ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Τα άτομα είναι ακόμη σημαντικά

Συνολικά τα τελευταία 120 χρόνια (1901-2020) το Νομπέλ Φυσικής έχει απονεμηθεί 114 φορές σε 215 φυσικούς

ta-atoma-einai-akomi-simantika-561534139

Κάθε χρόνο στη διάρκεια του Οκτωβρίου η Σουηδική Ακαδημία Επιστημών ανακοινώνει την απόφασή της για την απονομή των βραβείων Νομπέλ της χρονιάς. Το ίδιο έγινε και φέτος. Συνολικά τα τελευταία 120 χρόνια (1901-2020) το Νομπέλ Φυσικής έχει απονεμηθεί 114 φορές σε 215 φυσικούς, εκ των οποίων ο Τζον Μπαρντίν είναι βραβευμένος δύο φορές, το 1956 και το 1972. Στα έξι χρόνια της τελευταίας δεκαετίας τα βραβεία αυτά έχουν απονεμηθεί σε 16 φυσικούς, των οποίων τα επιτεύγματα ήταν συνδεδεμένα άμεσα με την αστροφυσική. Σήμερα, φυσικά, τα επιτεύγματα στην επιστήμη είναι συνήθως αποτέλεσμα συλλογικής δουλειάς, αλλά παρ’ όλα αυτά τα άτομα παίζουν ακόμη ένα σπουδαίο ρόλο στην ανάπτυξη και την κατεύθυνση της επιστημονικής προόδου.

Οπως μας είχε υπενθυμίσει ο Τζορτζ Σμουτ (Νομπέλ 2006) σε μια ομιλία του στο Ιδρυμα Ευγενίδου: «Ακόμη και σήμερα αποθεώνουμε τους επιστήμονες όπως ο Αϊνστάιν επειδή είδαν την πραγματικότητα υπό νέο πρίσμα. Οταν, για παράδειγμα, ο υπεύθυνος στρατηγός του σχεδίου Μανχάταν για την ανάπτυξη της πρώτης ατομικής βόμβας στη διάρκεια του Β΄ Παγκοσμίου Πολέμου ρώτησε να μάθει την πρόοδο των εργασιών, του είπαν πως όλοι περίμεναν τον Φάινμαν να κάνει κάποιους υπολογισμούς. Οπότε ο στρατηγός αναρωτήθηκε γιατί δεν ανέθεσαν σε 100 επιστήμονες να κάνουν τον κρίσιμο έλεγχο ώστε να επιταχυνθεί η διαδικασία. Και η απάντηση που πήρε ήταν ότι μόνο ο Φάινμαν μπορούσε να κάνει αυτή τη δουλειά».

Πάρτε για παράδειγμα τον Τζέιμς Πιμπλς, ο οποίος το 2019 έλαβε το ήμισυ του βραβείου Νομπέλ Φυσικής «για τις θεωρητικές του ανακαλύψεις στη φυσική κοσμολογία», η οποία εξετάζει την περιεκτικότητα της ύλης και της ενέργειας στο σύμπαν, τη μορφή και τη δομή που έχει, την ηλικία και την ιστορία του, καθώς και τη μελλοντική του εξέλιξη. Σε αυτή την προσπάθεια οι θεωρητικές εργασίες του Πιμπλς βοήθησαν ουσιαστικά τις εργασίες των παρατηρησιακών ερευνητών που προσπαθούν να αποδείξουν τις εκτιμήσεις των θεωρητικών με τη βοήθεια των τεράστιων ατομικών επιταχυντών αλλά και με τις παρατηρήσεις των γιγάντιων τηλεσκοπίων στη Γη και στο Διάστημα. Ετσι, οι ανακαλύψεις των τελευταίων μερικών χρόνων μας έχουν οδηγήσει στη διαπίστωση ότι όλα τα άστρα, τα νεφελώματα και οι γαλαξίες που υπάρχουν αποτελούν μόνο το 5% των συστατικών του σύμπαντος.

Ανακαλύψαμε, επίσης, ότι διάχυτα στο σύμπαν περιλαμβάνονται και άλλα υλικά, που είναι προς το παρόν «αόρατα». Η «σκοτεινή ύλη» (όπως ονομάζεται) που υπάρχει με κάποια μορφή αποτελεί περίπου το 26% των συστατικών του σύμπαντος, αν και δεν μπορούμε μέχρι τώρα να προσδιορίσουμε από τι αποτελείται. Αλλά ακόμη κι αν στην ύλη που βλέπουμε προσθέσουμε και όλα τα υλικά της «σκοτεινής ύλης», πάλι φαίνεται ότι χρειαζόμαστε μια διπλάσια επιπλέον ποσότητα «υλικών» ή «ενέργειας» (αφού ύλη και ενέργεια αποτελούν δύο όψεις του ιδίου πράγματος) για να εξηγηθούν οι παρατηρήσεις των κοσμολόγων που μας λένε ότι το σύμπαν στο οποίο ζούμε είναι ένα «επίπεδο» σύμπαν. Ενα σύμπαν του οποίου η χωροχρονική διαστολή φαίνεται ότι δεν πρόκειται να σταματήσει ποτέ. Γιατί οι μετρήσεις που έγιναν εδώ και περίπου 20 χρόνια μας δείχνουν ότι η διαστολή του σύμπαντος όχι μόνο δεν επιβραδύνεται λόγω της βαρύτητας των υλικών που περιλαμβάνει (ορατή και σκοτεινή ύλη), αλλά αντίθετα επιταχύνεται από τότε που το σύμπαν είχε το ήμισυ της ηλικίας που έχει σήμερα.

Γι’ αυτό όλο και πιο πολλοί κοσμολόγοι αντιμετωπίζουν σήμερα την επιτάχυνση αυτή σαν μια πέμπτη δύναμη, ένα απωθητικό είδος «αντιβαρύτητας» που είναι συνδεδεμένη με την ενεργειακή πυκνότητα του κενού και η οποία προβλέπεται από τη σύγχρονη θεωρία πεδίων. Της έχουν μάλιστα δώσει κι ένα ιδιαίτερα ευφάνταστο όνομα αποκαλώντας τη «σκοτεινή ενέργεια». Οι κοσμολόγοι υποστηρίζουν ότι η ενέργεια αυτή αποτελεί σήμερα το 69% της υλοενέργειας που απαιτείται για να γίνει το σύμπαν επίπεδο, όπως παρατηρείται ότι είναι.

Για να γίνει όμως κατανοητή όλη αυτή η αλληλουχία των γεγονότων και η εξελικτική πορεία του σύμπαντος από τη γέννησή του μέχρι σήμερα αναγκαστήκαμε πρώτα απ’ όλα να κοιτάξουμε με προσοχή το εσωτερικό του ατόμου, να περιγράψουμε με λεπτομέρεια τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης, να αναγνωρίσουμε θεωρητικά την αναγκαιότητα της ύπαρξης ένδεκα διαστάσεων στο σύμπαν, και για να εξαλείψουμε την ύπαρξη μιας «ανώμαλης ιδιομορφίας» με άπειρη θερμότητα και πυκνότητα στην πρώτη απειροελάχιστη εκείνη στιγμή της γένεσης, οδηγηθήκαμε στη θεωρητική διερεύνηση της εκτίμησης ότι το σύμπαν δημιουργήθηκε μέσω δύσκολα κατανοήσιμων, ακόμη και για τη σύγχρονη επιστήμη, κβαντικών διαδικασιών πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Κι όλα αυτά χάρη σε έναν θεωρητικό ερευνητή, τον Τζέιμς Πιμπλς, που είδε την πραγματικότητα υπό νέο πρίσμα. Γιατί, ακόμη και σήμερα, τα άτομα παίζουν σπουδαίο ρόλο.
 
* Ο κ. Διονύσης Π. Σιμόπουλος είναι επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου.