Ο νομπελίστας Sheldon Glashow, μιλάει έξω από τα δόντια για τη σημερινή κατάσταση στο μέτωπο της φυσικής

Από μια συνέντευξη στο κανάλι NOVA, Νοέμβριος 2003

Ο Sheldon Glashow έχει  ισχυρές απόψεις για τη θεωρία χορδών. Πιστεύει  πώς έχει αποτύχει στον αρχικό στόχο της να ενσωματώσει τη βαρύτητα στο μοντέλο των στοιχειωδών σωματιδίων. Λέει επίσης πως “Οι θεωρητικοί των χορδών έχουν αναπτύξει μια θεωρία που μοιάζει να είναι αυτοσυνεπής και πολύ όμορφη αλλά παρόλα αυτά δεν την καταλαβαίνω.” 

Στη συνέντευξή του αυτή προς το επιστημονικό κανάλι Nova, ο Glashow, καθηγητής στην έδρα Arthur G.B. Metcalf της φυσικής στο πανεπιστήμιο της Βοστώνης και τιμηθείς με το βραβείο Νόμπελ του 1979 στη φυσική (μαζί με το Steven Weinberg και Abdus Salam), λέει ότι δυστυχώς κατά τη δική του άποψη η θεωρία χορδών έχει προσελκύσει τα φωτεινότερα νέα αστέρια στο στερέωμα της φυσικής σήμερα. 

NOVA:  Και τις δεκαετίες του '60 και 70' όταν υπήρξαν τεράστιες  ανακαλύψεις στη φυσική σωματιδίων, πώς θα περιγράφατε τη σχέση μεταξύ της θεωρίας και του πειράματος; 

Glashow: Ήμουν στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ από το 1963 ως το 1966 ως καθηγητής, και θυμάμαι σαφώς ότι οι πειραματιστές και οι θεωρητικοί βρίσκονταν σε πολύ στενή επαφή.

Ο Luis Alvarez, που ήταν πολύ διακεκριμένος και λαμπρός πειραματικός φυσικός, έκανε πάντα μια φορά την εβδομάδα ή το δεκαπενθήμερο μια συγκέντρωση στο σπίτι του  στην οποία θα προσκαλούσε την πειραματική ομάδα του και μερικούς από τους τοπικούς θεωρητικούς, στους οποίους συμπεριλαμβανόμουν και εγώ. Ήταν μια  θαυμάσια εμπειρία.

Κάθε εβδομάδα ή κάθε δύο εβδομάδες θα ακούγαμε για τις πιο πρόσφατες ανακαλύψεις -- θα υπήρχε πάντα ένα ή δύο -- και προσπαθούσαμε να βοηθήσουμε τους πειραματιστές να ερμηνεύσουν τα στοιχεία τους  δεδομένου ότι έθεταν σ' εμάς τις ερωτήσεις  για αυτά τα παράξενα αποτελέσματα που είδαν στο εργαστήριο. Ήταν μια πολύ οικεία σχέση. Αυτή η οικειότητα συνεχίζεται και σήμερα βεβαίως στο πανεπιστήμιό μου.

Αλλά παραδόξως έχει υπάρξει μια νέα ανάπτυξη, στην οποία μια νέα κατηγορία των φυσικών κάνει φυσική, -αναντίρρητα πρόκειται για φυσική,-  αλλά φυσική ενός είδους που δεν αφορά κανέναν πειραματικό. Αυτή η νέα κλάση φυσικών ενδιαφέρεται για το πείραμα από μια πολιτιστική αλλά όχι επιστημονική άποψη, επειδή έχουν στραφεί στις ερωτήσεις που το πείραμα αδυνατεί να εξετάσει. Έτσι αυτό είναι μια αλλαγή.

Είναι κάτι που άρχισε να αναπτύσσεται στη "δεκαετία του '80, αυξήθηκε στη" δεκαετία του '90, και προσελκύει σήμερα πολλούς από τους καλύτερους και πιο οξυδερκείς φυσικούς. Καλείται θεωρία υπερχορδών και είναι, απ' όσο μπορώ να δω, συνολικά διαζευγμένη από το πείραμα ή την παρατήρηση. εν πάση περιπτώσει αν δεν είναι συνολικά διαζευγμένη από το πείραμα είναι κατά μεγάλο μέρος.

Οι θεωρητικοί των υπερχορδών θα αρνηθούν βέβαια κάτι τέτοιο. Θα πουν ότι "Εμείς προβλέψαμε την ύπαρξη της βαρύτητας." Αλλά  ήξερα πολλά για τη βαρύτητα προτού να υπάρξουν οποιοιδήποτε θεωρητικοί των υπερχορδών, έτσι αυτό δεν το παίρνω ως πρόβλεψή τους.

 NOVA: Όταν εσείς ακούσατε αρχικά για τη θεωρία χορδών, τι σκέφτηκε; 

Glashow: Η θεωρία χορδών είχε μια μακριά και θαυμάσια ιστορία. Δημιουργήθηκε ως τεχνική για να προσπαθήσει να καταλάβει την ισχυρή δύναμη. Ήταν ένας υπολογιστικός μηχανισμός, ένας τρόπος επίλυσης ενός μαθηματικού προβλήματος που ήταν επίσης δύσκολο, και ήταν ένας ελπιδοφόρος τρόπος, αλλά ήταν μόνο μια τεχνική. Ήταν μια μαθηματική τεχνική παρά μια θεωρία..

Αργότερα  αυτή η πρωτόγονη θεωρία χορδών που υπήρχε στη δεκαετία του '70 συνδυάστηκε με τη θεωρία υπερσυμμετρίας -- που είναι μια άλλη εξέλιξη της φυσικής σωματιδίων, μια πολύ ενδιαφέρουσα εξέλιξη που μπορεί να έχει  πειραματικές συνέπειες ή όχι -- για να διαμορφώσει την superstring θεωρία, η οποία είναι πολύ επιμελημένη και πολύ μαθηματική, στηρίζεται δε στην αρχή ότι πρέπει να διαμορφώσουμε μια κβαντική θεωρία που να περιγράφει όλες τις δυνάμεις της φύσης, συμπεριλαμβανομένης της δύναμης της βαρύτητας.

Τώρα, η δύναμη της βαρύτητας είναι γνωστό ότι είναι πολύ ασθενική, και αυτό σημαίνει ότι περιλαμβάνει μια παράμετρο απόστασης που είναι πολλές, πολλές δυνάμεις του δέκα μικρότερη από το μέγεθος του πρωτονίου ή των μικρότερων μεγεθών που  μπορούμε σήμερα ή θα μπορέσουμε ποτέ να ερευνήσουμε στο εργαστήριο. Αντίστροφα, σημαίνει ότι η κβαντική βαρύτητα γίνεται εμφανής σε ενέργειες που είναι πολύ πιο πέρα από εκείνες που μπορούμε να πετύχουμε σε οποιονδήποτε επιταχυντή σήμερα ή στο μέλλον. 

Έτσι η αναζήτηση για την διαμόρφωση μιας θεωρίας όλων των δυνάμεων της φύσης, συμπεριλαμβανομένης της βαρύτητας, οδηγεί προς μια περιοχή των ενεργειών και των αποστάσεων που είναι απρόσιτη στο πείραμα. Κανένα πείραμα δεν μπορεί να γίνει σ' αυτές τις τόσο μικροσκοπικές αποστάσεις ή τις τόσο υψηλές ενέργειες.

Το μόνο που μπορούμε να κάνουμε είναι να κοιτάξουμε σε πολύ μακρινές συνέπειες της θεωρίας, 10 ή 20 τάξεις  μεγέθους μακριά από την κλίμακα των ενεργειών όπου εκδηλώνεται η ενοποίηση όλων των δυνάμεων.

Η θεωρία των υπερχορδών οδηγεί σε μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας που εμφανίζεται να είναι συνεπής αλλά πέραν τούτου δεν κάνει οποιεσδήποτε άλλες προβλέψεις.

Έτσι λοιπόν δεν θα μπορέσει ποτέ κανείς να κάνει ένα πείραμα για να ελέγξει την θεωρία, και μετά να τους πει: " Ε παιδιά, η θεωρία σας είναι λανθασμένη, ή η θεωρία σας είναι σωστή". Έτσι η θεωρία αυτή παραμένει μόνιμα ασφαλής.

Εγώ σας ρωτώ λοιπόν, είναι αυτή μια θεωρία της φυσικής ή ανήκει στη φιλοσοφία; 

NOVA: Είναι λοιπόν επιστήμη αν δεν είναι ελέγξιμη; 

Glashow: Αυτό που κάνουν οι θεωρητικοί των χορδών είναι αμφισβητήσιμα φυσική. Η θεωρία τους εξετάζει το φυσικό κόσμο. Προσπαθούν να κάνουν μια συνεπή θεωρία που να εξηγεί τις αλληλεπιδράσεις που βλέπουμε μεταξύ των σωματιδίων και της βαρύτητας.  Είναι όμως ένα είδος φυσικής που δεν είναι ακόμα ελέγξιμο. Δεν κάνει τις προβλέψεις που έχουν να κάνουν με τα πειράματα που μπορούν να γίνουν στο εργαστήριο ή με τις παρατηρήσεις που θα μπορούσαν να γίνουν στο διάστημα ή από τα τηλεσκόπια. 

NOVA: Εάν δεν είναι ελέγξιμο, πόσο χρήσιμο είναι αυτό; 

Glashow: Οδηγεί σε πολλές ενδιαφέρουσες ιδέες. Είναι σημαντική στα μαθηματικά. Η θεωρία χορδών είχε έναν αντίκτυπο στα σύγχρονα μαθηματικά. Μπορεί ακόμα και να έχει και πρακτικές συνέπειες κάποια μέρα. Δεδομένου ότι η θεωρία αριθμού, ο πιo άχρηστος κλάδος των μαθηματικών επιστημών, μας έχει δώσει το σύστημα κρυπτογραφίας και μας έχει δώσει έναν ασφαλή τρόπο κωδικοποίησης των πληροφοριών.

Η θεωρία των χορδών μπορεί επίσης να παραγάγει κάποτε, κάτι εξίσου χρήσιμο. Μπορεί. Έτσι είναι επιστήμη, είναι φυσική, είναι μαθηματικά. Δημιουργεί νέες ιδέες στα σχετικά πεδία. Αλλά  έχει αποτύχει στον αρχικό στόχο της, ο οποίος είναι να ενσωματώσει ότι ξέρουμε ήδη, σε μια συνεπή θεωρία που να εξηγεί και τη βαρύτητα επίσης.

Η νέα θεωρία πρέπει να ενσωματώσει την παλαιά θεωρία και να πει κάτι περισσότερο. Η θεωρία χορδών δεν έχει πετύχει με τέτοιο στόχο. Η θεωρία χορδών έχει πει μεν κάτι περισσότερο, αλλά δεν ενσωματώνει τις λεπτομέρειες της δομής που προηγήθηκε από αυτήν, δηλαδή του καθιερωμένου προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων.

Έως ότου το κάνει αυτό δεν είναι ακόμα φυσική σε μια συμβατική μορφή. Είναι μια ίσως ελπιδοφόρα γωνιά της φυσικής που μπορεί μια μέρα να πει κάποια πράγματα για τον κόσμο. Αλλά σήμερα οι θεωρητικοί των χορδών, λένε τα πράγματα αυτά για τη θεωρία χορδών ο ένας στον άλλο.

Σήμερα υπάρχουν φυσικοί, και υπάρχουν θεωρητικοί χορδών. Φυσικά οι θεωρητικοί χορδών είναι φυσικοί, αλλά οι θεωρητικοί χορδών γενικά δεν παρευρίσκονται στις διαλέξεις σχετικά με την πειραματική φυσική.

Δεν πολυενδιαφέρονται για τα αποτελέσματα των πειραμάτων. Μιλούν μόνο μεταξύ τους. "Δεν τους ακούμε, και δεν μας ακούνε."

Στο Χάρβαρντ σήμερα υπάρχει μια πολύ ισχυρή ομάδα θεωρητικών χορδών επάνω στο τέταρτο πάτωμα του εργαστηρίου Jefferson. Κάθε εβδομάδα υπάρχουν επισκέπτες από όλο τον κόσμο που δίνουν διαλέξεις. Έχω προσπαθήσει περιστασιακά να παρευρεθώ σε αυτές τις διαλέξεις. Δεν μπορώ να καταλάβω τους τίτλους, και δεν μπορώ να καταλάβω τις διαλέξεις, και δεν είμαι μόνον εγώ που δεν καταλαβαίνω.

Σκέφτομαι ότι οι περισσότεροι θεωρητικοί φυσικοί που δεν είναι οι ίδιοι θεωρητικοί χορδών θα ήταν αδύνατο να κατανοήσουν αυτές τις διαλέξεις. Μου φαίνεται ότι έτσι έχει δημιουργηθεί ένα πρόβλημα στη φυσική σήμερα. 

NOVA: Γιατί λέτε πως υπάρχει ένα πρόβλημα; 

Glashow: Τα προγράμματα φυσικής και αστρονομίας σε αυτήν την χώρα ξοδεύουν πολλά χρήματα για να κάνουν τα πειράματα στη γη και στους ουρανούς. Υπάρχουν παρατηρητήρια σε τροχιά , υπάρχουν εργαστήρια βαθιά μέσα στη Γη, υπάρχουν επιταχυντές σε πολλές χώρες, και όλα αυτά  παράγουν πολλά στοιχεία προκειμένου να μας οδηγήσουν στην κατασκευή μιας καλύτερης και πιο χρήσιμης θεωρίας της φύσης. Όμως οι καλύτεροι και πιο έξυπνοι νέοι θεωρητικοί, αντί να ενδιαφέρονται για τα νέα αυτά πειράματα, φεύγουν μακριά, απομονώνονται μεταξύ τους και κάνουν τις έρευνές τους με τις πόρτες κλειστές. 

Τώρα, τι θα συμβεί εάν υπάρξουν ξαφνικά μερικές σημαντικές πειραματικές ανακαλύψεις; Υπάρχει ένας μεγάλος νέος επιταχυντής, ο μεγάλος συγκρουστής αδρονίων, ο οποίος έχει σχεδιαστεί για να ολοκληρωθεί σε άλλα πέντε περίπου έτη. Εκεί θα γίνουν οι νέες ανακαλύψεις.

Ποιος θα ενδιαφερθεί για την προσπάθεια να ενσωματωθούν αυτές οι ανακαλύψεις στη θεωρία; Θα είναι άνθρωποι σαν και μένα; (που μπορεί ως τότε να μη ζούμε ή να είμαστε αρκετά γέροι) ή θα είναι οι νέοι θεωρητικοί φυσικοί; Αλλά οι νέοι θεωρητικοί φυσικοί κάνουν θεωρία χορδών και δεν ενδιαφέρονται για τα  αποτελέσματα των πειραμάτων. Να γιατί υπάρχει πρόβλημα.

NOVA: Τι πρέπει να κάνει η θεωρία χορδών για να σας κάνει οπαδό της; 

Glashow: Όπως δεν καταλαβαίνω τη θεωρία χορδών, έτσι δεν μπορώ να περιγράψω και την εσωτερική φύση της. Αλλά θα μπορούσα να φανταστώ ότι η θεωρία χορδών θα έπρεπε πρώτα να πετύχει την κάλυψη του καθιερωμένου προτύπου. Μετά να απαντήσει σε ένα μεγάλο αριθμό σημαντικών ερωτήσεων. Γιατί υπάρχει το μιόνιο, ένα σωματίδιο διακόσιες φορές βαρύτερο από το ηλεκτρόνιο; Γιατί είναι το πρωτόνιο 2.000 φορές  βαρύτερο από το ηλεκτρόνιο; Γιατί έχει το φορτίο του ηλεκτρονίου τη συγκεκριμένη τιμή; Γιατί υπάρχουν έξι κουάρκ στη φύση; Γιατί όχι επτά ή ένδεκα ή πέντε; Υπάρχουν πολλές ερωτήσεις και "γιατί;"

Επίσης διάφορες ερωτήσεις "πώς;". Ποιός είναι ο μηχανισμός που κάνει τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις να είναι ασθενείς και τις ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις να μην είναι ασθενείς; Όλα τα είδη αυτών των ερωτήσεων παραμένουν.

Πολλοί έχουν να κάνουν με την κοσμολογία. Πώς δημιουργήθηκε ο κόσμος; Πώς οι γαλαξίες κατανεμήθηκαν στο στο διάστημα;  Γιατί είναι η κοσμολογική σταθερά  πολύ μικροσκοπική αλλά διάφορη του μηδενός και έχει μια τιμή τέτοια  που να κάνει τον κόσμο να επεκτείνεται όλο και πιο γρήγορα; Αυτές είναι μερικές από τις ερωτήσεις.

Μπορώ να σας δώσω έναν κατάλογο 30 ή 40 ερωτήσεων. Εάν απαντήσουν σε τρεις ή τέσσερις από τις ερωτήσεις αυτές θα με κάνουν να ενδιαφερθώ ισχυρά για τη θεωρία χορδών. Απαντούν βέβαια σε αρκετές ερωτήσεις αλλά όλες είναι μέσα στα πλαίσια της δικής τους θεωρίας. Εγώ θα ήθελα κάποιες απαντήσεις στα ζητήματα που με απασχολούν  όπως γιατί υπάρχουν έξι κουάρκ; 

 NOVA: Εάν οι δεκαετίες του '60 και του '70 αποτέλεσαν την εποχή της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων, πώς πιστεύετε ότι θα χαρακτηριστεί η σημερινή εποχή; 

 Glashow: Σκέφτομαι ότι η πρόσφατη δεκαετία του '90 και η αρχή αυτού του 21ου αιώνα θα αναφερθεί ως ερχομός μαζί του μεγάλου και του μικρού, η σύγκλιση της κοσμολογίας και της φυσικής σωματιδίων. Οι δύο επιστήμες, οι δύο πιο ελάχιστα χρήσιμες επιστήμες, μια και εξετάζουν τα μικρότερα και τα μεγαλύτερα στον κόσμο, συνδέθηκαν πια μαζί δεδομένου ότι ήταν για πολλά έτη τελείως ξεχωριστές. 

Οι ανακαλύψεις είναι καταπληκτικές. Έχουμε ανακαλύψει όχι μόνο ότι ο κόσμος επεκτείνεται -- αυτό το ξέρουμε εδώ και πολύ καιρό -- αλλά επίσης έχουμε μάθει ότι η επέκταση αυτή επιταχύνεται. Ο καθένας μας πίστευε ότι η επέκταση επιβραδυνόταν. Έχουμε στραφεί επίσης στο πεδίο μου, στη φυσική σωματιδίων, στα σωματίδια που βλέπουμε γύρω μας και τα σωματίδια που μπορούμε να κάνουμε στο εργαστήριο.

Μιλάμε για τα κουάρκ, μιλάμε για τα ηλεκτρόνια και τα σωματίδια που είναι σαν τα ηλεκτρόνια. Έχουμε έναν κατάλογο, κάτι σαν περιοδικό πίνακα όλων των γνωστών σωματιδίων. 

Αυτό που έχουν ανακαλύψει τώρα οι αστρονόμοι είναι ότι η περισσότερη από την ύλη που υπάρχει στον κόσμο δεν περιλαμβάνεται στον κατάλογό μας. Είναι κάτι άλλο. Και δεν έχουμε την παραμικρή ιδέα περί τίνος πρόκειται.  Μπορεί να είναι κάποιο υπερσυμμετρικό σωματίδιο. Να είναι μαύρες οπές. Να είναι σωματίδια με αστεία ονόματα. Αλλά δεν ξέρουμε πραγματικά από τι αποτελείται το 99% της ύλης του Σύμπαντος.

NOVA: Οι άνθρωποι μιλούν συχνά για μια "θεωρία των πάντων." Τι σκέφτεστε γι αυτόν τον όρο;

Glashow: Σκέφτομαι ότι η έννοια αυτή είναι ανόητη. Δεν μπορώ να σκεφτώ μια θεωρία των πάντων. Σκέφτομαι ότι εμείς οι επιστήμονες επιδιώκουμε μια κατανόηση του φυσικού κόσμου.

Όλοι εμείς, φυσικοί και χημικοί και βιολόγοι έχουμε τον ίδιο στόχο: Οι θεωρίες που έχουμε σήμερα για τη φυσική, τη χημεία και τη βιολογία είναι καλύτερες από αυτές που είχαμε 10 χρόνια πριν.  Και σε δέκα χρόνια από τώρα θα είναι καλύτερα ακόμα.

Δεν ξέρω τι σημαίνει να καταλαβαίνει κανείς τη φύση τέλεια. Δεν ξέρω τι θα μπορούσε να είναι μια θεωρία των πάντων. Πρόκειται για μια σειρά από μαθηματικούς τύπους; Πως θα μπορούσαν να είναι αυτοί; Δεν μου φαίνεται ότι κάτι τέτοιο έχει και πολύ νόημα.

Και θεωρώ ότι οι φίλοι μας οι θεωρητικοί των χορδών θα ήταν μεταξύ των λιγότερων πιθανών ανθρώπων για να περιγράψουν την εργασία τους ως αναζήτηση μιας θεωρίας των πάντων. Ενδιαφέρονται και εκείνοι να φτιάξουν μια καλύτερη θεωρία. Αλλά δεν ψάχνουν για μια θεωρία των πάντων.