- Ολογραφικό σύμπαν. - .-= Η ΓΝΩΣΗ =-.

Πολλές φορές τέτοια αποτελέσματα απορρίφθηκαν από τα συντηρητικότερα μέλη του πεδίου ως εντελώς ασύνδετα με την πραγματικότητα .

Τούτοι οι “κριτές” , όμως , αναγκάσθηκαν μερικές φορές να “καταπιούν τη γλώσσα τους” όταν η ίδια η δομή έκανε την εμφάνισή της απροσδόκητα σε κάποια από τις δύο πρώτες οδούς δίνοντας απάντηση σε ένα πρόβλημα που κατά τα άλλα φαινόταν άλυτο .

Αυτό , φυσικά , αποδεικνύει απλώς ότι τα θεμελιώδη ζητήματα σπανίως λύνονται κατά τύχη .

Οι επιστήμονες που ανακάλυψαν τέτοιες δομές ανήκουν στους αληθινούς ήρωες της ιστορίας μας . Ανάμεσά τους οι Alain Connes , Christofer Ishan , David Finkelstein , Roger Penrose , Raphael Sorkin .

Εδώ θα ακολουθήσουμε και τους τρεις δρόμους .

Θα ανακαλύψουμε ότι βρίσκονται πιο κοντά ο ένας στον άλλο από όσο δείχνουν — συνδέονται με μονοπάτια , κατάφυτα και σχεδόν απάτητα , εντούτοις βατά .

Θα υποστηρίξω ότι , αν συγκεντρώσουμε τις καίριες ιδέες και τις κρίσιμες ανακαλύψεις της κάθε θεωρίας , θα αναδυθεί μια ευκρινής εικόνα για το πώς είναι ο Κόσμος στην κλίμακα Planck .

Πρόθεσή μου είναι να εκθέσω την εικόνα αυτή , κι έτσι να δείξω πόσο κοντά βρισκόμαστε στην επίλυση του προβλήματος της κβαντικής βαρύτητας .

The fate of all mankind I see
Is in the hands of fools

KING CRIMSON-EPITAPH 1969

Πιστεύω ότι ακόμη και κάποιος που δεν έχει ξαναδιαβάσει κάτι για τα εν λόγω θέματα θα μπορέσει να παρακολουθήσει το κείμενο .

Μάλιστα συμπεριέλαβα έννοιες από τη σχετικότητα και την κβαντική θεωρία μόνο όποτε ήταν απαραίτητες για να εξηγήσω κάτι .

Η γνώση που έχουμε αποκτήσει ως σήμερα για την κβαντική βαρύτητα δεν βγήκε μέσα από το κεφάλι δύο ή τριών Αϊνστάιν .

Πρόκειται μάλλον για το αποτέλεσμα αρκετών δεκαετιών εντατικής προσπάθειας εκ μέρους μιας μεγάλης και διευρυνόμενης επιστημονικής κοινότητας .

Στις περισσότερες περιπτώσεις , η αναφορά λίγων μόνο ανθρώπων θα έβλαπτε και την επιστημονική κοινότητα και τον αναγνώστη , καθώς θα ενίσχυε το μύθο πως η επιστήμη “θεραπεύεται” από λίγες μεγάλες και μοναχικές προσωπικότητες .

Προκειμένου να προσεγγίσει κανείς την αλήθεια , ακόμη και για ένα τόσο στενό πεδίο όσο η κβαντική βαρύτητα , θα αναγκαζόταν να αναφερθεί στη συνεισφορά δεκάδων ανθρώπων .

Θα έπρεπε να μνημονευθούν τόσοι πολλοί . ώστε ο αναγνώστης που έρχεται για πρώτη φορά σε επαφή με το θέμα θα αδυνατούσε να τους συγκρατήσει .

The fate of all mankind I see
Is in the hands of fools

Έτσι , όταν αντικρίζουμε κάτι όμορφο και περίπλοκα δομημένο , σπεύδουμε σχεδόν ενστικτωδώς να ρωτήσουμε : “Ποιος το έφτιαξε αυτό ;” .

Η συγκεκριμένη ερώτηση , όμως , αποδεικνύεται άστοχη στην περίπτωση που επιχειρούμε μια επιστημονική προσέγγιση του Σύμπαντος .

Πράγματι , το Σύμπαν και όμορφο είναι και περίπλοκα δομημένο .

Ωστόσο , αποκλείεται να έχει κατασκευασθεί από κάτι που βρίσκεται έξω από το ίδιο , διότι εξ ορισμού το Σύμπαν είναι τα πάντα , και τίποτα δεν μπορεί να υπάρχει έξω από αυτό .

Επίσης , εξ ορισμού δεν μπορεί να υπάρξει κάτι πριν από το Σύμπαν και το οποίο να προκάλεσε τη δημιουργία του , διότι τότε θα έπρεπε και εκείνο να αποτελούσε μέρος του Σύμπαντος .

Ως πρώτη λοιπόν αρχή της κοσμολογίας οφείλουμε να δεχτούμε ότι “Δεν υπάρχει τίποτα έξω από το Σύμπαν” .

Δεν έχω πρόθεση να αναιρέσω τη θρησκεία ή το μυστικισμό , αφού πάντα θα βρίσκονται κάποιοι που αναζητούν τέτοιες πηγές έμπνευσης .

Εντούτοις , αν στοχεύουμε στην πραγματική γνώση , αν επιθυμούμε να κατανοήσουμε τι είναι το Σύμπαν και πώς λειτουργεί , τότε πρέπει να αναζητούμε απαντήσεις σε ερωτήσεις σχετικές με όσα αντιλαμβανόμαστε καθώς κοιτάμε γύρω μας .

Και οι απαντήσεις δεν μπορεί να περιλαμβάνουν παρά μόνο αυτά που υπάρχουν μέσα στο Σύμπαν .

Σύμφωνα λοιπόν με την πρώτη αρχή της κοσμολογίας , το Σύμπαν θεωρείται εξ ορισμού κλειστό σύστημα .

Τούτο σημαίνει ότι η εξήγηση για οτιδήποτε υπάρχει μέσα στο Σύμπαν δεν μπορεί να περιλαμβάνει άλλα πράγματα , παρά μόνο όσα υπάρχουν μέσα του .

Η επισήμανση τούτη έχει πολύ σημαντικές συνέπειες , τις οποίες θα συναντήσουμε αργότερα .

Μία από τις σημαντικότερες είναι ότι ο ορισμός ή η περιγραφή οποιασδήποτε οντότητας στο Σύμπαν πρέπει να παραπέμπει μόνο σε άλλες οντότητες μέσα σε αυτό .

Αν κάτι κατέχει μια θέση , αυτή η θέση δεν μπορεί να οριστεί παρά μόνο σε σχέση με άλλα πράγματα μέσα στο Σύμπαν .

Αν κάτι κινείται , την κίνησή του δεν μπορούμε να την διακρίνουμε παρά μόνο αναζητώντας αλλαγές στη θέση του ως προς κάτι άλλο μέσα στο Σύμπαν .

Συνεπώς , η έννοια του χώρου υφίσταται μεταξύ υπαρκτών πραγμάτων του Κόσμου .

Η γεωμετρία του Σύμπαντος μοιάζει αρκετά με τη γραμματική δομή μιας πρότασης . Όπως ακριβώς η πρόταση δεν διαθέτει δομή ούτε υπόσταση πέρα από τις σχέσεις μεταξύ των λέξεών της , έτσι και ο χώρος δεν έχει υπόσταση πέρα από τις σχέσεις ανάμεσα σε όσα ενυπάρχουν στο Σύμπαν .

Αν αλλάξετε μια πρόταση αφαιρώντας μερικές λέξεις ή μεταβάλλοντας τη σειρά κάποιων άλλων , η γραμματική της δομή αλλάζει .

Όμοίως , η γεωμετρία του χώρου αλλάζει όταν μεταβάλλονται οι σχέσεις των πραγμάτων μέσα στο Σύμπαν .

Αντιλαμβανόμασθε λοιπόν τώρα ότι όσο παράλογο είναι να μιλάμε για μια πρόταση δίχως λέξεις τόσο παράλογο είναι να μιλάμε για ένα Σύμπαν που δεν περιέχει τίποτα .

Είναι επίσης παράλογο να μιλάμε ακόμη και για χώρο που περιλαμβάνει ένα μόνο πράγμα , διότι τότε δεν υπάρχουν σχέσεις που να ορίζουν πού βρίσκεται αυτό το πράγμα . ( Εδώ χάνεται η αναλογία μας , μιας και υπάρχουν προτάσεις με μία μόνο λέξη . Συνήθως , όμως , αποκτούν νόημα από τις σχέσεις τους με τις γειτονικές τους προτάσεις ) .

Η άποψη ότι ο χώρος μπορεί να υπάρξει ανεξάρτητα από οπoιεσδήποτε σχέσεις ονομάζεται απόλυτη θεώρηση .

Τέτοια υπήρξε η θεώρηση του Νεύτωνα , όμως έχει καταρριφθεί οριστικά από τα πειράματα που επαλήθευσαν τη θεωρία της γενικής σχετικότητας τοτ Αϊνστάιν .

Οι συνέπειες είναι ριζικές , και χρειάζεται πολλή σκέψη για να τις συνηθίσουμε .

Δυστυχώς , δεν είναι λίγου οι καλοί επαγγελματίες φυσικοί που εξακολουθούν να εξετάζουν τον κόσμο θεωρώντας το χώρο και το χρόνο απόλυτες έννοιες .

Βέβαια , η γεωμετρία του χώρου δεν φαίνεται να επηρεάζεται από αντικείμενα που κινούνται . Καθώς περπατώ από τη μια πλευρά του δωματίου στην άλλη , η γρωμετρία του δωματίου δεν φαίνεται να αλλάζει .

Αφού έχω διασχίσει το δωμάτιο , ο χώρος μέσα του μοιάζει ακόμα να υπακούει στους κανόνες της ευκλείδιας γεωμετρίας που μάθαμε στο σχολείο , όπως και πριν αρχίσω να κινούμαι .

Αν η ευκλείδια γεωμετρία δεν αποτελούσε καλή προσέγγιση για όσα βλέπουμε γύρω μας , η θεώρηση του Νεύτωνα δεν θα είχε καμιά ελπίδα .

Ωστόσο , αποδεικνύεται ότι η φαινομενική ισχύς της ευκλείδιας γεωμετρίας είναι μια ψευδαίσθηση , όπως και η φαινομενικά επίπεδη επιφάνεια της Γης .

Παρομοίως , η γεωμετρία του δωματίου μέσα στο οποίο βρίσκεστε μοιάζει να υπακούει στους κανόνες της ευκλείδιας γεωμετρίας μόνο και μόνο επειδή οι αποκλίσεις από τους κανόνες αυτούς είναι πολύ μικρές .

Αν όμως μπορούσατε να εκτελέσετε μεγάλης ακριβείας , θα βρίσκατε για κάθε τρίγωνο μέσα στο δωμάτιό σας ότι το άθροισμα των γωνιών του δεν ισούται ακριβώς με 180 μοίρες .

Επιπλέον , το άθροισμα των γωνιών κάθε τριγώνου εξαρτάται από τη σχέση του τριγώνου με ό,τι υπάρχει στο δωμάτιο .

Αν μπορούσατε να κάνετε επαρκώς ακριβείς μετρήσεις , θα βλέπατε ότι η γεωμετρία κάθε τριγώνου μέσα στο δωμάτιο αλλάζει όταν μετακινείστε από τη μια πλευρά του στην άλλη .

Κάθε επιστήμη ίσως έχει ένα κύριο δίδαγμα να προσφέρει στην ανθρωπότητα , προκειμένου να μας βοηθήσει να διαμορφώσουμε μια αντίληψη για το ποιοι είμαστε και τι επιτελούμε εδώ που βρισκόμαστε .

Το δίδαγμα της βιολογίας είναι αυτό της φυσικής επιλογής , το οποίο τόσο εύγλωττα μας το προσέρεραν εκπρόσωποί της όπως η Lynn Margulis και ο Richard Dawkins .

Πιστεύω λοιπόν πως το κύριο δίδαγμα της σχετικότητας και της κβαντικής θεωρίας συνίσταται στο ότι ο Κόσμος δεν είναι παρά ένα εξελισσόμενο δίκτυο σχέσεων .

Δεν διαθέτω εκείνη την ευγλωττία που θα με καθιστούσε αντάξιο του Dawkins ή της Margulis στον τομέα της σχετικότητας , ελπίζω όμως ότι , μ’αυτά που γράφω εδώ , θα έχετε καταλάβει πως η σχεσιακή εικόνα του χώρου και του χρόνου έχει ριζικές επιπτώσεις — ανάλογες μάλιστα με εκείνες της φυσικής επιλογής — , όχι μόνο για την επιστήμη αλλά και για την άποψή μας σχετικά με το ποιοι είμαστε και πώς βρεθήκαμε σε αυτό το εξελισσόμενο σύμπαν σχέσεων .

Η θεωρία του Κάρολου Δαρβίνου μας λέει ότι η ύπαρξή μας δεν ήταν αναπότρεπτη , πως δεν υπάρχει στο Σύμπαν κάποια αιώνια τάξη που αναπόφευκτα μας δημιούργησε .

Είμαστε το αποτέλεσμα διαδικασιών πολύ πιο περίπλοκων και απρόβλεπτων από τις μικρές όψεις της ζωής και των κοινωνιών μας επί των οποίων μπορούμε να ασκούμε κάποιον έλεγχο .

Η ιδέα ότι ο Κόσμος είναι ουσιαστικά ένα δίκτυο εξελισσόμενων σχέσεων μας διδάσκει ότι το ίδιο ισχύει λίγο - πολύ για τα πάντα .

Δεν υπάρχει μέσα στο Σύμπαν κάποιο σταθερό , αιώνιο πλαίσιο που να ορίζει τι μπορεί να συμβεί και τι όχι .

Δεν υπάρχει τίποτα πέρα από τον Κόσμο εκτός από τα όσα βλέπουμε , κανένα υπόβαθρο εκτός από τη συγκεκριμένη ιστορία του .

Στις αρχές του 18ου αιώνα , ο φιλόσοφος Gottfried Wilhelm Leibnitz υποστήριξε με σθένος ότι η νευτώνεια φυσική ήταν θανάσιμα εσφαλμένη , διότι βασιζόταν σε μια λογικώς ατελή απόλυτη θεώρηση του χώρου και του χρόνου .

Πρόμαχοι της σχεσιακής εικόνας του χώρου υπήρξαν και άλλοι φιλόσοφοι και επιστήμονες , όπως ο Ernst Mach (ο οποίος εργαζόταν στη Βιέννη στα τέλη του 19ου αιώνα) .

Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν κατάγεται άμεσα από τις απόψεις αυτές .

Κάτι που ίσως φανεί αντιφατικό σε όλα τούτα είναι ότι η γενική σχετικότητα μπορεί να περιγράψει με συνέπεια σύμπαντα που δεν περιέχουν καθόλου ύλη .

Θα έλεγε κανείς ότι η θεωρία δεν είναι σχεσιακή , αφού υπάρχει χώρος αλλά όχι ύλη και , επομένως , ούτε σχέσεις ανάμεσα στην ύλη για να ορίσουν το χώρο .

Πρόκειται όμως για λάθος . Και το λάθος έγκειται στο ότι εκλαμβάνουμε τις σχέσεις που ορίζουν το χώρο ως σχέσεις μεταξύ υλικών σωματιδίων .

Από τα μέσα του 19ου αιώνα , όμως , γνωρίζουμε ότι ο Κόσμος δεν αποτελείται μόνο από σωματίδια .

Απεναντίας , η θεώρηση που διαμόρφωσε τη φυσική του 20ου αιώνα συνίσταται στο ότι ο Κόσμος αποτελείται και από πεδία . Τα πεδία — όπως τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά — είναι φυσικές οντότητες που μεταβάλλονται συνεχώς μέσα στο χώρο .

Το ηλεκτρικό πεδίο απεικονίζεται συχνά ως ένα δίκτυο δυναμικών γραμμών γύρω από το αντικείμενο που παράγει το πεδίο .

Αυτό που το καθιστά πεδίο είναι το γεγονός ότι από κάθε σημείο του χώρου διέρχεται μια μόνο δυναμική γραμμή (όπως και στην περίπτωση των ισοϋψών καμπυλών ενός χάρτη) .

Αν σε κάποιο σημείο εντός του πεδίου τοποθετήσουμε ένα φορτισμένο σωματίδιο , θα ασκηθεί σε αυτό δύναμη κατά τη διεύθυνση της δυναμικής γραμμής που διέρχεται από το συγκεκριμένο σημείο .

Η γενική σχετικότητα είναι μια θεωρία πεδίων , όπου το εμπλεκόμενο πεδίο ονομάζεται βαρυτικό .

Είναι πιο περίπλοκο από το ηλεκτρικό πεδίο , και γι’αυτό χρησιμοποιείται ένα πιο περίπλοκο δίκτυο δυναμικών γραμμών για να απεικονιστεί .

Συγκεκριμένα , απαιτούνται τρία σύνολα γραμμών .

Επειδή υπάρχουν τρία σύνολα δυναμικών γραμμών , το βαρυτικό πεδίο καθορίζει ένα δίκτυο σχέσεων που αφορούν τον τρόπο με τον οποίο τα τρία σύνολα γραμμών συνδέονται μεταξύ τους .

Στις εν λόγω σχέσεις περιλαμβάνεται , για παράδειγμα , το πόσες φορές περιελίσσονται οι γραμμές ενός συνόλου γύρω από τις γραμμές κάποιου άλλου συνόλου .

Πράγματι , το βαρυτικό πεδίο δεν είναι τίποτα άλλο παρά αυτές οι σχέσεις .

Έτσι , δύο σύνολα δυναμικών γραμμών των οποίων οι γραμμές σχηματίζουν δεσμούς και κόμβους με τον ίδιο τρόπο , ορίζουν το ίδιο δίκτυο σχέσεων , επομένως την ίδια ακριβώς φυσική κατάσταση .

Να γιατί η γενική σχετικότητα χαρακτηρίζεται σχεσιακή θεωρία .

Τα σημεία του χώρου αυτά καθεαυτά δεν έχουν καμιά υπόσταση — όποτε μιλάμε για σημείο , αναφερόμαστε σε συγκεκριμένο χαρακτηριστικό του δικτύου σχέσεων που υφίστανται ανάμεσα στα τρία σύνολα δυναμικών γραμμών .

Είναι θεμιτή η ερώτηση για το ποια κατεύθυνση έχουν οι δυναμικές γραμμές που διέρχονται από δεδομένο σημείο .

Κατά συνέπεια , αν δύο δίκτυα ηλεκτρικών δυναμικών γραμμών είναι όμοια μεταξύ τους — με μόνη διαφορά ότι το ένα βρίσκεται μετατοπισμένο σε σχέση με το άλλο κατά 1 μέτρο προς τα αριστερά — , τότε θεωρείται πως περιγράφουν διαφορετικές φυσικές καταστάσεις .

Οι φυσικοί όμως που χρησιμοποιούν τη γενική σχετικότητα οφείλουν να εργάζονται εντελώς διαφορετικά .

Δεν μπορούν να αναφέρονται σε σημεία , εκτός αν κατονομάζουν κάποια χαρακτηριστικά των δυναμικών γραμμών μέσω των οποίων ορίζονται μονοσήμαντα τα συγκεκριμένα σημεία . Στη γενική σχετικότητα δεν μιλάμε παρά μόνο για σχέσεις μεταξύ δυναμικών γραμμών .

Θα μπορούσε κανείς να ρωτήσει γιατί δεν θεωρούμε τις δυναμικές γραμμές σταθερές στο χώρο , ώστε να ορίζουμε τα π΄ντα σε σχέση με αυτές .

Ο λόγος είναι ότι το δίκτυο των σχέσεων εξελίσσεται με το χρόνο .

Αν δηλαδή εξαιρέσουμε ένα μικρό πλήθος εξιδανικευμένων παραδειγμάτων — που δεν έχουν καμιά σχέση με την πραγματικότητα — , το δίκτυο των δυναμικών γραμμών μεταβάλλεται διαρκώς σε όλους τους κόσμους που περιγράφει η γενική σχετικότητα .

Αρκετά είπαμε για το χώρο . Ας αναφερθούμε τώρα στο χρόνο .

Τα ίδια ισχύουν και εδώ .

Σύμφωνα με τη νευτώνεια θεώρηση , ο χρόνος έχει απόλυτη έννοια . Ρέει από το άπειρο παρελθόν προς το άπειρο μέλλον , ίδιος σε ολόκληρο το Σύμπαν , ανεξάρτητα από οτιδήποτε συμβαίνει στην πραγματικότητα .

Κάθε μεταβολή μετριέται σε μονάδες χρόνου , ο χρόνος όμως υποτίθεται πως έχει νόημα και υπόσταση υπεράνω οποιασδήποτε διαδικασίας μεταβολής στο Σύμπαν .

Κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα , μάθαμε ότι η παραπάνω θεώρηση για το χρόνο είναι τόσο λανθασμένη όσο και η νευτώνεια θεώρηση για το χώρο . Γνωρίζουμε πια πως ούτε ο χρόνος συνιστά απόλυτη έννοια .

Μπορούμε να συγκρίνουμε τη διάρκεια μιας διαδικασίας μόνο μέσω της διάρκειας άλλων διαδικασιών .

Ο χρόνος περιγράφεται μόνο επί τη βάσει μεταβολών στο δίκτυο των σχέσεων που περιγράφει το χώρο .

Στη γενική θεωρία της σχετικότητας , λοιπόν , είναι παράλογο να μιλάμε για ένα σύμπαν στο οποίο δεν συμβαίνει τίποτα : Ο χρόνος δεν είναι παρά ένα μέτρο των συντελούμενων μεταβολών . Δεν έχει άλλη έννοια .

Ούτε ο χώρος ούτε ο χρόνος μπορούν να νοηθούν αποκομμένοι από το σύστημα των εξελισσόμενων σχέσεων που αποτελεί το σύμπαν .

Οι φυσικοί ονομάζουν το παραπάνω χαρακτηριστικό ανεξαρτησία από το υπόβαθρο , εννοώντας ότι δεν υπάρχει κάποιο καθορισμένο υπόβαθρο — μια σκηνή — το οποίο παραμένει σταθερό στο χρόνο .

Αντίθετα θεωρίες όπως η νευτώνεια μηχανική ή ο ηλεκτρομαγνητισμός είναι εξαρτημένες από το υπόβαθρο , διότι υποθέτουν την ύπαρξη ενός σταθερού , αμετάβλητου χωροχρονικού υποβάθρου , το οποίο παρέχει την τελική απάντηση σε όλες τις ερωτήσεις σχετικά με το πού και πότε .

Ένας λόγος που καθυστερήσαμε τόσο πολύ να αναπτύξουμε μια κβαντική θεωρία για τη βαρύτητα είναι ότι όλες οι προηγούμενες κβαντικές θεωρίες είχαν εξάρτηση από υπόβαθρο .

Πράγματι , αποτέλεσε μεγάλη πρόκληση η δόμηση μιας κβαντικής θεωρίας ανεξάρτητης υποβάθρου , της οποίας η μαθηματική δομή να μη χρησιμοποιεί την έννοια του σημείου , παρά μόνο στις περιπτώσεις σημείων που ταυτοποιούνται μέσα από κάποιο δίκτυο σχέσεων .

Το πρόβλημα της διατύπωσης μιας κβαντικής περιγραφής του Κόσμου , στην οποία ο χώρος και ο χρόνος να μην είναι παρά δίκτυα σχέσεων , επιλύθηκε κατά τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια του 20ου αιώνα .

Η θεωρία που προέκυψε , και η οποία αποτελεί τον έναν από τους τρεις δρόμους μας , είναι η κβαντική βαρύτητα βρόχων .

Έτσι οι τρεις δρόμοι που οδηγούν στην κβαντική βαρύτητα είναι :

1)Η κβαντική βαρύτητα βρόχων (από την Γενική Σχετικότητα) .

2)Η θερμοδυναμική των μαύρων τρυπών .

3)Η θεωρία χορδών (από την Κβαντική θεωρία) .