Χορεύοντας με τα κβάντα

Απόστολος Καρακατσάνης, Your appearance, 2019, μελάνι σε καμβά, 170 x 200 εκ.

ΤΟΥ ΧΡΗΣΤΟΥ ΛΑΣΚΟΥ

ROBERT CREASE - ALFRED GOLDHABER, Η στιγμή των κβάντα, μτφρ. Έφη Καλλιφατίδη, εκδόσεις Ροπή, σελ. 332

Ποτέ στον κόσμο της φυσικής δεν υπήρξε μια τόσο σεμνή μαθηματική παρεμβολή με τόσο τεράστιες φυσικομαθηματικές συνέπειες

Max Jammer

Η σεμνή μαθηματική παρεμβολή, στην οποία αναφέρεται ο Μαξ Τζάμερ, σημαντικός και αυτός ως προς τη συμβολή του στην ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας, είναι αυτή που εμπνεύστηκε ο Μαξ Πλανκ, εκεί κοντά στα 1900, προκειμένου να εξηγήσει τη συμπεριφορά της ακτινοβολίας σε συνάρτηση με τη συχνότητα εκπομπής της. Με απλά λόγια, τα πειράματα της εποχής έδειχναν πως η ένταση του φωτός που εκπέμπονταν από ισχυρά πυρακτωμένα υλικά –όπως, π.χ., τα σύρματα των ηλεκτρικών λαμπτήρων- ακολουθούσε διαφορετικούς κανόνες ανάλογα με την συχνότητα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Αλλιώς όταν η συχνότητα ήταν μικρή και εντελώς διαφορετικά στις μεγάλες. Ήταν σαν η φύση να άλλαζε εντελώς συμπεριφορά από μια περιοχή τιμών σε μια άλλη. Το ανάλογο για την κίνηση των πλανητών, παραδείγματος χάριν, θα ήταν ο Ερμής και η Αφροδίτη, με μικρές αποστάσεις από τον Ήλιο, να ακολουθούν κυκλικές τροχιές γύρω του, ενώ ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, όντας σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις, να  ταλαντώνονται πέρα δώθε γύρω από ένα σημείο της ευθείας που τους ενώνει με τον Ήλιο. Πράγμα προφανώς απαράδεκτο από την άποψη της «ομοιογένειας» των φυσικών νόμων. Με τον ίδιο τρόπο απαράδεκτη εμφανίζονταν και η παράσταση της συμπεριφοράς της ακτινοβολίας στα τέλη του 19^ου αιώνα, όταν, μάλιστα, κυριαρχούσε απολύτως το νευτώνειο κοσμοείδωλο με την ισχυρότατη ντετερμινιστική δέσμευση.

Ο Πλανκ, λοιπόν, με την σεμνή μαθηματική του παρεμβολή, επιχείρησε να συμμαζέψει τα ασυμμάζευτα. Και πράγματι έδωσε μια ικανοποιητική μαθηματικά λύση. Μόνο που αυτή του η επιτυχία ήταν αναπόφευκτα συνδεδεμένη με μια πρωτοφανή παραδοχή: την ιδέα πως η ακτινοβολία δεν μπορούσε να πάρει παρά μόνο ορισμένες τιμές, πολλαπλάσια μιας συγκεκριμένης ελάχιστης ποσότητας, την οποία συμβόλισε με  το όγδοο γράμμα του λατινικού αλφαβήτου, το h. Για να δώσω και πάλι μια εύληπτη αναλογία με τη δική μας, την ανθρώπινη, κλίμακα μεγεθών, είναι σα να σας λένε πως η διαδρομή σας, από το σπίτι στη δουλειά, απόστασης δύο χιλιομέτρων, μπορεί να πραγματοποιηθεί όχι συνεχώς, αλλά σε διαδοχικά διαστήματα των εκατό μέτρων. Που σημαίνει πως κινείστε ασυνεχώς και βρίσκεστε διαδοχικά σε απόσταση εκατό, διακοσίων, τριακοσίων κόκ μέτρων από την εκκίνηση. Προσοχή! Σε αυτές τις αποστάσεις βρίσκεστε «με τη μία» -αυτό σημαίνει το «ασυνεχώς». Κατά τη μετάβασή σας, δηλαδή, δεν «περνάτε» από τα εβδομήντα δύο ή τα εκατόν σαράντα τέσσερα ή τα διακόσια δεκατέσσερα μέτρα, αλλά μόνο από τα εκατό, διακόσια κόκ. Από τα εκατό στα διακόσια βρίσκεστε με ένα ακαριαίο άλμα –τη μια στιγμή στη μία απόσταση και την επόμενη στην άλλη, χωρίς να κάνετε την «ενδιάμεση» διαδρομή. Καλύτερα, δεν υπάρχει ενδιάμεση διαδρομή, αλλά μόνο τα συγκεκριμένα σημεία από τα οποία περνώντας διαδοχικά θα καταλήξετε στη δουλειά σας. Για να φτάσετε δεν θα έχετε περάσει από την απειρία σημείων που παρεμβάλλεται μεταξύ σπιτιού και δουλειάς, αλλά μόνο από τα είκοσι σημεία που ορίζονται σε αποστάσεις πολλαπλάσιες του εκατό. Στην περίπτωση αυτή η απόσταση θα ήταν κβαντισμένη και το «κβάντο» της θα ήταν τα εκατό μέτρα. Όλες, δε, οι αποστάσεις σας θα ήταν πολλαπλάσιες του εκατό. Πολύ απλά, σε αυτόν τον κόσμο, για εσάς η απόσταση των 5231 μέτρων δεν θα είχε κανένα νόημα –και καμία υπόσταση. Θα μπορούσατε να απομακρυνθείτε κατά 5200 μέτρα ή κατά 5300, όχι κατά 5231.

Όσο κι αν τα παραπάνω μοιάζουν με παραδοξολογίες, ο μικρόκοσμος, τουλάχιστον, ο κόσμος, δηλαδή, των υποατομικών σωματίων λειτουργεί με αυτόν ακριβώς τον τρόπο. Η ενέργεια, π.χ., που έχει ένα ηλεκτρόνιο σε μια ορισμένη «τροχιά» γύρω από τον πυρήνα του ατόμου είναι πάντοτε πολλαπλάσια ενός ελάχιστου ποσού –ποτέ δεν μπορεί να είναι μικρότερη από αυτό το ποσό ούτε κλασματική έκφρασή του. Μόνο ακέραιο πολλαπλάσιο! Είναι σαν η ενέργεια να είναι αποθηκευμένη σε ισοβαρή τσουβαλάκια, από τα οποία μπορούμε να έχουμε μόνο ακέραιο αριθμό. Και το ξέρουμε πως είναι έτσι στο μέτρο που αυτές οι ιδέες, στις οποίες εισήγαγε τη φυσική ο Πλανκ με τη σεμνή μαθηματική του παρεμβολή, θεμελίωσαν την ισχυρότερη και, από άποψη τεχνολογικών εφαρμογών, μακράν πιο επιτυχημένη θεωρία στην ιστορία της επιστήμης, τη κβαντική μηχανική. Η οποία αντιλαμβανόμενη τον κόσμο –ίσως και τον ίδιο τον χωροχρόνο- ως διακριτό και όχι συνεχή φτιάχνει μια εικόνα του σύμπαντος συγκροτούμενη από διακριτά πίξελ, ένα τεράστιο λέγκο, η συνάρθρωση του οποίου είναι ο κόσμος καθεαυτός.

Αυτόν τον κόσμο, τον διακριτό τον μέγα, μας παρουσιάζει Η στιγμή των κβάντα. Πρόκειται για μια από τις καλύτερες ιστορίες της κβαντομηχανικής ως κλάδου της φυσικής. Με ένα εξαιρετικά παιδαγωγικό, όσο και βαθύ, τρόπο αναλύονται οι έννοιες, οι αμφισημίες, οι διαμάχες και τα διαφιλονικούμενα σημεία. Όπως αναλύονται και οι ξεχωριστές και ανταγωνιστικές ερμηνείες -από αυτήν της Κοπεγχάγης μέχρι την ολιστική του Μπομ ή την ερμηνεία του Έβερετ για τους άπειρους διακλαδωμένους κόσμους, που αποτελούν, αν και χωρίς καμιά δυνατότητα επαφής μεταξύ τους, τον σύμπαντα κόσμο.

Τα κβαντικά άλματα, η τυχαιότητα, ο «αποκλεισμός», η ταυτότητα, η αβεβαιότητα, η συμπληρωματικότητα, η αντικειμενικότητα, οι γάτες και τα λαγούμια, μέσα από την περιήγηση, που μας προσφέρει το βιβλίο, αποκτούν μια πολύ πλουσιότερη από τη συνήθη σημασία. Επιπλέον, είναι τόσο πρόσφατα γραμμένο, που δεν αφήνει τίποτε στην αφάνεια. Ό,τι έχει σημασία, για να κατανοήσουμε, πάντα με τον κόπο που απαιτούν αυτές οι μη-βασιλικές δραστηριότητες, την θεμελιώδη από φιλοσοφική άποψη σχετική με τον κβαντικό κόσμο συζήτηση βρίσκεται μέσα στο βιβλίο των Κριζ και Γκολντχάμπερ. Πρόκειται για πραγματικά πολύτιμη προσθήκη στην ελληνική βιβλιογραφία.