Σάββατο, 3 Ιανουαρίου 2009

Εκτός της Φυσικής υπάρχει και η Ιστορία...

.

Οι  Θεμελιωτές  της  Κβαντικής  Θεωρίας

 Η κβαντική θεωρία διατυπώθηκε και θεμελιώθηκε στις πρώτες δεκαετίες του 20ου αιώνα. Την ίδια περίοδο διατυπώθηκαν οι θεωρίες της ειδικής και γενικής σχετικότητας από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν (Albert Einstein). Oι θεωρίες αυτές αποτελούν τη σύγχρονη φυσική, η οποία παρέχει ένα νέο τρόπο κατανόησης της φύσης, πολύ διαφορετικό απ’ αυτόν που είχε εισαγάγει η κλασική φυσική τον 16ο και 17ο αιώνα, μέσα από το έργο του Κοπέρνικου, του Κέπλερ, του Γαλιλαίου και του Νεύτωνα. Νέοι φυσικοί νόμοι και φαινόμενα κυριαρχούν στο μικρόκοσμο των ατόμων και στο μεγάκοσμο των πλανητών.

Το κβαντομηχανικό μοντέλο καθιερώνεται “επίσημα” το 1927, στο 5ο συνέδριο Σολβέ (Solvay) στο Κόμο της Ιταλίας. Η αρχή απροσδιοριστίας του Χάϊζενμπεργκ ( Heisenberg) και η αρχή συμπληρωματικότητας του Μπόρ ( Βοhr), παρέχουν την οριστική θεμελίωση για όλες τις μαθηματικές κατασκευές που ήδη είχαν πάρει το όνομα  “κβαντομηχανική” και ήταν σ’ ευρεία χρήση για την πρόβλεψη διαφόρων μεγεθών.

Η επιστήμη φτιάχνεται από ανθρώπους στην προσπάθεια τους να καταλάβουν το φυσικό κόσμο. Άρα, για μια σωστή κατανόηση της δημιουργίας τους , πρέπει να ξεκινήσουμε από τους ίδιους τους δημιουργούς. Οι παρακάτω δώδεκα θεωρητικοί φυσικοί συνέβαλαν τα μέγιστα στην ανάπτυξη της κβαντικής φυσικής: Planck, Sommerfeld, Ehrenfest, Einstein, Bohr, Schrödinger,Βοrn,  Pauli, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Jordan.     

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι απόψεις των φυσικών αυτών, πάνω σε τρία γενικά επιστημονικά προβλήματα, τόσο γενικά, που θα ήταν ίσως καλύτερα να τα λέγαμε φιλοσοφικά προβλήματα:

  1. Υπάρχουν οι βασικές οντότητες της ατομικής φυσικής , όπως τα ηλεκτρόνια, τα φωτόνια, κ.λ.π., ανεξάρτητα από τις παρατηρήσεις των φυσικών ;
  2. Αν η απάντηση στο προηγούμενο ερώτημα είναι καταφατική, είναι δυνατό να κατανοήσουμε τη δομή και εξέλιξη των ατομικών οντοτήτων και φαινομένων, δημιουργώντας χωροχρονικές εικόνες που ν’αντιστοιχούν στην πραγματική τους υπόσταση ;
  3. Πρέπει οι φυσικοί νόμοι να διαμορφωθούν έτσι ώστε να δίνεται μία ή περισσότερες αιτίες για όλα τα παρατηρούμενα φαινόμενα ;

Τα τρία αυτά ερωτήματα, στη συνέχεια θ’αναφέρονται σαν ερωτήματα:

  • για την πραγματικότητα
  • για την κατανόηση
  • για την αιτιοκρατία

 Tα ερωτήματα αυτά δίχασαν την κοινότητα των φυσικών: οι Planck, Ehrenfest, Einstein, Schrödinger, de Broglie απάντησαν καταφατικά στα ερωτήματα αυτά. Αντίθετα, οι Sommerfeld, Born, Bohr, Pauli, Heisenberg, Dirac, Jordan απάντησαν αρνητικά.

Η περιπέτεια της κβαντικής φυσικής , άρχισε από τη μελέτη της θερμικής ακτινοβολίας του μέλανος σώματος . Το μέλαν σώμα, σ’οποιαδήποτε θερμοκρασία και αν βρίσκεται εκπέμπει ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σ’όλο το φάσμα της . Το μεγαλύτερο όμως τμήμα της εκπεμπόμενης ενέργειας περιορίζεται σε μια στενή περιοχή, με “αιχμή” κάποιο μήκος κύματος  ( λmax ) , διαφορετικό για κάθε θερμοκρασία.

Η αιτιολόγηση του φαινομένου δόθηκε από τον  Max Planck, το 1900, θεωρώντας ότι η ακτινοβολούμενη ενέργεια αποτελείται από στοιχειώδεις μονάδες ενέργειας , τα  “κβάντα” ενέργειας . Η θεώρηση αυτή ήρθε σε σύγκρουση με την κλασική φυσική, η οποία στηριζόταν στην αρχή συνέχειας της ενέργειας. Η προσέγγιση αυτή του Planck άνοιγε το δρόμο για μια νέα φυσική.

Ο  Max  Planck  γεννήθηκε στο Κίελο της Γερμανίας το 1858. Παρακολούθησε πειραματική φυσική και μαθηματικά, αφού εκείνο τον καιρό δεν είχαν καθιερωθεί  έδρα και σπουδές θεωρητικής φυσικής . Στο Βερολίνο ο επιστημονικός του ορίζοντας διευρύνθηκε  σημαντικά έχοντας καθηγητές τους  Ηelmholtz και  Kirchhoff. O Planck αντιτάχθηκε στο χιτλερικό καθεστώς και ένας μάλιστα γιος του εκτελέστηκε από τους Ναζί για συμμετοχή σ’αποτυχημένη δολοφονική απόπειρα κατά του Χίτλερ. Ο Planck  πίστευε στην ύπαρξη ενός αντικειμενικού φυσικού κόσμου και καταδίκαζε κάθε προσπάθεια για εγκατάλειψη της αιτιότητας.

Στην παλιά γενιά των φυσικών που δημιούργησαν την κβαντική θεωρία  ανήκει και ο Άρνολντ Ζόμερφελντ (Sommerfeld), ο οποίος γεννήθηκε στο Königsberg της Πρωσίας το 1868 (τόπος γέννησης και διαμονής του Kant ). O Sommerfeld σπούδασε στο πανεπιστήμιο του Königsberg,ένα από τα πρώτα πανεπιστήμια όπου η θεωρητική φυσική καθιερώθηκε σαν ξεχωριστός κλάδος, κάτω από την επίβλεψη λαμπρών μαθηματικών όπως ο Hilbert και ο Lindemann. Θεωρούσε τον Felix Klein, καθηγητή μαθηματικών στο Göttingen, ως τον πραγματικό δάσκαλό του στις ιδέες του για τη μαθηματική φυσική. Το 1906 ο Sommerfeld κατάκτησε την έδρα της θεωρητικής φυσικής στο Μόναχο, όπου προκάτοχός του ήταν ο Boltzmann. Εκεί παρέμεινε μέχρι το θάνατό του ( 1951). Ο Sommerfeld αφιέρωσε όλη την επιστημονική του προσπάθεια στις εφαρμογές των μαθηματικών μεθόδων στα φυσικά προβλήματα. Η επίδρασή του στη σύγχρονη φυσική υπήρξε τεράστια, όχι μόνο από τα βιβλία του και τα επιστημονικά του άρθρα, αλλά και μέσα  από την ίδια τη διδασκαλία του. Οι μαθητές του Heisenberg, Pauli, Debye, Lande που μυήθηκαν στην έρευνα μαζί του, έγιναν από τους πιο σπουδαίους θεμελιωτές της κβαντικής θεωρίας.

 Η κβαντική μηχανική αναπτύχθηκε εντυπωσιακά μετά τον πρώτο παγκόσμιο πόλεμο. Σημαντική συμβολή σ’αυτό είχαν δύο ερευνητικά ινστιτούτα:   

  • Το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στην Κοπεγχάγη, υπό τη διεύθυνση του Niels Bohr (Νηλς Μπορ )
  •  Η ομάδα θεωρητικής φυσικής στο πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν (Göttingen) υπό την διεύθυνση του Μαξ Μπορν ( Max Born ).

 Οι  Bohr, Born μαζί με τους  Ehrenfest, Einstein και Schrödinger αποτελούν τη μεσαία γενιά των δημιουργών της κβαντικής θεωρίας. Οι τρεις τελευταίοι πίστευαν σε μια αντικειμενική πραγματικότητα, κατανοήσιμη από τον άνθρωπο, καθώς και σ’αιτιακούς νόμους. Αντίθετα οι δύο πρώτοι, εισήγαγαν ιδέες που απορρίπτουν την αιτιότητα και το κατανοήσιμο, ενώ επιπλέον περιόρισαν σημαντικά τη σημασία της ίδιας της έννοιας της φυσικής πραγματικότητας. Η πορεία της εξέλιξης της κβαντικής θεωρίας οργανώθηκε από τους Bohr και Born, ενώ αποκρούστηκε από τους Einstein,Ehrenfest και Schrödinger, παρόλο που οι τελευταίοι είχαν σπουδαία συνεισφορά στην κβαντική θεωρία..

O Πωλ Έρενφεστ (Paul Ehrenfest ) γεννήθηκε στη Βιέννη το 1880. Φοίτησε στα πανεπιστήμια της Βιέννης και του Γκέτινγκεν. Ο Boltzmann, με τη διδασκαλία του και το παράδειγμά του, τον έσπρωξε να γίνει θεωρητικός φυσικός και χάραξε την προσωπικότητά του. Ήταν πολύ στενός φίλος του Einstein.

Από τους συναδέλφους του θεωρείτο ως «η συνείδηση της φυσικής» και βρέθηκε πιο πολύ απ’ όλους «στο κέντρο του δράματος της σύγχρονης φυσικής», όπως έγραψε γι’ αυτόν ο Langevin.O Ehrenfest αυτοκτόνησε το 1933. Η άρνησή του να δεχτεί την κβαντική μηχανική ήταν τόσο σφοδρή που πιθανώς συνέβαλε στο τραγικό τέλος της ζωής του.

 O Einstein δε δέχτηκε ποτέ τη μη-αιτιοκρατική  διατύπωση της κβαντικής μηχανικής , όπως δε δέχτηκε ποτέ την αρχή συμπληρωματικότητας του Bohr. Πίστευε ότι σκοπός της φυσικής είναι να δώσει μια εικόνα της φυσικής πραγματικότητας, απορρίπτοντας έτσι την άρνηση της κβαντομηχανικής να κάνει κάτι τέτοιο. Το 1926 γράφει στον Bohr: «Η κβαντική μηχανική είναι πολύ εντυπωσιακή. Αλλά μια εσωτερική φωνή μου λέει ότι δεν τα έχουμε καταφέρει……Σε κάθε, όμως, περίπτωση έχω πεισθεί ότι Εκείνος δεν παίζει ζάρια».

 O Erwin Schrödinger (Σρέντινγκερ) γεννήθηκε στη Βιέννη το 1887. Μπήκε στο πανεπιστήμιο της Βιέννης τη χρονιά του θανάτου του Boltzmann (1906), αλλά επηρεάστηκε καθοριστικά από την προσωπικότητά του. Το 1910 πήρε το διδακτορικό του. Στο διάστημα 1921-1927, τα κρίσιμα χρόνια της ανάπτυξης της κβαντικής μηχανικής  βρισκόταν στο πανεπιστήμιο της Ζυρίχης, εκτελώντας θεμελιακές έρευνες που τον οδήγησαν στη διάσημη κυματική του εξίσωση. Το 1928 κλήθηκε στο Βερολίνο όταν κενώθηκε η έδρα του Planck, λόγω ορίου ηλικίας . Εκεί έμεινε μέχρι το 1933, όταν ο Hitler ανέβηκε στην εξουσία. Με τους νόμους της Νυρεμβέργης  όλοι οι Εβραϊκής καταγωγής φυσικοί έχαναν τη θέση τους. Ο Schrödinger ως καθολικός, θα μπορούσε να κρατήσει την έδρα του, όμως προτίμησε να φύγει από την Γερμανία, δηλώνοντας έτσι την αποστροφή του για το Ναζισμό. Ήταν άνθρωπος με πολύ πλατιά ενδιαφέροντα, από τη φυσική στη φιλοσοφία, την ιστορία και την πολιτική. Ήταν επίσης γνωστός για τις πολυάριθμες ερωτικές ιστορίες του. Η θέση του Schrödinger ήταν πάντα ότι η φύση είναι κατανοήσιμη, πράγμα που υπονοούσε τη δυνατότητα δημιουργίας εικόνων από την πραγματικότητα.

 Ο Max Born (Μπορν) γεννήθηκε στο Breslau της Γερμανίας το 1882. Το 1906 πήρε το διδακτορικό του κάτω από την επίβλεψη του Hilbert. To 1921 πήρε την έδρα θεωρητικής φυσικής στο Γκέτινγκεν. Με τον Born ως θεωρητικό και τον James Franck ως πειραματικό, το Γκέτινγκεν ακτινοβόλησε και έγινε ένα από τα πιο γνωστά παγκόσμια κέντρα έρευνας. Το 1933 τον απέλυσαν οι Ναζί και αναγκάστηκε ν’ αφήσει τη Γερμανία. Μαζί με τους  Bohr και Heisenberg, είναι από τους ιδρυτές της φιλοσοφικής βάσης της κβαντομηχανικής.

Η κύρια συνεισφορά του ήταν η πιθανοκρατική  ερμηνεία  της κυματομηχανικής του Schrödinger, μια ερμηνεία που ανέδειξε την πιθανότητα σαν πρωταρχική έννοια, κάνοντας απροσδιόριστη τη συμπεριφορά ενός φυσικού μεμονωμένου συστήματος, δίνοντας έτσι μια μη αιτιοκρατική περιγραφή του.

Η αντίληψη του Born  σχετικά με την ανθρώπινη δυνατότητα κατανόησης του φυσικού κόσμου είναι αρκετά απαισιόδοξη: «Φτάσαμε στο τέρμα του ταξιδιού μας προς τα βάθη της ύλης. Ψάξαμε για στέρεο έδαφος και δεν βρήκαμε. Όσο βαθύτερα διεισδύουμε, τόσο ο κόσμος γίνεται πιο φευγαλέος, άπιαστος και ομιχλώδης».

 Η νεότερη γενιά των δημιουργών της κβαντικής θεωρίας αποτελείται από τους de Broglie, Pauli, Heisenberg, Jordan και Dirac. Επιστημολογικά, εκτός από τον de Broglie, οι απόψεις τους κυμαίνονται από την έλλειψη φιλοσοφικού ενδιαφέροντος για την φυσική πραγματικότητα, έως την ισχυρή τάση ν’ αποτινάξουν τις έννοιες της αιτιοκρατίας και της πραγματικότητας.

Ο πρίγκιπας  Louis de Broglie γεννήθηκε στη Διέππη το 1892. Στα σπουδαστικά του χρόνια  επηρεάστηκε πολύ από το έργο του Poincare στη μαθηματική φυσική, του Planck, του Lorentz  και του Lanjevin. Από το 1914 ως το 1919 εκπλήρωσε τη στρατιωτική του θητεία στο κέντρο ραδιοτηλεγραφίας στον Πύργο του Άϊφελ. Έτσι έμαθε τη θεωρία των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε στενή επαφή με την πράξη και την τεχνολογία. Αυτό εμπόδισε τη μονομέρεια της αφηρημένης θεωρητικής και μαθηματικής σκέψης. Το 1923 αναπτύσσει στη διδακτορική διατριβή του την ιδέα ότι οποιοδήποτε σωμάτιο ορμής p είναι συνδεδεμένο μ’ ένα μήκος κύματος λ=h/p   όπου h η σταθερά του Planck. Η υπόθεση αυτή επαληθεύτηκε το 1927, όταν οι  Davisson και Germer διαπίστωσαν ότι μία δέσμη ηλεκτρονίων που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα, περιθλάται με τρόπο ανάλογο με αυτόν που περιθλάται μία δέσμη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τα σώματα του μακρόκοσμου συνδέονται με μήκη κύματος τόσο μικρά που είναι δύσκολο ν’ ανιχνευτούν. Η κυματική φύση της ύλης έχει ουσιαστικά εφαρμογή μόνο για σώματα ατομικής και υποατομικής κλίμακας. Όπως ο ίδιος υπογραμμίζει: «Η αρχική μου αφετηρία, ήταν ουσιαστικά η εφαρμογή της ιδέας του Einstein για τα φωτόνια». Ο de Broglie  ήταν αντίθετος στον τελικό φορμαλισμό της κβαντικής  μηχανικής, ιδιαίτερα στην αρχή της συμπληρωματικότητας και υποστήριζε την αντικειμενική πραγματικότητα, το κατανοήσιμο και την αιτιοκρατία.

 Στη συνέχεια θα αναφερθούμε διεξοδικότερα στους βασικούς θεμελιωτές της κβαντικής μηχανικής, τον Niels Bohr και τον Werner Heisenberg.

Ο Bohr γεννήθηκε στην Κοπεγχάγη το 1885, όπου και πέρασε τα νεανικά του χρόνια. Το 1911 πήρε το διδακτορικό του και στη συνέχεια  πήγε στο  Cambridge με υποτροφία του ιδρύματος Carlsberg όπου δίδασκε ο Thomson. To 1912 πήγε στο Manchester όπου ήταν ο Rutherford και άρχισε να εργάζεται στο πείραμα σκέδασης σωματίων άλφα. Το 1914 επισκέφθηκε τα γερμανικά πανεπιστήμια του Γκέτινγκεν και του Μονάχου, συναντώντας διάσημους φυσικούς όπως οι Debye, Born, Wien, Sommerfeld. Το 1920 ταξίδεψε στο Βερολίνο και συναντήθηκε με τους Einstein, Planck, Franck. Το 1921 έγιναν τα εγκαίνια του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής της Κοπεγχάγης, στο οποίο ο Bohr διορίστηκε αμέσως διευθυντής.

Ο ορισμός του Bohr για τη φυσική ήταν πολύ διαφορετικός απ’ ότι του Einstein: «Είναι λάθος να νομίζουμε ότι σκοπός της φυσικής είναι ν’ ανακαλύψει πώς είναι η φύση. Η φυσική αφορά αυτό που εμείς μπορούμε να πούμε για τη φύση». «Η λέξη πραγματικότητα δεν είναι παρά μία λέξη, που πρέπει να μάθουμε να χρησιμοποιούμε σωστά».

Ο Bohr θεωρείται δίκαια ως ο πατέρας της κβαντικής μηχανικής. Η αρχή της συμπληρωματικότητας  χρησίμευσε σαν λογικό θεμέλιο των διαφόρων θεωρητικών εργασιών που παρουσιάστηκαν ανάμεσα στα 1924 και 1927. Με την αρχή αυτή, ο Bohr επεξεργάστηκε το νέο ρόλο του παρατηρητή,  που από τον χαρακτήρα της κβαντικής θεωρίας επηρεάζει το αποτέλεσμα των μετρήσεων, σε αντίθεση με την κλασική φυσική όπου η πράξη της παρατήρησης δεν επηρεάζει τις μετρήσιμες ποσότητες.

Η αρχή της συμπληρωματικότητας ουσιαστικά εκφράζει το αδύνατο της επίλυσης των αντιφάσεων της ατομικής φυσικής, όπως η αντίφαση σωμάτιο-κύμα: «Παρατηρήσεις που γίνονται κάτω από διαφορετικές πειραματικές συνθήκες δεν μπορούν να ερμηνευθούν στο πλαίσιο μιας και μοναδικής εικόνας , αλλά πρέπει να θεωρηθούν ως συμπληρωματικές , με την έννοια ότι μόνο το σύνολο των φαινομένων μπορεί να εξαντλήσει τις δυνατές πληροφορίες για τα φυσικά αντικείμενα».

Αλλά και στο πρόβλημα της αιτιοκρατίας η στάση του Bohr ήταν αρνητική: «…το πόσο ριζική αλλαγή στον τρόπο περιγραφής της φύσης έχει φέρει η εξέλιξη της ατομικής φυσικής, φαίνεται ανάγλυφη από το γεγονός ότι η αρχή της αιτιοκρατίας έχει αποδειχθεί πολύ στενό πλαίσιο για να περιλάβει τις παράξενες κανονικότητες που κυβερνούν τα μεμονωμένα ατομικά φαινόμενα».

Ο Werner Heisenberg γεννήθηκε στη Γερμανία το 1901. Ο πατέρας του ήταν καθηγητής της Αρχαίας Ελληνικής στο πανεπιστήμιο του Μονάχου. Έκανε το διδακτορικό του το 1923 κοντά στο Sommerfeld  και την επόμενη χρονιά έγινε βοηθός του Born στο Γκέτινγκεν. Αμέσως μετά δούλεψε στην Κοπεγχάγη κοντά στους Bohr και  Kramers.

Η επιστημολογική στάση του Heisenberg  χαρακτηρίζεται από την απόρριψη της φυσικής πραγματικότητας, του κατανοήσιμου και της αιτιότητας: «Στη μοντέρνα φυσική δεν είναι το υλικό αντικείμενο που έχει προτεραιότητα αλλά η μορφή, η μαθηματική συμμετρία». Για την αιτιοκρατία πίστευε: «Η αλυσίδα αιτίας-αποτελέσματος θα μπορούσε να επαληθευτεί ποσοτικά μόνο στην περίπτωση που ολόκληρο το σύμπαν θεωρείτο σαν ένα σύστημα-όμως τότε θα είχε εξαφανιστεί η φυσική αφήνοντας μονάχα στη θέση της ένα μαθηματικό σχήμα. Η διαίρεση του κόσμου σε συστήματα παρατηρητή και παρατηρούμενου εμποδίζει μια σαφή διατύπωση  του νόμου αιτίας ή αποτελέσματος».

Ο Heisenberg  δεν δεχόταν χωρίς επιφυλάξεις την αρχή συμπληρωματικότητας του Bohr. Οι αντιρρήσεις του πάντως είχαν τελείως διαφορετική αφετηρία απ’ ότι στους Einstein, Schrödinger  και de Broglie. Ενώ οι τελευταίοι αντιτάχθηκαν στη συμπληρωματικότητα επειδή δεν ήθελαν να δεχτούν τέτοιους αξεπέραστους περιορισμούς στην κατανόηση μας για τη φύση, ο Heisenberg  πίστευε ότι η θεωρητική φυσική ήταν μια ανθρώπινη δημιουργία της οποίας μοναδικός σκοπός ήταν να προβλέπει πειραματικά αποτελέσματα.

Το 1927 ο Heisenberg  διατυπώνει την αρχή της αβεβαιότητας. Η κλασική φυσική δέχεται ότι είναι δυνατό να μετρηθεί η θέση και η ορμή ενός σωματιδίου με όση ακρίβεια θέλουμε. Οι πιθανές αποκλίσεις , είναι αποτέλεσμα των οργάνων μέτρησης . Ο Heisenberg, καταλήγει στο συμπέρασμα ότι, λόγω της κβαντικής συμπεριφοράς των σωματιδίων που αποτελούν το μικρόκοσμο, υπάρχει μια εγγενής ασάφεια, μια εγγενής απροσδιοριστία όταν πρόκειται να μετρηθεί ταυτόχρονα η θέση και η ορμή ενός σωματιδίου, η οποία εκφράζεται από τη σχέση:


όπου Δp και Δx ,   το εύρος αβεβαιότητας στον προσδιορισμό της ορμής και της θέσης.

O Heisenberg  συνειδητοποίησε ότι ενώ δεν υπάρχουν όρια στην ακρίβεια μέτρησης της ορμής ή της θέσης , υπάρχει όριο στην ακρίβεια με την οποία η ορμή και η θέση μπορούν να προσδιοριστούν συγχρόνως. Η αδυναμία να προσδιορίσουμε επακριβώς, ταυτόχρονα την ορμή και τη θέση ενός σωματιδίου, δεν οφείλεται σε πειραματικές ατέλειες.  Είναι σύμφυτη με την ίδια την κβαντική δομή της ύλης .

 Η «νομιμοποίηση» της κβαντικής θεωρίας πραγματοποιήθηκε στο 5ο συνέδριο Solvay, στο Κόμο της Ιταλίας το 1927. Ο Bohr κατάφερε τελικά να οικοδομήσει την απαραίτητη συναίνεση μεταξύ των μελών της κοινότητας των φυσικών για την ερμηνεία της κβαντομηχανικής. Μετά από έντονη διαμάχη μεταξύ Bohr και  Einstein υιοθετήθηκε η «ερμηνεία της Κοπεγχάγης» : η φύση είναι εγγενώς πιθανοκρατική και η ίδια η πράξη της παρατήρησης, επηρεάζει τελικά, αυτά που παρατηρούνται.

 Ο Einstein, ο μεγαλύτερος ίσως φυσικός της σύγχρονης φυσικής, θα φύγει «ηττημένος» από το συνέδριο του Κόμο. Το 1932 ο von Neumann (φον Νόϋμαν) θα προσθέσει στο φορμαλισμό της κβαντικής φυσικής τη μαθηματική αυστηρότητα που έλλειπε από τις εργασίες των πρωτεργατών της θεωρίας αυτής, ολοκληρώνοντας έτσι τον κύκλο της πολυτάραχης αυτής περιόδου. Το θεώρημα von Neumann αποδείκνυε ότι δεν ήταν δυνατό να κατασκευαστεί κάποια θεωρία με «κρυμμένες μεταβλητές» που θα εξηγούσε ρεαλιστικά και αιτιοκρατικά τα κβαντικά φαινόμενα.

  

Πολλά από τα παραπάνω αποτελούν αποσπάσματα από το βιβλίο: «Η διαμάχη για την κβαντική θεωρία» του Franco Selleri, καθηγητή θεωρητικής φυσικής στο πανεπιστήμιο του Bari, σε μετάφραση του Νίκου Ταμπάκη, εκδόσεις  Gutenberg, 1986.

Πολλές πληροφορίες επίσης πάρθηκαν από το εισαγωγικό ένθετο των Κ. Γαβρόγλου, Δ. Διαλετή ( καθηγητών στο τμήμα Μεθοδολογίας, Ιστορίας και Θεωρίας της Επιστήμης του Πανεπιστημίου Αθήνας ) στο πρόγραμμα της εξαιρετικής θεατρικής παράστασης «Κοπεγχάγη», που ανέβηκε το 2002 στο θέατρο «Τζένη Καρέζη».

 Θοδωρής Παπασγουρίδης

           

 

4 σχόλια:

Διονύσης Μάργαρης είπε...

Θοδωρή δύο σχόλια:
1) Η επιστήμη στις αρχές του 20ου αιώνα έχει κέντρο την κεντρική Ευρώπη, είναι κατά βάση Γερμανική. Η άνοδος του Ναζισμού είχε σαν αποτέλεσμα την μετανάστευσή της στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού..
2) Μια και αναφέρεις τους αντιναζιστές, να πούμε και για τον μεγάλο Ναζιστή. Δεν είναι άλλος από τον μεγάλο Heisenberg!!!

miltonios είπε...

Μια και οι μέρες που ζούμε θυμίζουν πόλεμο με τις εφιαλτικές εικόνες που έρχονται από τη Γάζα, εκεί όπου τα θύματα ξεπέρασαν τους θύτες να συνεισφέρω στην ανάρτηση με τις εξής αναφορές – αντιγραφές

Από το βιβλίο «Οι επιστήμονες που διαμόρφωσαν τον κόσμο μας Pete Moore, Μετάφραση Μάνος Βενετσάνος, Εκδόσεις Σαββάλας»
Ο Χαίζενμπεργκ δημιούργησε ένα ρεύμα και όλοι ήθελαν να ακολουθήσουν. Έτσι πέρασε το μεγαλύτερο μέρος του 1929 ταξιδεύοντας στις ΗΠΑ, την Ιαπωνία, την Κίνα και την Ινδία. Το 1933 έλαβε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής και είδε τον Αδόλφο Χίτλερ να παίρνει την εξουσία στη Γερμανία. Τέσσερα χρόνια αργότερα ο Χαιζενμπεργκ και η θεωρητική Φυσική δέχονται επίθεση από μια φιλοναζιστική εφημερίδα. Η ζωή άρχισε να γίνεται ιδιαίτερα δύσκολη. Το 1937 ο Χαιζενμπεργκ παντρεύεται την Ελίζαμπεθ Σουμάχερ στο Βερολίνο. Τον ίδιο χρόνο μια ναζιστική εφημερίδα κάνει μια νέα σφοδρή επίθεση που αφορούσε τις εργασίες του.
Τον επόμενο χρόνο τον περίμεναν καλά νέα καθώς απέκτησε δίδυμα, τα πρώτα από τα επτά παιδιά του, ταξίδεψε στην Αγγλία και έμαθε ότι ο Χίμλερ τον είχε απαλλάξει από τα καθήκοντά του στα SS. Ο λόγος γι’ αυτό ήταν ξεκάθαρος. Τα SS είχαν αναγνωρίσει το έργο του πάνω στην πυρηνική σχάση.
Ενώ ο πόλεμος συνεχίζονταν ο Χαιζενμπεργκ αγόρασε ένα σπίτι στο Ούρφελντ της Βαβαρίας όπου εγκατέστησε την οικογενειά του και ύστερα από το ξέσπασμα συνεργάστηκε στο ερευνητικό πρόγραμμα σχάσης στο Βερολίνο, πρόθυμος να αυξήσει τη δύναμη της πατρίδας του. Αυτό ήταν ένα πολιτικά ευαίσθητο πρόγραμμα που κάποιες φορές είχε την υποστήριξη των αρχών και άλλες την τέλεια αδιαφορία τους. Ο πόλεμος ωστόσο τελείωσε πριν ολοκλητωθεί το πρόγραμμα και τον Μάϊο του 1945 ο Χαίζενμπεργκ συνελήφθη από τις αμερικάνικες αρχές δυο μέρες πριν παραδοθεί η Γερμανία. Η πολιτική που είχε κινητοποιήσει την εργασία του τώρα τη σταματούσε.
Ο Χαιζενμπεργκ μαζί με άλλους Γερμανούς επιστήμονες μεταφέρθηκε στο Φαρμ Χολ της Αγγλίας πιστεύοντας ότι η εργασία του είχε πλέον σταματήσει. Όμως οι καιροί άλλαξαν και τον Ιανουάριο του 1946 απελευθερώθηκε, οπότε επέστρεψε στη Γερμανία όπου και έμεινε στο Γκέττιγκεν. Πρόθυμος να ανακτήσει τη γερμανική επιστήμη ανέλαβε τη θέση του διευθυντή στο Ινστιτούτο Φυσικής του Κάιζερ Βίλεμ και του προέδρου του Γερμανικού Ερευνητικού Συμβουλίου. Ήταν επικεφαλής της γερμανικής αποστολής στο CERN, διευθυντής στο Ινστιτούτο Μαξ Πλάνκ από το οποίο παραιτήθηκε το 1970. Πέθανε το 1976.

Από το βιβλίο «ΦΥΣΙΚΗ για ποιητές Robert March Μετάφραση Κωνσταντίνα Μαργιά Εκδόσεις Δίαυλος»
Το 1933, η ευρωπαϊκή χρυσή εποχή του «μοντερνισμού» τελείωσε ξαφνικά και βίαια. Μέσα σε λίγους μήνες μετά την άνοδο του Χίτλερ στην εξουσία, η γερμανική επιστημονική κοινότητα μετατράπηκε σε τόπο σφαγείου. Όλοι σχεδόν οι εβραίοι καθηγητές είχαν απολυθεί, παρότι βρίσκονταν στην πρωτοπορία της έρευνας. Λίγοι φιλελεύθεροι τους ακολούθησαν στην εξορία. Ο Αϊνστάιν ήταν αρκετά τυχερός να βρίσκεται στο δρόμο για μια εξάμηνη παραμονή στο Ινστιτούτο Προηγμένων Ερευνών του Πρίνστον στο Νιού Τζέρσεϊ, όταν έγινε η κατάληψη της εξουσίας από τους Ναζί, αφού το νέο καθεστώς αμέσως τον επικήρυξε. Το Πρίνστον έγινε το σπίτι του για το υπόλοιπο της ζωής του.
Παρ’ ολο που λίγοι Γερμανοί το είχαν συνειδητοποιήσει την εποχή εκείνη, το μέλλον της γερμανικής επιστήμης είχε δεχθεί ένα πλήγμα από το οποίο δεν έχει συνέλθει μέχρι σήμερα (1970 α έκδοση βιβλίου) Ακόμη και ο Σραίντιγκερ, παρότι δεν ήταν Εβραίος και περιφρονούσε την πολιτική, εγκατέλειψε την προνομιούχα θέση του στο Βερολίνο, πεπεισμένος πως μια τέτοια αγέλη αιμοχαρών ηλιθίων θα οδηγούσε τη Γερμανία στην καταστροφή.
Το Ινστιτούτο Μπορ στην Κοπεγχάγη, απέκτησε ένα λιγότερο ανέμελο χαρακτήρα, αφού έγινε σταθμός για τους δραπέτες εξόριστους. Ο ίδιος ο Μπορ ήταν όλο και περισσότερο απορροφημένος από την προσπάθεια να τους βρει δουλειά σε ασφαλείς χώρες. Στη συνέχεια, την περίοδο των Χριστουγέννων του 1938, ανακαλύφθηκε η πυρηνική σχάση στο Ινστιτούτο Κάιζερ Βίλχελμ στο Βερολίνο. Μέσα σε λίγες εβδομάδες, οι ειδικοί του μικρόκοσμου γνώριζαν πως οι μέρες της αθωότητας είχαν τελειώσει για πάντα. Μια πυρηνική βόμβα ήταν πραγματοποίησιμη και η ναζιστική Γερμανία εμφανίζετο να έχει την πρωτοπορία στην κούρσα αυτή.
Ως ενίσχυση των ανησυχιών αυτών, ένα πέπλο στρατιωτικού απορρήτου ήρθε να καλύψει τις εργασίες σε μια νέα πτέρυγα στο Ινστιτούτο Κάιζερ Βίλχελμ, και το ναζιστικό κράτος είχε βα΄λει στο χέρι τα ορυχεία πισουρανίτη της Τσεχοσλοβακίας, πλούσια σε ουράνιο. Φυγάδες φυσικοί ώθησαν τη Μεγάλη Βρετανία και μετά τις Ηνωμένες Πολιτείες στον αγώνα για την βόμβα. Σ’ έναν κόσμο που αποτρελλενόταν τα κβαντικά πεδία έπρεπε να περιμένουν.

Xrysostomos είπε...

Η "ιστορία" της κβαντομηχανικής (γιατί μου έρχεται να γράψω "παραμύθι"...?) είναι από τις αγαπημένες μου. Αν δεν είχε τόσο υψηλές γνωστικές απαιτήσεις, θα μπορούσα να φτάσω να προτείνω να διδάσκεται ως φυσική στα ελληνικά σχολεία αυτή και μόνο αυτή!

Το "εκρηκτικό" αποτέλεσμα της συλλογικής δουλειάς ενός τόσο μεγάλου αριθμού επιστημόνων, τόσο διαφορετικών μεταξύ τους, και οι διαδικασίες συναίνεσης που αδήγησαν σε αυτό είναι άξια θαυμασμού.

Βέβαια και στη θερμοδυναμική ή τον ηλεκτρομαγνητισμό είδαμε παρόμοιες "εξελίξεις", αλλά την εξέλιξη της κβαντομηχανικής την έχω στο μυαλό μου ένα επίπεδο ψηλότερα. Ισως επειδή ήταν ένα ταξίδι σε ένα τελείως διαφορετικό κόσμο.

Όταν θα μου δοθεί η ευκαιρία, κείμενα όπως αυτό (ας είμαι ειλικρινής: ΑΥΤΟ. Μπορώ?) θα τα βάλω σε σχολική τάξη. Πόσο με απωθεί να διαβάζω στα βιβλία του ΟΕΔΒ "αυτός έκανε αυτό", "αυτός ανακάλυψε εκείνο" και τόσο σπάνια να βρίσκω ρήματα όπως το "συμφωνήσαν", "διαφωνήσαν", "πρότεινε"...?

Κιπ δε σπίριτ

ΥΓ. Που σημαίνουν αυτά που γράφω ότι την ιστορία του κύριου Αινστάιν, που ναι, προχωρησε άλματα μπροστά την επιστημονική σκέψη, την αγαπώ, την εκτιμώ, αλλά δε...

Διονύσης Μάργαρης είπε...

Το ρωτάς Χρυσόστομε;
Και βέβαια μπορείς. Γιατί άλλο γίνεται η δημοσίευση αν όχι για να μοιραστούμε χρήσιμα πράγματα;