Ύμνος στη Βασική Επιστήμη

στις

Είναι αδιαμφισβήτητο το γεγονός πως τα επιτεύγματα της φυσικής δεν σταματούν ποτέ.Δύο από αυτά, τα οποία είχαν τεράστια απήχηση σε όλη την ανθρωπότητα και όχι μόνο στις τάξεις των επιστημόνων, ήταν η ανίχνευση του Σωματιδίου Higgs και των βαρυτικών κυμάτων. Οι περισσότεροι όμως αναρωτιούνται και θέλουν να μάθουν από τους επιστήμονες ποια είναι η χρησιμότητα αυτών των ανακαλύψεων και πώς επηρεάζουν αυτές την καθημερινή τους ζωή.physics-basic

Δεν είναι λίγοι αυτοί που αμφισβητούν την αξία της χρηματοδότησης ανάλογων πειραμάτων μιας και θεωρούν πως τα συμπεράσματα, που προκύπτουν από τη βασική έρευνα, αφορούν μόνο στους εξειδικευμένους επιστήμονες και όχι στο κοινωνικό σύνολο! Και όμως τα επιτεύγματα της βασικής επιστήμης έχουν οδηγήσει σε έναν μακρύ κατάλογο από ανακαλύψεις τεράστιας οικονομικής και πρακτικής σημασίας,ένας κατάλογος που συμπληρώνεται καθημερινά.

Ο Άγγλος φυσικός J.J.Thomson (βραβευμένος με Νόμπελ το 1906), που είχε ανακαλύψει το ηλεκτρόνιο,περιγράφει με έναν αρκετά ενδιαφέρον τρόπο τη διαφορά μεταξύ της βασικής και της εφαρμοσμένης επιστήμης σε μια ομιλία του το 19161:

«Με τον όρο έρευνα στην καθαρή επιστήμη εννοώ την έρευνα που γίνεται χωρίς να έχουμε ιδέα για την εφαρμογή της στο βιομηχανικό τομέα αλλά που έχει αποκλειστικό στόχο τη διεύρυνση της γνώσης μας για τους νόμους της Φύσης.Θα δώσω μόνο ένα παράδειγμα της «χρησιμότητας» τέτοιου είδους έρευνας,μια περίπτωση που έχει τονιστεί ιδιαίτερα από τον πόλεμο-εννοώ τη χρήση των ακτίνων-Χ στη χειρουργική.Τώρα πώς ανακαλύφθηκε αυτή η μέθοδος;Δεν ήταν το αποτέλεσμα της έρευνας στην εφαρμοσμένη επιστήμη που προσπαθούσε να βρει μία καλύτερη μέθοδο εντοπισμού των πληγών από τις σφαίρες.Τέτοιου είδους έρευνα θα μπορούσε να οδηγήσει στην κατασκεύη βελτιωμένων καθετήρων αλλά δεν μπορούμε να φανταστούμε ότι θα οδηγούσε στην ανακάλυψη των ακτίνων-X.Όχι,αυτή η μέθοδος ανακαλύφθηκε εξαιτίας της έρευνας στην καθαρή επιστήμη,που γινόταν με στόχο να ανακαλύψουμε ποια είναι η φύση του ηλεκτρισμού.»

physics_blackboardΣτο ίδιο μήκος κύματος κινείται και ο φυσικός C.H.Llewellyn Smith (διετέλεσε Γενικός Διευθυντής του CERN την περίοδο 1994-1998) ο όποιος σε ένα άρθρο του {1} πολύ εύστοχα σημειώνει:

«Η έρευνα για βασική γνώση,που κινητοποιείται από την περιέργεια,είναι όσο χρήσιμη είναι και η έρευνα για εξεύρεση λύσεων σε συγκεκριμένα προβλήματα.Οι λόγοι για τους οποίους έχουμε πρακτικούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές σήμερα και δεν τους είχαμε εκατό χρόνια πριν,δεν είναι ότι εντωμεταξύ ανακαλύψαμε την ανάγκη για τους υπολογιστές.Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές οφείλουν την ύπαρξή τους στις ανακαλύψεις της θεμελιώδους φυσικής που υπογράφουν τη σύγχρονη ηλεκτρονική,στην ανάπτυξη της μαθηματικής λογικής και στην ανάγκη των πυρηνικών φυσικών τη δεκαετία του ΄30 να αναπτύξουν τρόπους να μετρούν σωματίδια.»

physics1Οι περισσότερες καινοτομίες στον εικοστό αιώνα χρωστούν την ύπαρξή τους στη βασική επιστημονική σκέψη.

Η κβαντική μηχανική είναι θεμελιώδης για την κατανόηση του συνόλου των πραγμάτων του κόσμου μας και βρίσκεται στον πυρήνα των περισσοτέρων τεχνολογικών εξελίξεων των τελευταίων 50 χρόνων. Δίχως την κβαντική μηχανική {2} θα ήταν αδύνατο να κατανοήσουμε τη σύγχρονη χημεία, την ηλεκτρονική και την επιστήμη των υλικών.Δεν θα μπορούσαμε να ανακαλύψουμε το τσιπ πυριτίου και το λέιζερ, δεν θα είχαμε τηλεοράσεις,κινητά τηλέφωνα,υπολογιστές. Πάμπολλες είναι και οι εφαρμογές στην Ιατρική(ακτίνες-X, χειρουργική με λέιζερ, Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων).

Θα πρέπει να σημειώσουμε πως πολλές συσκευές και τεχνικές που αναπτύχθηκαν για τις ανάγκες τις βασικής έρευνας κατέληξαν να έχουν τεράστια αξία για την καθημερινότητα του ανθρώπου.

Kανένας δεν θα μπορούσε να φανταστεί πως η έρευνα στη φυσική στο CERN θα οδηγούσε σε ένα σύστημα επικοινωνίας που θα επέτρεπε σε όλους μας να έχουμε τη μεγαλύτερη δυνατή πρόσβαση στην πληροφορία μέσω ενός υπολογιστή.Το πιο δημοφιλές σύστημα σήμερα, ο Παγκόσμιος Ιστός (Word Wide Web) ξεκίνησε από το CERN το Μάρτιο του 1989. Αρχικά ήταν σχεδιασμένο για να βοηθάει στην επικοινωνία μετάξυ των επιστημόνων που ασχολούνταν με τη Φυσική των Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δηλαδή να έχουν όλοι πρόσβαση σε κοινές βάσεις δεδομένων να μπορούν να ανταλλάσσουν και να δουλεύουν πάνω σε κοινά επιστημονικά άρθρα κτλ. H ευκολία στη χρήση του συγκεκριμένου λογισμικού εργαλείου,  του WWW, κατέστησε γρήγορη τη διάδοσή του σε ολόκληρο τον κόσμο και πέρα από την ακαδημαϊκή κοινότητα.

Σημαντικά εργαλεία έρευνας της Φυσικής που χρησιμοποιούνται και σε άλλους τομείς της ζωής είναι οι επιταχυντές, ειδικές μηχανικές διατάξεις που μπορούν και επιταχύνουν σωματίδια σε υψηλές ταχύτητες. Από το πλήθος των επιταχυντών παγκοσμίως οι μισοί και παραπάνω χρησιμοποιούνται στην ιατρική, αφενός στην απεικόνιση και αφετέρου στη θεραπεία. Οι επιταχυντές έχουν επιπρόσθετα και πολλές εφαρμογές στη βιομηχανία(επεξεργασία βιομηχανικών προϊόντων, αποστείρωση ιατρικού εξοπλισμού και τροφής, βελτίωση αντοχής βιομηχανικών προιόντων, κατασκευή ημιαγωγών στη βιομηχανία των ηλεκτρονικών υπολογιστών).

skylineΑξίζει η αναφορά και στους ανιχνευτές σωματιδίων που έχουν βρει και άλλες εφαρμογές πέρα από την επιστήμη,με χαρακτηριστικά παραδείγματα την ερευνητική τους χρήση σε ιατρικές απεικονίσεις,στη μελέτη του μεταβολισμού των ζώων ενώ χρησιμοποιούνται και στον έλεγχο του περιεχομένου των μεγάλων φορτηγών αυτοκινήτων.

Ακόμη και από τη γενική θεωρία της σχετικότητας (η θεωρία του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα) έχει προκύψει ένα παράπλευρο προϊόν. Χάρη στην γενική θεωρία της σχετικότητας λειτουργεί το GPS {3} (Παγκόσμιο Σύστημα Προσδιορισμού Θέσης). Aν δεν είχε ληφθεί υπόψη η γενική σχετικότητα στα δορυφορικά συστήματα πλοήγησης GPS, τα σφάλματα θα συσσωρεύονταν με έναν ρυθμό της τάξεως των περίπου δέκα χιλιομέτρων ημερησίως.

Αναμφίβολα,η πρακτική και οικονομική σημασία της βασικής έρευνας είναι τεράστια απλά οι εφαρμογές από τις θεμελιώδεις ανακαλύψεις είναι αρκετά μακροπρόθεσμες και απρόβλεπτες.

Σημαντική όμως είναι η συνεισφορά της βασικής επιστήμης στον πολιτισμό και στην παιδεία. Η ζωή του ανθρώπου εμπλουτίστηκε και η αντίληψή του άλλαξε π.χ με τη γνώση του ηλιοκεντρικού συστήματος,της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης,της διαστολής του Σύμπαντος κ.ά. Επιπλέον από την έρευνα στη βασική επιστήμη προέκυψε ένας μεγάλος αριθμός ατόμων με υψηλά προσόντα οι οποίοι συνέχισαν τη σταδιοδρομία τους στην εφαρμοσμένη έρευνα,στη βιομηχανία και το εμπόριο.

Ως επίλογο να δανειστούμε μερικά ακόμη λόγια από την ίδια ομιλία του J.J.Thomson, στην οποία έγινε αναφορά προηγουμένως {4}:

“Η εφαρμοσμένη επιστήμη οδηγεί σε βελτιώσεις παλαιών μεθόδων ενώ η βασική επιστήμη οδηγεί σε νέες μεθόδους.Η εφαρμοσμένη επιστήμη οδηγεί σε μεταρρυθμίσεις,ενώ η καθαρή επιστήμη οδηγεί σε επαναστάσεις και οι επαναστάσεις,πολιτικές και επισημονικές,είναι ισχυρά εργαλεία,εάν είσαι με το μέρος του νικητή.»

1.C.H.Llewellyn Smith,What’s the use of basic science?,CERN

2)Jim Al-Khalili,Quantiκά Πaράδοξα,Εκδόσεις Τραυλός

3)Stephen Hawking & Leonard Mlodinow,Το μεγάλο σχέδιο,Εκδόσεις Κάτοπτρο

4)Κριστόφ Γκαλφάρ,Το Σύμπαν στα Χέρια σας,Εκδόσεις Καλέντης

Σταύρος Καρατζίκος Διδάκτωρ Θεωρητικής Φυσικής Πηγή

Advertisements