνει μία συζήτηση για το ποσοστό ιονισμού σε σχέση με τις ενέργειες ιονισμού και βγάζει το συμπέρασμα ότι αφού η ενέργεια ιονισμού στο παρελθόν πρέπει να ήταν μικρότερη, τότε και το ποσοστό ιονισμού σε αστρικά αντικείμενα θερμοκρασίας T θα πρέπει να ήταν μεγαλύτερο και άρα θα φαίνονταν να ακτινοβολούν σαν αντικείμενα υψηλότερης θερμοκρασίας T1.
Τα πράγματα όμως δεν είναι έτσι. Αν δεχτούμε ότι η ενέργεια ιονισμού είναι πράγματι μικρότερη, τότε το ποσοστό ιονισμού θα είναι μεγαλύτερο στη θερμοκρασία T, αλλά αυτό το μόνο που σημαίνει είναι ότι αν βλέπαμε κάποια γραμμή από το φάσμα ενός ιονισμένου στοιχείου από την ατμόσφαιρα αυτού του άστρου, τότε απλά αυτή η γραμμή και μόνο θα φαινόταν να έχει μεγαλύτερη ένταση από ότι θα περιμέναμε για ένα αντικείμενο με θερμοκρασία T. Αντιθέτως το θερμικό φάσμα που θα βλέπαμε, δηλαδή η ακτινοβολία μέλανος σώματος που θα εξέπεμπε θα ήταν ακριβώς η ακτινοβολία ενός σώματος με τη συγκεκριμένη θερμοκρασία T και όχι παραπάνω. Ο λόγος είναι φυσικά ότι ο νόμος που δίνει το φάσμα του μέλανος σώματος δεν έχει απολύτως καμία εξάρτηση από τις μάζες και τα φορτία των στοιχειωδών σωματιδίων, αφού προκύπτει από τη στατιστική ενός αερίου φωτονίων για τα οποία δεν ισχύει καμία μεταβολή σύμφωνα με τη θεωρία του κ. Μανούσου. Άρα, αν ήταν να δούμε κάτι από ένα μακρινό «αστρικό» αντικείμενο θερμοκρασίας T, αυτό θα ήταν ένα θερμικό φάσμα θερμοκρασίας T και έντονες φασματικές γραμμές ιονισμένων στοιχείων που θα περιμέναμε να δούμε σε αρκετά υψηλότερες θερμοκρασίες.
Φυσικά όπως μπορεί να δει κανείς στον παρακάτω link
Quasar Spectral Features at Intermediate Redshift
αλλά και στην περιγραφή των ιδιοτήτων των Quasars στη Wikipedia, το φάσμα των Quasars αν εξαιρέσεις τις έντονες γραμμές, έχει ένα υπόβαθρο που κάθε άλλο παρά θερμικό είναι. Συγκεκριμένα περισσότερο μοιάζει με νόμο δύναμης, πράγμα που συμφωνεί με την τρέχουσα επιστημονική αντίληψη ότι οι Quasars είναι τα κέντρα ενεργών γαλαξιών στα οποία η ακτινοβολία παράγεται με μη θερμικό τρόπο.
Επιπλέων, έχουν φωτογραφηθεί οι Quasars μαζί με τους γαλαξίες που τους φιλοξενούν, όπως περιγράφει αυτό το λίνκ: Quasar host galaxies revealed by HST.

Και τώρα ερχόμαστε στην υπόθεση που κάνει ο κ. Μανούσος στην εργασία του για την θερμοκρασία των άστρων στο παρελθόν. Καταρχήν η υπόθεση είναι το λιγότερο αφελής, αφού δεν λαμβάνει υπόψη της κανέναν από τους μηχανισμούς που παίζουν ρόλο στην διαδικασία παραγωγής ενέργειας σε ένα άστρο, αλλά ούτε λαμβάνει υπόψη της και την δυναμική της δομής ενός άστρου. Για παράδειγμα, ο ρυθμός με τον οποίο παράγεται ενέργεια σε ένα άστρο με πυρηνικές αντιδράσεις εξαρτάται από την ενέργεια Gamow που εξαρτάται από τις μάζες των σωματιδίων και τα φορτία τους, εξαρτάται από την ενεργό διατομή που και αυτή εξαρτάται από τις παραπάνω ποσότητες και διάφορα άλλα, ενώ τελικά η θερμοκρασία της ατμόσφαιράς του εξαρτάται από την ολική του λαμπρότητα και τις διαστάσεις του που και πάλι εξαρτώνται από όλα τα παραπάνω και την συνολική δομή του άστρου. Δηλαδή για να βγει κάποιο σοβαρό συμπέρασμα, πρέπει κανείς να κάνει μία πλήρη διερεύνηση με τις εξισώσεις δομής του άστρου, αλλάζοντας τις διάφορες παραμέτρους. Μία τέτοιου είδους σοβαρή δουλεία μπορεί να δει κανείς στην εργασία Stars In Other Universes: Stellar structure with different fundamental constants.

Τέλος, για τους Quasars του ο κ. Μανούσος υποθέτει ότι είναι αντικείμενα διαστάσεων γαλαξία που έχουν προκύψει από την κατάρρευση του αραιότερου αρχικού υλικού, τα οποία συμπεριφέρονται ως άστρα στα οποία γίνονται πυρηνικές αντιδράσεις και άρα ακτινοβολούν ως άστρα. Πέρα από τα παραπάνω επιχειρήματα για τη δομή και τη θερμοκρασία που εφαρμόζονται και εδώ, προκειμένου να μπορείς να πεις ότι έχεις τέτοια «άστρα», υπάρχει και το θέμα ότι ένα αντικείμενο με τέτοιες διαστάσεις και άρα τόσο μικρή πυκνότητα, ακόμα και αν ίσχυε η λογική του κ. Μανούσου, θα ήταν απολύτως διαφανές, αφού εύκολα μπορεί να υπολογίσει κανείς, αν θεωρήσουμε πλήρως ιονισμένο το υλικό, ότι η μέση ελεύθερη διαδρομή γα τα φωτόνια είναι της τάξης των μεγαπαρσεκ, δηλαδή τεραστίως μεγαλύτερες από τα ίδια τα αντικείμενα. Αν ακόμα πάρουμε υπόψη μας και το γεγονός ότι η ενεργός διατομή Thomson, η ενεργός διατομή δηλαδή να σκεδαστεί ένα φωτόνιο από ένα ηλεκτρόνιο, εξαρτάται από το φορτίο και τη μάζα σύμφωνα με τη σχέση $$\reverse\opaque \sigma_T\equiv\frac{8\pi}{3}\left(\frac{e^2}{m_e c^2}\right)^2$$, τότε βλέπουμε ότι όσο πιο μακριά πάμε (και άρα πιο παλιά), τόσο αυτή θα έπρεπε να μικραίνει και άρα αυτομάτως έχουμε ακόμα ένα παράγοντα που συνεισφέρει στην διαφάνεια της ύλης σε συνδυασμό με την μικρή πυκνότητα. Άρα πάει περίπατο και η θεωρία περί «ιονόσφαιρας» που θα ανακλά την κοσμική ακτινοβολία, η οποία όμως έχει πάει και αυτή περίπατο αφού το σύμπαν σε εκείνη την περιοχή θα είναι διαφανές και για να φτιάξεις ακτινοβολία μέλανος σώματος (όπως είναι το μικροκυματατικό υπόβαθρο) θέλεις πλήρη αδιαφάνεια.

Δυστυχώς αυτά είναι πράγματα που θα έπρεπε να τα έχει επισημάνει ο οποιοσδήποτε έχει επαφή με την αστροφυσική και διάβασε την εργασία του κ. Μανούσου.

---Συμπέρασμα (περίπου)---

Υπάρχει και ένα άλλο λεπτό θέμα στο οποίο δεν αναφέρθηκα (αφού είπα ότι δεν θα αναφερθώ :p). Το θέμα του χρόνου. Σύμφωνα με ποιο χρόνο αλλάζει η μάζα και το φορτίο του κάθε σωματιδίου; Σύμφωνα με τον ιδιόχρονο του κάθε σωματιδίου; Ή μήπως υπάρχει κάποιος άλλος, παγκόσμιος χρόνος που παρακολουθούν όλα τα σωματίδια (αυτή η υπόθεση φαίνεται να ακολουθείται στην εργασία). Αυτό θα σήμαινε φυσικά ότι υπάρχει κάποιο προτιμητέο σύστημα (κάτι που φαίνεται να καταρρίπτεται από το Hughes-Drever experiment που ελέγχει το Local Lorenz Invariance, αν και δεν ξέρω αν είναι μέσα στην ακρίβεια του πειράματος ή όχι). Και εδώ αξίζει να κάνω μία μικρή παρένθεση.

Στην κλασσική κοσμολογία (την θεωρία της μεγάλης έκρηξης δηλαδή) του μοντέλου FRW, ο χρόνος έχει ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό. Είναι ο ιδιόχρονος των παρατηρητών που ακολουθούν την διαστολή του Σύμπαντος και άρα είναι ο ίδιος για όλους. Αυτό μπορεί να φανεί πολύ εύκολα από την μορφή της μετρικής που είναι $$\reverse\opaque ds^2=-dt^2+a(t)^2(\frac{dr^2}{1-kr^2}+r^2d\Omega^2)$$, όπου βλέπουμε ότι μπροστά από το dt δεν υπάρχει καμία συνάρτηση που να αλλάζει χωρικά ή χρονικά την μέτρηση του χρόνου (την διάρκεια του δευτερολέπτου με απλά λόγια, αν και κάποιοι θα σας πουν το αντίθετο δυστυχώς).
Και ο λόγος που επιλέγουμε τέτοιους παρατηρητές είναι ότι και οι γαλαξίες, και άρα εμείς, είναι τέτοιοι παρατηρητές. Άρα αυτός είναι και ο χρόνος στον οποίο έχει νόημα να αναφερόμαστε και να μετράμε κοσμολογικά.
Στην περίπτωση της θεωρίας του κ. Μανούσου όμως, ποιος είναι αυτός ο χρόνος;

Δηλαδή, τελικά, η θεωρία του κ. Μανούσου έρχεται σε πλήρη αντίθεση με ότι παρατηρούμε σε κοσμολογικό επίπεδο και μη.

Με λίγα λόγια...




===Επίλογος (μια παλιά ιστορία)===

Δυστυχώς, τα φαινόμενα σαν το παραπάνω είναι πολύ παλιά ιστορία. Πάντα υπήρχαν περιπτώσεις σαν την παραπάνω και το πιο συνηθισμένο «θύμα» παραδοσιακά είναι η σχετικότητα. Στην Ελληνική πραγματικότητα υπάρχει το κλασσικό παράδειγμα THE “NEW PHYSICS”, ενώ άλλα παραδείγματα μπορεί να βρει κανείς εδώ και εδώ (όπου μπορεί κανείς να βγάλει ενδιαφέροντα συμπεράσματα για το Nuovo Cimento τελικά) και εδώ(2,3,4), ενώ και παγκοσμίως η κατάσταση δεν είναι πολύ διαφορετική, με πρόσφατο χαρακτηριστικό παράδειγμα την όλη ιστορία με το CERN και το LHC. Φυσικά το υπόβαθρο από το οποίο προέρχονται τέτοιες προσπάθειες ποικίλει, ξεκινώντας από ανθρώπους που δεν έχουν ούτε την βασική επιστημονική κατάρτιση, μέχρι ανθρώπους που έχουν διδακτορικά.

Το δυσάρεστο από όλα αυτά δεν είναι φυσικά η προσπάθεια και η πρωτοβουλία αυτών των ανθρώπων, αν και μερικές φορές μπορεί να γίνει ενοχλητική η κατάσταση ή και επικίνδυνη όταν παρασύρονται και άλλοι από όλα αυτά. Μακάρι σε τελική ανάλυση, να μοιράζονταν και κάποιοι άλλοι την όρεξη και την αφοσίωση που δείχνουν αυτοί οι άνθρωποι.
Το δυσάρεστο είναι ότι τελικά μία εργασία σαν την παραπάνω, χωρίς να ικανοποιεί κανένα κριτήριο, κατέληξε να δημοσιευτεί σε ένα επιστημονικό περιοδικό (ανεξάρτητα κύρους) με σπόνσορα το τμήμα Φυσικής του Πανεπιστήμιο Αθηνών. Φυσικά και το περιοδικό φέρει μερίδιο της ευθύνης που τελικά πέρασε αυτό το άρθρο, αλλά εμένα αυτό δεν με απασχολεί. Αυτό σε συνδυασμό με μία σειρά από άλλες περιπτώσεις (παρόμοιες αλλά και διαφορετικές, βλέπε παραπάνω για την κοσμολογία), είναι πλήγματα για την αξιοπιστία του τμήματος Φυσικής. Ίσως γράψω κάποια στιγμή κάτι και γι’ αυτό το θέμα.

Με τις υγείες σας...