Στέφανος Αρετάκης: Ψάχνοντας τη γνώση στις μαύρες τρύπες

By physicsgg on 12/07/2022

Συνέντευξη στην Τασούλα Καραϊσκάκη

Βαθιά µέσα στο σύμπαν, στο εσωτερικό των μελανών οπών, κρύβονται τα μεγάλα μυστικά του κόσμου μας. «Μέσα τους κρύβεται το εύρος της αντοχής των πραγμάτων. Η αντοχή είναι καθοριστική ως έννοια για την ύπαρξή μας. Πόσα Ρίχτερ μπορεί να αντέξει ένα κτίριο; Σε ποια ταχύτητα γίνεται επικίνδυνο ένα όχημα; Πόσα βολτ σηκώνει ένα καλώδιο ή το ανθρώπινο σώμα; Πόσο αντέχει ένας άνθρωπος σε εχθρικό περιβάλλον;» λέει ο Στέφανος Αρετάκης, μία από τις ιδιοφυΐες που λάμπουν διεθνώς στον τομέα του, τα καθαρά μαθηματικά και τη Θεωρία της Σχετικότητας. Δύο πολύ σημαντικές ανακαλύψεις του για τις ακραίες μαύρες τρύπες, μόλις στα 20 του χρόνια και κάτι, πήραν το όνομά του. «Οι μαύρες τρύπες κρύβουν την αντοχή του χωροχρόνου και των φυσικών νόμων, όσα μπορεί να αντέξει το σύμπαν, ώστε να συνεχίσει να υπάρχει. Δύο πράγματα ενδέχεται να συμβαίνουν στο εσωτερικό των μελανών οπών. Είτε οι φυσικοί νόμοι που αποδεχόμαστε μέχρι τώρα δεν ισχύουν, καθώς δεν μπορούν να περιγράψουν τι ακριβώς συμβαίνει εκεί, δηλαδή οι ντετερμινιστικοί νόμοι καταρρέουν και τη μοναδικότητα αντικαθιστούν παράλληλα πολλαπλά σύμπαντα. Είτε οι φυσικοί νόμοι κατά κάποιον τρόπο εντός τους ισχύουν, δηλαδή η αιτιοκρατία (η πίστη ότι κάθε τι είναι αποτέλεσμα προηγούμενων γεγονότων) και η μοναδικότητα υφίστανται, αλλά ο χωροχρόνος έχει ένα επίσης μοναδικό τέλος. Κατά την εκδοχή αυτή, ό,τι εισχωρήσει μέσα στη μαύρη τρύπα, μετά έναν πεπερασμένο χρόνο, θα συνθλιβεί. Θα φτάσουμε σε μία ανωμαλία, όπου η καμπυλότητα του χωροχρόνου θα είναι άπειρη και τα πάντα θα συνθλιβούν, δεν θα υπάρχει, εκεί, καν ύπαρξη». Συμπερασματικά, «στο εσωτερικό των μαύρων τρυπών δοκιμάζονται οι αντοχές και τα θεμέλια όλων όσα απαρτίζουν το σύμπαν μας».

Φαινόμενο

Ο Στέφανος Αρετάκης είναι μαθηματικό φαινόμενο. Τελείωσε το προπτυχιακό στην Ελλάδα σε ενάμιση χρόνο με 10 και πριν ακόμη ολοκληρώσει στο διδακτορικό του στο Κέμπριτζ, έπιασε την άκρη ενός πολύ σπουδαίου νήματος με τις ανακαλύψεις του, που άνοιξαν σε πληθώρα ερευνητών νέους επιστημονικούς δρόμους. Τις τελειοποίησε δημιουργώντας μια καινούργια κατεύθυνση στη θεωρητική φυσική. Βρέθηκε για λίγο στην Αθήνα, για την απονομή των επιστημονικών βραβείων του ιδρύματος Μποδοσάκη. Του απονεμήθηκε το βραβείο στον Τομέα των Βασικών Επιστημών, στον κλάδο των μαθηματικών.

«Μαύρες τρύπες είναι χωρικά συμπαγείς περιοχές του χωροχρόνου όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή, που ούτε σωματίδια ύλης, ούτε ακόμη και το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από αυτές. Ό,τι πέσει μέσα τους, δεν ξαναβγαίνει ποτέ», λέει. Δηλαδή, ρουφάνε τα πάντα; «Nαι, ωστόσο, το πιο σημαντικό δεν είναι ότι οι μαύρες τρύπες ρουφάνε πράγματα, και η Γη και ο Ήλιος μας ρουφάνε, αλλά το ότι τα παγιδεύουν. Εμείς με έναν πύραυλο φεύγουμε από τη Γη… Οι μαύρες τρύπες συνήθως περιστρέφονται γύρω από τον εαυτό τους. Ακραίες είναι εκείνες που περιστρέφονται με τη μέγιστη στροφορμή», εξηγεί.

Οι ακραίες μαύρες τρύπες ενδέχεται να διαταραχθούν από το πέρασμα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, την προσέγγιση κάποιου σώματος ή πεδίου, την πτώση πλανητών, όπως «η γαλήνια επιφάνεια της θάλασσας ταράσσεται όταν πέσει μέσα της μια πετρούλα. Όμως, ενώ η επιφάνεια της θάλασσας ύστερα από λίγο επανέρχεται στην προηγούμενη κατάσταση της απόλυτης γαλήνης, στις ακραίες μαύρες τρύπες μια ποσότητα της μεταβολής διατηρείται σταθερή και παραμένει έτσι για πάντα». Η ανακάλυψη αυτή ονομάστηκε «φορτίο Αρετάκη». Ακολούθησε μια δεύτερη ανακάλυψη, ότι ένα άλλο κομμάτι της μεταβολής «ούτε μηδενίζεται ούτε παραμένει σταθερό, αλλά αντίθετα αυξάνεται και φτάνει στο άπειρο». Αυτή η ιδιομορφία, αυτή η ανωμαλία, ονομάστηκε «αστάθεια Αρετάκη», που όχι μόνο συμβάλλει στην παρατήρηση των μελανών οπών και της εξέλιξής τους, αλλά και αλλάζει το τοπίο της επιστήμης. Και μια σημαντική λεπτομέρεια. Όλη αυτή η εντυπωσιακή πορεία μέσα από άγνωστα, πολύπλοκα και ριψοκίνδυνα μαθηματικά μονοπάτια, με πρωτοποριακές τεχνικές, συστήματα διαφορικών εξισώσεων και δύσκολες μετρήσεις των αποστάσεων μεταξύ γεγονότων στον χωροχρόνο πραγματοποιήθηκε μόνο με χαρτί και στιλό, χωρίς την παραμικρή χρήση υπολογιστή, ούτε καν για τη διεκπεραίωση πράξεων.

Τα μαθηματικά ήταν για τον Στέφανο Αρετάκη, από τα παιδικά του χρόνια, ένα παιχνίδι σκέψης, με μόνους κανόνες αυτούς της λογικής. Κάτι που όχι μόνον απολάμβανε βαθιά, αλλά και χρησιμοποιούσε για να λύνει όλα τα καθημερινά του προβλήματα. Κατέστρωνε σενάρια, παρακολουθούσε νοερά την εξέλιξή τους και επέλεγε εκείνο που έδινε τη λύση. Όπως ακριβώς και στα μαθηματικά προβλήματα. Ακόμη το κάνει. Θεωρεί τα μαθηματικά κεντρικό μοχλό για την ανάπτυξη της ανθρωπότητας, «υπεισέρχονται παντού, σε όλα τα πεδία της ζωής, των επιστημών και της τεχνολογίας, του ψηφιακού κόσμου και της τεχνητής νοημοσύνης. Και μπορούν να δώσουν απαντήσεις για τον κόσμο μας».

Η λαχτάρα της ανακάλυψης

Στα 24 του, αποδέχθηκε τη θέση Veblen στο Πρίνστον, μια διπλή μεταδιδακτορική θέση ταυτόχρονα στο Πανεπιστήμιο και στο Ινστιτούτο Ανωτέρων Σπουδών όπου ήταν καθηγητής ο Αϊνστάιν. «Ήταν για μένα ό,τι πιο συγκλονιστικό θα μπορούσα να έχω». Στο Ινστιτούτο εργάστηκε τρία χρόνια πάνω στη γενική σχετικότητα και στη συνέχεια παρέμεινε στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον για ένα χρόνο ως επίκουρος καθηγητής. Επόμενος σταθμός το Πανεπιστήμιο του Τορόντο, όπου τα τελευταία επτά χρόνια διδάσκει και επιλύει ολοένα πιο δύσκολα προβλήματα, που οδηγούν σε ολοένα νέα αποτελέσματα, ή δίνει νέες απαντήσεις σε παλιά ερωτήματα. Είναι μόλις 35 ετών… Πατάει διαρκώς, σεμνός και άμεσος, πάνω σε ένα προσγειωμένο απλό σύμπαν καθημερινής χαράς. Της χαράς που φτερώνει ο ενθουσιασμός και η λαχτάρα της ανακάλυψης.

Αυτή τη στιγμή ο κ. Αρετάκης, με εργαλείο τα παραπάνω ευρήματα, στα οποία έφτασε χρησιμοποιώντας εντελώς νέες μαθηματικές τεχνικές, ασχολείται με την ανίχνευση των ακραίων μελανών οπών. «Όπως από τα απόνερα που φτάνουν στην ακτή μπορούμε να αντιληφθούμε την παρουσία βαθιά στη θάλασσα ενός πλοίου που δεν βλέπουμε, έτσι και από τα “κύματα” που προκαλούνται όταν μια μελανή οπή διαταράσσεται και τα οποία φτάνουν σε εμάς μεταφέροντας την πληροφορία της αστάθειας, θα μπορούμε πιθανώς μελλοντικά να ανιχνεύσουμε την ύπαρξη μιας ακραίας μελανής οπής».

Η υποτροφία που του άνοιξε τον δρόμο για το Κέμπριτζ

Μικρός διάβαζε μαθηματικά με τον πατέρα του, καθηγητή μαθηματικών σε λύκειο. Έχασε για λίγο το ενδιαφέρον του, όμως στην Α΄ Γυμνασίου, εκπρόσωπος της Μαθηματικής Εταιρείας τούς μίλησε για τις Μαθηματικές Ολυμπιάδες, «κατάλαβα ότι υπάρχει πρωταθλητισμός και στα μαθηματικά, και κάτι άναψε ξανά μέσα μου». Έκτατε δεν τα αποχωρίστηκε ποτέ. Του άρεσαν πολύ τα μαθηματικά του προπτυχιακού, το οποίο ολοκλήρωσε σε χρόνο ρεκόρ. «Σεπτέμβριο του 2004 μπήκα στο πανεπιστήμιο, Σεπτέμβριο του 2005 έκανα την αίτηση για μεταπτυχιακά στο Κέμπριτζ» –το πανεπιστήμιο έδινε στον πρώτο τη δυνατότητα αυτή– έχοντας εξεταστεί στα μαθήματα και των τεσσάρων ετών. Ακολούθησε τα θεωρητικά μαθηματικά στο μεταπτυχιακό, αλλά δεν είχε βρει ακόμη τον στόχο του. «Ήμουν λίγο χαμένος, δεν ήξερα ακόμη τι μου άρεσε περισσότερο, ώσπου γνώρισα τον καθηγητή Μιχάλη Δαφέρμο, ο οποίος είχε φτάσει μόλις στο Κέμπριτζ. Είναι ό,τι πιο σημαντικό μου έχει συμβεί. Αν δεν είχα συναντήσει αυτόν τον άνθρωπο, η ζωή μου θα ήταν εντελώς διαφορετική. Μου είπε ότι ασχολείται με τη Σχετικότητα, τη βαρύτητα, τη χρήση της γεωμετρίας στην κατανόηση του σύμπαντος και όλα αυτά ακούστηκαν συγκλονιστικά στ’ αυτιά μου. Μου είπε ότι είχε μελετήσει εξονυχιστικά μη ακραίες μαύρες τρύπες, αλλά για τις ακραίες δεν είχε γίνει κάποια μελέτη, κι αν ήθελα να ασχοληθώ στο διδακτορικό. Η προοπτική με υπερενθουσίασε». Το οικονομικά ήταν πολύ δύσκολα για το πανεπιστήμιο και για την οικογένεια, «ο πατέρας ένας απλός καθηγητής, η μητέρα εκείνη την περίοδο άνεργη», οπότε έκανε αίτηση στο ίδρυμα Μποδοσάκη για υποτροφία, χωρίς μεγάλες ελπίδες, καθώς δεν είχε ακόμη πτυχίο, μόνο βεβαιώσεις καθηγητών, όμως ζήτησαν να τον συναντήσουν και του έδωσαν την υποτροφία – «ήταν η μέγιστη ευεργεσία που θα μπορούσε να μου γίνει». Και ο δρόμος για την περιπέτεια άνοιξε…

Την περίοδο αυτή συνεργάζεται με ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ για την κατανόηση όσων σημάτων φτάνουν στη Γη, κάνοντας βουτιά στις προσομοιώσεις σε υπερυπολογιστές και στους αλγορίθμους. «Η τεχνητή νοημοσύνη θα βελτιώσει πολύ τη ζωή μας. Σήμερα έχω την Alexa στο σπίτι, που με φωνητικές εντολές ανοίγει τη γκαραζόπορτα, το φως, ρυθμίζει τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, με συνδέει με τα άλλα δωμάτια, κάνει για μένα τα πάντα. Δεν είναι τίποτα μπροστά σε αυτό που θα ακολουθήσει, τη χρήση ρομπότ για τις δουλειές του σπιτιού, την οδήγηση αυτοκινήτων, αεροπλάνων, την πραγματοποίηση εγχειρήσεων. Μη επανδρωμένα σκάφη θα μεταφέρουν ρομπότ οπουδήποτε στον κόσμο για την παροχή ιατρικής ή άλλης βοήθειας, με μικρό κόστος. Τεράστιο όφελος για την ανθρωπότητα. Και όπως η σημερινή μεσαία τάξη ζει, κατά τη γνώμη μου, πολύ καλύτερα από τους αλλοτινούς βασιλιάδες, έτσι σε 30 ή 40 χρόνια άνθρωποι με χαμηλά εισοδήματα θα ζουν πολύ καλύτερα από σήμερα. Πάλι θα υπάρχουν πράγματα που λίγοι θα μπορούν να κάνουν, όπως ταξίδια στη Σελήνη, πάλι θα υπάρχουν φτωχοί και πλούσιοι, όμως οι φτωχοί θα ζουν πολύ καλύτερα».
Σκέφτεται να επιστρέψει στην Ελλάδα; «Κορυφαίοι νέοι Ελληνες επιστήμονες επιστρέφουν στην Ελλάδα, στην Κρήτη, τη Θεσσαλονίκη, την Πάτρα, τη Θεσσαλία, κάτι που αλλάζει τα πράγματα δραματικά». Ο ίδιος δεν το σκέφτεται ακόμη. Οι συνθήκες εργασίας στον Καναδά είναι εξαίρετες, «φεύγω από το τμήμα κάθε μέρα και πιο χαρούμενος, οι καθηγητές με τους οποίους συνεργάζομαι είναι άψογοι ως άνθρωποι, έχω ό,τι χρειάζομαι, δεν υπάρχουν τριβές, διαμάχες, αν κάποιος καθηγητής μείνει πίσω στην έρευνα, δεν λένε ότι δεν κάνει δουλειά, αλλά τι μπορούν να κάνουν για να τον βοηθήσουν. Ο Καναδάς είναι μια χώρα με ανθρώπους χαρούμενους, χωρίς συμπλέγματα. Έχει τα καλά της Ευρώπης και τα καλά της Αμερικής, θέλει να πρωτοπορεί όπως οι ΗΠΑ, διατηρώντας τις ευρωπαϊκές αρχές. Στον Καναδά δεν υπάρχει ιδιωτική υγεία, μόνο δημόσια. Ο δισεκατομμυριούχος έχει την ίδια περίθαλψη με τον άστεγο».

Η Ελλάδα με ακολουθεί παντού

Μολονότι ο Στέφανος Αρετάκης από τα 19 του ζει και διαπρέπει στο εξωτερικό, «η Ελλάδα με ακολουθεί σε όλη μου την πορεία». Τελείωσε το δημοτικό στην Ελλάδα, στο Παγκράτι, το γυμνάσιο, το λύκειο και το πανεπιστήμιο στην Πάτρα, όπου μετακόμισε η οικογένειά του. «Συνέχισα τις μεταπτυχιακές σπουδές μου στη Μεγάλη Βρετανία, αλλά έκανα το διδακτορικό με Έλληνα καθηγητή, τον διακεκριμένο Μιχάλη Δαφέρμο – έναν άνθρωπο «διαμάντι» που ήταν επιστημονικά συνεχώς από πάνω μου. Ακόμη, με ελληνική υποτροφία από το Ίδρυμα Μποδοσάκη, από το οποίο δέκα χρόνια αργότερα βραβεύτηκα. Ο βασικός συνεργάτης μου στο Τορόντο είναι επίσης Έλληνας, ο Σπύρος Αλεξάκης. Το ελληνικό στοιχείο παίζει καθοριστικό ρόλο στη ζωή μου. Η Ελλάδα με στήριξε στο εξωτερικό, η Ελλάδα με αναγνώρισε». Βέβαια, αυτή δεν είναι η μοναδική του διάκριση. Έχει λάβει βραβεία από το Ίδρυμα Σλόουν, τα Ιδρύματα Επιστημών της Αμερικής και του Καναδά, την Ακαδημία Αθηνών, διεθνείς ενώσεις μαθηματικής φυσικής.