|
η μεταφυσικη της συγχρονης Φυσικης
γρηγορες ματιες στον συμπαν με τα ματια των μοντερνων Φυσικομαθηματικων
"κυριες και κυριοι, φοβαμαι οτι το θεμα ειναι μαλλον συναρπαστικο και επειδη απεχθανομαι τις συγκινησεις, θα το πλησιασω με εναν ηρεμο, δειλο, και εμμεσο τροπο" - απο μια ραδιοφωνικη εκπομπη του Max Beerbohm .
να συμπληρωσω οτι το ιδιο θα κανω και εγω στο κειμενο που ακολουθει... johnniebegood
απο την αρχη του αιωνα μας, που το μοντελλο του ατομου περιγραφοταν απο τον Rutherford και τον Niels Bohr ως μικρο πλανητικο συστημα, με τα ηλεκτρονια στην θεση των πλανητων και τον πυρηνα στη θεση του ηλιου, απιθανα πολλα εχουν αλλαξει στον τροπο αντιληψης της πραγματικης φυσης των υποτιθεμενων σωματιδιων. ο μικροκοσμος φαινεται πως ανατρεπει οχι μονο τους νομους της φυσικης που ισχυουν στις δικες μας διαστα- -σεις, αλλα και την ολη αντιληψη μας για το συμπαν. η κβαντομηχανικη περασε την φυσικη σε καινουργια επιπεδα, που ξεπερνουν πολλες φορες ακομη και την επιστημονικη φαντασια. ενα γρηγορο ταξιδι σε αυτον τον νεο κοσμο θα επιχειρησω σε αυτη την σελιδα, σιγα σιγα, γιατι το να συμπυκνω- σεις πραγματα που δεν αναλυονται πληρως ουτε στις επιστημονικες διατριβες, ειναι οντως δυσκολο. ομως και εξαιρετικα ενδιαφερον !
πρωτη, η θεωρια της σχετικοτητας του Αϊνσταϊν αλlαξε την αντιληψη μας για το συμπαν υποστηριζοντας πως ο- λα ειναι σχετικα . η θεωρια των κβαντα πρεσβευει πως δεν υπαρχει "αντικειμενικο" πειραμα, αφου η υπαρξη του παρατηρητη επηρεαζει τις συνθηκες του πειραματος .
γενικα στην υποατομικη φυσικη, η αρχη της απροσδιοριστιας του Heisenberg και οι νομοι της κβαντικης μηχανι-κης αντικατεστησαν την αιτιοτητα με την πιθανοτητα .
παιρνουμε μια παραξενη και βασανιστικη γευση απο μια παρατηρηση του J.R. Oppenheimer : "στο ερωτημα... κατα ποσον η θεση του ηλεκτρονιου μενει η ιδια, πρεπει να πουμε οχι. στο κατα ποσον αλλαζει η θεση του ηλεκτρονιου με τον καιρο, πρεπει να πουμε οχι . στο αν το ηλεκτρονιο βρισκεται σε ηρεμια, πρεπει να πουμε οχι. αν ρωτηθουμε κατα ποσον κινειται, πρεπει να πουμε οχι" .
με ενα παρομοιο πνευμα, ενας απο τους γιγαντες της κβαντικης φυσικης, ο Werner Heisenberg, τονιζει και ξανα-τονιζει στην αυτοβιογραφια του οτι "τα ατομα δεν ειναι αντικειμενα" . τα ηλεκτρονια που σχηματιζουν τον ατομικο φλοιο δεν ειναι αντικειμενα με την εννοια της κλασσικης φυσικης, αφου δεν μπορουν να καθοριστουν απο εννοιες οπως η θεση, η ταχυτητα, η ενεργεια, το μεγεθος . οταν κατεβαινουμε στην ατομικη σταθμη, ο αντικειμενικος κοσμος δεν υφισταται πια σε χωρο και χρονο, και τα μαθηματικα συμβολα της θεωρητικης φυσικης αναφερονται σε πιθανοτητες και οχι σε γεγονοτα .
στην κλασσικη φυσικη ενα σωματιο οφειλει να εχει μια θεση και μια ταχυτητα που να μπορουν να προσδιορι- στουν ανα πασα στιγμη . σε μια υποατομικη ομως σταθμη η κατασταση αποδεικνυεται ριζικα αντιθετη . οσο ακριβεστερα πχ μπορει να προσδιοριστει η θεση ενος ηλεκτρονιου, τοσο αβεβαιωτερη γινεται η ταχυτητα του και το αντιστροφο !
η εμφυτη απροσδιοριστια των υποατομικων φαινομενων οφειλεται στην αμφισβητησιμη και διφορουμενη φυση εκεινων των μικροτατων σωματιων που στην πραγματικοτητα δεν ειναι, καθολου, ουτε σωματια ουτε αντικειμε- να .
ειναι οντοτητες με δυο προσωπα, σαν τον Ιανο, που συμπεριφερονται σε ορισμενες περιπτωσεις σαν μικρα σκλη- ρα σκαγια, και σε αλλες σαν κυματα ή σαν δονησεις που μεταδιδονται σε ενα μεσο στερημενο απο καθε φυσι- κη ιδιοτητα .
οπως το θετει χιουμοριστικα ο Sir William Bragg , "δευτερα, τεταρτη και παρασκευη μοιαζουν με κυματα, τρι- τη, πεμπτη και σαββατο με σωματια" .
η εικονα των ηλεκτρονιων ως μικρων σφαιρων που περιστρεφονται γυρω απο τον πυρηνα, αντικατασταθηκε απο αυτην του ενεργειακου νεφους πιθανοτητων, που βεβαια δεν ειναι καν εικονα για το ανθρωπινο μυαλο ! τα ηλεκτρονια πηδουν ασταματητα απο την μια τροχια στην αλλη χωρις να διασχιζουν κανενα ενδιαμεσο διαστη- μα - σαν να μεταφεροταν ξαφνικα η γη στην τροχια του αρη, χωρις να χρειαστει να ταξιδεψει γι αυτο ! αυτες καθεαυτες οι τροχιες, δεν ειναι γραμμικες τροχιες, αλλα θολες κι εκτεταμενες εκτασεις, κι ενα ερωτημα οπως το σε ποιο σημειο της τροχιας του βρισκεται το ηλεκτρονιο ενος ατομου υδρογονου σε μια δεδομενη στι- γμη, δεν εχει πια κανενα νοημα . βρισκεται το ιδιο παντου .
το δε spin ( η περιστροφη γυρω απο τον εαυτο του) του ηλεκτρονιου δεν ειναι παντα 1. μπορει να ειναι 1,5 ή 2 . δηλαδη αν μπορουσαμε να κανουμε ενα σημαδι στην επιφανεια του, με spin 1 , θα το ξαναβλεπαμε μετα απο μια περιστροφη . ομως με spin 1,5 θα το ξαναβλεπαμε μετα απο μιαμιση περιστροφη !
συμφωνα με τα οσα γνωριζουμε, ενα ατομο μπορει να αποτελειται εξ ολοκληρου απο τις ακτινοβολιες που εκπε- μπει . το να υποστηριζει κανεις οτι δεν ειναι δυνατον να παραγονται ακτινοβολιες απο το τιποτα, ειναι ανωφελο . μεχρι τωρα η υλη ηταν ενας βολικος τροπος για να περιγραφουμε τι συμβαινει, ενω η πραγματικοτητα δεν ειναι ετσι . "και μονο η προσπαθεια να φαντασθουμε την εικονα των στοιχειωδων σωματιων, και να τα σκεφθουμε οπτικα, σημαινει οτι τα εχουμε τελειως παρερμηνευσει" εγραψε ο Heisenberg .
η μοντερνα φυσικη μοιαζει σα να υπακουει στη δευτερη εντολη: ου ποιησεις σεαυτω ειδωλον - ουδε των Θεων, ουδε των πρωτονιων...
στο εργο του The Nature of the Physical World ( 1928 ) ο Sir Arthur Eddington εισηγαγε την περιφημη "παραβολη των δυο γραφειων". το ενα ηταν το πατροπαραδοτο εκεινο επιπλο στο οποιο στερεωνε τους αγκωνες του για να γραψει . το αλλο ηταν το γραφειο οπως το αντιλαμβανεται ο φυσικος, σχεδον αποκλειστικα φτιαγμενο απο κενο χωρο και απολυτη ανυπαρξια, πασπαλισμενο απο αφανταστα μικροσκοπικες κουκιδες, τα ατομα , των οποιων ομως τα ηλεκτρονια απειχαν απο τον πυρηνα αποσταση εκατονταδες χιλιαδες φορες μεγαλυτερη απο το μεγεθος τους . κι αναμεσα τους τιποτα .
ο Eddington κατεληγε : "οταν παρακολουθουμε απο τον κοσμο της φυσικης την καθημερινη ζωη, ειναι σαν να παρακολουθουμε μια παρασταση θεατρου σκιων . η ανυποκριτη συνειδητοποιηση του γεγονοτος οτι οι φυσικες επιστημες αναφερονται σε ενα κοσμο σκιων, ειναι μια απο τις σημαντικοτερες προοδους που εχουμε κανει τελευταια". ( αυτα το 1928 )
στην πορεια αποδειχτηκε πως οι μικροσκοπικες κουκιδες που ηταν υποτιθεται τα υστατα συστατικα της υλης, δεν ηταν "αντικειμενα" αλλα "διεργασιες", αναλογες με τις δονησεις των πνευστων . λιγο αργοτερα ο Αυστριακος Erwin Schrodinger διατυπωνε την θεωρια της κυματομηχανικης, που πηρε την τελι-κη μορφη της απο τον Αγγλο Paul Dirac .
το ατομο αποτελειται απο τον πυρηνα και τα ηλεκτρονια . για τα ηλεκτρονια που ειναι στοιχειωδη "σωματιδια" ειπαμε μερικες παραξενιες τους . ο πυρηνας αποτελειται απο πρωτονια και νετρονια, που ομως αποτελουνται απο στοιχειωδη "σωματιδια" που ονομαστηκαν κουαρκς.
τα κουαρκς βρισκονται σε εναν κοσμο 1.000.000.000.000.000 φορες μικροτερο απο τον κοσμο του ατομικου πυρη-να, κι αυτος ο κοσμος δεν βρισκεται μακρια απο το οριο οπου ο χωρος παυει να εχει νοημα . τα κβαντικα αποτελεσματα της βαρυτητας προκαλουν την διασπαση του χωροχρονου σε φυσαλλιδες με διαμετρο καπου 100.000.000.000.000.000.000 φορες μικροτερη απο την διαμετρο του πυρηνα . σε αυτο το σημειο καθε κουβεντα για πραγματα που υπαρχουν στο "εσωτερικο" αλλων πραγματων δεν εχει νοη- μα .
τα κουαρκς πανε παντα σε δυαδες ή τριαδες, συγκροτωντας καποιο σωματιδιο. υπαρχουν σε τρια "αρωματα" και καθε αρωμα υπαρχει σε τρια "χρωματα". καμμια σχεση φυσικα με τις γνωστες σε μας εννοιες του αρωματος και του χρωματος . τα δε ονοματα αυτων ειναι : πανω, κατω - παραδοξο, γοητευτικο - κορυφη, πυθμενας . οποιος βγαλει ακρη να μας το πει...
το σημαντικοτερο ολων ειναι η ανακαλυψη πως απο το "τιποτα" παραγεται συνεχως ενεργεια . καθε μικροδευτερολεπτο, σε καθε σημειο του χωροχρονου, ξεπηδουν απο το πουθενα ζευγη ηλεκτρονιων - ποζι- τρονιων (ηλεκτρονια με αντιθετο φορτιο) που αλληλεπιδρουν παραγοντας ενεργεια . το φαινομενο δεν διαρκει παραπανω απο ενα χιλιοστο του δισεκατομμυριοστου του δισεκατομμυριοστου του δευ-τερολεπτου, αλλα το αθροιστικο αποτελεσμα αναριθμητων τετοιων σωματιδιων - φαντασματων προικιζει τον κ- νο χωρο με ενα ειδος ρευστης υφανσης, αν και νεφελωδους και αϋλης. μεσα σε αυτη την θαλασσα της αδιακοπης δραστηριοτητας σχηματιζονται και εξαφανιζονται οχι μονο ηλεκτρονι-α και ποζιτρονια, αλλα και πρωτονια και αντιπρωτονια, νετρονια και αντινετρονια, μεσονια και αντιμεσονια . ολα τα σωματιδια της φυσης παιρνουν μερος σε αυτο το κοσμικο ανακατεμα . και η προελευση τους ? εικαζεται μια θαλασσα ενεργειας, εκτος του χωροχρονου μας, η οποια θυμιζει πολυ την θαλασσα του Βραχμαν των Ινδουϊστων ...
|