Πέμπτη, 15 Μαρτίου 2018

Τρυφερή και εφτάψυχη.Η γατα του Σρέντινγκερ.-ΜΕΡΟΣ Α (Α. Ι. ΚΑΣΣΕΤΑΣ)


Το διασημότερο αιλουροειδές στην ιστορία της Επιστήμης | Μέρος Α'



Τρυφερή και εφτάψυχη και χωρίς καθόλου προγόνους. Γεννήθηκε μέσα στη Σκέψη του Έρβιν Σρέντινγκερ. θα πρέπει να ήταν 1935.



Όταν αρχίζει το έργο, εκείνη, σε γκρο πλαν, μέσα σε σφραγισμένο θάλαμο, κουρνιάζει χωρίς να δείχνει ανήσυχη: μια όμορφη σκουρόχρωμη γάτα. Μαζί της, μέσα στο κελί, υπάρχει μια ποσότητα ραδιενεργού υλικού, ένας ανιχνευτής Γκάιγκερ συνδεδεμένος με ειδικό μηχανισμό κι ένα σφραγισμένο μπουκαλάκι με υδροκυάνιο.




Ο θάλαμος είναι απολύτως αδιαφανής. Ένα θρίλερ δημιουργημένο από τη Σκέψη και απευθυνόμενο στη Σκέψη, ένα έργο στο οποίο για την ανθρώπινη Συνείδηση δεν έχει προβλεφθεί κανένας ρόλος.



Ένας Μικρόκοσμος με αόρατα σωματίδια σε συνύπαρξη με τον Μακρόκοσμο του θανατηφόρου υδροκυανίου, του ανιχνευτή και της γάτας. Ένα σκηνικό χωρίς την ανθρώπινη Συνείδηση, χωρίς την ανθρώπινη παρουσία. Μια τολμηρή φαντασίωση, μια πρόσκληση για στοχασμό, μια μεταφορά. Η γάτα του Σρέντινγκερ είναι μια ακόμη απόπειρα της Σκέψης να φωτίσει ένα σκοτεινό γνωστικό αντικείμενο με τον φακό της αναλογίας και της μεταφοράς.



Και η παράσταση αρχίζει. Βασίζεται σ’ ένα σχεδόν σατανικό σενάριο και διαρκεί ακριβώς μία ώρα. Η ποσότητα του ραδιενεργού ουρανίου μέσα στον σκοτεινό θάλαμο έχει επιλεγεί να είναι τόση ώστε - κατά τη μονόωρη διάρκεια του έργου- η πιθανότητα να διασπαστεί ένα άτομο ουρανίου, εκσφενδονίζοντας ένα σωματίδιο από τα πυρηνικά του σπλάχνα, να είναι όση και η πιθανότητα να μη διασπαστεί κανένα άτομο. Αυτό είναι και το μοναδικό επεισόδιο της παράστασης στο οποίο κυριαρχεί η Απροσδιοριστία. Στο υπόλοιπο μέρος του έργου τα γεγονότα υπακούουν απόλυτα στην Αρχή της Αιτιότητας, έτσι ώστε κάθε συγκεκριμένη αιτία να φέρνει στον κόσμο ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα. Ο ειδικός μηχανισμός θα λειτουργήσει έτσι ώστε με την πρώτη ραδιενεργό εκπομπή να σπάσει οπωσδήποτε το φιαλίδιο με το δηλητήριο, και αυτό, με τη σειρά του, να προκαλέσει οπωσδήποτε τον θάνατο της γάτας.



Εννοείται, βέβαια, ότι στο σύνολο του έργου η Απροσδιοριστία επικρατεί. Σε κάθε στιγμή του έργου η πιθανότητα να μη ζει η γάτα είναι  όση και η πιθανότητα να ζει. Όσο για τους «απέξω», κανείς δεν βλέπει τίποτα, κανείς δεν αντιλαμβάνεται το παραμικρό. Δεν απομένει παρά η Σκέψη ενός οποιουδήποτε από τους απέξω, η οποία εκτιμά ότι η γάτα είναι νεκροζώντανη.



Η σκέψη του Γάλλου πρίγκιπα



Ο Μακρόκοσμος της ύλης είναι ένας κόσμος σχεδόν ονειρικός, χωρίς χρώμα, χωρίς μυρωδιές, χωρίς ζεστασιά ή ψυχρότητα χωρίς γεύση. Οι κάτοικοί του είναι άσχημα αντικείμενα τα οποία κινούνται αδιάκοπα και αλληλεπιδρούν. Κανένα από αυτά δεν στέλνει απευθείας μηνύματα στο ανθρώπινο οπτικό νεύρο, η επιστημονική όμως σκέψη τα διακρίνει και τους δίνει διάφορα ονόματα. Τα λέει ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρίνα, κουάρκ.



Από τις αρχές του εικοστού αιώνα το άτομο έπαψε να είναι συμπαγές αντικείμενο και έγινε ένα κοινόβιο μικρότερων σωματιδίων που συγκροτούσαν συγκεκριμένη δομή. Στη φαντασία όλων των θεωρητικών, τα μικρότερα αυτά σωματίδια ήταν, πριν απ'όλα, «σωματίδια», δηλαδή αντικείμενα, όπως οι μπίλιες του μπιλιάρδου, με αδράνεια και με ορμή.



Στις αρχές, όμως, της τρίτης δεκαετίας του αιώνα, ο νεαρός Γάλλος πρίγκιπας Λουδοβίκος ντε Μπρολί, αναφερόμενος στην υπόσταση του ηλεκτρονίου, έκανε μια πρόταση που θα μπορούσε να θεωρηθεί      «αιρετική». Υποστήριξε ότι, εκτός από κινούμενο σωματίδιο, μπορεί συγχρόνως να είναι και κύμα.



Το μονοπάτι, βέβαια, πάνω στο οποίο περπάτησε η Σκέψη του Γάλλου πρίγκιπα είχε ανοιχτεί είκοσι χρόνια πριν. Το 1905 ο Αλβέρτος Αϊνστάιν, αντιμέτωπος με το παλιό ερώτημα για τη φύση του φωτός, εάν δηλαδή είναι κυματική η σωματιδιακή, απέρριψε το σχετικό δίλημμα. «Το φως μπορεί να είναι και τα δύο» ήταν η δική του πρόταση.

Ο Αϊνστάιν ισχυρίστηκε ότι ειδικά το φως είναι μια ξεχωριστή οντότητα και ότι, ενώ σε ορισμένες εκδηλώσεις του, όπως η συμβολή και η περίθλαση, μας επιτρέπει να διακρίνουμε το κυματικό του προφίλ, σε άλλες, όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, εμφανίζει τη σωματιδιακότητά του.



Είκοσι περίπου χρόνια αργότερα, ο Λουδοβίκος ντε Μπρολί έκανε τον φαινομενικά αθώο συλλογισμό: «Εφόσον ένα τόσο κυματικό πράγμα όπως το φως είναι ταυτόχρονα και σωματίδιο, γιατί ένα τόσο σωματιδιακό αντικείμενο όπως το ηλεκτρόνιο να μην είναι και κύμα;». Και ο νεαρός πρίγκιπας δεν σταμάτησε εκεί. Ισχυρίστηκε ότι αυτό δεν αποτελεί κάποια ιδιοτροπία του ηλεκτρονίου, αλλά ότι κάθε αντικείμενο του Σύμπαντος είναι σωματίδιο-κύμα, ανεξάρτητα από το γεγονός ότι η κυματικότητά του σε συνήθη αντικείμενα δεν είναι άμεσα ανιχνεύσιμη.



Τι σήμαιναν όλα αυτά; Μήπως τίποτα περισσότερο από έναν τολμηρό συλλογισμό;

Το ηλεκτρόνιο έγινε ο βασικός μοχλός της όλης προσπάθειας, και πολύ σύντομα δύο βασικά γεγονότα εντυπωσίασαν την κοινότητα των φυσικών. Το πρώτο ήταν μια εργασία του Ντε Μπρολί στην οποία το ηλεκτρόνιο το περιφερόμενο γύρω από τον πυρήνα του Υδρογόνου - στο μοντέλο του Μπορ- θεωρήθηκε στάσιμο κύμα. Η ιδέα πρόσφερε μια εξαιρετική κάλυψη στις αυθαιρεσίες του σχετικού μοντέλου.



Το δεύτερο εντυπωσιακό γεγονός συνέβη τέσσερα χρόνια αργότερα, όταν η ασυνήθιστη αυτή ιδέα πέρασε από τη δοκιμασία της εργαστηριακής έρευνας. Στη σχετική ανάκριση που τους έκαναν οι Ντέιβιντσον και Γκέρμερ το 1927, τα ηλεκτρόνια ομολόγησαν ότι κάτω από ορισμένες προϋποθέσεις κάνουν κάτι που μόνο ένα κύμα θα μπορούσε να το κάνει- συμβάλλουν.



Το ηλεκτρόνιο έγινε σωματιδιόκυμα. Έγινε ένας σωματιδιακός δόκτωρ Τζέκιλ που μπορούσε να εμφανίζεται και σαν κυματικός κύριος Χάιντ. Η ιδέα, οπωσδήποτε ασυνήθιστη, απεδείχθη ένα είδος ωρολογιακής βόμβας στα θεμέλια μιας ακόμα ανθρώπινης βεβαιότητας και οδήγησε στην οικοδόμηση της Κβαντομηχανικής.



Ένα βασικό όμως ερώτημα δεν είχε βρει ακόμα την απάντησή του: Εφόσον το κύμα είναι μηχανισμός διάδοσης μιας ταλάντωσης — έτσι ώστε να μεταφέρεται πληροφορία και ενέργεια —, τι είδους ταλάντωση έκανε το ηλεκτρόνιο; Ήταν η ώρα που θα έκανε την εμφάνισή του στο προσκήνιο ο Αυστριακός Έρβιν Σρέντινγκερ.



Δέκα περίπου χρόνια πριν από τη γέννηση της γάτας, ο Σρέντινγκερ ήταν εκείνος που μετέτρεψε τις ασαφείς ακόμα ιδέες για κύματα ηλεκτρονίων σε έναν συνεπή μαθηματικό φορμαλισμό, ο οποίος εφαρμόστηκε αμέσως και με μεγάλη επιτυχία στα ηλεκτρόνια, και όχι μόνο σ’ αυτά. Ήταν μια χρυσή εποχή κατά την οποία διάφορα μυστήρια του Μικρόκοσμου άρχισαν, το ένα μετά το άλλο, να εξιχνιάζονται.



Η νεογέννητη εξίσωση Σρέντινγκερ έδειχνε ότι, μεγαλώνοντας, θα μπορούσε να γίνει για την Κβαντομηχανική ό,τι ήταν η εξίσωση του Νεύτωνα για την Κλασική Μηχανική.



Παρά τη μεγάλη επιτυχία, ο Σρέντινγκερ αγνοούσε το τι ακριβώς ήταν αυτή η ποσότητα  που ταλαντωνόταν σε κάθε κύμα σωματιδίου. Ποια ήταν η φυσική υπόστασή της; Γιατί, αν δεχτούμε ότι κύμα είναι η διάδοση μιας ταλάντωσης, τίνος πράγματος η ταλάντωση διαδιδόταν κατά το κύμα ηλεκτρονίου; Όταν, λόγου χάριν, διαδίδεται ήχος, το γεγονός περιγράφεται με τις μεταβολές της πίεσης του αέρα σε κάθε περιοχή του χώρου διάδοσης. Μπορούμε να λέμε ότι αυτό που ταλαντώνεται — με την έννοια ότι αυξομειώνεται περιοδικά — είναι η πίεση του αέρα. Ταλαντώνεται και διαδίδεται η διαταραχή. Στην αντίστοιχη περιγραφή για τη διάδοση του φωτός ταλαντώνεται τόσο η ένταση του ηλεκτρικού όσο και η ένταση του μαγνητικού πεδίου. Στην περίπτωση του κυματοσωματιδίου αυτό που ταλαντώνεται — και διαδίδεται η σχετική διαταραχή — είναι οι τιμές της Κυματοσυνάρτησης Ψ; Τι είναι, όμως, η Κυματοσυνάρτηση ψ; Μια μαθηματική ποσότητα κενή από φυσικό περιεχόμενο;



Έξι μήνες αργότερα ο Μαξ Μπορν, εφαρμόζοντας την εξίσωση στη μελέτη της πρόσκρουσης ηλεκτρονίων σε άτομο, διέκρινε ανυπολόγιστες συνέπειες. Σύμφωνα με την απρόσμενη πρότασή του, τα κύματα ηλεκτρονίων δεν είναι κύματα κάποιου άγνωστου, χωρίς περιεχόμενο πράγματος. Η φυσική τους υπόσταση έγκειται στο ότι οι τιμές της Κυματοσυνάρτησης για κάποιο σημείο του χώρου μάς δίνουν την πιθανότητα του να βρίσκεται το ηλεκτρόνιο στην περιοχή του σημείου αυτού. Τα κύματα των ηλεκτρονίων ήταν κύματα πιθανότητας.



Ο Σρέντινγκερ δεν ένιωσε άνετα με την πορεία που είχαν αρχίσει να παίρνουν τα πράγματα. Το ίδιο και ο πατέρας της ιδέας σωματίδιο-κύμα, ο πρίγκιπας Ντε Μπρολί. Οι συνέπειες της πρότασης του Μπορν δημιούργησαν δυο σενάρια διαφορετικά.



Σύμφωνα με το πρώτο, η εξίσωση Σρέντινγκερ γίνεται αποδεκτή ως βάση για την οικοδόμηση μιας νέας επιστήμης, μιας νέας Μηχανικής. Η ερμηνεία του Μπορν ενσωματώνεται στη λογική της νέας αυτής επιστήμης, πράγμα που σημαίνει ότι η επιστήμη δεν προβλέπει τα φαινόμενα, αλλά το μόνο που μπορεί είναι το να, αποφαίνεται για την πιθανότητα να συμβούν. Αυτό είχε μεγάλες συνέπειες για την αιτιοκρατική αντίληψη της επιστήμης.



Εμφανίστηκε όμως και δεύτερο σενάριο, σύμφωνα με το οποίο η Κβαντομηχανική δεν είναι θεμελιώδης επιστήμη. Είναι απλώς μια μέθοδος για στατιστικές προβλέψεις γεγονότων τα οποία κατανοούμε μόνον εν μέρει και τα οποία, σε ένα βαθύτερο και άγνωστο μέχρι τώρα επίπεδο, παραμένουν αυστηρώς αιτιοκρατικά όπως τα θεωρούν η Κλασική Μηχανική και η Σχετικότητα.



Ένα μόλις χρόνο αργότερα, ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ υποστήριξε την πιθανοκρατική ερμηνεία των κυμάτων με ένα αρκετά πειστικό επιχείρημα, που οδήγησε στην Αρχή της Απροσδιοριστίας. Σύμφωνα με αυτήν, όσο ακριβέστερα επιχειρούμε να προσδιορίσουμε τη θέση ενός ηλεκτρονίου τόσο λιγότερα πράγματα γνωρίζουμε - μετά τη μέτρηση- για την ορμή του. Ένα κύμα ηλεκτρονίου που παρουσιάζει "οξύ μέγιστο" σε κάποια θέση αντιπροσωπεύει ένα ηλεκτρόνιο με αρκετά καθορισμένη θέση, αλλά με ορμή που θα μπορούσε να έχει σχεδόν οποιαδήποτε τιμή. Τα ηλεκτρόνια που συναντάμε συνήθως μέσα στα άτομα δεν έχουν ούτε επακριβώς καθορισμένη θέση ούτε επακριβώς καθορισμένη ορμή.



Ήταν η πρώτη φορά στην ιστορία της δυτικής σκέψης που το πανάρχαιο οικοδόμημα της Αιτιότητας γνώριζε τέτοιου μεγέθους κραδασμούς. Ο Αϊνστάιν ενοχλήθηκε, και, βλέποντας το όραμά του για μια αιτιοκρατούμενη και πλήρως περιγραφόμενη πραγματικότητα να υποσκάπτεται, έφτασε σε σημείο να πει το περίφημο " ο Θεός δεν παίζει ζάρια". Ο Σρέντινγκερ έκανε τη δική του επίθεση επινοώντας μια σκουρόχρωμη τρυφερή γάτα.





ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ   ΜΕΡΟΣ Β




ΚΑΙ ΤΗΣ ΠΡΟΤΕΙΝΕΙ ΜΙΑ ΒΟΛΤΑ

ΑΝΔΡΕΑΣ ΙΩΑΝΝΟΥ ΚΑΣΣΕΤΑΣ




Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου