Ταξίδι στην δέκατη διάσταση
Μέρος 2ο

Από το περιοδικό Popular Science, Μάρτιος 2004

1o, 2ο, 3ο, 4ο

Το συνειδητοποίησα αυτό όταν παρακολουθούσα ένα μεταπτυχιακό μάθημα μαθηματικών από τον Brian Greene στο πανεπιστήμιο Columbia, ο οποίος έχει συμβάλλει σε σημαντικό βαθμό στην εκλαΐκευση της θεωρίας χορδών, σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν πρέπει να έχει 10 διαστάσεις. (Στην πραγματικότητα πρόσφατες βελτιώσεις στη θεωρία χορδών μας λένε ότι ίσως υπάρχει ακόμα μια διάσταση, κι έτσι ο συνολικός τους αριθμός φθάνει τις 11. Η νέα αυτή διάσταση παραμένει αόρατη επειδή είναι κουλουριασμένη σ' έναν άπειρο αριθμό μικροσκοπικών βρόχων. Ας υποθέσουμε προς το παρόν όμως ότι μιλάμε για 10 διαστάσεις).

Τον καιρό που πήρα τα μαθήματα αυτά έκανα μεταπτυχιακό στη φιλοσοφική θεμελίωση της φυσικής. Το συγκεκριμένο μάθημα ήταν το δυσκολότερο που παρακολούθησα ποτέ. Το μάθημα ήταν ουσιαστικά μια ξενάγηση στον κόσμο της διαφορικής γεωμετρίας. Απ' ότι τουλάχιστον κατάλαβα εγώ θα έπρεπε να ονομάζεται αφηρημένη γεωμετρία, αφού ασχολείται με τις ιδιότητες επιφανειών και όγκων των αντικειμένων στις n διαστάσεις. Η κορύφωση του μαθήματος - με μια μικρή διακοπή γύρω στην 8η εβδομάδα, όταν ο καθηγητής Greene μας αποκάλυψε ότι μόλις είχαμε καταλήξει στη θεμελιώδη εξίσωση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (ποιος να το φανταζόταν!) - ήταν η εισαγωγή στις βασικές αρχές της θεωρίας χορδών. 

Η ενασχόλησή μου με τη δουλειά στο περιοδικό και το πέρασμα του χρόνου, με έκαναν να ξεχάσω όσα έμαθα τότε για τη θεωρία χορδών. Όταν όμως θέλησα ν' ασχοληθώ ξανά με το θέμα, βρήκα για καλή μου τύχη ένα μεταπτυχιακό φοιτητή στο πανεπιστήμιο του Βrown που ασχολείται με τη θεωρία χορδών, τον Subdoh Paul. Για μας όλους που δεν ασχολούμαστε με το θέμα αλλά θέλουμε ζωηρά να μάθουμε, χρειάζεται ένα άτομο για την καθοδήγησή μας, που να κατανοεί το πάθος μου για τον κλάδο, όσο και την σύγχυση που επικρατεί στο μυαλό μου. 

Ο άνθρωπος αυτός λοιπόν με προσκάλεσε στο Δεύτερο Βορειοανατολικό Εργαστήριο Χορδικής κοσμολογίας, το οποίο μου φάνταζε σαν χώρος συνάθροισης αστρολόγων και χειρομαντών. Εκεί σε μια αίθουσα του πανεπιστημίου Columbia, ιδιοφυΐες συζητούσαν για τα σημεία όπου η θεωρία των χορδών συναντά την κοσμολογία - τη μελέτη δηλαδή του Σύμπαντος. Ενώ διεύρυνα τις γνώσεις μου από τις μεταφράσεις που μου έκανε ο  Subdoh κατά τη διάρκεια των διαλειμμάτων, με ανακούφιση ανακάλυψα ότι και αυτός κάποιες φορές δεν καταλάβαινε. Το πεδίο αυτό είναι εξαιρετικά ευρύ και πλούσιο για να μπορεί κανείς να έχει πλήρη εποπτεία. 

Και πως να μην είναι έτσι; Ο λόγος που βρισκόμαστε σ' αυτό το σεμινάριο της χορδιακής κοσμολογίας ήταν ότι η θεωρία των χορδών ήταν εξαιρετικά ελπιδοφόρα τόσο για τη σωματιδιακή φυσική, τη μελέτη του μικρόκοσμου, όσο και για την κοσμολογία. Και οι δύο τομείς ταλαιπωρούνται σήμερα από προβλήματα. Αυτό σημαίνει ότι η γνώση μας για το φυσικό κόσμο παρουσιάζει βαθιά χάσματα άγνοιας. Και οι δύο τομείς έχουν υποστεί αμφισβήτηση λόγω πρόσφατων ανακαλύψεων που δεν μπορούμε να καταλάβουμε. Και οι δύο τομείς ελπίζουν ότι η θεωρία των χορδών - η μαθηματική επεξεργασία της οποίας θέτει ρητά ως απαίτηση την ύπαρξη 10 διαστάσεων - θ' αποτελέσει την πυξίδα που θα μας προσανατολίσει μέσα σ' αυτή τη σύγχυση. 

Το μεγάλο πρόβλημα:

Δεν λέει κανένας ότι η σύγχρονη φυσική δεν είναι συνεπής ή ότι δεν είναι έγκυρη ή ότι δεν είναι ακριβής. σχεδόν για κάθε φαινόμενο που μπορούμε να φανταστούμε, οι αιτιακές και στατιστικές εξηγήσεις που παρέχει η φυσική είναι ακλόνητες.

Η φυσική προβλέπει ότι ο χρόνος σε μερικές περιπτώσεις επιβραδύνεται; Κάνουμε τα αντίστοιχα πειράματα και βλέπουμε ότι ο χρόνος πράγματι επιβραδύνεται και μάλιστα στο βαθμό που είχε υπολογιστεί από τη θεωρία.

Η φυσική υποστηρίζει ότι σωματίδια που βρίσκονται σε πολύ μεγάλη απόσταση μπορούν να αλληλοεπηρεάζονται ακαριαία; Σχεδόν 50 χρόνια αργότερα από τον ισχυρισμό αυτό έχει αναπτυχθεί η κατάλληλη τεχνολογία για να τον ελέγξουμε, και πράγματι τα σωματίδια συμπεριφέρονται με αυτόν ακριβώς τον τρόπο. 

Η φυσική μας ανοίγει κόσμους και συγχρόνως μας δίνει και τα μέσα παρατήρησής τους που δεν θα τους είχαμε ποτέ υποπτευθεί χωρίς αυτήν. Πάρτε για παράδειγμα το κενό που επικρατεί στο βάθος του διαστήματος. Σύμφωνα με τη σύγχρονη φυσική δεν πρόκειται για απόλυτο κενό. Σ' αυτό γεννιούνται και καταστρέφονται κάθε στιγμή αμέτρητα υποατομικά σωματίδια. Τα σωματίδια αυτά οφείλουν το βραχύ βίο τους στην αρχή της απροσδιοριστίας η οποία αποτελεί την καρδιά της κβαντικής μηχανικής. Πρόσφατα σχετικά πειράματα απέδειξαν ότι η νέα αυτή πραγματικότητα όντως υφίσταται. 

Η σύγχρονη φυσική είναι το πιο ισχυρό νοητικό εργαλείο που επινοήθηκε ποτέ για την κατανόηση του φυσικού κόσμου. 

Κι όμως είναι εσφαλμένη!

Ίσως να υπερβάλλουμε λίγο. Η θεωρητική φυσική σφάλλει σε μερικές, φαινομενικά ήσσονος σημασίας, προσεκτικά επιλεγμένες περιπτώσεις. Μια ποσότητα που ονομάζεται διπολική ροπή του μιονίου αποκλίνει από την πειραματική της τιμή κατά 0,00005%. Επίσης η θεωρητική τιμή μιας άλλης ποσότητας, της sin²θ_W (η οποία προφέρεται ως τετράγωνο του ημιτόνου του θήτα_W) διαφέρει από την πειραματική κατά 1%.

Υπάρχει επίσης μια ακόμη ασυμφωνία, η οποία δεν είναι τόσο μικρή. Πράγματι με όρους ολικής ενέργειας, αυτό "το πράγμα" ότι κι αν είναι, είναι το μεγαλύτερο "αντικείμενο" του Σύμπαντος. έχει 14πλάσια ενέργεια από την ολική ενέργεια όλων των αστέρων, των γαλαξιών, των μαύρων τρυπών, των πρωτονίων, των ηλεκτρονίων και όλων όσων έχουμε εντοπίσει ή έχουμε φανταστεί ότι υπάρχουν στο Σύμπαν. Με την πάροδο του χρόνου θα μπορούσε να γίνει τόσο ισχυρό ώστε να διαμελίσει όλα τα βασικά συστατικά της ύλης του Σύμπαντος. Δεν έχουμε ιδέα περί τίνος πρόκειται.

1o, 2ο, 3ο, 4ο