Παρασκευή, Οκτωβρίου 06, 2006

Χορδές και βόστρυχοι



Οι φυσικοί τα θέλουν όλα τακτικά και παστρικά. Οι αβεβαιότητες τούς αποσυντονίζουν, οι πολλές θεωρίες τούς μπερδεύουν, θέλουν κάτι που να εξηγεί όλες τις λειτουργίες του Σύμπαντος, μια «θεωρία του παντός».

Η θεωρία της σχετικότητας περιγράφει τη δύναμη της βαρύτητας, που κρατά τα μεγάλα αντικείμενα μαζί. Η κβαντική φυσική περιγράφει τα μικρά, στοιχειώδη σωματίδια από τα οποία αποτελείται η ύλη και τις δυνάμεις με τις οποίες αυτά τα σωματίδια αλληλεπιδρούν. Οι διαφορές ανάμεσα στις δύο αυτές θεωρίες οδήγησαν ορισμένους επιστήμονες να αναπτύξουν πριν από μερικές δεκαετίες μια νέα θεωρία που προσπαθεί να τις συμφιλιώσει. Σύμφωνα με αυτήν, ο χώρος και ο χρόνος αποτελούν ένα σταθερό και αμετάβλητο «σκηνικό» με γεωμετρική δομή, στο οποίο εκτυλίσσεται το έργο της φύσης. Η ύλη υπάρχει ανεξάρτητα από τον χώρο και τον χρόνο και τα σωματίδια από τα οποία συνίσταται διαμορφώνονται από παλλόμενες συγχορδίες.

Αλλά και η «θεωρία των χορδών» δεν έχει μπορέσει να δώσει τις επιθυμητές απαντήσεις. Το 1986, γράφει ο Εκόνομιστ, ένας καθηγητής του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας ονόματι Άμπεϊ Άστεκαρ έκανε ακόμη ένα βήμα, ξαναγράφοντας τις εξισώσεις της σχετικότητας ώστε να συμφωνούν με την κβαντική μηχανική. Οι σκέψεις αυτές οδήγησαν δύο άλλους επιστήμονες, τον Λι Σμόλιν και τον Κάρλο Ροβέλλι, να επεξεργαστούν μια νέα «θεωρία των πάντων», που υποστηρίζει ότι ο χώρος και ο χρόνος δεν σχηματίζουν μια ομαλή εικόνα, αλλά αποτελούνται από μικρά, διακριτά κομμάτια. Η γεωμετρία τους, όμως, δεν επηρεάζει τους νόμους της φύσης. Ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι το σκηνικό στο οποίο παίζεται το δράμα της ύπαρξης, αλλά αποτελούν και οι ίδιοι μέρος αυτού του δράματος. Ένα στοιχειώδες σωματίδιο δημιουργείται όταν τρεις «μπούκλες» χωροχρόνου σχηματίζουν μια κοτσίδα. Αν η μια μπούκλα συστραφεί προς μια κατεύθυνση, το σωματίδιο αποκτά ένα ηλεκτρικό φορτίο. Αν συστραφεί προς την αντίθετη, το φορτίο θα είναι το αντίθετο. Αν συστραφεί δύο φορές, το φορτίο διπλασιάζεται.

Μπερδεμένη κι αυτή η θεωρία, χωρίς αμφιβολία, όπως και το όνομά της: «βοστρυχωτή κβαντική βαρύτητα». Το χειρότερο όμως είναι ότι δεν μπορεί να δοκιμαστεί πειραματικά. Οι βόστρυχοι, όπως και οι χορδές, είναι γοητευτικά και παραστατικά εργαλεία για μια θεωρητική αναπαράσταση της λειτουργίας του Σύμπαντος, δεν μπορούν όμως να παρατηρηθούν και να μελετηθούν με ένα τηλεσκόπιο. Οι επιστήμονες θα συνεχίσουν να αναπτύσσουν θεωρίες με στόχο τη συμφιλίωση των προηγούμενων θεωριών, αλλά όλο κάτι θα τους διαφεύγει, κάποια στοιχεία θα συγκρούονται, κάποια ερωτήματα θα παραμένουν αναπάντητα. Κι αν κάποιος καταφέρει και βρει την αναμφισβήτητη και αδιάψευστη «θεωρία των πάντων», σίγουρα θα μοιάζει μ' εκείνον τον ερμητικό Ρώσο μαθηματικό που απέδειξε την εικασία του Πουανκαρέ αλλά αρνήθηκε να επιβραβευτεί γι' αυτό, προτιμώντας την ησυχία του, την ιδιωτικότητά του, το πνευματικό καταφύγιο που προσφέρει η διάνοια.

11 Comments:

At 6/10/06 2:58 μ.μ., Blogger nik-athenian said...

Έλα Κ, μίλα και πάρε θέση.
Ed Witten ή Lee Smolin όπου παίζει και η δικιά μας η Φωτεινούλα;
Πες μας που είναι η καρδιά σου και όχι η δουλειά
σου. -:))
βέβαια οι χορδές πάνε και με τον Βαμβακάρη και τον Τσιτσάνη, ενώ η loop quntum gravity μόνο με τα ταπεινά κομμωτήρια.

 
At 6/10/06 3:14 μ.μ., Blogger Citronella said...

Μιλώντας για άλυτα προβλήματα, ίσως ακούσουμε σύντομα ότι ακόμα ένα από τα άλυτα προβλήματα του Clay λύθηκε.
H Penelope Smith του Lehigh δημοσιευσε εργασία για τις εξισώσεις Navier-Strokes

 
At 6/10/06 4:22 μ.μ., Blogger Κ. said...

Μιχάλη, πολύ ενδιαφέρον το άρθρο, έχω μόνο λίγες παρατηρήσεις.Η «βοστρυχωτή κβαντική βαρύτητα» δεν είναι θεωρία των πάντων και ούτε λέει ότι είναι. Είναι θεωρία κβαντικής βαρύτητας, οι υπόλοιπες δυνάμεις, ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή αλληλεπίδραση δεν εξετάζονται. Αλλά γιατί βόστρυχοι και όχι βρόχοι; Στα αγγλικά είναι loop quantum gravity.

Κάποιος μπορεί εύκολα να αναποδογυρίσει το ερώτημα. Τί έχει καταφέρει η «βοστρυχωτή κβαντική βαρύτητα». τα τελευταία είκοσι χρόνια;

Όσο για το άν αυτός που θα λύσει τα προβλήματα θα είναι σαν τον Πέρελμαν, πολύ αμφιβάλλω. Οι μαθηματικοί σίγουρα έχουν τα πρωτεία στην εκκεντρικότητα.

nik-athenian, Witten χωρίς πολύ σκέψη. Μάλλον η καρδιά πάει εκεί όχι η δουλειά. Αν θές να βρείς δουλειά παράτα τα μολύβια και πιάσε τα χρηματιστήρια, όπως έκανε εχτές και ένας φίλος.

Οι χορδές πάνε με όλα, μα δυστηχώς όταν λέω ότι κάνω χορδές (strings) συνήθως ακούω κάποιο σχόλιο για τα g-strings, και όχι για τον Μάρκο.

Παρεπιμπτόντως, έτυχε να διαβάσω το βιβλίο του Σμόλιν και να γράψω μια μικρή περίληψη/κριτική. Είναι αξιόλογο βιβλίο.

 
At 6/10/06 4:39 μ.μ., Blogger Μαύρο πρόβατο said...

Θυμάμαι με την ευκαιρία ένα παλιότερο ποστ για την παλιά, καλή ευκλίδεια γεωμετρία με κανόνα και διαβήτη, και χαμογελάω: είναι δυνατόν όλη αυτή η πολύπλοκη κατανόηση της ύλης να μπορεί να εκφραστεί με αυτά τα (αν και αναμφισβήτητα τεράστιας παιδαγωγικής αξίας) "παλιά κόλπα";...

Γενικά πάντως, η κατάσταση, όπως πολύ σωστά τη συνοψίζεις, είναι η εξής: από τη μια μεριά ο "καθεδρικός" του στάνταρντ μοντέλου, η σύνθεση των αποτελεσμάτων της κβαντικής θεωρίας, που περιγράφει πιστά (με τις ως σήμερα πειραματικές δοκιμασίες) το μικρόκοσμο.
Από την άλλη, η απείρου αισθητικού κάλλους γενική σχετικότητα, που περιγράφει (σωστά κι αυτή, σύμφωνα με τις μέχρι τώρα παρατηρήσεις) το μακρόκοσμο.
Αν λάβουμε υπόψη και τις δύο θεωρίες στο μέρος - ή μάλλον την κλίμακα - της πραγματικότητας που περιγράφει "σωστά" είτε η μία, είτε η άλλη θεωρία, προκύπτουν παράδοξα και αντιφάσεις που καμμία μέχρι τώρα σύνθεσή τους δεν έχει καταφέρει να ξεπεράσει ικανοποιητικά.
Μια άλλη κατεύθυνση της έρευνας λοιπόν, είναι η αναζήτηση μιας άλλης γενικής θεωρίας που να επιτρέπει την ενιαία περιγραφή των φαινομένων. Στην κατεύθυνση αυτή βρίσκεται τόσο η θεωρία των χορδών και λοιπών μεμβρανών, όσο και η θεωρία των βρόχων. Υπάρχουν κι άλλες τέτοιες προσπάθειες, η εντυπωσιακότερη ίσως των οποίων είναι η μη-αντιμεταθετική γεωμετρία του Alain Connes (η πολύ δυσνόητη αυτή θεωρία εμφανίζει πολλές από τις γνωστές σχέσεις της κβαντομηχανικής, από ad hoc μαθηματικά συναρμολογήματα με στόχο να ερμηνευθούν τα δεδομένα, ως αναγκαίες συνέπειες θεμελιωδών παραδοχών. Σύμφωνα με αυτή, ο χώρος είναι και συνεχής και ασυνεχής ταυτόχρονα - όπως όταν γυρίζουμε με συνεχή κίνηση μια σελίδα ενός βιβλίου, και βρισκόμαστε με ασυνεχή τρόπο από τη μια όψη της στην άλλη).
Δυστυχώς το κοινό χαρακτηριστικό όλων τους είναι οτι μέχρι στιγμής δεν έχει γίνει κατορθωτό να σχεδιαστεί και να διεξαχθεί ένα κρίσιμο πείραμα, δηλ. ένα πείραμα με αποτελέσματα σύμφωνα με τις θεωρίες αυτές, αλλά όχι με τις υπάρχουσες.

Μα καλά όμως, με τέτοιες... τρίχες και βοστρύχους ασχολούνται οι χαραμοφάηδες κρατικοδίαιτοι επιστήμονες που πληρώνουμε από την τσέπη μας, αντί να κάνουν κάτι χρήσιμο, πχ να παράγουν τεχνολογία αξίας και καταρτισμένους ανθρώπους που χρειάζεται η αγορά; Σα δε ντρέπονται...
Κι εκείνος ο Ρώσσος με τη φάτσα Ρασπούτιν που δεν πήρε τα λεφτά και πρόσβαλε όλον τον κόσμο; Α, αυτός δεν είναι μόνο άχρηστος - είναι και παλαβός!...
;-))

 
At 6/10/06 5:07 μ.μ., Blogger nik-athenian said...

Μαυροπρόβατε σε ψυχανεμίζομαι σε φάση ψυχολογικής ανάκαμψης τον τελευταίο καιρό ή πέφτω έξω;

 
At 6/10/06 5:58 μ.μ., Blogger Μαύρο πρόβατο said...

Απέχω ακόμα κατά \sqrt{2} από την ανάκαμψη φίλε nik-athenian. Αν το διώξω κι αυτό από το competitive ratio, ο αλγόριθμός μου είναι optimal - και ανοίγω σαμπάνιες! :-))

 
At 6/10/06 6:07 μ.μ., Blogger Πάνος said...

"Aπορώ πως συννενοούνται!"

...είπε για τους αγγλομαθείς ο Νίκος Φέρμας στο Γιώργο Κωνσταντίνου, στρίβοντας το μουστάκι

(ταινία, "καλώς ήλθε το δολλάριο")

 
At 7/10/06 1:44 π.μ., Blogger Johny B.Good said...

Φίλτατε, θα μπορούσατε να γράψετε κι άλλα τέτοια; Μας λείπουν τα καλά "popular science" άρθρα σε αυτήν τη χώρα. Εννοώ φυσικά χωρίς ασυνταξίες, σπουδαιοφανείς αρλούμπες ή ιδεοληψίες...

 
At 7/10/06 10:04 π.μ., Blogger CAESAR said...

Λειτουργούν και η αιτιοκρατία και η τύχη ;

Συντεριάζεται/συμβιβάζεται και ο ντετερμινισμός και η ελεύθερη βούληση ;

Υπάρχει μόνο ένα "βέλος" χρόνου, όπως το ονόμασε ο Eddington ;

 
At 7/10/06 8:31 μ.μ., Blogger Μιχάλης Μητσός said...

Κι εμένα μ'αρέσουν αυτά τα θέματα. Τη loop quantum gravity δεν τη γνώριζα, αρχικά το loop το είχα αποδώσει βρόχο, ύστερα είδα ένα παλιότερο άρθρο στο ΒΗΜΑ από κάποιον καθηγητή και το έκανα βόστρυχο.

 
At 17/10/06 12:46 μ.μ., Blogger Franco said...

Good work, very nice blog. Seems you enjoy working with/ on the internet. And
if something like that even pays off well, it would be even better, woulnd't it?

I chose you because you convinced meby all the effort you put into it. That
really convinced me.
For further information please look up my site www-franco.blogspot.com Please get more information
on....see the video!

 

Δημοσίευση σχολίου

<< Home