Συνέχεια από Πέμπτη 17. Σεπτεμβρίου 2026
Carlo Rovelli
Δεύτερο Μέρος
II
Ένα παράξενο θηριοτροφείο ακραίων ιδεών
Όπου παρουσιάζονται αλλόκοτα κβαντικά φαινόμενα και εξιστορείται πώς διάφοροι επιστήμονες και φιλόσοφοι προσπαθούν να τα κατανοήσουν, ο καθένας με τον δικό του τρόπο.
Υπερθέσεις
Δίστασα πολύ ως προς την κατεύθυνση που θα έδινα στις σπουδές μου. Η απόφαση να επιλέξω τη φυσική ήρθε την τελευταία δυνατή στιγμή. Όταν έκανα την εγγραφή μου στο πανεπιστήμιο —δεν ήταν ακόμη δυνατή η ηλεκτρονική εγγραφή—, στην Bologna υπήρχαν ουρές διαφορετικού μήκους για τις διάφορες σχολές, και το γεγονός ότι η ουρά της φυσικής ήταν η μικρότερη με βοήθησε να αποφασίσω.
Εκείνο που με προσέλκυε στη φυσική ήταν η υποψία ότι πίσω από τη θανάσιμη πλήξη της σχολικής φυσικής, πίσω από την ηλιθιότητα των ασκήσεων με ελατήρια, μοχλούς και μπαλάκια που κυλούν, κρυβόταν μια γνήσια περιέργεια για την κατανόηση της φύσης της πραγματικότητας. Μια περιέργεια που συντονιζόταν με την ανήσυχη εφηβική μου περιέργεια, η οποία ήθελε να τα δοκιμάσει όλα, να διαβάσει, να μάθει, να δει, να πάει παντού: σε όλους τους τόπους, σε όλα τα περιβάλλοντα, σε όλα τα κορίτσια, σε όλα τα βιβλία, σε όλες τις μουσικές, σε όλες τις εμπειρίες, σε όλες τις ιδέες...
Η εφηβεία είναι η περίοδος κατά την οποία τα δίκτυα των νευρώνων στον εγκέφαλο αναδιοργανώνονται απότομα. Όλα φαίνονται έντονα, όλα ελκύουν, όλα αποπροσανατολίζουν. Εγώ είχα βγει από αυτήν γεμάτος σύγχυση, διψασμένος για ερωτήματα. Ήθελα να κατανοήσω τη φύση των πραγμάτων. Ήθελα να κατανοήσω πώς η σκέψη μας κατορθώνει να συλλάβει αυτή τη φύση. Τι είναι η πραγματικότητα; Τι είναι η σκέψη; Τι είμαι εγώ που σκέφτομαι;
Αυτές οι ακραίες και φλογερές εφηβικές απορίες ήταν που με ώθησαν να πάω να οσφρανθώ τι φως θα μπορούσε να προσφέρει η επιστήμη, η Μεγάλη Νέα Γνώση της εποχής μας. Όχι ότι περίμενα αληθινές απαντήσεις, και ακόμη λιγότερο οριστικές απαντήσεις... αλλά πώς θα μπορούσα να αγνοήσω όσα είχε κατανοήσει η ανθρωπότητα κατά τους τελευταίους δύο αιώνες σχετικά με τη λεπτή δομή των πραγμάτων;
Η μελέτη της κλασικής φυσικής με διασκέδασε κάπως και κάπως με έκανε να βαρεθώ. Ήταν κομψή μέσα στη συντομία της. Πολύ πιο λογική και συνεκτική από τους ανούσιους μικρούς τύπους που ήθελαν να με αναγκάσουν να καταπιώ στο λύκειο. Η μελέτη των ανακαλύψεων του Einstein για τον χώρο και τον χρόνο με γέμισε κατάπληξη και χαρά και έκανε την καρδιά μου να χτυπά δυνατά.
Ήταν, όμως, η συνάντηση με τα κβάντα εκείνη που άναψε πολύχρωμα φώτα μέσα στον εγκέφαλό μου. Να αγγίξω την πυρακτωμένη ύλη της πραγματικότητας, εκεί όπου η πραγματικότητα θέτει υπό αμφισβήτηση τις προκαταλήψεις μας γι’ αυτήν...
Η συνάντησή μου με την κβαντική θεωρία ήταν άμεση. Πρόσωπο με πρόσωπο με το βιβλίο του Dirac. Συνέβη ως εξής: είχα παρακολουθήσει στην Bologna το μάθημα μαθηματικών του καθηγητή Fano, το οποίο είχε τον τίτλο «Μαθηματικές μέθοδοι για τη φυσική»· μεταξύ μας το αποκαλούσαμε απλώς «μέθοδοι». Το μάθημα προέβλεπε ένα θέμα το οποίο έπρεπε να μελετήσουμε ατομικά σε μεγαλύτερο βάθος και να παρουσιάσουμε στην τάξη στους συμφοιτητές μας.
Εγώ είχα επιλέξει ένα μικρό κεφάλαιο μαθηματικών, το οποίο σήμερα διδάσκεται στις σπουδές της φυσικής, αλλά τότε δεν περιλαμβανόταν στο πρόγραμμα: τη «θεωρία ομάδων». Πήγα να μιλήσω με τον καθηγητή Fano για να τον ρωτήσω τι έπρεπε να περιλαμβάνει η παρουσίασή μου. Μου απάντησε: «Τις βάσεις της θεωρίας ομάδων και την εφαρμογή της στην κβαντική θεωρία».
Του επισήμανα διστακτικά ότι δεν είχα παρακολουθήσει ακόμη κανένα μάθημα κβαντικής θεωρίας... δεν γνώριζα απολύτως τίποτε γι’ αυτήν.
Και εκείνος: «Ε, και; Μελετήστε την».
Αστειευόταν.
Εγώ, όμως, δεν κατάλαβα ότι αστειευόταν.
Αγόρασα το βιβλίο του Dirac, στη γκρίζα έκδοση του Boringhieri. Μύριζε ωραία —μυρίζω πάντοτε τα βιβλία πριν τα αγοράσω: η μυρωδιά ενός βιβλίου είναι αποφασιστικής σημασίας. Κλείστηκα στο σπίτι και το μελέτησα επί έναν μήνα. Αγόρασα επίσης άλλα τέσσερα βιβλία²⁷ και μελέτησα και εκείνα.
Σε αυτό το κεφάλαιο εισχωρώ στην παραξενιά του κόσμου των κβάντων. Περιγράφω ένα συγκεκριμένο φαινόμενο που συμπυκνώνει την αλλόκοτη φύση του: ένα φαινόμενο που είχα την ευκαιρία να παρατηρήσω προσωπικά. Είναι λεπτό, αλλά συνοψίζει το καίριο σημείο. Έπειτα παραθέτω ορισμένες από τις ιδέες που συζητούνται περισσότερο σήμερα, στην προσπάθεια να δοθεί ένα κατανοητό νόημα σε αυτή την παραξενιά.
Για το επόμενο κεφάλαιο αφήνω την ιδέα που θεωρώ περισσότερο πειστική. Εάν θέλετε να φθάσετε αμέσως σε αυτήν, μπορείτε ακόμη και να παραλείψετε τους διασκεδαστικούς αλλά μπερδεμένους συλλογισμούς του υπόλοιπου αυτού κεφαλαίου και να προχωρήσετε κατευθείαν στο επόμενο.
Ένας από τους ωραιότερους μήνες της ζωής μου.
Και μια πηγή ερωτημάτων που κατόπιν με καταδίωξαν σε όλη μου τη ζωή. Ερωτημάτων που, έπειτα από πολλά χρόνια, πολλά διαβάσματα, πολλές συζητήσεις και πολλές αβεβαιότητες, οδήγησαν στη συγγραφή αυτών των γραμμών.
Τι υπάρχει, λοιπόν, τόσο παράξενο στα κβαντικά φαινόμενα; Το ότι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε ορισμένες τροχιές και πραγματοποιούν άλματα δεν είναι δα και το τέλος του κόσμου...
Το φαινόμενο από το οποίο προκύπτουν οι παραδοξότητες των κβάντων ονομάζεται «κβαντική υπέρθεση». «Κβαντική υπέρθεση» έχουμε όταν συνυπάρχουν, κατά μία έννοια, δύο αντιφατικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, ένα αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται εδώ και ταυτόχρονα εκεί. Αυτή είναι η ιδέα του Heisenberg όταν λέει ότι «το ηλεκτρόνιο δεν έχει πλέον τροχιά»: το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε μια κατάσταση κατά την οποία δεν είναι ούτε σε έναν τόπο ούτε σε έναν άλλο. Κατά μία έννοια, βρίσκεται και στους δύο τόπους. Δεν έχει μία και μοναδική θέση. Είναι σαν να έχει πολλές θέσεις ταυτόχρονα. Στην ειδική ορολογία λέμε ότι ένα αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται σε «υπέρθεση» πολλών θέσεων. Ο Dirac ονομάζει αυτή την παραδοξότητα «αρχή της υπέρθεσης» και θεωρεί ότι αποτελεί την εννοιολογική βάση της κβαντικής θεωρίας.
Τι σημαίνει ότι ένα αντικείμενο βρίσκεται σε δύο τόπους;
Προσοχή: αυτό δεν σημαίνει ότι βλέπουμε άμεσα μια «κβαντική υπέρθεση». Δεν βλέπουμε ποτέ ένα ηλεκτρόνιο σε δύο τόπους. Η «κβαντική υπέρθεση» δεν είναι κάτι που βλέπουμε άμεσα. Είναι κάτι που παράγει έμμεσα παρατηρήσιμα αποτελέσματα. Αυτό που βλέπουμε είναι οι λεπτές συνέπειες του γεγονότος ότι ένα σωματίδιο βρίσκεται, κατά μία έννοια, σε περισσότερους τόπους ταυτόχρονα. Οι συνέπειες αυτές ονομάζονται «κβαντική συμβολή». Αυτό που παρατηρούμε είναι η συμβολή, όχι η υπέρθεση. Ας δούμε τι είναι.
Η πρώτη φορά που παρατήρησα με τα ίδια μου τα μάτια την κβαντική συμβολή ήταν αρκετό καιρό αφότου την είχα μελετήσει στα βιβλία. Βρισκόμουν στο Innsbruck, στο εργαστήριο του Anton Zeilinger, ενός συμπαθέστατου Αυστριακού με μεγάλη γενειάδα και όψη καλοκάγαθης αρκούδας. Ο Zeilinger είναι ένας από τους σπουδαιότερους πειραματικούς φυσικούς που κάνουν θαύματα με τα κβάντα: υπήρξε πρωτοπόρος της κβαντικής πληροφορικής, της κβαντικής κρυπτογραφίας και της κβαντικής τηλεμεταφοράς. Θα σας διηγηθώ τι είδα: συνοψίζει τον λόγο για τον οποίο οι φυσικοί βρίσκονται σε αμηχανία.
Ο Anton μου έδειξε ένα τραπέζι με οπτικά όργανα: ένα μικρό λέιζερ, φακούς, πρίσματα που διαχωρίζουν τη δέσμη του λέιζερ και έπειτα την επανενώνουν, ανιχνευτές φωτονίων και άλλα παρόμοια. Μια ασθενής δέσμη λέιζερ, αποτελούμενη από λίγα φωτόνια, χωριζόταν σε δύο μέρη, τα οποία ακολουθούσαν δύο διαφορετικές διαδρομές, ας πούμε μία προς τα «δεξιά» και μία προς τα «αριστερά». Στη συνέχεια οι δύο διαδρομές ενώνονταν και κατόπιν χωρίζονταν ξανά, για να καταλήξουν σε δύο ανιχνευτές: ας πούμε, έναν «επάνω» και έναν «κάτω». Μια δέσμη φωτονίων χωρισμένη από ένα πρίσμα σε δύο μέρη, τα οποία επανενώνονταν και έπειτα χωρίζονταν εκ νέου.
Αυτό που είδα ήταν το εξής: όταν και οι δύο διαδρομές —η δεξιά και η αριστερή— παρέμεναν ανοιχτές, όλα τα φωτόνια κατέληγαν στον κάτω ανιχνευτή και κανένα στον επάνω (πρώτη εικόνα του παρακάτω σχεδίου). Όταν όμως παρεμπόδιζα με το χέρι μου οποιαδήποτε από τις δύο διαδρομές, τα μισά φωτόνια συνέχιζαν προς τα κάτω και τα άλλα μισά προς τα επάνω (δεύτερη εικόνα του παρακάτω σχεδίου). Αναρωτηθείτε πώς μπορεί να συμβαίνει αυτό.
Κβαντική συμβολή. Εάν και οι δύο διαδρομές είναι ανοιχτές, όλα τα φωτόνια κατευθύνονται προς τα κάτω (πρώτη εικόνα). Εάν, αντιθέτως, φράξω με το χέρι μου τη μία διαδρομή, τα μισά φωτόνια φτάνουν επάνω (δεύτερη εικόνα). Πώς γίνεται το χέρι μου, τοποθετημένο στη μία διαδρομή, να κάνει τα φωτόνια που περνούν από την άλλη να κατευθύνονται προς τα επάνω; Κανείς δεν το γνωρίζει.
Συνεχίζεται
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου