Tα πειράματα στο CERN και το σωματίδιο Higgs : Θεωρίες της Φυσικής και Βιβλική Κοσμολογία σε θέση αντίθεση και σύνθεση - Τακαρίδης Γεώργιος (9)

Συνέχεια από: Πέμπτη, 16 Ιουλίου 2020

2.2.  Οι δύο «γλώσσες» τής Επιστήμης

"...το θαύμα να είναι η γλώσσα των μαθηματικών τόσο κατάλληλη για τη διατύπωση των νόμων της Φυσικής, είναι ένα εξαίσιο δώρο που ούτε το καταλαβαίνουμε ούτε το αξίζουμε"68

Eugene P. Wigner Νόμπελ Φυσικής 1963

Μέχρι τον 16ο μ.Χ. αιώνα οι φυσικές επιστήμες βασίζονταν κατά κύριο λόγο στην παρατήρηση των φυσικών φαινομένων, στην καταγραφή τους και στην φιλοσοφική από εκεί και πέρα ερμηνεία τους, γεγονός που οδηγούσε σε μία επιστημονική θεωρία με τον χαρακτήρα του πιστεύματος, της πεποίθησης για το πώς λειτουργεί η φύση. Μία τέτοια προσέγγιση καθιστούσε περισσότερο φιλοσοφική τη θεώρηση της φυσικής πραγματικότητας, παρά επιστημονική θεωρία με την σύγχρονη έννοια του όρου. Προφανώς οι διατυπώσεις ήταν λογικές ή λογικοφανείς, έλλειπε όμως η επιβεβαίωσή τους μέσα από τη συστηματική πειραματική διαδικασία. Έτσι παρά την λογικότητά τους πολλές φορές έπεφταν σε εσωτερικές αντιφάσεις69. Δεν πρέπει βέβαια να παραθεωρηθεί η συστηματική και επίπονη προσπάθεια που έγινε πολλές φορές για μία μαθηματικού τύπου προσέγγιση φαινομένων κυρίως σε θέματα αστρονομίας – αστρολογίας70. Από τον Γαλιλαίο όμως και μετά εισάγεται το πείραμα ως αναπόσπαστο κομμάτι της επιβεβαίωσης της επιστημονικής θεωρίας71. Κάθε θεωρία ελέγχεται πλέον μέσα από τα πειράματα και τις μετρήσεις και οφείλει να είναι συνεπής προς το σύνολο των μετρήσεων αυτών. Τα πειραματικά δεδομένα αποτελούν αδιαμφισβήτητες αλήθειες της φυσικής πραγματικότητας –είτε αυτά προέρχονται από την άμεση παρατήρηση δια των αισθητηρίων οργάνων είτε από την έμμεση με τη βοήθεια συσκευών– και είναι αυτά που κρίνουν την ορθότητα της κάθε θεωρίας. Η θεωρία, αρχικά τουλάχιστον, σχετίζεται με τη φαντασία, τη διαίσθηση και την ενόραση των επιστημόνων και τελικά είναι αυτή που προσπαθεί να αποκαλύψει τους νόμους της φύσης, δηλαδή τους ιστούς της κοινής συμπεριφοράς των οντοτήτων μέσα στη φυσική πραγματικότητα. 

Ο Γαλιλαίος ωστόσο δεν αρκείται στις παρατηρήσεις του και στα πειράματά του· προχωράει και σε μία κατά το δυνατόν μαθηματική περιγραφή των νόμων της φύσης. Έτσι αναγνωρίζεται σταδιακά η ανάγκη υποστήριξης της λεκτικής περιγραφής των φαινομένων από μαθηματικά μοντέλα περιγραφής, ικανά να δίνουν απαντήσεις σε όλα τα παρόμοια φαινόμενα και να κάνουν προβλέψεις. Έχει ωριμάσει η άποψη ότι η φυσική πραγματικότητα έχει μία βαθειά σχέση με τα μαθηματικά· ότι εγγενώς, η ομορφιά, η αρμονία, η «τελειότητα» της φύσης σχετίζεται με μία εξίσου όμορφη, αυστηρή γλώσσα, ικανή να «μιλήσει», να αποκαλύψει κάποια και γιατί όχι –για κάποιους υπεραισιόδοξους ή ενδεχομένως και αλαζόνες– όλα τα μυστικά της φύσης. Έτσι σταδιακά η Επιστήμη οδηγείται στην διαμόρφωση δύο «γλωσσών» περιγραφής της φυσικής πραγματικότητας: αυτής που απορρέει από τις αισθήσεις και τις δι’ αυτών πειραματικές μετρήσεις και αυτής του αφηρημένου μαθηματικού λογισμού, που καλείται με μία πολύ αυστηρή πλέον γλώσσα να περιγράψει την αλήθεια της φύσης, να αποκαλύψει τους λόγους των όντων. Όταν μία θεωρία που βασίζεται και στις δύο αυτές περιγραφές απαντάει ικανοποιητικά στα διάφορα φαινόμενα που καλείται να ερμηνεύσει, τότε εδραιώνεται και αποκτάει τον χαρακτήρα του νόμου της φύσης και έχει αδιαμφισβήτητο κύρος. Όταν νέες παρατηρήσεις και πειράματα αποκαλύπτουν κάποια ασυμφωνία μεταξύ θεωρίας και πραγματικότητας, τότε οι ερευνητές πρέπει να ξανααφουγκραστούν τη φύση, είτε διότι κάτι άγνωστο μέχρι τότε στην επιστημονική κοινότητα πρόκειται να ανακαλυφθεί και να ερμηνεύσει τις αποκλίσεις των μετρήσεων, είτε διότι η θεωρία χρήζει συμπλήρωσης, είτε γιατί κάποιες φορές η θεωρία απορρίπτεται πλήρως και απαιτείται νέα προσπάθεια για την θεωρητική – μαθηματική υποστήριξη και ερμηνεία των πειραματικών δεδομένων72. Το βέβαιο είναι πως οι δύο αυτές γλώσσες «μιλούν» και κινούνται παράλληλα αλληλοσυμπληρώνοντας η μία την άλλη και οδηγώντας την Επιστήμη σε ουσιαστική εξέλιξη. Πότε προηγείται το πείραμα και απαιτεί την θεωρητική κάλυψη και πότε η θεωρία, βασισμένη σε πειραματικά δεδομένα, κάνει άλματα και ερμηνεύει φαινόμενα που ακόμη δεν έχουν παρατηρηθεί και επιβεβαιωθεί πειραματικά.

Συνεχίζεται

Σημειώσεις

68. Η ρήση αυτή για την αρμονία μεταξύ της αφηρημένης μαθηματικής γλώσσας και της περιγραφής της φυσικής πραγματικότητας που επιτυγχάνεται με τη βοήθειά της, ανήκει στον Ουγγρικής καταγωγής νομπελίστα Φυσικής (1963) Eugene P. Wigner. Πολλά έχουν γραφεί για το θέμα αυτό. Ενδεικτικά αναφέρονται:

Βλ. Penrose Roger, The Road to Reality, A Complete Guide to the Laws of the Universe, Jonathan Cape, London 2004, p. 1014 – 1017, 1033 – 1038.

Ταμπάκης Νίκος: ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΚΟΣΜΟΥ, Πραγματικότητα και σύγχρονη φυσική, Γκοβόστης, 2003.

69. Πολλά έχουν γραφτεί για το θέμα αυτό. Ενδεικτικά αναφέρεται μία πρόσφατη εργασία του καθηγητή Αστρονομίας του Α.Π.Θ. κ. Βάρβογλη Χάρη, που εκδόθηκε σε βιβλίο με τίτλο: Ιστορία και Εξέλιξη των Ιδεών στη Φυσική, Εκδόσεις Πλανητάριο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη 2011, σελ. 15 – 41.

70. Ενδεικτικά αναφέρεται ως χαρακτηριστικό παράδειγμα η θεωρία του γεωκεντρικού ηλιακού συστήματος, που διαμορφώθηκε μαθηματικά από τον Ίππαρχο (2ος π.Χ. αι.) και το Πτολεμαϊκό σύστημα ερμηνείας της κίνησης των πλανητών με τους επίκυκλους που επινόησε ο Πτολεμαίος (2ο μ.Χ. αι.) και ερμήνευε με πολύ μεγάλη ακρίβεια τις κινήσεις και τις θέσεις των πλανητών σε συνάρτηση με τον χρόνο. Το βιβλίο του Μεγίστη Αστρονομική Σύνταξη αποτέλεσε το βασικό σύγγραμμα Αστρονομίας για 15 περίπου αιώνες. Βλ. Βάρβογλη Χάρη, όπ. παρ., σελ. 29, ή Jayant Narlikar, όπ. παρ., σελ. 48 – 49.

71. Βλ. Γραμματικάκης Γιώργος, όπ. παρ., σελ. 115.

72. Πειραματικά δεδομένα από το χώρο της αστρονομίας ήταν αυτά που έθεσαν σε αμφισβήτηση την Νευτώνεια Μηχανική και οδήγησαν τελικά στη Γενική Σχετικότητα. Βλ. Jayant Narlikar, Η ελαφρότητα της Βαρύτητας, Εκδόσεις Τροχαλία, Αθήνα, σελ. 114 – 117.

ΤΩΡΑ ΑΡΧΙΖΟΥΝ ΤΑ ΠΑΝΗΓΥΡΙΑ.

Ανώνυμος είπε...

Λέγεται πως το πείραμα είναι μια ερώτηση που θέτουμε στην φύση και, αναλόγως της ερώτησης μας δίνει η φύση κάποια απάντηση.

Αυτό που δεν πολυακούγεται, είναι πως το πείραμα έχει ως απαραίτητη προϋπόθεση την αποστείρωση. Στη βιολογία αυτό μπορούμε να το πάρουμε κυριολεκτικά: σε μια κυττατοκαλλιέργεια δεν νοείται να υπάρχουν κύτταρα άλλα (βακτήρια, μύκητες,...) από τα προς καλλιέργεια. Αυτό επιτυγχάνεται με αποστειρώσεις όλων των σκευών και συστατικών της καλλιεργειας (φιαλίδια, δίσκοι, κουταλάκια, θρεπτικά συστατικά...).

Αλλά και στο CERN, τα πειράματα διεξάγονται κάτω από αποστειρωμένες συνθήκες:

Τα σωματίδια επιταχύνονται μέσα σε ένα δακτύλιο που μέσα του κυριαρχεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερο κενό. Αλλιώς δε θα ήταν γνωστό τι επιταχύνεται και τι συγκρούεται με τι.
Ο δακτύλιος και οι ανιχνευτές όπου γίνονται οι συγκρούσεις βρίσκεται 100 μέτρα κάτω από το έδαφος, για να μην περεμβαίνει η κοσμική ακτινοβολία.
Οι μετρήσεις (η συλλογή δεδομένων από τους ανιχνευτές) γίνονται νύχτα, γιατί αεροπλάνα και τραίνα που περνούν, αλλά και τα τηλεφωνήματα, ... μπορούν να παρεμβληθούν στις μετρήσεις.

Σε όλα τα πειράματα, βιολογίας, φυσικής, χημείας,... λείπει κάτι, ακόμα και από την εποχή του Γαλιλαίου: οι ανθρώπινες αισθήσεις.
Οι αισθήσεις είναι πολύ ανακριβείς και δεν είναι δυνατόν βάσει αυτών να προκύψει μια μαθηματική θεωρία.
Οι αισθήσεις χρησιμοποιούνται μόνο για να διαβάσουν τις τιμές μετρήσεων στα όργανα μέτρησης.