ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Σάββατο 3 Μάη 2025 - Κυριακή 4 Μάη 2025
Σελ. /40
ΓΚΙΡΑΡΝΤ 'ΕΤ ΧΟΟΦΤ
Η Κβαντική Φυσική ακολουθεί λάθος δρόμο

Στο πάνθεον της σύγχρονης Φυσικής λίγοι αποπνέουν τόση αυθεντία όπως ο Γκίραρντ 'ετ Χόοφτ (Gerard 't Hooft). Ο Ολλανδός θεωρητικός φυσικός, σήμερα ομότιμος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης, ασχολήθηκε σχεδόν μισό αιώνα αναδιαμορφώνοντας την κατανόησή μας για τις θεμελιώδεις δυνάμεις του φυσικού κόσμου. Εχει τιμηθεί με βραβείο Νόμπελ, βραβείο Γουλφ, μετάλλιο Φράνκλιν, ενώ φέτος στις 5 Απρίλη τιμήθηκε και με το Ειδικό Βραβείο Πρωτοπορίας στη Θεμελιώδη Φυσική, σε αναγνώριση του πλήθους των συνεισφορών του στη φυσική κατά τη διάρκεια της καριέρας του. Το βραβείο Νόμπελ το πήρε το 1999 από κοινού με τον Μαρτίνο Βέλτμαν για τις μαθηματικές λύσεις που έδωσαν στους απειρισμούς μεγεθών που προκύπτουν στη θεμελιώδη Φυσική, βάζοντας τις βάσεις για το Καθιερωμένο Μοντέλο των υποατομικών σωματιδίων, που σήμερα είναι η κυρίαρχη θεωρία γι' αυτό το επίπεδο οργάνωσης της ύλης. Οι περισσότερες άλλες συνεισφορές του είναι πολύ τεχνικές ακόμα και για να παρατεθούν επιγραμματικά σε ένα άρθρο όπως αυτό.

Με την ευκαιρία της πιο πρόσφατης βράβευσής του, το περιοδικό «Scientific American» συζήτησε με τον 'ετ Χόοφτ. Στη συζήτηση αυτή ο διακεκριμένος επιστήμονας μεταξύ άλλων έκανε ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις σχετικά με το μέλλον της Φυσικής Σωματιδίων, εκφράζοντας τη διαφωνία του με την κατεύθυνση που έχει πάρει η Κβαντομηχανική, παίρνοντας έως έναν βαθμό θέση στη συζήτηση γύρω από την ερμηνεία της. Πρόκειται για συζήτηση που υπερβαίνει τα όρια της επιστήμης της Φυσικής και επεκτείνεται στην ίδια τη φιλοσοφία και τη γνωσιοθεωρία. Γι' αυτό, έχει ξεχωριστό ενδιαφέρον ο τρόπος με τον οποίο τοποθετείται ο κάθε επιστήμονας γύρω από το κεντρικό ζήτημα της συγκεκριμένης διαπάλης.

Ερμηνείες


Το κεντρικό ζήτημα λοιπόν προέρχεται από το ίδιο το πεδίο που εξετάζει η Κβαντομηχανική, δηλαδή τις αλληλεπιδράσεις σε μικροσκοπικό - σωματιδιακό επίπεδο. Ενώ λοιπόν στην κλασική Φυσική η κίνηση ενός σώματος (π.χ. ενός αυτοκινήτου) μπορεί να περιγραφεί προσδιορίζοντας τη θέση και την ταχύτητά του, μεγέθη που είναι απολύτως παρατηρήσιμα και διαχωρισμένα μεταξύ τους, στο μικροσκοπικό επίπεδο, που εξετάζει η Κβαντομηχανική, κάτι τέτοιο δε μπορεί να γίνει. Στο επίπεδο αυτό, η θέση και η ταχύτητα ενός σωματιδίου (π.χ. του ηλεκτρονίου) δε μπορούν να μετρηθούν ταυτόχρονα, γι' αυτό και η θέση του περιγράφεται από μία συνάρτηση, η οποία δίνει τις πιθανότητες να έχει το σωματίδιο διάφορες τιμές των παραπάνω μεγεθών.

Ο τρόπος με τον οποίο κατάφεραν οι επιστήμονες του περασμένου αιώνα να αποτυπώσουν την κατάσταση των σωματιδίων μέσα από την παραπάνω συνάρτηση ήταν πράγματι επαναστατικός, αφού σε μεγάλο βαθμό μπορεί να περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις τους. Την ίδια στιγμή, όμως, τόσο η «απροσδιοριστία» που περιγράψαμε όσο και το γεγονός ότι οι υπολογισμοί σε κβαντικό επίπεδο δε δίνουν ένα μοναδικά καθορισμένο αποτέλεσμα, όπως συμβαίνει με την κλασική Μηχανική, αλλά «φάσμα πιθανοτήτων», άνοιξαν τον ασκό του Αιόλου σε ερμηνείες.

Συγκεκριμένα, αξιοποιήθηκαν από το ιδεαλιστικό στρατόπεδο της φιλοσοφίας ως η απόλυτη «δικαίωση». Πιο χαρακτηριστική είναι η ερμηνεία της «Σχολής της Κοπεγχάγης», που πάτησε πάνω στην «Αρχή της Απροσδιοριστίας», σύμφωνα με την οποία δε μπορούν να προσδιοριστούν ταυτόχρονα η θέση και η ταχύτητα ενός σωματιδίου. Χωρίς να μπαίνουμε σε λεπτομέρειες, με βάση αυτή την αρχή ουσιαστικά το ιδεαλιστικό ρεύμα επιχειρεί να βάλει όρια στη γνώση, παρουσιάζει την ίδια τη φύση σαν να είναι «φτιαγμένη» με τέτοιο τρόπο που να εμποδίζει τον άνθρωπο να τη γνωρίσει ολοκληρωτικά. Το ρεύμα αυτό, λοιπόν, ερμήνευσε την Κβαντομηχανική ως το καθοριστικό χτύπημα σε κάθε προσπάθεια θεμελίωσης της αιτιότητας στη φύση, σε κάθε προσπάθεια ανακάλυψης των νομοτελειών, που διέπουν τον φυσικό κόσμο. Αυτό έχει προφανώς και κοσμοθεωρητικές επεκτάσεις, αφού όλα τα παραπάνω ανάγονται και σε όπλα ενάντια στις νομοτέλειες που καθορίζουν την ίδια την κοινωνική εξέλιξη, την αναγκαιότητα και τη δυνατότητα να αλλάξει ο κόσμος.

Εγκλωβισμός

Ο ίδιος ο 'ετ Χόοφτ, λοιπόν, επιχειρεί να τοποθετηθεί σε αυτά τα ζητήματα, αναπτύσσοντας τον προβληματισμό του γύρω από το γιατί «δεν εμφανίζεται τίποτα καινούργιο» στη Θεωρητική Φυσική. Και απαντά ότι ο πραγματικός λόγος είναι «...επειδή όλοι σκέφτονται με τον ίδιο τρόπο!».

Εντοπίζει δηλαδή το γεγονός ότι σε μεγάλο βαθμό οι επιστήμονες σήμερα είναι εγκλωβισμένοι στο παραπάνω σχήμα άρνησης της αιτιότητας, κάτι που τους οδηγεί σε διαρκή αδιέξοδα, γι' αυτό και τους καλεί να «κάνουν ένα βήμα πίσω», ώστε να καταφέρουν να καταλάβουν πολύ περισσότερα πράγματα.

Φωτίζει μάλιστα το γεγονός ότι η αδυναμία διατύπωσης νομοτελειών δεν οφείλεται στο ότι αυτές «δεν υπάρχουν» στη φύση, αλλά στο ότι ακόμα η γνώση μας δεν έχει φτάσει στο απαιτούμενο βάθος.

Σημειωτέον, ο 'ετ Χόοφτ έχει εκδώσει και βιβλίο στο οποίο επιχειρεί να αποκαταστήσει τον ντετερμινιστικό χαρακτήρα της Κβαντικής Θεωρίας και να επιλύσει προβλήματα που οφείλονται στην παραπάνω ερμηνεία, η οποία αποτελεί σήμερα την κυρίαρχη προσέγγιση.

Πρόοδος

Λέει σχετικά: «Είμαι λίγο μπερδεμένος και απογοητευμένος με αυτό. Πολλοί άνθρωποι συνεχίζουν να σκέφτονται με τον ίδιο τρόπο - και ο τρόπος με τον οποίο προσπαθούν τώρα να εισαγάγουν νέες θεωρίες δεν φαίνεται να λειτουργεί τόσο καλά. Εχουμε πολλές νέες θεωρίες για την κβαντική βαρύτητα, για τη Στατιστική Φυσική, για το σύμπαν και την κοσμολογία, αλλά δεν είναι πραγματικά νέες στη βασική τους δομή. Οι άνθρωποι δεν φαίνεται να θέλουν να κάνουν τα τολμηρά νέα βήματα που πιστεύω ότι είναι πραγματικά απαραίτητα. Για παράδειγμα, βλέπουμε όλους να στέλνουν τις νέες τους ιδέες πρώτα στο (σ.σ. διακομιστή προεκτύπωσης) arXiv.org και στη συνέχεια στα περιοδικά για να τις δημοσιεύσουν. Και στο arXiv.org βλέπετε χιλιάδες άρθρα να έρχονται κάθε χρόνο, και κανένα από αυτά δεν έχει πραγματικά αυτό το σπουδαίο, φωτεινό, νέο, εκλεπτυσμένο είδος διορατικότητας που αλλάζει τα πράγματα. Υπάρχει ενόραση, φυσικά, αλλά όχι αυτή που χρειάζεται για να γίνει μια βασική νέα ανακάλυψη στον τομέα μας.

Νομίζω ότι πρέπει να αρχίσουμε να σκεφτόμαστε με διαφορετικό τρόπο. Και ιδιαίτερα τη δεκαετία του 1970 υπήρχε ένας πολύ αποτελεσματικός τρόπος για να σημειωθεί περαιτέρω πρόοδος: Να σκέφτεσαι διαφορετικά από αυτό που κάνουν οι φίλοι σου και μετά να ανακαλύπτεις κάτι καινούργιο!».

Μυστικισμός

Ειδικότερα για την Κβαντομηχανική ανέφερε: «Πολλοί άνθρωποι που γράφουν εργασίες για την Κβαντομηχανική προτιμούν να διατηρούν κάποια αίσθηση μυστικισμού, σαν να υπάρχει κάτι παράξενο, κάτι σχεδόν θρησκευτικό στο θέμα. Νομίζω ότι αυτό είναι εντελώς ψευδές. Η Κβαντομηχανική βασίζεται σε μια μαθηματική μέθοδο που χρησιμοποιείται για να περιγράψει πολύ συνηθισμένα φυσικά φαινόμενα. Νομίζω ότι ο ίδιος ο φυσικός κόσμος είναι ένας πολύ συνηθισμένος κόσμος, που είναι εντελώς κλασικός. Αλλά σε αυτόν τον εντελώς κλασικό κόσμο υπάρχουν ακόμα πάρα πολλά πράγματα που δεν γνωρίζουμε σήμερα, υπάρχουν βήματα που ουσιαστικά μας λείπουν στην πορεία μας προς τη βαθύτερη κατανόηση».

Θεωρώντας το Καθιερωμένο Μοντέλο ένα χρήσιμο παράδειγμα, παρατήρησε: «Αν το εξετάσετε βαθύτερα, θα δείτε ότι λείπει κάτι πολύ σημαντικό. Το Καθιερωμένο Μοντέλο βασίζεται στην Κβαντομηχανική και η Κβαντομηχανική σάς λέει τι συμβαίνει όταν τα σωματίδια πλησιάζουν το ένα το άλλο και διασκορπίζονται. Αλλά μπορούν να διασκορπιστούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Εχουν μεγάλο αριθμό επιλογών τρόπων με τους οποίους διασκορπίζονται, και το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν δίνει καμία ορθή πρόβλεψη εκεί. Σας δίνει μόνο στατιστικά στοιχεία. Το Καθιερωμένο Μοντέλο είναι μια φανταστική θεωρία, που χειρίζεται τα στατιστικά στοιχεία για το τι κάνουν τα πράγματα. Αλλά η θεωρία δεν σας λέει ποτέ με απόλυτη ακρίβεια ποια επιλογή κάνει η φύση. Σας λέει μόνο ότι αυτές οι διαφορετικές πιθανότητες υπάρχουν σε ένα ορισμένο εύρος πιθανότητας. Αυτός είναι ο κόσμος όπως τον ξέρουμε. Ετσι ξέρουμε πώς να διατυπώνουμε τους νόμους της φύσης. Αλλά δεν είναι οι ίδιοι οι νόμοι της φύσης.

Πρόβλεψη

Αυτό που λείπει είναι η κατανόησή μας για το τι είναι αυτό που κάνει ένα σωματίδιο να κινείται μερικές φορές προς τα εδώ, μερικές φορές προς τα εκεί. Μπορείτε λοιπόν εύκολα να υποστηρίξετε ότι τα σωματίδια μπορούν να χτυπήσουν το ένα το άλλο σε μικροσκοπική απόσταση. Δεν χτυπούν το ένα το άλλο άμεσα μετωπικά, αλλά χτυπούν υπό κάποια γωνία και στη συνέχεια διασκορπίζονται μακριά υπό κάποια γωνία. Αυτό μπορεί να ισχύει. Αλλά αυτό που δεν λέει η θεωρία σήμερα είναι αυτό που θα έπρεπε στην πραγματικότητα να εξετάσω, αν δύο σωματίδια πλησιάζουν το ένα το άλλο, ώστε να προβλέψω εκ των προτέρων πώς θα διασκορπιστούν.

Στην πράξη, τέτοιες προβλέψεις για σωματίδια θεωρούνται πολύ δύσκολες, καταφεύγουμε στη στατιστική και καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι τα σωματίδια του πιάνου (σ.σ. οποιουδήποτε μακροσκοπικού αντικειμένου) μπορούν να διασκορπιστούν προς όλες τις κατευθύνσεις, και αυτό είναι όλο που μπορεί να ειπωθεί. Για την εξέταση των πιάνων ίσως μπορείτε να πείτε κάτι περισσότερο. Αν γνωρίζετε ακριβώς πού και υπό ποια γωνία θα χτυπήσουν το ένα το άλλο, μπορείτε να προβλέψετε εκ των προτέρων πώς θα διασκορπιστούν. Και αυτό θα έπρεπε να ισχύει και στις θεωρίες μας για τα στοιχειώδη σωματίδια - και δεν ισχύει».

Τοπικότητα

Σχετικά με την τοπικότητα, ο 'ετ Χόοφτ παίρνει ξεκάθαρη θέση: «Μπορείς να κατανοήσεις και να εξηγήσεις την Κβαντομηχανική πολύ καλά αν υποθέσεις μόνο ότι οι νόμοι είναι τοπικοί νόμοι. Ας υποθέσουμε ότι αυτό που κάνουν αυτά τα σωματίδια όταν συγκρούονται καθορίζεται από το πού βρίσκονται όταν χτυπούν το ένα το άλλο. Δηλαδή αυτό που συμβαίνει σε άλλα σημεία του σύμπαντος καταρχάς δεν θα έπρεπε να έχει σημασία. Και αν έχει σημασία, τότε έχουμε αυτό που ονομάζουμε μη τοπικότητα. Αλλά η μη τοπικότητα θα ήταν καταστροφή για τις περισσότερες στέρεες επιστημονικές θεωρίες!

Δεν πιστεύω ότι η μη τοπικότητα είναι απαραίτητη. Δεν ξέρουμε ακριβώς τι να κάνουμε όταν δύο σωματίδια συγκρούονται, επειδή δεν ξέρουμε αν τα σωματίδια μοιάζουν με πιάνα ή με καθαρά σημεία. Αλλά πάλι δεν μπορούν να είναι καθαρά σημεία, επειδή τα καθαρά σημεία δεν μπορούν να κάνουν τίποτα. Υπάρχει κάτι εκεί μέσα και θα έπρεπε να είμαστε σε θέση να γράψουμε όλους τους νόμους για το τι υπάρχει εκεί, σε αυτά τα σωματίδια: Πώς μπορούν να συγκρουστούν μεταξύ τους; Και γιατί μερικές φορές πηγαίνουν προς τα εδώ και μερικές φορές προς τα εκεί; Πώς μπορούν να εμφανίζουν σπιν;».

Γνωσιμότητα

Ο διακεκριμένος επιστήμονας απαντά καταφατικά για τη γνωσιμότητα του κόσμου: «Μπορούμε να απαντήσουμε, αλλά για να το κάνουμε αυτό απαιτείται πολλή, πάρα πολλή επιστήμη. Πριν από τον Μάξγουελ κανείς δεν καταλάβαινε πώς ακριβώς τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία συνδέονται μεταξύ τους, και σκέφτηκαν: Αυτό είναι αδύνατο να το ανακαλύψουμε, γιατί είναι περίεργο! Αλλά τότε ο Μάξγουελ είπε: Οχι, χρειάζεται μόνο αυτός ο ένας όρος και τότε όλα ξεκαθαρίζουν! Και τώρα καταλαβαίνουμε ακριβώς τι κάνουν οι ηλεκτρικές και μαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Απλώς δεν είναι σωστό ότι δεν μπορείς να απαντήσεις σε τέτοια ερωτήματα. Οχι, μπορείς, αλλά πρέπει να ξεκινήσεις από την αρχή, όπως είπα για την Κβαντομηχανική.

Αν πιστεύετε εξαρχής ότι η Κβαντομηχανική είναι μια θεωρία που σας δίνει μόνο στατιστικές απαντήσεις και ποτέ κάτι καλύτερο από αυτό, τότε νομίζω ότι βρίσκεστε σε λάθος δρόμο. Και οι άνθρωποι αρνούνται να εγκαταλείψουν την ιδέα ότι η Κβαντομηχανική είναι κάποιο παράξενο είδος υπερφυσικού χαρακτηριστικού των σωματιδίων, που δεν θα κατανοήσουμε ποτέ. Οχι! Θα καταλάβουμε, αλλά πρέπει πρώτα να κάνουμε ένα βήμα πίσω, και αυτό είναι πάντα το μήνυμά μου στην επιστήμη γενικά: Πριν καταλάβετε κάτι, απλώς κάντε μερικά βήματα πίσω. Ισως πρέπει να κάνετε μια μεγάλη πορεία πίσω, μέχρι την αρχή».

Υπερθέσεις

Σχετικά με αγνωστικιστικές νεοθετιστικές ερμηνείες της Κβαντομηχανικής, σημείωσε: «Η Κβαντομηχανική είναι η δυνατότητα να θεωρήσετε υπερθέσεις1 καταστάσεων. Αυτό είναι όλο. Και θα υποστήριζα ότι οι υπερθέσεις καταστάσεων δεν είναι πραγματικές. Αν κοιτάξετε πολύ προσεκτικά, τα πράγματα δεν υπερτίθενται ποτέ. Ο Σρέντιγκερ έθεσε τα σωστά ερωτήματα εδώ: Πάρτε τη γάτα μου - μπορεί να είναι νεκρή, μπορεί να είναι ζωντανή. Μπορεί να βρίσκεται σε υπέρθεση; Αυτό είναι ανοησία! Και είχε απόλυτο δίκιο. Οι άνθρωποι δεν θα έπρεπε να συνεχίζουν να επιμένουν ότι μια νεκρή γάτα και μια ζωντανή γάτα υπερτίθενται. Αυτό είναι εντελώς ανοησία - ωστόσο, σε αυτό το επίπεδο φαίνεται να είναι η μόνη σωστή απάντηση να πούμε ακριβώς πού βρίσκεται το σωματίδιο, ποια είναι η ταχύτητά του, ποιο είναι το σπιν του κ.ο.κ.».

Και συνέχισε: «Νομίζω ότι η κβαντική τεχνολογία είναι ακριβώς αυτό που παίρνεις αν υποθέσεις ως πραγματικότητα τα υπερτιθέμενα συστήματα. Τι εννοώ με αυτό; Γνωρίζουμε ότι οι υπερθέσεις στον μακροσκοπικό κόσμο είναι ανοησίες. Αυτό είναι σαφές. Και πιστεύω ότι στον μικροσκοπικό κόσμο είναι σαφώς ανοησίες, παρόλο που μπορεί να φαίνεται ότι δεν έχουμε τίποτα άλλο εκτός από υπερθέσεις να χρησιμοποιήσουμε για την κατανόηση των ατόμων. Και θεωρώ ότι αυτό που οι άνθρωποι πιθανώς δεν συνειδητοποιούν σχετικά με την κβαντική τεχνολογία είναι ότι κάνουν ακριβώς το αντίθετο από αυτό που νομίζουν ότι κάνουν. Νομίζουν ότι κατανοούν την Κβαντομηχανική. Αντίθετα, νομίζω ότι αυτό που θα έπρεπε να κάνουν είναι να προσπαθούν να αφαιρέσουν την Κβαντομηχανική από την περιγραφή, προσπαθώντας να χρησιμοποιήσουν πιο θεμελιώδεις βαθμούς ελευθερίας».

Αιτιοκρατία

Ξεκάθαρη είναι η θέση του και για την αιτιοκρατία στη φύση: «Υπάρχουν ακόμα πολλά μυστήρια που κάνουν το πρόβλημά μας πάρα πολύ δύσκολο. Και αυτό το ντετερμινιστικό σύμπαν που συζητάμε είναι κάτι που θα μπορούσε να κατανοηθεί πλήρως μόνο από κάποιον με πολύ μεγαλύτερο μυαλό, πολύ μεγαλύτερο εγκέφαλο από τον δικό μου, επειδή θα πρέπει να εξετάσει όλες τις πιθανότητες. Και μόλις κάνεις κάποια λανθασμένη υπόθεση, τότε αντιμετωπίζεις ξανά αυτήν την κβαντομηχανική κατάσταση, στην οποία τα πράγματα αρχίζουν να υπερτίθενται το ένα στο άλλο».

Σημείωση:

1. Η υπέρθεση είναι η πρόβλεψη της Kβαντομηχανικής ότι ένα σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα σε περισσότερες από μία καταστάσεις.


Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»



Ευρωεκλογές Ιούνη 2024
Μνημεία & Μουσεία Αγώνων του Λαού
Ο καθημερινός ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ 1 ευρώ