Η Μοίρα της Ζωής στο Σύμπαν

Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια το σύμπαν ήταν τόσο καυτό που δεν μπορούσε να υπάρχει ζωή. Μετά από αμέτρητους αιώνες θα γίνει τόσο ψυχρό και άδειο που η ζωή, όσο ευρηματική κι αν είναι, θα εκλείψει.

Η αιώνια ζωή είναι η βασική πίστη πολλών θρησκειών του κόσμου. Συνήθως εκθειάζεται σαν ένας πνευματικός παράδεισος, μια ύπαρξη χωρίς πόνο, θάνατο, βάσανα και κακία. Ένας κόσμος πέρα από τη φυσική μας πραγματικότητα. Υπάρχει όμως και ένα άλλο είδος αιώνιας ζωής προς την οποία προσβλέπουμε, αυτή της προσωρινής πραγματικότητας.

Στον επίλογο του έργου του Η Προέλευση των Ειδών, ο Κάρολος Δαρβίνος έγραφε: “Εφόσον όλες οι μορφές ζωής προέρχονται γραμ­μικά από ζωντανούς οργανισμούς παλαιότερων εποχών, μπορούμε να είμαστε βέβαιοι ότι η κανονική διαδοχή από γενεά σε γενεά δεν διεκόπη ποτέ… Μπορούμε λοιπόν να προσ­βλέπουμε με εμπιστοσύνη σε ένα ασφαλές μακροχρόνιο μέλλον”. Ο Ήλιος τελικά θα εξαντλήσει τα. αποθέματα καυσίμου οξυγόνου και η ζωή όπως τη γνωρίζουμε στον πλανήτη μας θα τελειώσει, το ανθρώπινο είδος όμως δεν εξαφανίζεται εύκολα. Οι απόγονοι μας θα βρουν νέο κα­τάλυμα, σε όλες τις γωνιές του σύμπαντος, ακριβώς όπως οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν κατακλύσει κάθε πιθανή γωνιά της Γης. Ο θάνατος και το κακό θα έχουν βέβαια τα θύματα τους, ο πόνος και τα βάσανα μπορεί να μην εξαλειφθούν ποτέ, με κάποιο τρόπο όμως ελπίζουμε ότι ορισμένα τουλάχιστον από τα παιδιά μας θα συνεχίσουν να υπάρχουν.

Η ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ που επινόησε ο φυσικός Steven Frautsci δείχνει πόσο δύσκολη είναι η επιβίωση μας στο απώτερο μέλλον, σε 10^100 χρόνια περίπου. Σε πολλά κοσμολογικά σενάρια, οι πόροι πολλαπλασιάζονται καθώς το σύμπαν -και κάθε αυθαίρετη σφαίρα μέσα σε αυτό (μπλε σφαίρα)-διευρύνεται και ένα ολοένα μεγαλύτερο κομμάτι του γίνεται παρατηρήσιμο(κόκκινη σφαίρα). Ένας πολιτισμός εντός του σύμπαντος θα χρησιμοποιεί κάποια μελανή οπή για να μετατρέπει την ύλη -λεηλατημένη από την αυτοκρατορία του (πράσινη σφαίρα)- σε ενέργεια. Καθώς όμως η αυτοκρατορία επεκτείνεται, το κόστος κατάληψης νέων περιοχών αυξάνει. Οι κατακτήσεις μόλις μπορούν να συμβαδίζουν με την αραίωση της ύλης. Στην πραγματικότητα, η ύλη θα είναι τόσο διασπαρμένη που ο πολιτισμός δεν θα μπορέσει να κατασκευάσει μια μελανή οπή τόσο μεγάλη ώστε να τη συλλέξει.

Ή μήπως όχι; Είναι αξιοπρόσεκτο το γεγονός ότι, αν και οι επιστήμονες δεν μπορούν να εξηγήσουν πλήρως το φυσικό υπό­βαθρο της ζωής ούτε τη δομή του σύμπαντος, μπορούν να κάνουν επιστημονικές υποθέσεις για το πεπρωμένο των ζώντων οργανι­σμών. Οι τελευταίες κοσμολογικές παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι το σύμπαν θα συνεχίσει να διευρύνεται επ’ άπειρον -σε αντί­θεση με ό,τι πίστευαν μέχρι πρόσφατα οι επιστήμονες, ότι δηλαδή θα διευρυνθεί μέχρις ενός σημείου και στη συνέχεια θα συρρι­κνωθεί. Επομένως, δεν είμαστε καταδικασμένοι σε εξαφάνιση κάθε ίχνους παρόντος και μέλλοντος πολιτισμού. Με μια πρώτη ματιά, η αιώνια διεύρυνση αποτελεί λόγο αισιοδοξίας. Τι θα μπο­ρούσε να σταματήσει έναν ευφυή πολιτισμό από το να εκμεταλ­λεύεται τους αστείρευτους πόρους επ’ άπειρον;

Η ζωή όμως βασίζεται στην ενέργεια και τις πληροφορίες και ορισμένα γενικά επιστημονικά επιχειρήματα υποδηλώνουν ότι ακόμα και σε μια απείρως μεγάλη περίοδο, μπορούν να συλ­λεχθούν μόνο τετελεσμένες ποσότητες ενέργειας και πληρο­φοριών. Για να υπάρξει ζωή στο διηνεκές, θα πρέπει να αρκεσθεί σε φθίνοντες πόρους και περιοριζόμενες γνώσεις. Συμπεραίνουμε ότι με τέτοιες συνθήκες δεν μπορεί να υπάρξει επ’ άπειρον συνειδητότητα.

Οι Έρημοι της Ατέλειωτης Αιωνιότητας

Στη διάρκεια του περασμένου αιώνα, η επιστημονική εσχατολογία διήλθε από την αισιοδοξία στην απαισιοδοξία και τανάπαλιν. Λίγο μετά τις βέβαιες προβλέψεις του Δαρβίνου, οι επιστήμονες της Βικτοριανής εποχής άρχισαν να ενοχλούνται από τον λεγόμενο “Θερμικό Θάνατο”, κατά τον οποίο όλο το σύ­μπαν θα περιέλθει σε μια κοινή θερμοκρασία και έκτοτε δεν θα δύναται να υπάρξει οποιαδήποτε αλλαγή. Η ανακάλυψη της διευρύνσεως του σύμπαντος, κατά τη δεκαετία του 1920, διασκέ­δασε αυτό τον φόβο, εφόσον η διεύρυνση αποτρέπει το σύμπαν

Η ΑΡΑΙΩΣΗ του κόσμου από τη διεύρυνση του διαστήματος επηρεάζει την ενέργεια με διάφορους τρόπους. Η κανονική ύλη (πορτοκαλί) εξαερώνεται σε άμεση αναλογία με τον όγκο, ενώ η Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου (μωβ) αδυνατίζει ακόμα πιο γρήγορα καθώς επιμηκύνεται από φως σε μικροκύματα και πέρα από αυτά. Η πυκνότητα ενέργειας (μπλε) που αντιπροσωπεύεται από την κοσμολογική σταθερά δεν αλλάζει, τουλάχιστον σύμ­φωνα με τις σημερινές θεωρίες από το να περιέλθει σε μια τέτοια ισορροπία. Λίγοι όμως κόσμολόγοι σκέφτηκαν τις συνέπειες για τη ζωή σε ένα σύμπαν που διαρκώς διευρύνεται. Ο πρώτος που έκανε κάτι τέτοιο ήταν ο φυσικός Freeman Dyson του Ινστιτούτου Προχωρημένων Μελετών του Princeton, σε μια εργασία του που είχε βασισθεί σε προη­γούμενη δουλειά του Jamal Islam ο οποίος τώρα είναι στο Πανεπι­στήμιο του Τσιτταγκόνγκ του Μπαγκλαντές. Μετά από την εργα­σία αυτή του Dyson, πολλοί φυσικοί και αστρονόμοι επανεξέ­τασαν το ζήτημα. Ένα από τα σπουδαιότερα άρθρα για το θέμα αυτό δημοσιεύθηκε στο Scientific American με τίτλο”The Future of the Universe” τον Μάρτιο του 1983, από τους Duane A.Dicus,Doris C.Teplitz και Vigdor L.Teplitz. Πέρυσι, ωθούμενοι από νέες παρα­τηρήσεις που υποδεικνύουν μια διαφορετική, πιο μακροχρόνια προοπτική για το σύμπαν απ’ ό,τι προηγούμενα πιστεύαμε, απο­φασίσαμε να ξαναδούμε το θέμα.

Κατά τα τελευταία 12 δισεκατομμύρια χρόνια περίπου, το σύμπαν πέρασε από πολλές καταστάσεις. Στις αρχικές του στιγμές, για τις οποίες οι επιστήμονες έχουν τώρα εμπειρικές πληροφορίες, ήταν απίστευτα καυτό και πυκνό. Σταδιακά διευ­ρυνόταν και γινόταν πιο ψυχρό. Για πολλές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, το μόνο που υπήρχε ήταν η ακτινοβολία. Η περίφημη Ακτινοβολία Μικροκυμάτων Υποβάθρου (Microwave Background Radiation) είναι ό,τι απέμεινε από την εποχή εκείνη. Στη συνέχεια κυριάρχησε η ύλη και άρχισαν να δημιουργούνται μεγάλες αστρονομικές δομές. Τώρα, αν είναι σωστές οι πρόσφατες αστρο­νομικές παρατηρήσεις, η διεύρυνση του σύμπαντος αρχίζει να επιταχύνεται -σημάδι ότι ένα νέο περίεργο είδος ενέργειας αρχίζει να κυριαρχεί, πιθανόν προερχόμενο από το ίδιο το Διάστημα.

Η ζωή όπως τη γνωρίζουμε εξαρτάται από τους αστέρες. Οι αστέρες όμως οπωσδήποτε αποθνήσκουν και ο ρυθμός γεννήσεως τους έχει μειωθεί δραματικά από την εποχή της έξαρσης των γεννήσεων, πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Σε περίπου 100 τρισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα, θα εξαφανισθεί ο τελευταίος συμβατικός αστέρας και θα ξεκινήσει μια νέα εποχή. Διαδικασίες, οι οποίες εξελίσσονται πολύ βραδέως και γι’ αυτό δεν γίνονται εύκολα αντιληπτές, θα γίνουν ξαφνικά πολύ ση­μαντικές: η διασπορά πλανητικών συστημάτων από αστρικές προσκρούσεις, η πιθανή αποσύνθεση της κανονικής αλλά και της “εξωτικής” ύλης, η σταδιακή εξάτμιση των μελανών οπών.

Αν υποθέσουμε ότι η ευφυής ζωή θα μπορέσει να προσαρμοσθεί στις νέες συνθήκες, θα αναρωτηθούμε ποια βασικά όρια θα αντι­μετωπίσει. Σε ένα αιώνιο σύμπαν με δυνητικά άπειρο όγκο, θα μπορούσε κανείς να ελπίζει ότι ένας αρκετά προηγμένος πολιτι­σμός θα συγκέντρωνε άπειρες ποσότητες ύλης, ενέργειας και πληροφοριών. Περιέργως, κάτι τέτοιο δεν ευσταθεί. Ακόμα και μετά από μια αιωνιότητα σκληρής εργασίας και προγραμ­ματισμού, οι ζωντανοί οργανισμοί μπορούν να συγκεντρώσουν πεπερασμένο αριθμό σωματιδίων, πεπερασμένες ποσότητες ενέργειας και πεπερασμένα κομμάτια πληροφοριών. Η αποτυχία αυτή γίνεται απογοήτευση αν σκεφθούμε ότι ο αριθμός των διαθέσιμων σωματιδίων, εργίων και πληροφοριών είναι απείρως μεγάλος. Το πρόβλημα δεν είναι κατ’ ανάγκη η έλλειψη πόρων, αλλά η αδυναμία συλλογής των.

Δράστης της αποτυχίας μας είναι αυτό ακριβώς που μας επιτρέπει να ελπίζουμε σε αιώνια ύπαρξη: η διεύρυνση του σύμπαντος. Καθώς αυξάνεται το μέγεθος του Κόσμου, μειώνεται η μέση πυκνότητα των κοινών πηγών ενεργείας. Ο διπλασιασμός της ακτίνας του σύμπαντος μειώνει στο οκταπλάσιο την πυκνότητα των ατόμων σε αυτό. Στα κύματα φωτός, η μείωση είναι ακόμα πιο σημαντική. Η πυκνότητα ενέργειας μειώνεται 16 φορές καθώς η διεύρυνση τα επιμηκύνει και διαχέει την ενέργεια τους.

Αποτέλεσμα αυτής της διασποράς είναι ότι η συλλογή πόρων γί­νεται ακόμα πιο χρονοβόρα. Τα ευφυή όντα θα αναπτύξουν δύο στρατηγικές: θα αφήσουν τα συστατικά να έρχονται προς αυτά, ή θα τα κυνηγήσουν. Για το πρώτο, η καλύτερη προσέγγιση είναι να αφήσουν τη βαρύτητα να κάνει όλη τη δουλειά. Από όλες τις δυνάμεις της φύσεως, μόνο η βαρύτητα και ο ηλεκτρομαγνητι­σμός μπορούν να έλκουν αντικείμενα από μακριά. Ο ηλεκτρομα­γνητισμός όμως αποκλείεται εφόσον σωματίδια με αντίθετο φορτίο αλληλοεξουδετερώνονται, έτσι ώστε κάθε σώμα να είναι ουδέτερο και επομένως μη επηρεάσιμο από μαγνητικές και ηλεκτρικές δυνάμεις. Η βαρύτητα όμως δεν αποκλείεται, εφόσον τα σωματίδια ύλης και ακτινοβολίας έλκονται μόνο βαρυτικά και δεν απωθούνται.

Παράδοση στο Τίποτα

Ακόμα και η βαρύτητα, πάντως, ανταγωνίζεται τη διεύρυνση του σύμπαντος, η οποία απομακρύνει τα αντικείμενα και εξασθενεί την αμοιβαία τους έλξη. Σε όλα τα πιθανά σενάρια, εκτός από ένα, η βαρύτητα τελικά δεν δύναται να συγκεντρώσει μεγάλες ποσότητες ύλης. Πράγματι, το σύμπαν στο οποίο ζούμε μπορεί να έχει ήδη φθάσει στο σημείο αυτό. Τα γαλαξιακά σμήνη μπορεί να είναι τα πιο μεγάλα αντικείμενα που η βαρύτητα μπόρεσε ποτέ να συγκεντρώσει (βλέπε το άρθρο “Η Εξέλιξη των Γαλαξιακών Σμηνών” των J.Patrick Henry και Ulrich G.Briel στο τεύχος Ιανουαρίου 1999 της Ελληνικής Έκδοσης του Scientific American). Η μοναδική εξαίρεση θα συμβεί αν το σύμπαν ισορ­ροπεί ακριβώς μεταξύ διεύρυνσης και σύμπτυξης, οπότε θα συνεχίσει επ’ άπειρον να συγκεντρώνει μεγαλύτερες ποσότητες ύλης. Το σενάριο αυτό όμως θεωρείται τώρα ότι βρίσκεται σε αντίθεση με τις παρατηρήσεις και οπωσδήποτε έχει τις δικές του δυσκολίες: μετά από ΙΟ33 περίπου χρόνια, η συγκεντρώσιμη ύλη θα έχει γίνει τόσο πυκνή ώστε η περισσότερη από αυτή θα καταρρεύσει σε μελανές οπές, εξαφανίζοντας κάθε μορφή ζωής. Το να είναι κανείς μέσα σε μελανή οπή δεν είναι ευχάριστη κατάσταση. Στη Γη, μπορεί όλοι οι δρόμοι να οδηγούν στη Ρώμη, αλλά στο εσωτερικό μιας μελανής οπής, όλοι οι δρόμοι οδηγούν σε έναν πεπερασμένο χρόνο στο κέντρο της οπής, όπου ο θάνατος είναι βέβαιος.

Δυστυχώς, το κυνήγι ανευρέσεως πόρων δεν έχει καλύτερη τύχη από την παθητική προσέγγιση. Η διεύρυνση του σύμπαντος εξασ­θενεί την κινητική ενέργεια, έτσι ώστε οι κυνηγοί χρειάζονται περισσότερη ενέργεια για να αυξήσουν την ταχύτητα τους. Ακόμα και στο πιο αισιόδοξο σενάριο -στο οποίο η ενέργεια ταξι­δεύει προς τον θύτη με την ταχύτητα του φωτός και συλλέγεται χωρίς απώλειες- ο πολιτισμός μπορεί να συλλέξει απεριόριστη ενέργεια μόνο εντός ή στις παρυφές μιας μελανής οπής. Η τελευ­ταία αυτή πιθανότητα διερευνήθηκε από τον Steven Frautschi του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνιας το 1982. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ενέργεια που είναι διαθέσιμη από τις οπές θα τελειώσει πιο γρήγορα από το κόστος εύρεσης της. Πρόσφατα επανεξετάσαμε κι εμείς αυτή τη πιθανότητα και βρήκαμε ότι το αποτέλεσμα είναι χειρότερο απ’ ό,τι πίστευε ο Frautschi. To μέγεθος της μελανής οπής η οποία απορροφά ενέργεια επ’ άπειρον είναι μεγαλύτερο από το ορατό σύμπαν.

Η κοσμική διάλυση της ενέργειας είναι πράγματι φοβερή, αν το σύμπαν διευρύνεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Όλα τα μακρινά αντικείμενα που είναι τώρα ορατά σε μας θα απομακρύνονται ενδεχομένως με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός και, με αυτή τη διαδικασία, θα μας είναι αόρατα. Οι πόροι που θα έχουμε στη διάθεση μας περιορίζονται, στην καλύτερη περίπτωση, σε ό,τι βλέπουμε σήμερα .

Στη διάλυση αυτή δεν υπόκεινται όλες οι μορφές ενέργειας. Ίσως, για παράδειγμα, το σύμπαν να είναι γεμάτο από ένα δίκτυο κο­σμικών χορδών -απείρως εκτενών και λεπτών συγκεντρώσεων ενέργειας που μπορεί να προέκυψαν όταν το νεαρό σύμπαν εψύχθη ανομοίως. Η ενέργεια ανά μονάδα μήκους παραμένει σταθερή παρά τη διεύρυνση του σύμπαντος (βλέπε το άρθρο “Cosmic Strings” του Alexander Vilenkin, στο Scientific American, Δεκέμβριος 1987). Τα ευφυή όντα μπορεί να προσπαθήσουν να κόψουν μια τέτοια χορδή και να καταναλώσουν την ενέργεια από τα δύο άκρα της κομμένης χορδής. Αν το δίκτυο των χορδών είναι πράγματι ατέλειωτο, μπορούν να ελπίζουν ότι θα ικανοποιούν τις ανάγκες τους για πάντα. Το πρόβλημα με αυτή τη στρατηγική είναι ότι ό,τι κάνουν οι μορφές ζωής κάνει επίσης και η φυσική διαδικασία. Αν κάποιος πολιτισμός βρήκε τον τρόπο να κόβει ενεργειακές χορδές, τότε το δίκτυο των χορδών θα διαλυθεί από μόνο του. Για παράδειγμα, μελανές οπές μπορεί να παρουσια­σθούν αυτογενώς στις χορδές και να τις καταβροχθίσουν. Επο­μένως, τα όντα μπορούν να καταναλώσουν πεπερασμένη ποσό­τητα χορδών πριν συναντήσουν την επόμενη άκρη. Τελικά, ολό­κληρο το δίκτυο των χορδών θα εξαφανισθεί, αφήνοντας τον πολι­τισμό χωρίς πόρους.

Ας εξετάσουμε όμωςκαι την εκμετάλλευση του κβαντικού κενού. Σε τελική ανάλυση, η κοσμική επιτάχυνση μπορεί να προέρχεται από την επονομαζόμενη “κοσμολογική σταθερά”, μια μορφή ενέργειας που δεν διαχέεται καθώς το σύμπαν διευρύνεται (βλέπε το άρθρο “Κοσμολογική Αντιβαρύτητα” του Lawrence M.Krauss στο τεύχος Φεβρουαρίου 1999 της Ελληνικής Έκδοσης του Scientific American). Αν αυτό ισχύει, το αχανές Διάστημα είναι γεμάτο από ένα περίεργο είδος ακτινοβολίας, η οποία ονομάζεται “Ακτινοβολία Gibbons-Hawking” ή “Ακτινοβολία de Sitter”. Δυστυχώς όμως, είναι αδύνατον να παράγουμε ενέργεια από αυτή την ακτινοβολία. Αν το κενό απέδιδε ενέργεια, θα έπεφτε σε κατώτερο επίπεδο ενέργειας, πράγμα αδύνατο, αφού το κενό είναι στο κατώτατο δυνατό επίπεδο ενέργειας. ‘ Ανεξάρτητα από το πόσο ευφυείς είμαστε και πόσο συνεργάσιμο είναι το σύμπαν, κάποια μέρα θα βρεθούμε αντιμέτωποι με το τέλος των πόρων που έχουμε στη διάθεση μας. Παρά ταύτα όμως, υπάρχει τρόπος να υπάρχουμε για πάντα;

Μια προφανής στρατηγική είναι να μάθουμε να ζούμε με λιγότερα, κάτι που συζητήθηκε εκτενώς από τονDyson. Για να ελαττώσουμε την κατανάλωση ενέργειας και να τη διατηρήσουμε χαμηλή παρά την. αυξημένη ανάγκη, θα χρειαστεί τελικά να μειώσουμε τη θερμοκρασία του σώματος μας. Θα μπορούσε κάποιος να προτείνει γενετικά παραλλαγμένους ανθρώπους οι οποίοι λειτουργούν σε λίγο χαμηλότερες θερμοκρασίες από αυτή των 310° Kelvin (ή 36,7° Κελσίου, ή 98,6 Fahrenheit). Πάντως, η θερμοκρασία του ανθρωπίνου σώματος δεν μπορεί να ελαττωθεί απεριόριστα. Το σημείο που το αίμα παγώνει είναι σαφώς το κατώτατο όριο. Τελικά, ίσως χρειασθεί να εγκαταλείψουμε το σώμα μας εντελώς.

Μια τέτοια φουτουριστική ιδέα, δηλαδή η εγκατάλειψη του ανθρωπίνου σώματος, δεν παρουσιάζει βασικές δυσκολίες. Προϋποθέτει απλώς ότι η συνείδηση δεν συνδέεται με συγκεκρι­μένα οργανικά μόρια, αλλά μπορεί μάλλον να ενσαρκωθεί σε διαφορετικές μορφές, από κυβερνοσώματα μέχρι διαισθανόμενα διαστρικά νέφη (βλέπε το άρθρο “Will Robots Inherit the Earth?” του Marvin Minsky, Scientific American, Οκτώβριος 1994). Οι περισσότεροι φιλόσοφοι και άλλοι γνωστικιστές επιστήμονες θεωρούν ότι η συνειδητή σκέψη είναι μια διαδικασία που μπορεί να εκτελέσει και ένας υπολογιστής. Λεπτομέρειες γι’ αυτό δεν χρειάζεται να μας απασχολήσουν (κάτι που μας βολεύει, αφού δεν θα είχαμε τη δυνατότητα να το κάνουμε). Έχουμε ακόμα πολ­λά δισεκατομμύρια χρόνια μπροστά μας για να σχεδιάσουμε νέες φυσικές μετενσαρκώσεις (στις οποίες κάποια μέρα θα μεταφέ­ρουμε τις συνειδήσεις μας). Τα νέα αυτά “σώματα” θα πρέπει να λειτουργούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και με χαμηλότερους ρυθμούς μεταβολισμού -δηλαδή σε χαμηλότερους ρυθμούς κατανάλωσης ενέργειας.

ΑΙΩΝΙΑ ΖΩΗ ΜΕ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ; Αν μια νέα μορφή ζωής μπορέσει να ελαττώσει τη θερμοκρασία του σώματος της κάτω από αυτή του ανθρώπου των 310° Kelvin (36,7 Κελσίου), θα καταναλώνει λιγότερη ενέργεια πληρώνοντας γι’ αυτό με πιο αργή σκέψη. Εφόσον ο μεταβολισμός θα μειώ­νεται πιο γρήγορα από την αντίληψη, η μορφή ζωής μπορεί να έχει άπειρο αριθμό σκέψεων με πεπερασμένους πόρους.

Ένα πρόβλημα είναι ότι η δυνατότητα της ζωής να ακτινοβολεί ενέργεια μειώνεται επίσης, πράγμα που την εμποδίζει να ψυχθεί κάτω από τους 10-13 Kelvin. Η χειμερία νάρκη μπορεί να εξαλείψει το πρόβλημα της ακτινοβολίας θερμότητας. Καθώς η μορφή ζωής ψύχεται, θα περνάει όλο και περισσότερο από τον χρόνο της σε ύπνωση, μειώνοντας ακόμα περισσότερο τον ρυθμό μεταβολισμού.

Έτσι, η κατανάλωση ισχύος θα παραμένει πάντοτε χαμηλότερη από τη μεγίστη ακτινοβολία θερμότητας, ενώ θα επιτρέπει τη δη­μιουργία απείρων σκέψεων. Ένα τέτοιο σύστημα θα είχε άλλα προ­βλήματα, όπως τα κβαντικά όρια

Ο Dyson έδειξε ότι, αν οι οργανισμοί μπορέσουν να επιβραδύνουν τον μεταβολισμό τους καθώς το σύμπαν ψύχεται, θα μπορούσαν να προγραμματίσουν την κατανάλωση πεπερασμένης ποσότητας ενέργειας στην αιωνιότητα. Αν και χαμηλότερες θερμοκρασίες υπονοούν ελαττωμένη συνείδηση -ο αριθμός των σκέψεων ανά δευτερόλεπτο- ο ρυθμός σκέψεως θα παρέμενε αρκετά υψηλός ώστε ο συνολικός αριθμός σκέψεων να είναι, κατ’ αρχήν, απεριό­ριστος. Εν συντομία, τα ευφυή όντα θα επιζούσαν για πάντα, όχι μόνο στον απόλυτο χρόνο αλλά και στον υποκειμενικό. Εφόσον τα όντα θα εξασφαλίσουν τη δυνατότητα να έχουν άπειρο αριθμό σκέψεων, δεν θα τα πείραζα να έχουν έναν πιο νωθρό ρυθμό ζωής. Όταν έχεις μπροστά σου δισεκατομμύρια χρόνια, γιατί να βιαστείς;

Με μια πρώτη ματιά, μπορεί κανείς να πει ότι εδώ έχουμε μια περίπτωση δημιουργίας εκ του μη όντος. Όμως, τα μαθηματικά του απείρου καταργούν τη διαίσθηση. Κατά τον Dyson, για να διατηρήσει ένας οργανισμός τον ίδιο βαθμό πολυπλοκότητας, ο ρυθμός απορρόφησης πληροφοριών πρέπει να είναι ευθέως ανάλογος με το τετράγωνο της θερμοκρασίας (ο επιπλέον παρά­γοντας της θερμοκρασίας προέρχεται από τις βασικές αρχές της θερμοδυναμικής). Επομένως, οι ανάγκες ισχύος μειώνονται πιο γρήγορα από τη συγγενή επιθυμία μας για μακροβιότητα. Στους 310° Kelvin, το ανθρώπινο σώμα καταναλώνει περίπου 100 βατ. Στους 155° Kelvin, ένας ισοδύναμα περίπλοκος οργανισμός θα σκέφτεται στη μισή ταχύτητα, καταναλώνοντας όμως το ένα τέταρτο της ισχύος. Η μετατροπή αυτή είναι αποδεκτή εφόσον οι φυσικές διαδικασίες του περιβάλ­λοντος ελαττώνονται με τον ίδιο ρυθμό.

Θάνατος, Ύπνος

Δυστυχώς υπάρχει ένα πρόβλημα. Το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος διασκορπίζεται σαν θερμότητα, η οποία πρέπει να αποδράσει -συνήθως σαν ακτινοβολία- για να μην υπερθερμανθεί το αντικείμενο. Για παράδειγμα, το ανθρώπινο δέρμα λαμπιρίζει στο υπέρυθρο φως. Στις πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ο πιο απο­τελεσματικός θερμαγωγός είναι το αραιωμένο αέριο ηλεκτρονίων. Όμως, η αποτελεσματικότητα και αυτού ακόμα του θερμαγωγού ελαττώνεται με τον κύβο της θερμοκρασίας, πιο γρήγορα από την ελάττωση του ρυθμού του μεταβολισμού. Θα φθάσει λοιπόν κά­ποιο σημείο, στο οποίο οι οργανισμοί δεν θα μπορούν να ελαττώ­σουν περισσότερο τη θερμοκρασία τους. Αντ’ αυτού, θα αναγκα­σθούν να μειώσουν την πολυπλοκότητα τους. Σύντομα δεν θα μπο­ρούν να χαρακτηρίζονται ευφυείς.

Για τους δειλούς, η εξέλιξη αυτή μπορεί να σημαίνει το τέλος. Σε αντιστάθμιση όμως της ανεπάρκειας των θερμαγωγών, ο Dyson προτείνει ξεκάθαρα μια διαδικασία χειμερίας νάρκης. Οι οργα­νισμοί θα διάγουν μέρος μόνο του χρόνου τους σε εγρήγορση. Ενώ θα κοιμούνται, ο ρυθμός μεταβολισμού τους θα μειώνεται, αλλά θα εξακολουθούν να αποβάλλουν ενέργεια. Με τον τρόπο αυτό θα πετύχουν ακόμα πιο χαμηλές θερμοκρασίες σώματος. Στην πραγματικότητα, περνώντας το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους εν υπνώσει, θα καταναλώνουν πεπερασμένο ποσό ενέργειας και παρ’ όλα αυτά θα υπάρχουν για πάντα και θα έχουν άπειρο αριθμό σκέψεων. Ο Dyson συμπέρανε ότι η αιώνια ζωή είναι πράγματι δυνατή.

Από την εποχή που δημοσιεύθηκε η εργασία του ωστόσο, έχουν προκύψει αρκετές δυσκολίες για το σχέδιο του. Μια από αυτές είναι ότι ο Dyson υπέθεσε ότι η μέση θερμοκρασία του Διαστήματος -προς το παρόν 2,7° Kelvin, όπως καθορίζεται από την Ακτινοβολία Μικροκυμάτων Υποβάθρου- θα ελαττώνεται συνεχώς καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, έτσι ώστε οι οργανισμοί θα μπορούν να μειώνουν τη θερμοκρασία τους εις το διηνεκές.

Αν όμως το σύμπαν διέπεται από την κοσμολογική σταθερά, η θερμοκρασία έχει ένα κατώτατο όριο το οποίο καθορίζεται από τη ακτινοβολία Gibbons-Hawking. Με τις σημερινές εκτιμήσεις της τιμής της κοσμολογικής σταθεράς, η ακτινοβολία αυτή έχει μια πρακτική θερμοκρασία του μεγέθους περίπου 10-29 Kelvin. Όπως εκτιμήθηκε από τους ανεξάρτητους κοσμολόγους J. Gott II, John Barrow, Frank Tipler και από εμάς, εφόσον οι οργανισμοί ψυχθούν σε θερμοκρασία αυτού του επιπέδου, δεν θα μπορούν να συνε­χίσουν να ελαττώνουν τη θερμοκρασία τους για να διατηρήσουν ενέργεια.

Η δεύτερη δυσκολία είναι η ανάγκη ύπαρξης ωρολογιακού συστήματος συναγερμού -κάτι σαν ξυπνητήρι- για να αφυπνί­ζονται κατά περιόδους οι οργανισμοί. Τα ρολόγια αυτά πρέπει να λειτουργούν με αξιοπιστία για όλο και μεγαλύτερες χρονικές περιόδους με όλο και λιγότερες ποσότητες ενέργειας. Η Κβαντο­μηχανική δείχνει ότι κάτι τέτοιο είναι αδύνατο. Ας φαντασθούμε, για παράδειγμα, ένα τέτοιο ρολόι που αποτελείται από δύο μικρές μπάλες που απομακρύνονται και στη συνέχεια στοχεύονται η μια προς την άλλη και αφήνονται. Μόλις συγκρουσθούν, χτυπάει ένα καμπανάκι. Για να επιμηκύνουν τον χρόνο μεταξύ δύο αφυπνί­σεων, οι οργανισμοί θα μπορούν να αφήνουν τις μπάλες με μικρό­τερη ταχύτητα. Τελικά όμως, ένα τέτοιο ρολόι θα προσκρούσει στους περιορισμούς της Αρχής της Αβεβαιότητας του Heisenberg, η οποία δεν επιτρέπει την ακριβή και ταυτόχρονη μέτρηση της ταχύτητας και της θέσης ενός σώματος. Αν ένα από τα δύο αυτά προσδιορισθεί αρκετά ασαφώς, τότε το ξυπνητήρι θα αποτύχει και η χειμερία νάρκη θα μετατραπεί σε αιωνία ανάπαυση.

Θα μπορούσε βέβαια κανείς να φαντασθεί διαφορετικά ξυπνη­τήρια που θα ήταν μονίμως πάνω από το κβαντικό όριο και θα μπορούσαν ίσως να ενσωματωθούν στους ίδιους τους οργανι­σμούς. Κανείς πάντως μέχρι τώρα δεν έχει προτείνει έναν μηχανι­σμό που να αφυπνίζει αξιόπιστα έναν οργανισμό ο οποίος κατα­ναλώνει πεπερασμένη ενέργεια.

Η Αιώνια Επανεμφάνιση του Ιδίου

Η τρίτη και πιο γενική αμφιβολία για τη μακροχρόνια βιωσιμότητα ευφυούς ζωής περιλαμβάνει βασικούς περιορισμούς στους υπολογισμούς. Κάποτε, οι επιστήμονες των υπολογιστών πίστευαν ότι ήταν αδύνατον να γίνουν υπολογισμοί χωρίς να ξοδευθεί μια ποσότητα ενέργειας ανά πράξη, που είναι ευθέως ανάλογη με τη θερμοκρασία του υπολογιστή. Κατόπιν, στις αρχές της δεκαετίας του 1980, οι ερευνητές αντελήφθησαν ότι ορισμένες φυσικές διαδικασίες, όπως τα κβαντικά φαινόμενα, ή η τυχαία κίνηση Brown ενός σωματιδίου σε ένα υγρό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν βάση υπολογιστών που δεν χάνουν καθόλου ενέργεια (βλέπε το άρθρο “The Fundamental Physical Limits of Computation”, των Charles H. Bennett και Rolf Landauer στο τεύχος Ιουλίου 1989 του Scientific American).

Τέτοιοι υπολογιστές μπορούν να λειτουργούν με αυθαίρετα μικρές ποσότητες ενέργειας. Για να χρησιμοποιήσουν λιγότερη ενέργεια απλώς λειτουργούν με χαμηλότερη ταχύτητα -μια ανταλλαγή που μπορούν να κάνουν και οι αιώνιοι οργανισμοί. Με δύο μόνο συνθήκες. Πρώτον, πρέπει να διατηρούνται σε θερμική ισορροπία με το περιβάλλον τους. Δεύτερον, δεν πρέπει ποτέ να απορρίπτουν πληροφορίες. Αν το κάνουν, οι υπολογισμοί θα είναι αμετάκλητοι και, κατά τη θερμοδυναμική, μια αμετά­κλητη διαδικασία πρέπει να αποδίδει ενέργεια.

Δυστυχώς, οι συνθήκες αυτές καθίστανται ανυπέρβλητες σε ένα διευρυνόμενο σύμπαν. Καθώς η κοσμική διεύρυνση διαχέει και επιμηκύνει το μήκος κύματος του φωτός, οι οργανισμοί δεν δύνα­νται να εκπέμψουν ή να απορροφήσουν την ενέργεια που χρειά­ζονται για να αποκτήσουν θερμική ισορροπία με το περιβάλλον τους. Και έχοντας στη διάθεση τους πεπερασμένη ποσότητα υλι­κού, επομένως και πεπερασμένη μνήμη, θα χρειασθεί τελικά να

ξεχάσουν μια παλιά σκέψη για να κάνουν μια καινούργια. Τι είδους αιώνιας ύπαρξης θα είχε ένας τέτοιος οργανισμός, ακόμα και κατ’ αρχήν; Θα μπορεί να συλλέξει πεπερασμένο μόνο αριθμό σωματιδίων και πεπερασμένη ποσότητα πληροφοριών. Τα σωματίδια και οι πληροφορίες αυτές μπορούν να συνδυασθούν με πεπερασμένο μόνο αριθμό τρόπων.

Εφόσον σκέψη είναι η επανοργάνωση των πληροφοριών, πεπερασμένες πληροφορίες σημαίνει πεπερασμένο αριθμό σκέ­ψεων. Το μόνο που μπο­ρούν να κάνουν οι οργανι­σμοί είναι να ξαναζήσουν το παρελθόν, κάνοντας τις ίδιες σκέψεις ξανά και ξανά.

Η αιωνιότητα θα απέβαι­νε φυλακή μάλλον, παρά συνεχώς διευρυνόμενος ορίζοντας ευρηματικότη­τας και ανακαλύψεων.

Πρέπει να σημειωθεί ότι ο Dyson δεν έχει παραι­τηθεί. Σε αλληλογραφία του μαζί μας, πρότεινε ότι η ζωή μπορεί να αποφύγει τους κβαντικούς περιορι­σμούς στην ενέργεια και τις πληροφορίες με διάφο­ρους τρόπους, όπως π.χ. αυξάνοντας το μέγεθος των οργανισμών ή χρησι­μοποιώντας διαφορετικό είδος μνήμης. Όπως λέει ο ίδιος, το ζήτημα είναι αν η ζωή είναι “αναλογική” ή “ψηφιακή”- δηλαδή αν τα όρια τίθενται από τη φυ­σική της συνέχειας ή από των κβάντων. Πιστεύουμε ότι τελικά η ζωή είναι ψηφιακή.

Υπάρχει άλλη ελπίδα για αιώνια ζωή; Η κβαντομηχανική, που όπως ισχυριζόμαστε θέτει τα όρια αυτά στη ζωή, μπορεί επίσης να τη σώσει με άλλο τρόπο. Για παράδειγμα, αν η κβαντομηχανική της βαρύτητας επιτρέπει την ύπαρξη σταθερών σκωληκοειδών οπών, οι μορφές ζωής μπορούν να παρακάμψουν τα εμπόδια που προκύπτουν από την ταχύτητα του φωτός, να επισκέπτονται μέρη του σύμπαντος τα οποία αλλιώς θα ήταν απρόσιτα και να συλ­λέγουν άπειρες ποσότητες ενέργειας και πληροφοριών. Ή ίσως να κατασκευάζουν “μωρά” σύμπαντα (βλέπε το άρθρο “The Self-Reproducing Inflationary Universe” του Andrei Linde, στο τεύχος Νοεμβρίου 1994 του Scientific American) και να στείλουν τους εαυ­τούς τους, ή τουλάχι­στον μια σειρά οδηγιών για το πώς θα αναδη­μιουργηθούν, σε ένα άλ­λο “μωρό” σύμπαν.

Με αυτό τον τρόπο, η ζωή θα συνεχιστεί. Τα τελικά όρια για τη ζωή γίνονται πραγματικά σημαντικά σε χρονικές βαθμίδες κοσμικών δια­στάσεων. Παρ’ όλα αυ­τά, μερικοί ίσως ενο­χλούνται από το γεγο­νός ότι η ζωή, τουλάχι­στον στη φυσική της υπόσταση, πρέπει κάπο­τε να τελειώσει. Για μας όμως, είναι αξιοθαύμα­στο ότι ακόμα και με τις περιορισμένες μας γνώ­σεις μπορούμε να βγά­λουμε συμπεράσματα για τέτοια μεγαλειώδη ζητήματα.

Ίσως, το να γνωρί­ζουμε το συναρπαστικό μας σύμπαν και τη δική μας μοίρα μέσα σε αυτό να είναι σημαντικότερο από τη δυνατότητα να κα­τοικούμε σε αυτό για πάντα.

Ανάμεσα στα σενάρια για ένα συνεχώς διευρυνόμενο σύμπαν, αυτό που πρεσβεύει την κοσμολογική στα­θερά είναι το πιο απαισιόδοξο. Όχι μόνο είναι αμφίβολο αν η ζωή μπορεί να επιβιώσει επ’ άπειρον σε ένα τέτοιο σύμπαν, αλλά η ποιότητα της ζωής θα επιδεινώνεται συνεχώς. Έτσι, αν οι πρόσφατες παρατηρήσεις ότι η διεύρυνση επιτα­χύνεται επαληθευθούν (βλέπε το άρθρο των Hogan, Kirshner και Suntzeff “Μετρώντας τον Χωρο-Χρόνο με τους Υπερκαινοφανείς”, Ελληνική Έκδοση του Scientific American, τεύχος Μαρτίου 1999), το μέλλον μας είναι σίγουρα σκοτεινό.
Η κοσμική διεύρυνση απομακρύνει τα αντικείμενα μεταξύ τους, εκτός αν συνδέονται με βαρύτητα ή κάποια άλλη δύ­ναμη. Στη περίπτωση μας, ο γαλαξίας μας είναι μέλος ενός τεραστίου σμήνους γαλαξιών. Με μήκος 10 εκατομμυρίων ετών φωτός, το σμήνος αυτό διατηρεί τη συνοχή του, ενώ γαλαξίες ευρισκόμενοι εκτός αυτού απομακρύνονται ακρι­βώς όπως διευρύνεται το διαγαλαξιακό διάστημα. Η σχε­τική ταχύτητα αυτών των μακρινών γαλαξιών είναι ανάλογη προς την ταχύτητα τους. Πέρα από μια συγκεκριμένη από­σταση, η οποία ονομάζεται ορίζοντας, η ταχύτητα ξεπερ­νάει αυτή του φωτός (πράγμα που επιτρέπεται από τη γενι­κή θεωρία της σχετικότητας, εφόσον η ταχύτητα αυξάνει α­πό την επέκταση του ιδίου του διαστήματος). Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να δούμε τίποτα πέρα από τον ορίζοντα.

Αν το σύμπαν διέπεται από μια κοσμολογική σταθερά με θετική τιμή, όπως υπονοούν οι παρατηρήσεις, η διεύρυνση επιταχύνεται: οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από το άλλο με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα. Η ταχύτητα αυτή εξακολουθεί να είναι ανάλογη προς την απόσταση μεταξύ τους, αλλά η σταθερά της αναλογίας παραμένει σταθερά αντί να ελαττώνεται με τον χρόνο, όπως θα έκανε αν το σύ­μπαν επιβραδυνόταν. Επομένως, γαλαξίες που βρίσκονται πέρα από τον ορίζοντα θα παραμείνουν αθέατοι για πάντα. Ακόμα και αυτοί οι γαλαξίες τους οποίους τώρα βλέπουμε -με εξαίρεση αυτούς του τοπικού σμήνους- τελικά θα απο­κτήσουν την ταχύτητα του φωτός και θα πάψουν να είναι ορατοί. Η επιτάχυνση, που μοιάζει με τη διεύρυνση, άρχισε όταν το σύμπαν είχε τη μισή από την παρούσα ηλικία του.

Η εξαφάνιση των μακρινών γαλαξιών θα είναι σταδιακή. Το φως τους θα επιμηκυνθεί μέχρις ότου γίνει αδιόρατο. Με την πάροδο του χρόνου, η ορατή ποσότητα της ύλης θα μειώνεται και ο αριθμός των κόσμων που θα μπορούν να επισκεφθούν τα διαστημόπλοια μας θα ελαττώνεται. Στα επόμενα δυο τρισεκατομμύρια χρόνια, πολύ πριν πεθάνει και ο τελευταίος αστέρας στο σύμπαν, όλα τα αντικείμενα πέραν του τοπικού μας γαλαξιακού σμήνους θα είναι αθέα­τα και απρόσιτα. Ουσιαστικά, δεν θα υπάρχουν νέοι κόσμοι για να κατακτήσουμε. Πραγματικά θα είμαστε μόνοι στο σύμπαν.

L.M.K. και G.D.S.

ΤΟ ΔΙΕΥΡΥΝΟΜΕΝΟ ΣΥΜΠΑΝ φαίνεται δραματικά διαφορετικό ανάλογα με το αν η διεύρυνση επιβραδύνεται(πάνω σειρά) ή επιταχύνεται (κάτω σειρά). Και στις δυο περιπτώσεις το σύμπαν είναι άπειρο, κάθε όμως κομμάτι του διαστήματος -σημειούμενο με μια σφαίρα αναφοράς που δείχνει την απόσταση από τον συγκεκριμένο γαλαξία- μεγαλώνει (μπλε σφαίρα). Βλέπουμε μόνο έναν περιορισμένο όγκο, ο οποίος μεγαλώνει σταθερά, καθώς τα σήματα φωτός έχουν τον χρόνο να διαδίδονται (κόκκινη σφαίρα). Αν η διεύρυνση επί βραδύνεται, μπορούμε να δούμε όλο και μεγαλύτερο μέρος του κό­σμου. Όλο και περισσότεροι γαλαξίες γεμίζουν τον ουρανό. Αν όμως η διεύρυνση επιταχύνεται, μπορούμε να δούμε όλο και λιγότερο τμήμα του κόσμου. Το διάστημα φαίνεται να αδειάζει.

Οι Συγγραφείς

Οι LAWRENCE Μ. KRAUSS και GLENN D. STARKMAN θεωρούν τις σκέψεις τους γύρω από το μέλλον της ζωής σαν φυσικό παρεπόμενο του ενδιαφέροντος τους για το σύμπαν. Τα βιβλία του Krauss για τις προβλέψεις της επιστημονικής φαντασίας έχουν παρόμοια προέλευση. Ο Krauss, κοσμή­τορας του Φυσικού τμήματος στο Πανεπιστήμιο Case Western Reserve στο Κλίβελαντ, ήταν από τους πρώτους κοσμολόγους που υιοθέτησαν τη θεωρία ότι το σύμπαν καθορίζεται από μια κοσμολογική σταθερά -μια άποψη που τώρα είναι ευρέως αποδεκτή. Ο Starkman, καθηγητής στο ίδιο Πανεπιστήμιο, είναι πιο γνωστός για τη δουλειά του στην τοπολογία του σύμπαντος. Και οι δύο είναι αθεράπευτα αισιόδοξοι. Ψάχνουν απεγνωσμένα να βρουν τρόπους με τους οποίους η ζωή θα διατηρηθεί για πάντα.

Για Περαιτέρω Μελέτη

– TIME WITHOUT END: PHYSICS AND BIOLOGY IN AN OPEN UNIVERSE. Freeman J. Dyson in Reviews of – Modern Physics, Vol. 51, No. 3, pages 447-460; July 1979.
– THE ANTHROPIC COSMOLOGICAL PRINCIPLE. John D. Barrow and Frank J. Tipler. Oxford University Press, 1988.
– THE LAST THREE MINUTES: CONJECTURES ABOUT THE ULTIMATE FATE OF THE UNIVERSE. Paul C. W. Davies. HarperCollins, 1997.
– THE FIVE AGES OF THE UNIVERSE: INSIDE THE PHYSICS OF ETERNITY. Fred Adams and Greg Laughlin. Free Press, 1999.
– QUINTESSENCE: THE MYSTERY OF THE MISSING MASS. Lawrence M. Krauss. Basic Books, 1999.
– LIFE, THE UNIVERSE, AND NOTHING: LIFE AND DEATH IN AN EVER- EXPANDING UNIVERSE. Lawrence M. Krauss and Glenn D. Starkman in Astrophysical Journal (in press). Available at http://www.lanl.gov/abs/astro-ph/9902189