Η ιστορική σύγκρουσή των Μπορ και Αϊνστάιν

Ο 20ος αιώνας θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως ο χρυσός αιώνας της εξέλιξης της φυσικής. Στις αρχές του όμως, πριν θεμελιωθεί η Κβαντική Θεωρία, δύο τεράστιοι φυσικοί διαφώνησαν, δημιουργώντας το μεγαλύτερο επιστημονικό debate της ιστορίας.

niels_bohr_albert_einstein3_by_ehrenfest

Με το πέρασμα από τον 19ο στον 20ο αιώνα, ο κόσμος της φυσικής έμελε να αλλάξει κεφάλαιο. Οχι λόγω… χρονολογίας, αλλά λόγω των επαναστατικών ανακαλύψεων. Το 1900 ο Πλανκ εισάγει την έννοια του κβάντου, δίνοντας την πρώτη ώθηση για την θεμελίωση της πιο ολοκληρωμένης φυσικής θεωρίας των εποχών, αλλά και την αφορμή για μια από τις μεγαλύτερες επιστημονικές συγκρούσεις στην ιστορία. Μια διαμάχη σε βαθύτατο επιστημονικό αλλά και φιλοσοφικό επίπεδο.

Πέντε χρόνια αργότερα, ο Αϊνστάιν γενικεύοντας τις ιδέες του Πλάνκ φτάνει στην ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, αποδεικνύοντας ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία συνίσταται από κβάντα. Αυτή η ανακάλυψη έδωσε στον σπουδαίο φυσικό την απόλυτη επιστημονική διάκριση, το βραβείο Νόμπελ. Περίπου 20 χρόνια αργότερα όμως, η εξέλιξη της Κβαντικής Θεωρίας θα τον έβρισκε εντελώς αντίθετο…

1280px-citizen-einstein_0

(Στιγμή από την βράβευση του Αϊνστάιν)

«Ο Θεός δεν παίζει ζάρια» – Η στιγμή που ο Αϊνστάιν διαχώρισε την θέση του

Μέχρι και το 1920 ο Αϊνστάιν και ο Μπορ πρωτοστατούσαν στον νέο τομέα της φυσικής, που στηριζόταν πάνω στην έννοια του κβάντου. Το 1926 όμως, ένας άλλος σπουδαίος φυσικός, ο Μπορν προτείνει πως η κβαντική μηχανική θα πρέπει να εξηγείται βάσει των πιθανοτήτων και όχι βάσει άλλων αιτιοκρατικών κριτηρίων. Κάπου εκεί, ο δρόμος του Αϊνστάιν και του Μπορ χωρίζει, διχάζοντας τον επιστημονικό κόσμο και ανοίγοντας ίσως την μεγαλύτερη αντιπαράθεση στον κόσμο της φυσικής.

«Εγώ, σε κανένα βαθμό, δεν πιστεύω ότι ο Θεός παίζει ζάρια» γράφει ο Αϊνστάιν σε γράμμα του στον Γερμανό φυσικό, εκφράζοντας του την διαφωνία του. Αυτή η φράση έχει μείνει στην ιστορία, ενώ αρκετοί την συνδέουν εσφαλμένα με την αμφισβήτηση του Αϊνστάιν προς την κβαντομηχανική. Κάτι που δεν ισχύει. Ο Αϊνστάιν οφείλει το Νόμπελ του στην έννοια της κβάντωσης, ενώ τα έργα του χρησιμοποιήθηκαν ως θεμέλιοι λίθοι για το «χτίσιμο» της κβαντικής θεωρίας. Αυτό που δεν μπορούσε να αποδεχτεί, ήταν η «τυχαιότητα» μέσα στους νόμους της φυσικής.

Από την άλλη, ο Μπορ θεώρησε πως η πιθανολογική φύση των προβλέψεων στην κβαντομηχανική, ήταν θεμελιώδης για την θεωρία. Οι θεμελιώδεις αρχές του ενός, ήταν ο λόγος που η θεωρία δεν ήταν ολοκληρωμένη για τον άλλο. Η κόντρα μεταξύ των δύο σπουδαίων φυσικών ήταν αναπόφευκτη.

niels_bohr_date_unverified_loc

(Ο σπουδαίος φυσικός Νιλς Μπορ)

Το συνέδριο που μετατράπηκε σε… πεδίο μάχης – Οι πιθανότητες ενάντια στην αιτιοκρατία

Στο 5ο συνέδριο του Solvay, το 1927 στις Βρυξέλλες, πραγματοποιήθηκε μια από τις πιο ιστορικές επιστημονικές συνευρέσεις όλων των εποχών. Από τους 29 σπουδαίους φυσικούς που συμμετείχαν, οι 17 ήταν (ή έγιναν) κάτοχοι βραβείου Νόμπελ Φυσικής. Η συνάντηση τους ήταν από μόνη της ένα αξιομνημόνευτο γεγονός. Αυτό που έκανε το συνέδριο να μείνει στην ιστορία όμως, ήταν η διαμάχη των δύο τιτάνων της φυσικής. Αϊνστάιν και Μπορ, ίσως οι δύο σπουδαιότεροι φυσικοί του 20ου αιώνα, βρέθηκαν αντιμέτωποι.

Οι φυσικοί της εποχής βρέθηκαν σε αδιέξοδο. Η αρχή της απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ που δημοσιεύτηκε εκείνη τη χρονιά, σύμφωνα με την οποία δεν είναι δυνατό να μετρηθεί ταυτόχρονα η θέση και η ταχύτητα ενός σωματιδίου, ήταν κάτι που δεν θα μπορούσαν να δεχτεί ένας ντετερμινιστής.

Το συνέδριο είχε ως στόχο την προσπάθεια να δοθεί μια γενική ερμηνεία στα παράδοξα φαινόμενα που είχαν προκύψει μέσω της κβαντικής θεωρίας. Να βρεθεί, ίσως, μια κοινή συνισταμένη ώστε οι φυσικοί να συνεχίσουν να εργάζονται έχοντας πιο συγκεκριμένες και σταθερές βάσεις. Ωστόσο, από αυτή την άποψη, η συνάντηση απέτυχε παταγωδώς.
solvay_conference_1927(Φωτογραφία με τους συμμετέχοντες του 5ου συνεδρίου του Solvay)

Αφού ακούστηκαν απόψεις διάφορων φυσικών όπως ο Σρόντιγκερ και ο ντε Μπρολί, ήρθε η σειρά του Μπορ να πάρει τον λόγο, για να προσθέσει την… σταγόνα που ξεχείλισε το ποτήρι της αιτιοκρατίας. Σύμφωνα με την πιθανολογική θεωρία που ασπαζόταν, ο Μπορ πρότεινε πως για την μελέτη φαινομένων, όπως για παράδειγμα τις κυματικές εξισώσεις, χρειάζεται να υπολογιστούν σώματα που στην πραγματικότητα μπορεί και να μην υπάρχουν. Οπως «διατάζουν» οι νόμοι των πιθανοτήτων.

Αυτά που είπε ο Μπορ, αργότερα έμειναν στην ιστορία ως «η ερμηνεία της Κοπεγχάγης». Μια μεγάλη μερίδα των παρευρισκόμενων τάχθηκαν υπέρ του, στηρίζοντας ουσιαστικά πως ο κόσμος μας είναι καθαρά πιθανοκρατικός και πως η πλήρη κατανόηση του ενδέχεται να ξεπερνάει τα όρια της λογικής.

Αρκετοί ήταν αυτοί που διαφώνησαν με αυτήν την προοπτική. Ανάμεσα τους και ο Αϊνστάιν, ο οποίος πήρε τον λόγο για να αντικρούσει τα επιχειρήματα του Μπορ. «Αυτό που αποκαλούμε επιστήμη, έχει ως μοναδικό στόχο την διαπίστωση και την εξήγηση όσων υπάρχουν» είπε χαρακτηριστικά. «Είναι λάθος να θεωρούμε πως το καθήκον της φυσικής είναι να μάθει πως είναι η φύση» απάντησε ο Μπορ, σε μια συζήτηση καθαρά φιλοσοφικού χαρακτήρα.

Η σύγκρουση που δεν τελείωσε ποτέ – Η άτυπη νίκη του Μπορ

Με τον έναν να είναι υπέρμαχος της τυχαιότητας και τον άλλο να βλέπει την επιστήμη ως κάτι καθαρά αιτιοκρατικό, η αντιπαράθεση ήταν αδύνατο να λυθεί μέσα σε ένα και μόνο συνέδριο. Το 1935, ο Αϊνστάιν μαζί με τους Ποντόλκσι και Ρόζεν, δημιούργησαν ένα παράδοξο το οποίο ταρακούνησε την κβαντική θεωρία, χαρακτηρίζοντας ως «μη ικανοποιητική» την ερμηνεία της Κοπεγχάγης.

Το γνωστό ως «Παράδοξο EPR» είχε να κάνει με το φαινόμενο της κβαντικής διεμπλοκής, κάτι που δεν θα μπορούσε να εξηγηθεί αναλυτικά σε ένα άρθρο. Ωστόσο, η προσπάθεια του Αϊνστάιν δημιούργησε προβλήματα στην θεωρία του Μπορ. Παρόλα αυτά, ακόμα και με ένα παράδοξο στην… πλάτη, ακόμα και χωρίς σαφή αιτιοκρατία πίσω από τις πιθανότητες, οι νόμοι της Κβαντικής Θεωρίας επιβεβαιώνονται καθημερινά από πειραματικά αποτελέσματα.

Οι επιστήμονες σήμερα έχουν αποδεχτεί πως σε αυτήν την ιστορική αντιπαράθεση, νικητής ήταν ο Μπορ. Αυτά που πρότεινε ο Δανός φυσικός, μαζί με τους υπόλοιπους υποστηρικτές της πιθανολογικής εξήγησης, είναι δεδομένο, πλέον, πως ισχύουν, έστω και χωρίς… φυσική εξήγηση. Από την στιγμή που κάτι «δουλεύει» άψογα πειραματικά, χωρίς το παραμικρό ίχνος λάθους, είναι σωστό.

Ηταν ο Αϊνστάιν λάθος, όταν έλεγε πως η θεωρία είναι ημιτελής, επειδή δεν έχει θεωρητικό υπόβαθρο πίσω από την πιθανότητες; Αυτό είναι κάτι που ακόμα και σήμερα δεν είναι γνωστό. Το σίγουρο είναι πως η Κβαντική Θεωρία είναι σωστή και ως σήμερα αποτελεί το εργαλείο για πλήθος νέων τεράστιων ανακαλύψεων.

Πηγή