Τι συμβαίνει στον εγκέφαλο όταν πεθαίνουμε; The new science of death: ‘There’s something happening in the brain that makes no sense’

H γραμμή μεταξύ ζωής και θανάτου μπορεί να είναι λιγότερο διακριτή. New research into the dying brain suggests the line between life and death may be less distinct than previously thought. Ary Scheffer (1795–1858), The Death of Théodore Géricault (1824), oil on canvas, 300 x 400 cm, Musée du Louvre, Paris. Wikimedia Commons.

Όταν πεθαίνουμε, ο εγκέφαλός μας είναι υπερ–ενεργοποιημένος».

Photograph: Gaia Moments/Alamy

Έρευνα του πανεπιστημίου του Μίσιγκαν σε ασθενείς που αφαιρέθηκε η μηχανική υποστήριξη, έδειξε πως η εγκεφαλική δραστηριότητα συνεχίζεται ακόμη και αφότου σταματήσουν οι χτύποι της καρδιάς.

Το 2014 η καρδιά μιας 24χρονης γυναίκας που έπασχε από σπάνια καρδιακή ασθένεια σταμάτησε. Οι γιατροί δεν μπορούσαν να βρουν θεραπεία και η γυναίκα οδηγήθηκε στο τμήμα επειγόντων περιστατικών του πανεπιστημιακού νοσοκομείου του Μίσιγκαν. Ήταν σε βαθύ κώμα για τρεις ημέρες και οι γιατροί ήλεγχαν την εγκεφαλική της δραστηριότητα, προκειμένου να της χορηγούν φάρμακα που ανακούφιζαν τα συμπτώματά της. Τρεις ημέρες μετά, η οικογένειά της αποφάσισε να αφαιρέσει τη μηχανική υποστήριξη.

Μερικά χρόνια αργότερα, η 24χρονη γυναίκα θα γινόταν γνωστή ως η «ασθενής 1» στη μελέτη που διεξήγαγε και δημοσίευσε πριν από μερικούς μήνες η Τζίμο Μπόρζιτζιν, καθηγήτρια Νευρολογίας στο πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Μια μελέτη η οποία ανέδειξε κάτι που δεν είχε ποτέ έως τότε αποδειχθεί: ο εγκέφαλος κατά τη διαδικασία του θανάτου, ακόμη και αφότου η καρδιά σταματάει, είναι ενεργός. Μάλιστα, φαίνεται πως τα τμήματα του εγκεφάλου της «ασθενούς 1» που ήταν ενεργά σε αυτές τις στιγμές, συνδέονται μεταξύ άλλων με τη συνείδηση και τη μνήμη. Στις τελευταίες της στιγμές, η «ασθενής 1» βίωσε κάτι που έμοιαζε με ζωή.

«Γιατί εκκρίνεται σεροτονίνη σε ζώα που πεθαίνουν;»

Jimo Borjigin, PhD, details how we're getting deeper into the paradox — rather than drawing a clearer picture — of the near-death experience. Borjigin is an associate professor and neuroscientist within the University of Michigan's Departments of Molecular & Integrative Physiology and Neurology. Learn more at www.consciousness.med.umich.edu. Credit: Michigan Medicine

Η αρχική έρευνα της κ. Μπόρζιτζιν αφορούσε διαφορετικούς τομείς της νευροεπιστήμης. Όπως αφηγήθηκε, μία από τις πρώτες υποθέσεις που κλήθηκε να εξετάσει, όταν προσλήφθηκε στο πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν το 2003, ήταν αν διαταράσσεται ο κιρκάδιος ρυθμός των αρουραίων που παθαίνουν ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο. Μεταξύ άλλων είχε παρακολουθήσει και καταγράψει την έκκριση νευροχημικών ουσιών από τον εγκέφαλο των αρουραίων πριν και μετά το εγκεφαλικό επεισόδιο. Μια από αυτές τις νευροχημικές ουσίες ήταν και η σεροτονίνη, η οποία ηρεμεί το σώμα. 

Κατά τη διάρκεια του πειράματος δύο αρουραίοι πέθαναν. Τότε, η κ. Μπόρζιτζιν μαζί με τον γιατρό με τον οποίο συνεργαζόταν, ανακάλυψαν ότι «και στους δύο αρουραίους υπήρχε ένα πολύ υψηλό επίπεδο σεροτονίνης που εκκρίθηκε κατά τη διάρκεια του θανάτου, αφότου η καρδιά τους είχε σταματήσει να χτυπάει και ο εγκέφαλός τους έχανε οξυγόνο. Σκεφτόμουν, γιατί εκκρίνεται σεροτονίνη σε ζώα που πεθαίνουν;» Όπως άλλωστε επισήμανε, έως τότε «παραδοσιακά συνδέαμε τη διαδικασία του θανάτου με έναν πολύ ανενεργό εγκέφαλο, που δεν λειτουργεί πλέον».

Τα απροσδόκητα ευρήματά της την οδήγησαν στην αναζήτηση σχετικής επιστημονικής βιβλιογραφίας επί του θέματος. Έπειτα από ενδελεχή έρευνα «δεν βρήκα τίποτα, κάτι που ήταν πολύ σοκαριστικό. Ο θάνατος συμβαίνει σε όλους μας, ωστόσο ανακάλυψα ότι δεν υπάρχει καμία έρευνα σχετικά με την αύξηση της σεροτονίνης. Τότε συνειδητοποίησα ότι κανείς δεν γνωρίζει τίποτα για τη διαδικασία του θανάτου».

Βρίσκοντας τους ασθενείς

Photograph: Chronicle/Alamy

Άμεσα, αφοσιώθηκε στην εξερεύνηση αυτού του αχαρτογράφητου επιστημονικού πεδίου, τη μελέτη του εγκεφάλου που πεθαίνει. Η έρευνά της στους αρουραίους έδειξε ότι «στο 100% των περιπτώσεων ο εγκέφαλός τους ενεργοποιήθηκε κατά τη διαδικασία του θανάτου». Αναρωτήθηκε αν το ίδιο ισχύει και για τους ανθρώπους, αλλά για χρόνια αυτό παρέμενε ένα αναπάντητο ερώτημα. Κι αυτό επειδή όπως εξήγησε, «οι άνθρωποι τείνουν να βιώνουν την αρχική φάση της καρδιακής ανακοπής στο σπίτι, μακριά από το νοσοκομείο, οπότε δεν μπορείς να ξέρεις πότε θα συμβεί. Αναρωτιόμασταν για χρόνια πότε θα αποκτήσουμε πρόσβαση σε έναν τέτοιο ασθενή». Άλλωστε, «αν μπορείς να προβλέψεις ότι κάποιος θα πάθει αύριο καρδιακή ανακοπή, το πρώτο πράγμα που σκέφτεσαι δεν είναι να του βάλεις ηλεκτροεγκεφαλογράφημα στο κεφάλι, αλλά να τον σώσεις».

Έπειτα, η ίδια μαζί με τους συνεργάτες της, συνειδητοποίησαν ότι υπάρχουν ασθενείς στη ΜΕΘ, όπου «οι γιατροί δεν μπορούν να κάνουν τίποτα για να τους βοηθήσουν. Όταν αφαιρεθεί από αυτούς τους ασθενείς ο αναπνευστικός σωλήνας, παθαίνουν ασφυξία. Εξαιτίας της ασφυξίας, ο εγκέφαλος θα υποστεί υποξία και τελικά θα προκληθεί καρδιακή ανακοπή». Και οι τέσσερις ασθενείς που εξέτασε η κ. Μπόρζιτζιν πέθαναν από καρδιακή ανακοπή η οποία προκλήθηκε από υποξία εντός 30 λεπτών.

Στην περίπτωση της «ασθενούς 1», που βρισκόταν σε ΜΕΘ, συνεργαζόταν με τον κλινικό γιατρό που την παρακολουθούσε. Η «ασθενής 1» ήταν συνδεδεμένη με ηλεκτροεγκεφαλογράφημα προκειμένου οι γιατροί να γνωρίζουν πότε θα πάθει επιληπτική κρίση, ώστε να της χορηγήσουν φάρμακα που θα ανακουφίσουν τα συμπτώματα. Επομένως, σύμφωνα με την κ. Μπόρζιτζιν, «δεν μελετούσαμε αυτούς τους ασθενείς σε ζωντανό χρόνο, αλλά πήραμε ό,τι δεδομένα υπήρχαν ήδη για αυτούς».

Οι τρεις φάσεις

Fig. 1.  Global hypoxia-induced surge of high-frequency oscillations in the brain of dying patients. (A) Absolute power of left anterior-mid temporal lobe (T3) before (S1) and after (S2 to S11) the withdrawal of ventilatory support in Pt1. The power spectrogram was presented in two separate parts (Bottom: 0 to 30 Hz; Top: 30 to 256 Hz) to highlight potentially unique features in slow waves (delta-beta). (B) Spatial and temporal dynamics of absolute power at baseline (S1) and at near-death stages (S2 to S11) in six frequency bands: delta (0 to 4 Hz), theta (4 to 8 Hz), alpha (8 to 13 Hz), beta (13 to 25 Hz), gamma1 (25 to 55 Hz), and gamma2 (80 to 150 Hz) in Pt1. (C) Temporal changes of beta, gamma1, and gamma2 power in 16 EEG loci (excluding the midline areas covered by Fz, Cz, and Pz electrodes) in Pt1. (D) Gamma power in four cortical regions (F7, F8, C3, and C4) in the four patients at baseline (S1) and after the termination of breathing support in S2. See this image and copyright information in PMC

Η «ασθενής 1» είχε νεαρή ηλικία, ενώ οι υπόλοιποι τρεις που εξετάστηκαν από την κ. Μπόρζιτζιν ήταν 67, 77 και 82 ετών. Μάλιστα, η «ασθενής 1», σε αντίθεση με τους υπόλοιπους, δεν είχε κάποια πάθηση του εγκεφάλου, αλλά καρδιοπάθεια. Σύμφωνα με την κ. Μπόρζιτζιν, «κανείς δεν είχε λιγότερο άθικτο εγκέφαλο από την “ασθενή 1”. Κι αυτός είναι μάλλον ο λόγος που είδαμε στιβαρή εγκεφαλική δραστηριότητα σε συγκριτικά με τους υπόλοιπους». 

Όταν ο αναπνευστήρας αφαιρέθηκε από την «ασθενή 1», υπήρξε σύμφωνα με την κ. Μπόρζιτζιν μια αύξηση της δραστηριότητας στον ετοιμοθάνατο εγκέφαλό της. Οι περιοχές του εγκεφάλου που θεωρούνται «hot spot» για τη συνείδηση και οι οποίες ήταν ανενεργές όσο βρισκόταν σε μηχανική παρακολούθηση, ξαφνικά τέθηκαν σε λειτουργία. Δύο λεπτά μετά την αφαίρεση της μηχανικής υποστήριξης και τη διακοπή του οξυγόνου, υπήρξε σύμφωνα με την ίδια ένας έντονος συγχρονισμός των εγκεφαλικών κυμάτων της «ασθενούς 1», που σχετίζονται μεταξύ άλλων με την αυξημένη προσοχή και τη μνήμη.

Αυτός ο συγχρονισμός, που αποτέλεσε την πρώτη φάση αυτής της εγκεφαλικής δραστηριότητας, όπως αφηγήθηκε η κ. Μπόρζιτζιν, «άρχισε να μειώνεται γραμμικά για ίσως 18 δευτερόλεπτα και στη συνέχεια σταθεροποιήθηκε». Έπειτα όμως, κατά τη δεύτερη φάση, εντάθηκε ξανά για περισσότερο από τέσσερα λεπτά, εξασθένησε ξανά για ένα λεπτό και στη συνέχεια επανήλθε για μια τρίτη και τελευταία φορά. Μάλιστα, στην τρίτη από αυτές τις φάσεις, «η καρδιά της “ασθενούς 1” είχε σταματήσει για 14 δευτερόλεπτα. Κι έπειτα ενεργοποιήθηκε ξανά παρά την απουσία αναπνευστικού σωλήνα και βηματοδότη».

«Πιστεύω ότι άκουγε το περιβάλλον»

Borjigin believes that understanding the dying brain is one of the “holy grails” of neuroscience. “The brain is so resilient, the heart is so resilient, that it takes years of abuse to kill them,” she pointed out. “Why then, without oxygen, can a perfectly healthy person die within 30 minutes, irreversibly?” Although most people would take that result for granted, Borjigin thinks that, on a physical level, it actually makes little sense. Edvard Munch (1863–1944), By the Deathbed (1895), oil on canvas, 90 x 120 cm, Bergen kunstmuseum, Bergen, Norway. Wikimedia Commons.

Τα τμήματα του εγκεφάλου που ήταν ενεργά, σύμφωνα με την κ. Μπόρζιτζιν, ήταν αυτά που «σχετίζονται με τη συνείδηση και κάθε είδους αντίληψη, όπως η οπτική αντίληψη, η αντίληψη της φωνής, η αντίληψη της κίνησης και της λειτουργίας της ενσυναίσθησης». Kατά τη διάρκεια των τριών επίμαχων φάσεων, αυτά τα τμήματα του εγκεφάλου, καθώς και όσα σχετίζονται με τη μνήμη, επικοινωνούσαν σύμφωνα με την κ. Μπόρζιτζιν, με άλλα μέρη που σχετίζονται με την επεξεργασία της συνειδητής εμπειρίας. Άλλωστε, σύμφωνα με την ίδια, στους ασθενείς 1 και 3, υπήρξε μεγάλη ενεργοποίηση κυμάτων Γάμα, τα οποία σχετίζονται με την ταυτόχρονη επεξεργασία πληροφοριών από διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου.

Η κ. Μπόρζιτζιν θεωρεί ότι αυτό που συνέβαινε για αρκετά λεπτά στον εγκέφαλο της «ασθενούς 1» έμοιαζε με ζωή, ωστόσο «αυτό είναι μια υπόθεση» αφού «η ασθενής 1» δεν επέζησε ώστε να αφηγηθεί τι της συνέβη. Βάσει των δεδομένων όμως, η ίδια θεωρεί ότι «η “ασθενής 1” μπορούσε μεταξύ άλλων να ακούει το περιβάλλον τις τελευταίες στιγμές της ζωής της και να έχει οράματα φωτός». Αντίστοιχα ευρήματα παρατηρήθηκαν και στην 77χρονη «ασθενή 3», ενώ και στους υπόλοιπους δύο ασθενείς που εξετάστηκαν, εντοπίστηκε επικοινωνία μεταξύ της καρδιάς και του εγκεφάλου κατά τη διαδικασία του θανάτου.

Η ίδια θεωρεί ότι υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος όταν πεθαίνουμε, αφού η μελέτη της αποτελεί απλά «την κορυφή του παγόβουνου. Αυτό που γνωρίζουμε όμως πλέον, είναι ότι όταν πεθαίνουμε, ο εγκέφαλός μας είναι υπερ–ενεργοποιημένος».

Πηγές: https://www.theguardian.com/society/2024/apr/02/new-science-of-death-brain-activity-consciousness-near-death-experience - https://precioustime.org.au/blog/the-new-science-of-death-there-s-something-happening-in-the-brain-that-makes-no-sense - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37126719/ - https://physicsgg.me/2024/04/25/

 

 

RNA: «Αθάνατα» μόρια ανακαλύφθηκαν στον εγκέφαλο. Certain RNA molecules in the nerve cells in the brain last a life time without being renewed

Μόρια RNA που διατηρούνται για μια ζωή φαίνεται πως συμμετέχουν σε έναν αντιγηραντικό μηχανισμό του νευρικού συστήματος. Τα ευρήματα ίσως έχουν σημασία για την αντιμετώπιση νόσων όπως η Αλτσχάιμερ. Scientists have found that certain RNA molecules in brain cells, termed long-lived RNAs, can persist throughout an organism’s life, playing a critical role in maintaining genome stability and offering insights into brain aging and potential therapies for neurodegenerative diseases. Credit: Christoph Burgstedt/Getty Images

Ένας βασικός κανόνας της Βιοχημείας δείχνει να καταρρίπτεται μετά την ανακάλυψη μορίων RNA που διατηρούνται για μια ζωή στον εγκέφαλο του ποντικού, πιθανότατα και του ανθρώπου.

Ένας βασικός κανόνας της Βιοχημείας δείχνει να καταρρίπτεται μετά την ανακάλυψη μορίων RNA που διατηρούνται για μια ζωή στον εγκέφαλο του ποντικού, πιθανότατα και του ανθρώπου.

Το «αθάνατο» RNA, λένε οι ερευνητές που το ανακάλυψαν, φαίνεται πως φρενάρει τη γήρανση των νευρώνων και ίσως προσφέρει νέα δεδομένα για την αντιμετώπιση εκφυλιστικών νόσων όπως η Αλτσχάιμερ.

Στο ανθρώπινο σώμα, λίγα πράγματα μένουν σταθερά στην πορεία του χρόνου. Βιομόρια αποδομούνται και ανακυκλώνονται, τα κύτταρα πολλαπλασιάζονται και οι ιστοί ανανεώνονται συνεχώς.

Νευρώνας από τον ιππόκαμπο του εγκεφάλου. Σε αντίθεση με άλλα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος, τα περισσότερα νευρικά κύτταρα δεν διαιρούνται (Wikimedia Commons).

Υπάρχουν όμως και εξαιρέσεις, όπως τα περισσότερα κύτταρα της καρδιάς, του παγκρέατος και του νευρικού συστήματος, τα οποία διατηρούνται κυριολεκτικά για μια ζωή.

Η ανθεκτικότητα αυτών των κυττάρων στη γήρανση δεν έχει μόνο ακαδημαϊκό ενδιαφέρον, καθώς τα νευροεκφυλιστικά νοσήματα όπως οι νόσοι του Πάρκινσον και του Αλτσχάιμερ δεν αποκλείονται να συνδέονται με αστοχίες αυτού του μηχανισμού άμυνας.

Εφ’ όρου ζωής

Certain RNA molecules in the nerve cells in the brain last a life time without being renewed. Neuroscientists have now demonstrated that this RNAs are generally short-lived molecules that are constantly reconstructed to adjust to environmental conditions. The research group hopes to decipher the complex aging process of the brain and gain a better understanding of related degenerative diseases. Credit: Christoph Burgstedt/Getty Images

Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό Science, υποδεικνύει ότι κάποια μόρια RNA που εντοπίζονται στον πυρήνα των κυττάρων επιζούν στους νευρώνες και ορισμένα βλαστοκύτταρα του εγκεφάλου από τη γέννηση μέχρι τον θάνατο.

Vector scientific icon spiral of DNA and RNA. An illustration of the differences in the structure of the DNA and RNA molecules. Image poster structure RNA and DNA. © Shutterstock

Αυτό είναι γνωστό ότι συμβαίνει με το DNA των νευρικών κυττάρων, το οποίο μπορεί να διατηρείται σταθερό επί δεκαετίες. Το RNA, αντίθετα, ένας χημικός ξάδελφος του DNA που επιτελεί μια πληθώρα διαφορετικών λειτουργιών στα κύτταρα, θεωρείται ασταθές και βραχύβιο μόριο, το οποίο διασπάται και ανακυκλώνεται αφότου επιτελέσει το έργο του.

Όπως φαίνεται, αυτό δεν ισχύει πάντα. Διεθνής ερευνητική ομάδα εξέτασε τα μόρια RNA στον εγκέφαλο ποντικών σημαδεύοντάς τα με φθορίζουσες χρωστικές. Τα περισσότερα διαπιστώθηκε πως ήταν βραχύβια όπως αναμενόταν. Υπήρχαν όμως και μόρια εντός του πυρήνα που διατηρήθηκαν σε περίπου σταθερά επίπεδα από τη γέννηση μέχρι την ηλικία των δύο ετών, περίπου όσο το προσδόκιμο ζωής του ποντικού.

Σε αντίθεση με το λεγόμενο αγγελιαφόρο RNA (mRNA), το οποίο μεταφέρει πληροφορίες από το DNA στα κυτταρικά εργοστάσια που παράγουν πρωτεΐνες, τα μόρια RNA της μελέτης δεν φαίνεται να συμμετέχουν άμεσα στην έκφραση γονιδίων.

Cross-section of a one-year-old mouse brain. RNA and DNA are indicated with grey (EU; 5- ethynyluridine) and blue (DAPI) staining, respectively. Visible brain regions include the olfactory bulb (OB), rostral migratory stream (RMS), subventricular zone (SVZ), and the dentate gyrus (DG). © Zocher et al./Science

Βρίσκονται συγκεντρωμένα πάνω στη λεγόμενη «ετεροχρωματίνη», περιοχές του DNA που δεν χρησιμοποιούνται από τους συγκεκριμένους τύπους κυττάρων και μένουν σφιχτά τυλιγμένες γύρω από προστατευτικές πρωτεΐνες.

Μια πρώτη εικόνα για τη χρησιμότητα αυτών των μορίων RNA προέκυψε από πείραμα με καλλιέργειες νευρικών κυττάρων, το οποίο έδειξε ότι η τεχνητή μείωση των μορίων αυτών οδήγησε σε ανωμαλίες της δομής της χρωματίνης και γονιδιωματική αστάθεια.

Tomohisa Toda. The neuroscientist tries to understand how neural cells in the brain can work for decades without replacement and explores the role of aging as one of the most critical risk factors in neurological disease development. © Tomohisa Toda

Όπως φαίνεται, τα «αθάνατα» μόρια RNA αποτελούν τμήματα ενός αντιγηραντικού μηχανισμού. Περαιτέρω μελέτες μένει να επιβεβαιώσουν την ύπαρξή τους στον άνθρωπο και το ρόλο τους σε νευρολογικές ασθένειες που συνδέονται με το γήρας.

Ένα άλλο ερώτημα που χρήζει απάντησης είναι το εάν τέτοια μόρια υπάρχουν και στα μη ανανεώσιμα κύτταρα της καρδιάς και του παγκρέατος.

Πηγές: “Lifelong persistence of nuclear RNAs in the mouse brain” by Sara Zocher, Asako McCloskey, Anne Karasinsky, Roberta Schulte, Ulrike Friedrich, Mathias Lesche, Nicole Rund, Fred H. Gage, Martin W. Hetzer and Tomohisa Toda, 4 April 2024, Science.
DOI: 10.1126/science.adf3481 - https://ista.ac.at/en/news/nerve-cells-old-at-heart/ - https://www.genengnews.com/news/long-lived-rna-in-nerve-cells-can-last-a-lifetime/ - https://www.in.gr/2024/04/12/in-science/episthmes/rna-athanata-moria-anakalyfthikan-ston-egkefalo/

 

 

Ματ Στράσλερ: «Μια μέρα το πεδίο Χιγκς μπορεί να μας εξολοθρεύσει». Matt Strassler: "One day the Higgs field may wipe us out"

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.

 – Παρά λοιπόν τις ομοιότητες του σύμπαντος και του ανθρώπινου συστήματος, ποια είναι η πιο θεμελιώδης διαφορά τους;

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)

– Αυτό που ξεχωρίζει τα έμβια όντα είναι η οργάνωσή τους σε υψηλό επίπεδο πολυπλοκότητας. Τα περισσότερα μέρη του σύμπαντος –άστρα, βουνά, οργανικά μόρια– είναι πολύ απλούστερα και μπορούν να περιγραφούν με σχετική ευκολία. Αν και φτιαγμένοι από τα ίδια υλικά με όλα τα άλλα, οι έμβιοι οργανισμοί έχουν εκπληκτική δομή, μπορούν να απορροφήσουν αέρα και φαγητό και να λάβουν από αυτά την ενέργεια για την αντίληψη, την κίνηση, την αυτοάμυνα και, στην περίπτωση του ανθρώπου, τη σύνθετη σκέψη. Η φυσική βρίσκεται στην καρδιά αυτών των διαδικασιών. Φυσικά, όμως, υπάρχουν πολλά ακόμα να αναγνωρίσει κανείς στο τι σημαίνει να είσαι άνθρωπος και αφορά και τη χημεία, τη βιολογία, τη φυσιολογία, την ψυχολογία, την κοινωνιολογία και ούτω καθεξής.

– 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/ - 

Πίτερ Χιγκς (1929-2024). Peter Higgs, physicist who proposed Higgs boson, dies aged 94

Ο φυσικός Peter Higgs πέθανε προχθές σε ηλικία 94 ετών, σύμφωνα με σημερινή ανακοίνωση του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου. Nobel prize-winning physicist Peter Higgs, who proposed the existence of the so-called "God particle" that helped explain how matter formed after the Big Bang, has died at age 94, the University of Edinburgh said Tuesday. Credit: AP Photo/Scott Heppell

Ο Peter Higgs μοιράστηκε με τον Francois Englert το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2013 «για την θεωρητική ανακάλυψη ενός μηχανισμού που συμβάλει στην κατανόηση της προέλευσης της μάζας των υποατομικών σωματιδίων, και η οποία επιβεβαιώθηκε στις 4 Ιουλίου του 2012 από την ανακάλυψη του προβλεπόμενου στοιχειώδους σωματιδίου στα πειράματα ATLAS και CMS του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του CERN».

What is the Higgs boson -- Τι είναι το μποζόνιο Higgs

Ο Peter Higgs, σε αντίθεση με τους περισσότερους φυσικούς, ήταν μετριόφρων σε υπερβολικό βαθμό και ένιωθε ευτυχής διότι επισκιαζόταν από το σωματίδιο που φέρει το όνομά του, το μποζόνιο Higgs. Διατύπωσε την επαναστατική θεωρία του τη χρονιά που ο Feynman βραβεύθηκε με το το Νόμπελ Φυσικής. Ήταν η εποχή που τα εργαλεία του επαγγέλματος ήταν το μολύβι και το χαρτί. Ο Βρετανός φυσικός περιέγραψε αυτό που τελικά έγινε γνωστό ως Μηχανισμός Χιγκς: μια εξήγηση για το πώς τα στοιχειώδη σωματίδια, από τα οποία αποτελούνται όλα όσα μας περιβάλλουν, απέκτησαν τις μάζες τους τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Μπορεί ο Χιγκς να υποβάθμιζε τον ρόλο που διαδραμάτισε στην ανάπτυξη της ιδέας, ωστόσο, η σημασία της ίδιας της θεωρίας δεν μπορεί να υποτιμηθεί. Αυτό που έκανε ήταν στην πραγματικότητα αρκετά βαθύ, και σήμερα αποτελεί έναν από τους θεμέλιους λίθους των θεωριών μας για τα δομικά συστατικά της φύσης.

Ο Χιγκς γεννήθηκε στο Νιουκάστλ το 1929. Ο πατέρας του, ένας μηχανικός ήχου στο BBC, μετακόμισε με την οικογένειά του στο Μπίρμινγκχαμ και αργότερα στο Μπρίστολ. Εκεί, ο Χιγκς γράφτηκε στο σημερινό Σχολείο Κόθαμ. Οι πρώτες του μέρες δεν ήταν ιδανικές. Ένα από τα πρώτα πράγματα που του συνέβησαν ήταν να σκοντάψει σε ένα κρατήρα που είχε δημιουργηθεί από μια βόμβα στον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο και να σπάσει το χέρι του. Ήταν όμως εξαιρετικός μαθητής. Κέρδισε βραβεία σε πολλά μαθήματα –η ειρωνεία είναι ότι σε αυτά δεν συμπεριλαμβανόταν η φυσική.

Για τον έφηβο Χιγκς, από τη φυσική έλειπε ο ενθουσιασμός. Οι καλύτεροι δάσκαλοι έλειπαν στον πόλεμο, και αυτό συνεισέφερε το δίχως άλλο σε αυτή του την άποψη. Η οποία άλλαξε χάρη σε ένα τυχαίο γεγονός: Μια μέρα, την ώρα που στεκόταν και χάζευε στο πίσω μέρος της πρωινής σχολικής συγκέντρωσης, ο Χιγκς παρατήρησε ότι ένα όνομα εμφανιζόταν περισσότερες από μία φορές στον πίνακα με τα τιμώμενα πρόσωπα. Ο Χιγκς διερωτήθηκε ποιος ήταν αυτός ο Π.Α.Μ. Ντιράκ και αναζήτησε το όνομά του στον κατάλογο των αποφοίτων. Έμαθε ότι ο Πολ Ντιράκ ήταν ένας από τους θεμελιωτές της κβαντικής θεωρίας, ό,τι πλησιέστερο στον Αϊνστάιν είχε βγάλει η Βρετανία. Μέσα από τον Ντιράκ, ο Χιγκς έγινε τελικά λάτρης του μυστήριου κόσμου της θεωρητικής φυσικής.

Ο Χιγκς ανακάλυψε ότι δεν έκανε για πειράματα, ένα συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε μέσα από διάφορες κακοτυχίες και αναποδιές, μερικές φορές δραματικές. Στο πανεπιστήμιο, όμως, απέδειξε στον εαυτό του ότι ήταν ένας αξεπέραστος θεωρητικός. Ήταν ο πρώτος που δοκιμάστηκε σε μια εξάωρη θεωρητική εξέταση στο Κινγκς Κόλετζ του Λονδίνου, στην οποία οι διδάσκοντες, ελλείψει μιας καλύτερης ιδέας, του έθεσαν ένα ζήτημα που είχε πρόσφατα επιλυθεί και δημοσιευτεί σε μια κορυφαία επιθεώρηση φυσικής.

«Ο Πίτερ έβαλε μπρος, πήρε το θέμα στα σοβαρά, το σκέφτηκε, και σε εκείνο το διάστημα των έξι ωρών κατάφερε να το επιλύσει, να το γράψει και να το παρουσιάσει», λέει ο Μάικλ Φίσερ, φίλος του από το Κινγκς. Η διατύπωση της σωστής απάντησης ήταν μόνο η αρχή. «Μετά από λίγο καιρό, όταν τελικά βαθμολογήθηκε, αποδείχθηκε ότι η απόδειξη του Πίτερ ήταν καλύτερη από την πρωτότυπη που είχε επιλεγεί από τη βιβλιογραφία».

Η μεγάλη ανακάλυψη του Χιγκς ήρθε στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, όπου θεωρείτο παρείσακτος, γιατί ασχολούταν με ιδέες που πολλοί φυσικοί είχαν εγκαταλείψει. Παρ’ όλα αυτά, το πείσμα του απέφερε καρπούς.

H δημοσίευση του Peter Higgs στο  PHYSICAL REVIEW LETTERS 19/10/1964

Εκείνη την εποχή, στον κλάδο μαινόταν μια διαμάχη σχετικά με τον τρόπο, με τον οποίο τα σωματίδια μπορούσαν να αποκτήσουν τη μάζα τους. Η υπό συζήτηση θεωρία ήταν ξεκάθαρα λανθασμένη, και ο Χιγκς κατάφερε να διακρίνει τον λόγο και τον τρόπο με τον οποίο μπορούσε να τη διορθώσει. Δημοσίευσε ένα σύντομο άρθρο τον Σεπτέμβριο του 1964 και αμέσως μετά έγραψε ένα εκτενέστερο σχετικό άρθρο. Προς μεγάλη του απογοήτευση, το άρθρο απορρίφθηκε, κατά ειρωνεία της τύχης, από έναν επιμελητή του CERN.

Αγανακτισμένος με την απόφαση, ο Χιγκς πρόσθεσε δύο παραγράφους στο ίδιο άρθρο και το δημοσίευσε σε ένα ανταγωνιστικό αμερικανικό περιοδικό. Στην προτελευταία πρόταση γινόταν η πρώτη αναφορά σε αυτό που αργότερα ονομάστηκε “μποζόνιο Χιγκς”. Αρχικά, πολλοί αντιστάθηκαν στη θεωρία του. Πριν δώσει μια διάλεξη στο Χάρβαρντ το 1966, ένας κορυφαίος φυσικός, ο αποθανών Σίντνεϊ Κόλμαν, ανέφερε στην τάξη του ότι θα ερχόταν να τους δει ένας ηλίθιος. «Και εσείς θα τον ξεσκίσετε». Ο Χιγκς έμεινε σταθερός στις απόψεις του. Και τελικά, τους κέρδισε.

Ο Κεν Πιτς, καθηγητής φυσικής στην Οξφόρδη που συνεργάστηκε με τον Χιγκς στο Εδιμβούργο, ανέφερε πως η αποφασιστικότητα ήταν πάντοτε χαρακτηριστικό του Πίτερ: «Είχε μια εσωτερική ανθεκτικότητα, μια ατσαλένια βούληση, η οποία δεν γίνεται αμέσως αντιληπτή». Αυτή έγινε πάντως εμφανής όταν ο Στίβεν Χόκινγκ υποστήριξε ότι το μποζόνιο Χιγκς δεν θα ανακαλυπτόταν ποτέ. Ο Χιγκς ανταπάντησε, λέγοντας ότι ο Χόκινγκ, λόγω της δημοφιλίας του, μπορούσε να πει με ευκολία πράγματα που άλλοι δεν θα μπορούσαν.

Ο Χιγκς υπήρξε ενεργό μέλος της Εκστρατείας για τον Πυρηνικό Αφοπλισμό, αλλά αποσύρθηκε όταν ο οργανισμός ύψωσε τη φωνή του και κατά της πυρηνικής ενέργειας. Αισθάνθηκε ότι είχαν μπερδέψει την ελεγχόμενη με την μη ελεγχόμενη έκλυση της πυρηνικής ενέργειας. Εντάχθηκε επίσης στην Greenpeace αλλά επίσης αποσύρθηκε, όταν οι ιδεολογίες της άρχισαν να βαραίνουν περισσότερο από την επιστήμη της.

Ο Nick Cave, στο άλμπουμ «Push the Sky Away», έχει συμπεριλάβει ένα τραγούδι με τίτλο “Higgs Boson Blues”, το οποίο έγραψε πριν ανακοινωθεί η ανακάλυψη του στις 4 Ιουλίου 2012. 

Ο Χιγκς δεν ήταν ο μόνος επιστήμονας που κατέληξε στη συγκεκριμένη θεωρία για τη μάζα των σωματιδίων το 1964. Οι Φρανσουά Ένγκλερτ και Ρόμπερτ Μπράουτ, του Ελεύθερου Πανεπιστημίου των Βρυξελλών, προηγήθηκαν και δημοσίευσαν τα άρθρα τους δύο εβδομάδες πριν τον Χιγκς, αλλά αμέλησαν να αναφερθούν στο κεντρικής σημασίας νέο σωματίδιο που οι επιστήμονες θα χρειάζονταν για να αποδείξουν την ορθότητα της θεωρίας. Τρεις ακόμη φυσικοί, οι Τζέρι Γκουράλνικ, Ντικ Χέιγκεν και Τομ Κιμπλ, είχαν επίσης επεξεργαστεί τη θεωρία και δημοσίευσαν το άρθρο τους έναν μήνα αργότερα.

Ο καθηγητής Peter Higgs ακούει συγκινημένος την ανακοίνωση ανακάλυψης του μποζονίου Higgs.

Όταν το 2012 μπήκε στο αμφιθέατρο του CERN για να ακούσει την ανακοίνωση των συναδέλφων του, όλοι σηκώθηκαν όρθιοι και άρχισαν να τον χειροκροτούν. Κατά τη διάρκεια των ομιλιών έδειχνε μάλλον γλαρωμένος, αλλά στο τέλος ξύπνησε, όταν το κοινό εξερράγη αντιλαμβανόμενο τη σημασία του επιτεύγματος. Ήταν τότε που η κάμερα τον συνέλαβε να βγάζει το μαντίλι του και να σκουπίζει τα δακρυσμένα μάτια του.

Πηγές: https://phys.org/news/2024-04-peter-higgs-god-particle-died.html - Peter Higgs: o μετριόφρων φυσικός που υποτιμά τον εαυτό του - H «αξιολόγηση» του καθηγητή Peter Higgs - Τι γνωρίζετε για το σωματίδιο Ηiggs; (διαδραστικό test)