Friday, June 19, 2009

STEPHEN W. HAWKING τό χρονικό τού χρόνου V

Τίθεται
λοιπόν το ερώτημα αν η ιδέα αυτή προκύπτει από την συνθήκη
έλλειψης ορίου ή είναι ασυμβίβαστη μαζί της. Όπως προανέφε-
ρα, στην αρχή νόμιζα πως η συνθήκη έλλειψης ορίου συνεπαγό-
ταν πραγματικά το ότι η αταξία πρέπει να μειώνεται στη διάρ-
κεια της φάσης συστολής. Παρασύρθηκα σε αυτή την άποψη από
την αναλογία με την επιφάνεια της Γης: Αν θεωρήσουμε ότι η
αρχή του Σύμπαντος αντιστοιχεί στον Βόρειο Πόλο, τότε το
τέλος του θα είναι παρόμοιο με την αρχή του, ακριβώς όπως ο
Βόρειος Πόλος είναι παρόμοιος με το Νότιο. Αλλά η αναλογία
Βόρειου και Νότιου Πόλου με την αρχή και το τέλος του
Σύμπαντος αναφέρεται στην περίπτωση που χρησιμοποιούμε
τον φανταστικό χρόνο. Στον πραγματικό χρόνο, η αρχή και το
ΤΟ ΒΕΛΟΣ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ 225
τέλος του Σύμπαντος μπορεί να διαφέρουν πολύ. Παρασύρθηκα
επίσης από κάποια εργασία μου σε ένα απλουστευμένο μοντέλο
του Σύμπαντος όπου η φάση συστολής έμοιαζε πραγματικά με
τη φάση διαστολής. Όμως ο συνεργάτης μου Don Page έδειξε
ότι η συνθήκη έλλειψης ορίου δεν απαιτούσε αναγκαστικά ότι η
φάση συστολής πρέπει να είναι η χρονικά αντίστροφη της φάσης
διαστολής. Στη συνέχεια, ένας μαθητής μου, ο Raymond Laflamme,
βρήκε ότι σε ένα λιγότερο απλουστευμένο μοντέλο η
συστολή του Σύμπαντος διέφερε σημαντικά από τη διαστολή
του. Κατάλαβα λοιπόν ότι είχα κάνει λάθος: στην πραγματικό-
τητα η συνθήκη έλλειψης ορίου συνεπάγεται ότι η αταξία του
Σύμπαντος θα συνεχίσει να αυξάνεται και στη διάρκεια της
φάσης συστολής. Το θερμοδυναμικό και το ψυχολογικό βέλος του
χρόνου δεν αναστρέφονται ούτε όταν το Σύμπαν συστέλλεται
ούτε μέσα στις μαύρες τρύπες.
Πώς πρέπει να αντιδράσει κανείς όταν καταλάβει ότι έκανε
ένα λάθος σαν αυτό; Μερικοί δεν το παραδέχονται ποτέ και
συνεχίζουν να προβάλλουν καινούργια (και συχνά αντιφατικά)
επιχειρήματα για να υποστηρίξουν τη θέση τους — όπως έκανε ο
Eddington όταν αρνήθηκε να δεχτεί τη δυνατότητα βαρυτικής
κατάρρευσης άστρων σε μαύρες τρύπες. Άλλοι ισχυρίζονται ότι
στην πραγματικότητα δεν υποστήριξαν ποτέ τη λανθασμένη
άποψη ή ότι, ακόμη και αν το έκαναν, το έκαναν μόνο και μόνο
για να δείξουν ότι περιείχε αντιφάσεις. Πιστεύω πως η ορθότερη
και λιγότερο συγκεχυμένη αντιμετώπιση ενός τέτοιου λάθους
είναι να το παραδεχτεί κανείς δημόσια. Ένα καλό παράδειγμα
τέτοιας αντιμετώπισης έδωσε ο Αϊνστάιν όταν αποκάλεσε την
κοσμολογική σταθερά — που την είχε εισαγάγει για να επιτύχει
ένα στατικό μοντέλο του Σύμπαντος — το μεγαλύτερο λάθος
της ζωής του.
Για να επιστρέψουμε στο βέλος του χρόνου, το ερώτημα
παραμένει: Γιατί παρατηρούμε ότι το θερμοδυναμικό και το
226 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
κοσμολογικό βέλος του χρόνου στρέφονται πάντα προς την ίδια
κατεύθυνση; Ή, με άλλα λόγια, γιατί η αταξία αυξάνεται στην
ίδια κατεύθυνση του χρόνου με αυτήν όπου το Σύμπαν διαστέλ-
λεται; Αν πιστεύει κανείς ότι το Σύμπαν θα διασταλλεί και μετά
θα συσταλλεί, όπως φαίνεται ότι συνεπάγεται η συνθήκη έλλει-
ψης ορίου, το ερώτημα ανάγεται τελικά στο γιατί εμείς οι ίδιοι
υπάρχουμε στη φάση διαστολής και όχι στη φάση συστολής.
Μπορούμε να απαντήσουμε σ' αυτό το ερώτημα στη βάση
της ασθενούς ανθρωπικής αρχής: Οι συνθήκες που θα επικρατούν
στη φάση συστολής δεν θα είναι κατάλληλες για την ύπαρξη
νοημόνων όντων ικανών να θέσουν το ερώτημα «Γιατί η αταξία
αυξάνεται κατά την ίδια κατεύθυνση μ' αυτήν όπου το Σύμπαν
διαστέλλεται;». Η πληθωριστική διαστολή στα αρχικά στάδια
του Σύμπαντος, που την προβλέπει η συνθήκη έλλειψης ορίου,
σημαίνει ότι το Σύμπαν πρέπει να διαστέλλεται με ρυθμό πολύ
κοντά στον οριακό ρυθμό που απαιτείται για να αποφευχθεί η
βαρυτική συρρίκνωση. Έτσι το Σύμπαν δεν θα αρχίσει να συρρι-
κνώνεται παρά μόνο αφού περάσει ένα πολύ μεγάλο χρονικό διά-
στημα. Αλλά ως τότε όλα τα άστρα θα έχουν εξαντλήσει τα
πυρηνικά τους καύσιμα, και τα πρωτόνια και νετρόνια τους θα
έχουν διασπαστεί σε ελαφρά σωματίδια και ακτινοβολία. Το
Σύμπαν θα βρίσκεται σε κατάσταση σχεδόν απόλυτης αταξίας.
Δεν θα υπάρχει λοιπόν ένα ισχυρό θερμοδυναμικό βέλος του χρό-
νου. Η αταξία δεν θα μπορεί να αυξηθεί πολύ γιατί το Σύμπαν
θα βρίσκεται ήδη στην κατάσταση της σχεδόν απόλυτης αταξίας:
Εν τούτοις, ένα ισχυρό θερμοδυναμικό βέλος του χρόνου είναι
αναγκαίο για τις λειτουργίες της νοήμονος ζωής. Για να επιβιώ-
σουν οι άνθρωποι πρέπει να καταναλώνουν τροφή, που είναι μορ-
φή ενέργειας σε κατάσταση τάξης, και να τη μετατρέπουν σε
θερμότητα, που είναι μορφή ενέργειας σε κατάσταση αταξίας. Η
νοήμων ζωή λοιπόν δεν θα μπορεί να υπάρξει στη φάση συστο-
λής του Σύμπαντος. Έτσι εξηγείται γιατί παρατηρούμε ότι το
ΤΟ ΒΕΛΟΣ TOY ΧΡΟΝΟΥ 227
κοσμολογικό και το θερμοδυναμικό βέλος του χρόνου στρέφονται
πάντα προς την ίδια κατεύθυνση: όχι γιατί η διαστολή του
Σύμπαντος αναγκάζει την αταξία να αυξάνεται, αλλά γιατί η
συνθήκη έλλειψης ορίου αναγκάζει την αταξία να αυξάνεται• και
επιτρέπει να υπάρχουν κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη
νοήμονος ζωής μόνο στη φάση διαστολής του Σύμπαντος.
Για να ανακεφαλαιώσουμε, οι νόμοι της φυσικής δεν κάνουν
καμιά διάκριση μεταξύ της κατεύθυνσης του χρόνου προς τα
εμπρός, προς το μέλλον, και της κατεύθυνσης του χρόνου προς
τα πίσω, προς το παρελθόν. Υπάρχουν όμως τρία τουλάχιστον
βέλη του χρόνου που διακρίνουν το μέλλον από το παρελθόν: το
θερμοδυναμικό, στην κατεύθυνση του χρόνου όπου η αταξία αυξά-
νεται• το ψυχολογικό, στην κατεύθυνση του χρόνου όπου θυμό-
μαστε το παρελθόν αντί για το μέλλον και το κοσμολογικό,
στην κατεύθυνση του χρόνου όπου το Σύμπαν διαστέλλεται αντί
να συστέλλεται. Δείξαμε ότι το ψυχολογικό βέλος είναι ουσια-
στικά το ίδιο με το θερμοδυναμικό, οπότε στρέφονται πάντα
προς την ίδια κατεύθυνση. Η συνθήκη έλλειψης ορίου του
Σύμπαντος προβλέπει την ύπαρξη ενός σαφώς καθορισμένου
θερμοδυναμικού βέλους του χρόνου, γιατί το Σύμπαν πρέπει να
αρχίσει να υπάρχει σε μία κατάσταση ομοιομορφίας και τάξης.
Παρατηρούμε ότι το θερμοδυναμικό βέλος προσανατολίζεται
προς την κατεύθυνση του κοσμολογικού επειδή μόνο στη φάση
διαστολής μπορούν να υπάρχουν νοήμονα όντα. Η φάση συστολής
είναι ακατάλληλη γιατί δεν διαθέτει ισχυρό θερμοδυναμικό βέλος
του χρόνου.
Η πρόοδος του ανθρώπινου είδους στην πορεία κατανόησης
του Σύμπαντος έχει συγκεντρώσει ένα μικρό απόθεμα τάξης
μέσα σε έναν Κόσμο αυξανόμενης αταξίας. Αν θυμάστε όλες τις
λέξεις αυτού του βιβλίου, η μνήμη σας θα έχει καταγράψει περί-
που δύο εκατομμύρια μονάδες πληροφορίας: τόση θα είναι η
αύξηση της τάξης στον εγκέφαλό σας. Όσο όμως διαβάζατε το
228 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
βιβλίο μετατρέπατε χίλιες τουλάχιστον θερμίδες «οργανωμένης»
ενέργειας (που είχατε προσλάβει με τη μορφή τροφής) σε «απο-
διοργανωμένη» ενέργεια (που αποβάλατε στο περιβάλλον σας με
τη μορφή θερμότητας). Συνολικά αυτή η μετατροπή θα αυξήσει
την αταξία του Σύμπαντος κατά είκοσι επτάκις εκατομμύρια
μονάδες, ή αλλιώς κατά δέκα πεντάκις εκατομμύρια φορές την
αντίστοιχη αύξηση της τάξης στη μνήμη του εγκεφάλου σας —
και αυτό για να κατανοήσετε ό,τι βρίσκεται μέσα σε αυτό το
βιβλίο. Στο επόμενο κεφάλαιο θα προσπαθήσω να αυξήσω λίγο
ακόμη αυτό το μικρό απόθεμα τάξης, εξηγώντας πώς οι άνθρω-
ποι προσπαθούν να συνδυάσουν τις επιμέρους θεωρίες που περιέ-
γραψα και να σχηματίσουν μια πλήρη ενιαία θεωρία που θα τους
επιτρέψει να κατανοήσουν ό,τι βρίσκεται μέσα σε ολόκληρο το
Σύμπαν.
10
Η ενοποίηση
των φυσικών θεωριών
Όπως εξηγήσαμε στο πρώτο κεφάλαιο, θα ήταν πολύ δύσκο-
λο να δημιουργήσουμε κατευθείαν μια πλήρη ενιαία θεωρία για
ό,τι βρίσκεται μέσα στο Σύμπαν. Αντί γ ι ' αυτό, η επιστήμη
σημείωσε προόδους ανακαλύπτοντας επιμέρους θεωρίες που η
καθεμιά περιγράφει ένα περιορισμένο αριθμό φαινομένων τις
επιδράσεις των άλλων φαινομένων είτε τις προσεγγίζει αριθμη-
τικά είτε τις παραβλέπει εντελώς. (Η χημεία, για παράδειγμα,
μας επιτρέπει να υπολογίζουμε τις επιδράσεις μεταξύ των ατό-
μων χωρίς να γνωρίζουμε την εσωτερική δομή των πυρήνων
τους). Ελπίζουμε όμως ότι κάποτε θα ανακαλύψουμε μια πλήρη,
συνεπή ενιαία θεωρία, που θα περιλαμβάνει όλες τις επιμέρους
θεωρίες και δεν θα περιέχει αυθαίρετα επιλεγμένες παραμέτρους
που να ρυθμίζουν «εκ των υστέρων» τη συμφωνία της με τα
δεδομένα των παρατηρήσεων. Η πορεία προς μια τέτοια θεωρία
ονομάζεται ενοποίηση των φυσικών θεωριών. Ο Αϊνστάιν αφιέ-
ρωσε τα περισσότερα από τα τελευταία χρόνια της ζωής του
230 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
στην προσπάθεια του να ανακαλύψει μια ενιαία θεωρία, αλλά
χωρίς επιτυχία. Οι συνθήκες δεν ήταν ακόμη ώριμες: υπήρχαν
επιμέρους θεωρίες για τη βαρύτητα και την ηλεκτρομαγνητική
δύναμη, αλλά πολύ λίγα ήταν γνωστά για τις πυρηνικές δυνάμεις.
Επίσης ο Αϊνστάιν αρνήθηκε να πιστέψει στην κβαντική μηχανι-
κή αν και ο ίδιος διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη
της. Φαίνεται όμως ότι η αρχή της απροσδιοριστίας, όπου βασί-
ζεται η κβαντική μηχανική, είναι ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό
του Σύμπαντος. Μια επιτυχής λοιπόν ενιαία θεωρία πρέπει ανα-
γκαστικά να ενσωματώνει την αρχή αυτή.
Όπως θα δούμε στη συνέχεια, οι προοπτικές να ανακαλυφθεί
μια τέτοια θεωρία φαίνονται σήμερα πολύ μεγαλύτερες, επειδή
γνωρίζουμε πολύ περισσότερα πράγματα για το Σύμπαν. Αλλά
πρέπει να αποφύγουμε να είμαστε υπερβολικά αισιόδοξοι! Και
άλλες φορές στο παρελθόν είχαμε πιστέψει ότι εμφανίστηκαν ανά-
λογες προοπτικές. Στην αρχή του αιώνα μας, για παράδειγμα, οι
φυσικοί ήλπιζαν ότι μπορούσαν να εξηγήσουν όλα τα φαινόμενα
με όρους που περιέγραφαν τις ιδιότητες της συνεχούς ύλης, όπως
ελαστικότητα και μετάδοση θερμότητας. Η ανακάλυψη της ατο-
μικής δομής και της αρχής της απροσδιοριστίας εξανέμισε αυτές
τις ελπίδες. Το 1928 ο φυσικός Max Born (που τιμήθηκε με το
βραβείο Nobel για τη συμμετοχή του στη διαμόρφωση της κβα-
ντικής μηχανικής) δήλωνε σε μία ομάδα επισκεπτών του Πανε-
πιστημίου του Gottingen: «Η φυσική θα τελειώσει σε έξι μήνες».
Η αισιοδοξία του βασιζόταν στην πρόσφατη τότε ανακάλυψη
από τον Dirac της εξίσωσης που περιγράφει τη συμπεριφορά του
ηλεκτρονίου. Οι φυσικοί ισχυρίζονταν ότι μια παρόμοια εξίσωση
θα περιέγραφε και την συμπεριφορά του πρωτονίου (που την
εποχή εκείνη ήταν το μόνο άλλο γνωστό σωματίδιο), και έτσι θα
φτάναμε στο τέλος της θεωρητικής φυσικής. Η ανακάλυψη όμως
του νετρονίου και των πυρηνικών δυνάμεων έθεσε τέλος στους
ισχυρισμούς αυτούς. Παρ' όλα αυτά, εξακολουθώ να πιστεύω ότι
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 231
σήμερα υπάρχει σταθερό έδαφος για να στηρίξουμε την ελπίδα
πως μπορεί να βρισκόμαστε κοντά στο τέλος της έρευνας για την
πλήρη ενιαία θεωρία.
Σε προηγούμενα κεφάλαια περιγράψαμε την γενική θεωρία
της σχετικότητας, δηλαδή την επιμέρους θεωρία της βαρύτητας,
όπως επίσης και τις επιμέρους θεωρίες για την ασθενή πυρηνική
δύναμη, την ισχυρή πυρηνική δύναμη και την ηλεκτρομαγνητική
δύναμη. Οι τρεις τελευταίες μπορούν να συνδυαστούν στις ονο-
μαζόμενες Μεγάλες Ενοποιημένες Θεωρίες, που δεν είναι πολύ
ικανοποιητικές επειδή δεν περιλαμβάνουν τη βαρύτητα και
περιέχουν κάποιες ποσότητες (όπως οι σχετικές μάζες των δια-
φόρων σωματιδίων) που η θεωρία δεν μπορεί να προβλέψει (και
που πρέπει να επιλέγονται έτσι ώστε να συμφωνούν με τα δεδο-
μένα των παρατηρήσεων). Η βασική δυσκολία στο να ανακαλύ-
ψουμε μία θεωρία που να ενοποιεί τη βαρύτητα με τις άλλες
δυνάμεις οφείλεται στο ότι η γενική σχετικότητα είναι μια «κλα-
σική» θεωρία, δεν ενσωματώνει δηλαδή την αρχή της απροσδιο-
ριστίας. Αντίθετα, οι άλλες επιμέρους θεωρίες εξαρτώνται καθο-
ριστικά από την κβαντική μηχανική (που βασίζεται στην αρχή
της απροσδιοριστίας). Ένα αναγκαίο πρώτο βήμα λοιπόν είναι
να συνδυάσουμε τη γενική θεωρία της σχετικότητας με την αρχή
της απροσδιοριστίας. Όπως ήδη αναφέραμε, αυτό έχει μερικές
αξιοσημείωτες συνέπειες, όπως οι μαύρες τρύπες (που δεν είναι
μαύρες) και το Σύμπαν που δεν περιέχει ανωμαλίες ή όρια, αλλά
περιέχεται πλήρως στον εαυτό του. Το πρόβλημα συνίσταται
στο ότι, όπως εξηγήσαμε στο κεφάλαιο 7, η αρχή της απροσδιο-
ριστίας σημαίνει πως ακόμη και ο κενός χώρος είναι γεμάτος
από ζεύγη «δυνάμει» σωματιδίων και αντισωματιδίων. Αυτά τα
ζεύγη θα έχουν ένα άπειρο ποσό ενέργειας• έτσι, σύμφωνα με τη
διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν Ε = m•c2 , θα έχουν και ένα άπει-
ρο ποσό ισοδύναμης μάζας. Η βαρυτική τους έλξη θα έπρεπε
λοιπόν να καμπυλώνει το Σύμπαν σε ένα μέγεθος άπειρα μικρό.
232 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
Με σχεδόν παρόμοιο τρόπο, ανάλογες καταστάσεις ύπαρξης
απείρων ποσοτήτων εμφανίζονται και στις υπόλοιπες επιμέρους
θεωρίες• σε όλες όμως τις περιπτώσεις είναι δυνατόν να εξαλει-
φθούν από μια διαδικασία που ονομάζεται επανακανονίκοποίηση.
Η διαδικασία αυτή εξαλείφει τις άπειρες ποσότητες εισάγοντας
άλλες άπειρες ποσότητες• έτσι, τελικά, παραμένουν πάντα πεπε-
ρασμένα υπόλοιπα. Αν και αυτή η τεχνική είναι από μαθηματική
άποψη αμφισβητήσιμη, στην πράξη φαίνεται ότι λειτουργεί ικα-
νοποιητικά και χρησιμοποιείται μαζί με τις κβαντικές θεωρίες
για τη διατύπωση προβλέψεων που συμφωνούν σε καταπληκτικό
βαθμό με τα δεδομένα των παρατηρήσεων. Η επανακανονικοποί-
ηση όμως παρουσιάζει ένα σοβαρό ελάττωμα από την άποψη της
προσπάθειας ανακάλυψης μίας πλήρους θεωρίας, επειδή σημαίνει
ότι οι πραγματικές τιμές της μάζας των σωματιδίων και της
έντασης των μεταξύ τους δυνάμεων δεν μπορεί να προβλεφθούν
από τη θεωρία αλλά πρέπει να επιλέγονται έτσι που να συμφω-
νούν με τα δεδομένα των παρατηρήσεων.
Όταν προσπαθούμε να ενσωματώσουμε την αρχή της απροσ-
διοριστίας στη γενική σχετικότητα, διαθέτουμε δύο μόνο ποσό-
τητες που τα μεγέθη τους μπορούν να ρυθμιστούν: την ένταση
της βαρυτικής έλξης και την κοσμολογική σταθερά. Αλλά η ρύθ-
μιση αυτών των μεγεθών δεν επαρκεί για να εξαλειφθούν όλες οι
άπειρες ποσότητες που εμφανίζονται. Έτσι η θεωρία που προκύ-
πτει φαίνεται ότι προβλέπει πως κάποιες ποσότητες, όπως η
καμπυλότητα του χωροχρόνου, πρέπει να είναι άπειρες• στην
πραγματικότητα όμως μπορούμε να διαπιστώσουμε πως οι ποσό-
τητες αυτές — που μπορεί να παρατηρηθούν και να μετρηθούν
— έχουν σαφώς πεπερασμένες τιμές! Αυτή η δυσκολία που
παρουσιάζεται όταν προσπαθούμε να συνδυάσουμε τη γενική
σχετικότητα με την αρχή της απροσδιοριστίας ήταν για αρκετό
καιρό αμφιλεγόμενη, αλλά τελικά επιβεβαιώθηκε από λεπτομε-
ρείς υπολογισμούς το 1972. Τέσσερα χρόνια μετά προτάθηκε
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 233
μία πιθανή διέξοδος από μία ομάδα θεωριών που ονομάζονται
«θεωρίες υπερβαρύτητας». Η βασική ιδέα τους ήταν να συνδυα-
στεί το σωματίδιο αλληλεπίδρασης της βαρύτητας, που έχει σπιν
2 και ονομάζεται βαρυτόνιο, με κάποια άλλα νέα σωματίδια με
σπιν 3/2, 1, 1/2 και 0. Με μία έννοια, όλα αυτά τα σωματίδια
θεωρούνταν διαφορετικές καταστάσεις του ίδιου «υπερσωματι-
δίου», με τον τρόπο αυτό τα σωματίδια ύλης με σπιν 1/2 και
3/2 ενοποιούνταν με τα σωματίδια αλληλεπίδρασης με σπιν 0, 1
και 2. Τα ζεύγη των «δυνάμει» σωματιδίων και αντισωματιδίων
με σπιν 1/2 και 3/2 θα είχαν αρνητική ενέργεια, τείνοντας έτσι
να εξαλείψουν τις συνεισφορές σε θετική ενέργεια των αντίστοι-
χων ζευγών με σπιν 0, 1 και 2. Αυτό θα εξάλειφε πολλές από τις
πιθανές άπειρες ποσότητες• υπήρχαν όμως υποψίες ότι κάποιες
απ' αυτές θα εξακολουθούσαν να παραμένουν. Οι υπολογισμοί
που απαιτούνταν για να εξακριβωθεί αυτό ήταν τόσο μεγάλοι και
δύσκολοι που κανένας δεν ήταν διατεθημένος να αναλάβει να τους
φέρει σε πέρας. Ακόμη και αν χρησιμοποιούσε ηλεκτρονικό υπο-
λογιστή, είχε εκτιμηθεί ότι θα χρειαζόταν τουλάχιστον τέσσερα
χρόνια• υπήρχαν μάλιστα πολλές πιθανότητες να γίνει τουλάχι-
στον ένα λάθος, ίσως και περισσότερα. Έτσι, όποιος έκανε τους
υπολογισμός θα γνώριζε ότι έφτασε στο σωστό αποτέλεσμα
μόνον αν κάποιος άλλος τους επαναλάμβανε και τους επιβεβαίω-
νε, πράγμα που δεν φαινόταν και πολύ πιθανό!
Παρ' όλα αυτά τα προβλήματα και το γεγονός ότι τα σωμα-
τίδια των θεωριών υπερβαρύτητας δεν φαίνονταν πως θα σχετί-
ζονταν με τα παρατηρούμενα σωματίδια, οι περισσότεροι φυσι-
κοί πίστευαν ότι η υπερβαρύτητα ήταν πιθανότατα η σωστή απά-
ντηση στο πρόβλημα της ενοποίησης των φυσικών θεωριών, για-
τί έμοιαζε να είναι ο καλύτερος τρόπος για να ενοποιηθεί η βαρύ-
τητα με τις άλλες δυνάμεις. Το 1984 όμως σημειώθηκε μία
στροφή των προτιμήσεων των φυσικών προς τις ονομαζόμενες
θεωρίες χορδών. Σ' αυτές οι βασικές δομικές μονάδες δεν
234 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
Κοσμική επιφάνεια
ανοικτής χορδής
Κοσμική επιφάνεια
κλειστής χορδής
ΕΙΚΟΝΕΣ 10-1 και 10-2.
είναι τα σωματίδια, που καταλαμβάνουν ένα μόνον σημείο
του χώρου, αλλά κάποια αντικείμενα που έχουν μόνο μή-
κος, και καμιά άλλη διάσταση, μοιάζουν δηλαδή με απείρως
λεπτές χορδές. Οι χορδές αυτές μπορεί να έχουν άκρα (ανοικτές
χορδές) ή να είναι συνδεδεμένες με τον εαυτό τους σχηματίζο-
ντας απείρως λεπτούς δακτυλίους (κλειστές χορδές) (βλ. εικ. 10-
1 και εικ. 10-2). Ένα σωματίδιο καταλαμβάνει ένα σημείο στο
χώρο σε κάθε χρονική στιγμή. Έτσι η ιστορία του στο χωρό-
χρονο μπορεί να αναπαρασταθεί με μία γραμμή, που λέγεται
κοσμική γραμμή. Μία χορδή όμως καταλαμβάνει μία γραμμή
στον χώρο σε κάθε χρονική στιγμή. Έτσι η ιστορία της στο
χωρόχρονο μπορεί να αναπαρασταθεί από μία επιφάνεια δύο δια-
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 235
ΕΙΚΟΝΑ 10-3.
στάσεων που λέγεται κοσμική επιφάνεια.. (Κάθε σημείο σε μία
τέτοια κοσμική επιφάνεια μπορεί να προσδιοριστεί από δύο
αριθμούς: ο ένας προσδιορίζει το χρόνο και ο άλλος τη θέση του
σημείου στη χορδή). Η κοσμική επιφάνεια μίας ανοιχτής χορδής
είναι μια ταινία: οι άκρες της αντιπροσωπεύουν τις διαδρομές
στο χωρόχρονο των άκρων της χορδής (εικ. 10-1). Η κοσμική
επιφάνεια μιας κλειστής χορδής είναι ένας κύλινδρος ή σωλήνας
(εικ. 10-2). Μία τομή κάθετα στον άξονα του κυλίνδρου ή σωλή-
να είναι ένας δακτύλιος, που αντιπροσωπεύει τη θέση της χορδής
σε μία συγκεκριμένη χρονική στιγμή.
Δύο τμήματα χορδής μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους και
236 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
να σχηματίσουν μια ενιαία χορδή. Στην περίπτωση της ανοιχτής
χορδής η μία άκρη του ενός τμήματος συνδέεται με τη μία άκρη
του άλλου, σχηματίζοντας μία επιφάνεια όπως εκείνη του οδο-
στρώματος δύο λωρίδων κυκλοφορίας που συμβάλλουν σε μία
(βλ. εικ. 10-3). Στην περίπτωση της κλειστής χορδής η επιφά-
νεια που σχηματίζεται μοιάζει με ένα παντελόνι, όπου τα δύο
σκέλη συνενώνονται στο τμήμα της μέσης (βλ. εικ. 10-4). Με
παρόμοιο τρόπο, ένα ενιαίο τμήμα χορδής μπορεί να διαιρεθεί σε
δύο χορδές. Στις θεωρίες χορδών, ό,τι προηγουμένως εκλαμβανό-
ταν ως σωματίδιο τώρα απεικονίζεται ως κύμα που διατρέχει
την χορδή, σαν τα κύματα που μπορούμε να προκαλέσουμε πάνω
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 237
ΕΙΚΟΝΕΣ 10-5 και 10-6.
σε ένα μακρύ τεντωμένο σχοινί. Η εκπομπή ή απορρόφηση ενός
σωματιδίου από κάποιο άλλο αντιστοιχεί στο διαχωρισμό ή τη
σύνδεση των χορδών. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τις θεωρίες
των «σημειακών» σωματιδίων η βαρυτική αλληλεπίδραση δύο
σωματιδίων που βρίσκονται το ένα στον Ήλιο και το άλλο στη
Γη, προκαλείται από την εκπομπή ενός βαρυτονίου από το
σωματίδιο στον Ήλιο και την απορρόφηση του από το σωματί-
διο στη Γη (βλ. εικ. 10-5). Στις θεωρίες χορδών η διαδικασία
αυτή αντιστοιχεί σε δύο «σωλήνες» που συνδέονται μεταξύ τους
με έναν τρίτο (βλ. εικ. 10-6). (Με μια έννοια, οι διαδικασίες στις
θεωρίες χορδών μοιάζουν σαν τις εργασίες συνδέσεων και απο-
συνδέσεων των υδραυλικών εγκαταστάσεων). Οι δύο μεγάλοι
«σωλήνες» αντιστοιχούν στα δύο σωματίδια στον Ήλιο και στη
Γη, και αυτός που τους συνδέει αντιστοιχεί στο βαρυτόνιο που
ανταλλάσσουν μεταξύ τους.
Η θεωρία των χορδών έχει περίεργη ιστορία. Δημιουργήθηκε
αρχικά στα τέλη της δεκαετίας του 1960 στην προσπάθεια να
ανακαλυφθεί μια θεωρία που να περιγράφει τις ισχυρές πυρηνικές
δυνάμεις. Η βασική ιδέα της ήταν ότι τα σωματίδια όπως το
238 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ XPONOΥ
πρωτόνιο και το νετρόνιο μπορεί να θεωρηθεί ότι αντιστοιχούν
σε κύματα πάνω σε μία χορδή. Οι ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις
μεταξύ των σωματιδίων θα αντιστοιχούσαν σε κάποια τμήματα
χορδών που συνδέονται με κάποια άλλα, όπως στον ιστό της αρά-
χνης. Για να προβλέψει αυτή η θεωρία τις παρατηρούμενες τιμές
έντασης της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, θα έπρεπε οι χορδές να
μοιάζουν με ελαστικές ταινίες που καθεμιά τους θα ασκούσε
τάση δέκα περίπου τόννων.
Το 1974, ο Joel Scherk του Πανεπιστημίου του Παρισιού και
ο John Schwarz του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνιας
δημοσίευσαν μια εργασία όπου υποστήριζαν ότι η θεωρία των
χορδών θα μπορούσε να περιγράψει τη βαρυτική δύναμη, μόνον
όμως αν η τάση των χορδών ήταν πολύ μεγαλύτερη, περίπου ένα
δωδεκάκις εκατομμύριο τόννοι (η μονάδα ακολουθούμενη από 39
μηδενικά). Οι προβλέψεις τις θεωρίας των χορδών θα ήταν ακρι-
βώς οι ίδιες με αυτές της γενικής θεωρίας της σχετικότητας στις
κανονικές κλίμακες μεγέθους, αλλά θα διέφεραν στις πάρα πολύ
μικρές κλίμακες, μικρότερες του ενός δεκάκις εκατομμυριοστού
του εκατοστομέτρου. ( Ένα εκατοστόμετρο διαιρεμένο με τον
αριθμό που αποτελείται απ' τη μονάδα και 33 μηδενικά μετά
απ' αυτήν). Η εργασία αυτή όμως δεν προσέχτηκε πολύ γιατί
εκείνη ακριβώς την εποχή οι περισσότεροι φυσικοί εγκατέλειψαν
την αρχική θεωρία χορδών για τις ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις
και στράφηκαν προς τη θεωρία που βασιζόταν στα κουάρκς και
τα γλοιόνια και φαίνονταν να ταιριάζει περισσότερο στα δεδομέ-
να των παρατηρήσεων. Ο Joel Scherk πέθανε κάτω από τραγικές
συνθήκες (υπέφερε από διαβήτη και έπεσε σε κώμα κάποια
στιγμή που δεν βρισκόταν κανείς κοντά του για να του κάνει μια
ένεση ινσουλίνης). Έτσι ο Schwarz έμεινε μόνος του, και σχεδόν
ο μοναδικός υποστηρικτής της θεωρίας των χορδών μεγάλης
τάσης.
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 239
Το 1984 αναβίωσε ξαφνικά το ενδιαφέρον για τις θεωρίες
των χορδών, για δύο λόγους. Ο πρώτος ήταν ότι οι φυσικοί δεν
έκαναν και μεγάλες προόδους στην προσπάθειά τους να δείξουν
ότι η θεωρία της υπερβαρύτητας οδηγούσε σε πεπερασμένα μεγέ-
θη ή ότι μπορούσε να εξηγήσει τα είδη των σωματιδίων που
παρατηρούμε στο Σύμπαν. Ο δεύτερος ήταν η δημοσίευση μιας
εργασίας του Schwarz με τον Mike Green του Πανεπιστημίου
Queen Mary του Λονδίνου, όπου αποδεικνύεται ότι η θεωρία των
χορδών θα μπορούσε να εξηγήσει την ύπαρξη σωματιδίων που
έχουν μια ενδογενή αριστερόστροφη ιδιότητα, ακριβώς όπως
κάποια από τα σωματίδια που παρατηρούμε. Όποιοι και αν
ήταν οι λόγοι της αναβίωσης της θεωρίας των χορδών, πολλοί
φυσικοί άρχισαν να εργάζονται πάνω σε αυτήν. Σύντομα αναπτύ-
χθηκε μία καινούργια εκδοχή, η ονομαζόμενη θεωρία των ετερο-
τικών χορδών που ίσως μπορέσει να εξηγήσει όλα τα είδη των
σωματιδίων που παρατηρούμε.*
Οι θεωρίες των χορδών εμφανίζουν και αυτές καταστάσεις
ύπαρξης απείρων ποσοτήτων θεωρείται όμως ότι όλες οι άπει-
ρες ποσότητες θα εξαλειφθούν σε κάποιες εκδοχές τους, όπως οι
ετεροτικές χορδές (αν και αυτό δεν είναι ακόμη βέβαιο). Οι θεω-
ρίες αυτές όμως παρουσιάζουν ένα μεγαλύτερο πρόβλημα: φαίνε-
ται ότι είναι συνεπείς και δεν περιέχουν αντιφάσεις μόνο όταν ο
χωρόχρονος έχει είτε δέκα είτε είκοσι έξι διαστάσεις (αντί για
τις γνωστές μας τέσσερις)! Οι πολλές πρόσθετες διαστάσεις
είναι φυσικά κοινός τόπος στα μυθιστορήματα επιστημονικής
φαντασίας, στην πραγματικότητα είναι σχεδόν αναγκαστικές,
* Το επίθετο «ετεροτικές» σχηματίζεται από την ελληνική λέξη «ετέρωσις», που
σημαίνει την αυξημένη ρώμη ζώων ή φυτών που προέρχονται από κατάλληλες δια-
σταυρώσεις. Στις «ετεροτικές» χορδές παρουσιάζεται μία σύζευξη χαρακτηριστικών
από τις χορδές στις δέκα και στις εικοσιέξι διαστάσεις. Έτσι οι χορδές αυτές διαθέ-
τουν μία αυξημένη θεωρητική αποτελεσματικότητα. Φαίνεται λοιπόν ότι μερικοί
φυσικοί εξακολουθούν να βρίσκουν γόνιμη την ελληνική γλώσσα! (Σ.τ.μ.).
240 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
ΕΙΚΟΝΑ 10-7.
αφού χωρίς αυτές το γεγονός ότι η θεωρία της σχετικότητας
συνεπάγεται πως δεν μπορούμε να κινηθούμε με ταχύτητα μεγα-
λύτερη από την ταχύτητα του φωτός, σημαίνει ότι χρειαζόμαστε
υπερβολικά πολύ χρόνο για τα ταξίδια μεταξύ των άστρων και
των γαλαξιών. Η ιδέα που εμφανίζεται συχνά στα μυθιστορήμα-
τα επιστημονικής φαντασίας είναι ότι μπορεί κανείς να ανακαλύ-
ψει μια συντομότερη διαδρομή μέσα από μία άλλη διάσταση.
Μπορούμε να απεικονίσουμε κάτι ανάλογο με τον εξής τρόπο:
Φανταστείτε ότι ο χώρος όπου ζούμε έχει δύο μόνο διαστάσεις
και είναι καμπύλος όπως η επιφάνεια ενός δακτυλίου ή μιας
σαμπρέλας, (βλ. εικ. 10-7). Αν βρισκόσασταν στη μία πλευρά
του δακτυλίου και θέλατε να πάτε σε κάποιο σημείο της άλλης,
θα έπρεπε να ακολουθήσετε μια διαδρομή πάνω στην επιφάνεια
κατά μήκος του δακτυλίου. Αν όμως μπορούσατε να ταξιδέψετε
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 241
στη τρίτη διάσταση θα περνούσατε συντομότερα κατευθείαν
απέναντι.
Γιατί δεν παρατηρούμε όλες αυτές τις πρόσθετες διαστάσεις
αν πραγματικά υπάρχουν; Γιατί βλέπουμε μόνον τρεις διαστά-
σεις χώρου και μία χρόνου; Η υπόθεση της θεωρίας των χορδών
είναι ότι οι άλλες διαστάσεις είναι καμπυλωμένες σε ένα χώρο με
πολύ μικρό μέγεθος, περίπου ένα εννέακις εκατομμυριοστό του
εκατοστομέτρου, ένα μέγεθος τόσο μικρό που δεν το προσέχου-
με• βλέπουμε μόνον τις τρεις διαστάσεις του χώρου και τη μία
του χρόνου, όπου ο χωρόχρονος είναι σχεδόν επίπεδος. Κάτι ανά-
λογο συμβαίνει με την επιφάνεια ενός πορτοκαλιού: αν την κοιτά-
ξετε προσεκτικά από μικρή απόσταση βλέπετε ότι έχει πτυχές
και εξογκώματα. Αν τη δείτε όμως από μεγαλύτερη απόσταση
δεν βλέπετε αυτές τις καμπύλες διαμορφώσεις της και έτσι σας
φαίνεται λεία. Κάτι ανάλογο συμβαίνει και με το χωρόχρονο: σε
πολύ μικρή κλίμακα έχει δέκα διαστάσεις και είναι εντονότατα
καμπυλωμένος, σε μεγαλύτερες κλίμακες όμως δεν βλέπουμε
την καμπυλότητά του ή τις πρόσθετες διαστάσεις του. Αν η εικό-
να αυτή είναι σωστή, τα νέα για τους ταξιδιώτες του Διαστήμα-
τος δεν είναι πολύ ευχάριστα: οι πρόσθετες διαστάσεις, απ' όπου
ήλπιζαν ότι θα συντόμευαν τα ταξίδια τους, θα είναι τώρα για το
διαστημόπλοιό τους παρά πολύ μικρές για να μπορεί να περάσει
από μέσα τους. Προκύπτει όμως και ένα άλλο ερώτημα: γιατί
μόνο μερικές διαστάσεις είναι καμπυλωμένες και όχι όλες; Γιατί
το Σύμπαν δεν είναι μια πολύ μικρή σφαίρα πολλών διαστάσεων;
Υποτίθεται ότι στα πρώτα στάδια του Σύμπαντος όλες οι δια-
στάσεις ήταν πολύ καμπυλωμένες. Γιατί οι τρεις διαστάσεις του
χώρου και η μία του χρόνου έγιναν σχεδόν επίπεδες ενώ οι υπό-
λοιπες παρέμειναν έντονα καμπυλωμένες;
Μία πιθανή απάντηση δίνει η ανθρωπική αρχή. Αν ο χώρος
είχε δύο μόνο διαστάσεις, δεν φαίνεται πως θα ήταν δυνατή η
ανάπτυξη πολύπλοκων όντων όπως εμείς. Για παράδειγμα, αν
242 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOY ΧΡΟΝΟΥ
ΕΙΚΟΝΑ 10-8.
ένα ζώο δύο διαστάσεων έτρωγε κάτι που δεν μπορούσε να το
χωνέψει, θα έπρεπε να το αποβάλλει από την ίδια οδό που το
κατάπιε, γιατί αν υπήρχε μία συνέχεια αυτής της οδού και μία
έξοδος, το ζώο θα χωριζόταν σε δύο κομμάτια και θα διαλύονταν
(βλ. εικ. 10-8). Με παρόμοιο τρόπο φαίνεται ότι θα ήταν αδύνα-
τη και η κυκλοφορία του αίματος.
Θα υπήρχαν επίσης προβλήματα αν ο χώρος είχε περισσότε-
ρες από τρεις διαστάσεις. Η βαρυτική δύναμη μεταξύ δύο σωμά-
των θα μειωνόταν ταχύτερα με την αύξηση της απόστασης απ'
όσο μειώνεται στις τρεις διαστάσεις. (Στις τρεις διαστάσεις, αν
η απόσταση διπλασιαστεί η βαρυτική δύναμη μειώνεται στο 1/4
της αρχικής. Στις τέσσερις διαστάσεις θα μειωνόταν στο 1/8,
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 243
στις πέντε στο 1/16, κ.ο.κ.). Αυτό θα σήμαινε ότι οι τροχιές
των πλανητών γύρω από τον Ήλιο θα ήταν ασταθείς: ακόμη και
η παραμικρή διαταραχή της ελλειψοειδούς τροχιάς ενός πλανήτη
όπως η Γη (που θα μπορούσε να προκληθεί από τις βαρυτικες
επιδράσεις των υπόλοιπων πλανητών πάνω της) θα μετέτρεπε
την τροχιά σε σπειροειδή, οπότε η Γη ή θα έπεφτε προς τον
Ήλιο ή θα απομακρυνόταν απ' αυτόν πολύ σύντομα λοιπόν ή
θα ψηνόμασταν ή θα παγώναμε. Στην πραγματικότητα, αυτή η
σχέση βαρύτητας και απόστασης σημαίνει ότι σε χώρους με
περισσότερες από τρεις διαστάσεις ο Ήλιος δε θα βρισκόταν σε
σταθερή κατάσταση ισορροπίας (όπου η πίεση των πυρηνικών
αντιδράσεων αντισταθμίζει την πίεση της βαρυτικής έλξης).
Έτσι θα έπρεπε ή να διαλυθεί στον διαστημικό χώρο ή να
καταρρεύσει σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα. Σε οποιαδήποτε
από τις δύο περιπτώσεις δεν θα μπορούσε να είναι και πολύ χρή-
σιμος ως πηγή θερμότητας και φωτός για τη ζωή πάνω στη Γη.
Σε μικρότερη κλίμακα, οι ηλεκτρικές δυνάμεις που συγκρατούν
τα ηλεκτρόνια γύρω από τους πυρήνες των ατόμων θα παρουσία-
ζαν ανάλογη συμπεριφορά με τις βαρυτικές. Έτσι τα ηλεκτρόνια
των ατόμων ή θα διέφευγαν από την έλξη των πυρήνων ή θα
έπεφταν πάνω τους. Σε οποιαδήποτε από τις δυο περιπτώσεις
δεν θα μπορούσαμε να έχουμε άτομα όπως αυτά που αποτελούν
τα δομικά στοιχεία της ζωής στη Γη.
Φαίνεται σαφές ότι η ζωή, τουλάχιστον όπως τη γνωρίζουμε,
μπορεί να υπάρχει μόνο σε περιοχές του χωροχρόνου όπου τρεις
διαστάσεις χώρου και μία χρόνου δεν είναι έντονα καμπυλωμέ-
νες. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να επικαλεστούμε την ασθενή
ανθρωπική αρχή, αρκεί να μπορέσουμε να αποδείξουμε ότι η
θεωρία των χορδών επιτρέπει να υπάρχουν στο Σύμπαν παρό-
μοιες περιοχές — και φαίνεται ότι πραγματικά το επιτρέπει.
Μπορεί πολύ καλά να υπάρχουν άλλες περιοχές του Σύμπαντος
(ή ακόμη και άλλα «Σύμπαντα», ό,τι και αν σημαίνει κάτι
244 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
τέτοιο) όπου όλες οι διαστάσεις είναι έντονα καμπυλωμένες ή
όπου περισσότερες από τέσσερις διαστάσεις είναι σχεδόν επίπε-
δες, αλλά στις περιοχές εκείνες δεν θα υπάρχουν νοήμονα όντα
που να παρατηρούν τον αριθμό των διαστάσεων του περιβάλλο-
ντος τους.
Εκτός από το ερώτημα του αριθμού των διαστάσεων που
φαίνεται να έχει ο χωρόχρονος, η θεωρία των χορδών παρουσιά-
ζει και άλλα προβλήματα που πρέπει να λυθούν πριν ανακηρυχθεί
ως η τελική θεωρία της φυσικής. Δεν γνωρίζουμε ακόμη αν όλες
οι άπειρες ποσότητες εξαλείφονται τελικά μεταξύ τους, ή με
ποιον ακριβώς τρόπο τα κύματα πάνω στις χορδές συσχετίζονται
με τα συγκεκριμένα είδη σωματιδίων που παρατηρούμε. Παρ'
όλα αυτά, είναι πιθανό ότι οι λύσεις αυτών των προβλημάτων θα
ανακαλυφθούν στα επόμενα λίγα χρόνια, και μέχρι το τέλος του
αιώνα θα γνωρίζουμε αν η θεωρία των χορδών είναι πραγματικά
η πλήρης ενιαία θεωρία της φυσικής που τόσα χρόνια ανα-
ζητούμε.
Αλλά μπορεί πραγματικά να υπάρχει μια τέτοια ενιαία θεω-
ρία; Ή μήπως κυνηγάμε φαντάσματα; Φαίνεται ότι υπάρχουν
τρεις δυνατότητες:
1) Υπάρχει πραγματικά μια πλήρης ενιαία θεωρία για το
Σύμπαν που κάποτε θα την ανακαλύψουμε, αν είμαστε αρκετά
ικανοί.
2) Δεν υπάρχει μια τελική θεωρία για το Σύμπαν, παρά
μόνον μια άπειρη σειρά θεωριών που το περιγράφουν με όλο και
μεγαλύτερη ακρίβεια.
3) Δεν υπάρχει μια θεωρία για το Σύμπαν τα γεγονότα δεν
είναι δυνατό να προβλεφθούν πέρα από κάποια όρια, αλλά συμ-
βαίνουν με έναν αυθαίρετο και τυχαίο τρόπο.
Μερικοί θα υποστήριζαν την τρίτη περίπτωση, επειδή αν
υπήρχε ένα πλήρες σύνολο νόμων, αυτό θα περιόριζε την ελευθε-
ρία του Θεού να αλλάζει γνώμη και να παρεμβαίνει στον Κόσμο.
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΤΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 245
Είναι κάπως σαν το παλαιό παράδοξο: Μπορεί ο Θεός να
δημιουργήσει μια πέτρα τόσο βαριά που να μην μπορεί να τη
σηκώσει; Αλλά η ιδέα ότι ο Θεός μπορεί κάποτε να θελήσει να
αλλάξει γνώμη είναι ένα παράδειγμα της αντίφασης που υπόδει-
ξε ο Αυγουστίνος: κάτι τέτοιο ισοδυναμεί με το να φανταζόμα-
στε ότι ο Θεός υπάρχει μέσα στο χρόνο, αλλά ο χρόνος δεν είναι
παρά μια ιδιότητα του Σύμπαντος που δημιούργησε ο Θεός•
δημιουργώντας λοιπόν το Σύμπαν και το χρόνο ο Θεός πρέπει να
ήξερε τι έκανε!
Με την ανακάλυψη της κβαντικής μηχανικής οδηγηθήκαμε να
αναγνωρίσουμε ότι τα γεγονότα δεν μπορούν να προβλεφθούν με
απόλυτη ακρίβεια αλλά υπάρχει πάντα ένας βαθμός απροσδιορι-
στίας, ένα στοιχείο τυχαιότητας. Αν ήθελε κανείς θα μπορούσε
να θεωρήσει ότι η τυχαιότητα αυτή οφείλεται στην παρέμβαση
του Θεού• μια τέτοια παρέμβαση όμως θα ήταν πολύ παράξενη
γιατί δεν υπάρχει καμιά ένδειξη ότι έχει οποιονδήποτε σκοπό.
Αν απέβλεπε κάπου, τότε εξ ορισμού δεν θα ήταν τυχαία. Στη
σύγχρονη εποχή έχουμε λοιπόν ουσιαστικά αποκλείσει την τρίτη
δυνατότητα επαναπροσδιορίζοντας το σκοπό της φυσικής επιστή-
μης: αποβλέπουμε στο να διατυπώσουμε ένα σύνολο νόμων που
να μας επιτρέπει να προβλέπουμε γεγονότα μέσα στα όρια ακρι-
βείας που θέτει η αρχή της απροσδιοριστίας.
Η δεύτερη περίπτωση (ότι υπάρχει μια άπειρη σειρά όλο και
πιο επεξεργασμένων θεωριών που περιγράφουν το Σύμπαν με
όλο και μεγαλύτερη ακρίβεια) συμφωνεί με όλες τις εμπειρίες
που έχουμε μέχρι σήμερα. Σε πολλές περιπτώσεις στην ιστορία
της φυσικής αυξήσαμε την ευαισθησία των οργάνων μέτρησης ή
προχωρήσαμε σε μια καινούργια σειρά παρατηρήσεων, ανακαλύ-
πτοντας έτσι νέα φαινόμενα που δεν τα προέβλεπε η θεωρία που
διαθέταμε ώς τότε, για να τα εξηγήσουμε χρειάστηκε να αναπτύ-
ξουμε μια πιο επεξεργασμένη θεωρία. Δεν θα αποτελέσει λοιπόν
έκπληξη αν τελικά αποδειχθεί λανθασμένη και η σημερινή γενιά
246 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ XPONOΥ
των Μεγάλων Ενοποιημένων Θεωριών — που προβλέπει ότι δεν
συμβαίνει τίποτε το ουσιαστικά καινούργιο μεταξύ της ενέργειας
ενοποίησης των ασθενών πυρηνικών αλληλεπιδράσεων με τις
ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις (100 GeV) και της ενέρ-
γειας της Μεγάλης Ενοποίησης (ένα τετράκις εκατομμύριο
GeV). Θα μπορούσαμε πραγματικά να περιμένουμε ότι θα ανα-
καλύψουμε αρκετά καινούργια επίπεδα δομών, βασικότερων από
τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκς, που σήμερα τα θεωρούμε «στοι-
χειώδη» σωματίδια.
Παρ' όλα αυτά, φαίνεται ότι η βαρύτητα μπορεί να παρέχει
κάποια όρια σε αυτήν την άπειρη σειρά των θεωριών που περιέ-
χουν η κάθε επόμενη την προηγούμενη σαν τις Ματρούσκες, τις
γνωστές ρωσικές κούκλες. Αν είχαμε ένα σωματίδιο με ενέργεια
μεγαλύτερη από την οριακή ενέργεια που ονομάζεται ενέργεια
Planck (10 πεντάκις εκατομμύρια GeV, δηλαδή η μονάδα ακο-
λουθούμενη από 19 μηδενικά), η μάζα του θα ήταν τόσο συμπυ-
κνωμένη ώστε θα διαχωριζόταν από το υπόλοιπο Σύμπαν και θα
σχημάτιζε μόνο του μία μικρή μαύρη τρύπα. Έτσι φαίνεται ότι
η σειρά των όλο και περισσότερο επεξεργασμένων θεωριών πρέ-
πει να έχει κάποιο ανώτατο όριο όσο προχωρούμε σε μεγαλύτε-
ρες ενέργειες• πρέπει λοιπόν να υπάρχει κάποια τελική θεωρία
του Σύμπαντος. Φυσικά η ενέργεια Planck απέχει πάρα πολύ
από τις ενέργειες των εκατό περίπου GeV, τις μεγαλύτερες
ενέργειες που μπορούμε σήμερα να παραγάγουμε εργαστηριακά.
Δεν είναι δυνατό να καλύψουμε αυτή τη διαφορά με επιταχυντές
σωματιδίων, τουλάχιστον στο ορατό μέλλον! Όμως στα πρώτα
στάδια του Σύμπαντος πρέπει να υπήρχαν τέτοιες ενέργειες.
Νομίζω ότι υπάρχουν πολλές πιθανότητες να οδηγηθούμε σε μια
πλήρη ενιαία θεωρία από τις απαιτήσεις μαθηματικής συνέπειας
που θα πρέπει να ικανοποιεί και από τη μελέτη του Σύμπαντος
όπως πρέπει να ήταν στα πρώτα του στάδια. Κάτι τέτοιο θα
μπορούσε να επιτευχθεί στη διάρκεια ζωής μερικών από εμάς,
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 247
με την προϋπόθεση βέβαια ότι δεν θα εξαφανιστούμε όλοι από
έναν πυρηνικό πόλεμο.
Τι θα σήμαινε το να ανακαλύψουμε κάποτε την τελική θεωρία
του Σύμπαντος; Όπως εξηγήσαμε στο κεφάλαιο 1, δεν θα μπο-
ρούσαμε ποτέ να είμαστε απόλυτα βέβαιοι ότι ανακαλύψαμε
πραγματικά τη σωστή θεωρία, αφού οι θεωρίες δεν είναι δυνατό
να αποδειχτούν. Αλλά αν η θεωρία αυτή είναι μαθηματικά συνε-
πής και οι προβλέψεις της συμφωνούν πάντα με τις παρατηρή-
σεις, θα μπορούσαμε να πιστεύουμε ότι λογικά είναι πραγματικά
η σωστή θεωρία. Μια τέτοια ανακάλυψη θα ήταν το ένδοξο τέλος
ενός μακραίωνου κεφαλαίου στην ιστορία της ανθρώπινης προ-
σπάθειας να κατανοήσει τον Κόσμο. Αλλά θα επέφερε επίσης και
μια άλλη επαναστατική αλλαγή: ο κάθε μη ειδικός θα μπορούσε
να καταλάβει τους νόμους που κυβερνούν το Σύμπαν. Στην επο-
χή του Νεύτωνα ένας μορφωμένος άνθρωπος μπορούσε να έχει
αντίληψη ολόκληρης της ανθρώπινης γνώσης, τουλάχιστον στις
γενικές γραμμές της. Αλλά στη συνέχεια η πολύ μεγάλη ανάπτυ-
ξη της επιστήμης του στέρησε αυτή τη δυνατότητα. Οι θεωρίες
άλλαζαν συνεχώς για να μπορούν να ανταποκρίνονται στα και-
νούργια δεδομένα των παρατηρήσεων, και γ ι ' αυτό ουδέποτε
παρουσιάζονταν σε κατάλληλα περιληπτική και απλουστευμένη
μορφή, ώστε να μπορούν να τις κατανοήσουν και οι μη ειδικοί.
Σήμερα, ακόμη και οι ειδικοί δεν μπορούν να κατανοήσουν παρά
ένα μικρό μόνο μέρος του συνόλου των επιστημονικών θεωριών.
Ο ρυθμός προόδου είναι τόσο γρήγορος ώστε όσα μαθαίνει κανείς
στο σχολείο ή το πανεπιστήμιο είναι σχεδόν πάντα ξεπερασμένα.
Μόνο λίγοι άνθρωποι μπορούν να διατηρήσουν την επαφή τους
με τις πιο πρόσφατες προόδους της επιστημονικής γνώσης, και
για να το κατορθώσουν πρέπει να αφιερώσουν ολόκληρο το χρόνο
τους και να ειδικευτούν σε μια μικρή περιοχή της επιστήμης
τους. Οι υπόλοιποι δεν αντιλαμβάνονται το μέγεθος της προόδου
που συντελείται και του ενθουσιασμού που προκαλεί. Αν όμως
248 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ XPONOΥ
ανακαλυφθεί μια τελική θεωρία του Σύμπαντος η κατάσταση
αυτή θα αλλάξει. Αν πιστέψουμε τον Eddington, πριν από εβδο-
μήντα χρόνια μόνο δύο άνθρωποι καταλάβαιναν τη γενική θεωρία
της σχετικότητας. Σήμερα την καταλαβαίνουν δεκάδες χιλιάδες
απόφοιτοι πανεπιστημίων και πολλά εκατομμύρια άλλων αν-
θρώπων έχουν τουλάχιστον μια γενική ιδέα γ ι ' αυτήν. Έτσι,
λοιπόν, αν κάποτε ανακαλυφθεί μια πλήρης ενιαία θεωρία δεν θα
είναι παρά μόνο θέμα χρόνου να παρουσιαστεί με περιληπτική
και απλουστευμένη μορφή και να διδαχτεί στα σχολεία., τουλάχι-
στον στις γενικές γραμμές της. Όλοι τότε θα μπορούμε να
καταλάβουμε τους νόμους που κυβερνούν το Σύμπαν και καθορί-
ζουν την ίδια μας την ύπαρξη.
Ακόμη και αν ανακαλύψουμε μια πλήρη ενιαία θεωρία, αυτό
δεν σημαίνει πως θα μπορούμε να προβλέπουμε όλα γενικά τα
γεγονότα. Δύο είναι οι λόγοι. Ο πρώτος είναι τα όρια που θέτει
στις δυνατότητες μας για προβλέψεις η αρχή της απροσδιορι-
στίας της κβαντικής μηχανικής, δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτε
για να αποφύγουμε αυτά τα όρια. Στην πράξη όμως αυτός ο
πρώτος λόγος είναι λιγότερο περιοριστικός από τον δεύτερο,
που προκύπτει από το γεγονός ότι δεν θα μπορούμε να επιλύ-
σουμε ακριβώς τις εξισώσεις της θεωρίας, παρά μόνο σε πολύ
απλές περιπτώσεις. (Ακόμη και σήμερα δεν μπορούμε να επιλύ-
σουμε με ακρίβεια ούτε τις εξισώσεις της νευτώνειας θεωρίας
της βαρύτητας για την κίνηση τριών σωμάτων, που το καθένα
έλκει τα δύο άλλα. Η δυσκολία αυξάνεται με το πλήθος των
σωμάτων και την πολυπλοκότητα της θεωρίας). Γνωρίζουμε ήδη
τους νόμους που καθορίζουν τη συμπεριφορά της ύλης σε όλες
τις καταστάσεις, εκτός από τις πολύ ακραίες. Συγκεκριμένα,
γνωρίζουμε τους βασικούς νόμους στους οποίους υπόκεινται όλα
τα φαινόμενα της χημείας και της βιολογίας. Παρ' όλα αυτά, δεν
μπορούμε βέβαια να ισχυριστούμε ότι ολόκληρες αυτές οι επι-
στημονικές περιοχές ανάγονται πιά σε συγκεκριμένα προβλήμα-
Η ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΘΕΩΡΙΩΝ 249
τα που έχουν επιλυθεί, μέχρι σήμερα έχουμε σημειώσει πολύ
λίγες επιτυχίες στην πρόβλεψη της ανθρώπινης συμπεριφοράς
απ' τη λύση μαθηματικών εξισώσεων! Έτσι, ακόμη κι αν ανα-
καλύψουμε τελικά ένα πλήρες σύνολο βασικών νόμων, θα εξακο-
λουθεί να παραμένει για τα επόμενα χρόνια η επιστημονική πρό-
κληση της ανάπτυξης καλύτερων προσεγγιστικών μεθόδων, έτσι
που να μπορούμε να διατυπώσουμε χρήσιμες προβλέψεις της
πιθανής εξέλιξης πολύπλοκων και πραγματικών — όχι υπερα-
πλουστευμένων — καταστάσεων. Μια πλήρης, συνεπής ενιαία
θεωρία θα είναι το πρώτο μόνο βήμα: ο τελικός σκοπός μας είναι
η πλήρης κατανόηση των φαινομένων γύρω μας και της ίδιας της
ύπαρξής μας.
11
Συμπεράσματα
Ζούμε σε έναν περίπλοκο κόσμο. Θέλουμε να κατανοήσουμε
όσα βλέπουμε γύρω μας και αναρωτιόμαστε: Ποια είναι η φύση
του Σύμπαντος; Από πού προήλθε; Γιατί είναι έτσι όπως είναι;
Ποιά η δική μας θέση μέσα σε αυτό;
Προσπαθώντας να απαντήσουμε, αποδεχόμαστε κάποια «Ει-
κόνα για τον Κόσμο». Μια επίπεδη Γη που στηρίζεται σε μία
άπειρη σειρά από τραπουλόχαρτα είναι μια τέτοια εικόνα, όπως
ακριβώς και η θεωρία των χορδών. Και οι δύο είναι θεωρίες για
το Σύμπαν, αν και η θεωρία ότι τα πάντα αποτελούνται από
χορδές είναι πολύ πιο επεξεργασμένη μαθηματικά και ακριβής
από τη θεωρία ότι το Σύμπαν είναι μία τεράστια τράπουλα. Και
οι δύο θεωρίες δεν βασίζονται σε δεδομένα των παρατηρήσεων:
κανείς δεν είδε ποτέ μια στήλη από τραπουλόχαρτα που να στη-
ρίζει τη Γη, αλλά ούτε και μία χορδή. Η θεωρία όμως της στή-
λης από τραπουλόχαρτα δεν μπορεί να έχει τη θέση μίας καλής
επιστημονικής θεωρίας, γιατί προβλέπει ότι θα μπορούσε
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 251
κάποιος να πέσει από την άκρη της και να εξαφανιστεί από το πρό-
σωπο της Γης. Μια τέτοια δυνατότητα δεν συμφωνεί με τα
εμπειρικά δεδομένα, εκτός και αν τελικά αποδειχθεί ότι αποτε-
λεί την εξήγηση για τα πλοία που υποτίθεται ότι εξαφανίζονται
στις πλευρές του «Τριγώνου των Βερμούδων»!
Οι πρώτες θεωρητικές προσπάθειες περιγραφής και εξήγη-
σης του Σύμπαντος περιλάμβαναν την ιδέα ότι τα διάφορα γεγο-
νότα και φυσικά φαινόμενα οφείλονται στις πράξεις κάποιων
υποτιθέμενων «πνευμάτων» με ανθρώπινες παρορμήσεις, που
δρούσαν με τρόπο κυκλοθυμικό και απρόβλεπτο. Τα πνεύματα
αυτά κατοικούσαν στα φυσικά αντικείμενα, όπως τα βουνά και οι
θάλασσες, ή ακόμη και στα ουράνια σώματα, όπως ο Ήλιος και
η Σελήνη. Οι άνθρωποι νόμιζαν ότι έπρεπε να τα εξευμενίζουν
και να ικανοποιούν διαρκώς τις διάφορες επιθυμίες τους, για να
εξασφαλίζουν έτσι τη γονιμότητα του εδάφους και τη διαδοχή
των εποχών. Σταδιακά όμως πρέπει να παρατήρησαν ορισμένες
κανονικότητες: ο Ήλιος ανέτελλε πάντοτε στην ανατολή και
έδυε στη δύση, ανεξάρτητα από το αν είχαν εκτελέσει κάποια
θυσία στο θεό Ήλιο ή όχι. Επίσης ο Ήλιος, η Σελήνη και οι
πλανήτες ακολουθούσαν κάποιες διαδρομές στον ουρανό που
ήταν δυνατό να προβλεφθούν με αρκετή ακρίβεια. Ο ' Ηλιος και η
Σελήνη μπορούσαν να εξακολουθούν να είναι θεοί, αλλά θεοί που
υπάκουαν σε νόμους.
Στην αρχή, αυτές οι κανονικότητες και οι νόμοι είχαν παρα-
τηρηθεί μόνον στην αστρονομία και σε λίγες άλλες περιπτώσεις
φυσικών φαινομένων. Όπως όμως αναπτυσσόταν ο πολιτισμός,
και ειδικά στα προηγούμενα τριακόσια χρόνια, ανακαλύπτονταν
συνεχώς περισσότερες κανονικότητες και νόμοι. Η επιτυχία στην
πρόβλεψη των γεγονότων και των φυσικών φαινομένων οδήγησε
τον Laplace, στην αρχή του 19ου αιώνα, στο αίτημα του επιστη-
μονικού ντετερμινισμού: ο Laplace υπέθεσε ότι υπήρχε ένα σύνο-
λο νόμων που θα μπορούσε να προσδιορίσει με απόλυτη ακρίβεια
252 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
την εξέλιξη του Σύμπαντος, αν ήταν γνωστή η κατάστασή του
σε κάποια χρονική στιγμή.
Ο ντετερμινισμός του Laplace δεν ήταν πλήρης• δυο σημεία
παρέμεναν έξω από αυτόν: δεν αναφερόταν στο πώς έπρεπε να
επιλεγούν οι φυσικοί νόμοι του Σύμπαντος και δεν προσδιόριζε
το αρχικό σύνολο χαρακτηριστικών του. Αυτά αφήνονταν στην
δικαιοδοσία του Θεού. Ο Θεός θα επέλεγε τα αρχικά χαρακτηρι-
στικά του Σύμπαντος και τους φυσικούς νόμους, αλλά στη συνέ-
χεια δεν θα παρενέβαινε καθόλου στη λειτουργία του. Στην
πραγματικότητα, ο Θεός περιορίστηκε στις περιοχές όπου δεν
είχε φτάσει η επιστήμη ώς τον 19ο αιώνα.
Γνωρίζουμε σήμερα ότι οι ελπίδες για τον ντετερμινισμό του
Laplace δεν μπορεί να πραγματοποιηθούν, τουλάχιστον με τους
όρους που εννοούσαν οι επιστήμονες του 19ου αιώνα. Η αρχή
της απροσδιοριστίας της κβαντικής μηχανικής συνεπάγεται ότι
ορισμένες ποσότητες, όπως η θέση και η ταχύτητα ενός σωματι-
δίου, δεν είναι δυνατό να προσδιοριστούν και οι δύο με απόλυτη
ακρίβεια.
Η κβαντική μηχανική αντιμετωπίζει αυτή την κατάσταση με
μία ομάδα κβαντικών θεωριών όπου τα σωματίδια δεν έχουν
σαφώς προσδιορισμένες θέσεις και ταχύτητες αλλά αντιπροσω-
πεύονται από ένα κύμα. Οι κβαντικές θεωρίες είναι ντετερμινι-
στικές, με την έννοια ότι παρέχουν νόμους για την εξέλιξη του
κύματος με την πάροδο του χρόνου. Έτσι αν κάποιος γνωρίζει
τη μορφή του κύματος σε μία χρονική στιγμή, μπορεί να την
υπολογίσει σε οποιαδήποτε άλλη. Το απρόβλεπτο, τυχαίο στοι-
χείο εμφανίζεται μόνον όταν προσπαθούμε να ερμηνεύσουμε το
κύμα με όρους θέσεων και ταχυτήτων σωματιδίων. Αλλά αυτό
μπορεί να είναι δικό μας λάθος: μπορεί να μην υπάρχουν θέσεις
και ταχύτητες σωματιδίων, αλλά μόνον κύματα. Προσπαθούμε
να προσαρμόσουμε τα κύματα στις ιδέες των θέσεων και ταχυτή-
των σωματιδίων που έχουμε διαμορφώσει από την κλασική
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 253
μηχανική. Η αδυναμία να το πετύχουμε αυτό είναι η αιτία της
φαινομενικής αδυναμίας πρόβλεψης.
Στην πραγματικότητα, σήμερα έχουμε επαναπροσδιορίσει
τους στόχους της φυσικής επιστήμης. Η φυσική αποσκοπεί στην
ανακάλυψη νόμων που θα μας επιτρέπουν να προβλέπουμε τα
γεγονότα μέσα στα όρια που θέτει η αρχή της απροσδιοριστίας.
Το ερώτημα όμως παραμένει: Πώς και γιατί έχουν επιλεγεί οι
νόμοι και η αρχική κατάσταση του Σύμπαντος;
Σε αυτό το βιβλίο έδωσα ιδιαίτερη έμφαση στους νόμους της
βαρύτητας, ακριβώς επειδή η βαρύτητα διαμορφώνει τη μακρο-
σκοπική δομή του Σύμπαντος, αν και είναι η ασθενέστερη από
τις τέσσερις κατηγορίες δυνάμεων. Οι νόμοι της βαρύτητας είναι
ασυμβίβαστοι με την άποψη ότι το Σύμπαν δεν αλλάζει στο χρό-
νο: το γεγονός ότι η βαρύτητα είναι πάντοτε ελκτική συνεπάγε-
ται ότι το Σύμπαν πρέπει ή να διαστέλλεται ή να συστέλλεται.
Σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, πρέπει να είχε
υπάρξει στο παρελθόν μία κατάσταση άπειρης πυκνότητας, η
Μεγάλη έκρηξη, που θα μπορούσε στην πραγματικότητα να
αποτελέσει την αρχή του χρόνου. Με παρόμοιο τρόπο αν το
Σύμπαν συσταλλεί και καταρρεύσει, πρέπει να υπάρξει στο μέλ-
λον μία άλλη κατάσταση άπειρης πυκνότητας, η Μεγάλη σύνθλι-
ψη, που θα αποτελούσε το τέλος του χρόνου. Ακόμη και αν το
Σύμπαν δεν καταρρεύσει ολόκληρο, πρέπει να υπάρχουν ανωμα-
λίες εντοπισμένες σε περιοχές του που κατέρρευσαν σχηματίζο-
ντας μαύρες τρύπες. Αυτές οι ανωμαλίες θα αποτελούν το τέλος
του χρόνου για όποιον διασχίσει τον ορίζοντα των γεγονότων και
πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα. Και στη Μεγάλη έκρηξη, όπως
και στις άλλες ανωμαλίες, όλοι οι νόμοι της φυσικής θα κατέρρε-
αν. Έτσι ο Θεός θα εξακολουθούσε να διατηρεί απόλυτη ελευ-
θερία επιλογής των αρχικών χαρακτηριστικών του Σύμπαντος.
Φαίνεται όμως ότι όταν συνδυάζουμε την κβαντική μηχανική
με τη γενική σχετικότητα παρουσιάζεται μία νέα δυνατότητα: ο
254 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
χώρος και ο χρόνος μαζί μπορούν να σχηματίσουν έναν πεπερα-
σμένο χώρο τεσσάρων διαστάσεων χωρίς ανωμαλίες ή όρια
(όπως η επιφάνεια της Γης, αλλά με περισσότερες διαστάσεις).
Αυτή η ιδέα μπορεί να εξηγήσει πολλά από τα παρατηρούμενα
χαρακτηριστικά του Σύμπαντος: την ομοιομορφία του σε μεγά-
λες κλίμακες αλλά και τις ανομοιογένειές του σε μικρότερες κλί-
μακες, όπως τους γαλαξίες, τα άστρα και τα ανθρώπινα όντα.
Μπορεί ακόμη να εξηγήσει το βέλος του χρόνου που παρατηρού-
με, το γεγονός δηλαδή ότι ο χρόνος φαίνεται να ρέει προς μια
κατεύθυνση. Αλλά αν το Σύμπαν περιέχεται πλήρως στον εαυτό
του (χωρίς όρια και ανωμαλίες), και περιγράφεται πλήρως από
κάποια ενιαία θεωρία, αυτό έχει σοβαρές συνέπειες για το ρόλο
του Θεού ως Δημιουργού.
Ο Αϊνστάιν έκανε κάποτε την ερώτηση: «Πόση ελευθερία
επιλογής είχε ο Θεός στη δημιουργία του Σύμπαντος;». Αν η
πρόταση της έλλειψης ορίου είναι σωστή, ο Θεός δεν είχε καμιά
ελευθερία επιλογής των αρχικών χαρακτηριστικών του Σύμπα-
ντος. Θα μπορούσε βέβαια να εξακολουθεί να διατηρεί την ελευ-
θερία επιλογής των νόμων του Σύμπαντος. Στην πραγματικότη-
τα όμως αυτή η ελευθερία δεν θα ήταν και πολύ μεγάλη: μπορεί
να υπάρχει ένας πολύ μικρός αριθμός πλήρων ενιαίων θεωριών
(ίσως μάλιστα και μόνο μία) που να είναι συνεπείς και να επιτρέ-
πουν την ύπαρξη δομών στο Σύμπαν δομών τόσο πολύπλοκων
όσο τα ανθρώπινα όντα που μπορούν να ερευνήσουν τους νόμους
της Φύσης και να αναρωτηθούν για τη φύση του Θεού.
Αλλά ακόμη και αν υπάρχει μία μόνο δυνατή ενιαία θεωρία,
αυτή δεν αποτελείται παρά από ένα σύνολο κανόνων και εξισώ-
σεων. Τί όμως εμψυχώνει τις εξισώσεις και δημιουργεί ένα
Σύμπαν που περιγράφεται απ' αυτές; Η συνήθης προσέγγιση
της φυσικής επιστήμης συνίσταται στο να κατασκευάζει ένα
μαθηματικό μοντέλο και όχι να εξετάζει γιατί πρέπει να υπάρχει
κάποιο Σύμπαν που να περιγράφεται από το μοντέλο αυτό. Για-
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 255
τί το Σύμπαν μπαίνει στον κόπο να υπάρχει; Είναι τόσο ανα-
γκαία η ενιαία θεωρία που περιέχει την ίδια της την αυτοπραγμά-
τωση; Ή χρειάζεται ένας Δημιουργός; Και αν είναι έτσι, η
ύπαρξη του έχει καμία άλλη επίπτωση στο Σύμπαν; Και ποιος
δημιούργησε τον Δημιουργό;
Μέχρι σήμερα οι περισσότεροι φυσικοί ήταν πολύ απασχολη-
μένοι με την ανάπτυξη νέων θεωριών που περιγράφουν το πώς
είναι το Σύμπαν και δεν έθεταν το ερώτημα του γιατί υπάρχει
ένα Σύμπαν που περιγράφεται από αυτές. Και αυτοί που η ασχο-
λία τους είναι ακριβώς να θέτουν το ερώτημα του γιατί, οι φιλό-
σοφοι, δεν μπόρεσαν να παρακολουθήσουν την πρόοδο των επι-
στημονικών θεωριών. Ώς τον 18ο αιώνα οι φιλόσοφοι θεωρού-
σαν πεδίο των ερευνών τους το σύνολο των ανθρώπινων γνώσε-
ων, συμπεριλαμβανομένης της φυσικής επιστήμης, και έθεταν
ερωτήματα όπως: «Είχε το Σύμπαν μία αρχή στον χρόνο;» Τον
19ο και τον 20ό αιώνα όμως η φυσική επιστήμη έγινε πολύ πολύ-
πλοκη και μαθηματική για τους φιλόσοφους, όπως και για όλους,
εκτός από μερικούς ειδικούς. Οι φιλόσοφοι περιόρισαν το πεδίο
των ερευνών τους τόσο πολύ που ο Wittgenstein, ο πιο διάσημος
φιλόσοφος του αιώνα μας, έλεγε ότι «ο μόνος σκοπός της φιλο-
σοφίας είναι η ανάλυση της γλώσσας». Πόση διαφορά από τη
μεγάλη παράδοση της φιλοσοφίας από τον Αριστοτέλη ώς τον
Kant!
Παρ' όλα αυτά, αν ανακαλύψουμε μία πλήρη ενιαία θεωρία
σύντομα θα γίνει κατανοητή στις γενικές της αρχές από οποιονδή-
ποτε, όχι μόνο από λίγους φυσικούς. Τότε θα μπορούμε όλοι,
φιλόσοφοι, φυσικοί και απλοί άνθρωποι, να συμμετάσχουμε στη
συζήτηση του γιατί συμβαίνει να υπάρχει το Σύμπαν και εμείς.
Αν βρούμε την απάντηση σε αυτό το ερώτημα θα έχει συντελε-
στεί ο τελικός θρίαμβος του ανθρώπινου νου — γιατί τότε θα
έχουμε γνωρίσει το νου του Θεού.
Γαλιλαίος
(1564-1642)
Ο Γαλιλαίος δικαιούται, ίσως περισσότερο από κάθε άλλον,
να διεκδικήσει την πατρότητα της νεότερης επιστήμης. Η περί-
φημη διαμάχη του με την καθολική εκκλησία ήταν βασικό στοι-
χείο της φιλοσοφίας του, γιατί στάθηκε ο πρώτος που υποστήρι-
ξε ότι ο άνθρωπος μπορεί να ελπίζει πως θα κατανοήσει τη λει-
τουργία του Κόσμου, και επίσης ότι αυτή η γνώση θα γινόταν
δυνατή με την παρατήρηση του πραγματικού κόσμου.
Από πολύ νωρίς ο Γαλιλαίος ήταν οπαδός της κοπερνίκειας
θεωρίας για την κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο,
δημόσια όμως την υποστήριξε μόνο όταν ανακάλυψε την απόδει-
ξη που χρειαζόταν. Δημοσίευσε τις απόψεις του για τη θεωρία
του Κοπέρνικου στην ιταλική γλώσσα (και όχι στο σύνηθες ακα-
δημαϊκό λατινικό ιδίωμα). Πολύ σύντομα, οι θέσεις του έγιναν
ευρύτατα αποδεκτές από την ακαδημαϊκή κοινότητα. Το γεγονός
αυτό ενόχλησε τους αριστοτελικούς καθηγητές, που ενώθηκαν
εναντίον του και προσπάθησαν να πείσουν την καθολική εκκλησία
να καταδικάσει τη θεωρία του Κοπέρνικου.
ΓΑΛΙΛΑΙΟΣ - ΝΕΥΤΩΝΑΣ - ΑΪΝΣΤΑΪΝ 257
0 Γαλιλαίος ανησύχησε και ταξίδεψε στη Ρώμη για να απευ-
θυνθεί στις εκκλησιαστικές αρχές. Υποστήριξε πως η Βίβλος δεν
έχει καμία πρόθεση να διατυπώσει επιστημονικές θεωρίες, και
ότι, όπως συνηθιζόταν, όταν υπάρχει αντίθεση ανάμεσα στο
βιβλικό κείμενο και την κοινή αντίληψη, θεωρούμε πως οι Γρα-
φές είναι αλληγορικές. Η εκκλησία όμως φοβήθηκε ένα σκάνδαλο
που θα υπονόμευε τον αγώνα της εναντίον του προτεσταντισμού,
γ ι ' αυτό και προχώρησε σε διάφορα καταπιεστικά μέτρα. Το
1616 διακήρυξε πως η θεωρία του Κοπέρνικου είναι «ψευδής και
λανθασμένη» και πρόσταξε τον Γαλιλαίο να «μην την υπερασπί-
σει ή στηρίξει» ποτέ πια. 0 Γαλιλαίος συγκατατέθηκε.
Το 1623 εξελέγη Πάπας ένας παλιός φίλος του Γαλιλαίου.
Γρήγορα όμως διαψεύστηκαν οι ελπίδες του πως θα ανακληθεί
το διάταγμα του 1616. Κατόρθωσε πάντως να του δοθεί η άδεια
να γράψει ένα βιβλίο με θέμα την αριστοτελική και την κοπερνί-
κεια θεωρία. Έπρεπε όμως να τηρήσει δύο περιορισμούς:
— να μην υποστηρίξει καμιά από τις δύο απόψεις,
— να καταλήξει στο συμπέρασμα πως ουδέποτε άνθρωπος θα
προσδιορίσει τη λειτουργία του Σύμπαντος, επειδή ο Θεός μπο-
ρεί να παρουσιάσει τα διάφορα φαινόμενα με τρόπους που ο
άνθρωπος δεν μπορεί ούτε καν να τους φανταστεί, μια και δεν
μπορεί να θέτει όρια στην παντοδυναμία του Θεού.
Αυτό το βιβλίο, «Διάλογος με θέμα τα δύο κύρια συστήματα
του Σύμπαντος», ολοκληρώθηκε και κυκλοφόρησε το 1632, με
την πλήρη έγκριση των παπικών λογοκριτών. Αμέσως αναγνω-
ρίστηκε σε όλη την Ευρώπη ως αριστούργημα, τόσο για τη
λογοτεχνική του αξία όσο και το φιλοσοφικό του περιεχόμενο.
Πολύ σύντομα όμως ο Πάπας διαπίστωσε ότι το κοινό θεωρούσε
το βιβλίο αυτό ως ένα πειστικό επιχείρημα υπέρ της κοπερνί-
κειας θεωρίας. Μετάνιωσε λοιπόν για το «τυπωθήτω» που είχε
παραχωρήσει. Θεώρησε πως, παρά την άδεια των λογοκριτών, ο
Γαλιλαίος παρέβη το διάταγμα του 1616. Έτσι τον υποχρέωσε
258 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
να παρουσιαστεί στην Ιερά Εξέταση. Καταδικάστηκε σε ισόβιο
κατ' οίκον περιορισμό και υποχρεώθηκε να αποκηρύξει δημόσια
την κοπερνίκεια θεωρία. Για δεύτερη φορά, ο Γαλιλαίος συγκα-
τατέθηκε.
Ο Γαλιλαίος υπήρξε πιστός καθολικός αλλά η πίστη του
στην ανεξαρτησία της επιστήμης παρέμεινε ακλόνητη. Τέσσερα
χρόνια πριν από το θάνατο του το 1642, ενώ ήταν ακόμη υπό
περιορισμό, έστειλε κρυφά σε έναν εκδότη στην Ολλανδία το χει-
ρόγραφο του δεύτερου βιβλίου του. Το έργο αυτό, με τον τίτλο
«Δύο νέες επιστήμες», αποτέλεσε κάτι περισσότερο από μια
υποστήριξη του Κοπέρνικου• ήταν η ληξιαρχική πράξη της γέν-
νησης της μοντέρνας φυσικής.
Ισαάκ Νεύτων
(1642-1727)
Ο Ισαάκ Νεύτων δεν ήταν εύκολος χαρακτήρας. Είναι πασί-
γνωστες οι έντονες διαμάχες του στις σχέσεις του με τους
άλλους πανεπιστημιακούς, όπου ξόδεψε τα περισσότερα από τα
τελευταία χρόνια της ζωής του. Μετά την έκδοση των Μαθημα-
τικών Αρχών της Φυσικής Φιλοσοφίας (Principia Mathematica
Philosophie Naturalis) —του πιο σημαντικού βιβλίου φυσικής
που γράφηκε ποτέ— ο Νεύτων απέκτησε τεράστιο κύρος. Ορί-
στηκε πρόεδρος της Βασιλικής Εταιρείας και στάθηκε ο πρώτος
επιστήμονας που χρίστηκε ιππότης.
Πολύ γρήγορα φιλονίκησε με τον βασιλικό αστρονόμο, τον
John Flamsteed, ο οποίος παλαιότερα του είχε δώσει τα δεδομέ-
να που χρειαζόταν για τα Principia, τώρα όμως του απέκρυπτε
τις απαιτούμενες πληροφορίες. Ο Νεύτων δεν ανεχόταν αρνή-
σεις, όρισε τον εαυτό του διευθυντή του βασιλικού αστεροσκο-
πείου και μετά προσπάθησε να εκβιάσει την άμεση δημοσίευση
των πληροφοριών. Τελικά πέτυχε την κατάσχεση της εργασίας
260 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
αυτής και την έκδοση της από τον Edmond Halley, τον θανάσιμο
εχθρό του Flamsteed. Αυτός όμως προσέφυγε στα δικαστήρια,
που αποφάσισαν να απαγορευτεί η διανομή της κλεμμένης εργα-
σίας. Ο Νεύτων έγινε έξω φρενών για να εκδικηθεί τον Flamsteed
στις επόμενες εκδόσεις των Principia απάλειψε συστηματικά
κάθε παραπομπή στο όνομα του.
Η διαμάχη του με τον Gottfried Leibnitz ήταν πολύ σοβαρό-
τερη. Και οι δύο διανοητές είχαν ανακαλύψει και αναπτύξει (ανε-
ξάρτητα ο ένας από τον άλλο) τον απειροστικό λογισμό, που
αποτελεί την βάση της νεότερης φυσικής. Όπως γνωρίζουμε
σήμερα, ο Νεύτων είχε ανακαλύψει αρκετά χρόνια πριν από τον
Leibnitz τον απειροστικό λογισμό, δημοσίευσε όμως την εργασία
του πολύ αργότερα από αυτόν. Η έντονη διαμάχη συνίστατο στη
διεκδίκηση της πρωτιάς, πράγμα που δίχασε την ακαδημαϊκή
κοινότητα. Είναι όμως ιδιαίτερα αξιοσημείωτο ότι τα περισσό-
τερα άρθρα που υποστήριζαν τον Νεύτωνα, τα είχε γράψει ο
ίδιος και απλώς τα υπέγραφαν οι διάφοροι φίλοι του! Η όξυνση
της αντίθεσης τους οδήγησε τον Leibnitz να κάνει το λάθος και να
προσφύγει στη Βασιλική Εταιρεία, η οποία θα αναλάμβανε να
λύσει το πρόβλημα! Ο Νεύτων, ως πρόεδρος, όρισε μια «αμερό-
ληπτη» εξεταστική επιτροπή που «εντελώς τυχαία» αποτελού-
νταν αποκλειστικά από φίλους του! Και σαν να μην έφτανε αυτό,
έγραψε ο ίδιος το πόρισμα όπου ο Leibnitz κατηγορείται ως
αντιγραφέας, και υποχρέωσε την Εταιρεία να το δημοσιοποιήσει.
Κι όμως όλα αυτά δεν τον ικανοποίησαν πλήρως. Έγραψε λοι-
πόν ανώνυμα μια περίληψη του πορίσματος και τη δημοσίευσε
στο περιοδικό της Βασιλικής Εταιρείας. Λέγεται πως μετά το
θάνατο του αντιπάλου του διακήρυξε πως ευχαριστήθηκε πολύ
«ραγίζοντας την καρδιά του Leibnitz».
Κατά τη διάρκεια της διαμάχης του με τον Flamsteed και τον
Leibnitz, ο Νεύτων εγκατέλειψε το Cambridge και την ακαδημαϊ-
κή καριέρα. Επειδή στάθηκε σφοδρός αντίπαλος του καθολικι-
ΓΑΛΙΛΑΙΟΣ - ΝΕΥΤΩΝΑΣ - ΑΪΝΣΤΑΪΝ 261
σμού στο Cambridge και στο Κοινοβούλιο, τον αντάμειψαν με
την κερδοφόρα θέση του διευθυντή του Βασιλικού Νομισματοκο-
πείου. Εδώ χρησιμοποίησε την ικανότητά του για ελιγμούς και
τη μνησικακία του σε δραστηριότητες περισσότερο αποδεκτές
κοινωνικά. Καθοδήγησε λοιπόν με επιτυχία μια μεγάλη εκστρα-
τεία εναντίον των κιβδηλοποιών, και αρκετούς από αυτούς τους
έστειλε στην αγχόνη.
Αλβέρτος Αϊνστάιν
(1879-1955)
Οι σχέσεις του Αϊνστάιν με την πολιτική της πυρηνικής βόμ-
βας είναι γνωστές: υπέγραψε την περίφημη επιστολή προς τον
πρόεδρο Φρανκλίνο Ρούσβελτ που έπεισε τις Ηνωμένες Πολι-
τείες να αντιμετωπίσουν το θέμα με σοβαρότητα, ενώ μεταπο-
λεμικά έκανε σημαντικές προσπάθειες να αποφευχθεί ένας πυρη-
νικός πόλεμος. Αυτά όμως δεν ήταν κάποιες μεμονωμένες προ-
σπάθειες ενός επιστήμονα που παρασύρθηκε στο χώρο της πολι-
τικής. Η ζωή του Αϊνστάιν ήταν πραγματικά — για να χρησιμο-
ποιήσουμε και τα δικά του λόγια — «μοιρασμένη ανάμεσα στην
πολιτική και τις εξισώσεις».
Για πρώτη φορά ο Αϊνστάιν δραστηριοποιήθηκε πολιτικά
κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, όταν ήταν
καθηγητής στο Βερολίνο. Αηδιάζοντας από τις εκατόμβες, συμ-
μετείχε έντονα σε αντιπολεμικές διαδηλώσεις. Οι δημόσιες προ-
τροπές του στους πολίτες για απείθεια και άρνηση της στρατολό-
γησης δεν τον έκαναν ιδιαίτερα προσφιλή στους συναδέλφους
ΓΑΛΙΛΑΙΟΣ - ΝΕΥΤΩΝΑΣ - ΑΪΝΣΤΑΪN 263
του. Αργότερα, μετά το τέλος του πολέμου, έστρεψε τις προσπά-
θειες του στη συμφιλίωση και τη βελτίωση των διεθνών σχέσε-
ων. Αλλά και αυτό τον εμπόδισε να γίνει δημοφιλής• σύντομα η
πολιτική δράση του δυσκόλεψε τις επισκέψεις του στις Ηνωμέ-
νες Πολιτείες, ακόμη και για να δώσει διαλέξεις.
Η δεύτερη μεγάλη υπόθεση για τον Αϊνστάιν ήταν ο σιωνι-
σμός. Αν και Εβραίος στην καταγωγή, αρνήθηκε τη βιβλική
άποψη περί Θεού. Όμως ένα αναπτυσσόμενο αντισημιτικό κλί-
μα, πριν και κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέ-
μου, τον οδήγησε βαθμιαία να ενταχθεί στην ισραηλιτική κοινό-
τητα, και στη συνέχεια να γίνει ένθερμος υποστηρικτής του σιω-
νισμού. Η αντιδημοτικότητα δεν τον εμπόδισε να αναπτύξει τις
ιδέες του. Οι θεωρίες του δέχτηκαν μεγάλες επιθέσεις. Δημιουρ-
γήθηκε ακόμη και μια οργάνωση εναντίον του. Κάποιος καταδικά-
στηκε επειδή υποκίνησε άλλους να τον σκοτώσουν (και πλήρωσε
γ ι ' αυτό πρόστιμο έξι δολαρίων!). Όμως ο Αϊνστάιν ήταν
φλεγματικός• όταν κάποτε εκδόθηκε το βιβλίο Εκατό συγγρα-
φείς κατά του Αϊνστάιν, δήλωσε: __________«Αν είχα κάνει λάθος, ένας
συγγραφέας θα ήταν αρκετός!».
Το 1933 ήταν η χρονιά της ανόδου του Χίτλερ. Ο Αϊνστάιν
που βρισκόταν στην Αμερική δήλωσε ότι δεν επιθυμούσε να επι-
στρέψει στη Γερμανία. Και τότε, ενώ η ναζιστική εθνοφυλακή
είχε εισβάλει στο σπίτι του και οι καταθέσεις του στην τράπεζα
είχαν δημευτεί, μια βερολινέζικη εφημερίδα έγραψε με πηχυαίους
τίτλους «Καλά νέα από τον Αϊνστάιν — Δεν επιστρέφει στη
Γερμανία». Η ναζιστική απειλή τον οδήγησε να απαρνηθεί τον
ειρηνισμό ενώ οι φόβοι του ότι οι Γερμανοί επιστήμονες θα
κατασκευάσουν την ατομική βόμβα τον οδήγησαν να προτείνει
στις Η.Π.Α. να ενεργοποιήσουν το ανάλογο δικό τους πρόγραμ-
μα. Όμως πριν ακόμη εκτοξευτεί η πρώτη ατομική βόμβα, είχε
προειδοποιήσει δημόσια για τους κινδύνους ενός πυρηνικού πολέ-
μου, προτείνοντας διεθνή έλεγχο στα ατομικά οπλοστάσια.
264 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ ΧΡΟΝΟΥ
Οι συνεχείς ειρηνιστικές προσπάθειες του ίσως πέτυχαν ελά-
χιστα πράγματα που να διαρκούν, και σίγουρα δεν τον έκαναν
πολύ προσφιλή. Η ανοικτή υποστήριξη του όμως στην υπόθεση
του σιωνισμού αναγνωρίστηκε το 1952, όταν του προσφέρθηκε η
προεδρία του Ισραήλ. Ο ίδιος την αρνήθηκε λέγοντας ότι δεν είχε
πείρα στην πολιτική. Όμως ο πραγματικός λόγος ήταν μάλλον
διαφορετικός. Με τα ίδια του τα λόγια: «Οι εξισώσεις είναι
περισσότερο ενδιαφέρουσες για μένα• η πολιτική είναι για το
παρόν ενώ οι εξισώσεις είναι για την αιωνιότητα».
Λεξιλόγιο
Αχτίνες γ (gamma rayes): Ηλεκτρομαγνητικά κύματα πολύ μεγά-
λης συχνότητας που παράγονται κατά τις ραδιενεργές δια-
σπάσεις ή τις συγκρούσεις στοιχειωδών σωματιδίων.
Ανάλογο (proportional): «To x είναι ανάλογο του y» σημαίνει ότι
όταν το y πολλαπλασιάζεται με κάποιον αριθμό, και το χ
πολλαπλασιάζεται με τον ίδιο αριθμό. «Το χ είναι αντιστρό-
φως ανάλογο του y» σημαίνει ότι όταν το y πολλαπλασιάζε-
ται με κάποιον αριθμό το χ διαιρείται με τον ίδιο αριθμό.
Ανθρωπική αρχή (anthropic principle): Βλέπουμε το Σύμπαν να
είναι αυτό που είναι, γιατί αν ήταν διαφορετικό δεν θα βρι-
σκόμασταν εδώ για να το παρατηρούμε.
Αντισωματίδιο (antiparticle): κάθε είδος σωματιδίου ύλης έχει
ένα αντίστοιχο αντισωματίδιο. Όταν ένα σωματίδιο συγ-
κρούεται με το αντισωματίδιο του εξαϋλώνεται, αφήνοντας
πίσω τους μόνο ενέργεια.
Ανωμαλία, [ή μοναδικότητα ή ακρότητα] (singularity): Ένα
σημείο του χωροχρόνου στο οποίο η καμπυλότητα του γίνε-
ται άπειρη.
266 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
Απαγορευτική αρχή του Pauli (exclusion principle): Δύο ίδια
σωματίδια με σπιν 1/2 δεν μπορούν να έχουν (μέσα στα όρια
της αρχής της απροσδιοριστίας) και τα δύο την ίδια θέση και
την ίδια ταχύτητα.
Απόλυτο μηδέν (absolute zero): Η χαμηλότερη δυνατή θερμο-
κρασία στην οποία μία ουσία δεν περικλείει καθόλου θερμική
ενέργεια. Αντιστοιχεί στους -273 βαθμούς Κελσίου ή στους
0 βαθμούς Κέλβιν.
Αρχέγονη μαύρη τρύπα, (primordial black hole): Μια μαύρη τρύ-
πα που δημιουργήθηκε στα αρχικά στάδια του Σύμπαντος.
Αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg (uncertainty principle):
Δεν μπορεί κανείς να προσδιορίσει με απόλυτη ακρί-
βεια και τη θέση και την ταχύτητα ενός σωματιδίου• όσο
μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια προσδιορισμού της μίας τόσο
μικρότερη είναι της άλλης.
Αρχή των κβάντα του Planck (Planck's quantum principle): H
ιδέα ότι το φως (ή οποιοδήποτε κλασικό κύμα) μπορεί να
εκπεμφθεί ή να απορροφηθεί μόνο σε ασυνεχή κβάντα, που η
ενέργεια τους είναι ανάλογη της συχνότητας τους.
Ασθενής πυρηνική δύναμη (Weak force): Η δεύτερη ασθενέστερη
από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις, με πολύ μικρή ακτί-
να δράσης. Επιδρά σε όλα τα σωματίδια ύλης αλλά όχι στα
σωματίδια αλληλεπίδρασης.
Αστέρας νετρονίων (neutron star): Ένα ψυχρό άστρο, που η
ισορροπία του σχετίζεται με την απαγορευτική αρχή μεταξύ
των νετρονίων που το αποτελούν.
Άτομο (atom): Η βασική μονάδα ύλης• αποτελείται από έναν
μικροσκοπικό πυρήνα πρωτονίων και νετρονίων ο οποίος
περιβάλλεται από ηλεκτρόνια.
Αυτόματη ρήζη συμμετρίας (spontaneous symmetry breaking): H
μεταβολή κάποιων χαρακτηριστικών των σωματιδίων όταν
η ενέργειά τους γίνει μικρότερη από μία οριακή τιμή: σωμα-
ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ 267
τίδια που σε μεγαλύτερες ενέργειες συμπεριφέρονταν με τον
ίδιο τρόπο τώρα φαίνονται εντελώς διαφορετικά.
Βάρος (weight): Η δύναμη που ασκείται πάνω σ' ένα σώμα από
τη βαρύτητα. Είναι ανάλογο (αλλά όχι ίδιο) με τη μάζα του
σώματος.
Βαρυτόνια (gravitons): Τα σωματίδια αλληλεπίδρασης στα οποία
οφείλεται, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία της βαρύτητας,
η βαρυτική δύναμη.
Γεγονός [ή συμβάν] (event): Ένα σημείο του χωροχρόνου,
προσδιορισμένο από τη θέση του και τη χρονική στιγμή του.
Γενική θεωρία σχετικότητας (general relativity): Η θεωρία του
Αϊνστάιν που βασίζεται στην ιδέα ότι οι νόμοι της φυσικής
πρέπει να είναι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτη-
τα από το πώς κινούνται. Εξηγεί τη βαρυτική δύναμη με
βάση την καμπυλότητα ενός τετραδιάστατου χωροχρόνου.
Γεωδαισική (geodesic): Η διαδρομή με τη μικρότερη απόσταση
ανάμεσα σε δύο σημεία.
Γλοιόνια (gluons): Τα σωματίδια αλληλεπίδρασης στα οποία
οφείλεται η ισχυρή πυρηνική δύναμη. Ανταλλάσσονται μετα-
ξύ των κουάρκς που αποτελούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια
των πυρήνων.
Γλοιοσφαιρόνια (glueballs): Σωματίδια που σχηματίζονται από
συσσωματώσεις γλοιονίων.
«Γυμνή» ανωμαλία (naked sungularity): Χωροχρονική ανωμαλία
που δεν περιβάλλεται από μαύρη τρύπα.
Διατήρηση της ενέργειας (conservation of energy): 0 νόμος της
φυσικής που αναφέρει ότι η ενέργεια (ή η ισοδύναμη μάζα
της) δεν μπορεί να δημιουργηθεί (από το τίποτα) ή να
εξαφανιστεί.
Διάχυτη ακτινοβολία μικροκυμάτων (microware background
radiation): Η ακτινοβολία του περιβάλλοντος που προέρχε-
ται από τη θερμότητα των αρχικών σταδίων του Σύμπαντος.
268 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ XPONOΥ
Σήμερα είναι τόσο πολύ μετατοπισμένη προς το ερυθρό
μέρος του φάσματος ώστε εμφανίζεται όχι ως ορατό φως
αλλά ως μικροκύματα.
Δυϊσμός σωματιδίου - κύματος (wave - particle duality): Η άπο-
ψη της κβαντικής μηχανικής ότι δεν υπάρχει διάκριση μετα-
ξύ των κυμάτων και των σωματιδίων τα κύματα μπορεί
κάποτε να συμπεριφέρονται σαν σωματίδια και τα σωματί-
δια σαν κύματα.
«Δυνάμει» σωματίδιο (virtual particle): Στην κβαντική μηχανική
είναι ένα σωματίδιο που δεν μπορεί ποτέ να ανιχνευτεί άμε-
σα, αλλά η ύπαρξη του έχει μετρήσιμες επιπτώσεις σε άλλα
σωματίδια.
Ειδική θεωρία σχετικότητας (special relativity): Η θεωρία του
Αϊνστάιν η οποία βασίζεται στην ιδέα ότι οι νόμοι της φυσι-
κής πρέπει να είναι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές που
κινούνται με σταθερή ταχύτητα μεταξύ τους, ανεξάρτητα
από το πόση είναι αυτή.
Ενέργεια ενοποίησης ηλεκτρομαγνητικών και ασθενών πυρηνι-
κών δυνάμεων (electroweak unification energy): Η ενέργεια
(περίπου 100 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ ή 100 GeV)
όπου αρχίζει να εξαφανίζεται η διάκριση μεταξύ της ηλε-
κτρομαγνητικής και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης.
Ενέργεια Μεγάλης Ενοποίησης (grand unification energy): H
ενέργεια όπου αρχίζει να εξαφανίζεται η διάκριση των
άλλων δυνάμεων, εκτός από τη δύναμη της βαρύτητας.
Επιτάχυνση (acceleration): Ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας
ενός σώματος.
Επιταχυντής σωματιδίων (particle accelerator): Μια μηχανή που
μπορεί, με τη χρήση ηλεκτρομαγνητών, να επιταχύνει κινού-
μενα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, προσδίδοντας τους
μεγαλύτερη κινητική ενέργεια.
Έτος φωτός (light-year): Η απόσταση που διανύει το φως σε ένα
έτος.
ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ 269
Ηλεκτρικό φορτίο (electric charge): Η ιδιότητα κάποιων σωμα-
τιδίων να απωθούν (ή να έλκουν) άλλα σωματίδια που διαθέ-
τουν φορτίο με το ίδιο (ή το αντίθετο) πρόσημο.
Ηλεκτρομαγνητική δύναμη ή αλληλεπίδραση (electromagnetic
force): Η δύναμη μεταξύ σωματιδίων με ηλεκτρικό φορτίο.
Η δεύτερη πιο ισχυρή από τις τέσσερις θεμελιώδεις.
Ηλεκτρόνιο (electron): Ένα σωματίδιο με αρνητικό ηλεκτρικό
φορτίο που κινείται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου.
Θεώρημα για τις ανωμαλίες (singularity theorem): Ένα θεώρη-
μα που αποδεικνύει ότι, σε ορισμένες συνθήκες, ο σχηματι-
σμός μιας ανωμαλίας είναι αναπόφευκτος• ειδικότερα ότι το
Σύμπαν πρέπει να έχει αρχίσει τη διαστολή του από μία
ανωμαλία.
Θεώρημα εξάλειψης ιχνών ("no hair" theorem). Ένα θεώρημα
που αποδεικνύει ότι τα μόνα χαρακτηριστικά ενός αντικειμέ-
νου που «επιβιώνουν» μετά από την κατάρρευση του σε μαύ-
ρη τρύπα είναι η μάζα του και ο ρυθμός περιστροφής του.
Ισχυρή πυρηνική δύναμη (strong force): Η ισχυρότερη από τις
τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις, με τη μικρότερη ακτίνα δρά-
σης. Συγκρατεί μεταξύ τους τα κουάρκς στο σχηματισμό
των πρωτονίων και των νετρονίων επίσης συγκρατεί μεταξύ
τους τα πρωτόνια και νετρόνια στο σχηματισμό των
πυρήνων.
Κβαντική μηχανική (quantum mechanics): Η θεωρία που αναπτύ-
χθηκε με βάση την αρχή των κβάντα του Planck και την
αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg.
Κοσμολογία (cosmology): Η μελέτη του Σύμπαντος ως συνόλου.
Κοσμολογική σταθερά (cosmological constant): Μια μαθηματική
έκφραση που τη δημιούργησε ο Αϊνστάιν ώστε ο χωρόχρονος
να αποκτήσει μια ενδογενή τάση να διαστέλλεται.
Κουάρκ (quark): Φορτισμένο στοιχειώδες σωμάτιο που υφίστα-
ται τη δράση της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. Τα πρωτόνια
270 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ TOΥ XPONOΥ
και τα νετρόνια αποτελούνται από τρία κουάρκς το καθένα.
Κώνος φωτός (light cone): Μια επιφάνεια στο χωρόχρονο που
αντιστοιχεί στο σύνολο των δυνατών διαδρομών των ακτί-
νων του φωτός που διέρχονται από το γεγονός που βρίσκε-
ται στην κορυφή του κώνου. Αποτελείται από τον μελλοντι-
κό και τον παρελθοντικό κώνο φωτός.
Λευκός νάνος (white dwarf): Ένα ψυχρό άστρο σε στατική κατά-
σταση που η ισορροπία του σχετίζεται με την απαγορευτική
αρχή του Pauli μεταξύ των ηλεκτρονίων που το αποτελούν.
Μαγνητικό πεδίο (magnetic field): To πεδίο που είναι υπεύθυνο
για τις μαγνητικές δυνάμεις. Το μαγνητικό πεδίο μαζί με το
ηλεκτρικό αποτελούν το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
Μάζα (mass): Η ποσότητα ύλης που περιέχει ένα σώμα• η αδρά-
νειά του ή η αντίστασή του στη μεταβολή της κινητικής του
κατάστασης.
Μαύρη τρύπα [ή μελανή οπή] (black hole): Μια περιοχή του
χωροχρόνου από όπου τίποτε, ούτε καν το φως, δεν μπορεί
να διαφύγει επειδή η έλξη της βαρύτητας είναι πολύ δυνατή.
Μεγάλη έκρηζη (big bang): Η ανωμαλία στην αρχή του
Σύμπαντος.
Μεγάλη σύνθλιψη (big crunch): Η ανωμαλία στο τέλος του
Σύμπαντος.
Μεγάλη Ενοποιημένη Θεωρία (Grand Unified Theory): Η θεω-
ρία που ενοποιεί την ηλεκτρομαγνητική, την ασθενή και την
ισχυρή πυρηνική δύναμη.
Μετατόπιση προς το ερυθρό μέρος του φάσματος (red shift): Η
μεταβολή του χρώματος (δηλαδή της συχνότητας) του
φωτός ενός άστρου που απομακρύνεται από εμάς. Οφείλεται
στο φαινόμενο Doppler.
Μήκος κύματος (wavelength): Η απόσταση μεταξύ δυο διαδοχι-
κών κορυφών ή κοιλιών ενός κύματος.
Νετρίνο (neutrino): Ένα εξαιρετικά ελαφρό σωματίδιο (ίσως
ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ 271
χωρίς μάζα) που επηρεάζεται μόνο από την ασθενή πυρηνική
δύναμη και τη βαρύτητα.
Νετρόνιο (neutron): Ένα σωματίδιο χωρίς ηλεκτρικό φορτίο,
παρόμοιο με το πρωτόνιο. Ο πυρήνας των περισσοτέρων
ατόμων αποτελείται από περίπου ίσο αριθμό νετρονίων και
πρωτονίων.
Ορίζοντας των γεγονότων (event horizon): To όριο μιας μαύρης
τρύπας.
Όριο Chandrasekhar (Chandrasekhar limit): Η μεγαλύτερη δυνα-
τή μάζα ενός ψυχρού άστρου που βρίσκεται σε στατική κατά-
σταση• αν αυτό αποκτήσει μεγαλύτερη μάζα πρέπει να
καταρρεύσει σε μαύρη τρύπα.
Πεδίο (field): Κάτι που υπάρχει σε όλα τα σημεία του χώρου και
του χρόνου, αντίθετα με ένα σωματίδιο που υπάρχει σε ένα
μόνο σημείο του χώρου και του χρόνου.
Ποζιτρόνιο ή αντιηλεκτρόνιο (positron): To αντισωματίδιο του
ηλεκτρονίου• έχει θετικό ηλεκτρικό φορτίο.
Πρωτόνιο (proton): Ένα σωματίδιο με θετικό ηλεκτρικό φορ-
τίο. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συνθέτουν τους πυρήνες
των ατόμων.
Πυρήνας (nucleus): To κεντρικό τμήμα του ατόμου• αποτελείται
από πρωτόνια και νετρόνια που συγκρατούνται μεταξύ τους
με τις ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις.
Πυρηνική σύντηξη (nuclear fusion): Η διαδικασία όπου δύο πυρή-
νες συγκρούονται και συγχωνεύονται σχηματίζοντας ενιαίο
και βαρύτερο πυρήνα.
Ραδιενέργεια (radioactivity): Η ακτινοβολία που εκπέμπεται
όταν ένας πυρήνας διασπαστεί σχηματίζοντας κάποιον άλλο.
Ραντάρ (radar): Σύστημα που χρησιμοποιεί παλμούς ραδιοκυμά-
των για να εντοπίσει τη θέση ενός αντικειμένου μετρώντας
το χρόνο που χρειάζεται ένας παλμός για να φτάσει στο
αντικείμενο, και αφού ανακλαστεί σ' αυτό, να επιστρέψει
στην κεραία εκπομπής του.
272 ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
Σπιν ή ιδιοστροφορμη (spin): Ιδιότητα των στοιχειωδών σωμα-
τιδίων που σχετίζεται (χωρίς όμως και να ταυτίζεται) με
την περιστροφή τους γύρω από τον εαυτό τους.
Στατική ή στάσιμη κατάσταση (stationary state): Μια κατάστα-
ση που δεν μεταβάλλεται με το χρόνο: μια σφαίρα που περι-
στρέφεται με σταθερό ρυθμό βρίσκεται σε στατική κατάστα-
ση επειδή φαίνεται ίδια κάθε στιγμή, αν και δεν είναι
ακίνητη.
Στοιχειώδες σωματίδιο (elementary particle): Ένα σωματίδιο
που, όπως πιστεύουμε, δεν μπορεί να διασπαστεί σε άλλα
μικρότερα.
Συνθήκη έλλειψης ορίου (no boundary condition): Η ιδέα ότι το
Σύμπαν είναι πεπερασμένο (δεν είναι άπειρο) αλλά δεν είναι
περιορισμένο (δεν έχει όρια) στον φανταστικό χρόνο.
Συντεταγμενες (coordinates): Αριθμοί που προσδιορίζουν τη
θέση ενός σημείου στο χώρο και το χρόνο.
Συχνότητα (frequency): Για ένα κύμα είναι ο αριθμός των κορυ-
φών του που περνούν από ένα σημείο κάθε δευτερόλεπτο.
Φανταστικός χρόνος (imaginary time): Ο χρόνος που μετριέται
με τη χρήση των φανταστικών αριθμών.
Φάσμα (spectrum): Ο διαχωρισμός ενός κύματος στις διάφορες
συχνότητες που το αποτελούν.
Φωτόνιο (photon): Η μικρότερη ποσότητα (κβάντο) φωτός.
Χωρόχρονος (space-time): Ο τετραδιάστατος χώρος που τα
σημεία του είναι γεγονότα.
Ευρετήριο όρων και ονομάτων
Αφαιρέθηκε

No comments:

Post a Comment