Σάββατο, 2 Ιανουαρίου 2016

Σκόρπιες γνώσεις ναι, σκόρπια λόγια όχι.


[19ο ]

Επιμέλεια : Στάθης Ασημάκης

 Πόσο “μας επιτρέπεται” να γνωρίσουμε;

[γ]


Αναφέραμε στα προηγούμενα ότι οι φυσικές θεωρίες είναι δυο κατηγοριών. Υπάρχουν, δηλαδή, οι φυσικές θεωρίες ανεξάρτητες υποβάθρου, όπως είναι η θεωρία της Γενικής Σχετικότητας, και οι φυσικές θεωρίες εξαρτημένες από το υπόβαθρο, όπως είναι η Κβαντική Θεωρία.
Εάν καταφέρουμε να κάνουμε την Κβαντική θεωρία ανεξάρτητη από το υπόβαθρο, τουλάχιστον όσον αφορά τη Γεωμετρία του χώρου, τότε αυτομάτως θα συγχωνευτούν η Βαρύτητα και η Κβαντική θεωρία. Εν τούτοις, πολλά χρόνια προσπάθειας στην Κβαντική βαρύτητα δεν απέδωσαν. Δοκιμάστηκε κάθε είδους προσεγγιστική μέθοδος, αλλά φαίνεται ότι για την Κβαντική βαρύτητα δεν υπάρχει σωτηρία.
Ειδικότερα, με όποιον τρόπο και αν οργανώθηκε η Κβαντική θεωρία των “βαρυτικών κυμάτων”, από τη στιγμή που υποτίθετο ότι αυτά αλληλεπιδρούσαν μεταξύ τους, ανέκυπταν απειριζόμενες ποσότητες. Και από όποια μεριά επιχειρείτο να αντιμετωπιστεί το εν λόγω πρόβλημα, οι απειρισμοί δεν τιθασσεύονταν.
Επίσης, μέτρο επιτυχίας μιας οποιασδήποτε προσέγγισης στην Κβαντική βαρύτητα θα ήταν το κατά πόσο θα δινόταν  ικανοποιητική απάντηση στους τρεις(3) γρίφους, που σχετίζονται με τη θερμοκρασία, την εντροπία και την απώλεια της πληροφορίας  στις μαύρες τρύπες.
Τέλος, προτάθηκε και μια ιδέα για την Κβαντική βαρύτητα που φαινόταν λειτουργική, για λίγο καιρό τουλάχιστον. Επρόκειτο για την εφαρμογή της υπερσυμμετρίας στη βαρύτητα. Το αποτέλεσμα αυτής της προσπάθειας ήταν η Yπερβαρύτητα”. Η αποτυχία της Υπερβαρύτητας να οδηγήσει σε μια καλή θεωρία Κβαντικής βαρύτητας ήταν σκέτη απογοήτευση.


***
Μετά  από όλα αυτά είχε φτάσει η ώρα να εμφανιστεί ένας νέος πρωταγωνιστής στη σκηνή  της Υπερενοποίησης, που φέρει το όνομα “Θεωρία Χορδών”.
Το 1968 ο Ιταλός φυσικός Βενετσιάνο αποκάλυψε για πρώτη φορά ένα κόσμο, στον οποίο τα ισχυρά αλληλεπιδρώντα σωματίδια είναι, στην πραγματικότητα, σαν τα γνωστά μας λαστιχάκια και καθώς ταξιδεύουν, ταλαντώνονται, συγκρούονται μεταξύ τους και ανταλλάσσουν ενέργεια. Οι διάφορες καταστάσεις ταλάντωσης αντιστοιχούν στα διάφορα είδη σωματιδίων που παράγονται στα πειράματα σύγκρουσης πρωτονίων. Έτσι γεννήθηκε η Θεωρία Χορδών.
Η θεωρία αυτή, για να είναι συνεπής με την “Ειδική θεωρία της Σχετικότητας”, θα έπρεπε να σέβεται τη σχετικότητα της κίνησης και τη σταθερότητα του φωτός. Επίσης, θα έπρεπε να είναι συνεπής και με την Κβαντική Θεωρία. Διαπιστώθηκε, αργότερα, ότι για να επιτευχθεί αυτό θα έπρεπε:
α)Ο κόσμος να αποτελείται από είκοσι πέντε (25) χωρικές διαστάσεις(!)
β)Να εισαγόταν αξιωματικά το “ταχυόνιο”, δηλαδή σωματίδιο που ταξιδεύει ταχύτερα από το φως.
γ)Να υπάρχουν σωματίδια που δεν μπορούν να βρεθούν σε κατάσταση ηρεμίας.            
Εκτός από αυτά τα τρία προβλήματα η Θεωρία χορδών περιείχε σωματίδια, αλλά όχι όσα απαντούν στη Φύση. Σταδιακά η Θεωρία χορδών εξελίχθηκε και προέκυψε η “Θεωρία των Υπερχορδών”, η οποία προέβλεπε εννέα(9) χωρικές διαστάσεις.
Οι χορδές μπορούσαν να είναι κλειστές και ανοιχτές.  Μια κλειστή χορδή συνιστά βρόχο. Μια ανοιχτή χορδή είναι γραμμή, έχει δηλαδή άκρα. Τα άμαζα σωματίδια προέρχονται από ταλαντώσεις είτε ανοιχτών είτε κλειστών χορδών. Τα βαρυτόνια προέρχονται μόνο από ταλαντώσεις κλειστών χορδών ή βρόχων.
Στη συνέχεια, η υπόψη θεωρία πέτυχε μια φυσική ενοποίηση των νόμων της κίνησης  με τους νόμους που διέπουν τις δυνάμεις. Όμως, οι Φυσικοί δεν άργησαν να συνειδητοποιήσουν ότι η Θεωρία υπερχορδών δεν ήταν μια και μοναδική. Αντί για μια μόνο συνεπή θεωρία αποκαλύφθηκε η ύπαρξη πέντε (5) αυτοσυνεπών θεωριών υπερχορδών στο δεκαδιάστατο χωρόχρονο.
Στη συνέχεια, διαπιστώθηκε ότι για να ενοποιηθούν οι πέντε (5) θεωρίες υπερχορδών θα έπρεπε οι χωρικές διατάσεις από εννέα (9) να γίνουν δέκα (10). Μολονότι δεν υπάρχει θεωρία χορδών με έντεκα (10+1) διαστάσεις του χωρόχρονου, υπάρχει μια θεωρία διδιάστατων επιφανειών που κινούνται σε ενδεκαδιάστατο χωρόχρονο. Η θεωρία αυτή έχει την ευφάνταστη ονομασία: “Ενδεκαδιάστατη θεωρία Υπερμεμβρανών”.
Η παρατήρηση δεν έπαιξε κανένα ρόλο στην εξέλιξη της θεωρίας των χορδών. Αρχικά, λίγοι θεωρητικοί Φυσικοί  ανησύχησαν ότι η μοναδική θεωρία δεν θα αναδυθεί ποτέ. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια η προσδοκία μιας ενοποιημένης θεωρίας ξεθώριασε και πολλοί  πιστεύουν ότι η θεωρία χορδών πρέπει να νοηθεί ως ένα αχανές τοπίο πιθανών θεωριών, καθεμιά από τις οποίες κυβερνά μια διαφορετική περιοχή ενός πολλαπλού Σύμπαντος.  
Η κρίση σχετικά με τη θεωρία χορδών επιδεινώθηκε με την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας”, δεδομένου ότι η τιμή που βρέθηκε για τη σκοτεινή ενέργεια του Σύμπαντος δεν συμβιβάζεται με το ευρύτερο πλαίσιο της θεωρίας χορδών.
Η κρίση στη θεωρία χορδών επιδεινώθηκε ακόμα πιο πολύ, όταν διαπιστώθηκε από τις παρατηρήσεις των υπεκαινοφανών άστρων (σουπερνόβα) ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται, κάτι που σημαίνει ότι η κοσμολογική σταθερά είναι θετικός αριθμός, ενώ η θεωρία χορδών δέχεται αρνητική τιμή για την κοσμολογική σταθερά.
Η “κοσμολογική σταθερά” προτάθηκε από τον Αϊνστάιν ως μια τροποποίηση της αρχικής του θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας, ώστε να επιτύχει ένα στατικό σύμπαν. Μετά την ανακάλυψη όμως από τον αστρονόμο Χαμπλ της ερυθρής μετατόπισης του φάσματος των γαλαξιών και την εισαγωγή της αντίληψης του διαστελλόμενου σύμπαντος, ο Αϊνστάιν εγκατέλειψε αυτή την ιδέα. Ωστόσο, η ανακάλυψη της επιτάχυνσης της κοσμικής διαστολής κατά τη δεκαετία του 1990 έχει ανανεώσει το ενδιαφέρον γύρω από την κοσμολογική σταθερά.
Στη συνέχεια, διαπιστώθηκε ότι, εάν θέλουμε η θεωρία χορδών να δίνει θετική τιμή για την κοσμολογική σταθερά, τότε υπάρχουν ενδείξεις για εμφάνιση 10500 θεωριών χορδών(!) Πρόκειται ασφαλώς για μια τρομακτική ποσότητα θεωριών χορδών. Και σαν μην έφτανε αυτό, κάθε τέτοια θεωρία θα δώσει διαφορετικές προβλέψεις για τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων και διαφορετικές προβλέψεις για τις τιμές των παραμέτρων του “Καθιερωμένου Μοντέλου”.  Δηλαδή ένας σωστός τραγέλαφος.
Εν πάση περιπτώσει, για τους σκεπτικιστές θεωρητικούς Φυσικούς, αν η απόπειρα κατασκευής μιας μοναδικής θεωρίας της Φύσης οδηγεί αντίθετα σε 10500 θεωρίες, τότε έχουμε “εις άτοπον απαγωγή”.
Ορισμένοι θεωρητικοί Φυσικοί θεωρούν ότι οι δυο πυλώνες της σύγχρονης Φυσικής, δηλαδή η θεωρία της Γενικής Σχετικότητας και η Κβαντική θεωρία σφάλλουν βαθύτατα εξαιτίας της φύσης του χρόνου.
Συγκεκριμένα, σύμφωνα με τη Γενική Σχετικότητα ο χρόνος είναι μια συγκεκριμένη επιλογή συντεταγμένης για την περιγραφή της θέσης ενός χωροχρονικού γεγονότος. Δηλαδή, δεν υπάρχει τίποτα στις χωροχρονικές περιγραφές που να διαφοροποιεί το χρόνο ως κάτι που ρέει.
Πρέπει λοιπόν σύμφωνα με αυτούς τους Φυσικούς να βρεθεί ένας τρόπος στη Φυσική να ξεπαγώσει ο χρόνος, δηλαδή να αναπαρίσταται ο χρόνος χωρίς να μετατρέπεται σε χώρο, όπως δηλαδή συμβαίνει σε άλλα επιστημονικά πεδία  π.χ. τη Θεωρητική Βιολογία και την Επιστήμη των Υπολογιστών.
Τέλος, αν κατανοηθεί η αληθής φύση του χρόνου, πιθανόν αυτό να οδηγήσει στην κατανόηση της άγνωστης μέχρι σήμερα δομής του χωρόχρονου που την αντιλαμβανόμαστε ως δύναμη της βαρύτητας. Η δομή αυτή καθορίζει τη δική μας τροχιά με τον ίδιο τρόπο που τα κύματα καθοδηγούν έναν σέρφερ σε μια φουρτουνιασμένη θάλασσα ή μικρές ανισόπεδες ανωμαλίες καθοδηγούν έναν σκιέρ στην κατάβαση μιας χιονισμένης πλαγιάς.  

***

Ας δούμε τώρα τρία αλληλένδετα μυστήρια, δηλαδή:
α)Γιατί οι τόσο ακριβείς και θεμελιωδώς μαθηματικοί νόμοι παίζουν ένα σημαντικό ρόλο στη συμπεριφορά του φυσικού Κόσμου; Κατά κάποιο τρόπο ο ίδιος ο κόσμος της φυσικής πραγματικότητας φαίνεται να προκύπτει μυστηριωδώς από τον πλατωνικό κόσμο των Μαθηματικών.
β)Ο τρόπος με τον οποίο εμφανίστηκαν μέσα από τον φυσικό κόσμο όντα με αντίληψη. Και πώς είναι δυνατό με τόσο εκλεπτυσμένη οργάνωση, υλικά αντικείμενα να μπορούν να πλάθουν από την υλική ουσία νόηση;
γ)Ο τρόπος με τον οποίο η νόηση δημιουργεί μαθηματικές έννοιες και βρίσκει το δρόμο που οδηγεί (επιστρέφει) προς τον πλατωνικό κόσμο των Μαθηματικών.
Μεγάλο ζητούμενο όμως είναι και το εάν υπάρχουν όρια σε αυτή την κατανόηση ή όχι. Από τις παραπάνω αναφορές φάνηκε ότι ο άνθρωπος παρ’ όλες τις συνεχείς επιστημονικές προσπάθειες δεν θα μπορέσει μάλλον να φτάσει στην υπερενοποίηση στη Φυσική, διότι  απλούστατα η ανθρώπινη νόηση ως μέρος δεν μπορεί να έχει τη θέαση του όλου, ακόμα και όση τεχνητή νοημοσύνη επιστρατευθεί για το σκοπό αυτό στο μέλλον. Αυτή η αδυναμία γίνεται εμφανής καθώς οι μαθηματικοί απειρισμοί εισβάλλουν στις πολύπλοκες θεωρίες της Φυσικής και πέφτουν σαν κουρτίνες για  αποκρύψουν την αλήθεια της δημιουργίας και ύπαρξης του Σύμπαντος.
Συγκεκριμένα, τόσο η θεωρία της Σχετικότητας όσο και η Κβαντική θεωρία παρουσιάζουν απειρισμούς. Δεν έχουμε ακόμα συναντήσει κάποιο μετρήσιμο μέγεθος, που να λαμβάνει άπειρη τιμή. Αλλά τόσο στη μια θεωρία όσο και στην άλλη σκοντάφτουμε πάνω σε προβλέψεις για φυσικές ποσότητες που απειρίζονται. Μάλλον η Φύση… “εκδικείται”  με αυτό τον τρόπο τον άνθρωπο που προσπαθεί να διασπάσει την ενότητά της.
Όσον αφορά τη θεωρία της Σχετικότητας, το συγκεκριμένο πρόβλημα προκύπτει, όταν στο εσωτερικό μιας “μαύρης τρύπας” η πυκνότητα της ύλης και η ένταση του βαρυτικού πεδίου σύντομα απειρίζονται. Το ίδιο πρόβλημα φαίνεται να παρουσιάζεται και στην περίπτωση της πρώιμης ιστορίας του Σύμπαντος, εφόσον βεβαίως υποθέτουμε σωστή την περιγραφή της Γενικής Σχετικότητας για τα πρώτα στάδιά του. Στο σημείο που η πυκνότητα γίνεται άπειρη οι εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας καταρρέουν. Κάποιοι θεωρούν ότι ο χρόνος τότε σταματάει, αλλά μια πιο νηφάλια ματιά δείχνει ότι η θεωρία αυτή είναι απλώς ανεπαρκής.
Όσον αφορά στην Κβαντική θεωρία, από την άλλη πλευρά,  οι απειρισμοί κάνουν την εμφάνισή τους κάθε φορά που κάποιος επιχειρεί να χρησιμοποιήσει την Κβαντομηχανική για να περιγράψει πεδία, για παράδειγμα το ηλεκτρομαγνητικό    πεδίο. Το πρόβλημα είναι ότι τόσο το μαγνητικό όσο και ηλεκτρικό πεδίο λαμβάνουν τιμές σε κάθε σημείο του χώρου. Αυτό συνεπάγεται ένα άπειρο πλήθος μεταβλητών. Άπειρο πλήθος σημείων και άρα πλήθος μεταβλητών υφίσταται ακόμα και σε ένα σώμα  πεπερασμένου όγκου. Επιπλέον, στην Κβαντική θεωρία παρατηρούνται ανεξέλεγκτες διακυμάνσεις στις τιμές κάθε κβαντικής μεταβλητής.
Τέτοιες διακυμάνσεις  σε ένα άπειρο πλήθος μεταβλητών μπορεί να οδηγήσουν σε εξισώσεις, οι οποίες βγαίνουν εκτός ελέγχου και παράγουν απειρισμούς, όταν θέτει κανείς ερωτήσεις για την πιθανότητα ενός συμβάντος ή για την ισχύ μιας δύναμης. Έτσι, διαισθανόμαστε ότι έχει παραλειφθεί ένα ουσιώδες κομμάτι της Φυσικής.
Από καιρό οι Φυσικοί ελπίζουν ότι, εάν ληφθεί υπόψη η βαρύτητα, τότε οι διακυμάνσεις θα τιθασευτούν και οι απειρισμοί θα εξαλειφθούν. Αν οι απειρισμοί συνιστούν ένδειξη ότι η μεγάλη ενοποίηση στη Φυσική δεν έχει επέλθει ακόμα, τότε η ενοποιημένη θεωρία που αναζητείται, δεν θα πρέπει να περιέχει καμία τέτοια ένδειξη, διότι θα συνιστά αυτό που αποκαλείται “πεπερασμένη θεωρία”, δηλαδή μια θεωρία που απαντά σε κάθε ερώτημα και με όρους λογικών, πεπερασμένων αριθμών. Θα επιτευχθεί όμως αυτό;
Εφόσον ο άνθρωπος δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει πειραματικά τόσο υψηλές ενέργειες, όπως ήταν  αυτές που εμφανίστηκαν κατά τη Μεγάλη Έκρηξη”(“Big Bang”) δεν μπορεί και να αγναντέψει τη Μεγάλη αλήθεια.
Μήπως λοιπόν οι διάφορες θεωρίες υπερενοποίησης που εμφανίζονται κατά καιρούς στη Φυσική αποτελούν απλώς… “επιστημονικές ονειρώξεις”, αφού εκ των πραγμάτων δεν μπορούν να ελεγχθούν πειραματικά; Εξάλλου, δεν θα μπορέσει, ίσως, να επιτευχθεί η πολυπόθητη υπερενοποίηση στη Φυσική και για έναν άλλο βασικό λόγο, δηλαδή  επειδή, μάλλον, δεν θα προλάβει να συμβεί...
Είναι γεγονός ότι η Κβαντική θεωρία που πασχίζει να συντελέσει και αυτή στη διεύρυνση της γνώσης για τη μεγάλη αλήθεια, είχε ως αποτέλεσμα να παραχθούν σημαντικά και κρίσιμα επιστημονικά…. παραπροϊόντα” , όπως:
·         Πυρηνική τεχνολογία,
·         Κβαντική Χημεία,
·         Λέιζερ,
·         Υπεραγωγιμότητα,
·         Τρανζίστορ,
που οδήγησαν στην Σύγχρονη επανάσταση”, και έβαλαν τις βάσεις για την εκρηκτική εξέλιξη της  τεχνολογίας που γνωρίζει η ανθρωπότητα οσημέραι.

Αυτά όμως τα “παραπροϊόντα” θα προσφέρουν στον άνθρωπο τέτοια εξελιγμένα μέσα, που αργά ή γρήγορα θα τον ωθήσουν στο να επιχειρήσει να μισοανοίξει “το κουτί της Πανδώρας”, για ιδιοτελείς και ανταγωνιστικούς λόγους και  αυτό θα αποβεί, βεβαίως, τιμωρία του για την “ύβρι” του να επιζητεί να αποσπάσει με εγωϊστικό πάθος τη μεγάλη αλήθεια. Το μόνο λοιπόν που μας απομένει είναι να ευχόμαστε να μην πετάξει από το “κουτί” η ελπίδα για έγκαιρη αποσόβηση ολικής καταστροφής του πλανήτη μας.