Ο δαίμων του Αϊνστάιν

[...] Το παρόν βιβλίο αποτελεί μία απόπειρα ιστορικής και επιστημολογικής ανάλυσης των νεότερων φυσικών θεωριών. Βασική θέση του είναι ότι ο ρεαλισμός, η αιτιότητα και η τοπικότητα, έννοιες εμπλουτισμένες με νέο περιεχόμενο, αποτελούν τη βάση για μια ορθολογική κατανόηση του κόσμου της Φυσικής. Η εισαγωγή του βιβλίου αποτελεί μία σκιαγραφία των κοσμολογικών αντιλήψεων των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων.[...]

<ΚΡΙΤΙΚΗ



Η νεότερη Φυσική διαμορφώθηκε στις τρεις πρώτες δεκαετίες του 20ού αιώνα. Η αποτελεσματικότητα των θεωριών της, τόσο της σχετικότητας όσο και της μικροφυσικής, ήταν καταλυτική στην ανάπτυξη της σύγχρονης τεχνολογίας. Παρά ταύτα, έναν αιώνα τώρα διεξάγεται μια ατελείωτη συζήτηση για τα φυσικά θεμέλια αυτών των θεωριών, στην οποία πήραν μέρος οι μεγαλύτεροι φυσικοί και φιλόσοφοι του περασμένου αιώνα. Τα τελευταία χρόνια η διαμάχη αυτή επικεντρώνεται στην ισχύ της αιτιότητας και της τοπικότητας (τοπικότητα εδώ σημαίνει ότι ένα σώμα δεν μπορεί να επηρεάσει ένα άλλο στιγμιαία, δηλ. σε χρόνο μηδέν). Η διαμάχη αυτή έχει ευρύτερες φιλοσοφικές-κοσμοθεωρητικές προεκτάσεις: τόσο ο υλισμός όσο και ο ιδεαλισμός από την αρχαιότητα μέχρι τις μέρες μας αντλούν επιχειρήματα από τις εξελίξεις στη Φυσική.

Ο Ευτύχης Μπιτσάκης (Ε.Μπ.) παρεμβαίνει με το βιβλίο του σε αυτή τη συζήτηση, εστιάζοντας τις αναλύσεις του κυρίως στο πρόβλημα Αιτιότητα-τοπικότητα. Ομως ο στόχος του βιβλίου είναι ευρύτερος: Μέσα από την κριτική ανάλυση των φυσικών θεωριών ο Ε.Μπ. επιχειρεί την ανασυγκρότηση μιας ρεαλιστικής κοσμοαντίληψης. Δεν είναι συνεπώς τυχαίο ότι το πρώτο, εισαγωγικό κεφάλαιο, με τίτλο «Αναζητώντας τις αρχές των όντων» αναφέρεται στα μεγάλα κοσμοθεωρητικά προβλήματα που έθεσαν και στα οποία προσπάθησαν να απαντήσουν οι αρχαίοι Ελληνες φιλόσοφοι και ιδιαίτερα οι προσωκρατικοί. Το επόμενο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στο χαρακτήρα και στα όρια του νευτώνειου «παραδείγματος», δηλαδή στην ιστορική και επιστημολογική ανάλυση του ρεαλιστικού, αιτιοκρατικού και μη τοπικού, δηλαδή βασικά μηχανιστικού σύμπαντος της νευτώνειας φυσικής και κοσμολογίας. Ακολουθεί η ανάλυση των θεωριών του Αϊνστάιν που είναι ρεαλιστικές, αιτιοκρατικές και επιπλέον τοπικές.



Αιτιοκρατική ερμηνεία



Τα υπόλοιπα πέντε κεφάλαια, που είναι και το μεγαλύτερο μέρος του βιβλίου, είναι αφιερωμένα σε μια ρεαλιστική, αιτιοκρατική και τοπική ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής, δηλαδή σε μια ερμηνεία αντίθετη από την ορθόδοξη και αντιρεαλιστική της Σχολής της Κοπεγχάγης. Η σημασία μιας τέτοιας ερμηνείας θα φανεί στα επόμενα.

Η Κβαντική Μηχανική (Κβ. Μηχ.) σήμερα αποτελεί το πιο βασικό εργαλείο της Φυσικής και της Χημείας. Οπως με τη Νευτώνεια Μηχανική είναι δυνατό να προσδιοριστεί η χρονική εξέλιξη της κατάστασης ενός μακροσκοπικού συστήματος, είτε αυτό είναι η κίνηση ενός βλήματος στον αέρα ή ενός πλανήτη γύρω από τον Ηλιο, έτσι και στη μικροσκοπική Φυσική, μέσω της εξίσωσης του Schroedinger που είναι η βασική εξίσωση της Κβ. Μηχ., είναι δυνατό να προσδιοριστεί η χρονική εξέλιξη ενός μικροσκοπικού συστήματος, όπως είναι για παράδειγμα το σύστημα των ηλεκτρονίων γύρω από έναν πυρήνα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει ο προσδιορισμός των ευσταθών καταστάσεων ενός τέτοιου συστήματος, ένεκα του ότι είναι πιο εύκολη η διεξαγωγή πειραμάτων πάνω σε αυτές. Μέσω αυτών, εξάλλου, έγιναν οι πρώτες φαινομενολογικές προσεγγίσεις από τον Bohr, που ερμήνευσαν το γεγονός ότι οι ενεργειακές στάθμες του ατόμου του υδρογόνου, όπως μετριούνται από τις φασματικές παρατηρήσεις είναι κβαντισμένες, δηλαδή δεν παίρνουν συνεχείς τιμές.

Παρά την καθημερινή επαλήθευση της Κβ. Μηχ. στην πράξη, η φύση της εξακολουθεί να αποτελεί ένα «μυστήριο» αν και πέρασαν ήδη οκτώ δεκαετίες από την αρχική διατύπωσή της από τους Schroedinger και Heisenberg. Οι επιστήμονες αυτοί μάλιστα χρησιμοποίησαν ανεξάρτητες διατυπώσεις: Ο Schroedinger χρησιμοποίησε την έννοια της κυματοσυνάρτησης, ενώ ο Heisenberg χρησιμοποίησε την έννοια των μητρών. Αργότερα εδείχθη από τον von Neumann ότι οι δύο αυτές διατυπώσεις είναι ισοδύναμες.

Κύριες σχολές γύρω από την ερμηνεία της Κβ. Μηχ. είναι η Σχολή της Κοπεγχάγης και η Ρεαλιστική Σχολή. Τα επιχειρήματα εκατέρωθεν είναι πολλά και προς το παρόν δεν υπάρχει γενικά αποδεκτή ερμηνεία της. Υπάρχει επίσης αρκετά μεγάλη σύγχυση διότι πολλές φορές δεν χρησιμοποιούνται αυστηρές μαθηματικές διατυπώσεις και ο μη μυημένος στη μαθηματική θεωρία των χώρων είναι πολύ δύσκολο να κατανοήσει τη σημασία της αυστηρής διατύπωσης. Ετσι, για παράδειγμα, οι της Σχολής της Κοπεγχάγης μιλούν για ιδιοτιμές θέσης ενός σωματιδίου, ενώ είναι γνωστό από την αυστηρή διατύπωση ότι τέτοιες ιδιοτιμές δεν υπάρχουν.

Παρεμβαίνοντας σε αυτή τη διαμάχη ο καθηγητής Ευτύχης Μπιτσάκης (Ε.Μπ.) διατυπώνει μια δική του ερμηνεία, ρεαλιστική, αιτιοκρατική και τοπική με αφετηρία τη διαλεκτική τού δυνάμει και τού ενεργεία, όπως διατυπώθηκε από τον Αριστοτέλη και μεταγενέστερους στοχαστές. Οι φιλοσοφικές κατηγορίες τού δυνάμει και τού ενεργεία μετασχηματίζονται εδώ σε επιστημονικές έννοιες, για τη λύση ειδικών συγκεκριμένων προβλημάτων.

Ο καθηγητής Ευτύχης Μπιτσάκης ενδιέτριψε με πάθος πάνω στο θέμα αυτό, έχοντας ήδη πολλές εργασίες σε διεθνή περιοδικά και με διεθνή αναγνώριση. Η σαφήνεια με την οποία παρουσιάζονται τα σύνθετα και δύσκολα αυτά θέματα είναι καταπληκτική, και μπορώ να πω ότι δεν είδα παρόμοιο βιβλίο στη διεθνή βιβλιογραφία. Το βιβλίο ολοκληρώνεται με δυο σημαντικά κεφάλαια πάνω στο θέμα της φυσικής αιτιοκρατίας και του χωροχρόνου.

Ο Ε. Μπ. ξεκίνησε την καριέρα του ως χημικός. Οι φιλοσοφικές του αναζητήσεις όμως τον οδήγησαν στην εμβάθυνση σε θέματα Φυσικής, Μαθηματικών και Φιλοσοφίας, θέματα τα οποία δίδαξε κατά καιρούς στη διάρκεια της πανεπιστημιακής του σταδιοδρομίας.

Για την κατανόηση των φιλοσοφικών προεκτάσεων για κάθε θέμα κάνει μια σύντομη αλλά σαφή παρουσίαση του καθαρώς επιστημονικού μέρους, πριν παραθέσει τις διάφορες ερμηνείες των διαφόρων σχολών. Οι διάφορες απόψεις παρουσιάζονται με παραπομπές στη σύγχρονη βιβλιογραφία. Σχεδόν σε κάθε θέμα μετά από την κριτική αντιπαράθεση των διαφόρων απόψεων, παρουσιάζει και τη δική του.

Επιστρέφοντας στο πρόβλημα της ερμηνείας της κβαντικής μηχανικής θα ήθελα να σημειώσω ότι οι ερμηνείες των δύο αντίθετων σχολών δεν στερούνται ιδεολογικής φόρτισης.



Πειράματα και παράδοξα



Οι επιτυχίες της Κβ. Μηχ. συνεχίζονται από την επαλήθευση των θεωρητικών της προβλέψεων από τα πειραματικά δεδομένα, ενώ βάσει της θεωρίας αυτής σχεδιάζονται νέα πειράματα. Παράλληλα η αντιπαράθεση για το φυσικό της περιεχόμενο συνεχίζεται μέχρι τις μέρες μας. Στην αντιπαράθεση αυτή συμμετέχουν σχεδόν όλοι οι μεγάλοι φυσικοί του εικοστού αιώνα, όπως οι Αϊνστάιν, Bohr, Born, von Neumann, de Broglie, Winger, Pauli καθώς και οι ίδιοι οι θεμελιωτές της. Στο πλαίσιο αυτής της αντιπαράθεσης διατυπώνονται διάφορα παράδοξα, για να δείξουν τα παράλογα συμπεράσματα στα οποία οδηγούν οι απόψεις της αντίθετης Σχολής. Ενα από αυτά είναι το παράδοξο του γάτου του Schroedinger, που διατύπωσε ο ίδιος ο θεμελιωτής της βασικής εξίσωσης της Κβ. Μηχ. για να δείξει σε πόσο αλλοπρόσαλλα συμπεράσματα οδηγούσαν οι απόψεις της Σχολής της Κοπεγχάγης. Στη μεγάλη αυτή διαμάχη, η συνεισφορά του Ε. Μπιτσάκη είναι ουσιαστική, όπως φαίνεται από τις δημοσιεύσεις του διεθνώς αλλά και από την απήχηση που έχουν οι επιστημολογικές του αναλύσεις.

Θα νόμιζε κανείς ότι έχει να διαβάσει ένα βαρύ και δυσνόητο βιβλίο, αφού έχει να κάνει με ένα τόσο θεμελιώδες και δυσπρόσιτο θέμα. Κάθε άλλο. Ο Ευτύχης Μπιτσάκης, ως έμπειρος συγγραφέας αλλά και βαθύς γνώστης του θέματος, κατόρθωσε να γράψει ένα βιβλίο το οποίο διαβάζεται και από το μη ειδικό.



ΑΝΔΡΕΑΣ Κ. ΘΕΟΦΙΛΟΥ (διευθυντής ερευνών ΕΚΕΦΕ ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ)

ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ - 15/02/2002