Θεωρία υπερχορδών - Όταν η επιστήμη αφουγκράζεται τη μουσική του κόσμου

Η Θεωρία των Υπερχορδών αποτελεί μία από τις αιχμές της σύγχρονης επιστημονικής έρευνας και όπως δηλώνουν οι επιστήμονες που εμπλέκονται στην έρευνά της αποτελεί έναν πολλά υποσχόμενο δρόμο κατανόησης του Κόσμου μέσα στον οποίο ζούμε. Η ενασχόληση μαζί της όμως δεν είναι η «ξερή» επιστημονική μέθοδος των προηγούμενων αιώνων, αλλά ουσιαστικά συνιστά τρόπο φιλοσοφικής θεώρησης του Κόσμου.

Ένα Σύντομο Ιστορικό

Αρχικά οι επιστήμονες πίστευαν πως η ύλη αποτελείται από μικρούς δομικούς λίθους που ονόμασαν μόρια, ενώ στη συνέχεια κατέληξαν στο συμπέρασμα πως τα ίδια τα μόρια δομούνται από μικρότερα σωμάτια που ονόμασαν άτομα. Αργότερα διαπίστωσαν πως τα άτομα αποτελούνται και αυτά από μικρότερους δομικούς λίθους: τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια. Και τελικά διαπίστωσαν ότι και αυτά προκύπτουν από συνδυασμούς μικρότερων σωματιδίων που τα ονόμασαν «κουάρκ». Επίσης, σιγά - σιγά άρχισε να γίνεται αντιληπτό από τους φυσικούς πως η ύλη είναι απλά μορφική έκφραση δονούμενης ενέργειας, όπως ακριβώς η άμμος που παίρνει σχήματα πάνω σε έναν δονούμενο μεταλλικό δίσκο. Έτσι τα στοιχειώδη σωμάτια άρχισαν να αναγνωρίζονται στη συνείδηση των επιστημόνων ως συγκεκριμένες ενεργειακές εκφράσεις συγκεκριμένων ενεργειακών δονήσεων. Τα πράγματα πήγαν ένα βήμα πιο πέρα όταν ορισμένοι θεωρητικοί φυσικοί πρότειναν ότι οι δομικοί λίθοι της ύλης δεν είναι μεμονωμένα σωμάτια αλλά δονούμενες χορδές. Χορδές παλλόμενες που καθώς κραδαίνονται δίνουν ως αποτέλεσμα τα γνωστά στοιχειώδη σωμάτια. Με άλλα λόγια τα στοιχειώδη σωμάτια της ύλης ήταν αντιληπτά ως η μορφική έκφραση μικροσκοπικών χορδών που πάλλονται με συγκεκριμένη συχνότητα. Κάτι ανάλογο δηλαδή με μια χορδή κιθάρας που ανάλογα με την τάση της και με τη συχνότητα με την οποία δονείται παράγει συγκεκριμένες μουσικές νότες.

Με αυτό τον τρόπο η Θεωρία των Υπερχορδών μας φέρνει στο κατώφλι της μουσικής του Κόσμου. Και το εντυπωσιακό είναι ότι οι επιστήμονες ανά τον κόσμο ανυπομονούν να μάθουν τις νότες αυτής της παγκόσμιας μουσικής.

Η Θεωρία των Πάντων

Οι πρώτοι σπόροι της νέας αυτής θεωρίας ρίχτηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1960 από την εργασία του θεωρητικού φυσικού Gabrielle Veneziano ο οποίος έφερε στο φως τη βασική εκείνη ιδέα που αποτέλεσε τη βάση της Θεωρίας των Χορδών. Ότι δηλαδή οι δομικοί λίθοι της ύλης δεν είναι σωματίδια αλλά δονούμενες μικροσκοπικές χορδές. Μάλιστα διαπιστώθηκε ότι αυτή η νέα θεωρία βρισκόταν σε καλύτερη συμφωνία με τα πειραματικά δεδομένα από τις παλαιότερες θεωρίες που θεωρούσαν ότι ο Κόσμος αποτελείται από σωματίδια – δομικούς λίθους. Από εκεί και έπειτα και μετά από πολλές δυσκολίες η θεωρία αυτή εμπλουτίστηκε, δοκιμάστηκε πειραματικά και τελικά στις μέρες μας μέσα από την εξέλιξή της ήρθε στο προσκήνιο της επιστημονικής έρευνας μετουσιωμένη και πιο αποτελεσματική με μια νέα ονομασία και συγκεκριμένα ως Θεωρία των Υπερχορδών.

Η Θεωρία των Υπερχορδών αποτελεί ένα ιδιαίτερα εξελιγμένο μαθηματικό μοντέλο φτιαγμένο έτσι ώστε να περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του μικρόκοσμου, του μακρόκοσμου, του χώρου, του χρόνου, όλων των στοιχειωδών σωματιδίων, αλλά και όλων των φυσικών δυνάμεων. Ο τρόπος που βλέπει τον Κόσμο τούτη η θεωρία είναι συνθετικός. Για παράδειγμα, μια από τις βασικές προσπάθειες των επιστημόνων που εργάζονται πάνω στη θεωρία αυτή είναι η ενοποίηση των τεσσάρων θεμελιωδών φυσικών δυνάμεων (ηλεκτρομαγνητικής, βαρυτικής, πυρηνικής και ασθενούς) σε μία και μόνο Δύναμη της οποίας αυτές οι τέσσερις θα αποτελούν συγκεκριμένες εκφράσεις κάτω από κατάλληλες συνθήκες.

Η προοπτική αυτή είναι συγκλονιστική και αποτέλεσε το όνειρο του ¶λμπερτ Αϊνστάιν αλλά και αποτελεί το όνειρο κάθε φυσικού επιστήμονα στις μέρες μας. Και αυτό διότι υπόσχεται ότι θα μπορεί ο Κόσμος να γίνεται αντιληπτός όχι αποσπασματικά αλλά στο σύνολό του. Έτσι θα εισέλθουμε στο άδυτο της φύσης, στην επικράτεια των αιτιών από όπου θα μπορούμε να παρατηρούμε, να ερμηνεύουμε και να κατανοούμε τον Φυσικό Κόσμο ως αποτέλεσμα αυτών των αιτιών. Με άλλα λόγια η αντίληψη του Κόσμου μέσα από τη Θεωρία των Υπερχορδών προσφέρει ουσιαστικά ένα νέο είδος συνείδησης που ανυψώνεται πάνω από τον κόσμο των φαινομένων και γι’ αυτό θεωρείται ότι θα μπορεί να ερμηνεύει τα πάντα μέσα στον κόσμο των φαινομένων. Αυτός ήταν σε γενικές γραμμές ο λόγος που οι φυσικοί αναγνωρίζοντας αυτές τις εξαιρετικές προοπτικές χαρακτηρίζουν πλέον τη Θεωρία των Υπερχορδών ως την επερχόμενη Θεωρία των Πάντων, μέσα στην οποία θα βρίσκει ερμηνεία όλος ο Κόσμος.

Ένας Κόσμος Χορδών, Ένας Κόσμος Αλλιώτικος

Μπορεί κάτι τέτοιο να ακούγεται απλό αλλά δεν είναι. Αυτή τη στιγμή οι φυσικοί έχουν στα χέρια τους μια πρωτοποριακή ιδέα (αυτή της ύπαρξης των χορδών) και ένα υψηλότατο μαθηματικό μοντέλο το οποίο προτείνει λύσεις. Ανάλογα όμως με τις παραμέτρους αυτού του μοντέλου μπορούμε να έχουμε διαφορετικές εκφράσεις της Θεωρίας των Υπερχορδών. Με άλλα λόγια, υπάρχουν δυνητικά χιλιάδες ή και εκατομμύρια Θεωρίες Υπερχορδών ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες του εκάστοτε μαθηματικού μοντέλου (όπως για παράδειγμα για το αν πρόκειται για ανοικτές ή κλειστές χορδές ή για το πόσες διαστάσεις προβλέπονται πέραν αυτών του χωρόχρονου). Ωστόσο θεωρείται ότι μόνο πέντε με έξι τέτοιες θεωρίες μπορούν να σταθούν με συνέπεια και πάνω σε αυτές δουλεύουν κυρίως οι ερευνητές. Ένα από τα βασικότερα σημεία της Θεωρίας των Υπερχορδών είναι ότι προβλέπει πως οι χορδές δεν υπάρχουν μόνο μέσα στις τέσσερις διαστάσεις του χωρόχρονου αλλά υπάρχουν ταυτόχρονα σε πολλές επιπλέον διαστάσεις. Δηλαδή οι χορδές ταλαντώνονται μέσα στο χώρο των τριών διαστάσεων, μέσα στο χρόνο, αλλά και μέσα σε όλες τις επιπλέον διαστάσεις. Με άλλα λόγια μιλάμε πλέον για Σύμπαν πολλαπλών διαστάσεων! Οι διαστάσεις αυτές ποικίλουν, ανάλογα με το μοντέλο της θεωρίας. Για παράδειγμα, υπάρχει μοντέλο Υπερχορδών με βάση το οποίο οι διαστάσεις είναι εικοσιέξι, ενώ σε κάποιο άλλο μοντέλο οι διαστάσεις είναι δέκα. Αυτές οι επιπλέον διαστάσεις δεν γίνονται αντιληπτές από εμάς διότι, όπως εκτιμούν οι ερευνητές, με κάποιο τρόπο θεωρείται ότι συμπτύσσονται σε πάρα πολύ μικρό μέγεθος. Ανάλογα δε με το ποιον τρόπο συρρικνώνονται αυτές οι επιπλέον διαστάσεις προκύπτουν και διαφορετικές Θεωρίες Υπερχορδών, όπως προαναφέρθηκε.

Επίσης, η Θεωρία των Υπερχορδών προβλέπει την ύπαρξη της αποκαλούμενης «Σκιώδους Ύλης», μιας ύλης αόρατης διότι δεν αλληλεπιδρά με το γνωστό μας φως. Μια ύλης που μπορεί αυτή τη στιγμή που διαβάζετε τούτο το κείμενο να σας διαπερνά αλλά να μην το αντιλαμβανόσαστε. Ωστόσο οι φυσικοί αναφέρουν πως αυτή η σκιώδης ύλη είναι δυνητικά ανιχνεύσιμη από τις βαρυτικές της επιδράσεις. Συνεπώς μπορούν να υπάρχουν σκιώδεις πλανήτες ή σκιώδεις αστέρες και γαλαξίες, ακόμη και ένα ολόκληρο σκιώδες σύμπαν. Όπως δηλώνει χαρακτηριστικά για αυτό το θέμα ο John Schwarz, ένας από τους πρωτεργάτες ερευνητές της Θεωρίας των Υπερχορδών: «Η ύπαρξη της Σκιώδους Ύλης είναι συνεπής με ότι ξέρουμε για το Σύμπαν, διότι υπάρχει η ένδειξη πως η ορατή ύλη του Σύμπαντος αποτελεί περίπου το 10% της ολικής μάζας του. Έτσι ακόμη και αν το μισό της μάζας του αποτελούνταν από Σκιώδη Ύλη, αυτό θα ήταν απολύτως συνεπές».

Μία ακόμη εντυπωσιακή δυνατότητα που δίνει η ύπαρξη των χορδών είναι ότι μια χορδή μπορεί να εκταθεί, αν υπάρξουν οι κατάλληλες συνθήκες, στο άπειρο χωρίς να σπάσει, να αποκτήσει διαστάσεις συμπαντικές και να ανιχνευθεί από τους αστρονόμους. Επίσης υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να υπάρχουν στο Σύμπαν χορδές απομεινάρια της Μεγάλης Έκρηξης οι οποίες να μπορούν να εντοπιστούν από τα γήινα τηλεσκόπια.

Το Πρόβλημα Της Συνείδησης

Όπως αναφέρουν οι θεωρητικοί φυσικοί που μελετούν τη Θεωρία των Υπερχορδών αυτή η θεωρία ανήκει στη φυσική του 21ου και του 22ου αιώνα και κατά τύχη έγινε αντιληπτή στον 20ο αιώνα. Αυτό σημαίνει ότι η συγκεκριμένη θεωρία δεν μπορεί να γίνει αντιληπτή πλήρως στις μέρες μας διότι απλούστατα δεν υπάρχει το κατάλληλο συνειδησιακό υπόβαθρο για την κατανόησή της. Και ακόμη δεν υπάρχουν αυτή τη στιγμή εκείνα τα κατάλληλα μαθηματικά (παρά το ότι τα μαθηματικά που χρησιμοποιούνται είναι αρκετά πρωτοποριακά) που μπορούν να χειριστούν πλήρως μια τέτοια ιδέα. Έτσι όλοι εναποθέτουν τις ελπίδες τους στα μαθηματικά του μέλλοντος, που θα διαμορφωθούν μέσα στους επόμενους δύο αιώνες, και τα οποία θα μπορέσουν να στηρίξουν αποτελεσματικότερα τη θεωρία από τα υπάρχοντα αυτή τη στιγμή μαθηματικά. Κατά μία έννοια μοιάζουμε με κάποιον πρωτόγονο άνθρωπο που βρίσκει τυχαία στο δρόμο του ένα πολύπλοκο εξελιγμένο εργαλείο το οποίο κάθεται και το περιεργάζεται με απορία και δέος, καθώς δεν γνωρίζει το πώς να το χρησιμοποιήσει παρόλο που διαισθάνεται τη χρησιμότητά του.

Οι φυσικοί θεωρούν πως η κατανόηση της Θεωρίας των Υπερχορδών θα σημάνει την αλλαγή του τρόπου με τον οποίο η ανθρωπότητα θα αντιλαμβάνεται τον Κόσμο και την ανατολή ενός νέου τρόπου συνείδησης πολύ ευρύτερου και πιο διεισδυτικού. Όπως δήλωσε ο Michael Green ένας από τους σύγχρονους πρωτεργάτες της Θεωρίας των Υπερχορδών: «Αν αυτή η εντελώς νέα θεωρία είναι σωστή, θα σημειωθούν αλλαγές στη δομή των φυσικών θεωριών, οπότε θα προβλέψει κάποια εντυπωσιακά φαινόμενα που δεν τα έχουμε παρατηρήσει ποτέ πριν».

Πάντως το σίγουρο είναι ότι αέρας αλλαγής πνέει πάνω από τα «εδάφη» της σύγχρονης επιστήμης. Η έννοιες της δόνησης, η έννοια της ενότητας που κρύβεται πίσω από την πολυμορφία του σύμπαντος, οι πολλαπλές διαστάσεις του Σύμπαντος και η συνειδητοποίηση της εξέλιξης της συνείδησης είναι κάποια από τα δώρα που μας φέρνει η Θεωρία των Υπερχορδών. Δεν είναι όμως νέα δώρα. Και αυτό διότι αποτελούν απόψεις που εδώ και χιλιετίες εμφανίζονται σε όλες τις εσωτερικές παραδόσεις του κόσμου. Ίσως τελικά η επιστήμη να ξαναανακαλύπτει αιώνιες αλήθειες που έχουν ξεχαστεί εδώ και πολύ καιρό από την ανθρωπότητα.