AMPHIKTYONBOOKS

TRANSLATION IN MANY LANGUAGES

Σάββατο, 21 Μαΐου 2011

ΦΥΣΙΚΗ

ΤΑ ΚΒΑΝΤΙΚΑ ΠΑΡΑΔΟΞΑ ΤΗΣ ΦΥΣΕΩΣ

Ξενάγηση στα παράδοξα της Φύσης
Η κβαντική θεωρία εκλαϊκεύεται και βρίσκει εφαρμογές στην καθημερινή μας ζωή

Η κβαντική επανάσταση οδήγησε στην εξαφάνιση του ντετερμινισμού που χαρακτήριζε την κλασική Nευτώνεια μηχανική. Η κβαντική μηχανική είναι ίσως η πιο θεμελιώδης επιστημονική θεωρία μέχρι σήμερα, που ξεχωρίζει για την πιθανοκρατική φύση της: Δεν υπάρχουν διαισθητικές εξηγήσεις ούτε απλές και ευθείες απαντήσεις σ’ αυτήν.
Η αθέατη αλήθεια
Ξεκινάμε με μια ιστορική αναδρομή, παρακολουθώντας την εξέλιξη της κβαντικής σκέψης από τους διάσημους φυσικούς Πλανκ, Αϊνστάιν, Μπορ, Πάουλι, Ντε Μπρολί, Χάιζενμπεργκ, Σρέντιγκερ και Ντιράκ. Ο Αλ-Καλίλι στο βιβλίο του περιγράφει με θαυμαστά κατανοητό τρόπο τη σημαδσία και την ουσία της εξίσωσης του Σρέντιγκερ, της σημαντικότερης εξίσωσης της κβαντικής μηχανικής και της παράξενης κυματοσυνάρτησης. Η Φύση δε έχει προβλεψιμότητα : όταν δεν κοιμόμαστε η πραγματικότητα είναι αθέατη και μόνο όταν ρίξουμε το βλέμμα μας αυτή παγιώνεται σε μια εικόνα, ένα στιγμιότυπο μόνο από τη δυνατή πολυπλοκότητα. Για να μαντέψουμε το επόμενο «στιγμιότυπο πραγματικότητας» δεν έχουμε στη διάθεσή μας παρά μόνον πιθανότητες για να επιλέξουμε ανάμεσά τους με τη βοήθεια της «μαγικής» κυματοσυνάρτησης. Τελικά, όλα ανάγονται στην εμπνευσμένη διαμάχη των Μπορ και Αϊνστάιν: ο πρώτος υποστήριζε ότι «σκοπός της φυσικής δεν είναι να ανακαλύψει πώς είναι η Φύση αλλά περιορίζεται μόνο σε ό,τι μπορούμε να πούμε γι’ αυτήν». Αντίθετα, ο Αϊνστάιν πίστευε με πάθος ότι «σκοπός μας είναι να προσεγγίσουμε όσο πιο πολύ γίνεται στην αλήθεια της φυσικής πραγματικότητας».
Συνεχίζοντας την προσπάθειά του να μας εισαγάγει σε ακόμη πιο παράξενες έννοιες της κβαντικής μηχανικής, ο Αλ-Καλίλι αναλύει τα φαινόμενα της υπέρθεσης, της μη τοπικότητας και της εμπλοκής. Eτσι μαθαίνουμε πως όταν δεν κοιτάμε ένα σωματίδιο, αυτό μπορεί να βρίσκεται σε οποιαδήποτε δυνατή κατάσταση, ενώ κάθε φορά που κοιτάμε, αλλάζουμε το αποτέλεσμα. Κι ακόμη, πώς ρίχνοντας ένα ζάρι στη Γη επηρεάζουμε το αποτέλεσμα της ταυτόχρονης ρίψης ενός ζαριού στον Πλούτωνα. Οι έννοιες αιτίου - αποτελέσματος καταρρέουν υπέρ της ακαριαίας επικοινωνίας μεταξύ απομακρυσμένων κβαντικών σωματιδίων.
Στην προσπάθεια κατανόησης του ανεξιχνίαστου προβλήματος της αλληλεπίδρασης παρατηρητή και παρατηρούμενου, ταξιδεύουμε μέσα από το κουτί με δηλητήριο, όπου βρίσκεται παγιδευμένη η περίφημη γάτα του Σρέντιγκερ περιμένοντας υπομονετικά να αποφασίσουμε αν είναι ζωντανή ή νεκρή.
Κάποτε, το παίρνουμε απόφαση πως ποτέ δεν θα μάθουμε την αθέατη αλήθεια και αποφασίζουμε να στραφούμε στην ερμηνεία της κβαντικής θεωρίας, έστω κι αν δεν την κατανοούμε πλήρως. Κι εκεί όμως ερχόμαστε αντιμέτωποι με πολλές αντικρουόμενες ερμηνείες, που όλες μοιάζουν δυνατές και όλες φαντάζουν το ίδιο παράδοξες. Απ’ όλες τις ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής που παρατίθενται, η θεωρία των πολλών κόσμων (ή πολλαπλών συμπάντων) είναι η πιό εντυπωσιακή, όπως και η εναλλακτική ερμηνεία του Τζον Κράμερ για τη σύνδεση με το παρελθόν και την ακαριαία επικοινωνία πίσω στον χρόνο. Αλήθεια, τι μας χρειάζεται ο μυστικισμός και η μεταφυσική, όταν η ίδια η φυσική προσφέρει τέτοιες συγκινήσεις;
Το κβαντικό μέλλον
Αυτά όμως που παρουσιάζουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τον μη μυημένο στην κβαντική μηχανική αναγνώστη, είναι κατά τη γνώμη μου τα τελευταία δύο κεφάλαια που πραγματεύονται την πανταχού παρουσία κβαντικών φαινομένων στην καθημερινή μας ζωή, με τρόπους που ούτε καν υποψιαζόμαστε: μικροτσίπ, λέιζερ, τηλεοράσεις, υπολογιστές, εναλλακτικές μορφές ενέργειας όπως η θερμοπυρηνική σύντηξη, προηγμένες τεχνικές ιατρικών διαγνωστικών μεθόδων, ο κατάλογος είναι μακρύς. Κι ακόμη: η κβαντική μηχανική μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στις γενετικές μεταλλάξεις, και άρα στην ίδια την εξέλιξη της ζωής! Aλλωστε, ο μεγάλος φυσικός Ρότζερ Πενρόουζ υποστηρίζει ότι η ίδια η ύπαρξη της ανθρώπινης συνείδησης οφείλεται στην κβαντική φυσική!
Στο τέλος του βιβλίου, ο Αλ-Καλίλι κάνει ένα άλμα στο μέλλον και μας προτείνει για τα επόμενα 100 χρόνια τη δημιουργία ενός πανίσχυρου κβαντικού υπολογιστή. Ακόμη και την κβαντική τηλε-μεταφορά οραματίζεται (το πρωτότυπο διαλύεται και επαναδημιουργείται απαράλλαχτο στον τόπο προορισμού), δικαιώνοντας ύστερα από δεκαετίες την ιδέα του μεταφορέα του διαστημοπλοίου «Εντερπράιζ» του Σταρ Τρεκ.
Εμπνευσμένες θεωρίες, ανεξήγητα φαινόμενα και λαμπρή φαντασία, να τι συνθέτει τα Quantικά Παράδοξα του Αλ-Καλίλι. Ακόμη και αν δεν τα κατανοήσουμε όλα, ακόμη και αν πιστέψουμε τα μισά από αυτά, είμαι σίγουρη ότι θα συμφωνήσουμε όλοι με τον συγγραφέα ότι «το μέλλον είναι λαμπρό, αλλά, κυρίως, είναι κβαντικό».
(Από «Τα Quantικά Παράδοξα του Αλ-Καλίλι» της Η κ. Ελένη Χατζηχρήστου είναι αστροφυσικός, τ. ερευνήτρια NASA - Υale University, Mτφρ: Ανδρομάχη Σπανού