Τα επτά «Άγια Δισκοπότηρα» της Φυσικής

Πριν πολλά χρόνια στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής “Περίμετρος” του Καναδά, που έχει δημιουργήσει το 2000 ο Μάικ Λαζαρίδης (δημιουργός του Blackberry), έκανε μια δεκαήμερη εκδήλωση με τίτλο «Από τα Κβάντα στον Κόσμο», στο πλαίσιο της οποίας ζητήθηκε από ένα πάνελ κορυφαίων φυσικών του πλανήτη να απαντήσουν στο πρωτότυπο ερώτημα: «Τι σας κρατάει άγρυπνους τα βράδια;». Ακολουθεί μια σύντομη παράθεση των απαντήσεων.

unsolved-problems-physics

1. Γιατί αυτό το σύμπαν και όχι άλλο;

Αναζητώντας τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης, οι φυσικοί ουσιαστικά εργάζονται με βάση ένα συγκεκριμένο άξονα: να δείξουν γιατί το σύμπαν πρέπει να είναι όπως το βλέπουμε. Αν όμως οι επιστήμονες μπορούν να συλλάβουν με το μυαλό τους άλλους φυσικούς νόμους, γιατί τότε δεν μπορούν τα σύμπαντα που περιγράφουν θεωρητικά, να υπάρχουν κιόλας στην πραγματικότητα σε κάποιο άλλο μέρος; Οι επιστήμονες μπορούν εύκολα να φανταστούν διαφορετικά σύμπαντα με διαφορετικούς νόμους, οπότε το ερώτημα είναι γιατί στο δικό μας σύμπαν υπάρχουν αυτοί οι νόμοι και όχι κάποιοι άλλοι;

2. Από τι είναι φτιαγμένο το κάθε τι;

Είναι πια φανερό στους φυσικούς ότι η κανονική ύλη -από την οποία αποτελούνται τα άτομα, τα άστρα και οι γαλαξίες- αποτελεί μόλις το 4% της συνολικής ενέργειας του σύμπαντος. Το ερώτημα αφορά το υπόλοιπο 96% που αποτελείται από σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια. Και αν μεν η σκοτεινή ύλη ίσως σύντομα «φωτιστεί» με νέα πειράματα, όπως του δορυφόρου «Φέρμι» (Fermi) της ΝΑΣΑ (NASA), τα πράγματα είναι πολύ πιο δύσκολα στη δεύτερη περίπτωση, της μυστηριώδους σκοτεινής ενέργειας, η οποία οδηγεί σε επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος, καθώς εδώ δεν φαίνεται… φως στο βάθος του τούνελ.

3. Πώς λαμβάνει χώρα η πολυπλοκότητα;

Από την απρόβλεπτη συμπεριφορά των χρηματοοικονομικών αγορών μέχρι την αυθόρμητη ανάδυση της ζωής από την ανόργανη ύλη, προκύπτει το ερώτημα με ποιο τρόπο εμφανίζεται και οργανώνεται η πολυπλοκότητα. Με άλλα λόγια, οι φυσικοί δεν έχουν ακόμα καταλάβει πώς απλά πράγματα, μέσα από απλές αλληλεπιδράσεις, οδηγούν σε πολύπλοκα φαινόμενα (βλέπε και «θεωρία του χάους» ).

Unsolved-Mysteries-in-Physics4. Θα αποδειχτεί ποτέ ότι είναι σωστή η θεωρία των χορδών (string theory);

Η θεωρία των χορδών, που υποστηρίζει χονδρικά ότι τα θεμελιώδη σωματίδια της φύσης δεν είναι κουκίδες, αλλά μικροσκοπικές ενεργειακές «χορδές», διαθέτει μια μαθηματική καλαισθησία, αλλά οι φυσικοί αγωνιούν ότι μπορεί να πεθάνουν, χωρίς ποτέ να μάθουν αν αποτελεί την πιο αποκαλυπτική περιγραφή της πραγματικότητας που έχει ποτέ γίνει ή μήπως τελικά δεν είναι παρά ένα γοητευτικό θεωρητικό κατασκεύασμα. Ακόμα και μεγαλεπήβολα πειράματα, όπως αυτό του CERN, είναι απίθανο να δώσουν οριστική απάντηση για το αν οι χορδές όντως υπάρχουν και αποτελούν το θεμέλιο της φύσης.

5. Τι είναι η μοναδικότητα και το Bing Bang ;

Ίσως το μεγαλύτερο μυστήριο (που άπτεται πλέον της θρησκείας) αφορά το «ένα» και «μοναδικό» συμβάν από το οποίο όλα ξεκίνησαν, δηλαδή το Bing Bang, την αρχική «έκρηξη» της Δημιουργίας. Η συμβατική φυσική θεωρεί ότι υπήρξε μια άπειρα καυτή και πυκνή κατάσταση στην αρχή του σύμπαντος, όπου οι γνωστοί φυσικοί νόμοι δεν ίσχυαν. Αλλά οι φυσικοί δεν μπορούν να περιγράψουν -και να καταλάβουν- ακριβώς αυτή την κατάσταση «μοναδικότητας», χωρίς την οποία ασφαλώς αδυνατούν και να προσφέρουν στον κόσμο μια αληθινή «θεωρία του παντός».

6. Τι είναι η…πραγματικότητα στην πραγματικότητα;

Ο υλικός κόσμος φαίνεται «απλός», αλλά, σε κάποιο επίπεδο, βρίσκεται πέρα από την κατανόησή μας. Η κβαντική φυσική, η οποία έδειξε ότι ο παρατηρητής μπορεί να αλλάξει τη φύση του αντικειμένου που παρατηρεί, «υποψιάζει» αρκετούς φυσικούς ότι απλώς έχουμε γρατσουνίσει την επιφάνεια της πραγματικότητας. Κανείς ποτέ μέχρι τώρα δεν έχει καταλάβει πώς γίνεται το σύμπαν να ξέρει πότε παρακολουθείται και ανάλογα να αλλάζει. Για μερικούς, η ουσιαστική «επανάσταση» θα υπάρξει μόνο όταν κατανοηθεί η σχέση ανάμεσα στη φυσική πραγματικότητα και στην ανθρώπινη συνείδηση.

7. Πόσο μακριά μπορεί να μας πάει η Φυσική;

Η επιστημονική αναζήτηση που ξεκίνησε με το Γαλιλαίο (και πιο πριν με τους αρχαίους Έλληνες) και μας έχει αποκαλύψει τόσα πράγματα για το σύμπαν, πλησιάζει στο τέλος της; Έχουν φθάσει οι επιστήμονες κοντά στα όρια της εμπειρικής γνώσης;