ΕΚΛΑΪΚΕΥΜΕΝΗ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ ΑΠΟ ΤΟΝ CARLO ROVELLI
Αντί για νοσταλγικές φωτογραφίες με χριστουγεννιάτικα δεντράκια, φάτνες, αγγελούδια, προβατάκια, 3 μάγους, ασπρομάλλη Άγιο Βασίλη, έλκηθρα και χιόνια, θέλησα να είμαι «ευπρεπώς αντισυμβατικός»:
Προτείνω ένα ενδιαφέρον βιβλίο εκλαϊκευμένης σύγχρονης φυσικής (εγγυημένα χωρίς εξισώσεις!), κατανοητό και ευχάριστο, για τα βράδια δίπλα στο τζάκι και στο πικάπ / player: το πρόσφατο βιβλίο του Κάρλο Ροβέλι (Carlo Rovelli), φυσικού επιστήμονα και στοχαστή, με τίτλο: «Η Τάξη του Χρόνου» (L’ ordine del’ Tempo). Τίτλος που παραπέμπει στο (μοναδικό σωζόμενο) απόσπασμα από τον αγαπημένο του αρχαίο Έλληνα φιλόσοφο, τον Αναξίμανδρο: τα πράγματα μεταμορφώνονται … και αλληλοεπιδρούν «κατά την του χρόνου τάξιν»!
Ένα χειμαρρώδες και γλαφυρό «tour de force» στην εξέλιξη των θεωριών για τη Φύση και το Χρόνο: από τον Αναξίμανδρο στον Αριστοτέλη (ο σχετικός, φαινομενικός και συνήθης χρόνος είναι το μέτρο της αλλαγής) και στον Νεύτωνα (αληθής, μαθηματικός και απόλυτος χρόνος, μη αντιληπτός από τις αισθήσεις, ανεξάρτητος από τα πράγματα και τις μεταβολές τους).
Ανάλογα ισχύουν για τον «Χώρο»:
- κατά τον Αριστοτέλη: «δεν υπάρχει κενός χώρος» και «ο χώρος (η θέση) ενός πράγματος είναι το εσωτερικό σύνορο αυτού που περιβάλλει το πράγμα»
- κατά τον Νεύτωνα: «υπάρχει κενός χώρος,- χωρίς αντικείμενα», πέραν του «σχετικού, φαινομενικού και συνήθους χώρου του Αριστοτέλη» και «ο αληθής, μαθηματικός και απόλυτος χώρος, υπάρχει ακόμη και όταν δεν υπάρχει τίποτα».
Αυτούς τους δύο αντίθετους «κόσμους» αντικρουόμενων απόψεων «γεφύρωσε» και συνέθεσε στη συνέχεια ο Αϊνστάιν στη θεωρία της σχετικότητας, όπου οι προηγούμενες θεωρίες εμφανίζονται ως υποπεριπτώσεις:
- ο χρόνος και ο χώρος είναι μεν πραγματικά φαινόμενα, αλλά «είναι σχετικά» – δεν είναι ανεξάρτητα από τις άλλες ουσίες (οντότητες) του κόσμου. Κάθε οντότητα είναι ένα «πεδίο», π.χ. πεδία Ντιράκ (υλικά), ηλεκτρομαγνητικά πεδία (φως), βαρυτικό πεδίο (χώρος & χρόνος ως χώρο-χρονικό συνεχές). Όλα τα πεδία συνιστούν έναν ενιαίο Καμβά, που συντίθεται από επί μέρους πεδία που αλληλοεπιδρούν.
- Οι εξισώσεις της θεωρίας σχετικότητας περιγράφουν την επίδραση του ενός πεδίου στο άλλο, ενώ ο χωρόχρονος είναι απλά ένα από αυτά τα πεδία. (Σημείωση: ένα «κενό από μάζες» βαρυτικό πεδίο είναι λείο και επίπεδο και ισοδυναμεί με την εκδοχή του Νεύτωνα, ενώ σε αυτό ισχύει η Ευκλείδεια γεωμετρία. Αν όμως το πεδίο περιέχει μάζες, που αλληλοεπιδρούν και αλλάζουν, τότε προσεγγίζει την εκδοχή του Αριστοτέλη και του Αναξίμανδρου για οντότητες που «αλλάζουν κατά την του χρόνου τάξιν», ενώ εκεί ισχύουν άλλες γεωμετρίες)
Και τότε εμφανίστηκε η «Κβαντομηχανική», που ανέτρεψε την ουσία όλων των προηγούμενων οντοτήτων (σ.σ. εδώ τα πράγματα δυσκολεύουν, γιατί η καθημερινή γνώση και η διαίσθησή μας από τον μακρόκοσμο αδυνατεί να συλλάβει τη φύση των οντοτήτων στον μικρόκοσμου της κβαντικής θεωρίας), όπου:
- Τα υλικά αντικείμενα, ο χρόνος, ο χώρος, ο χωρόχρονος, τα πεδία «δεν είναι συνεχείς οντότητες», αλλά αποτελούνται από «κβάντα»! Με άλλα λόγια αποτελούνται από στοιχειώδεις «κόκκους», χαρακτηρίζονται από «απροσδιοριστία» (υπέρθεση – νέφος πιθανοτήτων) και από «σχετικότητα» με φυσικά συστήματα (σχέσεις που αίρουν την απροσδιοριστία)
- Για όλες τις οντότητες υπάρχει μια «ελάχιστη ποσότητα» (κβάντο). Για το βαρυτικό πεδίο αυτή είναι η «κλίμακα Πλάνκ», όπου π.χ.: ο ελάχιστος «χρόνος Πλάνκ» είναι 10-44 δευτερόλεπτα (κάτω από αυτό το όριο η έννοια του χρόνου παύει να αληθεύει). Το ελάχιστο «μήκος Πλάνκ» είναι 10-33 εκατοστά (ο χώρος δεν είναι συνεχής, αλλά πολυδιάστατο πλέγμα / βρόχοι από παρόμοια ελάχιστα μήκη)
- Η θέση και η κίνηση (μεταβολή) των κβάντων δεν μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια, διότι δεν «υπάρχει» μόνο σε μία θέση και χρονική στιγμή, αλλά «περιγράφεται» (μαθηματικά) από ένα «νέφος πιθανοτήτων», με άλλα λόγια «κατ’ αρχήν» υπάρχει σε μια θολή υπέρθεση περισσότερων χωροχρόνων
- Η απροσδιοριστία και το νέφος πιθανοτήτων μιας οντότητας αίρεται (καταρρέει) όταν αυτή αντιδρά με μια άλλη οντότητα. Μέσα από αυτή τη «σχέση» συγκεκριμενοποιείται η οντότητα και από ακαθόριστο «νέφος» γίνεται συγκεκριμένο «σωματίδιο» (και μπορεί να μετρηθεί)! Αλλά τα παράξενα συνεχίζονται: η «πραγματικότητα» που προέκυψε, ισχύει μόνο για τη συγκεκριμένη σχέση και το φυσικό σύστημα των δύο οντοτήτων που αλληλοεπιδρούν – για κάθε άλλη «εξωτερική» οντότητα αυτές οι δύο εξακολουθούν να αποτελούν «ακαθόριστο νέφος», μέχρι να αντιδράσουν με μία τρίτη οντότητα κ.ο.κ. Αυτό ισχύει και για τους χρόνους αλληλοεπίδρασης! (Σχεσιακή ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής)
Μια περαιτέρω «παραξενιά» του χρόνου στην σύγχρονη φυσική, διαφορετική από την καθημερινή αισθητική ή διαισθητική μας αντίληψη είναι η ακόλουθη:
- Ο χρόνος, όπως τον αντιλαμβανόμαστε στον μακρόκοσμο, είναι κατευθυντικός: εξελίσσεται από το παρελθόν – μέσω του παρόντος – προς το μέλλον (το λεγόμενο «βέλος του χρόνου», η θερμοδυναμική αύξηση εντροπίας). Ποτέ αντίστροφα. (σ.σ.: η βαθύτερη αρχή που διέπει την κατευθυντικότητα του χρόνου, είναι η «αρχή της αιτιότητας», δηλ. ότι πάντα προηγείται το αίτιο και έπεται το αποτέλεσμα)
- Στις στοιχειώδεις όμως εξισώσεις του κόσμου, η διαφορά μεταξύ παρελθόντος και μέλλοντος δεν υφίσταται (ο χρόνος είναι στο τετράγωνο, χωρίς διάκριση θετικού – αρνητικού χρόνου)!
Κλείνοντας την περίληψη – αποσπάσματα του βιβλίου παραθέτουμε και τις ακόλουθες επισημάνσεις:
- Ο Κόσμος, τα «πράγματα» δεν ΕΙΝΑΙ, αλλά ΣΥΜΒΑΙΝΟΥΝ. Ο Κόσμος είναι ΑΛΛΑΓΗ!
- Οι θεμελιώδεις εξισώσεις δεν περιλαμβάνουν ΜΙΑ μεταβλητή χρόνου, αλλά μεταβλητές που αλλάζουν η μία ως προς την άλλη. Όπως ακριβώς είπε ο Αριστοτέλης, Ο ΧΡΟΝΟΣ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ
(σ.σ.: η ουσία είναι η αλλαγή, ο χρόνος είναι απλά το μέτρο της) - Αυτή η αδιάκοπη διαδικασία αλλαγής, δεν προστάζεται από κάποιον «Πατέρα Χρόνο» (σ.σ.: είναι ενδογενής και αυθόρμητη στη Φύση και στο Σύμπαν, δίχως κάποιον μεταφυσικό Δημιουργό)
Από τι αποτελείται επομένως ο Κόσμος; Υπάρχουν δύο αντίθετες θεωρήσεις:
- Αποτελείται από ΟΥΣΙΕΣ και από ΟΝΤΟΤΗΤΕΣ (κάτι που ΕΙΝΑΙ)
- Αποτελείται από ΣΥΜΒΑΝΤΑ και από ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ (κάτι που ΓΙΝΕΤΑΙ)
Η καταστροφή της έννοιας του χρόνου στη θεμελιώδη φυσική είναι το γκρέμισμα της πρώτης θεώρησης.
Με άλλα λόγια, η συνειδητοποίηση ότι Η ΠΑΡΟΔΙΚΟΤΗΤΑ ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΤΑΧΟΥ ΠΑΡΟΥΣΑ, ΤΙΠΟΤΑ ΔΕΝ ΠΑΡΑΜΕΝΕΙ ΣΤΑΣΙΜΟ ΣΕ ΑΚΙΝΗΤΟ ΧΡΟΝΟ!
(σ.σ. Είναι εκπληκτικό ότι η σύγχρονη φυσική επιβεβαιώνει, αναδρομικά μετά από αιώνες, την άποψη του Ηράκλειτου: «ΤΑ ΠΑΝΤΑ ΡΕΙ ΚΑΙ ΟΥΔΕΝ ΜΕΝΕΙ»
Αυτά προς το παρόν. Η συνέχεια στο θαυμάσιο αυτό βιβλίο, δίπλα στο τζάκι και με υποβλητική μουσική!
Υ.Γ. Ο Κάρλο Ροβέλι, γνωρίζοντας πολύ καλά πόσο «απόκοσμα» ή «εξωτικά» μας φαίνονται όσα ισχύουν στον μικρόκοσμο της κβαντομηχανικής, ερμηνευτικά παραθέτει με χιούμορ δύο παραστατικά παραδείγματα:
- Τα συμβάντα του κόσμου δεν παρατάσσονται σε μια εύτακτη ουρά αναμονής «σαν τους Βορειοευρωπαίους», αλλά σχηματίζουν ένα χαοτικό μπουλούκι «σαν τους Μεσογειακούς»!
- Κατανοούμε ευκολότερα τη θεμελιώδη διαφορά ανάμεσα σε πράγματα (που παραμένουν σταθερά στο χρόνο) και σε συμβάντα (που έχουν περιορισμένη διάρκεια), αν συγκρίνουμε δύο σχετικά αρχέτυπα: η ΠΕΤΡΑ ως αρχέτυπο του μόνιμου πράγματος και το ΦΙΛΙ ως αρχέτυπο του παροδικού συμβάντος, καταλήγοντας ποιητικά: Ο ΚΟΣΜΟΣ ΕΙΝΑΙ ΔΙΚΤΥΑ ΑΠΟ ΦΙΛΙΑ, ΟΧΙ ΑΠΟ ΠΕΤΡΕΣ!
ΚΑΛΑ ΧΡΙΣΤΟΥΓΕΝΝΑ ΚΑΙ ΕΥΤΥΧΙΣΜΕΝΟΣ Ο ΚΑΙΝΟΥΡΓΙΟΣ ΧΡΟΝΟΣ (μέχρι να συμβούν τα επόμενα)
Κώστας Α. Μαρκάκης
Ηλεκ/γος-Μηχ/γος Μηχανικός
ΕΜΠ Αθήνα – TU Hannover
