ΠΟΙΚΙΛΗΣ ΥΛΗΣ - ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Πέρα από την κβαντομηχανική

Στατιστικοί νόμοι φαίνεται να κυβερνούν τον υποατομικό κόσμο, όπως τα 36 άτομα κοβαλτίου που εμφανίζονται σ' αυτή τη φωτογραφία από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης

Στον Ολλανδό επιστήμονα Τζέραρντ 'τ Χουφτ, θεωρητικό φυσικό του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης, βραβευμένο με το Νόμπελ Φυσικής του 1999, δεν αρέσει καθόλου η αβεβαιότητα της κλασικής κβαντομηχανικής. Το ίδιο δεν άρεσε και στον Αλμπερτ Αϊνστάιν, που πέρασε τη μισή του ζωή αναζητώντας μια εναλλακτική θεωρία για τον μικρόκοσμο. Η αποτυχία του Αϊνστάιν οδήγησε πολλούς ερευνητές να αποδεχτούν ότι η στατιστική φύση της κβαντικής φυσικής περιγράφει με τελειωτικό τρόπο τη φυσική πραγματικότητα. Κάποιοι άλλοι έφτασαν στο σημείο να εξάγουν και φιλοσοφικά συμπεράσματα (ή μάλλον να εισάγουν από το παράθυρο τις κοσμοθεωρητικές τους αντιλήψεις στην κβαντομηχανική), υπερασπίζοντας το νεοθετικισμό και άλλα ιδεαλιστικά ρεύματα. Σε πρόσφατη δημοσίευσή του ο τ' Χουφτ υποστηρίζει ότι από τους παραπάνω συναδέλφους του διαφεύγει ένα βαθύτερο επίπεδο της φυσικής πραγματικότητας: «Η τελική θεωρία της φύσης δεν είναι κβαντομηχανική. Η κβαντομηχανική είναι απλώς η τελική θεωρία για το πώς η φύση εμφανίζεται σε μας».

Η καρδιά του προβλήματος είναι η βαρύτητα. Η γενική θεωρία της σχετικότητας περιγράφει τον τρόπο που η βαρύτητα επενεργεί στα αντικείμενα του μακρόκοσμου, αλλά δεν εξηγεί την προέλευσή της. Η κβαντομηχανική περιγράφει τον κόσμο σε υποατομικό επίπεδο, αλλά γίνεται πολύ ασαφής σε εξαιρετικά μικρά μήκη. Καταρρέει, μάλιστα, τελείως στην κλίμακα διαστάσεων του μήκους του Πλανκ, ένα αφάνταστα μικρό μέγεθος μόλις το 1 εκατοστό του δισεκατομμυριοστού του δισεκατομμυριοστού της διαμέτρου του πρωτονίου (10^-20). Σε αυτή ακριβώς την κλίμακα των μεγεθών κυριαρχεί η βαρύτητα ανάμεσα σε όλες τις γνωστές φυσικές αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις).

Κατά τον τ' Χουφτ, το σύμπαν ακολουθεί δυναμικούς (μη στατιστικούς) νόμους στην κλίμακα του μήκους Πλανκ, αλλά με τέτοιον τρόπο που η πληροφορία εξαφανίζεται στο πέρασμα στο αμέσως ανώτερο επίπεδο της φυσικής πραγματικότητας. Αυτή η απώλεια πληροφορίας κάνει αδύνατη την ανακατασκευή της προηγούμενης κατάστασης στο κατώτερο επίπεδο, με βάση τις πληροφορίες που συλλέγουμε από τη μελέτη των σωματιδίων και των πεδίων. Ετσι, οδηγούμαστε στα παράδοξα της κβαντομηχανικής και στην παρατήρηση μόνο της στατιστικής πλευράς της αιτιότητας στη φύση.

Απ' ό,τι φαίνεται, ο 21ος αιώνας επιφυλάσσει εξαιρετικά ενδιαφέρουσες εξελίξεις και σε επιστήμες, όπως η φυσική, που κάποιοι είχαν θεωρήσει πριν λίγα χρόνια ουσιαστικά τελειωμένες.

Πώς αναπνέουν τα έντομα;

Διατομές του σώματος ενός σκαθαριού αποκαλύπτουν τους τραχειακούς σωλήνες (βλ. βέλη), μέσα από τους οποίους το έντομο αναπνέει. Σχετική μελέτη δείχνει ότι αυτοί οι σωλήνες διαστέλλονται και συστέλλονται ενεργητικά, όπως γίνεται και με τους ανθρώπινους πνεύμονες

Ο ζωολόγος Μαρκ Γουέστνιτ, του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας του Σικάγο των ΗΠΑ, ανακάλυψε ότι τα έντομα έχουν πιο πολλά κοινά με τα ανώτερα ζώα απ' ό,τι πιστεύαμε. Μαζί με τους συνεργάτες του, τοποθέτησαν ζωντανά σκαθάρια, μυρμήγκια και γρύλους σε μια ισχυρή δέσμη ακτίνων Χ, ώστε να παράγουν εικόνες υψηλής ευκρίνειας των εσωτερικών τους οργάνων. Μετά τροποποίησαν την πειραματική διάταξη για να μελετήσουν την ανατομία των εντόμων. «Αρχίσαμε μελετώντας πώς λειτουργούν τα σαγόνια των εντόμων και ακριβώς κάτω από τα σαγόνια διακρίναμε λευκούς σωλήνες που συμπιέζονταν και διαστέλλονταν σαν να αντλούσαν. Καταλάβαμε ότι είχαμε ανακαλύψει κάτι καινούριο», λέει ο Γουέστνιτ.

Αυτό που είχε εντοπίσει ήταν η τραχεία, ένα δίκτυο σωλήνων, που διανέμουν οξυγόνο μέσα στο σώμα του εντόμου και απομακρύνουν το διοξείδιο του άνθρακα. Προηγούμενες μελέτες είχαν υποθέσει ότι τα αέρια μετακινούνται μέσα στο δίκτυο αυτό απλώς με παθητική διάχυση, μπαίνοντας και βγαίνοντας από το σώμα των εντόμων από τρύπες στον εξωσκελετό τους. Το βίντεο που προέκυψε από την ακτινοσκόπηση δείχνει, αντίθετα, ότι τα έντομα πιέζουν με τους μυς τους και συμπιέζουν αυτούς τους σωλήνες για να εκπνεύσουν και μετά χαλαρώνουν για να εισπνεύσουν. «Δεν είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι ένας μηχανισμός ενεργού άντλησης προέκυψε σαν αποτέλεσμα της εξελικτικής διαδικασίας περισσότερες από μια φορές, τόσο στα έντομα, όσο και στα σπονδυλωτά; Είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του πώς η βιολογική εξέλιξη ανακαλύπτει ανάλογες λύσεις στο ίδιο φυσικό πρόβλημα».

Λόγος αλόγων

Τα ζώα έχουν τα εργαλεία για να επικοινωνήσουν αλλά δεν έχουν μια κρίσιμη ικανότητα για να μιλήσουν όπως ο άνθρωπος

Η Τία, ένα αυστραλέζικο κακατούα, ακούγεται σχεδόν σαν άνθρωπος όταν λέει «γεια σου», «σ' αγαπώ» κι ένα σωρό άλλες λέξεις και φράσεις. Τις λέει, μάλιστα, και την κατάλληλη στιγμή ανάλογα με τη συζήτηση που ακούει. Σημαίνει αυτό ότι έχει γλωσσικές ικανότητες; Η μόνη πραγματική διάκριση που μπορεί να γίνει ανάμεσα στην ανθρώπινη ομιλία και στις φωνές που βγάζουν τα ζώα, υποστηρίζει ο βιολόγος Μαρκ Χάουζερ του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, είναι η ικανότητα επαναλαμβανόμενης χρήσης των συστατικών του λόγου: Μόνον ο άνθρωπος μπορεί να πάρει διακριτά στοιχεία όπως οι λέξεις και να τα ανασυνδυάσει έτσι ώστε να δημιουργήσει άπειρες παραλλαγές εκφράσεων.

Ο Χάουζερ, που συνεργάζεται με τον γλωσσολόγο Νόαμ Τσόμσκι του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης και τον ψυχολόγο Γ. Τέκουμσεχ Φιτς του Πανεπιστημίου Σεντ Αντριους της Σκοτίας, παρατήρησε ότι σχεδόν όλοι οι τρόποι που οι άνθρωποι παράγουν και αντιλαμβάνονται τους ήχους έχουν κοινά χαρακτηριστικά με το υπόλοιπο ζωικό βασίλειο. Τα πουλιά μαθαίνουν να τραγουδούν ακούγοντας άλλα πουλιά του είδους τους. Οι αρουραίοι και τα περιστέρια μπορούν να αποκτήσουν αντίληψη των αριθμών, αν και δεν μπορούν να μετρήσουν μεγάλους αριθμούς. Πολλά πρωτεύοντα θηλαστικά μπορούν να διακρίνουν δύο διαφορετικές ανθρώπινες γλώσσες με βάση το ρυθμό τους. Ακόμα και ο καταβιβασμένος λάρυγγας, που θεωρείται απαραίτητος για την ανθρώπινη ομιλία, υπάρχει και σε άλλα θηλαστικά, όπως μερικά είδη ελαφιών.

Μόνον η ικανότητα να ξαναχρησιμοποιούμε τα συστατικά του λόγου μάς διακρίνει, τονίζει ο Χάουζερ. Ως αιτία για την ανάπτυξη αυτής της ικανότητας ο Χάουζερ θεωρεί τις κοινωνικές αλληλεπιδράσεις, που απαιτούν τη διατύπωση σύνθετων νοημάτων, είτε για την οργάνωση της κοινής δραστηριότητας των ανθρώπων, είτε για την ανταλλαγή προϊόντων μεταξύ τους.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Discover»