Ο 20ός αιώνας είδε τη γέννηση τριών φυσικών θεωριών που αποτελούν πλέον τα θεμέλια της σύγχρονης φυσικής. Αυτές είναι η κβαντομηχανική, η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν και το καθιερωμένο προτυπο της σωματιδιακής φυσικής.

Από αυτές τις τρεις θεωρίες, η κβαντομηχανική αναμφίβολα ήλθε σε ρήξη με αυτό που εκείνη την εποχή θεωρούνταν κοινή λογική. Η ανακάλυψη της κβαντομηχανικής έριξε την κοινότητα των φυσικών σε μια άβυσσο βαθιάς μεταφυσικής αμφισβήτησης από την οποία δεν κατάφερε ποτέ να ξεφύγει. Η ιδέα ότι η πραγματικότητα πρέπει να έχει απόλυτο νόημα, κάτι που είχε όταν η Νευτώνεια φυσική ήταν ακόμα το βασικό πλαίσιο για την περιγραφή της φύσης, έπρεπε να εγκαταλειφθεί, καθώς έννοιες όπως η «δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου», η «κβαντική σύμπλεξη» και η «κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης» έγιναν απαραίτητες για την επιστημονική περιγραφή της πραγματικότητας.

Η ειδική και η γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν, που δημοσιεύθηκαν το 1905 και το 1915, προκάλεσαν έναν παρόμοιο φιλοσοφικό πονοκέφαλο, αλλά σε αντίθεση με την κβαντομηχανική, η μυστηριώδης ομίχλη που αρχικά κάλυπτε τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν έχει πλέον σε μεγάλο βαθμό εξαφανιστεί. Δεν υπάρχουν πλέον ερωτήματα σχετικά με το πώς πρέπει να ερμηνεύεται η γενική σχετικότητα (η «μικρότερη» θεωρία της ειδικής σχετικότητας περιλαμβάνεται στη γενική σχετικότητα ως ειδική περίπτωση), πρόκειται απλώς για την αποδοχή αναμφισβήτητων φυσικών γεγονότων.

Τα μαθηματικά των δυο θεωριών – σχετικότητας και κβαντομηχανικής – έχουν γίνει κατανοητά σε μεγάλο βαθμό εδώ και πολλές δεκαετίες, αλλά αυτό που δεν έχει γίνει κατανοητό είναι το πώς αυτές οι δύο θεωρίες θα μπορούσαν να συνυπάρξουν. Οι φυσικοί δεν κατάφεραν μέχρι σήμερα να τις συνδυάσουν σε μια ενιαία θεωρία – σε μια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.

Εν αντιθέσει με την κβαντομηχανική και την γενική σχετικότητα, η ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου της σωματιδιακής φυσικής – ή απλώς του καθιερωμένου προτύπου, όπως συχνά ονομάζεται – δεν έθεσε πολλά θεμελιώδη φιλοσοφικά ερωτήματα. Αντιθέτως, η ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου που έγινε από τους Sheldon Glashow, Steven Weinberg και Abdus Salam στα μέσα της δεκαετίας του 1970 έφερε τελικά την σαφήνεια σε έναν τομέα που ασχολούνταν με ένα ολοένα και πιο συγκεχυμένο σύνολο εμπειρικών δεδομένων για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Κατά την διάρκεια των προηγούμενων δεκαετιών, οι θεωρητικοί φυσικοί αγωνίζονταν να κατανοήσουν αυτό που φαινόταν σαν μια ζούγκλα στοιχειωδών σωματιδίων με περίπλοκες αλληλεπιδράσεις, αλλά μόλις ανακαλύφθηκε το καθιερωμένο πρότυπο, μπήκε μια τάξη στο χάος. Με αυτόν τον τρόπο, η ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου ήταν πολύ διαφορετική από τις ανακαλύψεις της κβαντομηχανικής και της γενικής σχετικότητας περίπου εξήντα χρόνια νωρίτερα. Ενώ οι δύο πρώτες θεωρίες είχαν ανοίξει την πόρτα σε μια μακριά και μερικές φορές επώδυνη συζήτηση για την φυσική και φιλοσοφική τους ερμηνεία, το καθιερωμένο πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής φαινόταν περισσότερο σαν μια πόρτα που έκλεινε.

Το καθιερωμένο πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής συγκέντρωσε πολλά διαφορετικά μαθηματικά πλαίσια που είχαν ανακαλυφθεί τις προηγούμενες δεκαετίες: την θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και την κβαντομηχανική, την θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού του Maxwell από το 1865 (καθώς και ορισμένες γενικεύσεις γνωστές ως μη-Αβελιανές θεωρίες βαθμίδας), την θεωρία του Paul A. M. Dirac από το 1926 η οποία προέβλεψε τα αντισωματίδια, και τέλος, τον μηχανισμό Higgs που ανακαλύφθηκε το 1964, ο οποίος εξηγεί θεωρητικά την προέλευση της μάζας υποατομικών σωματιδίων.  Αυτή η λίστα των μαθηματικών δομικών ενοτήτων που υποστηρίζουν το καθιερωμένο πρότυπο δείχνει πόσο διαφορετική ήταν η ανακάλυψή του σε σύγκριση με την ανακάλυψη της κβαντομηχανικής και της γενικής σχετικότητας. Ενώ οι δύο προηγούμενες θεωρίες αντιπροσώπευαν μια πλήρη ρήξη με τη Νευτώνεια φυσική που προηγήθηκε αυτών, το καθιερωμένο πρότυπο ήταν μια φυσική συγχώνευση των θεωριών που προηγήθηκαν. Από μαθηματική άποψη, το καθιερωμένο πρότυπο είναι ένα εξαιρετικά μη τετριμμένο τμήμα μαθηματικού μηχανισμού που χρειάστηκε τεράστια εφευρετικότητα για να αποκαλυφθεί, αλλά από εννοιολογική και φιλοσοφική άποψη δεν αντιπροσωπεύει ένα μεγάλο άλμα. Φαίνεται περισσότερο σαν μια φυσική κατάληξη μιας αναζήτησης που διεξαγόταν επί δεκαετίες.

Στις δεκαετίες που ακολούθησαν την ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου, όλα τα σωματίδια και οι αλληλεπιδράσεις που προβλέπει τελικά επιβεβαιώθηκαν μέσα από αμέτρητες παρατηρήσεις με εκπληκτική ακρίβεια. Αλλά αυτό που είναι εξίσου αξιοσημείωτο είναι ότι τίποτα άλλο πέραν του καθιερωμένου προτύπου δεν έχει παρατηρηθεί. Μέσα από 50 χρόνια πειραματικών ερευνών σε ολοένα και υψηλότερες ενεργειακές κλίμακες, έχουμε δει όλες τις προβλέψεις του καθιερωμένου προτύπου να επιβεβαιώνονται και πολύ λίγες υποψίες πέραν αυτού.

Η ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου απαιτούσε ένα πολύ διαφορετικό σύνολο ικανοτήτων σε σύγκριση με αυτές που απαιτούνταν για την ανακάλυψη της κβαντομηχανικής και της γενικής σχετικότητας μισό αιώνα νωρίτερα. Είναι γεγονός ότι η κβαντομηχανική και η γενική σχετικότητα γκρέμισαν θεμέλια της παλαιότερης φυσικής. Κι αυτό έγινε χάρη σε εξαιρετικά πρωτοπόρους και οραματιστές φυσικούς. Η ανακάλυψη αυτών των θεωριών δεν οφειλόταν τόσο πολύ στην μεγάλη μαθηματική οξυδέρκεια – αν κι αυτή ήταν επίσης απαραίτητη -, όσο στην διαίσθηση, την βαθύτερη δημιουργική σκέψη και την πρωτοτυπία. Από αυτή την άποψη, η ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου ήταν πολύ διαφορετική: έμοιαζε με την συναρμολόγηση των κομματιών του παζλ όλων των επιστημονικών ανακαλύψεων που είχαν προηγηθεί. Η ανακάλυψή τους δεν απαιτούσε πρωτίστως διαίσθηση ή δημιουργική σκέψη, αλλά μάλλον πολλές τεχνικές ικανότητες και μαθηματική επιδεξιότητα.

Οι δύο κατηγορίες φυσικών

Το βασικότερο νέο εννοιολογικό δεδομένο του καθιερωμένου προτύπου είναι ο μηχανισμός Higgs, που αντιπροσωπεύει μια πραγματικά αξιοσημείωτη θεωρητική εξέλιξη. Αλλά σε σύγκριση με τα εννοιολογικά επιτεύγματα που εκφράζουν οι ανακαλύψεις της κβαντομηχανικής και της γενικής σχετικότητας, μοιάζει περισσότερο με τεχνικό επίτευγμα. Ένα επιχείρημα που υποστηρίζει την άποψη αυτή είναι ότι ο τύπος των θεωρητικών φυσικών που ανακάλυψαν το καθιερωμένο πρότυπο, ήταν πολύ διαφορετικός σε σχέση με όσους ανακάλυψαν την κβαντομηχανική και την γενική σχετικότητα. Ήταν περισσότερο τεχνικά καταρτισμένοι και μαθηματικά επιδέξιοι σε σχέση με τους προκατόχους τους, οι οποίοι ήταν πιο οραματιστές. Ούτε ο Niels Bohr ούτε ο Albert Einstein θα μείνουν στην ιστορία για τις εξαιρετικές μαθηματικές τους ικανότητες. Στην πραγματικότητα, οι τεχνικές δεξιότητες του Bohr ήταν πιθανώς μάλλον περιορισμένες και ο Einstein χρειαζόταν την βοήθεια του μαθηματικού Marcel Grossmann για να κατανοήσει την διαφορική γεωμετρία. Αντίθετα, ερευνητές όπως οι Steven Weinberg, Julian Schwinger και Shinichiro Tomonaga, οι οποίοι έπαιξαν κεντρικό ρόλο στην ανάπτυξη της σχετικιστικής κβαντικής θεωρίας πεδίου – που αποτελεί βασικό μέρος του καθιερωμένου προτύπου της σωματιδιακής φυσικής-, διέθεταν εξαιρετικές μαθηματικές ικανότητες.

Αυτή η μετατόπιση από την φιλοσοφική και εννοιολογική σκέψη προς μια πολύ πιο τεχνικά προσανατολισμένη προσέγγιση μπορεί επίσης να παρατηρηθεί και στις γενιές ερευνητών που ακολούθησαν μετά την ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου. Αυτό που απαιτούνταν για την εξερεύνηση και την τελειοποίηση του καθιερωμένου προτύπου ήταν πάνω απ’ όλα οι τεχνικοί υπολογισμοί, κι έτσι οι φυσικοί που διέπρεψαν στην εποχή μετά το καθιερωμένο πρότυπο ήταν κυρίως όσοι ήταν πιο πολύ τεχνικά επιδέξιοι. Η πολιτισμική μετατόπιση μεταξύ της περιόδου της κβαντομηχανικής και της γενικής σχετικότητας, με την περίοδο του καθιερωμένου προτύπου, φαίνεται από την τεράστια διαφορά μεταξύ των δύο γενεών φυσικών που ανακάλυψαν τις τρεις κεντρικές θεωρίες του εικοστού αιώνα.

Ίσως ο καλύτερος τρόπος για να το δείξουμε αυτό είναι να εξετάσουμε την διαφορετική στάση απέναντι στη φιλοσοφία που είχαν οι πρωταγωνιστές αυτών των δύο ιστορικών περιόδων. Πάρτε για παράδειγμα τον Niels Bohr, ο οποίος έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανακάλυψη και ανάπτυξη της κβαντομηχανικής. Ο Bohr ήταν πολύ εξοικειωμένος με την φιλοσοφία και επηρεάστηκε από φιλοσόφους όπως ο Søren Kierkegaard και ο Emanuel Kant. Ο Werner Heisenberg είπε κάποτε για τον Bohr ότι ήταν «πρωτίστως φιλόσοφος, όχι φυσικός». Όταν ο Bohr έλαβε υψηλότερη τιμητική διάκριση της Δανίας το 1947, επέλεξε για το οικόσημό του τα σύμβολα γιν και γιανγκ του ανατολικού Ταοϊσμού. Και ο Werner Heisenberg, όπως και ο Bohr, είχε μελετήσει την σύγχρονη φιλοσοφία. Ο Heisenberg είχε μακροσκελείς συζητήσεις με τον Wolfgang Pauli για την φιλοσοφία, την θρησκεία και την επιστήμη και έγραφε εκτενώς σχετικά με τις φιλοσοφικές του απόψεις. Μπορούμε επίσης να αναφέρουμε τον Wolfgang Pauli, ο οποίος φίλος με τον ψυχίατρο-ψυχαναλυτή C. G. Jung, με τον οποίο είχε μια εκτενή αλληλογραφία στην οποία συζητούσαν θέματα όπως η συγχρονικότητα, η ερμηνεία των ονείρων και ο μυστικισμός. Αλλά και ο Erwin Schrödinger, ο οποίος ενδιαφερόταν βαθιά για τη φιλοσοφία και παρέθετε συχνά ρήσεις του Arthur Schopenhauer στις διαλέξεις του. Ο Schrödinger είχε διαβάσει τα αρχαία σανσκριτικά κείμενα των Ουπανισάδων και ενδιαφερόταν για την συνείδηση, για την οποία πίστευε ότι βρισκόταν πέρα από την εμβέλεια της επιστήμης. Μπορούμε επίσης να αναφέρουμε τον J. Robert Oppenheimer, ο οποίος μεταξύ πολλών άλλων είχε διαβάσει και το Μπαγκαβάτ Γκίτα. Η λίστα συνεχίζεται, κι αυτό που δείχνει είναι πως οι θεωρητικοί φυσικοί στις αρχές του εικοστού αιώνα ήταν πολύ ανοιχτοί στη φιλοσοφική σκέψη.

Θα διαπιστώσετε την αντίθεση με αυτούς, αν εξετάσετε τους θεωρητικούς φυσικούς που ηγήθηκαν στο δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα. Ο μεγαλύτερος (μάλλον) ήρωας όλων, ο Richard Feynman, συχνά κορόιδευε τη φιλοσοφία, με την οποία είχε ελάχιστη σχέση. Ο Steven Weinberg, επίσης από τους μεγαλύτερους ήρωες εκείνης της εποχής, έγραψε στο βιβλίο του «Όνειρα μιας Τελικής Θεωρίας» ένα ολόκληρο κεφάλαιο με τον τίτλο «Ενάντια στη φιλοσοφία», όπου εξέφραζε τις αρνητικές του απόψεις για την φιλοσοφία. Αυτό που χαρακτήριζε τόσο τον Weinberg όσο και τον Feynman και πολλούς άλλους της γενιάς τους είναι η εστίαση στους μαθηματικούς υπολογισμούς και την αυστηρή ανάλυση σε συνδυασμό με την αδιαφορία για συζητήσεις που σχετίζονται με την φιλοσοφία, την μεταφυσική ή ακόμα και την ερμηνεία της σύγχρονης φυσικής.

Οι γενιές των θεωρητικών φυσικών που εμφανίστηκαν μετά την ανακάλυψη του καθιερωμένου προτύπου φαίνεται σε μεγάλο βαθμό να έχουν καταλήξει σε μια φιλοσοφική άποψη παρόμοια με τον επιστημονικό υλισμό και έχουν υιοθετήσει το περίφημο αξίωμα «σκάσε και υπολόγιζε» ως κεντρικό τους δόγμα. Το θέμα εδώ δεν είναι να εξακριβώσουμε το αν η φιλοσοφική σκέψη είναι ωφέλιμη, αλλά να επισημάνουμε την διαφορά μεταξύ των ιδιοσυγκρασιών και της κουλτούρας των κοινοτήτων της θεωρητικής φυσικής στο πρώτο και το δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα. Φαίνεται σαφές ότι αυτή η διαφορά αντανακλά τις πολύ διαφορετικές προκλήσεις που αντιμετώπισαν αυτές οι δύο ομάδες φυσικών.

Ενώ οι Bohr και Einstein και οι σύγχρονοί τους αντιμετώπισαν εννοιολογικά προβλήματα που απαιτούσαν μια ομάδα ερευνητών με ανοιχτό μυαλό και όραμα, οι Feynman και Weinberg και οι σύγχρονοί τους αντιμετώπισαν ένα κυρίως τεχνικό πρόβλημα που δεν απαιτούσε ενορατική σκέψη. Αντίθετα, απαιτούσε τεράστια τεχνική τόλμη. Τώρα, όποιος είναι εξοικειωμένος με την θεωρητική φυσική, θα βρει εξωφρενικό τον ισχυρισμό ότι ο Feynman δεν ήταν ένας οραματιστής στοχαστής. Το θέμα είναι ότι σε σύγκριση με τους προκατόχους του, Bohr και Einstein, ο Feynman ήταν ένας ερευνητής με πολύ πιο τεχνικό πνεύμα, που διέθετε μια εντυπωσιακή διαίσθηση, αλλά πάνω απ’ όλα είχε πολύ ισχυρές μαθηματικές ικανότητες. Υπάρχει μια πολύ μεγάλη διαφορά μεταξύ της δημιουργίας ενός εντελώς νέου θεωρητικού πλαισίου, όπως έκαναν οι Bohr και Einstein και οι σύγχρονοί τους, και της ανάλυσης και ανάπτυξης μαθηματικών σε δομές που έχουν ήδη βρεθεί.

Για παράδειγμα, αυτό που έκαναν οι Julian Schwinger και Richard Feynman όταν ανακάλυψαν την κβαντική ηλεκτροδυναμική, την θεωρία που περιγράφει την αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ηλεκτρονίων, ήταν απίστευτα εντυπωσιακό, αλλά στην ουσία ανέπτυξαν μια θεωρία της οποίας οι βασικές αρχές, όπως η ειδική σχετικότητα, οι εξισώσεις Maxwell και Dirac, και η κβαντομηχανική, είχαν ήδη ανακαλυφθεί. Με αυτή την έννοια, τα επιτεύγματά τους είναι πολύ διαφορετικά από αυτά των Einstein, Heisenberg και Bohr. Στην πραγματικότητα, όταν άλλαξε η φύση των προκλήσεων που αντιμετώπιζαν οι φυσικοί, είναι φυσιολογικό να αλλάξει και ο τύπος των ερευνητών που εργάστηκαν πάνω σ’ αυτές.

Για να το θέσουμε δαφορετικά, αν οι Feynman και Weinberg είχαν γεννηθεί περίπου 60 χρόνια νωρίτερα, πιθανότατα να μην είχαν παίξει καθοριστικό ρόλο στην ανακάλυψη της κβαντομηχανικής και της σχετικότητας. Και αντιστρόφως. Αν οι Bohr και Einstein είχαν γεννηθεί μισό αιώνα αργότερα, μπορεί να μην είχαν παίξει κρίσιμο ρόλο στην ανακάλυψη και ανάπτυξη του καθιερωμένου προτύπου.

πηγή: Jesper Grimstrup, «THE ANT MILL» – https://jespergrimstrup.org/2025/06/23/the-ant-mill-how-theoretical-high-energy-physics-descended-into-groupthink-tribalism-and-mass-production-of-research/

Κατηγορίες:HIGGS, ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ, ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ, ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ, ΦΥΣΙΚΗ

Ετικέτες: BOHR, Feynman, HEISENBERG, ΑΙΝΣΤΑΙΝ, ΤΟ ΒΙΒΛΙΟ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ, PHYSICS, Schrödinger, SCHWINGER, Steven Weinberg