|
|
 |
Πίσω στο μέλλον
|
|
|
|
|
|
|
Είναι «δύσκολο να κάνει κανείς προβλέψεις, και ιδίως για το μέλλον», είπε ο νομπελίστας φυσικός Niels Bohr, πολλά χρόνια πριν από τον Yogi Berra, τον ετοιμόλογο παίκτη τού μπέιζμπολ. Μολαταύτα, στις αρχές του περασμένου Οκτωβρίου περισσότεροι από 150 κορυφαίοι φυσικοί συγκεντρώθηκαν στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Σάντα Μπάρμπαρα για να καταπιαστούν με το δυσχερέστατο αυτό έργο. Τιμώντας την 25η επέτειο της ίδρυσης του Ινστιτούτου Kavli για τη Θεωρητική Φυσική που λειτουργεί στο πανεπιστήμιο, ανασκόπησαν τη φυσική της περασμένης εικοσιπενταετίας σε μια προσπάθεια να προβλέψουν ποιες θα είναι οι μελλοντικές εξελίξεις στο πεδίο.
Μολονότι οι ομιλητές έρρεπαν προς την πλευρά της θεωρίας, σε αρκετές ομιλίες ιδιαίτερα εξέχουσα θέση κατείχε μια ορισμένη πειραματική διάταξη: συγκεκριμένα, αναφερόμαστε στον Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) του CERN, του ευρωπαϊκού κέντρου για τη σωματιδιακή φυσική, το οποίο βρίσκεται κοντά στη Γενεύη. Η έναρξη της λειτουργίας τού LHC για ερευνητικούς σκοπούς τοποθετείται περί το 2007. Μερικοί ομιλητές εξέφρασαν την προσδοκία τους πως με τη βοήθεια του LHC θα καταστεί δυνατόν να απαντηθούν βασικά ερωτήματα που αφορούν τόσο το ίδιο το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής όσο και το ποια θεωρία θα το διαδεχθεί στο μέλλον.
Ο Nima Arkani-Hamed, του Πανεπιστημίου Harvard, διατύπωσε την άποψη ότι ο LHC πιθανόν να φέρει στο φως ενδείξεις που θα συνηγορούν υπέρ μιας κατά πολύ παραδοξότερης φυσικής, όπως είναι εκείνη του «τοπίου» της θεωρίας χορδών, σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν μας δεν αποτελεί παρά ένα μικρό κομμάτι ενός πολύ μεγαλύτερου πολυσύμπαντος που στο καθένα από τα κομμάτια του επικρατούν και διαφορετικές φυσικές σταθερές [βλ. Raphael Bousso και Joseph Polchinski, «Το τοπίο της θεωρίας χορδών», Scientific American - Ελληνική Έκδοση, Δεκέμβριος 2004]. Ο Arkani-Hamed παρουσίασε προβλέψεις που προκύπτουν από ένα νέο θεωρητικό μοντέλο σχετικά με το σωματίδιο Higgs, το οποίο θεωρείται υπεύθυνο για τις μάζες των υπόλοιπων στοιχειωδών σωματιδίων και αποτελεί βασικό στόχο των πειραμάτων που θα διεξαχθούν στον LHC. Σύμφωνα με το συγκεκριμένο μοντέλο, η μάζα του σωματιδίου Higgs είναι εξαιρετικά λεπτά ρυθμισμένη στο δικό μας κομμάτι του πολυσύμπαντος, γεγονός που συνεπάγεται ότι τα προβλεπόμενα υπερσυμμετρικά φαινόμενα είναι δυνατόν να εκδηλώνονται σε ενέργειες πολύ υψηλότερες απ’ ό,τι αναμένεται σήμερα. Κατά την άποψη του Arkani-Hamed, τούτη η αλλαγή εξαλείφει όλα τα φαινομενολογικά προβλήματα των συμβατικών υπερσυμμετρικών μοντέλων, ενώ παράλληλα καθιστά δυνατή τη διατύπωση λεπτομερών προβλέψεων όσον αφορά το τι θα παρατηρηθεί στον LHC.
Ο Steven Weinberg, του Πανεπιστημίου τού Τέξας στο Όστιν, εκμυστηρεύτηκε έναν «εφιάλτη» που τον βασανίζει: ότι ο LHC θα αποκαλύψει την απλούστερη δυνατή εκδοχή του μηχανισμού Higgs και ότι δεν θα δώσει κανένα εύρημα που να έρχεται σε σύγκρουση με το Καθιερωμένο Μοντέλο. Ένα τέτοιο ενδεχόμενο θα άφηνε πολλά ερωτήματα αναπάντητα και θα προσέφερε ελάχιστες ενδείξεις σχετικά με το πώς πρέπει να επεκταθεί το Καθιερωμένο Μοντέλο [βλ. Gordon Kane, «Πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο», Scientific American - Ελληνική Έκδοση, Νοέμβριος 2003].
Όσον αφορά τον τομέα της φυσικής σε χαμηλότερες ενέργειες, ο Steven Kivelson, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες, αναφέρθηκε στη φυσική της συμπυκνωμένης ύλης, η οποία είναι πρωτίστως η επιστήμη των ηλεκτρονίων μέσα στην ύλη. Όπως είπε, το πιεστικότερο πρόβλημα που ελπίζει ότι θα λυθεί σύντομα θα είναι η κατανόηση των λεγόμενων «κακών» μετάλλων. Πρόκειται για υλικά που παρουσιάζουν φαινόμενα τα οποία, μολονότι περιγράφονται εύκολα, δεν εξηγούνται από τη γνωστή φυσική των μετάλλων. Ο Philip Anderson, του Πανεπιστημίου τού Πρίνστον, εστίασε την προσοχή του στην ειδική περίπτωση υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας νοθευμένων σε μέτριο βαθμό με προσμείξεις που βρίσκονται σε θερμοκρασία ανώτερη από τη θερμοκρασία μετάβασής τους. «Θα έπρεπε να ντρεπόμαστε» είπε «που δεν έχουμε κάνει κανένα βήμα για να αναπτύξουμε τη θεωρία η οποία κρύβεται πίσω από αυτή την κατάσταση της ύλης.»
Η συνάντηση κάλυψε και πολλές άλλες περιοχές, όπως η νανοφυσική, η αστροφυσική (με έμφαση στα βαρυτικά κύματα) και η κβαντική πληροφορική και βαρύτητα. Συνάμα, λειτούργησε και ως αυθόρμητη γιορτή για την απονομή των βραβείων Νόμπελ, πράγμα μάλλον φυσικό μιας και μεταξύ των εφετινών βραβευθέντων συγκαταλεγόταν και ο David Gross, o διευθυντής του Iνστιτούτου Kavli. Συνοψίζοντας την ουσία της συζήτησης, ο Gross παρουσίασε 25 ερωτήματα για το μέλλον που διατρέχουν όλη την γκάμα των θεμάτων, και τα οποία επιλέχθηκαν από τις προτάσεις των συμμετεχόντων στη συνάντηση. Αρκετά από αυτά αφορούσαν την εφαρμογή της φυσικής στις επιστήμες της ζωής. Πώς μπορεί κανείς να προσδιορίσει τη μορφή ενός οργανισμού μελετώντας το γονιδίωμά του; Μπορεί η θεωρία της εξέλιξης να έχει ποσοτικό χαρακτήρα και να οδηγεί σε προβλέψεις; Απαιτούνται άραγε καινούργια μαθηματικά για να κατανοηθεί η βιολογία, όπως χρειάστηκαν νέα μαθηματικά για τη θεωρία χορδών; Τα ερωτήματα αυτά αντανακλούν μια τάση την οποία είχε ήδη επισημάνει νωρίτερα κατά την πορεία των εργασιών ο βιοφυσικός William Bialek, του Πανεπιστημίου τού Πρίνστον. Κατά τον Bialek, ενώ πριν από 25 χρόνια η βιοφυσική αφορούσε την εφαρμογή μεθόδων της φυσικής σε προβλήματα που έθεταν οι βιολόγοι, σήμερα χαρακτηρίζεται από το ότι οι φυσικοί διατυπώνουν νέα και διαφορετικά ερωτήματα προς έρευνα για τη ζώσα ύλη. Την 50ή επέτειο του Ινστιτούτου, οι συζητήσεις δεν αποκλείεται να καλύψουν και ένα νέο είδος θεωρητικής βιολογίας συγκροτημένης κατά τα πρότυπα της θεωρητικής φυσικής.
|
|
|
|
|
|
