Ο
Αμερικανός φυσικός εξηγεί πώς ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί ο ανθρώπινος οργανισμός
είναι βασικά ίδιος με τον τρόπο που λειτουργεί το σύμπαν. American
physicist explains how the way the human body works is basically the same as
the way the universe works.
Πώς
το να υπάρχουμε πάνω στη γη μας κάνει να μοιάζουμε σαν ήρωες κατασκοπικού
θρίλερ που κρέμονται από ένα τρένο που τρέχει με 240 χιλιόμετρα την
ώρα; Μοιάζει το σύμπαν με μια τεράστια κιθάρα; Είναι το πεδίο Χιγκς βασικά μία
γιγάντια, συμπαντική σούπα;
In Waves
in an Impossible Sea, physicist Matt
Strassler tells a startling tale of elementary particles, human experience,
and empty space. He begins with a simple mystery of motion. When we drive at
highway speeds with the windows down, the wind beats against our faces. Yet our
planet hurtles through the cosmos at 150 miles per second, and we feel nothing
of it. How can our voyage be so tranquil when, as Einstein discovered, matter
warps space, and space deflects matter? The answer, Strassler reveals, is that empty space is a sea, albeit a
paradoxically strange one. Much like water and air, it ripples in various ways,
and we ourselves, made from its ripples, can move through space as effortlessly
as waves crossing an ocean. Deftly weaving together daily experience and
fundamental physics—the musical universe, the enigmatic quantum, cosmic fields,
and the Higgs boson—Strassler shows us how all things, familiar and unfamiliar,
emerge from what seems like nothing at all. Source: https://www.amazon.com/Waves-Impossible-Sea-Everyday-Emerges/dp/154160329X
Μπορεί τα παραπάνω να ακούγονται ακατανόητα και περίπλοκα, μα αν κανείς διαβάσει το βιβλίο του Ματ Στράσλερ «Waves In An Impossible Sea» όλα θα αρχίσουν να βγάζουν νόημα. Ο Αμερικανός θεωρητικός φυσικός έχει αφιερώσει τις τελευταίες τρεις δεκαετίες στη μελέτη της θεωρίας χορδών, της κβαντικής και της μοριακής φυσικής.
Σχεδόν
τα μισά από αυτά τα χρόνια έχει αφοσιωθεί στη λεγόμενη εκλαϊκευμένη επιστήμη, δηλαδή στο
να εξηγεί με όσο το δυνατόν πιο απλά λόγια και χωρίς πολλά έως καθόλου
μαθηματικά στον μέσο άνθρωπο τις πιο σύνθετες επιστημονικές ιδέες. Κάτι που
κάνει κυρίως μέσα από το μπλογκ του «Of
Particular Significance» (https://profmattstrassler.com/blog/).
Στο
νέο του βιβλίο προσπαθεί να μας εξηγήσει πώς βασικά ο ανθρώπινος οργανισμός λειτουργεί όπως ακριβώς και το σύμπαν. Τον
αναζητήσαμε για να μας εξηγήσει μερικά πράγματα ακόμα.
– Στο
βιβλίο σας «Waves In An Impossible Sea» οδηγείστε στο συμπέρασμα ότι ο
ανθρώπινος οργανισμός λίγο πολύ λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο που λειτουργεί το
σύμπαν. Αυτή η παρατήρηση τι μπορεί να μας μάθει για τη ζωή;
In the 1860s, James
Clerk Maxwell argued that light was a wave of electric and magnetic fields. But
it took over four decades for physicists to put together the theory of special
relativity, which correctly describes the symmetries underlying Maxwell's theory.
The delay came in part from the difficulty in accepting that light was a wave,
but not a wave in any underlying "aether." Today our most basic view
of fundamental physics is found in quantum field theory, which posits that
everything around us is a quantum version of a relativistic wave. I talk with
physicist Matt Strassler about how we go from these
interesting-but-intimidating concepts to the everyday world of tables, chairs,
and ourselves. Matt Strassler received his Ph.D. in physics from Stanford University.
He is currently a writer and a visiting researcher in physics at Harvard
University. His research has ranged over a number of topics in theoretical
high-energy physics, from the phenomenology of dark matter and the Higgs boson
to dualities in gauge theory and string theory. He blogs at Of Particular
Significance, and his new book is Waves in an Impossible Sea: How Everyday Life
Emerges from the Cosmic Ocean. Credit: Sean Carroll channel
–
Συχνά σκεφτόμαστε το σύμπαν σαν ένα τεράστιο μαύρο κενό που είναι πολύ μακριά
και τείνουμε να ξεχνάμε ότι ο ανθρώπινος κόσμος και το σύμπαν είναι
συνυφασμένα. Υπάρχει μια πραγματική αίσθηση ότι είμαστε
ενσωματωμένοι στο σύμπαν. Εν τέλει, όλες οι λειτουργίες του μπορούν να ειδωθούν
από τα μικρότερα ως τα μεγαλύτερα πράγματα.
Our Universe was born billions of years ago. And since
that time, it's given birth to millions of galaxies, our Solar System, and who
knows what else. Our Universe has been evolving for 13.8 billion years, but how
exactly did we get here? Credit:
What If
Οι παράξενες ιδιότητες των ατόμων (δηλαδή η φυσική σε κβαντικό επίπεδο) επηρεάζουν τόσο λεπτομέρειες των άστρων όσο και την ανθρώπινη βιοχημεία. Όταν άστρα σαν τον ήλιο πεθαίνουν, γίνονται «λευκοί νάνοι» και αποφεύγουν την κατάρρευση με τον ίδιο τρόπο που τα οστά μας συγκρατούν το βάρος μας. Οι αρχές του Αϊνστάιν για τη σχετικότητα παίζουν βασικό ρόλο στους πυρήνες των άστρων και τη μάζα κάθε ανθρώπινου σώματος. Υπάρχει μόνο ένας κόσμος και παίζουμε με τους κανόνες του.
Fig.
2 from previous article:The particles, with the interactions among the known
particles shown as lines. The non-zero Higgs field (green swath) makes the known
particles massive, and the Higgs field and Higgs particle have stronger
interactions with the heavier particles. Πηγή:
https://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/the-known-apparently-elementary-particles/the-known-particles-if-the-higgs-field-were-zero/
Υπάρχει και κάτι πιο βαθύ. Τα στοιχειώδη σωματίδια από τα οποία αποτελούμαστε όπως τα ηλεκτρόνια, είναι περισσότερο κύματα παρά σωματίδια. Είναι σαν «ρυτιδώσεις» σε οντότητες που επεκτείνονται στον κόσμο. Αν και η λέξη σωματίδιο υπονοεί πως τα ηλεκτρόνια είναι σαν κόκκοι άμμου, θυμίζουν περισσότερο ηχητικά κύματα στον αέρα. Τα ηχητικά κύματα είναι μια ένδειξη κινούμενου αέρα. Με έναν ανάλογο τρόπο, τα σωματίδια του σώματός μας είναι ενδείξεις του σύμπαντος σε κίνηση. Δεν βρίσκονται απλά στο σύμπαν, είναι μέρος του. Το ίδιο ισχύει και για μας. Αντί να είμαστε άποικοι του σύμπαντος, αναδυόμαστε από αυτό.
In Waves in an Impossible Sea, Matt Strassler explains how human life is intimately connected to the larger cosmos An artist’s concept of a particle collision. Illustration: Jurik Peter (Shutterstock)
– Στο βιβλίο αναφέρεστε και στις τρομερές ποσότητες ενέργειας που κουβαλάμε σαν είδος. Όλη αυτή η ενέργεια θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί για άλλους σκοπούς; Με άλλα λόγια, θα φτάσουμε σε ένα σημείο όπου θα μπορούμε να ανακυκλώνουμε την ίδια μας την ενέργεια σε νέες μορφές;
A reading for
contemplation/meditation of some profound and beautiful reflections attributed
to Einstein on the nature of Reality. Photo credit: Yousuf Karsh Music/sounds:
NASA Space Sounds Tchaikovsky - Hymn of the Cherubim Orchestra : The USSR
Ministry Of Culture Chamber Choir.
–
Αυτό ανακαλύφθηκε από τον Αϊνστάιν, όταν συνειδητοποίησε ότι η μάζα είναι μια
κρυφή μορφή ενέργειας. Βρίσκεται σε όλα τα άτομα, συμπεριλαμβανομένων και των
μη ανθρώπινων αντικειμένων, οπότε δεν θα χρειαζόταν να αντλήσουμε από τη δική
μας. Υπάρχει πολύ περισσότερη στον κόσμο από όσο θα χρειαζόμασταν ποτέ.
Έχουμε
ήδη μάθει να αξιοποιούμε αυτή την ενέργεια στους σταθμούς πυρηνικής ενέργειας,
όπου οι πυρήνες των ατόμων διασπώνται. Αυτό ονομάζεται σχάση του ατόμου. Ο
ήλιος αξιοποιεί αυτή την ενέργεια ακόμα πιο αποτελεσματικά. Πολλοί επιστήμονες
έχουν αφοσιωθεί στο να κάνουν αυτή τη σύντηξη ατόμων μια πρακτική πηγή
θέρμανσης και ηλεκτρισμού. Αυτό έχει αποδειχθεί πολύ δύσκολο, αλλά αν κάποια
στιγμή συμβεί, οπωσδήποτε θα μεταμορφώσει τις κοινωνίες μας. Και πάλι, δεν
χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε την ανθρώπινη ενέργεια. Αποδεικνύεται
πρακτικότερο να χρησιμοποιούμε μορφές του υδρογόνου, όπως κάνουν τα αστέρια.
Αν
και η λέξη σωματίδιο υπονοεί πως τα ηλεκτρόνια είναι σαν κόκκοι άμμου, θυμίζουν
περισσότερο ηχητικά κύματα στον αέρα.
– Σε κάποιο σημείο λέτε πως «το σύμπαν μοιάζει με μουσικό όργανο».
The
one thing that connects everything in the Universe is music. Everything and
everyone of us is made of energy that is vibrating. When things vibrate they
create sound waves, which we hear as sounds, words, or music. Music can
literally be the Language of the Universe. We can FEEL it. Sound travels in
waves and those waves touch and reach every thing in the Universe, including
our souls. To be in touch with this music, you have to Tune in to it’s
Frequency. That is why your Heart “Beats” and your Insides are called “Organs”.
The Rhythm of ALL is Found in ALL. Sound affects the way we feel. You know what
effect certain pieces of music can have on you, what emotion they can evoke,
the way you feel when your favorite song is playing. Well, that is what I mean.
Your body is interacting with the sound waves. And because we are
all different, and we all have a different energy patterns, which is our energy
signature, we each have a unique interaction with every piece of music we hear.
Credit: Knowledge is Power - Gary Lite
– Ναι, η βασική αρχή των μουσικών οργάνων, όπως ξέρουμε από τον Πυθαγόρα, είναι η δόνηση. Αυτό που τα κάνει αξιόπιστες γεννήτριες ήχου είναι το φαινόμενο της αντήχησης. Προκύπτει από σχεδόν κάθε μουσικό όργανο που έχει έναν σταθερό, διαρκή τόνο. Εξασφαλίζει πως η χορδή μιας κιθάρας θα βγάλει την ίδια νότα κάθε φορά α νότα κάθε φορά που θα την παίξεις.
Στο
μεταξύ, όπως έλεγα νωρίτερα, τα σώματά μας αποτελούνται από σωματίδια, τα οποία
όμως είναι κύματα, μια μορφή αντηχούσας δόνησης. Είναι σαν τα κύματα που
δημιουργούνται από μια χορδή κιθάρας. Αναγνωρίζω ότι αυτά μπορεί να ακούγονται
αινιγματικά. Πράγματι, η ιστορία του «σύμπαντος της αντήχησης» είναι μεγάλη και
το να την εξηγήσω ήταν ένας από τους βασικούς σκοπούς του βιβλίου μου.
–
Ποιος είναι ο ρόλος του πεδίου του Χιγκς στην ανθρώπινη εμπειρία;
"The Quest for
the Higgs Boson" by Matthew Strassler (Rutgers University) March 14th 2013
at Aspen Center for Physics. ASPEN CENTER FOR PHYSICS - The 2013 Maggie and
Nick DeWolf Free Public Lecture Series. www.aspenphys.org. Credit:
Francis Villatoro
–
Βρίσκεται σε όλο το σύμπαν, αλλά δεν παίζει άμεσο ρόλο στην ανθρώπινη εμπειρία.
Γι’ αυτό και κανείς δεν είχε υποπτευθεί την ύπαρξή του μέχρι πριν λίγα χρόνια. Όμως
είναι πολύ σημαντικό για την επιβίωσή μας. Χωρίς το πεδίο Χιγκς, τα ηλεκτρόνια
δεν θα μπορούσαν να συνδυαστούν με τους ατομικούς πυρήνες και δεν θα υπήρχαν
πουθενά στο σύμπαν άτομα. Ούτε ο πλανήτης μας θα υπήρχε.
Serious matter: Interactions
with the Higgs energy give mass to the known elementary particles, excluding
the Higgs boson. According to
Matt Strassler, oversimplifications made by journalists when explaining this
important concept can hinder public understanding and damage trust in science. (Courtesy:
iStock/agsandrew)
Αν και υπήρχε μια υποψία για την παρουσία του πεδίου Χιγκς στη φύση και τη σημασία του από τη δεκαετία του ’60, μόλις το 2012 η ύπαρξή του επιβεβαιώθηκε, μέσα από το λεγόμενο μποζόνιο Χιγκς. Παρά τις συνεχείς μελέτες, ξέρουμε σχετικά λίγα για το πεδίο Χιγκς. Είναι το κομμάτι της φύσης που δεν έχουμε κατανοήσει ιδιαίτερα. Τα μαθηματικά που χρησιμοποιούμε για αυτό είναι τα λιγότερο εκλεπτυσμένα και πιο αυθαίρετα από οποιαδήποτε στη μοριακή φυσική.
It
was the universe's most elusive particle, the linchpin for everything
scientists dreamed up to explain how stuff works. It had to be found. But
projects as big as CERN's Large Hadron Collider don't happen without dealing
and conniving, incredible risks and occasional skullduggery. Award-winning
physicist and science popularizer Sean Carroll reveals the history-making forces
of insight, rivalry, and wonder that fuelled the Higgs search and how its
discovery opens a door into the mind-boggling domain of dark matter and other
phenomena we never predicted. Credit:
The Royal Institution
Και
τίθεται και το ερώτημα για το μέλλον του πεδίου Χιγκς. Κάποια μέρα, ενδεχομένως
τρισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, μπορεί να αποδειχθεί ασταθές, κάτι που θα
είναι καταστροφικό για τον κόσμο. Δεν είναι κάτι που χρειάζεται να μας
απασχολεί τώρα αλλά μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο το σύμπαν μπορεί
μια μέρα να πεθάνει. Τώρα το πεδίο Χιγκς συγκρατεί όλα τα άτομα του κόσμου, μια
μέρα μπορεί να γίνει ο απόλυτος εξολοθρευτής τους.
–
Πόσο εύκολο είναι να «μεταφράζετε» τέτοια σύνθετα και δύσκολα θέματα με τρόπο
που να είναι κατανοητά από τον μέσο άνθρωπο;
–
Είναι οπωσδήποτε πρόκληση και γι’ αυτό το κάνουν λίγοι επιστήμονες. Είναι όμως
κάτι που μου βγαίνει φυσικά, γιατί αυτός είναι ο τρόπος που πάντα προσέγγιζα
σύνθετες, τεχνικές ιδέες. Αν συναντήσω μια τέτοια, προσπαθώ να παραφράσω τους
όρους με κάτι πολύ πιο απλό. Αν δεν μπορώ να το κάνω αυτό, ξέρω ότι δεν θα
μπορέσω να το καταλάβω καλά αυτό. Όταν γράφω, προσπαθώ να κάνω το ίδιο. Ψάχνω
πάντα για αναλογίες και ζητώ από φίλους να το διαβάσουν και αυτοί, ώστε να
εντοπίσω πιθανά δυσνόητα σημεία. Συνεχίζω να προσπαθώ γιατί ξέρω ότι πάντα
υπάρχει περιθώριο βελτίωσης.
–
Από την εμπειρία σας, ποια είναι τα κομμάτια της αστροφυσικής που το γενικό
κοινό κατανοεί καλύτερα και ποια επιμένουν να το δυσκολεύουν;
–
Παρατηρώ ότι υπάρχει μεγάλο εύρος και έχει να κάνει με το αν το εκάστοτε άτομο
έχει διαβάσει από μόνο του για επιστήμη. Πολλοί άνθρωποι έχουν ακούσει για
σημαντικές επιστημονικές ιδέες και έχουν προσπαθήσει να καταλάβουν περισσότερα
αλλά τα έχουν παρατήσει, γιατί πολύ λίγα βιβλία εκλαϊκευμένης επιστήμης είναι
ξεκάθαρα και όσα είναι, μοιάζουν να παρουσιάζουν αντιφάσεις μεταξύ τους. Αυτό
συμβαίνει γιατί ο κάθε επιστήμονας και δημοσιογράφος χρησιμοποιεί με
διαφορετικό τρόπο τη γλώσσα και ενώ μπορεί να λένε το ίδιο πράγμα, ακούγεται
σαν να μη συμπίπτουν. Προσπαθώ να το αποφεύγω αυτό επιλέγοντας πολύ προσεκτικά
τις λέξεις μου και επιβεβαιώνοντας ότι το νόημα είναι καθαρό.
–
Πάντα αναρωτιόμουν αν οι επιστήμονες που έχουν μπει στα χωράφια της
εκλαϊκευμένης επιστήμης αντιμετωπίζονται διαφορετικά από τους συναδέλφους τους
που προτιμούν την αυστηρά ακαδημαϊκή προσέγγιση. Έχει χρειαστεί ποτέ να
αποδείξετε περισσότερα στον επιστημονικό κύκλο;
–
Δεν έχω αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, πιθανόν επειδή πρώτα απέδειξα ποιος
είμαι ακαδημαϊκά και άφησα την πλήρη ακαδημαϊκή απασχόληση στα 40 μου από επιλογή.
Μπορεί να έχει να κάνει και με το γεγονός ότι σήμερα οι ακαδημαϊκοί επιστήμονες
αναγνωρίζουν περισσότερο την έκταση των επιστημονικών ιδεών. Μπορεί λόγω των
επιλογών μου να μη βρίσκομαι στο επιστημονικό προσκήνιο, αλλά οι γνώσεις από το
παρελθόν μου είναι ακόμη χρήσιμες στο ερευνητικό πεδίο και αυτό έχει καταφέρει
να με κρατήσει ευυπόληπτο στους ακαδημαϊκούς κύκλους.
–
Διατηρείτε επίσης το μπλογκ «Of Particular Science» εδώ και 13 χρόνια. Πώς
επιλέγετε ύστερα από τόσα χρόνια τα θέματά σας;
– Το ότι γράφω τόσο καιρό για το μπλογκ μου έχει μάθει πολλά για το πώς να
γράφω καλύτερα. Χωρίς αυτό, δεν νομίζω πως το βιβλίο μου θα ήταν τόσο
προσβάσιμο στους απλούς αναγνώστες. Όσον αφορά τα θέματα, υπάρχουν τόσα να
ανακαλύψει κανείς, ξέρω πως δεν θα στερέψω ποτέ από ιδέες. Αυτό που κάνω συχνά
όταν προκύπτει κάποια νέα επιστημονική ανακάλυψη είναι πέρα από το να την
περιγράψω, να γράφω και για το πλαίσιο γύρω απ’ αυτή, για να την καταλάβουν οι
μη ειδικοί. Και μπορώ πάντα να γράφω για τα μεγάλα επιστημονικά θέματα.
–
Ύστερα από τόσα χρόνια μελέτης της φυσικής και του σύμπαντος, τι εξακολουθεί να
σας εντυπωσιάζει σε αυτό;
–
Στο πεδίο της δικής μου έρευνας, το χάος που περιβάλλει τη μοριακή φυσική.
Κάποιοι επιστήμονες δίνουν την εντύπωση πως έχουμε βρει πανέμορφες εξισώσεις
που εξηγούν το σύμπαν. Θα έλεγα πως έχουμε μια ισχυρή αλλά επιφανειακή
κατανόηση που σε μεγάλο βαθμό μας λέει τι κάνουν τα μόρια και όχι τι είναι. Δεν
έχουμε ιδέα γιατί παρουσιάζονται σε διάφορες μορφές και με διαφορετικές
ιδιότητες. Το πεδίο Χιγκς επιφέρει το μεγαλύτερο χάος. Έτσι, ενώ η μοριακή
φυσική δεν βρίσκεται πλέον σε νηπιακό στάδιο, δεν είναι και ενήλικη. Στα μάτια
μου μοιάζει περισσότερο με μια έφηβη που έχει δρόμο μπροστά της.
“I believe deeply
that science is one of the world’s great spectator sports, and should be a
source of joy and excitement for every human being.” - Matt Strassler
Τώρα,
εκτός φυσικής –ή μήπως όχι εκτός;– υπάρχει το μυστήριο της συνειδητότητας και της αντίληψης του χρόνου ως συνεχούς
ροής. Καταλαβαίνω πώς οι πολύπλοκες μηχανές μπορούν να επεξεργάζονται
πληροφορίες με μεγάλη ταχύτητα και να ενεργούν σαν να έχουν συνείδηση. Η τεχνητή νοημοσύνη φέρνει νέες ιδέες σε
αυτό το ζήτημα. Η πραγματική δυσκολία, ωστόσο, είναι η εξής: γιατί, αντί να
ενεργώ απλώς σαν να έχω συνείδηση, έχω στην πραγματικότητα μια συνειδητή εμπειρία; Γιατί όταν τρώω μια
φρέσκια ελιά, όχι μόνο το σώμα μου στέλνει εσωτερικά σήματα για να πει στον
εγκέφαλό μου ότι αυτό είναι καλά, αλλά συγχρόνως βιώνω τη γεύση της ελιάς και
την απολαμβάνω; Αυτό είναι ένα μυστήριο του οποίου την επίλυση δεν μπορώ καν να
φανταστώ, γιατί κανένα επιστημονικό όργανο δεν μπορεί να μετρήσει την εμπειρία
μου της γεύσης αυτής της ελιάς. Είναι ένα μυστήριο που συνδέεται με την ανθρώπινη εμπειρία του χρόνου και της ζωής
και με την κατανόησή της θνητότητάς μας.
Δεν υπάρχει κάτι βαθύτερο. Φυσικά δεν περιμένω αυτοί οι γρίφοι να λυθούν όσο ζω.
Ίσως όμως κάποιος από τους νεότερους αναγνώστες τους λύσει.
Το
βιβλίο του Ματ Στράσλερ «Waves In An Impossible Sea» κυκλοφορεί στα αγγλικά από
τις εκδόσεις Basic Books.
Πηγές:
https://www.kathimerini.gr/opinion/interviews/562974385/mat-strasler-mia-mera-to-pedio-chigks-mporei-na-mas-exolothreysei/
- https://profmattstrassler.com/about-me/
- https://profmattstrassler.com/waves-in-an-impossible-sea/
- https://physicsworld.com/a/an-ambitious-journey-through-the-cosmos-that-sometimes-gets-lost-at-sea/
- https://qz.com/matt-strassler-waves-impossible-sea-book-physics-1851347623
- https://profmattstrassler.com/articles-and-posts/the-higgs-particle/the-standard-model-higgs/
- https://profmattstrassler.com/2024/04/12/peter-higgs-versus-the-god-particle/
-