Η αντιπαράθεση γύρω από τη θεωρία των χορδών

26/03/2018

Σταύρος Καρατζίκος, Διδάκτωρ Θεωρητικής Φυσικής

Ανάμεσα στους επικριτές της θεωρίας ήταν ο διάσημος Αμερικανός φυσικός, Ρίτσαρντ Φάινμαν,ο οποίος θεωρούσε πως οι θεωρητικοί των χορδών δεν ήλεγχαν τις ιδέες τους και σκάρωναν κι από μια εξήγηση για κάθε ασυμφωνία με το πείραμα. Χαρακτηριστικό είναι το ειρωνικό σχόλιό του σε ένα σεμινάριο, απευθυνόμενος σε έναν από τους πρωτοπόρους της θεωρίας των χορδών, το φυσικό Τζον Σβαρτς. Ο Φάινμαν αναφερόμενος στις επιπλέον διαστάσεις που απαιτεί η θεωρία των χορδών,του είχε πει: «Ε, Σβαρτς, μέσα σε πόσες διαστάσεις βρίσκεσαι σήμερα;»

Εδώ και χρόνια, μαίνεται στις τάξεις των θεωρητικών φυσικών ένας πόλεμος γύρω από τη θεωρία των χορδών, μια θεωρία που μερικοί επιστήμονες παρομοιάζουν με ένα μεγάλο και επιβλητικό μαθηματικό οικοδόμημα, από το οποίο αντηχούν πολλοί και βαρυσήμαντοι ισχυρισμοί.

Ας γνωρίσουμε καλύτερα το επίκεντρο του εμφυλίου πολέμου μεταξύ των επιστημόνων.

Η θεωρία των χορδών αποτέλεσε αρχικά μια προσπάθεια για να περιγραφούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων όπως τα πρωτόνια. Έπειτα, εξελισσόμενη, φιλοδοξεί να προσεγγίσει τη δημιουργία μιας πλήρους και ενοποιημένης θεωρίας όλων των θεμελιωδών σωματιδίων και δυνάμεων. Προβλέπει ότι ο κόσμος περιέχει διαστάσεις που δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί και πολλά περισσότερα σωματίδια από αυτά που ήδη γνωρίζουμε.

Σύμφωνα με τη συγκεκριμένη θεωρία, όλα τα πράγματα αποτελούνται από πολύ μικρές ταλαντούμενες χορδές και ο κάθε τρόπος ταλάντωσης της ίδιας χορδής αντιστοιχεί σε διαφορετικό σωματίδιο όπως, για παράδειγμα, ο κάθε διαφορετικός τρόπος ταλάντωσης της χορδής μιας κιθάρας παράγει και διαφορετική νότα. Με άλλα λόγια ο κόσμος δεν αποτελείται από αδιάστατα σημεία αλλά από καθορισμένες χορδές που ξεδιπλώνονται και πάλλονται ώστε να μοιάζουν με σωματίδια².Οι χορδές μπορεί να έχουν άκρες (ανοιχτές χορδές) και να μοιάζουν με κορδόνι ενός παπουτσιού ή μπορεί και να σχηματίζουν βρόχους (κλειστές χορδές) μοιάζοντας με λαστιχάκι. Είναι βέβαια μικρότερες και από την απειροελάχιστη τελεία και απρόσιτες από τα ερευνητικά μάτια των πειραματικών φυσικών.

Η υπερσυμμετρική θεωρία χορδών (θεωρία υπερχορδών) είναι η θεωρία των χορδών που συμπεριλάμβανε και την υπερσυμμετρία³. Η υπερσυμμετρία προτείνει ότι κάθε γνωστό σωματίδιο διαθέτει έναν υπερσυμμετρικό εταίρο⁴.Υπερσυμμετρία ονομάζεται, γενικά ,η διαδικασία κατά την οποία μπορεί να αντικατασταθεί ένα φερμιόνιο από ένα μποζόνιο σε κάποια πειραματική διαδικασία, χωρίς ωστόσο να αλλοιωθούν οι πιθανότητες των διαφόρων δυνατών αποτελεσμάτων. Τα φερμιόνια και τα μποζόνια είναι δύο ευρύτατες κατηγορίες στοιχειωδών αντικειμένων. Τα σωματίδια από τα οποία αποτελείται η ύλη (ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρίνα) είναι φερμιόνια ενώ όλες οι δυνάμεις αποτελούνται από μποζόνια⁴. Η θεωρία των υπερχορδών προβλέπει έντεκα διαστάσεις, απλά η ενδέκατη διάσταση ενώνεται με προκαθορισμένο τρόπο με τη δέκατη και απομένουν τελικά δέκα διαστάσεις. Εμείς αντιλαμβανόμαστε τέσσερις διαστάσεις (τρεις χωρικές και μια χρονική), επειδή οι υπόλοιπες έξι χωρικές έχουν «κουβαριαστεί» σε εξαιρετικά μικροσκοπικούς χώρους⁵.

Πώς όμως μπορεί να ελεγχθεί πειραματικά αυτή η θεωρία;

Οι υπερασπιστές της θεωρίας αναφέρουν πως τμήματα αυτής μπορούν να ελεγχθούν πειραματικά μέσω των κοσμικών ακτίνων (σωματίδια υψηλής ενέργειας που ρέουν στο ηλιακό μας σύστημα από μακρινές πηγές του γαλαξία) και του μεγάλου επιταχυντή αδρονίων (LHC) στο CERN κοντά στη Γενεύη. Ο LHC μπορεί μελλοντικά να παράξει υπερσωματίδια τα οποία αντιπροσωπεύουν τις υψηλότερες δονήσεις που προβλέπει η θεωρία των υπερχορδών⁶.

Ένας πολύ γνωστός φυσικός, ο Μίτσιο Κάκου, υπερασπιζόμενος τη θεωρία αναφέρει πως οι πραγματικές πρόοδοι στη φυσική χρειάζονται χρόνια, ίσως και αιώνες, για να ωριμάσουν. Προσθέτει επίσης πως οι περισσότερες ανακαλύψεις γίνονται έμμεσα και όχι άμεσα. Αναφέρει πως παρά το γεγονός ότι δεν έχουμε τη δυνατότητα να επισκεφτούμε τον ήλιο, μπορούμε να γνωρίζουμε από τι αποτελείται, αναλύοντας τον «απόηχο» του ηλιακού φωτός⁶.

Αυτοί που αντιμάχονται τη θεωρία, προτάσσουν το επιχείρημα πως η πειραματική εξέταση της θεωρίας είναι αδύνατη. Αναφέρουν ότι για να μπορέσουν οι φυσικοί να δουν τις χορδές θα πρέπει να κατασκευάσουν επιταχυντές με μέγεθος μετρούμενο σε έτη φωτός. Επιταχυντές δηλαδή ατόμων που να 'χουν το μέγεθος του Γαλαξία! Θεωρούν πως λαμπρά μυαλά φυσικών στην ουσία ξεγελάστηκαν κυνηγώντας μια άπιαστη θεωρία.

Ανάμεσα στους επικριτές της θεωρίας ήταν ο διάσημος Αμερικανός φυσικός, Ρίτσαρντ Φάινμαν,ο οποίος θεωρούσε πως οι θεωρητικοί των χορδών δεν ήλεγχαν τις ιδέες τους και σκάρωναν κι από μια εξήγηση για κάθε ασυμφωνία με το πείραμα⁵. Χαρακτηριστικό είναι το ειρωνικό σχόλιό του σε ένα σεμινάριο, απευθυνόμενος σε έναν από τους πρωτοπόρους της θεωρίας των χορδών, το φυσικό Τζον Σβαρτς⁷. Ο Φάινμαν αναφερόμενος στις επιπλέον διαστάσεις που απαιτεί η θεωρία των χορδών,του είχε πει: «Ε, Σβαρτς, μέσα σε πόσες διαστάσεις βρίσκεσαι σήμερα;»⁷

Βέβαια, στην ιστορία της φυσικής έχουν καταγραφεί και άλλες φορές έντονες πνευματικές διαμάχες και δεν θα σταματήσουν ούτε και στο μέλλον. Το μόνο σίγουρο είναι ότι στο τέλος κερδισμένη θα βγει η φυσική, άλλωστε η επιστήμη ευδοκιμεί με την αντιπαράθεση.

¹ Μαξ Τέγκμαρκ, Το Μαθηματικό σύμπαν μας, Εκδόσεις Τραυλός

² Εd Regis, Ποιος πήρε την καρέκλα του Αϊνστάιν, Εκδόσεις Τροχαλία

³ Μπράιαν Γκριν, Το κομψό σύμπαν, Εκδόσεις Ωκεανίδα

⁴ Lee Smolin, Θεωρία Χορδών-Όλα ή τίποτα;, Εκδόσεις Τραυλός

⁵ Δημήτρης Νανόπουλος, Στον τρίτο βράχο από τον ήλιο, Εκδόσεις Πατάκη

⁶ Μίτσιο Κάκου, Το Βήμα

⁷ Leonard Mlodinow, Το ουράνιο τόξο του Φάiνμαν, Εκδόσεις Αλεξάνδρεια

ΠΗΓΗ: https://www.huffingtonpost.gr/