από admin » 27 Ιαν 2011, 15:49
Από τον καθηγητή Πάνο Λιγομενίδη, ακαδημαϊκό, πρώην πρόεδρο της Ακαδημίας Αθηνών.
Ο θαυμαστός φυσικός κόσμος μας
Λειτουργούμε στον κόσμο γιατί η ικανότητά μας να τον περιγράφουμε μας το επιτρέπει αυτό. Μόνο έτσι είμαστε σε θέση να τον κατανοήσουμε.
Στην περιγραφή όμως του φυσικού κόσμου όπως την επιτυγχάνει η Φυσική συναντάμε φαινόμενα που θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν από παράδοξα έως και εξωπραγματικά…
Από τις περιγραφές της νέας Φυσικής διαπιστώνουμε ότι ο φυσικός κόσμος είναι πιο παράδοξος όχι απ’ ό,τι τον φανταζόμαστε ή μπορούμε να τον περιγράψουμε αλλά και απ’ ό,τι ίσως μπορούμε να τον φανταστούμε.
Η φύση μάς αιφνιδιάζει με τις ασυνήθιστες ιδιότητές της, κυρίως στις πολύ μικρές και τις πολύ μεγάλες κλίμακες του χώρου, του χρόνου και της ενέργειας.
Ο Χρόνος
Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο ρυθμός της ροής του «ποταμού του χρόνου» (όχι μόνο του ψυχολογικού χρόνου) μπορεί να επηρεαστεί. Τα κινούμενα ρολόγια, τα φυσικά φαινόμενα, συμπεριλαμβανομένων και των βιολογικών αλλαγών, επιβραδύνουν τους ρυθμούς τους κάτω από ειδικές συνθήκες. Επομένως, ένα ταξίδι στο μέλλον, ακόμη και στο μακρινό, με μια ρουκέτα που θα μπορούσε να κινείται στον κοσμικό χώρο με επαρκώς υψηλή ταχύτητα δεν συνιστά –για τους νόμους της Φυσικής– ασυμβατότητα ή παραδοξολογία.
Μάλιστα, όπως διατυπώνεται τα τελευταία χρόνια, οι νόμοι της φύσης μάς επιτρέπουν και ταξίδια αντίθετα στο ρεύμα του ποταμού του χρόνου. Ταξίδια στο παρελθόν. Βεβαίως, και τα δύο αυτά είδη ταξιδιού βρίσκονται πέραν των σημερινών τεχνολογικών δυνατοτήτων μας.
Μαύρες τρύπες
Υπό συνθήκες τεράστιας συγκέντρωσης μάζας ή ενέργειας, που είναι προϋποθέσεις για τη δημιουργία μιας μαύρης τρύπας, απ’ όπου ακόμη και το φως αδυνατεί να δραπετεύσει, είναι δυνατόν να δημιουργηθεί μια ρωγμή στον τρισδιάστατο χώρο μας. Στο σύμπαν που είμαστε σε θέση να παρατηρούμε εκτιμάται ότι έχουν ανιχνευθεί δύο ή τρεις μαύρες τρύπες. Πολλές θεωρίες βέβαια υπεραμύνονται της άποψης ότι ο κόσμος μας βρίθει από μαύρες τρύπες, από μικροσκοπικές έως και πολύ μεγάλες. Διατυπώνεται επίσης η θεωρία της τεράστιας μαύρης τρύπας που βρίσκεται στο κέντρο του δικού μας γαλαξία.
Οι λύσεις των εξισώσεων του Einstein, της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας που αναφέρεται στο φαινόμενο της βαρύτητας, αποκαλύπτουν πολλά παράδοξα και ανεξήγητα φαινόμενα που μπορούν να συμβαίνουν στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας, όπως είναι η δημιουργία ρωγμής στον τρισδιάστατο χώρο μας, ή ακόμη και μιας σκουληκότρυπας, ενός καναλιού δηλαδή που μπορεί να οδηγεί έξω από το χώρο και το χρόνο του φυσικού μας κόσμου, σε έναν υπερχώρο, με διαστάσεις που υπερβαίνουν τις τρεις. Εκεί, οι αποστάσεις και οι χρονικές διάρκειες ξεφεύγουν από τα δικά μας μέτρα.
Οι λύσεις των εξισώσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας μας δείχνουν πως μια διάβαση μέσα από τη σκουληκότρυπα μήκους λίγων μέτρων και χρόνου λίγων δευτερολέπτων μπορεί να αντιστοιχεί σε τεράστιες, έως και ενδοαστρικές αποστάσεις του δικού μας χώρου, καθώς και σε αυθαίρετα ρυθμιζόμενες χρονικές μετατοπίσεις. Ο χρόνος επιβραδύνεται, σταματά και αντιστρέφεται όταν κανείς περάσει τη ρωγμή από το δικό μας χωροχρόνο στον υπερχώρο. Οι ιδιότητες του τελευταίου είναι εντυπωσιακές.
Η έρευνα των δυνατών λύσεων των εξισώσεων του Einstein στις παράξενες συνθήκες που επικρατούν κοντά στο κέντρο μαύρων τρυπών έχει διεγείρει τη φαντασία και το ενδιαφέρον διάσημων επιστημόνων.
Επιστροφή στο μέλλον
Η δυνατότητα δημιουργίας καναλιών στον υπερχώρο, που ίσως θα επέτρεπαν φανταστικά ταξίδια στο χώρο και το χρόνο, έχουν διερευνηθεί και διερευνώνται. Λόγω των ανατρεπτικών φυσικών συνθηκών που επικρατούν στο κέντρο των μαύρων τρυπών, οι εξισώσεις του Einstein καταρρέουν. Αντίθετα, εκεί τα κβαντικά φαινόμενα καθίστανται κυρίαρχα.
Ως προς τις δυνατότητες επιστροφής στο παρελθόν με μια μηχανή του χρόνου, έχουμε διαπιστώσει πειραματικά πως όταν η συγκέντρωση μάζας ή ενέργειας είναι πολύ μεγάλη ο ρυθμός του χρόνου επιβραδύνεται σημαντικά, έως την απόλυτη παύση κάθε αλλαγής και έως και το σταμάτημά του. Κάτι τέτοιο υποθέτουμε ότι συμβαίνει στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας.
Οι πιθανότητες υλοποίησης μιας μηχανής του χρόνου που θα στηρίζεται στην αρχή της δημιουργίας ρήγματος στο χωροχρόνο μας με βάση την τεχνολογία που έχουμε σήμερα θεωρούνται μηδαμινές.
Υπό το πρίσμα της αιτιότητας (που λέει πως το αίτιο πάντα προηγείται του αποτελέσματος), μιας έννοιας βαθιά ριζωμένης στην επιστημονική παράδοση, οι επιστήμονες στην πλειοψηφία τους απορρίπτουν κάθε συζήτηση περί ταξιδιού πίσω στο χρόνο. Ωστόσο, τις τελευταίες δεκαετίες η εμφάνιση και η πιστοποίηση «αναίτιων» φυσικών συμβάντων, ο εντοπισμός πολλών δυσεξήγητων κβαντικών φαινομένων του μικρόκοσμου στις ρίζες του φυσικού κόσμου μας και οι υπαινιγμοί και οι υποδείξεις παράξενων και απρόβλεπτων λύσεων των εξισώσεων του Einstein έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον πολλών επιφανών επιστημόνων για τη διερεύνηση παρόμοιων ερωτημάτων, όπως η δυνατότητα δημιουργίας μιας μηχανής του χρόνου.
Η δημιουργία στο εργαστήριο συνθηκών μιας μαύρης τρύπας –όπως θα μπορούσε να γίνει στο CERN ή όπως αποπειράθηκε να κατασκευάσει ο Kip Thorne στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια– που θα λειτουργήσει ως έξοδος από τον κόσμο μας, μιας διόδου στον υπερχώρο, μιας λευκής τρύπας που θα επιτρέψει την είσοδο στον άλλο χωροχρόνο, αντιμετωπίζει ακόμη, όπως φαίνεται, ανυπέρβλητες δυσκολίες.
Αναμφίβολα, όμως, οι σχετικές μελέτες και προσπάθειες που γίνονται θα αποδειχθούν πολύ σημαντικές στο να κατανοήσουμε τι είναι ο χρόνος. Επιπλέον, η λειτουργία μιας μηχανής του χρόνου, θα αποδείκνυε μια αμφίδρομη σχέση μεταξύ αιτίου και αποτελέσματος, μεταξύ αιτιότητας και ρετρο-αιτιότητας.
Γενικότερα, η δυνατότητα ταξιδιού της συνείδησης στο παρελθόν (ένα άλλο πιο δύσκολο θέμα) φαίνεται να είναι εξωπραγματική με τα σημερινά τεχνολογικά δεδομένα. Προκαλεί ωστόσο το ερώτημα: «Αν μπορέσουμε να επιστρέψουμε στο παρελθόν, μπορούμε και να το αλλάξουμε;». Είναι δυνατόν να παρέμβουμε αυθαίρετα στον ρου της Ιστορίας; Η απάντηση των επιστημόνων είναι ένα κατηγορηματικό «ΟΧΙ». Δεν μπορούμε να αναιρέσουμε τα συμβάντα του παρελθόντος που οδήγησαν σε μετέπειτα καταστάσεις, επειδή το μέλλον, όπως συμβαίνει ή όπως θα συμβεί, μαζί και το ενδεχόμενο ταξίδι στο παρελθόν, έχει συμπεριληφθεί στις προδιαγραφές των συμβάντων του παρελθόντος, αυτές που οδήγησαν στον κόσμο μας να γίνει όπως είναι και όπως μπορεί να είναι. Όπως σχολίασε σχετικά ο Einstein, «μπορούμε να κάνουμε αυτό που επιθυμούμε, αλλά δεν είμαστε ελεύθεροι να επιθυμούμε ό,τι θελήσουμε».
Κβαντομηχανική περιγραφή του φυσικού κόσμου: εγγενώς εντοιχισμένη επιρρεπής συνδετικότητα
Ο Werner Heisenberg πρότεινε ότι αυτό που θα ονομάζαμε φυσική κατάσταση κάποιου συγκεκριμένου φυσικού φαινομένου (κατ’ επέκταση, αφορά στη φυσική κατάσταση ολόκληρου του σύμπαντος) αναφέρεται σε ένα σύνολο αντικειμενικών επιρρεπειών, ένα είδος αριστοτελικής «εν δυνάμει» κατάστασης του φυσικού περιβάλλοντος του εξελισσόμενου φυσικού φαινομένου, από τις κλίμακες του μικρόκοσμου μέχρι τις κλίμακες των πολύπλοκων ανθρώπινων κοινωνιών. Αυτές οι αντικειμενικές επιρρέπειες του φυσικού περιβάλλοντος αφορούν στις δυνατές εξελικτικές τάσεις του αντίστοιχου φυσικού φαινομένου. Οι βαθμοί δραστικότητας των αντικειμενικών επιρρεπειών μετρούνται από αντίστοιχους βαθμούς πιθανότητας.
Πιστεύουμε ότι πρόκειται για ένα γενικό νόμο που έχει να κάνει με την συνδετικότητα του «πριν» με το «μετά» (ο οποίος διατυπώνεται με το μαθηματικό φορμαλισμό της Κβαντικής Θεωρίας) και ο οποίος καλύπτει όλους τους εξελικτικούς φυσικούς νόμους και καθορίζει αποφασιστικά τον προσανατολισμό και την πορεία της εξελικτικής ιστορίας του κόσμου μας. Ο θαυμαστός κόσμος μας οφείλει την εξελικτική δημιουργικότητά του σε αυτή την εγγενή ιδιότητα της φύσης.
Είναι αξιόλογο να σημειώσουμε εδώ ότι οι στατιστικές προβλέψεις με βάση την αριστοτελική συνάρτηση του Heisenberg επιβεβαιώνονται στην πράξη με απόλυτη πειραματική ακρίβεια. Η σημαντική ιδέα εδώ είναι ότι με αδιάψευστη πειραματική επιβεβαίωση μπορούμε να συμπεράνουμε πως οι πιθανότητες που αποδίδονται στις αντίστοιχες «εν δυνάμει» εξελίξεις είναι ενδογενείς ιδιότητες του φυσικού κόσμου μας.
Δεν είναι εφευρέσεις του νου μας για να τα βγάζουμε πέρα σε δύσκολες περιπτώσεις πρόβλεψης, όπως συμβαίνει στις περιπτώσεις μετεωρολογικών προγνώσεων ή σε προβλέψεις της ρουλέτας ή του χρηματιστηρίου. Αυτές οι τελευταίες περιπτώσεις μη προβλεψιμότητας, οφείλονται σε έλλειψη επαρκούς πληροφόρησης, που μας αναγκάζει να καταφύγουμε σε στατιστικές περιγραφές. Δεν μας αναγκάζουν όμως να αναθεωρήσουμε ριζικά τους νόμους της Φυσικής . Με άλλα λόγια, αναφερόμενοι στην γνωστή ερώτηση του Einstein, μπορούμε να πούμε ότι όντως η Φύση παίζει ζάρια, και μάλιστα με «φτιαγμένα».
Έχει ρόλο η συνείδηση στην εξέλιξη του φυσικού κόσμου μας;
Η ιδέα ότι η συνείδηση, ο νους, η ψυχή, το Εγώ είναι κάτι εντελώς ξεχωριστό, ανεξάρτητο και διαφορετικό από τον υπόλοιπο φυσικό κόσμο αποτελεί την πεμπτουσία όλων των μεγάλων θρησκειών του κόσμου. Οι σκέψεις και οι θεωρίες περί συσχέτισης της ανθρώπινης συνείδησης με τα δρώμενα του φυσικού κόσμου αντιμετωπίζονται εδώ και χιλιάδες χρόνια με σκεπτικισμό. Από την άλλη πλευρά όμως, κυρίως λόγω εντυπωσιακής προόδου της Κβαντικής Φυσικής τις τελευταίες δεκαετίες, καταγράφεται αύξηση του ενδιαφέροντος για πιο ουσιαστική διερεύνηση της ενδεχόμενης αλληλεπίδρασης μεταξύ συνείδησης και φυσικού κόσμου.
Βέβαια, αυτή η εκδοχή αδυνατίζει τη γενικότερα παραδεδεγμένη θέση ότι υπάρχει ο έξω κόσμος, ανεξάρτητα από το αν εμείς τον παρατηρούμε ή τον συμπεραίνουμε αφαιρετικά.
Ο Heisenderg τονίζει πως, κατά κάποιον τρόπο, η Κβαντική Φυσική εξαφανίζει την αντικειμενική πραγματικότητα. Ο φυσικός κόσμος διαλύεται μέσα στις μαθηματικές εξισώσεις. Κάτι τέτοιο είναι απαράδεκτο για την πλειονότητα των φυσικών. Η φιλοσοφική άποψη ότι η πραγματικότητα του φυσικού κόσμου εκπορεύεται από τις παρατηρήσεις είναι γνωστή ως λογικός θετικισμός. Συνιστά δε μια σημασιολογική θεώρηση του υπαρξιακού προβλήματος ξένης προς τις καθημερινές εμπειρίες μας. Αυτές μας επιμαρτυρούν έναν κόσμο που συμπεριφέρεται ως μια ανεξάρτητη ύπαρξη. Όμως, πρέπει να πούμε ότι η εν λόγω εμπειρική άποψη καταρρέει όταν παρατηρούμε περιπτώσεις κβαντικών φαινομένων του μικρόκοσμου.