Author: Βασίλης Λεμπέσης

  • Η γοητεία της εμμονής

    Η γοητεία της εμμονής

    ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΡΟΠΗ

    Νίκος Παπαδόπουλος – Γιάννης Φλωράκης – Παναγιώτης Χαρίτος

    Επιστημονική επιμέλεια: Νίκος Ρομποτής
    Επιμέλεια: Δάφνη Καραστάθη
    Φωτογραφίες και εικόνες: Νίκος Παπαδόπουλος
    ISBN: 978-618-5289-84-3
    Διαστάσεις: 12 x 17 cm
    Αριθμός σελίδων: 180
    Τιμή: € 10 + ΦΠΑ 6%Τι κοινό μπορεί να έχει ως προς τον τρόπο εργασίας του ένας θεωρητικός φυσικός με έναν καλλιτέχνη; Πώς αντιλαμβάνεται ένας μη ειδικός μια επιστημονική εργασία που περιλαμβάνει δυσνόητες έννοιες ακόμη και για ειδικούς σε παρεμφερή αντικείμενα;

    Αυτές οι ερωτήσεις έρχονται στο μυαλό του αναγνώστη αυτού του βιβλίου, το οποίο προέκυψε μέσα από συζητήσεις ενός επισκέπτη καλλιτέχνη με έναν θεωρητικό φυσικό, στο Ευρωπαϊκό εργαστήριο φυσικής σωματιδίων (CERN) στη Γενεύη της Ελβετίας.

    Το 2015, «επισκέπτης-καλλιτέχνης» στο CERN υπό την αιγίδα του προγράμματος “Arts @ CERN”, με την υποστήριξη της Στέγης Γραμμάτων και Τεχνών του Ιδρύματος Ωνάση, ήταν ο Νίκος Παπαδόπουλος. Κατά τη διάρκεια της επίσκεψης του, ο Νίκος Παπαδόπουλος δούλεψε την καλλιτεχνική του πρόταση με τίτλο «Ο Κήπος των Σωματιδίων». Η παραμονή του στο CERN έδωσε το έναυσμα για μία συζήτηση γύρω από τον τρόπο ενός επιστήμονα κι ενός καλλιτέχνη. Την περίοδο της επίσκεψης του Νίκου Παπαδόπουλου, ο θεωρητικός φυσικός Γιάννης Φλωράκης εργαζόταν ως επιστημονικός συνεργάτης στο CERN. Αναγνωρίζοντας τη σημασία της διάχυσης της επιστημονικής γνώσης στο ευρύ κοινό, το CERN ζητά από τους επιστήμονες να συμμετέχουν σε δράσεις που βοηθούν προς αυτή την κατεύθυνση.

    Καρπός της συζήτησης τους είναι το παρόν βιβλίο με τίτλο “Η γοητεία της εμμονής”. Η συζήτηση ξεκινά με μία απλή έννοια, γνωστή από τα σχολικά μας χρόνια, την έννοια της εξίσωσης. Η συζήτηση προχωράει σε θέματα όπως η συμμετρία, η ομορφιά στη φυσική και την τέχνη, ο ρόλος που παίζει η διαίσθηση, αλλά και η όλη διαδικασία της έρευνας στη θεωρητική φυσική,σε σύγκριση με τη διαδικασία παραγωγής ενός έργου τέχνης. Η έμφαση στην καινοτομία αλλά και το γεγονός ότι κάθε κομμάτι δουλειάς, είτε αυτή είναι επιστημονική είτε έργο τέχνης, κρίνεται και αξιολογείται από μια κοινότητα. Ο διάλογος που θα διαβάσετε, προχωράει πέρα από αυτά τα χαρακτηριστικά, αγγίζοντας και τις ψυχολογικές διαστάσεις της επιστημονικής και καλλιτεχνικής δουλειάς αλλά και πειραματιζόμενος γύρω από την  ανάπτυξη μιας κοινής γλώσσας επικοινωνίας μεταξύ επιστήμης και τέχνης.

    Βιογραφικά 

    Ο Νίκος Παπαδόπουλος γεννήθηκε το 1970. Ζει και εργάζεται στην Αθήνα. Σπούδασε ζωγραφική στην Ανώτατη Σχολή Καλών Τεχνών (1998–2003) και την περίοδο 2008–2010 έκανε τις μεταπτυχιακές του σπουδές στην ίδια σχολή. Έχει πραγματοποι- ήσει έντεκα ατομικές εκθέσεις στην Ελλάδα και το εξωτερικό, ενώ είχε και πολλές συμμετοχές σε ομαδικές εκθέσεις. To 2014 έλαβε το βραβείο από την Στέγη Γραμμάτων και Τεχνών για το residency του Accelerate@CERN, στη Γενεύη με την πρόταση «Ο Κήπος των Σωματιδίων».

    Ο Γιάννης Φλωράκης, μετά την αποφοίτησή του από το Τμ. Φυσικής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, συνέχισε τις μεταπτυχιακές του σπουδές στην École Normale Supérieure του Παρισιού, από όπου και έλαβε το διδακτορικό του. Στη συνέχεια, εργάστηκε για τρία χρόνια ως ερευνητής στο Ινστιτούτο Max Planck στο Μόναχο και έπειτα για δύο χρόνια στο Τμήμα Θεωρητικής Φυσικής του CERN. Τα κύρια ερευνητικά ενδιαφέροντά του είναι η φυσική υψηλών ενεργειών και ειδικότερα η Θεωρία Χορδών.

    Ο Παναγιώτης Χαρίτος σπούδασε Φυσική στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης και συνέχισε τις μεταπτυχιακές του σπουδές στην Αστροφυσική στο Imperial College του Λονδίνου. Συνέχισε με σπουδές στην επικοινωνία και την κοινωνιολογία στο London School of Economics και το Α.Π.Θ. Από το 2011 εργάζεται στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικής Φυσικής (CERN) σε θέματα επικοινωνίας και διάχυσης των ερευνητικών αποτελεσμάτων, ενώ από το 2015 είναι υπεύθυνος επικοινωνίας του Future Circular Collider (FCC) collaboration.

    Ο Νίκος Ρομποτής σπούδασε Φυσική στο Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών και έλαβε το διδακτορικό του στη σωματιδιακή φυσική από το Imperial College το 2011. Από το 2016 είναι μέλος του ακαδημαϊκού προσωπικού στο Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ. Η ερευνητική του δραστηριότητα επικεντρώνεται στην πειραματική φυσική υψηλών ενεργειών. Από το 2008 μέχρι και σήμερα τα εργάζεται κυρίως σε πειράματα που λαμβάνουν χώρα στο CERN.

  • Ομιλία Άγγελου Χανιώτη “Η τεχνολογία της νύχτας στην αρχαία Ελλάδα”

    Ομιλία Άγγελου Χανιώτη “Η τεχνολογία της νύχτας στην αρχαία Ελλάδα”

    Το InScience παρουσιάζει μια ομιλία του κ. Άγγελου Χανιώτη, καθηγητή Αρχαίας Ιστορίας και Κλασικών Σπουδών στο Institute for Advanced Study στο Πρίνστον.

    ΠΕΡΙΛΗΨΗ

    Η ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΝΥΧΤΑΣ ΣΤΗΝ ΑΡΧΑΙΑ ΕΛΛΑΔΑ Για να βελτιώσει τις συνθήκες της ζωής, ο άνθρωπος από την απώτατη προϊστορία προσπαθεί να κατακτήσει πρόσθετο χώρο για τις διάφορες δραστηριότητες, αλλά και πρόσθετο χρόνο. Κομμάτι αυτής της προσπάθειας είναι το «ημέρωμα της νύχτας», δηλαδή η προσπάθεια η νύχτα να γίνει ασφαλέστερη, φωτεινότερη, φιλικότερη προς οικονομικές και κοινωνικές δραστηριότητες. Η τεχνολογία (με την ευρύτερη έννοια της λέξης) της νύχτας συνίσταται σε όλες τις υλικές επινοήσεις και μηχανισμούς που υπηρετούσαν αυτό τον σκοπό: σε διάφορες μεθόδους τεχνητού φωτισμού, σε αστρονομικά όργανα, συστήματα τηλεπικοινωνίας, βοηθήματα της νυκτερινής ναυσιπλοΐας, μηχανισμούς ακριβούς μέτρησης του χρόνου. Η ομιλία εξετάζει την εξέλιξη αυτής της τεχνολογίας της νύχτας και τους κοινωνικούς και πολιτιστικούς παράγοντες που την προώθησαν, κυρίως από την ελληνιστική εποχή και μετά.

    ΣΥΝΤΟΜΟ ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ

    Ο Άγγελος Χανιώτης κατέχει από το 2010 την έδρα Αρχαίας Ιστορίας και Κλασικών Σπουδών στο Institute for Advanced Study στο Πρίνστον. Ειδικεύεται στην επιγραφική και την ιστορία του Ελληνισμού από τον Αλέξανδρο ως την ύστερη Αρχαιότητα. Έχει διατελέσει καθηγητής στα Πανεπιστήμια Χαϊδελβέργης, Νέας Υόρκης και Οξφόρδης και Αντιπρύτανης του Πανεπιστημίου Χαϊδελβέργης. Από το 1995 συμμετέχει στις ανασκαφές της Αφροδισιάδας και από το 2021 συνδιευθύνει την ανασκαφή της Λύκτου στην Κρήτη. Για τις έρευνές του, για τις οποίες έχει λάβει χορηγίες από το European Research Council, το Packard Humanities Institute, το National Endowment for the Humanities, την Deutsche Forschungsgemeinschaft και άλλους φορείς, έχει τιμηθεί με πολλά βραβεία και διακρίσεις, μεταξύ άλλων με το Κρατικό Βραβείο Δοκιμίου στην Ελλάδα, το Βραβείο Έρευνας του Ιδρύματος Χούμπολντ, το Κρατικό Βραβείο Έρευνας της Βάδης -Βυρτεμβέργης και τον τίτλο του επίτιμου διδάκτορα τεσσάρων πανεπιστημίων. To 2013 τιμήθηκε με το παράσημο του Ταξιάρχη του Φοίνικα. Έχει διατελέσει μέλος πολλών ερευνητικών συμβουλίων, όπως του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας της Ιταλίας (2012-2014), του Ερευνητικού Συμβουλίου της Αυστριακής Ακαδημίας Επιστημών (2008-2013), του Collegium for Advanced Study της Φινλανδίας (2004-2009) και του Διεθνούς Συμβουλίου της Alexander von Humboldt Foundation (2005-2010). Από το 2020 είναι Πρόεδρος του Επιστημονικού Συμβουλίου της Fondation Hardt pour l’Étude de l’Antiquité Classique στη Γενεύη. Είναι μέλος της American Philosophical Society και της Academia Europea και αντεπιστέλλον μέλος των Ακαδημιών Αθηνών, Βελγίου, Φινλανδίας και Χαϊδελβέργης. Από το 2020 υπηρετεί στο Ανώτατο Συμβούλιο της Εθνικής Αρχής για την Ανώτατη Εκπαίδευση και από το 2023 στο Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας, Καινοτομίας και Τεχνολογίας. Είναι πρόεδρος της μη κερδοσκοπικής εταιρείας «Κόμβος: Δίκτυα του Παγκόσμιου Ελληνισμού». Πρόσφατα βιβλία του είναι, μεταξύ άλλων, Θεατρικότητα και δημόσιος βίος στην ελληνιστική εποχή (2009), Η εποχή των κατακτήσεων: ο ελληνικός κόσμος από τον Αλέξανδρο στον Αδριανό (2021) και Emotionen und Fiktionen: Gefühle in Politik, Gesellschaft und Kultur der griechischen Antike (2023).

    Κεφάλαια της Ομιλίας

    • 00:00:14 Ομιλία
    • 00:56:51Ερωτήσεις:
      • 00:57:30 Δίνεται η εντύπωση σε κάποιον που δεν είναι ειδικός, όταν ασχολείται με τα θέματα της τεχνολογίας και της επιστήμης, όταν προσπαθεί να διαβάσει πράγματα για την επιστήμη την τεχνολογία στους αρχαίους χρόνους, ότι σαν να υπάρχει μία τομή ανάμεσα στην κλασική αρχαιότητα και στους ελληνιστικούς χρόνους. Όπου στη μεν κλασική αρχαιότητα η επιστήμη και η ενασχόληση με την επιστήμη ήταν κατά κάποιο τρόπο για το απορείν και το θαυμάζειν ενώ στην ελληνιστική περιόδο μετατοπίζεται στο να ικανοποιηθεί η η ανάγκη, δηλαδή στο να εξυπηρετηθούν οικονομικές ανάγκες. Αυτό κατά κάποιο τρόπο μας φέρνει σ’αυτό που ζούμε σήμερα με την επιστήμη και τεχνολογία. Ποιό είναι το δικό σας σχόλιο;
      • 01:04:17 Ευχαριστούμε για την συναρπαστική ομιλία. Ενστερνίζεστε την ολοένα και περισσότερο διαδεδομένη άποψη ότι οι Αρχαίοι κοιμόντουσαν το βράδυ με διακοπές; Έχετε την αίσθηση ότι οι λύχνοι προορίζονταν για ιδιωτική χρήση και οι λαμπάδες, τα κεριά και οι δάδες για εξωτερική και δημόσια ή δεν υπήρχαν περιορισμοί; Το ανάγλυφο που μας δείξατε από τη Ρώμη σχετίζεται με την ιστορία που διασώζει ο Πλούταρχος, Το περί πολυπραγμοσύνης ενός αναξιοπρεπέστατου του πολίτη που το βράδυ άλεθε αλεύρι ενώ πεινούσαν οι συμπολίτες του; Πότε αναμένουμε το βιβλίο σας; Πέμπτο, ασχολούμαι με τη δράση των πρώτων χριστιανών γυναικών τη νύχτα και θεωρώ πως ήταν ένας σημαντικός λόγος επικράτησης του χριστιανισμού.
      • 01:12:37 Αναφερθήκατε στη σημασία του πολέμου ως κίνητρο ανάπτυξης νέων τεχνολογιών στην αρχαιότητα. Ίσως εφαπτομένη στον πόλεμο αλλά και ταυτόχρονα ξεχωριστή δραστηριότητα ήταν και η πλοήγηση στην ξηρά και τη θάλασσα. Υπάρχει κάποιο τεχνολογικό προϊόν της εποχής που να έφερε επανάσταση στην πλοήγηση στην Αρχαία Ελλάδα;
  • ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΗ ΟΓΚΟΓΕΝΕΣΗ – Μια νέα θεωρία για το πώς αναπτύσσεται ο καρκίνος στο σώμα μας

    ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΗ ΟΓΚΟΓΕΝΕΣΗ – Μια νέα θεωρία για το πώς αναπτύσσεται ο καρκίνος στο σώμα μας

    JAMES DeGREGORI

    ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

    Μετάφραση: Μαριλένα Παπαϊωάννου
    Επιστημονική επιμέλεια: Νίκος Κ. Μοσχονάς, Ιωσήφ Παπαματθαιάκης

    ISBN 978-960-524-929-8

    Διαστάσεις: 17 x 24 cm
    Αριθμός σελίδων: 312
    Τιμή: € 328

    Γιατί νοσούμε από ασθένειες όπως ο καρκίνος· και γιατί οι ασθένειες αυτές εμφανίζονται κυρίως στην τρίτη ηλικία; Γιατί κάποια παιδιά εκδηλώνουν καρκίνο; Γιατί γερνάμε; Ίσως μοιάζουν υπαρξιακά τα ερωτήματα αυτά, έχουν ωστόσο απαντήσεις ― έστω κι αν δεν τις ξέρουμε όλες. Αν επισκεφτούμε τον γιατρό μας, μάλλον θα μας πει ότι ο καρκίνος οφείλεται στη μακροχρόνια συσσώρευση γενετικών αλλοιώσεων. Θα μας πει επίσης ότι η έκθεση σε καρκινογόνους παράγοντες, όπως το κάπνισμα, προκαλεί καρκίνο, καθώς επάγει μεταλλάξεις που μετατρέπουν φυσιολογικά κύτταρα σε καρκινικά. Ωστόσο, οι πιο αποκαλυπτικές απαντήσεις βασίζονται εντέλει στην εξελικτική κατανόηση της ιστορίας της ζωής και της νόσου.

    Ο James DeGregori, χρησιμοποιώντας τις βασικές αρχές της θεωρίας της εξέλιξης, προτείνει μια νέα προσέγγιση για το πώς δημιουργείται ένας καρκίνος. Ο καρκίνος είναι συνάμα ασθένεια της εξελικτικής διαδικασίας: καθώς οι ιστοί μας γερνούν ή συσσωρεύουν βλάβες, τα φυσιολογικά βλαστικά κύτταρα σταδιακά παύουν να έχουν τις βέλτιστες ιδιότητες για το οικοσύστημά τους, και τα ιστικά περιβάλλοντα αλλοιώνονται.

    Η θεωρία του DeGregori, όπως αναπτύσσεται στο βιβλίο μέσα από μια καθηλωτική αφήγηση, επιχειρεί να εξηγήσει σε βάθος ποιοι άνθρωποι εμφανίζουν καρκίνο, πότε και γιατί. Δεν μπορούμε να αποφύγουμε τις μεταλλάξεις· ίσως, όμως, μπορούμε να συντηρήσουμε το φυσικό σύστημα άμυνας των ιστών μας, ενόσω γερνάμε ή εκτιθέμεθα σε επιβλαβείς παράγοντες.

    Ο James DeGregori είναι τακτικός Καθηγητής Βιοχημείας και Μοριακής Γενετικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Κολοράντο και υποδιευθυντής του Κέντρου για τον Καρκίνο (Cancer Center) του ίδιου πανεπιστημίου. Έχει δημοσιεύσει δεκάδες εργασίες σε σημαντικά επιστημονικά περιοδικά (Nature, Genes and Development, Journal of Immunology, Cancer Research κ.ά.) και τιμηθεί με πολλά επιστημονικά βραβεία. Η Προσαρμοστική ογκογένεση είναι το πρώτο του βιβλίο.

  • ΨΕΥΔΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΙΕΣ ΣΥΝΩΜΟΣΙΑΣ – Ένας οδηγός πλοήγησης

    ΨΕΥΔΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΙΕΣ ΣΥΝΩΜΟΣΙΑΣ – Ένας οδηγός πλοήγησης

    ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

    ΣΥΛΛΟΓΙΚΟΣ ΤΟΜΟΣ

    Επιμέλεια: ΜΑΝΩΛΗΣ ΠΛΕΙΩΝΗΣ 

    ISBN 978-960-524-933-5
    Διαστάσεις: 14 x 21 cm
    Αριθμός σελίδων: 240
    Τιμή: € 14

    Όταν βάλλεται ο ορθολογισμός, η αλληλουχία αιτίου και αιτιατού —η ίδια η βάση δηλαδή της λογικής και της ικανότητάς μας να συνδιαλεγόμαστε και να συναποφασίζουμε ως κοινωνία—, βάλλεται η ίδια η Δημοκρατία. Σε ένα βαθιά δημοκρατικό πλαίσιο, απαιτούνται συνειδητοί πολίτες, με γνώση των κατακτήσεων του πολιτισμού μας, με αναπτυγμένη την ικανότητα να αξιολογούν ποικίλα δεδομένα αλλά και να φιλτράρουν πλείστα όσα στοιχεία παραπληροφόρησης, που πλέον, με τη σύγχρονη τεχνολογία, εύκολα διακινούνται και αναπαράγονται.

    Μια κοινωνία που κυριαρχείται από μια παραμορφωτική αντίληψη της πραγματικότητας, από συνωμοσιολογικές ερμηνείες της ιστορίας και των κοινωνικών διεργασιών, μια κοινωνία χωρίς σταθερές γνωσιακές βάσεις ώστε να μπορεί μέσω του διαλόγου να καταλήγει σε αποδεκτά πολιτικά σχέδια, εύκολα κατευθύνεται και χειραγωγείται.

    Το βιβλίο αυτό γράφτηκε με σκοπό να ενισχύσει την προσπάθεια συστράτευσης του ορθού λόγου έναντι του ανορθολογισμού, της λογικής έναντι του παραλογισμού. Δεκαπέντε Έλληνες επιστήμονες, ο καθένας στην ειδικότητά του, παρουσιάζουν τις δέκα πιο διαδεδομένες θεωρίες συνωμοσίας και ψευδοεπιστημονικές απόψεις. Σύντομα μεν αλλά μεθοδικά, επισημαίνονται οι αντιφάσεις τις οποίες ενέχουν και επιχειρείται η αποδόμησή τους με λογικά επιχειρήματα και επιστημονικά δεδομένα. Παρά την πλούσια επιστημονική βιβλιογραφία που υπάρχει για τη συγκεκριμένη θεματική, η παρούσα έκδοση συγκεντρώνει και πραγματεύεται, με τρόπο συνεκτικό και περιεκτικό, τις συνωμοσιολογικές θεωρίες και απόψεις με τη μεγαλύτερη απήχηση, φιλοδοξώντας να προσφέρει στους αναγνώστες μια ολοκληρωμένη και τεκμηριωμένη προσέγγιση.

    Γράφουν οι: Μανώλης Πλειώνης, Νίκος Δεμερτζής, Σταύρος Άκρας, Όμηρος Γιαννακής, Μανώλης Σαριδάκης, Ιωάννης Παπουτσής, Αλίκη Φλώρου, Βασιλική Κοτρώνη, Κωστής Λαγουβάρδος, Βασιλική Ασημακοπούλου, Νίκος Μιχαλόπουλος, Ιωάννης Καλόγηρος, Ιωσήφ Χαλαβαζής, Δημήτρης Δημόπουλος, Χάρης Βάρβογλης.

  • ΕΠΑΝΑΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΦΑΡΜΑΚΩΝ, ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΜΕΓΑΛΟΥ ΟΓΚΟΥ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ

    ΕΠΑΝΑΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΦΑΡΜΑΚΩΝ, ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΜΕΓΑΛΟΥ ΟΓΚΟΥ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ

    ΠΕΡΙΛΗΨΗ

    Η επανατοποθέτηση φαρμάκων επιταχύνει σημαντικά την ανακάλυψη και ανάπτυξη φαρμάκων με ουσιαστική απήχηση στα σπάνια νοσήματα. Σε συνεργασία με τα δεδομένα μεγάλου όγκου και τις τεχνολογίες τεχνητής νοημοσύνης (AI) ενισχύει την αξιοπιστία των προβλέψεων, αναφορικά με την αποτελεσματικότητα, αλλά και την τοξικότητα του επαναστοχευμένου φαρμάκου. Τα σύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία, πλέον, καθοδηγούν και εμπλουτίζουν τις εργαστηριακές προσεγγίσεις, ενώ οι τελευταίες επικυρώνουν τις υποθέσεις εργασίας ή δημιουργούν νέες. Χαρακτηριστικό παράδειγμα καινοτόμων συνεργειών αποτελεί η πλατφόρμα επανατοποθέτησης φαρμάκων Cloudscreen©, προϊόν καινοτομίας της Cloudpharm PC, μιας ελληνικής νεοφυούς εταιρείας και του Εργαστηρίου Ανάδειξης Βιοδεικτών & Μεταφραστικής Έρευνας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

    Η ανακάλυψη και ανάπτυξη φαρμάκων απαιτεί, συνολικά, σημαντικές δαπάνες και περιλαμβάνει πλήθος ενδιάμεσων σταδίων, μέχρι την έγκριση από τους ρυθμιστικούς οργανισμούς και τη διάθεσή τους στον πολίτη. Σημειώνεται, εδώ, ότι μόνο το 10% νέων φαρμάκων λαμβάνουν έγκριση προς διάθεση στην αγορά (Hernandez et al, 2017). Η επανατοποθέτηση φαρμάκων είναι μια μέθοδος λιγότερο δαπανηρή και χρονοβόρα σε σχέση με την παραδοσιακή μέθοδο ανάπτυξης φαρμάκων. Ο όρος επανατοποθέτηση ή επαναστόχευση φαρμάκων αναφέρεται στην ανεύρεση νέων χρήσεων για εγκεκριμένα ή υπό διερεύνηση φάρμακα για διαφορετικές ιατρικές ενδείξεις από αυτές για τις οποίες χρησιμοποιούνται ήδη. Το φάρμακο το οποίο καταφέρνει να βρει εφαρμογή σε μία νέα ασθένεια καλείται επαναστοχευμένο φάρμακο (Pushpakom et al, 2019).

    Η επανατοποθέτηση φαρμάκων επιταχύνει σημαντικά την ανακάλυψη και ανάπτυξη φαρμάκων, γεγονός εξαιρετικής απήχησης στα σπάνια νοσήματα. Σημαντικά, η επανατοποθέτηση φαρμάκων εκτιμάται πως μειώνει, συνολικά, το κόστος και τον χρόνο έρευνας και ανάπτυξης ενός φαρμάκου, περιορίζοντας τον κίνδυνο αποτυχίας.  Χαρακτηριστικά, το 30% φαρμάκων, κατόπιν επανατοποθέτησης, έχει λάβει έγκριση, δίνοντας κίνητρο στην φαρμακευτική βιομηχανία και τις βιοτεχνολογικές εταιρείες να επαναστοχεύσουν υπάρχοντα προϊόντα (Ashburn et al, 2004). Η επανατοποθέτηση φαρμάκων γίνεται μία ολοένα και περισσότερο ελκυστική και παραγωγική προσέγγιση για τον προσδιορισμό νέων θεραπευτικών ενδείξεων ήδη υπαρχόντων εγκεκριμένων φαρμάκων ή κλινικά αποτυχημένων/ υπό διερεύνηση βιοδραστικών μορίων (Sommerford, 2022).

    ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΑΝΑΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΦΑΡΜΑΚΩΝ

    Υπάρχουν τρεις κύριες προσεγγίσεις για την επανατοποθέτηση φαρμάκων: α) με βάση την ασθένεια, β) με βάση την πρωτεΐνη-στόχο και γ) με βάση το φάρμακο. Στην προσέγγιση με βάση τη ασθένεια προσδιορίζονται οι σχέσεις μεταξύ μιας νέας και μιας παλαιότερης ένδειξης. Στην περίπτωση αυτή, η ασθένεια για την οποία ερευνάται μια πιθανή επαναστόχευση έρχεται στο προσκήνιο και γίνεται προσπάθεια εντοπισμού φαρμάκων, τα οποία θα έχουν κάποια δράση έναντι της υπό μελέτης ασθένειας. Στη δεύτερη προσέγγιση πραγματοποιείται η συσχέτιση γνωστών φαρμακευτικών στόχων και των καθιερωμένων φαρμάκων τους με νέες ενδείξεις. Σε αυτή την περίπτωση στο προσκήνιο μπαίνει ο φαρμακευτικός στόχος και το καθιερωμένο φάρμακο που έχει δράση σε αυτόν τον στόχο και γίνεται προσπάθεια σύνδεσης του συγκεκριμένου ζεύγους στόχος-φάρμακο με μία νέα διαφορετική ασθένεια ή παθολογική κατάσταση. Τέλος, σε μία προσέγγιση με βάση το φάρμακο γίνεται η σύνδεση ενός γνωστού φαρμάκου με έναν νέο φαρμακευτικό στόχο και τη σχετική ένδειξη. Πρωταγωνιστικό ρόλο στην παρούσα περίπτωση έχει το φάρμακο για το οποίο διερευνάται μια πιθανή επαναστόχευση. Εδώ γίνεται προσπάθεια συσχέτισης του υπό μελέτη φαρμάκου με νέους φαρμακευτικούς στόχους και τις αντίστοιχες ιατρικές ενδείξεις (Sommerford, 2022).

    ΕΠΑΝΑΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΦΑΡΜΑΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ

    Η τεχνητή νοημοσύνη (artificial intelligence, ΑΙ) ενισχύει τον τομέα της έρευνας και ανάπτυξης φαρμάκων, εντοπίζοντας και εξάγοντας μοτίβα και στοιχεία από βιοϊατρικά και χημειοπληροφορικά δεδομένα. Οι καινοτόμες τεχνικές ΑΙ και μηχανικής μάθησης (machine learning, ML) αξιοποιούνται στην επανατοποθέτηση φαρμάκων για να συσχετίσουν υπάρχοντα φάρμακα με συγκεκριμένες ενδείξεις ή να συνδυάσουν φάρμακα, ώστε να αντιμετωπιστούν επείγουσες ιατρικές ανάγκες. Η χρήση μεθόδων AI/ML επιταχύνει τη διαδικασία έρευνας και ανάπτυξης νέων φαρμάκων και προσφέρει μια δεύτερη ευκαιρία σε φάρμακα που έχουν αποσυρθεί ή αποτύχει για κάποιες ενδείξεις, να επαναχρησιμοποιηθούν με επιτυχία σε νέες.

    Οι προσεγγίσεις AI έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, που ξεκινά από τις αλληλεπιδράσεις σε μοριακό επίπεδο μεταξύ φαρμάκου και πρωτεΐνης, μέχρι την ενδελεχή επιλογή εκατομμυρίων αρχείων (δεδομένων μεγάλου όγκου) για την εύρεση φαρμάκων και την ενδεχόμενη εφαρμογή τους στη θεραπεία άλλων παθήσεων. Συνοπτικά, αυτές οι στρατηγικές ΑΙ υποστηρίζουν βέλτιστα την εξαγωγή βιβλιογραφίας, την εφαρμογή της μηχανικής μάθησης σε φαρμακογονιδιωματικά δεδομένα και δεδομένα βιοπληροφορικής και χημειοπληροφορικής, καθώς και την εξόρυξη δεδομένων (data mining) από ηλεκτρονικά ιατρικά αρχεία (Electronic Medical Records, EMR).

    Με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης ελέγχονται τεράστιες ποσότητες δεδομένων, ώστε να εντοπιστούν φάρμακα που χρησιμοποιούνται ήδη, με επιτυχία, με σκοπό την επανατοποθέτησή τους σε νέα ένδειξη για μέγιστο κλινικό όφελος και περιορισμό των ανεπιθύμητων ενεργειών, πόσο δε μάλλον για ενδείξεις που στερούνται φαρμακευτικής αγωγής. Δεδομένου ότι η ασφάλεια των φαρμάκων που κυκλοφορούν στην αγορά έχει ελεγχθεί σε κλινικές δοκιμές, η επανατοποθέτηση γνωστών φαρμάκων δύναται να δώσει την φαρμακευτική αγωγή στον ασθενή πιο άμεσα και με σημαντικά μειωμένο κόστος (Sommerford, 2022). Αντίστοιχα, αναφορικά με τα βιοδραστικά μόρια που έχουν αποτύχει, διερευνάται ο χημικός χώρος (chemical space) εκ νέου, συνδυαστικά και απορρέουν προβλέψεις επανατοποθέτησης. Ως χημικός χώρος ορίζεται ένας θεωρητικός χώρος, οποίος περιλαμβάνει όλα τα πιθανά χημικά μόρια (χημικές ενώσεις) που μπορούν να συντεθούν. Το θεωρητικό μέγεθος του χώρου αυτού εκτιμάται στα περίπου 1060 χημικά μόρια (Reymond et al, 2012).

    Η ΑΙ, στο αυτό πλαίσιο, συμβάλλει στη βελτιστοποίηση των κλασσικών υπολογιστικών μεθόδων, όπως είναι η μοριακή πρόσδεση (molecular docking). Η μέθοδος της μοριακής πρόσδεσης είναι μια τεχνική μοριακής μοντελοποίησης, με την οποία διερευνώνται σε τρισδιάστατο επίπεδο οι σχέσεις χημικών ενώσεων (ή φαρμάκων) με πρωτεΐνες, οι οποίες αποτελούν απαραίτητα δομικά στοιχεία για κάθε ζωντανό οργανισμό. Η τεχνική αυτή είναι ευρέως διαδεδομένη και χρησιμοποιείται εδώ και αρκετά χρόνια από την επιστημονική κοινότητα, αλλά και από τις φαρμακοβιομηχανίες για τον σχεδιασμό φαρμάκων. Ωστόσο, παρά το υψηλό ποσοστό θετικών αποτελεσμάτων, υπάρχουν περιπτώσεις όπου η συγκεκριμένη τεχνική αποδίδει ψευδώς αληθή αποτελέσματα, τα οποία δεν είναι αντιπροσωπευτικά. Με τη χρήση αλγορίθμων ΑΙ μπορούν να εντοπιστούν αυτά τα λανθασμένα ευρήματα και να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της μεθοδολογίας της μοριακής πρόσδεσης, ώστε να αυξηθεί η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων. Με αυτόν τον τρόπο η διαδικασία του σχεδιασμού νέων φαρμάκων μπορεί να επιταχυνθεί με αξιοπιστία (Adeshina et al, 2020).

    ΔΥΣΚΟΛΙΕΣ ΤΗΣ ΕΠΑΝΑΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗΣ ΦΑΡΜΑΚΩΝ

    Με τις κλασικές τεχνικές έρευνας και ανάπτυξης φαρμάκων, η γνώση των αποτυχημένων δοκιμών και υπολογισμών είναι περιορισμένη και συχνά δεν βλέπει το φως της δημοσιότητας. Ως εκ τούτου, η επανατοποθέτηση φαρμάκων χαρακτηρίζεται από ποικίλα ζητήματα και περιορισμούς, που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Μερικές φορές είναι αδύνατο να είναι διαθέσιμα τα απαραίτητα δεδομένα για την κατάλληλη ανάλυση παλαιότερων φαρμάκων, καθώς ενίοτε δεν επιτυγχάνεται η βελτιστοποίηση του κλινικού oφέλους του υπό μελέτη φαρμάκου σε βιολογικό επίπεδο ή ο σχεδιασμός της μελέτης ήταν διαφορετικός. Κάποιες φορές υπάρχουν κλινικές δοκιμές με μικρό αριθμό συμμετεχόντων, με αποτέλεσμα να μην επαρκούν τα διαθέσιμα στατιστικά στοιχεία, οπότε και απαιτούνται διαφορετικοί χειρισμοί, ειδικά, όταν πρόκειται για σπάνια νοσήματα (Zhou et al, 2020).

    Η στρατηγική της επανατοποθέτησης φαρμάκων γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής, καθώς η τεχνητή νοημοσύνη ανοίγει την πόρτα σε νέες γνώσεις, αναφορικά με τους φαρμακευτικούς στόχους και την παθοβιοχημεία των ασθενειών, επιταχύνοντας και αυξάνοντας τις πιθανότητες επιτυχίας των επαναστοχευμένων φαρμάκων, ενώ παράλληλα κατακτάται σε μεγαλύτερο βαθμό η γνώση του χημικού χώρου. Εν κατακλείδι, αυτή η διαδικασία φέρει την υπόσχεση του κλινικού όφελους και της πιο άμεσης πρόσβασης στις κατάλληλες θεραπευτικές προσεγγίσεις.

    Η ΠΛΑΤΦΟΡΜΑ CLOUDSCREEN©

    Η νεοφυής εταιρεία Cloudpharm PC, σε συνεργασία με το Εργαστήριο Ανάδειξης Βιοδεικτών & Μεταφραστικής Έρευνας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών, αναπτύσσουν την πλατφόρμα επανατοποθέτησης φαρμάκων Cloudscreen©. Με τη χρήση αλγορίθμων AI και ML, η πλατφόρμα αξιοποιεί ψηφιοποιημένη επιστημονική πληροφορία από έναν μεγάλο όγκο δεδομένων, η οποία σε συνδυασμό με πειραματική επαλήθευση των προβλέψεων έχει ως στόχο να προτείνει νέες ενδείξεις για εμπορικά διαθέσιμα ή υπό εξέταση φαρμακευτικά προϊόντα και για συγκεκριμένες κατηγορίες πληθυσμού, με εκτίμηση τοξικότητας. Με αυτόν το τρόπο, μπορούν να προβλεφθούν νέες θεραπευτικές λύσεις για νέες παθήσεις.

    Η παρούσα έρευνα υποστηρίζεται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης της Ευρωπαϊκής Ένωσης και εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία, στο πλαίσιο της πρόσκλησης ΕΡΕΥΝΩ—ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ— ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ (κωδικός έργου: T2ΕΔΚ-03153)ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Adeshina, Y. O., Deeds, E. J., and Karanicolas, J., 2020. Machine learning classification can reduce false positives in structure-based virtual screening. Proc Natl Acad Sci U.S.A., 117(31), 18477-18488. https://doi.org/10.1073/pnas.2000585117

    Ashburn, T. T., and Thor, K. B., 2004. Drug repositioning: identifying and developing new uses for existing drugs. Nat Rev Drug Discov., 3(8), 673–683. https://doi.org/10.1038/nrd1468

    Hernandez, J. J., Pryszlak, M., Smith, L., Yanchus, C., Kurji, N., Shahani, V. M., and Molinski, S. V., 2017. Giving Drugs a Second Chance: Overcoming Regulatory and Financial Hurdles in Repurposing Approved Drugs As Cancer Therapeutics. Front Oncol, 7, p. 273. https://doi.org/10.3389/fonc.2017.00273

    Pushpakom, S., Iorio, F., Eyers, P. A., Escott, K. J., Hopper, S., Wells, A., Doig, A., Guilliams, T., Latimer, J., McNamee, C., Norris, A., Sanseau, P., Cavalla, D., & Pirmohamed, M., 2019. Drug repurposing: progress, challenges and recommendations. Nat Rev Drug Discov, 18(1), 41–58. https://doi.org/10.1038/nrd.2018.168

    Reymond, J. L., and Awale, M., 2012. Exploring chemical space for drug discovery using the chemical universe database. ACS Chem Neurosci, 3(9), 649–657. https://doi.org/10.1021/cn3000422

    Sommerford, Ν., 2022. Drug Repurposing Basics, https://www.iqvia.com/ , May 12.

    Zhou, Y., Wang, F., Tang, J., Nussinov, R., and Cheng, F., 2020. Artificial intelligence in COVID-19 drug repurposing. Lancet Digit Health, 2(12), e667–e676. https://doi.org/10.1016/S2589-7500(20)30192-8
    Βασίλης Παναγιωτόπουλος, Tμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής, Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής και Cloupharm PC

    Ο Βασίλης Παναγιωτόπουλος (email: vpanagiotopoulos@cloudpharm.eu) είναι υποψήφιος διδάκτορας στο τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής και εργάζεται ως επιστήμονας έρευνας και ανάπτυξης σε μια εταιρεία βιοτεχνολογίας, η οποία εστιάζει στην υπολογιστική έρευνα για την ανάπτυξη φαρμάκων. Τα κύρια ερευνητικά του ενδιαφέροντα σχετίζονται με εφαρμογές της τεχνητής νοημοσύνης και ανάλυσης δεδομένων μεγάλου όγκου στο πεδίο της υπολογιστικής χημείας και της ανακάλυψης φαρμάκων. Έχει συμμετάσχει ως ερευνητής σε 2 εθνικά χρηματοδοτούμενα προγράμματα και είναι συγγραφέας 2 επιστημονικών δημοσιεύσεων. Επιπλέον, έχει πραγματοποιήσει μία ομιλία σε διεθνές συνέδριο και έχει συμμετάσχει με αναρτημένες δημοσιεύσεις σε ένα εθνικό και 3 διεθνή συνέδρια. Έχει βραβευτεί με υπολογιστικό χρόνο σε ένα εθνικό και ένα διεθνές σύγχρονο υπερυπολογιστικό κέντρο για την υλοποίηση υπολογιστικών διεργασιών σχετικών με την έρευνά του.Μίνωας-Τιμόθεος Ματσούκας, Tμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής, Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής και Cloupharm PC

    Ο Μίνως Ματσούκας είναι Επίκουρος Καθηγητής του τμήματος Μηχανικών Βιοϊατρικής του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής από τον Μάρτιο του 2022. Γεννήθηκε το 1981 και αποφοίτησε το 2004 από το τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Πατρών. Στη συνέχεια έκανε μεταπτυχιακές σπουδές (2006) και εκπόνησε τη διδακτορική του διατριβή (2012) στην Ιατρική Χημεία, διατμηματικό πρόγραμμα του Πανεπιστημίου Πατρών. Από το 2012 έως και το 2015 διετέλεσε μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο Υπολογιστικής Ιατρικής, του τμήματος Ιατρικής, στο Αυτόνομο Πανεπιστήμιο Βαρκελώνης. Από το 2015 έως και το 2021 συνέχισε τη μεταδιδακτορική του έρευνα στο Εργαστήριο Μοριακού Σχεδιασμού και Βιομοριακού NMR, του τμήματος Φαρμακευτικής στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Έχει βραβευτεί για την έρευνά του με πέντε υποτροφίες μεταδιδακτορικής έρευνας στην Ελλάδα και το εξωτερικό, και έχει συμμετάσχει σε χρηματοδοτικά προγράμματα ως Επιστημονικός Υπεύθυνος και ως Συντονιστής. Παράλληλα με την ερευνητική του δραστηριότητα, διετέλεσε διαχειριστής έργων, επιστημονικός συνεργάτης, σύμβουλος και είναι συνιδρυτής της εταιρία Cloudpharm, η οποία εστιάζει στην υπολογιστική έρευνα για την ανάπτυξη φαρμάκων.

  • Η ΣΥΜΒΙΩΤΙΚΗ ΠΕΡΙΠΕΤΕΙΑ – Η καταγωγή της γεωργίας και της κτηνοτροφίας, και οι βιολογικές και κοινωνικές τους συνέπειες

    Η ΣΥΜΒΙΩΤΙΚΗ ΠΕΡΙΠΕΤΕΙΑ – Η καταγωγή της γεωργίας και της κτηνοτροφίας, και οι βιολογικές και κοινωνικές τους συνέπειες

    ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

    ΓΙΑΝΝΗΣ ΜΑΝΕΤΑΣ

    ISBN: 978-960-524-916-8
    Διαστάσεις: 14 x 21 cm
    Αριθμός σελίδων: 312
    Τιμή: € 18

    Με την εμφάνιση της ζωής στη Γη ξεκίνησε ένας δαρβινικός διάλογος μεταξύ έμβιων όντων και άβιου περιβάλλοντος, που αενάως αλληλοεπηρεάζονται και αλλάζουν. Και όταν η εξέλιξη τα έφερε έτσι ώστε να εμφανιστεί και η ανθρώπινη νοημοσύνη, μια τρίτη ειδοποιός συνιστώσα ήρθε να εμπλακεί στον διάλογο. Αρχικά, η πολιτισμική εξέλιξη άσκησε ήπια επίδραση στα γήινα πράγματα. Μέχρι που φτάσαμε στην περίοδο την οποία οι γεωλόγοι ονόμασαν Ολόκαινο και οι αρχαιολόγοι Νεολιθική Επανάσταση, οπότε εγκαθιδρύθηκε μια ισχυρή βιολογική συμβίωση: η υιοθέτηση από τον άνθρωπο της γεωργίας και της κτηνοτροφίας. Έκτοτε τα πράγματα άρχισαν να αλλάζουν ραγδαία: για πρώτη φορά στην ιστορία του πλανήτη ένα και μοναδικό είδος, ο Homo sapiens, αναγορεύτηκε σε κυρίαρχο παίκτη.

    Ωστόσο, η εξημέρωση ζώων και φυτών δεν άλλαξε μόνο το πώς ο άνθρωπος εξασφαλίζει την τροφή του. Επηρέασε βαθιά τη βιολογία, την υγεία, τον τρόπο ζωής, τις κοινωνικές δομές, την ιδεολογία, τα κοσμοθεωρητικά συστήματα και, τελικά, την ίδια του τη συμπεριφορά.

    Το βιβλίο αυτό αφηγείται το πότε, πώς και γιατί ο παλαιολιθικός άνθρωπος αντικατέστησε το κυνήγι, τη συλλογή τροφής από τη φύση και τη νομαδική ζωή με τη γεωργία, την κτηνοτροφία και την εδραία διαβίωση. Το πότε, πώς και γιατί τούτες οι αλλαγές οδήγησαν στην ανάπτυξη τεχνολογικού πολιτισμού και στη συσσώρευση πλούτου και ανθρώπων. Συνάμα όμως και στην υποχώρηση του εξισωτικού, γενναιόδωρου και συνεργατικού παλαιολιθικού ήθους, επιτρέποντας τη σταδιακή εμφάνιση των σημερινών ανταγωνιστικών κοινωνιών με την έκδηλη ανισότητα.

    _____________________________________________________________________________________

    Ο Γιάννης Μανέτας γεννήθηκε στην Αθήνα το 1947. Σπούδασε Φυσιογνωσία και Γεωγραφία στο Πανεπιστήμιο της Αθήνας, και απέκτησε τον τίτλο του διδάκτορα Βιολογικών Επιστημών από το Πανεπιστήμιο της Πάτρας το 1976. Από το 1978 έως το 2014 εργάστηκε στο ίδιο πανεπιστήμιο. Το 1993 εξελέγη καθηγητής Φυσιολογίας Φυτών. Έχει επίσης εργαστεί ερευνητικά στο Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών επιστημών «Δημόκριτος», στον Πειραματικό Σταθμό «Abisco» της Λαπωνίας και στα Πανεπιστήμια Stirling (Σκωτία), Göteborg (Σουηδία), Essen και Karlsruhe (Γερμανία). Από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης κυκλοφορούν επίσης τα βιβλία του Τι θα έβλεπε η Αλίκη στη χώρα των φυτών (1η έκδοση 2010, 4η έκδοση 2016) που έχει μεταφραστεί και στα αγγλικά, Περί φυτών αφηγήματα – Μικρές ιστορίες για φυτά που άλλαξαν τον κόσμο (1η έκδοση 2014, 5η έκδοση 2019) και Η ζωή σήμερα, άλλοτε, αλλού και στο μέλλον (2019). Έχει γράψει επίσης τα μυθιστορήματα Τη νύχτα που αγκάλιασε το Gingko biloba (Αιώρα 2017) και Η στιγμή και το στίγμα (Κέδρος 2022).

  • Αλφαβίλ/Alphaville

    Αλφαβίλ/Alphaville

    Σκηνοθεσία: Ζαν-ΛικΓκοντάρ

    Με τους: Έντι Κονσταντίν,  Άννα Καρίνα, Ακιμ Ταμίροφ

     

    Στα χαλασμένα καταφύγιά μου
    στους γκρεμισμένους μου φάρους
    στους τοίχους της ανοίας μου
    γράφω τ΄ όνομά σου.
    Στην απουσία χωρίς πόθο
    στη γυμνή μοναξιά
    στα σκαλιά του θανάτου
    γράφω τ΄ όνομά σου.
    Στην υγεία που ξανάρθε
    στον κίνδυνο που εξαφανίστηκε
    στην ελπίδα χωρίς ανάμνηση
    γράφω τ΄ όνομά σου.
    Και με τη δύναμη της λέξης
    ξαναρχίζω τη ζωή μου.
    Γεννήθηκα για να σε γνωρίσω
    Για να πω τ΄ όνομά Σου
    Ελευθερία!

    (Πωλ Ελυάρ/ Ελευθερία)

    Στην ερώτηση «ποια είναι η θρησκεία σου», που θέτει ο παντοδύναμος υπολογιστής Άλφα 60 που κυβερνά την πόλη του Αλφαβίλ, προς τον μυστικό πράκτορα Λεμύ Κώσιον ο οποίος φτάνει στη διαστημική αυτή πόλη αναζητώντας έναν συνάδελφό του που κινδυνεύει, ο Κώσιον απαντά: «Πιστεύω στην αμεσότητα της συνείδησης».

    «Ο άνθρωπος είναι προικισμένος με συνείδηση, που σημαίνει ότι βασανίζεται όταν οι πράξεις του παραβαίνουν τον ηθικό νόμο. Aπό αυτή την άποψη η συνείδηση περιέχει ένα στοιχείο τραγωδίας», έγραφε στο «Σμιλεύοντας τον χρόνο» ο Αντρέι Ταρκόφσκι. Παρόλο που στις διαθέσεις του Γκοντάρ δεν ήταν να «συναντηθεί» με τον σπουδαίο αυτό σκηνοθέτη, ωστόσο οι συναντήσεις γίνονται ακούσια.

    Η συνείδηση είναι μία λέξη που λείπει από το λεξικό των ανθρώπων της Αλφαβίλ. Και λείπει γιατί ακριβώς είναι ο θεματοφύλακας της ηθικής που φέρνει το άτομο αντιμέτωπο με τις πράξεις του, ωθώντας το μέσω της κριτικής του σκέψης στην αξιολόγηση αυτών. Στην κοινωνία όμως του Αλφαβίλ, δεν πρέπει να υπάρχουν τέτοιοι άνθρωποι. Που κρίνουν, σκέφτονται, βασανίζονται. Στην κοινωνία του Αλφαβίλ οι άνθρωποι είναι νούμερα χωρίς όνομα που ελέγχονται από τον Άλφα 60 και εκτελούν διαταγές του. Από το λεξικό των «ρομποτοποιημένων» αυτών ανθρώπων δεν λείπει μόνο η λέξη συνείδηση, αλλά λείπουν επίσης και οι λέξεις αγάπη, τρυφερότητα, ενσυναίσθηση, οτιδήποτε μπορεί να αποτελέσει διάμεσο μιας ανθρώπινης επαφής, οτιδήποτε μπορεί να οδηγήσει σε μια ουσιαστική επικοινωνία των ανθρώπων. Λιγοστοί είναι οι άνθρωποι της πόλης που έχουν καταφέρει να κρατήσουν από ένα πολύ μακρινό παρελθόν ζωντανά μέσα τους κάποια συναισθήματα. Οι άνθρωποι εκείνοι που διαθέτουν μία συναισθηματική μνήμη είναι εχθροί της πόλης Αλφαβίλ. Σύμφωνα με τις αρχές του ηγέτη της πόλης αυτής, αυτοί οι άνθρωποι φέρονται παράλογα και για αυτόν τον λόγο, εκτελούνται άμεσα και με πολύ συνοπτικές διαδικασίες.

    Όταν ο Κώσιον φτάνει στη σκοτεινή πόλη του Αλφαβίλ, διαπιστώνει ότι στους ανθρώπους της πόλης αυτής έχει εμφυτευτεί το ιδανικό της δημιουργίας μιας τέλειας τεχνοκρατούμενης κοινωνίας. Η εν λόγω  κοινωνία διέπεται αυστηρά και αποκλειστικά από τους νόμους της λογικής. Όμως, αυτή η  λογική στρέφεται προς την καταστροφή, με λογικά πάντα μέσα, της συνείδησης και της συναισθηματικής μνήμης. Εδώ στην Αλφαβίλ, αντιμάχονται ο ανθρωπισμός με την απόλυτη τεχνοκρατία. Εδώ το όπλο της τεχνοκρατίας είναι η λογική. Είναι η θετικότητα, η ορθολογικότητα, η αποδοτικότητα που έρχονται σε σύγκρουση με τον κόσμο των συναισθημάτων και των ανθρωπίνων σχέσεων. Οι λέξεις, σε αυτή τη διαστημική πόλη, είναι ανεπαρκείς να μεταδώσουν το αίσθημα της πραγματικότητας και να διασφαλίσουν την ορθή επικοινωνία των ανθρώπων. Ο μυστικός πράκτορας, που είναι ξένος σε όλο αυτό,  καταβάλλει  προσπάθεια να βοηθήσει τους ανθρώπους. Πιο συγκεκριμένα, επιχειρεί να βοηθήσει την κόρη του ιδρυτή του Άλφα 60, την οποία και ερωτεύεται, να κατακτήσει μία ενορατική αντίληψη των πραγμάτων έτσι ώστε αυτά σταδιακά να της εμφανιστούν μπροστά της λουσμένα στο φως της αλήθειας τους και να της αποκαλύψουν τον κόσμο που της στερήθηκε, τον κόσμο των συναισθημάτων της ποίησης, της μουσικής, της φαντασίας, της καλλιτεχνικής δημιουργίας.

    Ένα συνονθύλευμα πολλών ετερογενών υλικών συνιστούν την ταινία «Αλφαβίλ». Το φιλμ νουάρ, η επιστημονική φαντασία, και η Νουβέλ Βαγκ συναντιούνται στο «Αλφαβίλ», όπου ο Γκοντάρ χρησιμοποιεί στοιχεία από το κάθε είδος τοποθετώντας τα στην ταινία του με έναν πολύ ιδιαίτερο τρόπο δημιουργώντας μία αντίφαση των στοιχείων αυτών ακόμη και με το είδος από το οποίο αυτά προέρχονται. Είναι γιατί ο ίδιος ο Γκοντάρ αποτελεί από μόνος του ένα «είδος», αφού το κύριο χαρακτηριστικό του δημιουργού αυτού είναι η αντιφατικότητα και η αντισυμβατικότητα στον τρόπο με τον οποίο δομεί μία ταινία σε σχέση με τα γνωστά δεδομένα της εποχής του.

    Ο Γκοντάρ δανείζεται πολλά στοιχεία από το φιλμ νουάρ. Όμως, τα τοποθετεί με τον δικό του τρόπο στην ταινία του με αποτέλεσμα να μην χαρακτηρίζεται η ίδια ως γνήσιο φιλμ νουάρ. Χρησιμοποιεί τα θεματικά μοτίβα του νουάρ και αξιοποιεί το αστικό τοπίο όπου οι χώροι υποδηλώνουν την αποξένωση και αποστασιοποίηση του ήρωα και την αίσθηση του ανοίκειου στην εχθρική πόλη του Αλφαβίλ που έχει ο ίδιος βρεθεί. Όλη σχεδόν η ταινία είναι γυρισμένη κυρίως τη νύχτα χρησιμοποιώντας το μοτίβο του σκοταδιού και του μυστηρίου, όχι όμως για να δημιουργήσει σασπένς και αγωνία, όσο για να δηλώσει το εχθρικό στοιχείο μιας τεχνοκρατούμενης πόλης και μιας τεχνοκρατούμενης κοινωνίας απέναντι στον άνθρωπο, δίνοντας έτσι μία πολιτική διάσταση, κάτι που δεν συναντιέται ιδιαίτερα στις κλασικές φιλμ νουάρ ταινίες. Χρησιμοποιεί τη μοιραία γυναίκα στο πρόσωπο της Άννα Καρίνα, που εμφανίζεται στη ζωή του ντετέκτιβ την οποία ο ήρωάς μας ερωτεύεται και επιδιώκει να την σώσει από αυτή την πόλη. Όμως αυτή η γυναίκα απέχει πολύ από τον χαρακτήρα της fame fatale γιατί επηρεάζει ελάχιστα την πλοκή της ιστορίας δεν παρασύρει τον ήρωά μας, μάλλον το αντίθετο συμβαίνει, αφού η ίδια δεν έχει συναισθήματα ούτε θετικά ούτε αρνητικά. Δεν νιώθουμε ότι ο Λεμύ Κώσιον βρίσκεται κάτω από κάποια διαρκή απειλή, ούτε ερωτεύεται τη λάθος γυναίκα η οποία θα τον παρασύρει σε επικίνδυνες για τη ζωή του πράξεις.

    Το voiceover χρησιμοποιείται και εδώ σε πρώτο πρόσωπο ακούγοντας τον ήρωα να αφηγείται την ιστορία του, όχι τόσο για να ταυτιστούμε μαζί του και να γίνει πιο έντονο το σασπένς, αλλά περισσότερο γιατί η παρουσία ενός κεντρικού αφηγητή- δημιουργού είναι απαραίτητη, αφού λειτουργεί ως ενοποιητικό στοιχείο στην ταινία.

    Ηγετική φιγούρα της Νουβέλ Βαγκ, ο Γκοντάρ γυρίζει το Αλφαβίλ, μία ταινία επιστημονικής φαντασίας, στην οποία συναντάμε όπως είναι φυσικό όλα τα χαρακτηριστικά της παραπάνω σχολής. Την αυτοαναφορικότητα πάνω στον κινηματογράφο και τη σχέση του με την εικόνα και την πραγματικότητα. Καθ’ όλη τη διάρκεια της ταινίας ο ήρωάς μας δεν παραλείπει να αποτυπώνει με την φωτογραφική του μηχανή, την πραγματικότητα που συναντά στην Αλφαβίλ. Σε αυτή την πόλη του μέλλοντος κυριαρχεί η δυστοπία στην οποία μπορεί να οδηγήσει η αποδέσμευση της τεχνολογίας από την ηθική και τη συναισθηματική νόηση του ανθρώπου. Με αυτό τον τρόπο  εγκλωβίζεται αυτό το δυστοπικό μέλλον στο παρόν, αναδεικνύοντας έτσι τον ρόλο του κινηματογράφου και της εικόνας ως μέσα αποτροπής μιας μελλοντικής καταστροφής. Ταυτόχρονα, προσπαθώντας να καταργήσει τα όρια ανάμεσα στο ντοκιμαντέρ και τη μυθοπλασία δεν παύει να παρεμβάλλει στην ταινία του κάδρα, όπου εικονίζεται το αρνητικό της φωτογραφίας κρατώντας έτσι τον θεατή σε μία διαρκή επαγρύπνηση προκειμένου να διασπάσει την ψευδαίσθηση της πραγματικότητας, όπως αυτή απεικονίζεται και ιδιαίτερα σε μία ταινία επιστημονικής φαντασίας. Με τον τρόπο αυτό ο Γκοντάρ μένει πιστός στη θεωρία του Βερτόφ που απέρριπτε τον κινηματογράφο της μυθοπλασίας θεωρώντας ότι αποκοιμίζει τον θεατή.

    Παρόλο που ανήκει στις ταινίες επιστημονικής φαντασίας, από το «Αλφαβίλ» απουσιάζουν τα ειδικά εφέ και το τεχνικό ντεκόρ. Η διαστημική πρωτεύουσα ενός άλλου Γαλαξία, η Αλφαβίλ, είναι το ίδιο το Παρίσι, οι άνθρωποι δεν είναι εξωγήινοι και διατηρούν την ανθρώπινη μορφή τους, και δεν υπάρχει κανένα διαστημόπλοιο να μεταφέρει τους ανθρώπους από τον έναν γαλαξία. Υπάρχουν μόνο αυτοκίνητα μέσα σε σκοτεινούς δρόμους που οι φωτεινές πινακίδες και τα φωτεινά σήματα σηματοδοτούν μία πορεία χωρίς επιστροφή σε έναν μονόδρομο που οδηγεί βαθμιαία στη δημιουργία ενός μεταλλαγμένου ανθρώπου ο οποίος δεν θα σκέφτεται, αλλά θα κατευθύνεται από έναν παντοδύναμο ηλεκτρονικό υπολογιστή που θα ελέγχει τους πάντες και τα πάντα.

    Απέναντι σε όλα αυτά ο Γκοντάρ αντιπαραθέτει τις δυνάμεις της ποίησης, της φιλοσοφίας, της ανθρώπινης νόησης. Το ποιητικό έργο «Των αλγηδόνων πρωτεύουσα» του Πωλ Ελυάρ, είναι ο μόνιμος “σύντροφος” του Κώσιον που μοιράζεται με την αγαπημένη του (Άννα Καρίνα). Είναι αυτό που βοηθά τον ίδιο να μην ξεχνά τις λέξεις που έχουν σβηστεί από την Αλφαβίλ και εκείνο που επαναφέρει τις λέξεις αυτές στη συλλογική μνήμη της αγαπημένης του σώζοντάς την από την οριστική μετάλλαξή της. Και βέβαια καθόλου τυχαία δεν είναι η επιλογή αυτού του ποιητή που η πολυπλοκότητα των στίχων του μπορεί να καθιστά την ποίησή του δυσπρόσιτη ως προς τον απλό αναγνώστη, ωστόσο ο τρόπος γραφής του, όπως τόνιζε ο Ελύτης, μπορούν να αγγίξουν βαθιά τον άνθρωπο μέσα από τις εικόνες και τα συναισθήματα που του δημιουργούνται.

    «Σπάζοντας» την ψευδαίσθηση της πραγματικότητας που δημιουργείται από μία ανώτερη μορφή όπως αυτή του Άλφα 60, με τους ηθοποιούς του σε λιγοστά αλλά ουσιώδη πλάνα να μιλάνε μεταξύ τους και ταυτόχρονα να έχουν στραμμένο το πρόσωπό τους στην κάμερα κοιτώντας κατάματα τον θεατή, ο Γκοντάρ, ο στοχαστής της εικόνας, μας καλεί να ανακαλέσουμε στη συλλογική μας μνήμη συναισθήματα, εικόνες ενός κόσμου που τείνει να χαθεί και να ανακαλύψουμε την αλήθεια πίσω από την σύγχρονη πραγματικότητα της αποξένωσης και αλλοτρίωσης του ανθρώπου. Αυτή την αλήθεια που μας λέει ότι δεν υπάρχει τίποτα πέρα από την αγάπη, την τρυφερότητα, τη γενναιοδωρία και τη αυτοθυσία. Όλα τα άλλα είναι εμπόδια που τα δημιούργησε η άγνοια του ανθρώπου που αφέθηκε να καθοδηγηθεί από ηγέτες που δημιούργησαν ολοκληρωτικά καθεστώτα. Ένα από αυτά τα καθεστώτα περιγράφεται με αριστουργηματικό τρόπο στην πόλη Αλφαβίλ. Από αυτό το καθεστώς κινδυνεύει η ανθρωπότητα μας να κυριαρχηθεί.

    «Είναι πολύ μεγάλη υπόθεση να κάνεις ένα σινεμά σαν αυτό του Γκοντάρ. Που δεν έχει το ελατήριο της μυθοπλασίας εντός του μύθου, αλλά εντός της κεφαλής του δημιουργού. Εντός μιας εσωτερικής αναγκαιότητας που αγγίζει όλους μας» έγραφε για τον μεγάλο αυτόν σκηνοθέτη, ο Β. Ραφαηλίδης. Και είχε δίκιο…

    Διαχρονικός, επίκαιρος,ευρηματικός και πάντα ανατρεπτικός ο Γκοντάρ,  58 χρόνια πριν, μας προειδοποιούσε, υποκινούμενος από αυτή την εσωτερική αναγκαιότητα που αγγίζει όλους μας: Να αναπνέουμε τον αέρα της ελευθερίας! Να ζούμε ελεύθεροι!

    ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

    Ευχαριστούμε τον καλλιτεχνικό διευθυντή της New Star Art Cinema κ. Βελισσάριο Κοσσυβάκη για την ευγενική παραχώρηση φωτογραφικού υλικού από την ταινία.

    Η Καλλίτσα Βλάχου είναι εκπαιδευτικός και αντιπρόεδρος της Κινηματογραφικής Λέσχης Πετρούπολης. Ολοκληρώνει το Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών: Φιλοσοφία και Τέχνες στη Σχολή  Ανθρωπιστικών Σπουδών του  Ελληνικού Ανοιχτού Πανεπιστημίου. Έχει παρακολουθήσει το Πρόγραμμα Συμπληρωματικής Εκπαίδευσης στο ΕΚΠΑ με τίτλο:  Κινηματογράφος: Ιστορία, Πρακτικές και Βασικές Αρχές Σκηνοθεσίας.  Αγαπάει πολύ τον Κινηματογράφο που για την ίδια δεν αποτελεί ένα απλό μέσο ψυχαγωγίας αλλά ένα μέσο που σε μεταφέρει σε ατελείωτα και συναρπαστικά ταξίδια του νου και της ψυχής. Σε τέτοια ταξίδια τη μεταφέρει και η δεύτερη μεγάλη της αγάπη, η λογοτεχνία. Όμως τι νόημα θα είχαν τα ταξίδια του νου και της ψυχής αν δεν μοιραζόταν τις εμπειρίες της με τους αγαπημένους της; Και μέσα σε αυτούς τους αγαπημένους κυρίαρχο ρόλο κατέχουν οι μαθητές της που η μοιρασιά μαζί τους αποκτά ιδιαίτερη αξία. Γιατί όταν επικοινωνείς μέσα από τα μονοπάτια της τέχνης με ανθρώπους που βρίσκονται στο ξεκίνημα της ζωής τους, ε… τότε χαίρεσαι γιατί ξέρεις ότι η τέχνη μόνο σε ξέφωτα οδηγεί και χαίρεσαι γιατί βοήθησες και βοηθάς κάποιους να βρεθούν σε αυτά…

  • Εγκέφαλος και Χρόνος

    Εγκέφαλος και Χρόνος

    ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΡΟΠΗ

    Θανάσης Ντινόπουλος

    Πρόλογος: Θόδωρος Παπαγγελής (Aκαδημαϊκος, Καθηγητής Α.Π.Θ.)
    Επιμέλεια: Γεωργία Κοφτερίδου
    ISBN: 978-618-5289-78-2
    Διαστάσεις: 14 x 20.5 cm
    Αριθμός σελίδων: 456
    Τιμή: € 19.08

    Περιγραφή

    Το θέμα του χρόνου και του χώρου –ένα από τα συναρπαστικότερα ερωτήματα που απασχόλησαν τη σκέψη των ανθρώπων από την αρχαιότητα δεν έχει αντιμετωπιστεί παρά ελάχιστα ως βιολογικό φαινόμενο ακόμη και από τους ειδικούς επιστήμονες, κυρίως νευρολόγους, νευροβιολόγους και ψυχολόγους, και καθόλου ή σχεδόν καθόλου από άλλους κλάδους (π.χ. φιλοσόφους, θεολόγους κ.λπ.). Σε αυτή τη συζήτηση φιλοδοξεί να συμβάλει το νέο βιβλίο του Θανάση Ντινόπουλου (Ομ. Καθηγητής Α.Π.Θ) με τίτλο “Εγκέφαλος και Χρόνος”.

    Γνωρίζουμε πως είμαστε φτιαγμένοι από αστερόσκονη. Ο κάθε άνθρωπος, το κάθε έμβιο ον του πλανήτη, φέρει μέσα του τα σωματίδια που είχαν δημιουργηθεί στις απαρχές του σύμπαντος, άτομα που σφυρηλατήθηκαν μέσα στην πύρινη καρδιά άστρων προγενέστερων του Ήλιου. Ποιος γνωρίζει, άραγε, ότι ο σίδηρος στα ερυθρά αιμοσφαίριά μας προήλθε από την έκρηξη ενός αστεριού; Φέρουμε μέσα μας την ιστορία του σύμπαντος και της ζωής, δηλαδή έχουμε μέσα μας τον χρόνο και τον χώρο. Το σύμπαν είναι χώρος συνυφασμένος με τον χρόνο, αλλά και το σώμα μας είναι χώρος, άρα συνυφασμένο με τον χρόνο.

    Το βιβλίο “Εγκέφαλος και Χρόνος” μας προσκαλεί σε μία ξενάγηση στη σχέση μεταξύ χρόνου και του εγκεφάλου. Πώς αντιλαμβάνονται τα έμβια συστήματα τον χρόνο και τον χώρο; Πώς τον μετρούν; Πότε εξελίχθηκαν τα διαφορετικά τμήματα του εγκεφάλου και τι σημασία είχε για την αντίληψη μας για τον κόσμο; Αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο με τον τρόπο που αδιαλείπτως επιβάλλει το επίμονο «σκούντημα» της φύσης. Η προσοικείωση του χώρου και του χρόνου αποτελεί κύριο χαρακτηριστικό των ζώων και του ανθρώπου. Ο Θανάσης Ντινόπουλος μας προσκαλεί να σκεφτούμε τι σημαίνει αυτό για την εξέλιξή μας. O βιωματικός χώρος και χρόνος δεν ταυτίζονται με τον πραγματικό χώρο και χρόνο ή με τον χωροχρόνο της φυσικής επιστήμης ή τον χώρο των μαθηματικών. Ωστόσο, η αντίληψη του χώρου και του χρόνου δεν θα μπορούσε να αντανακλαστεί στη συνείδηση μας αν δεν υπήρχαν συγκεκριμένες προυποθέσεις που ο συγγραφέας ιχνογραφεί στις σελίδες του βιβλίου.

    Η συνειδητοποίηση του χρόνου σημαίνει και την επώδυνη συνειδητοποίηση του αναπόφευκτου τέλους της ζωής. Με τα λόγια του συγγραφέα: «Πόσοι άνθρωποι αντέχουν στη σκέψη της μοιραίας αυτής διαδρομής από τη γέννηση στο θάνατο; Οι περισσότεροι στρέφονται στην παρηγορία και την ελπίδα που παρέχουν οι διάφορες θρησκείες και η πίστη σε μία μετά θάνατον ζωή, άλλοι στη διερεύνηση φιλοσοφικών προβλημάτων, άλλοι στην επιστήμη και κάποιοι στα ταξίδια στον χρόνο. Δεν βρίσκω πιο πειστική απάντηση για την εμμονή των ανθρώπων για τα ταξίδια στον χρόνο από το να ξορκίσουμε (και, μάλλον, μόνο το είδος μας) τον θάνατο. Το μέλλον, στο οποίο δεν θα υπάρχουμε, μας συνθλίβει. Επιζητούμε μία στάλα Χρόνο, επιζητούμε την αιωνιότητα».

    Βιογραφικό Συγγραφέα

    Ο Θανάσης Ντινόπουλος είναι ομότιμος καθηγητής του Τμήματος Κτηνιατρικής του Α.Π.Θ. Διετέλεσε Πρόεδρος της Κτηνιατρικής Σχολής (δύο θητείες) και της Ελληνικής Εταιρείας για τις Νευροεπιστήμες, μέλος της Επιτροπής Ερευνών του Α.Π.Θ., μέλος της ομάδας εργασίας για τη σύνταξη του Εσωτερικού Κανονισμού του Α.Π.Θ., μέλος της International Committee of Veterinary Gross Anatomical Nomenclature (INVGAN),

    Αναπληρωτής Πρόεδρος της Κτηνιατρικής Σχολής και επί μια δωδεκαετία Διευθυντής του Εργαστηρίου Ανατομικής και Ιστολογίας. Μετεκπαιδεύτηκε κατ’ επανάληψη στο Department of Anatomy and Developmental Biology του University College London.

    Πέρα από ανατομική και ιστολογία, με έμφαση στο νευρικό σύστημα, δίδαξε τα μαθήματα επιλογής Εγκέφαλος και τέχνη και Σφάλματα της Εξέλιξης και Δαρβινικές Πλάνες, καθώς και θέματα της ειδικότητάς του σε τμηματικά και διατμηματικά μεταπτυχιακά προγράμματα του Α.Π.Θ. και του ΠΑ.ΜΑΚ.

    Είναι συγγραφέας 46 άρθρων, τα περισσότερα δημοσιευμένα σε έγκυρα διεθνή νευροεπιστημονικά περιοδικά, και 76 ανακοινώσεων και ομιλιών σε ελληνικά και διεθνή συνέδρια.

  • ΟΠΤΙΚΟΙ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΙ ΑΤΟΜΩΝ – ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ: ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

    ΟΠΤΙΚΟΙ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΙ ΑΤΟΜΩΝ – ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ: ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

    Στο πρώτο άρθρο του αφιερώματος στους οπτικούς κρυστάλλους παρουσιάσαμε τον τρόπο κατασκευής τους, τις ιδιότητές τους και τις ποικιλίες στις οποίες εμφανίζονται. Σε αυτό το άρθρο εστιάζουμε στις πιο σημαντικές εφαρμογές τους.ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

    Στην επιστημονική έρευνα είναι συνήθης πρακτική η προσομοίωση πολύπλοκων φυσικών συστημάτων από ηλεκτρονικούς υπολογιστές, όταν η αναλυτική περιγραφή τους είναι είτε αδύνατη είτε εξαιρετικά δύσκολη. Στην περίπτωση των κβαντικών συστημάτων, η προσομοίωση, ακόμη και των πιο απλών από αυτά, είναι σχεδόν αδύνατη και μπορεί να προκαλέσει σημαντικά προβλήματα λειτουργίας ακόμη και στα πιο ισχυρά υπολογιστικά συστήματα που διαθέτουμε. Το ζήτημα της κβαντικής προσομοίωσης τέθηκε για πρώτη φορά το 1982 από τον R. Feynmann, o οποίος υπέδειξε πως, σε κάποιες περιπτώσεις, θα ήταν δυνατόν να βρεθεί ένα απλούστερο, και πειραματικά πιο προσιτό κβαντικό σύστημα, το οποίο να «μιμείται» τη συμπεριφορά του κβαντικού συστήματος που ενδιαφερόμαστε να μελετήσουμε (Feynman, 1982). Οι κβαντικές προσομοιώσεις συνιστούν ένα από τα πιο ραγδαία εξελισσόμενα και, συνάμα, συναρπαστικά πεδία έρευνας στην ατομική φυσική του 21ου αιώνα. Οι οπτικοί κρύσταλλοι ατόμων προσφέρουν ένα ιδανικό περιβάλλον για την προσομοίωση αρκετών κβαντικών φαινομένων. Οι περισσότερες από τις εφαρμογές τους, που παρουσιάζουμε στη συνέχεια, είναι προσομοιώσεις φαινομένων που απαντώνται στη φυσική της συμπυκνωμένης ύλης.

    Μια από τις πρώτες εφαρμογές των οπτικών πλεγμάτων ήταν η προσομοίωση των ταλαντώσεων Bloch. Πρόκειται για τις ταλαντώσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων ενός μετάλλου που εμφανίζονται όταν εφαρμόσουμε σε αυτό ένα ομογενές ηλεκτρικό πεδίο. Τα ηλεκτρόνια δέχονται μια σταθερή δύναμη από το ηλεκτρικό πεδίο αλλά, προς έκπληξή μας, αντί να επιταχυνθούν ομαλά, εκτελούν μια ταλαντωτική κίνηση. Η προσομοίωση αυτού του φαινόμενου γίνεται με την παγίδευση ατόμων σε ένα μονοδιάστατο οπτικό κρύσταλλο, σαν αυτό που περιγράψαμε στο προηγούμενο άρθρο. Όπως έχουμε αναφέρει, όταν αυξήσουμε τη συχνότητα ενός από τα δύο λέιζερ, ο κρύσταλλος μετατρέπεται σε οπτικό ιμάντα. Αν η αύξηση της συχνότητας είναι γραμμική με το χρόνο, τότε ο ιμάντας επιταχύνεται στο χώρο και μαζί με αυτόν τα παγιδευμένα άτομα. Στο σύστημα αναφοράς του ιμάντα αυτό ισοδυναμεί με την επίδραση στο άτομο μιας σταθερής αδρανειακής δύναμης ταυτόχρονα με την περιοδική δύναμη που του ασκεί το οπτικό πλέγμα. Στην ουσία το κάθε άτομο συμπεριφέρεται σαν ένα ηλεκτρόνιο που κινείται στο περιοδικό δυναμικό ενός στερεού κρυστάλλου υπό την επίδραση ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου. Το φαινόμενο αυτό παρατηρήθηκε το 1996 σε άτομα παγιδευμένα μέσα σε ένα στάσιμο κύμα λέιζερ (Ben Dahan et al, 1996). Στο πείραμα αυτό καταγράφηκαν οι περιοδικές μεταβολές της ορμής που αποτελούν ένδειξη της ταλάντωσης. Η απευθείας παρατήρηση των ταλαντώσεων των ατόμων στο χώρο έγινε πρόσφατα σε άτομα παγιδευμένα σε οπτικό κρύσταλλο (Geiger et al, 2018).

    Στην κβαντική φυσική τα μονοδιάστατα συστήματα χαρακτηρίζονται από κάποιες εντυπωσιακές και σε πρώτη ανάγνωση “παράδοξες” ιδιότητες. Για παράδειγμα, οι διαστάσεις ενός μακροσκοπικού κβαντικού συστήματος παίζουν κρίσιμο ρόλο στη φυσική του συμπεριφορά. Μέχρι πρόσφατα η πειραματική δραστηριότητα σε αυτό το πεδίο ήταν περιορισμένη. Σήμερα είμαστε σε θέση να κατασκευάζουμε διατάξεις από μονοδιάστατα κβαντικά αέρια χρησιμοποιώντας οπτικά πλέγματα δύο διαστάσεων. Σε αυτές τις δομές τα άτομα παγιδεύονται σε περιοχές με σωληνοειδή μορφή και μπορούν να κινηθούν μόνο κατά μήκος αυτών.

    Το 1960 ο M. Girardeau ανακάλυψε πως, όταν περιορίσουμε σε μια διάσταση ένα σύνολο από μποζόνια, η συμπεριφορά τους είναι ισοδύναμη με ένα σύνολο από φερμιόνια που δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτό το αξιοσημείωτο φαινόμενο είναι γνωστό στη φυσική με τον όρο φερμιονιοποίηση (fermionization) (Girardeau, 1960). Η φερμιονιοποίηση εμφανίζεται όταν οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ των ατόμων γίνονται πολύ ισχυρές. Τα άτομα, τότε, τείνουν να διαχωριστούν κατά μήκος του άξονα του παγιδευτικού σωλήνα και η πιθανότητα να βρεθούν στην ίδια θέση μηδενίζεται. Με αυτόν τον τρόπο τα άτομα, στην πράξη, “μιμούνται” την Απαγορευτική Αρχή του Pauli: τα μποζόνια συμπεριφέρονται ως φερμιόνια. Η πρώτη πειραματική επιβεβαίωση της φερμιονιοποίησης ενός συνόλου μποζονίων παρατηρήθηκε από την ομάδα του W. Phillips στο NIST (Fertig et al, 2005). Όταν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων σε μονοδιάστατα κβαντικά συστήματα γίνουν ακόμη ισχυρότερες θα μπορούσαμε να φτάσουμε σε ένα αέριο Tonks–Girardeau όπου η φερμιονιοποίηση είναι ακόμη ισχυρότερη (Tonks, 1936). Στην περίπτωση που αυτό επιτευχθεί, θα έχουμε κατορθώσει κάτι πραγματικά εκπληκτικό: ένα σύστημα μποζονίων που μπορεί να περιγραφεί από τη θεωρία των ελεύθερων φερμιονίων. Η παρατήρηση αυτού του φαινόμενου αποτελεί μια από τις πιο μεγάλες προκλήσεις για την πειραματική ατομική φυσική.

    ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΒΑΝΤΙΚΩΝ ΦΑΣΕΩΝ

    Το 1998 ο P. Zoller και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Innsbruck απόδειξαν πως αν μεταφέρουμε ένα συμπύκνωμα Bose-Eistein σε έναν οπτικό κρύσταλλο τότε μπορούμε να παρατηρήσουμε μια πολύ ενδιαφέρουσα μεταβολή φάσης. Το υπερρευστό συμπύκνωμα μετατρέπεται σε «μονωτή». Δηλαδή τα άτομα δεν μπορούν πλέον να κινούνται ελεύθερα στο «πλέγμα» του οπτικού κρυστάλλου και παγιδεύονται σε συγκεκριμένες θέσεις σε αυτό.  Πρόκειται για μια μεταβολή φάσης που είναι γνωστή στη βιβλιογραφία ως μετάβαση Mott (Jaksch et al, 1998). Τρία χρόνια αργότερα, ο Τ. Hänsch, στο Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής Max Planck (MPQ), στο Garching της Βαυαρίας, παρατήρησε για πρώτη φορά την μετάβαση Mott. Η επιστημονική εργασία στην οποία αναφέρθηκαν τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος, είναι σήμερα μια από τις κορυφαίες στην ιστορία της φυσικής σε αριθμό βιβλιογραφικών αναφορών (Greiner et al, 2002).

    Πώς όμως πραγματοποιείται αυτή η μεταβολή από μια υπερρευστή φάση σε έναν μονωτή; Η φυσική της βάση είναι το κβαντομηχανικό φαινόμενο σήραγγας. Χάρις σε αυτό το φαινόμενο είναι δυνατή η διάχυση των ατόμων σε διάφορες θέσεις μέσα στον οπτικό κρύσταλλο. Όπως γνωρίζουμε, στο συμπύκνωμα Bose-Einstein έχουμε το σχηματισμό ενός “γιγάντιου” υλικού κύματος που προκύπτει από την υπέρθεση ανάμεσα στα επιμέρους υλικά κύματα των ατόμων που συνιστούν το συμπύκνωμα μεταξύ των οποίων υπάρχει τέλεια συμφωνία φάσης. Όμως στα μακροσκοπικά κβαντικά πεδία[1] υπάρχει μια ενδογενής και θεμελιώδης απροσδιοριστία: κάθε φορά που η φάση είναι καθορισμένη ο αριθμός των ατόμων παρουσιάζει διακυμάνσεις και αντίστροφα. Αν, λοιπόν, καταφέρουμε να σταθεροποιήσουμε τον αριθμό των ατόμων σε όλες τις παγιδευτικές θέσεις, τότε η φάση θα γίνει εντελώς απροσδιόριστη και το “γιγάντιο” υλικό κύμα θα εξαφανιστεί. Ο αριθμός των ατόμων σε κάθε περιοχή παγίδευσης είναι συνεπώς ένας κρίσιμος παράγοντας. Ο μονωτής Mott είναι μια φάση του συστήματος όπου υπάρχει μόνο ένα άτομο σε κάθε τέτοια θέση. Τότε τα άτομα είναι απομονωμένα και κατά συνέπεια η μεταξύ τους αλληλεπίδραση είναι μηδενική[2]. Όλα τα παραπάνω είναι εφικτά γιατί το ενεργειακό βάθος των παγίδων σε έναν οπτικό κρύσταλλο μπορεί να γίνει αρκετά μεγάλο (απλά αυξάνοντας την ένταση του φωτός) οπότε η μετακίνηση των ατόμων ανάμεσα σε δύο γειτονικές θέσεις παγίδευσης είναι πρακτικά αδύνατη.  Στα πειράματα στο MPQ κατόρθωσαν να μετατρέψουν ένα συμπύκνωμα Bose–Einstein σε μονωτή Mott και αντίστροφα πολλές φορές, αυξομειώνοντας το ενεργειακό βάθος των παγιδευτικών πηγαδιών.Εικόνα 1: (α) Ένα «ρηχό» πλέγμα οπτικού κρυστάλλου. Η πολυσωματιδιακή κατάσταση που δημιουργείται είναι ένα σύμφωνο υλικό κύμα μακροσκοπικής κλίμακας απεντοπισμένο σε όλο το χώρο του πλέγματος: κατάσταση υπερρευστότητας. (β)  Ένα «βαθύ» οπτικό πλέγμα στο οποίο κάθε άτομο είναι εντοπισμένο σε μια δεδομένη περιοχή: κατάσταση μονωτή-Mott. Μπορούμε να μεταβαίνουμε από τη μια κατάσταση στην άλλη απλά μεταβάλλοντας το ενεργειακό βάθος του οπτικού πλέγματος. Καθώς το βάθος ελλατώνεται το άτομο, αξιοποιώντας το φαινόμενο σήραγγας, μπορεί να μεταπηδά από μια περιοχή σε άλλη και να μεταβαίνει από τη φάση του μονωτή σε αυτήν του υπερρευστού. Και στις δυό εικόνες οι συνεχείς γραμμές αναπαριστούν τα δυναμικά παγίδευσης των ατόμων και οι σκιασμένες περιοχές την πυκνότητα πιθανότητας που αντιστοιχεί στην κυματοσυνάρτηση των ατόμων.Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό αυτής της μεταβολής φάσης είναι πως μπορεί να επιτευχθεί ακόμη και σε θερμοκρασία ίση με το απόλυτο μηδέν. Σε ένα κλασικό σύστημα κάτι τέτοιο είναι αδύνατον γιατί οι απαραίτητες θερμικές διακυμάνσεις που προκαλούν αυτή τη μετάβαση δεν υπάρχουν. Σε ένα κβαντικό σύστημα, όμως, οι ενδογενείς διακυμάνσεις του κβαντικού κενού είναι ικανές να προκαλέσουν μια τέτοια μετάβαση. Αυτού του τύπου οι κβαντικές μεταβάσεις έχουν πολύ ενδιαφέρον για τη φυσική της συμπυκνωμένης ύλης και έχουν επίσης παρατηρηθεί σε υπεραγωγούς.

    ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ

    Οι αντιδράσεις ανάμεσα στα άτομα, αν και ασθενείς, μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικά μη γραμμικά φαινόμενα στη φυσική συμπεριφορά των υλικών κυμάτων. Για παράδειγμα, στην κβαντική φυσική είναι γνωστό το φαινόμενο Josephson, που αφορά στην εμφάνιση ενός ηλεκτρικού ρεύματος ικανού να ρέει απεριόριστα, χωρίς την εφαρμογή κάποιας εξωτερικής τάσης, κατά μήκος μιας διάταξης γνωστής ως επαφής Josephson (Josephson, 1962). Η διάταξη αυτή αποτελείται από δύο υπεραγωγούς που διαχωρίζονται από ένα λεπτό μονωτικό υλικό. ‘Eνα συμπύκνωμα Bose-Einstein το οποίο βρίσκεται σε έναν ασθενή (αβαθή) οπτικό κρύσταλλο και στο οποίο οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων είναι πολύ ισχυρές, μπορεί να περιγραφεί σαν μια διάταξη από επαφές Josephson (Anderson et al, 1998), (Cataliotti et al, 2001). Όταν το συμπύκνωμα παγιδευτεί σε δύο γειτονικές θέσεις ενός οπτικού κρυστάλλου, τα δύο επί μέρους συμπυκνώματα που προκύπτουν, αλληλεπιδρούν μέσω του φαινόμενου σήραγγας ανάμεσα στο φραγμό που χωρίζει τις δύο θέσεις.  Ένα τέτοιο σύστημα είναι, στην πράξη, μια επαφή Josephson για ατομικά κβαντικά αέρια (Sukhatme et al, 2001). H μικρή απόσταση μεταξύ των δύο θέσεων του πλέγματος οδηγεί σε πολύ ισχυρό φαινόμενο σήραγγας ανάμεσα στα δύο συμπυκνώματα, γεγονός που εξασφαλίζει για το πείραμα μια επαρκή χρονική διάρκεια ώστε να μπορούν να εντοπιστούν και να μετρηθούν τα φαινόμενα της μη γραμμικής δυναμικής.

    ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ

    Οι οπτικοί κρύσταλλοι ψυχρών ατόμων έχουν ανοίξει την πόρτα σε ένα ευρύ διαθεματικό πεδίο από τη μη γραμμική δυναμική έως τις ισχυρά συσχετισμένες κβαντικές φάσεις. Ένα από τα μεγάλα στοιχήματα αυτήν την εποχή είναι η διερεύνηση του φαινόμενου της υπεραγωγιμότητας, το οποίο βασίζεται στα λεγόμενα ζεύγη Cooper. Πρόκειται για ηλεκτρόνια, τα οποία, αν και φερμιόνια, σχηματίζουν ζεύγη που έχουν ακέραιο σπιν και, συνεπώς, συμπεριφέρονται ως μποζόνια. Οι οπτικοί κρύσταλλοι μπορεί να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία καταστάσεων ζευγών Cooper από φερμιονικά άτομα. Σε αυτήν την περίπτωση θα μπορούμε να επιτύχουμε μια πολύ επιτυχημένη προσομοιώση του φαινόμενου της υπεραγωγιμότητας.

    Άλλες ερευνητικές προσπάθειες εστιάζονται στην επίτευξη άμορφων συστημάτων. Πρόκειται για ισχυρώς αλληλεπιδρώντα κβαντικά συστήματα μέσα σε τυχαία δυναμικά που η θεωρητική τους ανάλυση είναι πολύ δύσκολη (Roth et al, 2003). Αξιοσημείωτη είναι η πρόβλεψη για την ύπαρξη μιας «υαλώδους» φάσης, σε ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein, όταν αυτό παγιδευτεί σε ένα μονοδιάστατο οπτικό κρύσταλλο και αλληλεπιδράσει με τυχαία δυναμικά. Η κατάσταση του συμπυκνώματος είναι μονωτική και γεωμετρικά άμορφη, όπως το γυαλί, και θα μπορούσε να παρατηρηθεί πειραματικά (Lye et al, 2005).

    Τα οπτικά πλέγματα προσφέρουν ενα ιδανικό περιβάλλον για την μελέτη της φυσικής συμπεριφοράς των φερμιονίων. Τα φερμιόνια, σε αντίθεση με τα μποζόνια απαιτούν περαιτέρω μελέτη για να αποκαλύψουν τις “λανθάνουσες” κβαντικές τους φάσεις. Τα φερμιόνια σε έναν οπτικό κρύσταλλο τριών διαστάσεων περιγράφονται από την θεωρία Hubbard η οποία θεωρείται πως “κρατάει” το μυστικό για την εξήγηση της υπεραγωγιμότητας υψηλών θερμοκρασιών (Anderson, 1987), (Hofstetter et al, 2002). Αν και αυτό το σύστημα έχει διερευνηθεί θεωρητικά για δεκαετίες εντούτοις, ακόμη, δεν έχουμε καταλήξει σε τελεσίδικα αποτελέσματα και στην πλήρη διαύγαση όλων των ερωτημάτων. Τα φερμιόνια σε οπτικά πλέγματα είναι κατάλληλα για ακριβείς μετρήσεις της επιτάχυνσης της βαρύτητας με συμβολόμετρα ατόμων (Roati et al, 2004). Επίσης, σε μίγματα διαφορετικών μποζονίων και φερμιονίων έχει προβλεφθεί η ύπαρξη «εξοτικών» κβαντικών φάσεων που δεν έχουν παρατηρηθεί στη συμβατική φυσική συμπυκνωμένης ύλης (Sanpera et al, 2004). Η ανάπτυξη νέας γενιάς ατομικών ρολογιών πολύ υψηλής ακρίβειας είναι ένα ακόμη πεδίο εφαρμογής των οπτικών κρυστάλλων ατόμων (εδώ). Σε αυτό το θέμα θα αναφερθούμε σε επόμενο άρθρο μας.

    Οι οπτικοί κρύσταλλοι ατόμων, όταν το ενεργειακό βάθος τους μεταβάλλεται με το χρόνο, μπορούν να αξιοποιηθούν στην εξερεύνηση συστημάτων που λειτουργούν ως κβαντικές μηχανές. Αυτές είναι μικροσκοπικές συσκευές που εκμεταλλεύονται τους νόμους της κβαντικής μηχανικής για να παράγουν μηχανικό έργο. Η πρώτη κβαντική μηχανή κατασκευάστηκε το 2009 από μια ερευνητική ομάδα στο University of California, Santa Barbara (O’Connell et al, 2010). Μια μικροσκοπική «σανίδα» από αλουμίνιο συζεύχθηκε με έναν υπεραγώγιμο δακτύλιο, ο οποίος είναι στην πραγματικότητα ένας ηλεκτρονικό σύστημα δύο καταστάσεων αφού διαθέτει δύο δυνατές ενεργειακές κβαντικές καταστάσεις. Χειριζόμενοι αυτό το σύστημα με τη βοήθεια μικροκυμάτων, οι ερευνητές κατάφεραν να το τροφοδοτήσουν ή να αφαιρέσουν από αυτό κβάντα ενέργειας, όπως θα μπορούσε κανείς να χρησιμοποιήσει ένα ΑΤΜ για κατάθεση ή ανάληψη χρημάτων από έναν τραπεζικό λογαριασμό.

    Ορισμένες ερευνητικές ομάδες έχουν προσπαθήσει να κατασκευάσουν κβαντομηχανικά συστήματα αντίστοιχα των κλασικών χαοτικών συστημάτων που συναντάμε στις μοριακές μηχανές. Σε αυτήν την περίπτωση τα άτομα μπορούν να τεθούν σε κίνηση ανοίγοντας και κλείνοντας ένα περιοδικό και ασύμμετρο οπτικό δυναμικό που προσομοιώνει την κίνηση μηχανικών γραναζιών (Ringot et al, 2000).

    Η ανίχνευση ασθενών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων είναι ένας άλλος τομέας στον οποίο οι οπτικοί κρύσταλλοι αφήνουν πολλές υποσχέσεις καθώς μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για την κατασκευή υπερ-ευαίσθητων κβαντικών ανιχνευτών πεδίων τα οποία δεν μπορούν να ανιχνευτούν από αντίστοιχες κλασικές διατάξεις. Ιδαίτερες υποσχέσεις αφήνουν τα παγιδευμένα ιόντα σε οπτικούς κρυστάλλους εξαιτίας του γεγονότος πως οι πειραματικοί μπορούν να έχουν εξαιρετικό βαθμό ελέγχου των ιδιοτήτων τους και των παραμέτρων που είναι σημαντικές στο πείραμα καθώς και στη δυνατότητα να δημιουργούνται οι «πολυπόθητες» σύμπλεκτες κβαντικές καταστάσεις  (quantum entangled states) ανάμεσα σε παγιδευμένα ιόντα. Πρόσφατα, ερευνητές στο National Institute of Standards and Technology (NIST) των ΗΠΑ κατόρθωσαν να κατασκευάσουν ένα τέτοιο οπτικό κρύσταλλο-ανιχνευτή με παγιδευμένα ιόντα βυρηλλίου με ικανότητα ανίχνευσης έως 20 φορές μεγαλύτερη από τις μέχρι τώρα διαθέσιμες ατομικές διατάξεις (Gilmore et al, 2021).

    Τα οπτικά πλέγματα αποτελούν ένα πεδίο μελέτης ιδιαίτερα περίπλοκων προβλημάτων στην κβαντική χημεία, όπως ο ακριβής υπολογισμός της ηλεκτρονικής δομής των μορίων. Η ακριβής επίλυση τέτοιων προβλημάτων είναι πολύ δύσκολο έργο για τους συμβατικούς υπολογιστές. Οι ερευνητές πρότειναν πρόσφατα να το αντιμετωπίσουν χρησιμοποιώντας προσομοίωση προβλημάτων κβαντικής χημείας με τη βοήθεια ατόμων παγιδευμένων σε οπτικά πλέγματα που έχουν αναπτυχθεί εντός μιας ηλεκτρομαγνητικής κοιλότητας (Argüello-Luengo et al, 2019). Στην πρότασή τους, τα ηλεκτρόνια προσομοιώνονται με φερμιονικά άτομα που μετακινούνται μέσα στο δυναμικό του οπτικού πλέγματος, η έλξη από τον πυρήνα προσομοιώνεται με τη βοήθεια πρόσθετων οπτικών δυναμικών, ενώ η απωστική δύναμη  Coulomb μεταξύ των ηλεκτρονίων προσομοιώνεται με την επίδραση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου της κοιλότητας στα παγιδευμένα άτομα.

    Ένα άλλο ερευνητικό πεδίο στο οποίο οι οπτικοί κρύσταλλοι ατόμων μπορούν να έχουν σημαντική συνεισφορά είναι οι προσομοιώσεις της μεταβολής της κβαντικής φάσης που εικάζεται πως συνέβη στα πρώτα στάδια του σύμπαντος. Οι αναγνώστες του ΙnS γνωρίζουν πως η φυσική των ψυχρών ατόμων και συγκεκριμένα τα κβαντικά αέρια ατόμων έχουν αξιοποιηθεί πολλαπλώς σε αυτή το ερευνητικό πεδίο (εδώ). Η πιο πρόσφατη προσπάθεια σε αυτή την κατεύθυνση έγινε από τον Bo Song και τους συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Cambridge οι οποίοι αξιοποίησαν παγιδευμένα άτομα σε οπτικά πλέγματα και παρατήρησαν για πρώτη φορά ασυνεχείς μεταβάσεις από καταστάσεις μονωτή Mott σε μια υπερρευστη κατάσταση υψηλότερης ενέργειας στην οποία τα άτομα μπορούν να μετακινηθούν ελεύθερα μεταξύ διαφορετικών τοποθεσιών μέσα στο πλέγμα (Song et al, 2022). Η εμφάνιση ασυνεχών μεταβάσεων φάσεως προβλέπεται στο αρχικό στάδιο δημιουργίας του Σύμπαντος. Στο εν λόγω πείραμα επιτεύχθηκαν με διαταραχή του οπτικού κρύσταλλου.

    Τέλος σε συστήματα που η συλλογική τους συμπεριφορά ακολουθεί τους νόμους της σχετικότητας μπορεί να εμφανιστεί μια ιδιαίτερης μορφής ταλάντωση, γνωστή ως διέγερση Higgs, η οποία μας είναι γνωστή από τον θεμελιώδη ρόλο που παίζει στο Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων (το διάσημο, πλέον, «σωμάτιο του Higgs»). Η ανίχνευση αυτής της διέγερσης είναι αρκετά δύσκολη, γιατί έχει πολύ μικρό χρόνο ζωής, ο οποίος είναι ακόμη μικρότερος σε επίπεδα συστήματα δύο διαστάσεων, με αποτέλεσμα να έχουν εγερθεί σημαντικές αμφιβολίες για το κατά πόσο, τελικά, είναι δυνατή η ύπαρξή της. Σε συστήματα παγιδευμένων ατόμων σε οπτικούς κρυστάλλους έχει προβλεφτεί η ύπαρξη αυτής της ταλάντωσης στο όριο που τα άτομα μεταπίπτουν από τη φάση της υπερρευστότητας σε αυτήν του μονωτή. Πρόσφατα, ερευνητικές ομάδες από το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ, το Χάρβαρντ και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (CalTech), εργαζόμενες από κοινού, κατόρθωσαν να εντοπίσουν αυτές τις περιβόητες διεγέρσεις σε άτομα ρουβιδίου, που είχαν παγιδευτεί σε οπτικά πλέγματα δύο διαστάσεων (Endres et al, 2012).

    Κλείνοντας αυτό το άρθρο θα πρέπει να αναφέρουμε τις πολύ μεγάλες προοπτικές για την αξιοποίηση των οπτικών πλεγμάτων στην κατασκευή κβαντικών πυλών που αποτελούν τα βασικά στοιχεία για την κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή. Σε αυτό το θέμα θα αναφερθούμε εκτενώς σε επόμενη μας δημοσίευση.

    Οι αναγνώστες του InS έχουν την ευκαιρία στα δύο άρθρα αυτού του αφιερώματος να λάβουν, ελπίζουμε, μια αρκετά λεπτομερή εικόνα για τις ιδιότητες και τις εφαρμογές των οπτικών κρυστάλλων οι οποίοι, μαζί με τα κβαντικά αέρια αποτελούν τα κορυφαία ίσως επιτεύγματα της σύγχρονης ατομικής φυσικής και βασικούς πυλώνες της αναγέννησης του πεδίου αυτού που λαμβάνει χώρα τις τελευταίες δεκαετίες (Lembessis, 2020).ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

    Η κεντρική εικόνα του άρθρου είναι ευγενική προσφορά στο InS του I. Bloch, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian (LMU) του Μονάχου και Διευθυντή Ερευνών στο Ινστιτούτο Max Planck για την Κβαντική Οπτική στο Garching της Γερμανίας.ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

    [1] Ένα άλλο παράδειγμα μακροσκοπικού κβαντικού συστήματος είναι το φως του λέιζερ. Και σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει μια σχέση απροσδιοριστίας ανάμεσα στον αριθμό των φωτονίων της δέσμης λέιζερ και στη φάση αυτής της δέσμης.

    [2] Στην περίπτωση του μονωτή Mott ο αριθμός των ατόμων σε κάθε θέση είναι καθορισμένος οπότε, όπως εξηγήσαμε παραπάνω, η φάση είναι πλήρως απροσδιόριστη με αποτέλεσμα να μην μπορεί κάποιος να παρατηρήσει φαινόμενα συμβολής μεταξύ υλικών κυμάτων.

    ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Anderson, P., W., 1987. The resonating valence bond state in La2CuO4 and superconductivity. Science 235, 1196–1198. DOI: 10.1126/science.235.4793.1196

    Anderson, B., P., and Kasevich, M., A., 1998. Macroscopic quantum interferencefrom atomic tunnel arrays. Science 282, 1686–1689. 10.1126/science.282.5394.1686

    Argüello-Luengo, J., González-Tudela, A., Shi, T., Zoller, P., and Cirac, J., I., 2019. Analogue quantum chemistry simulation. Nature 574, 215–218. 10.1038/s41586-019-1614-4

    Ben Dahan, M., Peik, E., Reichel, J., Castin, Y., and Salomon, C., 1996. Bloch oscillations of atoms in an optical potential. Phys. Rev. Lett. 76, 4508–4511. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.76.4508

    Cataliotti, F., S., Burger, S., Fort, C., Maddaloni, P., Minardi, F., Trombettoni, A., Smerzi, A.  and Inguscio, M., 2001. Josephson junction arrays with Bose–Einstein condensates. Science 293(5531), 843–846. 10.1126/science.1062612

    Cohen-Tannoudji C.  and Guéry-Odelin D., 2011. ADVANCES IN ATOMIC PHYSICS: An overview. New Jersey, USA. World Scientific, p. 671.

    Endres, M., Fukuhara, T., Pekker, D., Cheneau, M., Schauss, P., Gross, C., Demler, E., Kuhr, S., and Bloch, I., 2012. The ‘Higgs’ amplitude mode at the two-dimensional superfluid/Mott insulator transition. Nature 487, 454–458. 10.1038/nature11255

    Fertig, C., D., O’Hara, K., M., Huckans, J., H., Rolston, S., L.,  Phillips, W., D.,  and Porto, J., V., 2005. Strongly inhibited transport of a degenerate 1D Bose gas in a lattice. Phys. Rev. Lett. 94, 120403. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.120403

    Feynman, R., 1982. Simulating physics with computers. Int. J. Theor. Phys. 21, 467–488. https://s2.smu.edu/~mitch/class/5395/papers/feynman-quantum-1981.pdf

    Geiger, A., Z., Fujiwava, K., M., Singh, K., Senaratne, R., Rajagopal, S., V., Lipatov, M., Shimasaki, T., Driben, R., Konotop, V., Meier, T., and Weld, D., M., 2018. Observation and uses of position-space Bloch oscillations in an ultracold gas. Phys. Rev. Lett. 120, 213201. 10.1103/PhysRevLett.120.213201

    Gilmore, K., A., Affolter, M., Lewis-Swan, R., J., Barberena, D., Jordan, E., Rey, A., M., and Bolinger J., J., 2021. Quantum-enhanced sensing of displacements and electric fields with two-dimensional trapped-ion crystals. Science 373, 673-678. DOI: 10.1126/science.abi5226

    Girardeau, M. 1960. Relationship between systems of impenetrable bosons and fermions in one dimension. J. Math. Phys. 1, 516–523. https://doi.org/10.1063/1.1703687

    Greiner, M., Mandel, O., Esslinger, T., Hänsch, T., W., and Bloch, I., 2002. Quantum phase transition from a superfluid to a Mott insulator in a gas of ultracold atoms. Nature 415, 39–44. 10.1038/415039a

    Hofstetter, W., Cirac, J., I., Zoller, P., Demler, E., and Lukin, M., D., 2002. High-temperature superfluidity of fermionic atoms in optical lattices. Phys. Rev. Lett. 89, 220407. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.220407

    Jaksch, D., Bruder, C., Cirac, J., I., Gardiner, C., W., and Zoller, P., 1998. Cold bosonic atoms in optical lattices. Phys. Rev. Lett. 81, 3108–3111.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.3108

    Josephson, B., D., 1962. Possible new effects in superconductive tunnelling. Phys. Lett. 1, 251–253. https://doi.org/10.1016/0031-9163(62)91369-0

    Lembessis, V. E., 2020. Taming Atoms: The Renaissance of Atomic Physics. Bellingham, Washington USA: SPIE. https://spie.org/Publications/Book/2563827?SSO=1

    Lye, J. E., Fallani, L., Modugno, M., Wiersma, D., S., Fort, C., and Inguscio, M., 2005. Bose–Einstein condensate in a random potential. Phys. Rev. Lett. 95, 070401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.070401

    O’Connell, A., D., Hofheinz, M., Ansmann, M., Bialczak, R., C.,  Lenander, M., Lucero, M., Neeley, M., Sank, D., Wang, H., Weides, M., Wenner, J., Martinis, J., M.,  and Cleland, A., N., 2010. Quantum ground state and single-phonon control of a mechanical resonator. Nature 464(7289), 697–703. 10.1038/nature08967

    Ringot, J., Szriftgiser, P., Garreau, J., C., and Delande, D., 2000. Experimental evidence of dynamical localization and delocalization in a quasiperiodic driven system. Phys. Rev. Lett. 85, 2741–2744. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.2741

    Roati, G., de Mirandes, E., Ferlaino, F., Ott, H., Modugno, G., and Inguscio, M., Atom interferometry with trapped Fermi gases. Phys. Rev. Lett. 92, 230402. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.92.230402

    Roth R., and Burnett, K., 2003. Ultracold bosonic atoms in two-colour superlattices. J. Opt. B 5, S50–S54. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1464-4266/5/2/358

    Sanpera, A., Kantian, A., Sanchez-Palencia, L., Zakrzwewski, J., and Lewenstein, M., 2004. Atomic Fermi–Bose mixtures in inhomogeneous and random lattices: from Fermi glass to quantum spin glass and quantum percolation. Phys. Rev. Lett. 93, 040401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.040401

    Song, B., Dutta, S., Bhave, S., Yu, Jr.-C., Carter, E., Cooper., N., and Schneider, U., 2022. Realizing discontinuous quantum phase transitions in a strongly correlated driven optical lattice. Nature Physics, 259-264. https://doi.org/10.1038/s41567-021-01476-w

    Sukhatme, K., Mukharsky, Y., Chui, T., and Pearson, D., 2001. Observation of the ideal Josephson effect in superfluid 4He. Nature 411, 280–283. https://doi.org/10.1038/35077024

    Tonks, L., 1936. The complete equation of state of one, two and threedimensional gases of hard elastic spheres. Phys. Rev. 50, 955–963. https://doi.org/10.1103/PhysRev.50.955

  • Κβαντική Κληρονομιά: Ανταποκρίσεις από έναν αβέβαιο κόσμο

    Κβαντική Κληρονομιά: Ανταποκρίσεις από έναν αβέβαιο κόσμο

    ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΡΟΠΗ

    David Kaiser

    Μετάφραση – Επιστημονική Επιμέλεια: Γρηγόρης Πανουτσόπουλος – Θεμιστοκλής Χαλικιάς
    Σελιδοποίηση: Αντώνης Παπάδης
    ISBN: 978-618-5289-76-8
    Διαστάσεις: 16 x 23 cm
    Αριθμός σελίδων: 408
    Τιμή: 19€ + ΦΠΑ 6%

    Η Βιολογία των Campbell & Reece και των συνεργατών τους είναι ένα βιβλίο γενικής βιολογίας στη διεθνή, άκρως ανταγωνιστική αγορά, με μακροχρόνια διεθνή αναγνωρισιμότητα, επιστημονική εγκυρότητα και απήχηση, ιδίως στα αμερικανικά και ευρωπαϊκά πανεπιστήμια. Συνδυάζει τη σύγχρονη βιολογική γνώση με την προσπάθεια για ενεργητική μάθηση εκ μέρους του αναγνώστη. Η έκδοση απευθύνεται σε φοιτητές των βιολογικών επιστημών, αλλά και κάθε άλλου κλάδου των φυσικών επιστημών – φυσικής, χημείας, εφαρμοσμένων μαθηματικών και πληροφορικής, γεωλογίας, γεωπονίας, βιοχημείας κ.λπ.

    Οι δύο τόμοι αποτελούν αυτοτελείς εκδόσεις των ενοτήτων 6 και 7, αντίστοιχα, της μεγάλης Βιολογίας των Campbell & Reece. Έχουν ως στόχο να καλύψουν τις τρέχουσες ανάγκες της ελληνικής πανεπιστημιακής κοινότητας για πιο συνοπτικά και πιο στοχευμένα διδακτικά εγχειρίδια, παραμένοντας σε κάθε περίπτωση ένα μείζον «βιβλίο αναφοράς» για το συγκεκριμένο πεδίο.

    Περιγραφή

    Οι ιδέες που βρίσκονται στα θεμέλια της κβαντικής θεωρίας παραμένουν εξαιρετικά αλλόκοτες: ένας συμπαγής κόσμος που ανάγεται σε νέφη πιθανοτήτων· σωματίδια τα οποία διασχίζουν φράγματα μέσω τούνελ· γάτες-ζόμπι, ούτε νεκρές αλλά ούτε και ζωντανές· δίδυμα σωματίδια τα οποία μοιράζονται διεμπλεκόμενες μοίρες. Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι φυσικοί έχουν αντιμετωπίσει αυτές τις εννοιολογικές αβεβαιότητες, ενώ ταυτόχρονα βίωναν τις ευρύτερες αβεβαιότητες του κοινωνικού και πολιτικού κόσμου γύρω τους, σε μια περίοδο που σημαδεύτηκε από την άνοδο του φασισμού, τους καταστροφικούς παγκόσμιους πολέμους και μια νέα πυρηνική εποχή.

    Στη Κβαντική Κληρονομία, ο Ντέιβιντ Κάιζερ παρουσιάζει στους αναγνώστες του ορισμένα εμβληματικά επεισόδια από την ιστορία της συνεχιζόμενης στις μέρες μας προσπάθεια των φυσικών να κατανοήσουν τον χώρο, τον χρόνο και την ύλη στα πιο θεμελιώδη επίπεδά τους. Σε μια σειρά από συναρπαστικά δοκίμια, ο Κάιζερ μας ταξιδεύει στον πυρήνα εμβληματικών ιστορικών στιγμών ανακάλυψης και έντονου διαλόγου, με πρωταγωνιστές ορισμένους από τους σημαντικότερους επιστήμονες της περιόδου, όπως τους Άλμπερτ Αϊνστάιν, Έρβιν Σρέντιγκερ και Στίβεν Χόκινγκ, που άλλαξαν για πάντα την κατανόησή μας για τη φύση.

    Καθώς εκτείνονται τόσο στον χώρο όσο και στον χρόνο, τα ιστορικά αυτά επεισόδια διατρέχουν τη συναρπαστική δεκαετία του 1920, τις σκοτεινές μέρες της δεκαετίας του 1930, τις αναταράξεις του Ψυχρού Πολέμου και τις ιδιαίτερες πολιτικές πραγματικότητες που τον ακολούθησαν. Τόσο σε αυτές τις περιόδους, όσο και στη δική μας, η φιλοδοξία των ερευνητών πολύ συχνά είναι να ξεπεράσουν τις ιδιαιτερότητες του εδώ και του τώρα και να προτείνουν ιδέες σχετικά με το πώς λειτουργεί ο κόσμος, που θα αντέχουν στον χρόνο και θα ξεπερνούν τα στενά όρια της αντίληψης ενός μεμονωμένου ερευνητή. Στην Κβαντική Κληρονομιά, ο Κάιζερ αποκαλύπτει το δύσκολο και συχνά χαοτικό έργο που απαιτείται για το χτίσιμο μιας κοινής κατανόησης ανάμεσα σε εκπροσώπους διαφορετικών γενεών και με αυτό τον τρόπο αναδεικνύει τους βαθύτατους δεσμούς ανάμεσα στην επιστημονική αναζήτηση και στην ανθρώπινη φύση.

    Κριτικές

    «Ένα αριστούργημα ιστορικής ανάλυσης… Γραμμένο αριστοτεχνικά και απολαυστικό στην ανάγνωση.»

    Nature

    «Καθηλωτικό… Μας αφήνει με μια πιο πλούσια εικόνα της φυσικής, ως ζωντανής δραστηριότητας.»

    Los Angeles Review of Books

    «Μια φιλόδοξη συλλογή δοκιμίων η οποία συνδυάζει τις δύο ακαδημαϊκές ταυτότητες [του Κάιζερ]… Μια μεγάλου εύρους ανθολογία.»

    Physics Today

    «Από τον Αϊνστάιν μέχρι τον Χάιζενμπεργκ και από τον Σρέντιγκερ μέχρι τον Χόκινγκ, ο Κάιζερ παρουσιάζει την ανθρώπινη διάσταση τόσο των ίδιων όσο και των ιδεών τους, ενώ παράλληλα δημιουργεί συνδέσεις ανάμεσα στον εσωτερικό κόσμο της ακαδημαϊκής κοινότητας της κβαντικής θεωρίας και στον εξωτερικό κόσμο των παγκόσμιων ιστορικών γεγονότων. Αυτή η κοινωνικοπολιτική προσέγγισή είναι ιδιαίτερα σημαντική για να μπορεί να ταυτιστεί ο μη εξειδικευμένος αναγνώστης με τις διάφορες επιστημονικές λεπτομέρειες… Σε αυτή τη συλλογή ιδιαίτερα απολαυστικών δοκιμίων, καταφέρνει να βρει τη χρυσή τομή ανάμεσα στον επιστημονικό ακαδημαϊσμό και στην αφήγηση μιας ενδιαφέρουσας ιστορίας.»

    Engineering & Technology

    «Ο Κάιζερ –γράφοντας με ένα ύφος το οποίο ενίοτε ταξιδεύει τον αναγνώστη, άλλες φορές τον ιντριγκάρει, αλλά πάντοτε του μαθαίνει πράγματα—μας προσφέρει εδώ ένα αξιοθαύμαστο σύνολο από σύντομες αφηγήσεις σχετικά με σημαντικές εξελίξεις στην ιστορία της φυσικής και της κοσμολογίας του προηγούμενου αιώνα. Οι ιστορίες του καταφέρνουν να ενσωματώνουν με υπέροχο τρόπο την ανθρώπινη ιστορία στην επιστήμη. Το εν λόγω βιβλίο θα το βρουν απολαυστικό αλλά και διαφωτιστικό τόσο αναγνώστες χωρίς εξειδικευμένες επιστημονικές γνώσεις όσο και φοιτητές της επιστήμης και της ιστορίας, αλλά ακόμα και επαγγελματίες επιστήμονες και ιστορικοί.»

    —Κιπ Θορν, Καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνια, Βραβευμένος με Νόμπελ στη Φυσική το 2017

    «Οι φυσικοί είναι άνθρωποι! Έχουν ανασφάλειες, ερωτικές ζωές, οικονομικά άγχη και πολιτικές απόψεις, ενώ παράλληλα προσπαθούν να αποκαλύψουν τα θεμέλια της πραγματικότητας. Ο Κάιζερ αφηγείται καθηλωτικές ιστορίες, οι οποίες προσπαθούν ταυτόχρονα να εξηγήσουν συναρπαστικές πτυχές της φυσικής με έναν γλαφυρό τρόπο αλλά και να αναδείξουν τους ανθρώπους που μόχθησαν για να τις ανακαλύψουν.»

    —Σον Κάρολ, συγγραφέας του Something Deeply Hidden

    «Αναρωτηθήκατε ποτέ γιατί ο Σρέντιγκερ επέλεξε την τόσο μακάβρια εικόνα μιας ημί-νεκρής γάτας για να περιγράψει την κβαντική φυσική; Θέλετε να μάθετε πως ένας φερόμενος ως κατάσκοπος των Σοβιετικών απέφυγε τη φυλάκιση και τελικά έφερε τα πάνω κάτω στη σωματιδιακή φυσική; Μπορείτε να μαντέψετε τι ήταν αυτό που εκτόξευσε τις πωλήσεις του βιβλίου Το Τάο της Φυσικής; Αν ερωτήματα σαν κι αυτά σας κεντρίζουν το ενδιαφέρον, τότε αυτό το βιβλίο είναι για σας. Δεν μπορώ να σκεφτώ κάποιον καταλληλότερο οδηγό από τον Κάιζερ για μια περιήγηση, εκ των έσω, στη φυσική του 20ου αιώνα. Αυτές οι πνευματώδεις ιστορίες αναδεικνύουν με υπέροχο τρόπο αυτό που ο Κάιζερ αποκαλεί «διπλή φύση» της επιστημονικής έρευνας, δηλαδή τη δυνατότητά της να κληροδοτεί ιδέες που αντέχουν στο χρόνο, ενώ παράλληλα αντανακλά τις ιδιαιτερότητες και τις ιδιομορφίες των εκάστοτε ιστορικών συγκυριών.»

    —Ντέμπορα Ρ. Κοέν, συγγραφέας του Climate in Motion

    «Αυτό που είναι αξιοσημείωτο με τον Κάιζερ ως συγγραφέα (και αυτό που καθιστά τα δοκίμιά του τόσο απολαυστικά στην ανάγνωση) δεν είναι μόνο η ικανότητά του να σκιαγραφεί με τόσο ζωντανό τρόπο το εύρος των προσωπικοτήτων που παρουσιάζονται στις σελίδες του βιβλίου του, από τον Αϊνστάιν μέχρι τον Χάιζενμπεργκ και από τον Σρέντιγκερ μέχρι τον Χόκινγκ, αλλά και ο τρόπος με τον οποίο καταφέρνει να φωτίζει τις ανθρώπινες διαστάσεις των ιδεών τους. Η ικανότητά του να αναδεικνύει συνδέσεις ανάμεσα σε εξωπραγματικές ιδέες και στους κοινωνικούς και πολιτικούς κόσμους εντός των οποίων διαμορφώνονται, τον καθιστά έναν μαγευτικό οδηγό στα μυστήρια του σύμπαντος.»

    —Νελ Φρόιντενμπεργκερ, συγγραφέας του Lost and Wanted

    Βιογραφικό Συγγραφέα

    Ο David Kaiser είναι Καθηγητής Ιστορίας της Επιστήμης και κάτοχος της έδρας Germeshausen του Προγράμματος Επιστήμης, Τεχνολογίας και Κοινωνίας του ΜΙΤ και Καθηγητής Φυσικής στο Τμήμα Φυσικής του ΜΙΤ. Η ιστορική έρευνα του Kaiser εστιάζει στην ανάπτυξη της φυσικής στις ΗΠA κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου, ενώ η έρευνά του στη φυσική εστιάζει στην κοσμολογία του πρώιμου σύμπαντος. Έχει επίσης συμμετάσχει σε πρωτοποριακά πειράματα που διερεύνησαν τα θεμέλια της κβαντικής θεωρίας.

    Έχει συγγράψει τα βραβευμένα βιβλία Drawing Theories Apart: The Dispersion of Feynman Diagrams in Postwar Physics (University of Chicago Press, 2005) και How the Hippies Saved Physics: Science, Counterculture, and the Quantum Revival (W. W. Norton, 2011). Το πιο πρόσφατο βιβλίο του, H Κβαντική Κληρονομία: Ανταποκρίσεις από έναν Αβέβαιο Κόσμο (Εκδόσεις Ροπή, 2022), επιλέχθηκε ως ένα από τα καλύτερα ακαδημαϊκά βιβλία της χρονιάς, από τα περιοδικά Physics Today και Physics World. Το έργο του Κάιζερ έχει επίσης δημοσιευτεί σε έντυπα και περιοδικά όπως τα New Yorker, Nature, Science, Scientific American, New York Times, και London Review of Books.