Οι επόμενες επαναστάσεις του αιώνα μας στη Φυσική
Το πρόσφατο επίτευγμα στο CERN ανοίγει δρόμους σε ανεξερεύνητα μονοπάτια
Του Πετρου Παπακωνσταντινου
(Πηγή : http://news.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_world_1_22/07/2012_489879)
Στον απόηχο της επικοινωνιακής καταιγίδας που προκάλεσε πρόσφατα η πιθανολογούμενη ανακάλυψη του αλλόκοτου σωματιδίου στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (CERN) της Γενεύης, ο νομπελίστας Στίβεν Γουάινμπεργκ έγραψε στους New York Times:
«Ακόμη κι αν πρόκειται όντως για το μποζόνιο Χιγκς, το εν λόγω σωματίδιο δεν θα θεραπεύσει ασθένειες, ούτε θα βελτιώσει την τεχνολογία. Η ανακάλυψή του απλώς συμπληρώνει ένα κενό στην κατανόηση των νόμων της Φύσης, που διέπουν κάθε μορφή ύλης και ρίχνει φως στη βρεφική ηλικία του Σύμπαντος».
Ο Αμερικανός επιστήμονας δεν κρύβει την ανησυχία του για την αυξανόμενη απροθυμία των κυβερνήσεων να χρηματοδοτούν, σε καιρούς οικονομικής κρίσης και περικοπών δημοσίων δαπανών, πολυδάπανα επιστημονικά εγχειρήματα, που δεν υπόσχονται άμεσα, χειροπιαστά κέρδη. «Υπάρχουν πειστικά επιχειρήματα για δαπάνες αυτού του είδους, ακόμη και για όσους δεν ενδιαφέρονται για τους θεμελιώδεις νόμους της Φύσης. Η εξερεύνηση των απώτατων ορίων της γνώσης μοιάζει, από μια άποψη, με πόλεμο: Ωθεί την τεχνολογία να υπερβεί τον εαυτό της, γεννώντας καινούργια επιτεύγματα μεγάλης πρακτικής σημασίας» - και χωρίς να σκοτώνει ανθρώπους.
Πράγματι, τη δεκαετία του '80, ήταν ακριβώς το CERπου επινόησε, για τις δικές του ανάγκες, την τεχνολογία του World Wide Web, η οποία γέννησε το Διαδίκτυο με την προσιτή σε όλους μορφή που το ξέρουμε σήμερα. Τώρα είναι και πάλι το CERπου αναγκάζεται να επινοήσει υπερυπολογιστές νέας γενεάς και τρομερά ισχυρούς μαγνήτες, που βασίζονται στο φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας - το ίδιο φαινόμενο που επιτρέπει στο «ιπτάμενο τρένο» της Σαγκάης να μεταφέρει επιβάτες με ταχύτητα 450 χιλιομέτρων την ώρα.
Μετά τον θόρυβο που προκάλεσε το ιστορικό πείραμα, το ενδιαφέρον στρέφεται στις επόμενες, σπουδαίες ανακαλύψεις που μπορεί να περιμένει κανείς από τη Φυσική του 21ου αιώνα. «Αυτό που πετύχαμε ήταν μια πραγματική τομή, αλλά η πραγματική δουλειά μόλις τώρα ξεκινάει», δηλώνει στο περιοδικό Spiegel ο διευθυντής του Κέντρου, Ρολφ Ντίτερ Χόιερ. Στην καλύτερη των περιπτώσεων, το σωματίδιο που πρόσφατα ανακαλύφθηκε θα ολοκληρώσει τη θεωρία (Καθιερωμένο Πρότυπο) που ερμηνεύει το 4% έως 5% του γνωστού μας Σύμπαντος. Το υπόλοιπο φαίνεται να αποτελείται από τη λεγόμενη «σκοτεινή ύλη», η οποία συγκρατεί τους γαλαξίες και από τη «σκοτεινή ενέργεια», η οποία αναγκάζει το Σύμπαν να διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Το σωματίδιο Χιγκς ή και άλλα σωματίδια αυτής της οικογένειας, αν υπάρχουν, μπορεί να αποδειχθούν η γέφυρα που οδηγεί σε αυτούς τους ανεξερεύνητους κόσμους, υποστηρίζει ο Γερμανός επιστήμονας.
Ο επόμενος γύρος
Γύρω στον Δεκέμβριο, ο τεράστιος επιταχυντής του CER θα κλείσει για εργασίες συντήρησης και αναβάθμισης που θα διαρκέσουν δύο χρόνια. Ο επόμενος γύρος πειραμάτων, που θα διπλασιάσουν τις ήδη αστρονομικές ενέργειες των συγκρουόμενων σωματιδίων, φιλοδοξεί να υπερβεί ένα άλλο, ανεξερεύνητο σύνορο της σύγχρονης Φυσικής, ανακαλύπτοντας τα πρώτα ίχνη της «υπερσυμμετρίας». Πρόκειται για μια εξωτική θεωρία, η οποία προβλέπει ότι κάθε μορφή ύλης συνοδεύεται από την αντίστοιχη «αντιύλη», κάτι σαν κατοπτρικό είδωλο στο βασίλειο του μικρόκοσμου.
Οι περισσότερες εμφανείς ιδιότητες ύλης και αντιύλης είναι πανομοιότυπες: το αντιγυαλί θρυμματίζεται σαν το συνηθισμένο γυαλί και ο αντιχρυσός λάμπει σαν αληθινό χρυσάφι. Αν όμως ένα σωματίδιο έρθει σε επαφή με το αντισωματίδιό του, και τα δύο εξαϋλώνονται αστραπιαία μέσα σε εκθαμβωτικό φως. Πρόκειται για άλλον ένα θρίαμβο της Θεωρητικής Φυσικής, αφού την πρώτη μορφή αντιύλης, το «αντι-ηλεκτρόνιο» (σήμερα το λέμε ποζιτρόνιο) είχε προβλεφθεί από τον ιδιοφυή θεωρητικό φυσικό Πολ Ντιράκ ήδη από το 1928, τέσσερα χρόνια προτού ανακαλυφθεί στο εργαστήριο. Δεκαετίες αργότερα, η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET) μας προσέφερε τις πρώτες απεικονίσεις εγκεφαλικών δραστηριοτήτων του ανθρώπου. Η ίδια τεχνολογία χρησιμοποιείται στον πόλεμο κατά του καρκίνου και στην ανίχνευση μικροσκοπικών ρωγμών σε τουρμπίνες αεροπλάνων ή εργοστασίων.
Οσο όμως κι αν η έρευνα στην κλίμακα του πολύ μικρού (Στοιχειώδη Σωματίδια) ή του πολύ μεγάλου (Αστροφυσική, Κοσμολογία) έχει την τιμητική της στη δημοσιογραφική κάλυψη της επιστήμης, η μεγάλη πλειονότητα των ανά τον κόσμο φυσικών - ερευνητών ασχολείται με άλλα, πολύ περισσότερο «γήινα», αλλά όχι λιγότερο γοητευτικά αντικείμενα. «Η Φυσική της Συμπυκνωμένης Υλης, ένα τεράστιο επιστημονικό αρχιπέλαγος, έδωσε 22 βραβεία Νομπέλ την τελευταία πεντηκονταετία», αναφέρει ο καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών, Γιώργος Τριμπέρης. «Στις μέρες μας, οι θεμελιώδεις ανακαλύψεις της επαναστατικοποιούν την τεχνολογία με χίλιους δυο τρόπους: οι λεγόμενες κβαντικές τελείες επιτρέπουν τη δημιουργία νέων μεθόδων ανίχνευσης του καρκίνου χωρίς χειρουργικό νυστέρι ή και τηλεοράσεων νέας γενιάς, που θα διαδεχθούν εκείνες της υψηλής ευκρίνειας. Οι κβαντικοί υπολογιστές και οι υπολογιστικές διατάξεις που βασίζονται στο DNA βρίσκονται επίσης στην αιχμή της εφαρμοσμένης έρευνας».
Παράλληλα, η επιστήμη του Χάους και της Πολυπλοκότητας έχει ήδη ανοίξει καινούργιους δρόμους στη διερεύνηση εξαιρετικά περίπλοκων συστημάτων, από την ατμόσφαιρα της Γης μέχρι τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Ο κλάδος των νέων Υλικών κοντεύει να εξελιχθεί σε ανεξάρτητη επιστήμη, φέρνοντας από χρόνο σε χρόνο επαναστατικές ανακαλύψεις, που βρίσκουν τον δρόμο τους στα «έξυπνα», φιλικά προς το περιβάλλον κτίρια, στη βιομηχανία ημιαγωγών κ.λπ. Ωστόσο, οι μεγαλύτερες ανακαλύψεις των επόμενων δεκαετιών ενδέχεται να έρθουν από εκεί που ουδείς σήμερα υποπτεύεται. Μπορεί η ανακάλυψη της άνωσης από την Αρχιμήδη στην μπανιέρα του ή της βαρύτητας από τον Νεύτωνα που δέχθηκε κατακέφαλα ένα μήλο να κινούνται στη σφαίρα του μύθου, γεγονός παραμένει, ωστόσο, ότι η τύχη έπαιξε τον ρόλο της σε πολλές, σημαντικές ανακαλύψεις των θετικών επιστημών. Η ανακάλυψη της πενικιλίνης από τον Φλέμινγκ, των ακτίνων Χ από τον Ρέντγκεν, των πλαστικών από τον Μπέκελαντ, της ραδιενέργειας από τον Μπεκερέλ και του κβαντικού φαινόμενου Χολ από τον φον Κλίτζινγκ ανήκουν σ' αυτή την κατηγορία - έστω κι αν το «τυχαίο» είναι πολύ σχετική έννοια. Οπως έλεγε ο Παστέρ, στην επιστημονική έρευνα «η τύχη βοηθά τους υποψιασμένους».
Πέρα από τη Μεγάλη Εκρηξη και τις Μαύρες Τρύπες
Το γαλλικό περιοδικό εκλαϊκευμένης επιστήμης La Recherche αφιερώνει το ειδικό τεύχος Ιουλίου - Αυγούστου του 2012 στη «Φυσική του 21ου αιώνα». Το πλούσιο αφιέρωμα ενημερώνει τους αναγνώστες για τις νεώτατες εξελίξεις της επιστημονικής έρευνας στα εξής πεδία: Κοσμολογία, Κύματα Βαρύτητας, Αστροφυσική, Σκοτεινή Υλη, Υπερσυμμετρία, Νετρίνο και (φυσικά) Μποζόνιο Χιγκς. Ούτε ένα άρθρο του περιοδικού δεν αναφέρεται σε κάποια από τις άπειρες περιοχές της Φυσικής Συμπυκνωμένης Υλης, με την οποία ασχολείται το 90% των θεωρητικών και πειραματικών φυσικών σε παγκόσμια κλίμακα. Δεν πρόκειται για μεμονωμένο σύμπτωμα. Μια επιπόλαια στατιστική στα ράφια των βιβλιοπωλείων και στα προγράμματα των τηλεοπτικών καναλιών θα επιβεβαιώσει ότι η συντριπτική πλειονότητα των εκδόσεων και εκπομπών εκλαϊκευμένης επιστήμης κινείται γύρω από τα ίδια και τα ίδια εξωτικά θέματα: Η Μεγάλη Εκρηξη, οι Μαύρες Τρύπες του Στίβεν Χόκινγκς, Τα όνειρα του Αϊνστάιν, η εφτάψυχη Γάτα του Σρέντιγκερ, τα Πολλαπλά Σύμπαντα, οι Υπερχορδές, τα φανταστικά Ταξίδια στον Χωροχρόνο και πάει λέγοντας.
«Αντιλαμβάνομαι ότι οι δημοσιογράφοι και οι εκδότες έχετε τα δικά σας κριτήρια», μας λέει ο καθηγητής κ. Τριμπέρης. «Οταν όμως καταλήγουμε να θεωρούμε “νέο” στη Φυσική μόνο οτιδήποτε εμφανίζει εν είδει ροκ σταρ τον Αϊνστάιν, τότε αφήνουμε στο σκοτάδι ένα κολοσσιαίο μέρος της πραγματικά Νέας Φυσικής, που αλλάζει τη ζωή μας και τις αντιλήψεις μας για τον κόσμο. Κι αυτό είναι κρίμα, ιδίως για χώρες σαν την Ελλάδα, όπου οι ερευνητές πασχίζουν για την παραγωγή νέας γνώσης κάτω από τις πιο αντίξοες συνθήκες, λόγω της λιτότητας και των περικοπών. Αρκεί να σας πω ότι τα ερευνητικά κονδύλια που αντιστοιχούν σε κάθε μέλος του διδακτικού προσωπικού είναι της τάξης των... 600 ευρώ κατ’ έτος»!
Προ διμήνου, επιστημονικό blog δημοσίευσε ένα ενδιαφέρον άρθρο με τίτλο «Το πρόβλημα δημοσίων σχέσεων της Φυσικής». Ο/η ανώνυμος αρθρογράφος ξεκινάει με την προφανή διαπίστωση ότι η Χημεία έχει στις μέρες μας πρόβλημα με τη δημόσια εικόνα της, αφ’ ενός μεν λόγω της ευρύτατα διαδεδομένης και συχνά ανορθολογικής φοβίας για τα κάθε είδους «χημικά», αφ’ ετέρου δε διότι (αδίκως) δεν θεωρείται από το ευρύ κοινό θεμελιώδης επιστήμη, που δίνει απαντήσεις για τη ζωή και το Σύμπαν, όπως η Φυσική και η Βιολογία.
Λιγότερο προφανές είναι το πρόβλημα δημοσίων σχέσεων της Φυσικής, συνεχίζει το άρθρο, επισημαίνοντας την παραμορφωμένη εικόνα της σύγχρονης «εκλαϊκευμένης επιστήμης». «Μέρος του προβλήματος βρίσκεται στη σχεδόν θρησκευτική πίστη σε εντελώς υποθετικές, μαθηματικές θεωρίες, χωρίς την παραμικρή μέχρι σήμερα πειραματική θεμελίωση ή και άλλων θεωριών που από τη φύση τους είναι εντελώς αδύνατο να επιβεβαιωθούν στο εργαστήριο». Τέτοιου είδους «θεωρίες» μπορεί να είναι γοητευτικές ή απλώς γαργαλιστικές για ένα κοινό που αυταπατάται ότι τις καταλαβαίνει, αλλά είναι παντελώς άχρηστες για την ίδια τη Φυσική, όπου ο τελικός κριτής κάθε θεωρίας είναι η πράξη.
Η μεγάλη αναδίπλωση της Αμερικής στην έρευνα και στο Διάστημα
Την περασμένη χρονιά, τρεις Αμερικανοί επιστήμονες κατέκτησαν το Νομπέλ Φυσικής για την ανακάλυψή τους σχετικά με την επιτάχυνση του Σύμπαντος - μια ισχυρή συνηγορία υπέρ της περίφημης «σκοτεινής ενέργειας». Το 2019, το διαστημόπλοιο «Ευκλείδης» θα ξεκινήσει μια αποστολή με βασικό στόχο την εξερεύνηση της σκοτεινής ενέργειας. Ωστόσο, η πρωτοποριακή αποστολή θα βρίσκεται υπό την αιγίδα όχι της NASA, όπως θα περίμενε κανείς, αλλά της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος. Δεν πρόκειται για το μοναδικό κρούσμα. Τον περασμένο Σεπτέμβριο, οι αμερικανικές αρχές κατέβασαν τους διακόπτες του υπερεπιταχυντή Tevatron στο εργαστήριο Fermilab, παραχωρώντας στους Ευρωπαίους το απόλυτο πλεονέκτημα στο πεδίο των Στοιχειωδών Σωματιδίων.
Ανάλογη είναι η εικόνα και από το μέτωπο της θερμοπυρηνικής σύντηξης, η οποία υπόσχεται άφθονη, φθηνή ενέργεια από το νερό. Ο μεγαλύτερος, ερευνητικός αντιδραστήρας που λειτουργεί αυτή τη στιγμή είναι ο ευρωπαϊκός JET, στο Οξφορντσάιρ της Αγγλίας. Ο πιο εξελιγμένος διάδοχός του, ο ITER, κατασκευάζεται στη Γαλλία από διεθνές κονσόρτσιουμ στο οποίο η Ε.Ε. συμμετέχει με ποσοστό 45% και οι ΗΠΑ με μόλις 9%.
Το Προσωπο: Αμπντούς Σαλάμ
Ο Τρίτος Κόσμος στην πρώτη γραμμή
Με αφορμή τον θόρυβο που έγινε για το μποζόνιο Χιγκς, αρθρογράφος του Guardian άσκησε κριτική στα διεθνή μέσα ενημέρωσης, που μίλησαν κατά κόρον (και απολύτως δικαιολογημένα) για τον Βρετανό φυσικό Πίτερ Χιγκς, χωρίς ωστόσο να αφιερώσουν ούτε μια λέξη για τον Ινδό Μπόζε, συνεργάτη του Αϊνστάιν με ουσιώδη συμβολή στην εποποιία της Κβαντικής Φυσικής. Δεν είναι δύσκολο να δει κανείς σ’ αυτή τη διάκριση την υποτίμηση πολλών Δυτικών απέναντι στην επιστημονική συμβολή «τριτοκοσμικών» χωρών με μεγάλη παράδοση στα Μαθηματικά και τη Φυσική, όπως η Ινδία, το Ιράν και το Πακιστάν.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα που ανατρέπει αυτά τα στερεότυπα είναι ο πρώτος επιστήμονας μουσουλμανικής χώρας που τιμήθηκε με Νομπέλ Φυσικής, ο Πακιστανός Αμπντούς Σαλάμ (1926 - 1996). Γιος εκπαιδευτικού στη φτωχή, αγροτική περιοχή τού υπό βρετανική διοίκηση Παντζάμπ, ο Σαλάμ εκπόνησε διδακτορική διατριβή στη Θεωρητική Φυσική, στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, όπου γρήγορα έλαμψε και απέκτησε πανεπιστημιακή έδρα. Σε όλη τη διάρκεια της μετέπειτα ζωής του, πηγαινοερχόταν μεταξύ Πακιστάν και Βρετανίας, για να δημιουργήσει ολόκληρη σχολή Πακιστανών φυσικών, που διέπρεψαν ως ερευνητές στη Δύση.
Τη δεκαετία του ’60, ο Σαλάμ ανέπτυξε, ταυτόχρονα αλλά ανεξάρτητα από τους Γκλάσοου και Γουάινμπεργκ, τη σημαντικότατη θεωρία ενοποίησης των ηλεκτρομαγνητικών και των ασθενών πυρηνικών αλληλεπιδράσεων, που θα χάριζαν στους τρεις επιστήμονες το βραβείο Νομπέλ, το 1979. Από το 1960 μέχρι το 1974, ο Σαλάμ ήταν ο κύριος επιστημονικός σύμβουλος της πακιστανικής κυβέρνησης. Από αυτή τη θέση, δημιούργησε τη Διαστημική Υπηρεσία του Πακιστάν και προώθησε τη δημιουργία ατομικών αντιδραστήρων για την παραγωγή ατομικής ενέργειας. Στη συνέχεια, καθοδήγησε μαζί με τον Μουνίρ Αχμάντ Χαν το ερευνητικό πρόγραμμα που θα επέτρεπε στη χώρα του να αποκτήσει πυρηνικά όπλα, απαντώντας έτσι στη γείτονα και ανταγωνίστριά της, Ινδία.
Ο θάνατος, ύστερα από μακρόχρονη ασθένεια, βρήκε τον Σαλάμ στην Οξφόρδη, το 1996. Πιστός μουσουλμάνος και ένθερμος πατριώτης, θέλησε να ταφεί στο Παντζάμπ, δίπλα στους γονείς του. Το παράδειγμά του θα μείνει για πάντα ζωντανό στη μνήμη των ομοεθνών του και το αποτύπωμά του στη χώρα του ανεξίτηλο – κάτι που δεν εμποδίζει, βέβαια, «φωτισμένους» Δυτικούς να αναμασούν τις πασίγνωστες προκαταλήψεις που θέλουν το Ισλάμ ασύμβατο με τη Νεωτερικότητα.
