Tag: Popularization of science

  • Η ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ ΤΗΣ ΒΑΪΜΑΡΗΣ ΚΑΙ Η ΔΙΕΞΟΔΟΣ ΣΤΗ ΝΟΤΙΟ-ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΕΥΡΩΠΗ

    Η ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ ΤΗΣ ΒΑΪΜΑΡΗΣ ΚΑΙ Η ΔΙΕΞΟΔΟΣ ΣΤΗ ΝΟΤΙΟ-ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΕΥΡΩΠΗ

    Δρ. Μαρία Ζαρίφη

    Ιστορικός της Επιστήμης

    Τμήμα Κοινωνιολογίας, ΕΚΠΑΜετά το τέλος του Α ́ Παγκοσμίου και την υπογραφή της Συνθήκης των Βερσαλλιών το 1919, η ηττημένη Γερμανία έχασε τη θέση της ως αποικιακή δύναμη, καθώς και όλες τις κτήσεις της στο εξωτερικό. Οι κυρώσεις επηρέασαν δραματικά τις διεθνείς σχέσεις της νεαρής Δημοκρατίας, καθώς, συν τοις άλλοις, αποκλείστηκε από τη διεθνή κοινότητα σε όλους σχεδόν τους τομείς. Σε επιστημονικό επίπεδο, η χώρα έχασε όλους τους οργανισμούς που είχαν δημιουργηθεί από Γερμανούς, χάνοντας ταυτόχρονα τη μακροχρόνια επιρροή της στις επιστημονικές κοινότητες του εξωτερικού. Μέσα σε αυτή τη συνθήκη, τα Βαλκάνια, και φυσικά η Ελλάδα, θα κάλυπταν σχετικά άμεσα αυτό το κενό, μέσα από μια νέα στρατηγική εξωτερικής πολιτικής.ΔΙΕΘΝΗΣ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΓΙΑ ΤΗ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ ΤΗΣ ΜΕΤΑΠΟΛΕΜΙΚΗΣ ΓΕΡΜΑΝΙΑΣ.

    Στα χρόνια που προηγήθηκαν του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου, o διεθνής επιστημονικός ανταγωνισμός αποτέλεσε σημαντικό στοιχείο του σχεδιασμού της εξωτερικής πολιτικής κάθε ισχυρού κράτους. Ο επικείμενος πόλεμος θα ήταν ο πρώτος του είδους του, ο οποίος επρόκειτο να καταστρέψει «τα μεγάλα βιομηχανικά έθνη του κόσμου» (MacLeod, 1999, 201) και η επιστήμη έπαιξε κεντρικό ρόλο σε αυτό το γεγονός. Οι συμμαχίες, που δημιουργήθηκαν το 1900 μεταξύ ερευνητικών κέντρων, κυβέρνησης και βιομηχανίας έπρεπε να επισπεύσουν τα σχέδιά τους σε ό,τι αφορά την επιστήμη και την τεχνολογία, και να ανταποκριθούν στις οικονομικές και ειδικότερα τις στρατιωτικές απαιτήσεις της εποχής. Έτσι, η επιστημονική υπεροχή έγινε συνώνυμο της οικονομικής και στρατιωτικής ισχύος.

    Η Γερμανία, στις αρχές του αιώνα, μπορούσε να καυχηθεί ότι η στρατιωτική και επιστημονική της πρωτοκαθεδρία της έδιναν και ιδιαίτερη ισχύ. Παρά τους ισχυρισμούς μέσα στην ίδια τη Γερμανία περί επιστημονικής υστέρησης, η χώρα ήταν ηγετική δύναμη σε διάφορους επιστημονικούς κλάδους, και ειδικότερα στη χημεία. Σημαντικές ανακαλύψεις σε αυτόν τον τομέα, όπως η σύνθεση λιπασμάτων, είχαν μεγάλη σημασία για την οικονομία της Γερμανίας βελτιώνοντας ή μετατρέποντας τεράστιες εκτάσεις γης σε κατάλληλο έδαφος για την καλλιέργεια σιταριού. Σε αυτή την εξέλιξη συνέβαλε ένας από τους κορυφαίους χημικούς της Γερμανίας εκείνη την εποχή, ο Fritz Haber, ο οποίος ανέπτυξε το μηχανισμό της συνθετικής παραγωγής υγρής αμμωνίας, μιας βασικής ένωσης για την εξαγωγή νιτρικών αλάτων, που είναι η βασική ουσία που χρησιμοποιείται στην κατασκευή πυρομαχικών αλλά και την παρασκευή λιπασμάτων. Αυτό το επίτευγμα όχι μόνο συνέβαλε στη βιομηχανική και αγροτική οικονομική ανάπτυξη της Γερμανίας, αλλά έδωσε στη χώρα ένα απαράμιλλο πλεονέκτημα στον χημικό πόλεμο. Για το καινοτόμο έργο του, τη σύνθεση της αμμωνίας, ο Haber τιμήθηκε με το Νόμπελ Χημείας το 1918, καθιστώντας τον τον πρώτο Γερμανό που βραβεύτηκε σε αυτόν τον κλάδο.

    Μέχρι το 1914, οι Γερμανοί είχαν ήδη ξεκινήσει την έρευνα για συνθετικά υλικά, κάτι που τους επέτρεπε να εξαρτώνται λιγότερο από τις πρώτες ύλες άλλων χωρών. Ο Otto Hahn, ο μελλοντικός διευθυντής του Ινστιτούτου Χημείας Kaiser Wilhelm, είχε ανακαλύψει το μεσοθόριο, ένα βιώσιμο και φθηνότερο υποκατάστατο του ραδίου, όταν εργαζόταν στο Ινστιτούτο Emil Fischer του Πανεπιστήμιου του Βερολίνου (Macrakis, 1993, 21). Κατά τη διάρκεια του πολέμου, το Ινστιτούτο Χημείας Kaiser Wilhelm, υπό την ηγεσία του Fritz Haber και του Emil Fischer, μετατράπηκε σε κέντρο «στρατιωτικής επιστήμης» δημιουργώντας ένα τρίο μεταξύ επιστήμης, βιομηχανίας και στρατιωτικής τεχνολογίας. Τα επιτεύγματα της Γερμανίας στη χημεία ανάγκασαν τους Συμμάχους να συνεργαστούν στενότερα για την παραγωγή επιστημονικής γνώσης και για την ανταλλαγή απόρρητων πληροφοριών, καθιστώντας αυτόν τον πόλεμο «τον πρώτο πόλεμο μυστικών επιστημονικών πληροφοριών» (MacLeod, 1999, 201). Στις 2 Απριλίου 1917, η Βρετανία, η Γαλλία, η Ιταλία και οι Ηνωμένες Πολιτείες, κήρυξαν από κοινού τον πόλεμο στη Γερμανία και ταυτόχρονα ένωσαν τις δυνάμεις τους για να προωθήσουν την έρευνα σε τέσσερις τομείς: την ανίχνευση υποβρυχίων, τον χημικό πόλεμο, τον πόλεμο των χαρακωμάτων και την αεροναυπηγική. Την περίοδο αυτή οι επιστημονικές αποστολές και ανταλλαγές ανάμεσα σε αυτές τις χώρες λάμβαναν χώρα συνεχώς στις δύο πλευρές του Ατλαντικού. Εν τω μεταξύ, ο πρόεδρος των ΗΠΑ Wilson ενέκρινε τη δημιουργία του National Research Council σε συμφωνία με το Council of National Defence, το 1916, κινητοποιώντας την επιστήμη στην υπηρεσία του πολέμου (Schroeder-Gudehus, 1966, 104). Η διασυμμαχική επιστημονική συνεργασία κατά τη διάρκεια του πολέμου έθεσε, επομένως, τα θεμέλια για τη δημιουργία ενός διεθνούς επιστημονικού συμβουλίου, το οποίο θα ενθάρρυνε την επιστημονική επικοινωνία και την ανταλλαγή πληροφοριών όταν θα τελείωνε ο πόλεμος.

    Οι Ηνωμένες Πολιτείες – που εκπροσωπούνταν από τον George Ellery Hale, τον τότε γραμματέα εξωτερικών υποθέσεων της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών στην Ουάσιγκτον, – είχαν τον κεντρικό ρόλο στο συντονισμό της ροής πληροφοριών. Το καλοκαίρι του 1918, σε ένα προσχέδιο για την ίδρυση ενός Διασυμμαχικού Ερευνητικού Συμβουλίου, ο Hale υπογράμμισε με ανησυχία ότι οι Γερμανοί εισήγαγαν και βελτίωναν συνεχώς νέους, ισχυρούς μηχανισμούς επίθεσης και άμυνας που ενσωμάτωναν τις πιο προηγμένες αντιλήψεις για την επιστήμη. Απέναντι σε αυτό το προβάδισμα των Γερμανών, οι Σύμμαχοι θα μπορούσαν να ανταποκριθούν με επιτυχία μόνο μέσω μιας παρόμοιας αποτελεσματικής χρήσης όλων των φορέων επιστημονικής έρευνας που είχαν στη διάθεσή τους (MacLeod, 1999, 226). Συνεπώς, το μελλοντικό ερευνητικό συμβούλιο όχι μόνο θα συνεισέφερε στις τρέχουσες στρατιωτικές ανάγκες αλλά επιπλέον, όπως είχε οραματιστεί ο Hale, θα γινόταν ο κατεξοχήν θεσμός για τη μεταπολεμική μεταμόρφωση της διεθνούς επιστήμης. Η Διεθνής κοινότητα θα προωθούσε επίσης τη δημιουργία ενός οργανισμού που θα παράκαμπτε την προ-πολεμική γερμανο-κρατούμενη Διεθνή Ένωση Ακαδημιών (MacLeod, 1999, 225). Ωστόσο, ο Hale δεν συμφωνούσε με τη θέση των Ευρωπαίων συναδέλφων του που είχαν μια μάλλον σκληρή γραμμή κατά της Γερμανίας και των συμμάχων της.

    Στην πρώτη προπαρασκευαστική συνάντηση των Διασυμμαχικών Ακαδημιών (Inter-allied Academies) στο Λονδίνο τον Οκτώβριο του 1918, Γάλλοι εκπρόσωποι πρότειναν να μην στέλνουν οι σύμμαχοι αντιπροσώπους σε διεθνή συνέδρια, στα οποία θα εκπροσωπούνταν οι  Κεντρικές Δυνάμεις. Επιπλέον, οι υπήκοοί τους θα έπρεπε να αποθαρρύνονται από το να παρακολουθούν τέτοια συνέδρια ως ιδιώτες. Η γαλλική πρόταση, ωστόσο, δεν έγινε δεκτή. Επιπλέον, ο Hale δεν συμμεριζόταν το στόχο της Γαλλίας και του Βελγίου, να κλείσουν δηλαδή την πόρτα στους Γερμανούς επιστήμονες και να μην κάνουν κανέναν συμβιβασμό μαζί τους, και επιπλέον να τους ταπεινώσουν αφαιρώντας τα ονόματά τους από τους καταλόγους των επίτιμων μελών των Εθνικών Ακαδημιών τους ή να τους πολεμήσουν με άλλους τρόπους (MacLeod, 1999, 226). Η Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου ήταν επίσης επιφυλακτική με τη χρήση τέτοιων μέτρων κατά της Γερμανίας θεωρώντας τα περιττά. Οι Αγγλο-αμερικανοί θεωρούσαν ότι ακραία μέτρα κατά της Γερμανίας θα μπορούσαν να σταθούν εμπόδιο στη διεθνή συνεργασία, δημιουργώντας προκαταλήψεις και δυσπιστία μετά το τέλος του πολέμου. Αντίθετα, πίστευαν ότι η μεταπολεμική οργάνωση θα έπρεπε να επιτρέψει στους Γερμανούς να ενταχθούν στην επιστημονική κοινότητα, αλλά θα έπρεπε να εμποδίσουν την κυριαρχία τους. Κατά συνέπεια, η υπάρχουσα τάξη πραγμάτων, βασισμένη στην παράδοση και το κύρος της γερμανικής ακαδημαϊκής ηγεσίας, έπρεπε να αντικατασταθεί με μια νέα τάξη βασισμένη σε επιστημονικούς κλάδους ανοιχτούς στην παγκόσμια κοινότητα. Κατά ειρωνικό τρόπο, το άνοιγμα της νέας τάξης περιορίστηκε τελικά στους νικητές του πολέμου, οι οποίοι δημιούργησαν ένα στενό δίκτυο επιστημονικών οργανώσεων. Επικεφαλής αυτών ήταν συνήθως ο ίδιος μικρός αριθμός επιφανών ατόμων. Όμως η παρουσία των ίδιων ανθρώπων σε επιστημονικά ιδρύματα και οργανισμούς με πολύ διαφορετικούς στόχους θα αποδυνάμωνε εν τέλει τόσο το ζήτημα της ιεραρχίας όσο και της ισχυρής αντιπροσωπευτικής εκπροσώπησης μέσα στους ίδιους αυτούς επιστημονικούς θεσμούς. Επιπλέον, ο αριθμός των αρμοδιοτήτων που θα έπρεπε να διαχειριστεί το νέο Ερευνητικό Συμβούλιο, όπως η οργάνωση συνεδρίων, η σύνταξη επιστημονικών εκθέσεων, η έκδοση περιοδικών, η επικοινωνία με ιδρύματα, ενώσεις και ξένους επιστήμονες και η οργάνωση ανταλλαγής επιστημονικών δημοσιεύσεων, απαιτούσε οπωσδήποτε μεγαλύτερο κύκλο επιστημόνων από αυτόν που οι Εθνικές Ακαδημίες από μόνες τους μπορούσαν να προσφέρουν.

    Παρ’ όλες όμως τις διαφορές τους, όλοι οι Σύμμαχοι συμφωνούσαν πως η δημιουργία του νέου Διεθνούς Οργανισμού Ερευνών θα έπρεπε να γίνει το συντομότερο δυνατό, γιατί φοβούνταν πως οι Γερμανοί θα μπορούσαν τελικά να αναλάβουν την οργάνωση και να ασκήσουν ισχυρή επιρροή πάνω του μετά το τέλος του πολέμου. Επομένως, οποιαδήποτε περαιτέρω καθυστέρηση θα ωφελούσε τη Γερμανία. Ο Μόνιμος Γραμματέας της Ακαδημίας Επιστημών του Παρισιού, Emile Picard, χαρακτήρισε την άμεση συγκρότηση του Διεθνούς Οργανισμού Ερευνών θέμα «κεφαλαιώδους σημασίας». Μετά από δύο προκαταρκτικές συνεδριάσεις στο Λονδίνο και το Παρίσι το 1918, το νέο Διεθνές Συμβούλιο Έρευνας (International Research Council) εγκρίθηκε επίσημα από τους Συμμάχους σε μια διάσκεψη που πραγματοποιήθηκε στο Palais des Académies στις Βρυξέλλες στις 18-28 Ιουλίου 1919. Σκοπός του Διεθνούς Συμβουλίου δεν ήταν η διεξαγωγή έρευνας καθαυτής αλλά η τόνωση, η υποστήριξη και ο συντονισμός της διεθνούς επιστημονικής συνεργασίας, σύμφωνα με το πρώτο άρθρο του καταστατικού. Το νέο Συμβούλιο Έρευνας διαμόρφωσε το πολιτικό πλαίσιο για τη μελλοντική διεθνή επιστημονική συνεργασία, ενθαρρύνοντας τη χρήση της αγγλικής γλώσσας, αν και η έδρα του ήταν στο Παρίσι. Οι Γερμανοί και οι Αυστριακοί επιστήμονες αποκλείστηκαν τελικά ρητά με ψηφοφορία που ζητήθηκε από τη Γαλλία και το Βέλγιο. Εν τω μεταξύ, η Συνθήκη των Βερσαλλιών που υπογράφηκε από τους Συμμάχους και τις Κεντρικές Δυνάμεις στις 28 Ιουνίου 1919, -σχεδόν έναν μήνα πριν την ίδρυση του Διεθνούς Συμβουλίου Έρευνας- εγκαινίασε μια άδοξη εποχή για τη γερμανική επιστήμη. Το πιο καταστροφικό άρθρο για τις διεθνείς επιστημονικές σχέσεις της Γερμανίας, που έβλαψε την επιστημονική παραγωγή εντός των συνόρων της, ήταν το Άρθρο 282 καθώς και τα αμέσως επόμενα. Σύμφωνα με αυτά, όλες οι πολυμερείς συνθήκες, συμβάσεις ή συμφωνίες οικονομικού ή τεχνολογικού περιεχομένου που είχε υπογράψει η Γερμανία στο παρελθόν, στερούνταν κάθε νομικής ισχύος. Η μόνη εξαίρεση που έγινε ήταν για τις συμφωνίες που αφορούσαν οργανισμούς, στους οποίους η συνεργασία της Γερμανίας ήταν απολύτως απαραίτητη, όπως η Σύμβαση για την Ενοποίηση και τη Βελτίωση του Μετρικού Συστήματος, η συμφωνία για την τεχνική τυποποίηση των σιδηροδρόμων, η συμφωνία για την ενοποίηση φαρμακευτικών τύπων για ισχυρά φάρμακα και το Γεωργικό Ινστιτούτο στη Ρώμη. Επίσης, σύμφωνα με τα Γενικά Άρθρα της Συνθήκης, το καταστατικό του Διεθνούς Συμβουλίου Έρευνας απέκλεισε τις Κεντρικές Δυνάμεις και τους συμμάχους τους από κάθε επιστημονικό συνέδριο μέχρι το 1931, εκτός εάν τα δύο τρίτα του Συμβουλίου αποφάσιζαν διαφορετικά. Ούτε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν δεν μπορούσε να συμμετάσχει στα συνέδρια Φυσικής χωρίς την έγκριση περισσότερων από τα δύο τρίτα των μελών του Διεθνούς Συμβουλίου Έρευνας. Αυτή η ενέργεια αγνόησε, ουσιαστικά, τη φωνή της διεθνούς κοινότητας της Φυσικής, η οποία την αποδοκίμασε σε ένα τεύχος του περιοδικού «Nature» το 1921. Επιπλέον, οι Γερμανοί εκπρόσωποι θα διαγράφονταν από διεθνείς επιτροπές, όπως την Διεθνή Επιτροπή για το Βάρος του Ατόμου, την Επιτροπή για τη Διδασκαλία των Μαθηματικών, τη Διεθνή Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή και άλλες, και εάν κρινόταν απαραίτητο λόγω έλλειψης ειδικών, το Διεθνές Συμβούλιο Έρευνας θα ανακοίνωνε τη σύσταση νέων οργάνων.

    Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι στο πλαίσιο του Διεθνούς Συμβουλίου Έρευνας υπήρχαν ομάδες αφιερωμένες σε νομικούς ελιγμούς, οι οποίοι είχαν σχεδιαστεί ειδικά για να αφήνουν τις Κεντρικές Δυνάμεις αποκλεισμένες από τη διεθνή κοινότητα. Τέτοιες πρακτικές εφαρμόστηκαν για παράδειγμα, στο XI Διεθνές Συνέδριο Γεωγραφίας που πραγματοποιήθηκε στις 1-9 Απριλίου 1925 στο Κάιρο. Η Αίγυπτος είχε ενταχθεί στο Διεθνές Συμβούλιο Έρευνας στις 26 Ιουλίου 1922, όμως οι επίσημες προσκλήσεις είχαν σταλεί στη Γερμανία και την Αυστρία σχεδόν ένα μήνα πριν, στις 22 Ιουνίου 1922. Αυτή η κίνηση της Αιγύπτου είχε ως αποτέλεσμα τη μεταβίβαση της διοργάνωσης στη Διεθνή Γεωγραφική Ένωση, που ιδρύθηκε στις 29 Ιουλίου 1922, η οποία υπόκειτο σε αποφάσεις του Διεθνούς Ερευνητικού Συμβουλίου, και συνεπώς στην ανάκληση των προσκλήσεων στην Γερμανία και την Αυστρία. Στην πραγματικότητα, οι πρώην Κεντρικές Δυνάμεις αποκλείστηκαν από όλες τις επίσημες προσκλήσεις της Αιγύπτου. Από το 1919 έως το 1925, απαγορεύτηκε στη Γερμανία να συμμετάσχει σε περίπου 165 από τις 275 διεθνείς συναντήσεις στους τομείς των ανθρωπιστικών, φυσικών και τεχνικών επιστημών. Για τους Γερμανούς, παρόλο που οι συζητήσεις για την ένταξη της χώρας τους στην Κοινωνία των Εθνών ήταν σε εξέλιξη, τα απαγορευτικά μέτρα παρέμεναν εξίσου αυστηρά όσο τα πρώτα χρόνια μετά την υπογραφή της Συνθήκης των Βερσαλλιών. Τα στοιχεία που δημοσίευσε το «Κεντρικό Πρακτορείο Ειδήσεων για τις Φυσικές Επιστήμες του Ράιχ» το 1925, αποτυπώνουν μια θλιβερή εικόνα για τη Γερμανία:ΠΙΝΑΚΑΣ 1

    “Διεθνή” Συνέδρια 1922-24

     

    Σύνολο χωρίς τη Γερμανία
    Ανθρωπιστικές και Φυσικές Επιστήμες (συν την Ιατρική), 57 51
    Δημόσιο Δίκαιο, Διεθνές Δίκαιο 08 02
    Κοινωνικές Επιστήμες 20 17
    Τεχνικές Επιστήμες/Επικουρικές Επιστήμες 21 16
    Συνολικά: 106 86

    Όπως ήταν αναμενόμενο, τα πράγματα ήταν διαφορετικά όταν διοργανώνονταν διεθνή συνέδρια από ουδέτερα κράτη ή από τις ίδιες τις Κεντρικές Δυνάμεις. Η Γερμανία προσκλήθηκε σε όλα εκτός από ένα από τα 21 διεθνή συνέδρια, που οργανώθηκαν από τις Κεντρικές Δυνάμεις στη διάρκεια από το 1920 έως το 1924. Ωστόσο, οι Σύμμαχοι, ιδιαίτερα η Γαλλία και το Βέλγιο, τηρώντας πιστά τα Άρθρα της Συνθήκης των Βερσαλλιών, αρνήθηκαν να στείλουν τους αντιπροσώπους τους σε δεκατρία συνέδρια στα οποία είχε προσκληθεί και η Γερμανία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

    Αμέσως μετά τον πόλεμο η Διεθνής Ακαδημαϊκή Ένωση για τις Ανθρωπιστικές Επιστήμες, που ιδρύθηκε στις Βρυξέλλες τον Οκτώβριο του 1919, καθώς και μια σειρά νέων επιστημονικών οργανισμών και ιδρυμάτων τέθηκαν υπό τη διεύθυνση του Διεθνούς Συμβουλίου Έρευνας. Οι οργανισμοί αυτοί δημιουργήθηκαν κυρίως για την υποστήριξη των φυσικών επιστημών, η ανάπτυξη των οποίων ήταν ιδιαίτερα σημαντική στον μεταπολεμικό οικονομικό σχεδιασμό και την εθνική ασφάλεια. Οι πρώην Κεντρικές Δυνάμεις αποκλείστηκαν ρητά και πάλι από όλες. Τα νέα ιδρύματα που δημιουργήθηκαν ήταν οι Διεθνείς Ενώσεις για την Αστρονομία, τη Γεωδαισία, τη Γεωφυσική και την Καθαρή και Εφαρμοσμένη Χημεία (Schroeder-Gudehus, 1973, 102).  Ορισμένες από τις παλιές ενώσεις μετατράπηκαν σε νέες, όπως η Διεθνής Ένωση για τα Μαθηματικά και η Διεθνής Ένωση για την Επιστημονική Ραδιοτηλεγραφία. Παράλληλα κάποια σχέδια για νέες επιστημονικές εταιρίες που βρίσκονταν σε αδράνεια επρόκειτο να ενεργοποιηθούν στο μέλλον. Μεταξύ αυτών ήταν η Διεθνής Ένωση Βιολογικών Επιστημών και η Διεθνής Τεχνική Ένωση. Αξίζει να σημειωθεί ότι πολλά σωματεία ή οργανώσεις που είχαν προηγουμένως τα κεντρικά τους γραφεία  στη Γερμανία μετέφεραν την έδρα τους σε άλλες χώρες μετά τον πόλεμο, ως αποτέλεσμα των περιορισμών του Άρθρου 282 (Schroeder-Gudehus, 1966, 115). Αυτό συνέβη στην περίπτωση της Διεθνούς Σεισμολογικής Ένωσης στο Στρασβούργο (Internationale Assoziation für Siesmologie), η οποία επανιδρύθηκε ως Διεθνής Ένωση Γεωδαισίας και Γεωφυσικής (Union géodésique et géophysique internationale). Ένα άλλο παράδειγμα ήταν το Κεντρικό Γραφείο Διεθνούς Γεωμετρίας στο Potsdam (Zentralbüro der Internationale Erdmeßung), τις αρμοδιότητες του οποίου ανέλαβε κυρίως ο Ιαπωνικός Σταθμός για τη μελέτη του Γεωγραφικού Πλάτους στη Mizusawa (Schroeder-Gudehus, 1966, 116). Δεν αποτελεί επομένως έκπληξη το γεγονός ότι μέχρι το 1923 η Γαλλία στέγαζε τριάντα επτά διεθνείς επιστημονικούς οργανισμούς, εταιρίες και ινστιτούτα, σε αντίθεση με μόνο δεκαοκτώ το 1914. Την ίδια περίοδο, το Βέλγιο αύξησε τον αριθμό των διεθνών ιδρυμάτων που είχαν την έδρα τους στην επικράτειά του από δεκατέσσερα σε τριάντα ένα, η Αγγλία από εννέα σε δεκατέσσερα και η Ιταλία από τρία σε τέσσερα. Από την άλλη πλευρά, ο αριθμός των διεθνών οργανισμών που είχαν την έδρα τους στη Γερμανία μειώθηκε από δεκατέσσερις, το 1914, σε έξι, το 1923.ΠΙΝΑΚΑΣ 2.

    Ευρωπαϊκή Συμμετοχή σε Διεθνή Συνέδρια 1914-1923

    1914 1923
    Γερμανία 14 6
    Γερμανία-Αυστρία 3 3
    Βέλγιο 14 31
    Γαλλία 18 37
    Αγγλία 9 14
    Ιταλία 3 4

    Τα συνέδρια και οι οργανισμοί δεν ήταν οι μόνοι επιστημονικοί χώροι από τους οποίους αποκλείστηκε η Γερμανία. Ίσως «το πιο αποτελεσματικό μέσο που χρησιμοποιήθηκε ενάντια στην ‘κυριαρχία΄ της γερμανικής επιστήμης», όπως ανέφερε σε μια έκθεσή του το 1919, ο γραμματέας του Τμήματος Φυσικής και Μαθηματικών της Πρωσικής Ακαδημίας, Max Planck, «[ήταν] ο αποκλεισμός της Γερμανίας από τη διεθνή βιβλιογραφία, στην οποία υποτίθεται ότι αντιπροσωπεύονταν [μέχρι εκείνη τη στιγμή] δυσανάλογα πολύ τα γερμανικά επιστημονικά έργα» (Spence Richards, 1990, 402). Η εκτίμηση του Planck επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι ο αριθμός των ξένων περιοδικών που μπορούσε να αγοράσει η Κρατική Βιβλιοθήκη του Βερολίνου το 1920 είχε μειωθεί δραματικά μετά τον πόλεμο: από 2.200 τίτλους, το 1914, σε μόλις 140 (Schulze, 1995, 50). Με αυτά τα στοιχεία, η γερμανική επιστήμη θα μπορούσε δικαιολογημένα να θεωρηθεί επαρχιακή και καθυστερημένη στις διεθνείς επιστημονικές συζητήσεις. Μέχρι το 1919, η Γερμανία είχε αναμφίβολα μια έντονη παρουσία στη διεθνή βιβλιογραφία πολλών επιστημονικών κλάδων. Η βοτανική, η ζωολογία, η ανατομία, η βιολογία και η φυσιολογία ήταν οι τομείς στους οποίους η γερμανική επιστημονική πρόοδος ήταν πιο εμφανής. Ένα μέτρο επίσης που έπληξε σοβαρά το διεθνές επιστημονικό κύρος της Γερμανίας ήταν οι νομισματικές συνθήκες αγοράς για τα επιστημονικά έργα από το εξωτερικό. Τα βιβλία και τα περιοδικά έγιναν πολύ ακριβά και αντιπροσώπευαν σημαντική δαπάνη ακόμη και για τα μεγαλύτερα πολιτιστικά ιδρύματα, όπως το Γερμανικό Μουσείο (Germanisches Museum) στη Νυρεμβέργη, τη Γερμανική Βιβλιοθήκη στη Λειψία και το Γερμανικό Μουσείο στο Μόναχο, που εκείνη την εποχή ήταν υπό κατασκευή. Από την πλευρά της τώρα η διεθνής επιστημονική κοινότητα αντί να αξιολογεί τη γερμανική παραγωγή ανεξάρτητα και χωρίς προκαταλήψεις, εντούτοις επηρεαζόταν από ορισμένους νέους φορείς αναθεώρησης ή μάλλον απόρριψης των γερμανικών επιστημονικών μελετών, που δημιουργήθηκαν από την Ομοσπονδία Εταιρειών Φυσικών Επιστημών (Fédération des Sociétés des Sciences naturelles), έναν οργανισμό που ιδρύθηκε επί τούτου τον Μάρτιο του 1919. Αυτοί αποφάσιζαν για την απομάκρυνση των γερμανικών περιοδικών επιθεώρησης από τη διεθνή επιστημονική σκηνή, ένα εγχείρημα που ήταν τελικά πολύ αποτελεσματικό για τον επιστημονικό εξοστρακισμό της Γερμανίας.

    Παρά τις συντονισμένες προσπάθειες αποκλεισμού της Γερμανίας, η Δημοκρατία της Βαϊμάρης μέσω αρκετών μηχανισμών διάσωσης και σταδιακά με ξένη υποστήριξη, κατάφερε να ανακτήσει μέχρι το 1930 περίπου κατά το ήμισυ τη θέση που κατείχε προπολεμικά στον διεθνή επιστημονικό περιοδικό τύπο και μέχρι το 1940, η Γερμανία του Γ’ Ράιχ είχε αυξήσει εντυπωσιακά το μερίδιό της στη διεθνή επιστημονική παραγωγή, ειδικά στον τομέα της χημείας (de Solla Price, 1967, 90). Αποτυπώνοντας αυτό το ισχυρό αντι-δυτικό αίσθημα του «κινήματος μποϊκοτάζ» που δημιουργήθηκε έναντι της Γερμανίας, ο διευθυντής του Κεντρικού Γραφείου Επιστημονικών Νέων του Ράιχ (Reichszentrale für wissenschaftliche Berichterstattung), Karl Kerkhof, υποστήριξε ότι η πρώτη πρωτοβουλία κατά της γερμανικής επιστήμης είχε παρθεί ήδη το 1915 από την Αγγλία (Kerkhof, 1922, 9). Σύμφωνα με τον ίδιο, η «Βρετανική Ένωση για την Προώθηση της Επιστήμης», σε μια συνάντηση που πραγματοποιήθηκε εκείνη τη χρονιά στο Μάντσεστερ, είχε σχεδιάσει να δημιουργήσει ένα μέτωπο ενάντια στη γερμανική επιστήμη μέσω μιας σειράς περιοδικών για τις φυσικές επιστήμες που θα εκδίδονταν από τις συμμαχικές χώρες. Στο ίδιο πνεύμα, η Royal Society of Literature και ο Ιταλός εκδότης του διεθνούς περιοδικού «Scientia», Eugenio Rignano, πρότειναν τη δημιουργία περιοδικών, αρχείων και επετηρίδων με διεθνή χαρακτήρα και σε συνεργασία με τα κράτη της Αντάντ, προκειμένου να ηττηθεί αυτό που περιγράφονταν ως «ηγεμονία» και «μονοπώλιο» της Γερμανίας στον επιστημονικό τύπο.

    Ο εξοστρακισμός της γερμανικής γλώσσας ήταν ένας ακόμη τρόπος για να περιοριστεί η επιρροή των Γερμανών επιστημόνων και να απελευθερωθεί η διεθνής επιστημονική σκηνή από τη γερμανική εξουσία, όπως υποστήριζαν οι Σύμμαχοι. Η χρήση της γερμανικής γλώσσας στα συνέδρια ήταν επίσης απαγορευμένη στα μέλη του Διεθνούς Συμβουλίου Έρευνας (International Research Council), ακόμη και για τους Ολλανδούς και τους Σκανδιναβούς επιστήμονες, για τους οποίους τα γερμανικά ήταν η διεθνής επιστημονική γλώσσα εκείνη την εποχή. Αυτή η πολιτική προήλθε από την πεποίθηση, την οποία συμμερίζονταν σε μεγάλο βαθμό οι Σύμμαχοι, ότι τα γερμανικά:«είχαν γίνει κατεξοχήν η διεθνής γλώσσα της επιστήμης και ότι οι Γερμανοί καθηγητές είχαν δημιουργήσει ένα είδος επιστημονικής αυτοκρατορίας που κάλυπτε ολόκληρη τη βόρεια, κεντρική και ανατολική Ευρώπη και ασκούσε σημαντική επιρροή στη ρωσική, αμερικανική και ιαπωνική επιστήμη» (Schroeder-Gudehus, 1973, 99).Το παράδοξο ήταν ότι ακόμη και οι γερμανόφωνοι εκπρόσωποι από ουδέτερες χώρες, όπως η Ελβετία, αναγκάζονταν να χρησιμοποιούν γαλλικά ή αγγλικά αντί της μητρικής τους γλώσσας, ακόμη και σε διεθνή συνέδρια που γίνονταν στη χώρα τους. Όμως, παρά το αυστηρό και άκαμπτο πνεύμα του Συμβουλίου Έρευνας, υπήρξαν περιπτώσεις που χρησιμοποιήθηκαν τα γερμανικά από ορισμένους συνέδρους σε κάποια συνέδρια. Για παράδειγμα, στο Διεθνές Συνέδριο Βυζαντινολόγων στο Βουκουρέστι, το 1924, τρεις Γιουγκοσλάβοι, δύο Ρουμάνοι και ένας Έλληνας παρουσίασαν τη δουλειά τους στα γερμανικά, κόντρα στις επιταγές του Διεθνούς Συμβουλίου Έρευνας (Schroeder-Gudehus, 1966, 115 και Κουγέας, 1925).

    Όλα τα παραπάνω μέτρα που έλαβαν οι Σύμμαχοι για να τιμωρήσουν τη Γερμανία, οδήγησαν τους πνευματικούς και πολιτικούς κύκλους της ηττημένης χώρας να μιλούν για έναν «πόλεμο κατά της γερμανικής επιστήμης» (Karo, 1919 και 1925 και Kerkhof, 1922). Το 1922, ο Kerkhof κατηγορούσε τον γαλλικό ιμπεριαλισμό καθώς και τα λανθάνοντα αγγλικά και αμερικανικά οικονομικά συμφέροντα που ενισχύονταν από την επιστημονική απομόνωση της Γερμανίας. Η Γαλλία, για παράδειγμα, είχε ενισχύσει την επέκταση του πολιτιστικού της τομέα μέσω ορισμένων οργανώσεων προπαγάνδας, όπως την Lingue française de Propagande, τη Fédération internationale pour l’ extension et la culture de la langue française, τη Groupement des Universités et Grandes Écoles de France και άλλων. Με αυτόν τον τρόπο έκανε πολλά έθνη να οδηγηθούν στο συμπέρασμα ότι «μετά την διαταγή των Βερσαλλιών», όπως την αποκαλούσαν οι Γερμανοί, «το παγκόσμιο επιστημονικό κέντρο είχε μεταφερθεί στο Παρίσι» (Kerkhof, 1922, 20). Η αγγλική και η αμερικανική προπαγάνδα, από την άλλη πλευρά, στόχευε τους κύριους συντελεστές της βιομηχανικής ανάπτυξης της Γερμανίας, δηλαδή τη χημεία και τη φυσική. Στις 7 Σεπτεμβρίου 1921, για παράδειγμα, ο πρόεδρος του Αμερικανικού Ιδρύματος Χημείας (American Chemical Foundation), Françis P. Carvan, υποστήριξε ότι η ανάπτυξη της χημείας «στα βρώμικα χέρια των Γερμανών είναι μια ιστορία εγκλημάτων, πλάνης και δολοφονικής απόπειρας» και ήρθε η ώρα να περάσει στα «χέρια των ιδεαλιστών Αγγλοσαξόνων» (Kerkhof, 1922, 23 κ.ε.). Επιπλέον, ο αγγλικός και ο αμερικανικός Τύπος διαμαρτυρήθηκε για την απονομή του βραβείου Νόμπελ Χημείας στους Γερμανούς Fritz Haber και Walther Hermann Nernst, το 1918 και 1920 αντίστοιχα, χαρακτηρίζοντας την επιβράβευσή τους ως λάθος.

    Η προπαγάνδα και τα μέτρα αποκλεισμού που επιβλήθηκαν στη Γερμανία τελικά δεν ωφέλησαν την επιστήμη στο σύνολό της, και αυτό έγινε αντιληπτό από την κοινότητα. Σύντομα κατάλαβαν πως η συνεργατική έρευνα και τα συνέδρια στα οποία συμμετείχαν εκπρόσωποι όλων των εθνών του πλανήτη, έπρεπε να συνοδεύονται από καθολική κοινοποίηση των ευρημάτων και όχι να περιορίζεται μεταξύ των λίγων ελίτ εθνών. Ωστόσο, όλο αυτό το διάστημα και μέχρι τη χρονιά που η Γερμανία έγινε μέλος της Κοινωνίας των Εθνών, το 1926, ακόμη και τα κράτη που παρέμειναν ουδέτερα κατά τη διάρκεια του πολέμου δεν φαίνονταν να τυγχάνουν ίσης μεταχείρισης στη διεθνή επιστημονική κοινότητα που ήταν υπό την ηγεσία των μεγάλων δυνάμεων της Αντάντ, καθώς οι σύμμαχοι φοβούνταν ότι θα μπορούσαν να μοιραστούν επιστημονικά δεδομένα με τη Γερμανία. Με άλλα λόγια, τα δημοκρατικά ιδεώδη δεν φαίνονταν να χαρακτηρίζουν το Διεθνές Συμβούλιο Έρευνας και η προσπάθεια «να το κρατήσουμε μεταξύ μας» συνηγορεί τελικά στον ελιτιστικό χαρακτήρα που είχε τελικά αυτός ο επιστημονικός οργανισμός (Schroeder-Gudehus, 1966,103). Συνεπώς, αυτή η πολιτιστική-πολιτική απομόνωση της Γερμανίας ανάγκασε τη χώρα να αναπτύξει τρόπους υποστήριξης της έρευνας και να μεταρρυθμίσει την επιστημονική της πολιτική. Επιπλέον, η απομόνωση της Δημοκρατίας της Βαϊμάρης δημιούργησε τις προϋποθέσεις για την ανάπτυξη ενός ιδεολογικού πλαισίου που υποκινούσε την εχθρότητα προς τις δυτικές χώρες (Hammerstein, 1999, 70 κ.ε. Schroeder-Gudehus, 1990), ιδιαίτερα εναντίον της Γαλλίας, κάνοντας διάκριση ανάμεσα στην κουλτούρα (Kultur), με την οποία ταυτιζόταν η Γερμανία, από τον δυτικό πολιτισμό (Zivilisation), που εκπροσωπούσε ο Γαλλικός Διαφωτισμός. Αυτή η εννοιολογική διαίρεση έμελλε να βρει την ακραία της έκφραση μερικά χρόνια αργότερα στην εθνικοσοσιαλιστική ιδεολογία.

    Η ΓΕΡΜΑΝΙΑ ΠΕΡΝΑ ΣΤΗΝ ΑΝΤΕΠΙΘΕΣΗ

     Έτσι από τις αρχές του 1924 δημιουργήθηκε στη Γερμανία ένα πλήθος οργανισμών, δίνοντας μια αξιοσημείωτη ώθηση στη γερμανική επιστημονική παρουσία και πέρα ​​από τα εθνικά σύνορα της χώρας. Μέχρι την υπογραφή της Συνθήκης των Βερσαλλιών τα εξωχώρια ινστιτούτα που υπήρχαν στην Κίνα, την Αργεντινή, τα νησιά Σαμόα, τη Νάπολη και το Rovigno, ήταν αυτά που προέβαλαν την γερμανική επιστήμη και ασκούσαν σημαντική επιρροή στο εξωτερικό (Pyenson, 1985). Η Γερμανία περνώντας στην αντεπίθεση ξεκίνησε συστηματική εκστρατεία για την προβολή και προώθηση του γερμανικού πολιτισμού μέσω της επιστήμης. Εν τω μεταξύ, ο Ζωολογικός Σταθμός στη Νάπολη, το Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας στο Rovigno και ο Βιολογικός Σταθμός στο Lunz, στη νότια Αυστρία, που ήταν τα πρώτα γερμανικών συμφερόντων ερευνητικά ιδρύματα στην Ευρώπη, ήδη από τα τέλη του 19ου και των αρχών του 20ου αιώνα,  και οι μόνοι σταθμοί εκτός της χώρας που συνέβαλαν τότε στη γεωργική και βιολογική έρευνα, ξαναέγιναν σιγά σιγά μέρος του δικτύου ερευνητικών κέντρων στο εξωτερικό με τεράστια σημασία για την άρση της ερευνητικής απομόνωσης της Γερμανίας. Το  φιλόδοξο αυτό σχέδιο για τη διάσωση της γερμανικής κουλτούρας και τη διόρθωση της κατεστραμμένης εικόνας του κράτους στο εξωτερικό, πέτυχε και τελικά συνέβαλε στην εκ νέου διαμόρφωση της μεταπολεμικής επιστημονικής και εκπαιδευτικής πολιτικής της Γερμανίας, καθώς και στην ατζέντα της εξωτερικής της πολιτικής.

    Παρά τα επιτεύγματά της χώρας στη χημεία και τις προόδους της στον χημικό πόλεμο, η Γερμανία μετά τον λεγόμενο Μεγάλο Πόλεμο βρέθηκε πίσω από τα μεγάλα έθνη, κυρίως τις Ηνωμένες Πολιτείες, όχι μόνο στη χημεία αλλά και σε κλάδους όπου η γερμανική επιστήμη ήταν ηγετική δύναμη πριν το ξέσπασμα των εχθροπραξιών. Μεταξύ αυτών των κλάδων ήταν και η γεωπονία, στην οποία η υστέρηση της Γερμανίας ήταν ιδιαίτερα εμφανής. Η ανάπτυξη αυτής της επιστήμης απαιτούσε διεπιστημονική έρευνα που θα έπρεπε επίσης να περιλαμβάνει τα θεωρητικά πεδία της φυσικής χημείας και της φυσιολογικής χημείας. Η έρευνα για την ανάπτυξη των καλλιεργήσιμων πράσινων φυτών επικεντρώθηκε στη γνώση στοιχείων όπως τα αλεσμένα ορυκτά άλατα, τα οποία είναι απαραίτητα για την γρήγορη ανάπτυξη αυτών των φυτών. Ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα που έπρεπε να αντιμετωπίσουν οι επιστήμονες ήταν η ποσότητα των χημικών στοιχείων που χρειαζόταν κάθε είδος καλλιεργούμενου φυτού. Ο καθορισμός των εξωτερικών και εσωτερικών παραγόντων, δηλαδή των κλιματικών συνθηκών, της μικροπανίδας και χλωρίδας του εδάφους, της φυσιολογίας των φυτών κ.ο.κ., που επηρέαζαν τη διατήρηση και την απορρόφηση των θρεπτικών στοιχείων, ήταν επίσης ένα σημαντικό ερευνητικό ερώτημα. Η επίλυση αυτών των προβλημάτων θα επέτρεπε την καλλιέργεια σε μεγάλη κλίμακα, που ήταν δύσκολη εκείνη την εποχή. Επιπλέον, η συστηματική χρήση λιπασμάτων θα τόνωνε τη χημική βιομηχανία, εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή στη βελτίωση της επιστημονικής και οικονομικής θέσης της χώρας. Όμως μια τέτοιας κλίμακας έρευνα απαιτούσε πόρους που δεν ήταν εύκολο να συγκεντρωθούν.

    Έτσι, στις 30 Οκτωβρίου 1920, οι Γερμανικές Ακαδημίες Επιστημών μαζί με τα Πανεπιστήμια, τα Τεχνολογικά Πανεπιστήμια, την Εταιρία Kaiser Wilhelm, την Οργάνωση Τεχνολογικών Ενώσεων και την Ένωση Γερμανών Φυσικών Επιστημόνων και Ιατρών συμπράττουν και ιδρύουν την πολυπόθητη οργάνωση με την επωνυμία Εταιρία Επείγουσας Ανάγκης για τη Γερμανική Επιστήμη (Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaften). Οι βασικοί υποστηρικτές της Notgemeinschaft ήταν το Υπουργείο Εσωτερικών και το Υπουργείο Οικονομικών. Σημαντικοί χορηγοί όμως ήταν και η Ένωση Γερμανών Τραπεζιτών, βιομηχανικές και αγροτικές ενώσεις, σωματεία μικρο-εμπόρων και χονδρεμπόρων, και ορισμένες οργανώσεις του εξωτερικού φίλα προσκείμενες στη Γερμανία. Η Notgemeinschaft θα κάλυπτε τα έξοδα εκτύπωσης βιβλίων και περιοδικών, τα έξοδα για ξένη επιστημονική βιβλιογραφία, και θα χρηματοδοτούσε την εργαστηριακή υποδομή, την απόκτηση πειραματικού υλικού, αλλά και τα έξοδα για ερευνητικές αποστολές στο εξωτερικό.

    Τα περισσότερα από τα ερευνητικά προγράμματα που υποστήριξε η Notgemeinschaft προτάθηκαν από επιστήμονες -από πρόσωπα- και όχι από ινστιτούτα. Με αυτόν τον τρόπο, μπόρεσε να χρηματοδοτήσει προγράμματα μεγάλης κλίμακας που απαιτούσαν συμμετοχή επιστημόνων διαφορετικών ειδικοτήτων που συμμετείχαν σε αποστολές, όπως για παράδειγμα στον Ατλαντικό (1925-27), στη Γροιλανδία (1930-31) και στα ρωσικά βουνά στα σύνορα με το Αφγανιστάν και την Κίνα (Hammerstein, 1999, 74 κ.ε.). Αυτές οι αποστολές είχαν επίσης έναν προφανή πολιτιστικό-πολιτικό στόχο, όχι μόνο να προβάλλουν διεθνώς τα επιτεύγματα της Γερμανίας, αλλά και να δώσουν στη χώρα την ευκαιρία να συνεργαστεί με άλλες επιστημονικές κοινότητες, για παράδειγμα τη Σοβιετική, σπάζοντας τα δεσμά της απομόνωσης. Στην πρώτη της έκθεση το 1922, η Notgemeinschaft ανακοίνωσε την άμεση υποστήριξη της σε πέντε σημαντικούς κλάδους: τη χημεία, τη φυσική, την τεχνολογία, την ιατρική και τη βιολογία. Η χημεία ήταν στην κορυφή των προτεραιοτήτων της Γερμανίας και η έρευνα για τα ένζυμα, καθώς και για τη σύσταση της κυτταρίνης, των βιταμινών, των χημικών ριζών και της χημείας των κολλοειδών επρόκειτο να χρηματοδοτηθεί γενναιόδωρα. Στη φυσική, δόθηκε προτεραιότητα στην έρευνα για τα προβλήματα της σχετικιστικής και κβαντικής θεωρίας, για τα σωματίδια και την κίνησή τους και για την ακτινοβολία.

    Η Notgemeinschaft θα χρηματοδοτούσε επίσης την τεχνολογική έρευνα παρά το γεγονός ότι αυτή λάμβανε πόρους από τη βιομηχανία, με το σκεπτικό ότι τα μεγάλα και διεπιστημονικά έργα χρειάζονταν ακριβές συσκευές και τεχνολογία για να σημειωθεί πρόοδος, εξοπλισμός που η βιομηχανία από μόνη της δεν μπορούσε να προσφέρει. Η ιατρική ήταν ένας κλάδος ιδιαίτερης σημασίας, με μεγάλο αριθμό προγραμμάτων που πραγματοποιήθηκαν σε τομείς, όπως η φαρμακολογία και η βιολογία. Η Notgemeinschaft παρείχε αρκετά κεφάλαια όχι μόνο για την απολύτως απαραίτητη προμήθεια εργαστηριακού υλικού, αλλά και για τα έργα θεωρητικής ιατρικής, φυσιολογίας, παθολογίας, πειραματικής θεραπείας και φαρμακολογίας. Μερικά από αυτά τα προγράμματα επικεντρώθηκαν στη διατροφή, τις πρωτεΐνες και τους υδατάνθρακες -τα θεμελιώδη στοιχεία της ζωής- και στις βιολογικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας. Εξίσου σημαντική μεταξύ των προτεραιοτήτων του κράτους ήταν η βιολογική έρευνα, η οποία ήταν ιδιαίτερα φτωχή στα γερμανικά ινστιτούτα εκείνη την περίοδο. Η διερεύνηση της εξελικτικής μηχανικής, της κληρονομικότητας των φυτών και των ζώων, των λιπασμάτων και των ζητημάτων για τα καλλιεργούμενα φυτά, καθώς και για τις πρωτόγονες και άγριες μορφές φυτών, ήταν προγράμματα που υποστηρίχθηκαν με ζήλο από τη Notgemeinschaft. Το 1926, το ίδρυμα εκτός από τα υπάρχοντα ερευνητικά προγράμματα θεωρητικής και πρακτικής ιατρικής -όπως ο καρκίνος και η φυματίωση, χρηματοδότησε και νέα προγράμματα για την έρευνα μετάλλων, την εφαρμοσμένη γεωφυσική, τη γεωλογία, τις ιδιότητες των ηλεκτρικών ρευμάτων και την ατμοσφαιρική έρευνα, την εφαρμοσμένη εντομολογία και τη γεωργία. Η τελευταία μαζί με όλα τα συναφή πεδία της βιολογίας, της βοτανικής, της εντομολογίας, της ζωολογίας και, ως ένα βαθμό, της ιατρικής, είχαν μεγάλη σημασία στην ατζέντα της εξωτερικής πολιτικής της Γερμανίας. Επιστημονικές αποστολές, ιδιαίτερα στην Ασία, τη Σοβιετική Ένωση, την Ανατολική Ευρώπη και τα Βαλκάνια για τη μελέτη της γηγενούς πανίδας και χλωρίδας και την βελτίωση της γερμανικής γεωργίας, καθώς και ερευνητικές αποστολές για την καταπολέμηση των τροπικών ασθενειών, είχαν ως αποτέλεσμα τη σταδιακή ανάπτυξη συνεργασίας της Γερμανίας με άλλες χώρες.

    Προκειμένου να ανταποκριθεί στις νέες απαιτήσεις της έρευνας και να αντιμετωπίσει το πρόβλημα της επιστημονικής επικοινωνίας και συνεργασίας, η Δημοκρατία της Βαϊμάρης έπρεπε να τροποποιήσει την ερευνητική της πολιτική σύμφωνα με τις ακόλουθες κατευθύνσεις: την υποστήριξη των υφιστάμενων ερευνητικών ιδρυμάτων, τη δημιουργία καινούργιων, την προώθηση νέων επιστημονικών κλάδων και την ενίσχυση των διεθνών της σχέσεων. Όπως ήταν φυσικό, η Notgemeinschaft κλήθηκε να συνεισφέρει σε αυτόν τον σχεδιασμό. Μεταξύ των πρώτων προγραμμάτων που χρηματοδοτήθηκαν από τον οργανισμό ήταν η έρευνα για την ελονοσία, για τα κουνούπια και άλλα έντομα σημαντικά για την τροπική ιατρική, που υπήρχαν σε μεγάλο βαθμό στην περιοχή των Βαλκανίων. Να σημειωθεί ότι ως βαλκανικά κράτη θεωρούνταν η Γιουγκοσλαβία, η Αλβανία, η Ελλάδα, η Βουλγαρία, η Ρουμανία, η Ουγγαρία και ένα μέρος της Τουρκίας. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο η Ελλάδα αποτέλεσε έναν σημαντικό ερευνητικό -και όχι μόνο- προορισμό.  

    ΤΑ ΒΑΛΚΑΝΙΑ ΚΑΙ Η ΕΛΛΑΔΑ ΩΣ ΜΕΣΟ ΔΙΑΦΥΓΗΣ

    Το τέλος του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου άφησε την ορεινή χερσόνησο των Βαλκανίων το ίδιο  κατακερματισμένη με αυτό που ήταν πριν το ξέσπασμα των εχθροπραξιών και οι μεγάλες ευρωπαϊκές δυνάμεις είχαν ιδιαίτερη συμμετοχή σε αυτό. Ιδεολογίες όπως ο φασισμός και ο κομμουνισμός όξυναν τους ανταγωνισμούς μεταφέροντας την ένταση στα Βαλκάνια, ενώ ο αυξανόμενος εθνικισμός ώθησε τελικά την πίεση στα άκρα. Όσο για την Ελλάδα, ο πλήρης αντίκτυπος του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου έγινε ορατός μερικά χρόνια μετά το τέλος του. Η περίοδος αυτή σημαδεύτηκε από την καταστροφική πορεία του ελληνικού στρατού από τα παράλια της Μικράς Ασίας προς το εσωτερικό της Ανατολίας που σφραγίστηκε με το ολοκαύτωμα της Σμύρνης. Το τεράστιο κύμα των Ελλήνων προσφύγων που έφτασαν στη μητέρα πατρίδα άλλαξε όχι μόνο τον γεωγραφικό χάρτη, αλλά και τη δημογραφία της Ελλάδας και μαζί με αυτήν την οικονομία της χώρας. Εν τω μεταξύ, η αγροτική μεταρρύθμιση, ουσιαστικά η διανομή γης στους μικρούς αγρότες, που χαρακτηρίστηκε ως «μια από τις πιο ριζοσπαστικές της Ευρώπης», επηρεάστηκε από τις εκτεταμένες επιπτώσεις στην οικονομία της χώρας που είχε η αποτυχία της προέλασης του ελληνικού στρατού στην Τουρκία (Mazower, 2002, 111 και 113). Η μείωση της διαθέσιμης καλλιεργήσιμης γης σε σύγκριση με το 1918 έγινε σταδιακά πιο έντονη, ιδιαίτερα στις επαρχίες της Μακεδονίας και της Θράκης, όπου ο καπνός έγινε η κυρίαρχη καλλιέργεια. Μαζί με τα σταφύλια και τις σταφίδες, ο καπνός ήταν η κύρια εξαγωγή της Ελλάδας με βασικό πελάτη τη Γερμανία και την Αγγλία.  Από την άλλη, σύμφωνα με το Ανώτατο Οικονομικό Συμβούλιο, η βιομηχανική παραγωγή της Ελλάδας γνώρισε ραγδαίους ρυθμούς ανάπτυξης κατά την περίοδο του Μεσοπολέμου, παρά το γεγονός ότι επηρεάστηκε από τη Μεγάλη Ύφεση (Christodoulaki, 2001). Μετά το 1925, η μεταλλουργία, τα μηχανήματα, τα δομικά υλικά, τα χημικά, η βυρσοδεψία, το χαρτί, η κλωστοϋφαντουργία και τα είδη ένδυσης, τα τρόφιμα, ο καπνός και η ηλεκτρική ενέργεια ήταν οι κύριοι βιομηχανικοί τομείς που κατέγραψαν ταχείς ρυθμούς ανάπτυξης.

    Η τεχνολογία ήταν ένας άλλος τομέας, εκτός από τον αγροτικό, στον οποίο η Γερμανία προσπάθησε να αυξήσει την επιρροή της στην αγορά της Ελλάδας. Ο κύριος ανταγωνιστής της ήταν η βρετανική βιομηχανία που είχε κυριαρχήσει στην αγορά των ηλεκτρομηχανολογικών προϊόντων υψηλής τάσης στη χώρα. Από το 1925, η βρετανική εταιρεία «Power and Traction Finance Company Ltd.» είχε υπογράψει συμβόλαιο με την ελληνική κυβέρνηση του δικτάτορα Θεόδωρου Πάγκαλου. Σύμφωνα με το συμβόλαιο, η Power -όπως ήταν γνωστή- είχε το μονοπώλιο στην παραγωγή και προμήθεια ηλεκτρικής ενέργειας στην πόλη της Αθήνας και στην κίνηση των τρόλεϊ και τραμ (Mazower, 2002, 146). Το αμερικανικό κεφάλαιο ανταγωνίστηκε το βρετανικό κατά τη δεκαετία του 1920, όταν η Γερμανία είχε εξοστρακιστεί από τη διεθνή οικονομία. Επιπλέον, η American Foundation Company είχε ξεκινήσει διαπραγματεύσεις με την ελληνική κυβέρνηση για την αποξήρανση της κοιλάδας του Αξιού στη βόρεια Ελλάδα, δυτικά της Θεσσαλονίκης, με τις εργασίες να ξεκινούν το 1927. Το έργο αναμενόταν να ανακουφίσει την περιοχή από την ελονοσία και άλλες μολυσματικές ασθένειες που σχετίζονται με το νερό και που είχαν ταλαιπωρήσει τους καταυλισμούς προσφύγων που είχαν δημιουργηθεί στην περιοχή. Παρόμοια σχέδια έγιναν για την κοιλάδα του Στρυμόνα στην ανατολική Μακεδονία και τη Θεσσαλία. Η Γερμανία, φυσικά, απουσίαζε από όλα αυτά τα μεγάλα έργα, καθώς οι κυρώσεις των Βερσαλλιών ίσχυαν μέχρι το 1926. Η εναλλακτική που διερεύνησε η Γερμανία ήταν να προσπαθήσει να αποκαταστήσει την επιρροή και το κύρος της όχι μόνο στην Ελλάδα αλλά και στον ευρύτερο χώρο των Βαλκανίων με την επίκληση ιστορικών και πολιτικών δεσμών και την προβολή της τεχνικής εμπειρογνωμοσύνης και της επιστημονικής προόδου που είχε αρχίσει να ανακτά.

    Εκείνη την εποχή, το 1924, η Γερμανία ίδρυσε τη Mitteleuropaeische Wirtschaftstag (MWT), έναν οργανισμό που στόχευε στην εντατικοποίηση των οικονομικών σχέσεων της Γερμανίας με τη Νοτιοανατολική Ευρώπη. Ο οργανισμός αυτός ήταν ένα από τα πιο σημαντικά όργανα για την έμμεση και κρυφή ιμπεριαλιστική διείσδυση της Γερμανίας στα Βαλκάνια (Schumann, 1973, 52. Thoerner, 1999, κεφ. 6.1., 6.2). Όπως ανέφερε το 1938 ο πρόεδρος του οργανισμού, Tilo Freiherr von Wilmowsky, ορισμένοι κύκλοι της γερμανικής χημικής και ηλεκτρικής βιομηχανίας, ιδιαίτερα στην περιοχή της Ρουρ, άρχισαν το 1929/30 να στρέφουν το ενδιαφέρον τους στη Νοτιοανατολική Ευρώπη και τις οικονομικές δυνατότητες που είχε η περιοχή για τα γερμανικά συμφέροντα (Schumann, 1973, 17). Για να το πετύχει όμως αυτό η Γερμανία, εν μέσω διεθνών κυρώσεων, έπρεπε πρώτα να ενισχύσει τις εμπορικές της σχέσεις με την περιοχή και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει μέρος του κεφαλαίου για έρευνα πάνω στα πιο κοινά ορυκτά που υπήρχαν στα Βαλκάνια. Η Βρετανία και η Γαλλία είχαν ήδη ξεκινήσει μεγάλα έργα, υποστήριζε ο von Wilmowsky, για την εκμετάλλευση ιζημάτων μόλυβδου, ψευδαργύρου και χαλκού στη Γιουγκοσλαβία. Το χρώμιο, το αντιμόνιο και το πετρέλαιο ήταν άλλα σημαντικά ορυκτά που μπορούσαν να βρεθούν στα Βαλκάνια. Η Ελλάδα προσέφερε κυρίως τους βωξίτες, που ήταν σημαντικοί για την κατασκευή αλουμινίου, ένα υλικό που χρησιμοποιούσε η Luftwaffe για την κατασκευή αεροπλάνων.

    Η γερμανική φιλοδοξία ήταν να κατακτήσει τη διεθνή αγορά για προϊόντα υψηλής ποιότητας, τα οποία η χώρα μπορούσε ακόμη να παράγει. Ωστόσο, αυτό δεν θα ήταν δυνατό χωρίς τη δημιουργία ενός «πολιτισμικού ρεύματος» στις χώρες-στόχους, το οποίο θα βοηθούσε τη Γερμανία να ανοίξει το δρόμο για οικονομικές επενδύσεις εκεί. Οι δραματικές πολιτικές εξελίξεις στην Ελλάδα την άνοιξη του 1923 είχαν προβληματίσει ορισμένους Γερμανούς σχετικά με τη μελλοντική στάση της Ελλάδας απέναντι στη χώρα τους, καθώς η Γερμανία ήταν άμεσα εμπλεκόμενη στη λεγόμενη ελληνική εκστρατεία στη Μικρά Ασία και στο θέατρο των αιματηρών μαχών μεταξύ Ελλήνων και Τούρκων, υποστηρίζοντας τους τελευταίους. Ωστόσο, οι γερμανικοί φόβοι για το μέλλον των σχέσεών τους με την Ελλάδα δεν επαληθεύτηκαν, αν και υπήρχε οπωσδήποτε ένας μικρός αριθμός Ελλήνων που εξέφραζαν την αντιπάθειά τους προς τη Γερμανία, σύμφωνα με γερμανικές αναφορές από την Αθήνα το 1923. Αντιθέτως, η πλειοψηφία του ελληνικού λαού εξακολουθούσε να τρέφει μεγάλο σεβασμό προς τη Γερμανία, επιδεικνύοντας συχνά «έναν σχεδόν παράξενο ενθουσιασμό», όπως αναφερόταν, καθώς πίστευε ότι η Γερμανία θα μπορούσε και πάλι να ανακτήσει το μεγαλείο της. Από την άλλη πλευρά, οι μορφωμένοι κύκλοι έχοντας αναπτύξει έντονο εθνικό αίσθημα είχαν επιφυλάξεις για τους Γερμανούς, καθώς γνώριζαν πολύ καλά τις συμπάθειές τους προς την Τουρκία.

    Αυτή η αλληλεπίδραση μεταξύ επιστήμης, οικονομίας και πολιτισμού θεώρησε η Δημοκρατία της Βαϊμάρης πως έπρεπε να γίνει ακόμη πιο ισχυρή και σε έναν ακόμη τομέα: την ιατρική και ιδιαίτερα την τροπική ιατρική. Με την απώλεια των αποικιών, η τροπική ιατρική στη Γερμανία φαινόταν να έχει φτάσει στο τέλος της. Οι ιατρικοί οργανισμοί του Ράιχ στο εξωτερικό είχαν κατασχεθεί από τους Συμμάχους, προκαλώντας σοβαρή συρρίκνωση της γερμανικής ιατρικής κουλτούρας στο εξωτερικό και κατά συνέπεια ένα τεράστιο «πολιτισμικό έλλειμμα» εκτός συνόρων (Schreiber, 1926, 55). Ο κατεξοχήν φορέας διάδοσης της γερμανικής ιατρικής επιστήμης στο εξωτερικό ήταν το Ινστιτούτο Τροπικής Ιατρικής στο Αμβούργο, το οποίο είχε ιδρυθεί το 1900. Οι ερευνητικές αποστολές στο εξωτερικό που οργανώθηκαν σε μεγάλο βαθμό από αυτό το Ινστιτούτο, χρηματοδοτήθηκαν από την Notgemeinschaft. Η έρευνα που διεξαγόταν στο Ινστιτούτο επικεντρώθηκε στις παρασιτικές ασθένειες που προκαλούνται συνήθως από τα πρωτόζωα και μεταδίδονται με τα κουνούπια. Όταν ξέσπασε ο Μεγάλος Πόλεμος, ορισμένοι από τους επιστήμονες του ινστιτούτου διορίστηκαν σύμβουλοι υγείας στα Βαλκάνια και την Τουρκία, προσφέροντας τις υπηρεσίες τους στα στρατεύματα του Ράιχ και συμμετείχαν επίσης στην υγεία και την πολιτιστική πολιτική στην περιοχή. Μετά τον πόλεμο, η επιστήμη και η τεχνολογία φαίνονταν να είναι τα βασικά στοιχεία που θα μπορούσαν να ενώσουν τις δύο μεταπολεμικές φιλοδοξίες της Γερμανίας, δηλαδή την οικονομική δύναμη και την πολιτισμική επιρροή.

    Το 1923, ο διευθυντής του κλινικού τμήματος του Ινστιτούτου Τροπικής Ιατρικής, Peter Muehlens, ο οποίος επρόκειτο να γίνει το κεντρικό πρόσωπο της τροπικής έρευνας στα Βαλκάνια τις επόμενες δεκαετίες, πραγματοποίησε την πρώτη του μεταπολεμική επίσκεψη στη Λατινική Αμερική ως εκπρόσωπος του Ινστιτούτου. Ο επόμενος σταθμός ήταν τα Βαλκάνια. Η πρώτη επιστημονική αποστολή του Muehlens στη χερσόνησο έγινε το 1915. Είχε διοριστεί σύμβουλος υγείας για την Τουρκία και στη συνέχεια τη Βουλγαρία, αμέσως μετά την είσοδο της τελευταίας στον πόλεμο. Σε ένα από τα πολυάριθμα ταξίδια του μεταξύ του 1915 και των αρχών της δεκαετίας του 1940, επισκέφτηκε την ελληνική επαρχία της Μακεδονίας για να διεξαγάγει έρευνα για την ελονοσία, μια ασθένεια που ήταν ενδημική στην περιοχή, αποδεκατίζοντας όχι μόνο τον τοπικό πληθυσμό αλλά αποδυναμώνοντας και  όλα τα στρατεύματα. Αυτή η ασθένεια συνέχισε να μαστίζει τη Νοτιοανατολική Ευρώπη για δεκαετίες. Τα Βαλκάνια φαινόταν να προσφέρουν γόνιμο έδαφος για τη φιλοδοξία της Γερμανίας να επεκτείνει την εξωτερική της επιρροή, ακολουθώντας σχεδόν την ίδια πολιτική που είχε κάνει για τις αποικίες της στο παρελθόν. Προς τα τέλη του 1926, ο Muehlens έκανε άλλο ένα μεγάλο ταξίδι στις βαλκανικές χώρες, αυτή τη φορά στη Γιουγκοσλαβία, την Ελλάδα, τη Βουλγαρία και την Τουρκία. Η αποστολή του δεν ήταν μόνο να αναφέρει την ιατρική κατάσταση στην περιοχή, αλλά και τις πολιτιστικές και πολιτικές διαθέσεις προς τη Γερμανία.

    Ο Muehlens επισκέφτηκε τους καταυλισμούς προσφύγων που αναγκάστηκαν να μετακινηθούν κατά τη διάρκεια αλλά και μετά τον πόλεμο μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας, καθώς και τους καταυλισμούς στη Βουλγαρία. Σύμφωνα με τον Γερμανό γιατρό, η κατάσταση ήταν απελπιστικά φρικτή. Στην Ελλάδα, επισκέφθηκε τη Θεσσαλονίκη, όπου δοκίμασε το νέο φάρμακο, το Plasmochin, κατά της ελονοσίας σε νέα κρούσματα. Το ίδιο  έκανε στη Γιουγκοσλαβία και τη Βουλγαρία. Η Θεσσαλονίκη, το μεγαλύτερο λιμάνι της βόρειας Ελλάδας, είχε μετατραπεί σε προσφυγική πόλη, καθώς μεγάλος αριθμός Ελλήνων που ζούσαν για αιώνες στη Μικρά Ασία, την Ανατολική Θράκη και σε μερικές από τις μεγαλύτερες πόλεις της Μαύρης Θάλασσας, αναγκάστηκαν να μετακινηθούν στην Ελλάδα κατά τη διάρκεια αλλά και μετά το τέλος του Μεγάλου Πολέμου. Η ξαφνική αύξηση του πληθυσμού της Θεσσαλονίκης, που ήταν απροετοίμαστη να δεχθεί τεράστιους αριθμούς προσφύγων, ήταν μια από τις αιτίες των πολλών επιδημιών που ξέσπασαν σε προσφυγικούς καταυλισμούς. Η έλλειψη ετοιμότητας για τη μεγάλη δημογραφική και κοινωνική αυτή αλλαγή δεν ήταν η μοναδική περίπτωση αλλά εμφανίστηκε και σε άλλα μέρη της Ελλάδας. Επομένως, η ελονοσία και ο τύφος απειλούσαν τώρα τον γενικό πληθυσμό. Ο Muehlens, που ήταν γνωστή προσωπικότητα, έγινε δεκτός με θέρμη στην πόλη της Θεσσαλονίκης, τόσο από τις τοπικές όσο και από τις κρατικές αρχές. Παράλληλα του επέτρεψαν να επισκεφθεί το τοπικό στρατιωτικό νοσοκομείο και να δοκιμάσει το νέο φάρμακο κατά της ελονοσίας σε Έλληνες στρατιώτες. Όπως ανέφερε ο Γερμανός επιστήμονας, η οργάνωση της δημόσιας υγείας στην Ελλάδα ήταν πρωτόγονη σε σύγκριση με την κατάσταση στη Γιουγκοσλαβία, όπου υπήρχαν επαρκής εξοπλισμός και αρκετό υγειονομικό υλικό. Η Ελλάδα βρισκόταν σε απελπιστική οικονομική κατάσταση και ο αντίκτυπος της ασθένειας επιδείνωσε ακόμη περισσότερο την οικονομία, προκαλώντας πολλές χαμένες μέρες εργασίας.

    Παρόλο που οι Γερμανοί υποστήριξαν τον «ανθρωπιστικό» χαρακτήρα της επίσκεψης του Muehlens στα εδάφη της Νοτιοανατολικής Ευρώπης που ήταν απελπισμένα για ιατρική βοήθεια, το ταξίδι του ήταν κάτι παραπάνω από αυτό. Είναι γεγονός ότι ο Γερμανός επιστήμονας γνώριζε ήδη πολύ καλά την περιοχή της Μακεδονίας και το μέτωπο της Θεσσαλονίκης από την τετραετή απόσπασή του στον τουρκικό και βουλγαρικό στρατό. Οι γνώσεις του, όμως, δεν περιορίζονταν σε ιατρικά θέματα, αλλά πήγαιναν βαθύτερα στη νοοτροπία των ανθρώπων. Όσο για τους Έλληνες, σημείωνε στην ίδια έκθεση, εξακολουθούσαν να εκτιμούν τη γερμανική επιστήμη, παρά τη συμμαχική προπαγάνδα εναντίον της τόσο κατά τη διάρκεια όσο και μετά τον πόλεμο. Μια απόδειξη αυτής της στάσης των Ελλήνων ήταν το γεγονός ότι έλαβε πρόσκληση από Έλληνες γιατρούς να συμμετάσχει στο εθνικό τους συνέδριο στη Θεσσαλονίκη και να δώσει εκεί μία διάλεξη. Παρόλο που τελικά ο Muehlens αρνήθηκε την πρόσκληση λόγω προγραμματισμένου ταξιδιού στην Κων/πολη, ήταν φανερό πως είχε πλέον σπάσει το φράγμα της απομόνωσης της Γερμανίας και στην  Νοτιο-ανατολική Ευρώπη.

    Συνοψίζοντας θα λέγαμε πως ο επιστημονικός απομονωτισμός της Δημοκρατίας της Βαϊμάρης όχι μόνο δεν έφερε τα επιθυμητά αποτελέσματα μακροπρόθεσμα, αλλά δημιούργησε συνθήκες ακόμη πιο δυστοπικές από εκείνες που τον προκάλεσαν για το μέλλον της διεθνούς κοινότητας. Επίσης, ο αποκλεισμός δεν έβλαψε μόνο τη Γερμανία βραχυπρόθεσμα αλλά και την ίδια τη Δύση που αγνοούσε την επιστημονική δουλειά που γινόταν στην ίδια τη Γερμανία, η οποία είχε βρει τρόπους να παρακάμψει σε κάποιο βαθμό την απαγόρευση στην επικοινωνία της γνώσης. Αυτός ήταν και ένας από τους λόγους που οι Σύμμαχοι έσπευσαν να συμπεριλάβουν τη Γερμανία στην Κοινωνία των Εθνών το 1926, πολύ πριν τη λήξη των απαγορεύσεων που είχαν οριστεί στις Βερσαλλίες, δηλαδή το 1931.ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

    Οι άλλοι οκτώ βραβευθέντες μέχρι το 1918 ήταν από Αγγλία (2), Γαλλία (2), Σουηδία (1), Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής (1), Ολλανδία (1), και Πολωνία (1 γυναίκα). Επερώτηση στη Γερμανική Βουλή 16 Οκτωβρίου 1922, περιλαμβάνεται στο αρχειακό έγγραφο: Reichstagsverhandlungen vom 15. und 16. November 1922, με τίτλο “Die Not der Wissenschaft im Reichstag”, σ. 9008, Politisches Archiv des Auswärtigen Amts (PAAA), R 65519.

    Académie Royale de Belgique. Bulletin de la classe des Science, 1919, στο Schroeder-Gudehus, Deutsche Wissenschaft, 107.

    “Conférence des Académies des sciences interalliées tenue à Londres en Octobre 1918. Compte rendu”. Académie Royale de Belgique, Bulletin de la classe des sciences, 1919, στο: Schroeder-Gudehus, Deutsche Wissenschaft, 93.

    E. Picard, Πρακτικά 27ης Νοεμβρίου 1918, Παρίσι, στο: Schroeder-Gudehus, Deutsche Wissenschaft, 108.

    Όπ.π.

    Βλ. παραγράφους 4, 20, 21 και 23 του Άρθρου 282, Part X (Economic Clauses) της Συνθήκης των Βερσαλλιών, http://avalon.law.yale.edu/imt/parti.aspTreaty of Versailles (Treaty of peace with Germany) – 28th June 1919 (30.12.2024)

    Κριτική Prof. Hardy (Oxford University) σε άρθρο στο Nature 24 March 1921, στο Karl Kerkhof, Der Krieg gegen die deutsche Wissenschaft. Eine Zusammenstellung von Kongressberichten und Zeitungsmeldungen. Wittenberg 1922, 112.

    Όπ.π.

    “Denkschrift der Reichszentrale für naturwissenschaftliche Berichterstattung vom 29. Januar 1925”, PAAA, R 64981.

    Ωστόσο, αυτές, η Διεθνής Ένωση Μαθηματικών καθώς και η Διεθνής Γεωγραφική Ένωση δεν αναπτύχθηκαν πέρα από την ονομαστική τους ύπαρξη.

    Βλ. και „Denkschrift der Reichszentrale für naturwissenschaftliche Berichterstattung vom 29. Januar 1925“, PAAA, R 64981.

    „Denkschrift der Reichszentrale für naturwissenschaftliche Berichterstattung vom 29. Januar 1925“, PAAA, R 64981.

    Επερώτηση 16. Οκτωβρίου 1922 με τίτλο “Die Not der Wissenschaft im Reichstag”, στο: „Reichstagsverhandlungen vom 15. und 16. November 1922“, PAAA, R 65519.

    Nature, 25 Ιανουαρίου 1917, παρατίθεται στο: Kerkhof, Der Krieg gegen die deutsche Wissenschaft, p. 9.

    Αυτό συνέβη στο Διεθνές Συνέδριο Φυματίωσης στη Λοζάνη τον Αύγουστο του 1924.

    Βραβείο Νόμπελ χημείας, το 1918, για τη μέθοδό του για τη σύνθεση αμμωνίας, που οδήγησε στην εύκολη παραγωγή τόσο λιπασμάτων, όσο και εκρηκτικών

    Φυσικοχημικός, γνωστός για τις θεωρίες του για τον υπολογισμό της χημικής συγγένειας και την ενσωμάτωσή τους στον Τρίτο νόμο της Θερμοδυναμικής.

    Να πούμε εδώ πως ήδη στις αρχές του εικοστού αιώνα, η Γερμανία είχε επεκτείνει την ερευνητική της παρουσία πέρα ​​από τα ηπειρωτικά σύνορα, ιδρύοντας τέσσερα επιστημονικά κέντρα: το κέντρο θεωρητικής φυσικής στη Λα Πλάτα, στην Αργεντινή, το γεωφυσικό παρατηρητήριο στην Απία, πρωτεύουσα των Δυτικών Σαμόα στο Νότιο Ειρηνικό, το Γερμανο-Κινεζικό Πανεπιστήμιο στο Tsingtau και τη Γερμανική Ιατρική Σχολή στο Woosung, προάστιο της Σαγκάης στην Κίνα.

    Σχετικά με τη γερμανική αποστολή στον Ατλαντικό Ωκεανό με το θρυλικό πλοίο “Meteor”, βλέπε τη σχετική δημοσίευση στο: PAAA, R 65521.

    “Bericht der Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft über ihre Tätigkeit bis zum 31.Maerz 1922”, 38 κ.ε. στο: PAAA, R 65519.

    Η Χριστοδουλάκη αμφισβητεί την ορθόδοξη άποψη της παραδοσιακής βιβλιογραφίας ότι η Ελλάδα γλίτωσε αλώβητη από τη Μεγάλη Ύφεση, χρησιμοποιώντας νέους δείκτες και μια πιο αξιόπιστη μέθοδο ανάλυσης δεδομένων.

    Αντίγραφο επιστολής των Dr. Gerh. Menz και Herr Selke στον Διευθυντή του Υπουργείου Εξωτερικών, Friedrich Heilbron, 22 Oktober 1920, Leipzig. Στο: PAAA, R 64853. Η ίδια επιστολή εστάλη και στον επικεφαλής της Ένωσης Χρηματιστηρίων (Börsenvereins).

    Σημείωμα του Γραμματέα της Γερμανικής Πρεσβείας στην Αθήνα, Carl August Clodius, σχετικά με τις πολιτιστικές σχέσεις μεταξύ Ελλάδας και Γερμανίας, 11 Μαρτίου 1924, στο: PAAA, R 64853.

    Η Αγγλία κατάσχεσε κατά τη διάρκεια του πολέμου αρκετούς γερμανικούς σταθμούς και νοσοκομεία, όπως το “Viktoria-Krankenhaus der Diakonissenanstalt Kaiserswerth” στο Κάιρο (ιδρύθηκε το 1885) και την Αλεξάνδρια, το “Koenig-Wilhelm-Hospiz” στο Coubeeh les Bains κοντά στο Cairo που δημιουργήθηκε το 1912, και το “Hospital der Sudan-Pioniermission” στο Assuan, που ιδρύθηκε το 1906. Στο Ιράν, το Kaiserreich συνέβαλε στην ίδρυση του Εθνικού Νοσοκομείου στην Τεχεράνη το 1885, το οποίο από το καλοκαίρι του 1919 διευθυνόταν από Άγγλους γιατρούς. Στο ίδιο, 51.

    Εμπιστευτική έκθεση του Muehlens με τίτλο “Kurzer Bericht über medizinische und kulturelle Eindrücke aus Jugoslawien, Griechenland, Bulgarien und der Türkei”, 1926. Στο: PAAA, R 64680.

    Αναφορά του Γερμανού Προξένου στη Θεσσαλονίκη προς το Γερμανικό Υπουργείο Εξωτερικών στο Βερολίνο, 07.08.1926. Στο: PAAA, R 64680.

    Εμπιστευτική έκθεση του Muehlens με τίτλο “Kurzer Bericht über medizinische und kulturelle Eindrücke aus Jugoslawien, Griechenland, Bulgarien und der Türkei”, 1926. Στο: PAAA, R 64680.ΑΡΧΕΙΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ

    Politisches Archiv des Auswärtigen Amts (PAAA) – ΓΕΡΜΑΝΙΑ

    R 64680, R 64853, R 64981, R 65519, R 65521ΠΡΩΤΟΓΕΝΕΙΣ ΠΗΓΕΣ

    Ελληνόγλωσσες

    Κουγέας, Σ. Β., (1925) Εντυπώσεις εκ Ρουμανίας. Απόσπασμα εκ του ημερολογίου της Μεγάλης Ελλάδος.

    Ξενόγλωσσες

    Karo, G., (1919), Der Krieg der Wissenschaft gegen Deutschland. München.

    Karo, G., (1925), Der geistige Krieg gegen Deutschland. Halle: Sonderheft

    Kerkhof, K., (1922), Der Krieg gegen die deutsche Wissenschaft. Eine Zusammenstellung von Kongressberichten und Zeitungsmeldungen. Wittenberg.

    Schreiber, G., (1926), Deutsche Medizin und Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft. Geschehnisse und Erlebnisse deutscher Medizinalpolitik und Kulturpolitik. Leipzig: Quelle & Meyer.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Ελληνόγλωσση

    Mazower, M., (2002), Η Ελλάδα και η Οικονομική Κρίση του Μεσοπολέμου. Αθήνα: ΜΙΕΤ

    Ξενόγλωσση 

    Christodoulaki, O., (2001) “Industrial growth in Greece between the wars. A new perspective.” στο: European Review of Economic History 5, 61-89. doi:10.1017/S136149160100003X

    Hammerstein, N., (1999), Die Deutsche Forschungsgemeinschaft in der Weimarer Republik und im Dritten Reich. Wissenschaftspolitik in Republik und Diktatur 1920-1945. München.

    MacLeod, R., (1999), “Secrets among Friends: The Research Information Service and the ‘Special Relationship’ in the Allied Scientific Information and Intelligence, 1916-1918.”, Minerva 37, 201-233. http://www.jstor.org/stable/41821146.

    Macrakis, K., (1993), Surviving the Swastika. Scientific Research in Nazi Germany. New York: Oxford University Press.

    Pyenson, L., (1985), Cultural Imperialism and Exact Sciences. German Expansion Overseas 1900-1930, New York: Lang.

    Schroeder-Gudehus, B., (1966), Deutsche Wissenschaft und Internationale Zusammenarbeit 1914-1928. Ein Beitrag zum Studium kultureller Beziehungen in politischen Krisenzeiten. (Dissertation), Genève. https://repository.graduateinstitute.ch/record/604/

    Schroeder-Gudehus, B., (1973), “Challenge to Transnational Loyalties: International Scientific Organisations after the First World War”, Science Studies 3, 93-118. https://doi.org/10.1177/030631277300300201

    Schroeder-Gudehus, B., (1990), “Internationale Wissenschaftsbeziehungen und auswärtige Kulturpolitik 1919-1933. Vom Boykott und Gegen-Boykott zu ihrer Wiederaufnahme”, στο: RUDOLF VIERHAUS, BERNHARD Vom BROCKE (Hg.), Forschung im Spannungsfeld von Politik und Gesellschaft. Geschichte und Struktur der Kaiser-Wilhelm-/Max-Planck-Gesellschaft. Stuttgart 1990, 858-885.

    Schulze, W., (1995), Der Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft 1920-1995. Berlin: Academie Verlag.

    Schumann, W., (Hg.) (1973), Griff nach Südosteuropa. Neue Dokumente über die Politik des deutschen Imperialismus und Militarismus gegenüber Südosteuropa im Zweiten Weltkrieg. Berlin : Deutscher Verlag d. Wiss.

    Solla Price, Derek J. de (1967), “Nations can publish or perish”, Science and Technology 70, 84-90.

    Spence Richards, P., (1990), “The Movement of Scientific Knowledge from and to Germany under National Socialism”, Minerva 28: 4, 401-425. https://www.jstor.org/stable/41820823

    Thoerner, K., (1999) Deutsche Südosteuropapläne, 1840-1945. Dissertation an der Carl-von Ossietzky Universität, 31.10.1999.

    Vierhaus, R. και Vom BROCKE, B., (Hg.), (1990), Forschung im Spannungsfeld von Politik und Gesellschaft. Geschichte und Struktur der Kaiser-Wilhelm-/Max-Planck-Gesellschaft. Stuttgart: Dt. Verl.-Anst.Η Μαρία Ζαρίφη είναι Ιστορικός της Επιστήμης και κάτοχος διδακτορικού διπλώματος στην Ιστορία και τον Πολιτισμό του European University Institute (EUI) της Φλωρεντίας. Έχει διδάξει Ιστορία και Φιλοσοφία της Επιστήμης στο Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο για πολλά χρόνια. Έχει επίσης διδάξει στο Πανεπιστήμιο της Θεσσαλίας και στο University of Regensburg στη Γερμανία ως full-time επισκέπτρια καθηγήτρια. Διετέλεσε ερευνητική συνεργάτης (fellow) στο Institute for Advanced Studies (FRIAS) στο Freiburg i.Br., στο Institute for East and Southeast European Studies (IOS) στο Regensburg, και στο Heidelberg Centre for Transcultural Studies (HCTS), Cluster of Excellence “Asia and Europe in a Global Context”, στη Γερμανία. Τα ενδιαφέροντά της τα τελευταία χρόνια εστιάζουν στην Ιστορία της Ιατρικής και της Δημόσιας Υγείας. Είναι η συγγραφέας του βιβλίου Science, Culture and Politics. Germany’s cultural policy and scientific relations with Greece 1933-1945 (Saarbrücken/Germany, 2010) και μαζί με τους Γ. Βλαχάκη και Β.Χριστίδου έχει συγγράψει το διδακτικό εγχειρίδιο Επιστήμη και Τεχνολογία στη Δημόσια Σφαίρα (Πάτρα, 2022) για το μεταπτυχιακό πρόγραμμα του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου «Επικοινωνία της Επιστήμης». Έχει επίσης δημοσιεύσει κεφάλαια σε συλλογικούς τόμους και άρθρα σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά.

  • What Is a QUANTUM FIELD THEORY? – ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΡΙΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΥ

    What Is a QUANTUM FIELD THEORY? – ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΡΙΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΥ

    Michel Talagrand
    Cambridge University Press, 2022
    756 σελίδες

    Θεοφάνης Γραμμένος,

    Αναπλ. Καθηγητής Εφαρμοσμένων Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο ΘεσσαλίαςTo InS σε συνεργασία με τον Αναπληρωτή Καθηγητή του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας Θεοφάνη Γραμμένο ξεκινά την παρουσίαση και κριτική επιστημονικών συγγραμμάτων. Στην ελληνική, μεταφρασμένη ή μη, βιβλιογραφία δεν υπάρχουν πολλά συγγράμματα σχετικά με την κβαντική θεωρία πεδίων και ο βασικός (αν και όχι ο μοναδικός) λόγος για αυτή την έλλειψη είναι πως πρόκειται για ένα αντικείμενο που, εξ αιτίας των υψηλών μαθηματικών απαιτήσεων αλλά και της προϋπόθεσης προχωρημένων γνώσεων κβαντικής μηχανικής, διδάσκεται σχεδόν κατ’ εξοχήν σε μεταπτυχιακά προγράμματα σπουδών θεωρητικής φυσικής τα οποία για ευνόητους λόγους ανέκαθεν ήταν ολιγομελή. Ωστόσο, η κβαντική θεωρία πεδίων, ένα από τα πιο σπουδαία επιτεύγματα της φυσικής σκέψης και γενικότερα της ανθρώπινης νόησης, έχει μεγάλο ενδιαφέρον και για τους μαθηματικούς παρότι η σχετική εκδοτική δραστηριότητα ως προς το μαθηματικό αναγνωστικό κοινό είναι ακόμη μικρότερη. Μάλιστα ακόμη και στη διεθνή βιβλιογραφία τα απευθυνόμενα στη μαθηματική κοινότητα σχετικά διδακτικά συγγράμματα, τα οποία χαρακτηρίζονται από την απαραίτητη αφαιρετική μαθηματική προσέγγιση και τη συνακόλουθη αυστηρότητα, δεν ξεπερνούν τα δέκα. Σε αυτά έρχεται πλέον να προστεθεί το ανωτέρω βιβλίο που εκδόθηκε το 2022 από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις του Cambridge. Ο συγγραφέας του, ο Γάλλος Michel Talagrand, δεν είναι άγνωστος στους μαθηματικούς. Το 2024 του απονεμήθηκε το Βραβείο Abel για τη συμβολή του στη συναρτησιακή ανάλυση και τη θεωρία πιθανοτήτων και τις εφαρμογές τους στη μαθηματική φυσική, και ειδικότερα για το έργο του στις στοχαστικές διαδικασίες. Το Βραβείο Abel προστέθηκε σε ένα πλήθος άλλων διακρίσεων του Talagrand όπως, για παράδειγμα, το Βραβείο Fermat (1997), το Βραβείο Shaw (2019), και το Μετάλλιο Stefan Banach της Πολωνικής Ακαδημίας Επιστημών (2022).

    Το παρόν σύγγραμμα αποπειράται να γεφυρώσει, με όσο το δυνατόν πιο κατανοητό και προσιτό τρόπο, την απόσταση μεταξύ της προσέγγισης των θεωρητικών φυσικών στο αντικείμενο και της αυστηρής τεκμηρίωσης που αποζητούν οι μαθηματικοί. Ως μοναδικό προαπαιτούμενο ο Talagrand θέτει την καλή γνώση γραμμικής άλγεβρας και απειροστικού λογισμού, ενώ τα όποια άλλα μαθηματικά αντικείμενα που θα χρειαστεί ο αναγνώστης, όπως, για παράδειγμα, οι μη φραγμένοι τελεστές, η θεωρία κατανομών, και η θεωρία αναπαραστάσεων, καθώς και μια περιεκτική παρουσίαση θεμάτων από το αναγκαίο υπόβαθρο φυσικής, επεξηγούνται σε 16 παραρτήματα στο τέλος.

    Το βιβλίο είναι χωρισμένο σε τέσσερα μέρη. Στο πρώτο μέρος με τίτλο «Basics» παρουσιάζονται με αρκετή λεπτομέρεια τα βασικά στοιχεία της μη σχετικιστικής κβαντικής μηχανικής και της μη σχετικιστικής κβαντικής θεωρίας πεδίων, οι ομάδες Lorentz και Poincaré, το ελεύθερο βαθμωτό πεδίο με μάζα, οι βασικές αρχές της κβάντωσης και ο τρόπος που στηρίζεται στη λαγκρανζιανή και τη χαμιλτονιανή μηχανική, και τέλος το φαινόμενο Casimir. Το δεύτερο μέρος με τίτλο «Spin» είναι αφιερωμένο στο σπιν. Πιο συγκεκριμένα, περιλαμβάνονται εκτεταμένα οι αναπαραστάσεις της ορθογώνιας ομάδας, της ομάδας Lorentz, και της ομάδας Poincaré, και τα βασικά ελεύθερα πεδία όπου, μεταξύ άλλων, αναλύεται κατανοητά η έννοια της μικροαιτιότητας. Το δεύτερο μέρος κλείνει με τα πεδία Dirac και Majorana. Στο τρίτο μέρος με τίτλο «Interactions», ο Talagrand καταπιάνεται με τις αλληλεπιδράσεις. Μετά από μια επαρκή εισαγωγή στη (τόσο τη χρονο-ανεξάρτητη όσο και τη χρονο-εξαρτώμενη) θεωρία διαταραχών, προχωρά στη μελέτη της σκέδασης, του μητρώου ή πίνακα σκέδασης, και της έννοιας της ενεργού διατομής, ενώ αφιερώνει περί τις 70 σελίδες στην εξέταση του μητρώου σκέδασης στο πλαίσιο της θεωρίας διαταραχών. Στο κεφάλαιο αυτό, μεταξύ άλλων, παρουσιάζονται με διδακτικό τρόπο το θεώρημα του Wick, ο διαδότης και τα διαγράμματα Feynman, και το μοντέλο φ4. Το τελευταίο κεφάλαιο του τρίτου μέρους αφορά τα αλληλεπιδρώντα κβαντικά πεδία όπου, μεταξύ άλλων, παρουσιάζεται μια διαγραμματική ερμηνεία του θεωρήματος των Gell-Mann και Low μέσω του οποίου είναι δυνατή η σύνδεση της θεμελιώδους κατάστασης ενός αλληλεπιδρώντος κβαντικού συστήματος με τη θεμελιώδη κατάσταση της αντίστοιχης μη αλληλεπιδρώσας θεωρίας.

    Το τέταρτο μέρος του βιβλίου με τίτλο «Renormalization» εξετάζει με μαθηματικά αυστηρό τρόπο την δύσκολη έννοια της επανακανονικοποίησης ξεκινώντας με τη λεγόμενη απαρίθμηση δυνάμεων, ιδέα που εισήγαγε ο Freeman Dyson το 1948 στην προσπάθεια να αποφανθεί σχετικά με το ποιες θεωρίες κβαντικών πεδίων είναι επανακανονικοποιήσιμες. Η απαρίθμηση αυτή συνδέει τα κβαντικά πεδία, τις σταθερές σύζευξης, και τις παραμέτρους μάζας τους. Παρουσιάζεται το θεώρημα απαρίθμησης δυνάμεων του Weinberg, και στη συνέχεια εξετάζεται η μέθοδος επανακανονικοποίησης Bogoliubov-Parasiuk-Hepp-Zimmermann, γνωστή και ως σχήμα BPHZ, με την οποία καθίστανται πεπερασμένα τα πλάτη Feynman, ενώ διατηρούνται σε ισχύ οι βασικές απαιτήσεις της σχετικιστικής κβαντικής θεωρίας πεδίων, δηλαδή το αναλλοίωτο κατά Lorentz, η μοναδιακότητα, και η αιτιότητα. Η μέθοδος στηρίζεται στη συστηματική αφαίρεση ολοκληρωμάτων στον χώρο των ορμών, γεγονός που τη διακρίνει από άλλες μεθόδους επανακανονικοποίησης. Ακολούθως, στο πλαίσιο αυτής της μεθόδου μελετάται ο αποφασιστικός ρόλος των λεγόμενων αντισταθμιστικών όρων, οι ιδιομορφίες και ο έλεγχός τους, και τέλος αποδεικνύεται η σύγκλιση του σχήματος BPHZ.

    Το πέμπτο και τελευταίο μέρος φέρει τον τίτλο «Complements» και περιλαμβάνει, όπως προαναφέρθηκε, 16 παραρτήματα στα οποία παρουσιάζονται συμπληρωματικά στοιχεία από τη θεωρία αναπαραστάσεων, η οριστικοποίηση της απόδειξης του θεωρήματος του Stone, οι κανονικές σχέσεις μετάθεσης, μια συμπαγής παρουσίαση των αλγεβρών Lie, στοιχεία της ειδικής θεωρίας σχετικότητας, σχόλια σχετικά με την ύπαρξη του τελεστή θέσης, οι αναπαραστάσεις της ομάδας Poincare, ο χαμιλτονιανός φορμαλισμός για κλασικά πεδία, η κβάντωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μέσω της προσέγγισης Gupta-Bleuler, οι εξισώσεις Lippmann-Schwinger, συναρτήσεις επί επιφανειών και θεωρία κατανομών, στοιχεία κατανομών Schwartz (γνωστών και ως tempered distributions), τα αξιώματα του Wightman και το θεώρημα του Haag, ο διαδότης Feynman και η εξίσωση Klein-Gordon, το δυναμικό Yukawa, και τέλος οι πρωτεύουσες τιμές και οι συναρτήσεις δέλτα.

    Το βιβλίο του Talagrand είναι ίσως το πλέον ενδεδειγμένο για έναν μαθηματικό που αναζητά τη μαθηματική αυστηρότητα δοσμένη με διδακτικό τρόπο και παράλληλα με τη φυσική εξήγηση και κατανόηση. Ο αναγνώστης θα ωφεληθεί πολύ στην καλύτερη εμπέδωση της παρουσιαζόμενης ύλης αν επεξεργαστεί τις περίπου 300 ασκήσεις που περιέχει το βιβλίο, ενώ στο τέλος δίνονται οι λύσεις σε επιλεγμένες ασκήσεις.
    Ο Θεοφάνης Γραμμένος είναι Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας με γνωστικό αντικείμενο «Εφαρμοσμένα Μαθηματικά με έμφαση στις Διαφορικές Εξισώσεις και την Κλασική Θεωρία Πεδίου». Στα ερευνητικά ενδιαφέροντά του περιλαμβάνονται οι διαφορικές εξισώσεις, η τανυστική ανάλυση και η διαφορική γεωμετρία, η γενική θεωρία της σχετικότητας, η θεωρητική μηχανική, και η ιστορία και επικοινωνία των μαθηματικών επιστημών. Έχει δημοσιεύσει περισσότερα από 40 άρθρα σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά και πρακτικά συνεδρίων, έχει συγγράψει δύο επιστημονικά συγγράμματα με αντικείμενα τη Γραμμική Άλγεβρα (Εκδ. Τζιόλα) και τα Ασαφή Μαθηματικά (Wiley), αντίστοιχα, και έχει μεταφράσει περισσότερα από 15 επιστημονικά συγγράμματα Μαθηματικών.

  • Ο Πάπας του Γαλιλαίου

    Ο Πάπας του Γαλιλαίου

    ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΣΟΚΟΛΗ

    Κώστας Γαβρόγλου

    ISBN: 978-960-637-114-1
    Διαστάσεις: 16 Χ 23
    Αριθμός σελίδων:
    112
    Τιμή: €
    9.54

    Έτος έκδοσης: 2024Περιγραφή

    Τον Απρίλιο του 1624 ο Γαλιλαίος επισκέφθηκε τη Ρώμη για να συγχαρεί τον φίλο του Καρδινάλιο Maffeo Barberini που είχε εκλεγεί Πάπας Ουρβανός Η΄. Στη διάρκεια της δίμηνης παραμονής του στη Ρώμη, οι δυο τους -όπως μαρτυρεί ο ίδιος ο Γαλιλαίος- είχαν «έξι πολύωρες συναντήσεις».

    Όμως, τίποτα από όσα συζήτησαν δεν μας είναι γνωστό. Ακόμη και για κάποιον όπως ο Γαλιλαίος -ήταν ήδη ο πιο διάσημος αστρονόμος της Ευρώπης-, το να συναντήσει τον Πάπα τόσο πολλές φορές στη διάρκεια λίγων εβδομάδων είναι κάτι αξιοπρόσεκτο.

    Ο Πάπας του Γαλιλαίου είναι μία φανταστική εκδοχή όσων θα μπορούσαν να είχαν συζητηθεί στη διάρκεια των συναντήσεών τους. Ωστόσο, οι αναφορές σε γεγονότα, τόπους και πρόσωπα είναι ιστορικά ακριβείς.Bιογραφικά Συγγραφέα

    Ο Κώστας Γαβρόγλου γεννήθηκε στην Κωνσταντινούπολη to 1947. Πήρε το πρώτο του πτυχίο στη Θεωρητική Φυσική από το πανεπιστήμιο του Lancaster, ολοκλήρωσε το μάστερ του στο πανεπιστήμιο του Cambridge και έλαβε το διδακτορικό του από το Τμήμα Φυσικής, στο Imperial College, του Πανεπιστημίου του Λονδίνου.Εργάστηκε ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο State University of New York at Stony Brook, ενώ στη συνέχεια επέστρεψε στην Ελλάδα, όπου αρχικά εργάστηκε ως υφηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών, και μετά στο αντίστοιχο τμήμα του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Από το 1994 έως το 2014 ήταν καθηγητής της Ιστορίας των Επιστημών στο Τμήμα Ιστορίας και Φιλοσοφίας των Επιστημών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Έχει υπάρξει επισκέπτης καθηγητής στο Imperial College, στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, στο Istanbul Technical University, στο Πανεπιστήμιο Harvard, και στο Boston University. Υπήρξε ερευνητής στο Chemical Heritage Foundation του Πανεπιστημίου Pennsylvania, στο Dibner Institute for the History of Science and Technology στο Cambridge, Massachusetts, στο Κέντρο Alexandre Koyre στο Παρίσι όπως και στο Max Planck Institute for the History of Science στο Βερολίνο. Υπήρξε συντονιστής πολλών ερευνητικών προγραμμάτων χρηματοδοτούμενων από την Ευρωπαϊκή Ένωση, την European Science Foundation, από το ελληνικό Δημόσιο αλλά και από Κοινωφελή Ιδρύματα. Υπήρξε Διευθυντής του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής Διαχείρισης Ιστορικών Αρχείων (dlab.phs.uoa.gr) του Τμήματος Ιστορίας και Φιλοσοφίας της Επιστήμης του Πανεπιστημίου Αθηνών, Πρόεδρος της Εκτελεστικής Επιτροπής του Ιστορικού Αρχείου του Πανεπιστημίου Αθηνών, (archive.uoa.gr). Διετέλεσε Υπουργός Παιδείας, Έρευνας και Θρησκευμάτων από τον Νοέμβριο του 2016 μέχρι τις εκλογές της 7ης Ιουλίου 2019.

    Περισσότερα..

  • Η ΜΗΧΑΝΗ ΤΗΣ ΓΕΝΕΣΗΣ – Ξαναγράφοντας τη ζωή στην εποχή της συνθετικής βιολογίας

    Η ΜΗΧΑΝΗ ΤΗΣ ΓΕΝΕΣΗΣ – Ξαναγράφοντας τη ζωή στην εποχή της συνθετικής βιολογίας

    ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

    AMY WEBB & ANDREW HESSEL

    Μετάφραση: Μιχάλης Μακρόπουλος

    ISBN 978-618-230-074-9

    Διαστάσεις: 17 x 24 cm
    Αριθμός σελίδων:
    392

    Τιμή: € 20

    Έτος έκδοσης: 2024Στον 20ό αιώνα οι βιολόγοι θέλησαν να αποσυνθέσουν τα δομικά στοιχεία της ζωής (ιστούς, κύτταρα, πρωτεΐνες) για να μάθουν πώς λειτουργούν. Στον τωρινό αιώνα, αντίθετα, μια νέα γενιά βιολόγων υπόσχεται να αποκαλύψει πώς δη­μιουργείται η ζωή, αλλά και πώς μπορεί να αναδημιουργηθεί. Αυτό το αναδυόμενο επιστημονικό πεδίο ονομάζεται συνθετική βιολογία και έχει έναν και μόνο στόχο: να μας δώσει πρόσβαση στο ανθρώπινο κύτταρο ώστε να μπορούμε να γράφουμε καινούργιο —και πιθανώς καλύτερο— βιολογικό κώδικα.

    Στο πλαίσιο της συνθετικής βιολογίας, μηχανικοί σχεδιάζουν νέα υπολογιστικά συστήματα βιολογικού ενδιαφέροντος, νεοφυείς επιχειρήσεις πωλούν εκτυπωτές ικανούς να μετατρέπουν κώδικα υπολογιστή σε «ζωντανούς οργανισμούς», ενώ αρχιτέκτονες δικτύων χρησιμοποιούν DNA στη θέση των σκληρών δίσκων. Άλλοι επιστήμονες αναπτύσσουν περίτεχνα συστήματα όπου ανθρώπινα όργανα σε νανοκλίμακα ζουν και αναπτύσσονται έξω από το ανθρώπινο σώμα. Βιολόγοι, μηχανικοί, επιστήμονες των υπολογιστών και πολλοί άλλοι ερευνητές έχουν διαμορφώσει από κοινού ένα σύνθετο οικοσύστημα από ειδικούς, ερευνητικά εργαστήρια, συστήματα υπολογιστών, κρατικούς οργανισμούς και ιδιωτικές επιχειρήσεις το οποίο δημιουργεί νέους τρόπους κατανόησης της ζωής, καθώς και νέες μορφές της. Πρόκειται για μια αληθινή μηχανή της γένεσης.

    Σύντομα η ζωή δεν θα είναι πλέον ένα παιχνίδι της τύχης αλλά απόρροια σχεδιασμού και επιλογής. Η μηχανή της γένεσης θα καθορίσει το πώς αντιλαμβανόμαστε και ορίζουμε την οικογένεια, πώς αναγνωρίζουμε τη νόσο και αντιμετωπίζουμε τη γήρανση, πώς φτιάχνουμε τα σπίτια μας και πώς τρεφόμαστε. Θα παίξει κρίσιμο ρόλο στη διαχείριση της κατάστασης κλιματικής έκτακτης ανάγκης που βιώνουμε σήμερα και τελικά στην ίδια την επιβίωση του ανθρώπινου είδους.

    Περιεχόμενα

    Πρόλογος στην ελληνική έκδοση
    Εισαγωγή
    Θα έπρεπε να είναι η ζωή ένα τυχερό παιχνίδι;

    ΜΕΡΟΣ Α΄: Προέλευση
    1. Λέγοντας όχι στα κακά γονίδια: Η γέννηση της μηχανής της γένεσης
    2. Μια κούρσα ώς τη γραμμή εκκίνησης
    3. Τα τούβλα της ζωής
    4. Ο Θεός, ένας Church κι ένα (ως επί το πλείστον) μαλλιαρό μαμούθ

    ΜΕΡΟΣ Β΄: Τώρα
    5. Η βιοοικονομία
    6. Η Βιολογική Εποχή
    7. Εννέα κίνδυνοι

    ΜΕΡΟΣ Γ΄: Εκδοχές του μέλλοντος
    9. Διερευνώντας ό,τι πρόσφατα έγινε πιθανό
    10. Σενάριο Ένα: Δημιουργώντας το παιδί σας στη Wellspring
    11. Σενάριο Δύο: Τι συνέβη όταν καταργήσαμε τη γήρανση
    12. Σενάριο Τρία: «Πού να φας» 2037, του Ακίρα Γκολντ
    13. Σενάριο Τέσσερα: Υπογείως
    14. Σενάριο Πέντε: Το Υπόμνημα

    ΜΕΡΟΣ Δ΄: Ο δρόμος προς τα εμπρός
    15. Μια νέα αρχή

    Επίλογος
    Ευχαριστίες
    Σημειώσεις
    Βιβλιογραφία
    Ευρετήριο

    Εικαστικό θέμα του εξωφύλλου: David S. Goodsell, RCSB Protein Data Bank and Scripps Research. Ο ζωγραφικός πίνακας δημιουργήθηκε στο πλαίσιο της έκθεσης SciArt η οποία πραγματοποιήθηκε στο συνέδριο της Αμερικανικής Κρυσταλλογραφικής Εταιρείας το 2022.Η Έιμυ Ουέμπ (Amy Webb) είναι αμερικανίδα συγγραφέας και δημοσιογράφος, επίκουρη καθηγήτρια στη Σχολή Επιχειρήσεων Stern του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης. Δραστήριο μέλος πολλών οργανισμών (Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ, αμερικανικό Συμβούλιο Διεθνών Σχέσεων, Επιτροπή Bretton Woods κ.ά.), έχει γράψει μια σειρά από αξιόλογα βιβλία: How to Make J-School Matter (Again) (2015), The Signals Are Talking: Why Today’s Fringe Is Tomorrow’s Mainstream (2016), The Big Nine: How the Tech Titans and Their Thinking Machines Could Warp Humanity (2019).

    Ο Άντριου Χέσσελ (Andrew Hessel) είναι καναδός γενετιστής και επιχειρηματίας, ο οποίος διερευνά την αιχμή της ψηφιακής βιολογίας, με επίκεντρο την πλήρη γονιδιωματική σύνθεση. Άλλοτε ερευνητής σε μεγάλες ιδιωτικές εταιρείες, είναι συνιδρυτής της νεοφυούς εταιρείας Humane Genomics, η οποία ειδικεύεται σε συνθετικούς ιούς που καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα. Είναι επίσης συνιδρυτής και πρόεδρος του Genome Project-Write (GPW), διεθνούς επιστημονικής προσπάθειας για την προώθηση της σχεδίασης και κατασκευής μεγάλων γονιδιωμάτων, μεταξύ των οποίων και του ανθρώπινου. Ένθερμος υποστηρικτής της βιολογίας ανοιχτού κώδικα, θεωρεί τα κύτταρα ζωντανούς υπολογιστές και το DNA γλώσσα προγραμματισμού.

  • ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΑΝΔΗΜΙΑΣ

    ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΑΝΔΗΜΙΑΣ

    ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

    MANUEL DE LEÓN & ANTONIO GÓMEZ CORRAL

    Μετάφραση: Ανδρομάχη Σπανού

    ISBN 978-618-230-075-6

    Διαστάσεις: 14 x 21 cm
    Αριθμός σελίδων:
    192

    Τιμή: € 15

    Έτος έκδοσης: 2024Από τον λοιμό των Αθηνών, το 430 π.Χ., και τη μαύρη πανώλη τον 14ο αιώνα ώς την ισπανική γρίπη το 1918 και την COVID-19 στα πρώτα χρόνια της δεκαετίας του 2020 η ανθρωπότητα έρχεται περιοδικά αντιμέτωπη με πανδημίες που έχουν τεράστιες κοινωνικές επιπτώσεις. Σήμερα, βέβαια, ζούμε σε μια εποχή πολύ διαφορετική από εκείνη των αρχαίων Αθηναίων ή των Ευρωπαίων του Μεσαίωνα, ή ακόμα και από εκείνη στην οποία βρισκόταν ο κόσμος κατά το πρώτο τέταρτο του 20ού αιώνα. Ξέρουμε ποιον πολεμάμε και δουλεύουμε με προηγμένα εργαλεία· αυτά συγκροτούν ένα πλαίσιο στο οποίο τα μαθηματικά παίζουν εξέχοντα ρόλο και αποδεικνύονται όπλο καθοριστικής σημασίας. Οι μαθηματικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται προκειμένου να προλαμβάνουμε, να προβλέπουμε, να ελέγχουμε και να καταπολεμούμε τις ασθένειες αξιοποιούν πρακτικά όλο τον επιστημονικό κλάδο, από τις διαφορικές εξισώσεις μέχρι τη βελτιστοποίηση, ενώ περιλαμβάνουν επίσης τη στατιστική, τις χρονοσειρές, τις αλυσίδες Μαρκόφ, τις αριθμητικές μεθόδους, τη γεωμετρία κ.λπ.· η μαθηματική επιστήμη βρίσκεται κυριολεκτικά στην υπηρεσία της κοινωνίας.

    Περιεχόμενα

    Εισαγωγή

    1. Η μορφή του εχθρού
      2. Επιδημίες και εμβόλια: Ντάνιελ Μπερνούλλι εναντίον Ζαν λε Ρον ντ’ Αλαμπέρ
      3. Τα μαθηματικά ενάντια στην ελονοσία και τα μηχανιστικά μοντέλα
      4. Το μοντέλο SIR και πέρα από αυτό
      5. Κάθετη μετάδοση και η εξάλειψη των επωνύμων
      6. Οι αλυσίδες του Αντρέι Μαρκόφ στη βιολογία
      7. Χρονοσειρές και η τιμή του παρατηρούμενου
      8. Οι κοινωνικές όψεις μιας πανδημίας

    Επίλογος: Πήραμε το μάθημά μας;
    Ευχαριστίες
    Βιβλιογραφία
    Ο Manuel de León είναι μαθηματικός, καθηγητής ερευνών στο Ανώτερο Συμβούλιο Επιστημονικών Ερευνών (CSIC) και ιδρυτής του Ινστιτούτου Μαθηματικών Επιστημών της Ισπανίας. Διετέλεσε μέλος της Εκτελεστικής Επιτροπής της Διεθνούς Μαθηματικής Ένωσης (IMU) και του Διεθνούς Συμβουλίου Επιστημών (ICSU).

    Ο Antonio Gómez Corral είναι μαθηματικός και καθηγητής του Πανεπιστημίου Κομπλουτένσε της Μαδρίτης (UCM). Τα επιστημονικά του ενδιαφέροντα, τόσο σε επίπεδο έρευνας όσο και εκλαΐκευσης της επιστήμης, επικεντρώνονται στις εφαρμογές των στοχαστικών δια­δικασιών στη βιολογία, ιδιαίτερα στην εξάπλωση των μεταδοτικών ασθενειών.

  • Η ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΟ ΠΝΕΥΜΑ ΤΗΣ ΕΠΟΧΗΣ

    Η ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΟ ΠΝΕΥΜΑ ΤΗΣ ΕΠΟΧΗΣ

    Erwin Schrödinger

    Μετάφραση: Κωνσταντίνα Γεωργούλια

    Το παρόν κείμενο είναι το πέμπτο κεφάλαιο από το βιβλίο του Erwin Schrödinger με τίτλο Science and the Human Temperament (Η Επιστήμη και η Ανθρώπινη Ιδιοσυγκρασία) που εκδόθηκε το 1935 στο Λονδίνο από τις εκδόσεις George Allen & Unwin Ltd.Σε αυτό το κεφάλαιο, θα θίξω το ζήτημα του σε ποιο βαθμό έχει περιγραφεί η εικόνα του φυσικού σύμπαντος, όπως μας την έχει παρουσιάσει η σύγχρονη επιστήμη, υπό την επιρροή ορισμένων σύγχρονων τάσεων, οι οποίες δεν αφορούν μόνο την επιστήμη. Βλέπουμε αυτές οι τάσεις να κυριαρχούν στις τέχνες και στα τεχνουργήματα (Σ.τ.Μ.: «Crafts» στο πρωτότυπο. Αρχικά, με τον όρο «crafts» όριζαν τη χειροτεχνία, τα χειροποίητα αντικείμενα, αλλά μετά τον 19ο αιώνα χαρακτήριζαν τον σχεδιασμό και τη μηχανική παραγωγή χρηστικών αντικειμένων, π.χ. κοσμήματα, καθρέπτες, χτένες κτλ. Πρόκειται για όρο αγγλοσαξονικό, από την απαρχή της βιομηχανικής επανάστασης.), στην πολιτική και στις βιομηχανικές και κοινωνικές δομές. Για παράδειγμα, στην τέχνη, μια κυρίαρχη ιδέα είναι εκείνη της απλότητας και της σκοπιμότητας –reine Sachlichkeit, για να χρησιμοποιήσω μια γερμανική έκφραση– και η ίδια σκέψη κυριαρχεί και σε ολόκληρο τον κλάδο των τεχνουργημάτων. Στην πολιτική και στην κοινωνική τάξη, η επιθυμία για αλλαγή και ελευθερία από τον ζυγό του νόμου, των συμβάσεων και της εξουσίας είναι ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό. Η φιλοσοφική και ηθική οπτική μας είναι αισθητά σχετική και όχι απόλυτη. Στην κοινωνική και εμπορική και βιομηχανική οργάνωσή μας, οι μέθοδοι ελέγχου των μαζών και ο εξορθολογισμός είναι η μόδα της εποχής. Σε αυτά έρχεται να προστεθεί εκείνη η αξιοσημείωτη εφεύρεση του καιρού μας που ακούει στο όνομα στατιστική. Ας πάρουμε καθεμία από αυτές τις κύριες τάσεις και ας τη συζητήσουμε ξεχωριστά, επισημαίνοντας παρόμοια χαρακτηριστικά στη σύγχρονη φυσική επιστήμη.

    Απλότητα και σκοπιμότητα στις τέχνες και στα τεχνουργήματα. Ελάχιστοι ζωγράφοι πορτραίτων στις μέρες μας –για να πάρουμε ως παράδειγμα αυτό το είδος της τέχνης– θα σκέφτονταν να ζωγραφίσουν ένα πορτραίτο όπως εκείνο του Πάπα Λέοντα Χ του Ραφαήλ, όπου η κάθε λεπτομέρεια του ενδύματος και των επίπλων έχει δουλευτεί με μεγάλη προσοχή. Οι καλλιτέχνες μας θα είναι ικανοποιημένοι αν αιχμαλωτίσουν τα βασικά χαρακτηριστικά του μοντέλου τους και θα θεωρήσουν την όποια προσπάθεια που έχει να κάνει με τη διακόσμηση ή τη λεπτομερή ζωγραφική των αξεσουάρ ως εμπόδιο όσον αφορά τον κύριο σκοπό, ο οποίος είναι να παρουσιάσουν τον χαρακτήρα του μοντέλου, όπως αυτός απεικονίζεται στα βασικά χαρακτηριστικά του. Πίσω από όλη τη δεξιοτεχνία μας υπάρχει η ίδια ακριβώς θέληση που έχει να κάνει με τη σκοπιμότητα. Στην κατασκευή των σπιτιών και των επίπλων μας και όλων των οικιακών αξεσουάρ, στους τρόπους κατασκευής που υιοθετούνται από τους μηχανικούς αυτοκινήτων και του σιδηροδρόμου και των πλοίων, οτιδήποτε δεν συμβάλλει στον βασικό σκοπό εξορκίζεται. Νιώθουμε ότι δεν θέλουμε καμία διακόσμηση που δεν θα εναρμονιζόταν με την κεντρική ιδέα της πρακτικής χρησιμότητας. Και εξορκίζουμε αυτά τα διακοσμητικά αξεσουάρ όχι λόγω έλλειψης καλλιέργειας ή λόγω κακόγουστου ωφελιμισμού, αλλά μάλλον γιατί είμαστε πεπεισμένοι ότι αν πληρείται το κριτήριο της χρησιμότητας αυτό θα εξελίξει τον δικό του τύπο ομορφιάς. Δεν φοβόμαστε πλέον τους τεράστιους άδειους χώρους όσον αφορά την επίπλωσή μας ή τους τοίχους μας. Δεν έχουμε πλέον αυτό που αποκαλούν οι Γερμανοί Platzangst, τον φόβο των άδειων χώρων. Πράγματι, θα πρέπει να το θεωρούμε κακογουστιά να γεμίζουμε αυτούς τους άδειους χώρους πάνω στους τοίχους μας με ανούσιες εικόνες μέσα σε περίτεχνα σκαλισμένες κορνίζες ή να ποικίλλουμε τη μονοτονία του άθικτου τοίχου με σπειροειδή διακοσμητικά στοιχεία ή πίνακες ή άλλη σκαλιστή διακόσμηση.

    Τώρα, υπάρχει κάτι παρόμοιο στην επιστήμη μας. Αρχίζουμε να διατυπώνουμε μια άποψη όσον αφορά τη διαμόρφωση της εικόνας μας σχετικά με το φυσικό σύμπαν με τέτοιο τρόπο, ώστε να αντιπροσωπεύει μόνο τα γεγονότα που μπορούν στην πραγματικότητα να επαληθευτούν μέσω του πειράματος και αποφεύγουμε όσο πιο πολύ μπορούμε όλες τις εκούσιες θεωρίες ή υποθέσεις. Δεν θέλουμε διακοσμητικά αξεσουάρ. Όπως δεν φοβόμαστε πλέον τις γυμνές επιφάνειες στα έπιπλά μας και στα δωμάτια που κατοικούμε, έτσι και στην επιστημονική εικόνα που έχουμε για τον εξωτερικό κόσμο δεν προσπαθούμε να γεμίσουμε τους άδειους χώρους. Προσπαθούμε να αποκλείσουμε οτιδήποτε που στη θεωρία δεν μπορεί να είναι το αντικείμενο της πειραματικής παρατήρησης. Και πιστεύουμε ότι είναι καλύτερο να αφήσουμε το αίσθημα έλλειψης πληρότητας ανικανοποίητο αντί να εισαγάγουμε νοητικές δομές, οι οποίες δεν μπορούν από τη φύση τους να ελεγχθούν πειραματικά όσον αφορά την αντιστοιχία τους με την εξωτερική πραγματικότητα.

    Ως παράδειγμα, θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω την ανάπτυξη της κινητικής θεωρίας των αερίων. Στο παρελθόν, τα μόρια των αερίων θεωρούνταν λείες, ελαστικές μπάλες ή σφαιροειδή, σαν μικροσκοπικές μπάλες του μπιλιάρδου –αλλά απολύτως ελαστικές– που αναπηδούσαν, όταν συγκρούονταν μεταξύ τους ή με τα τοιχώματα του δοχείου. Σταδιακά, θεωρήθηκε επαρκές και πράγματι προτιμότερο να αντικαταστήσουμε τις μπάλες του μπιλιάρδου με μηχανικά συστήματα, η ακριβής φύση των οποίων μπορεί να παραμείνει απροσδιόριστη, δεδομένου μόνο τού ότι υπακούν ακριβώς στους μηχανικούς νόμους. Ωστόσο, αυτά με τη σειρά τους θεωρήθηκαν σταδιακά ακατάλληλα όσον αφορά την εφαρμογή τους στην εσωτερική δομή των ατόμων και των μορίων και, στη συνέχεια, προέκυψε ότι τα κύρια αποτελέσματα που έδωσε η παλαιότερη θεωρία των αερίων μπορούσαν να ληφθούν υπόψη χωρίς καμία άλλη υπόθεση από εκείνη που υποστηρίζει ότι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας και της ορμής θεωρείται ότι επηρεάζει τις συγκρούσεις των μορίων μεταξύ τους ή με τα τοιχώματα του δοχείου. Και είναι ακόμη και αρκετό να θεωρήσουμε ότι αυτοί οι νόμοι εκφράζουν απλώς μέσους όρους, δηλαδή ότι είναι ορθοί μόνο για έναν μεγάλο αριθμό μοριακών συγκρούσεων που λαμβάνονται υπόψη χονδρικά.

    Άλλο ένα παράδειγμα είναι αυτό της εντυπωσιακής συμπεριφοράς που έχει να κάνει με τη σύγχρονη έννοια της κβαντικής μηχανικής, όπως αυτή εφαρμόζεται στα ατομικά προβλήματα που ήρθαν αντιμέτωπα με την πρωιμότερη διατύπωση. Πρόκειται για ένα θεμελιώδες αξίωμα της σύγχρονης κβαντικής θεωρίας, σύμφωνα με το οποίο, ένα άτομο, όταν εκπέμπει ακτινοβολία, αλλάζει από ένα πολύ διακριτά ορισμένο επίπεδο υψηλότερης ενέργειας σε ένα διακριτά ορισμένο επίπεδο χαμηλότερης ενέργειας και εκπέμπει μια ποσότητα ενέργειας ως κύμα φωτός, του οποίου η συχνότητα ορίζεται με ακρίβεια. Ας ονομάσουμε το πρώτο επίπεδο ενέργειας Ε1 και το δεύτερο Ε2. Τότε, η συχνότητα του κύματος φωτός είναι (Ε1Ε2)/h, όπου h είναι η σταθερά του Planck1. Σημαντικότατο κομμάτι αυτής της θεωρίας είναι ότι δεν απαντώνται ποτέ ενδιάμεσες τιμές ενέργειας, ανάμεσα στην Ε1 και την Ε2. Αλλάζει, λοιπόν, το άτομο ακαριαία, δηλαδή χωρίς να απαιτηθεί χρόνος, από τη μία κατάσταση ενέργειας στην άλλη; Αυτό δεν μπορεί να ισχύει, μιας και ο κυματοσυρμός, τον οποίο παράγει, μπορεί να αποδειχθεί ότι έχει ένα σημαντικό μήκος, σε ορισμένες περιπτώσεις πάνω από ένα μέτρο, και άρα η εκπομπή πρέπει να απαιτεί χρόνο, ο οποίος, από τη σκοπιά της ατομικής αντίδρασης, είναι σημαντικός. Τι ενέργεια έχει το άτομο κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου – δηλαδή κατά την εκπομπή του κυματοσυρμού; Είναι Ε1 ή Ε2; Όποια απάντηση και αν επιλέξουμε να δώσουμε, θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας ορισμένες δυσκολίες. Γιατί όσο η ατομική ενέργεια εξακολουθεί να είναι Ε1, η ενέργεια του φωτός θα εκπεμπόταν, κατά κάποιον τρόπο, «σε δόσεις». Και αν το άτομο πραγματοποιήσει τη μεταπήδηση σε Ε2, προτού ολοκληρωθεί η διαδικασία της ακτινοβολίας, τότε θα είναι σαν να πραγματοποιεί την πληρωμή «προκαταβολικά». Σε κάθε περίπτωση, τι συμβαίνει στην ιερή Αρχή της Διατήρησης της Ενέργειας, αν, για παράδειγμα, λάμβανε χώρα κάποια βίαιη παρεμβολή, η οποία θα διέκοπτε τη διαδικασία, όπως η σύγκρουση με ένα άλλο άτομο; Αυτό το δίλημμα παρέμεινε άλυτο στην παλαιότερη κβαντική θεωρία: αλλά η νεότερη κβαντική θεωρία υιοθετεί την παράδοξη στάση ότι το ερώτημα είναι ανούσιο. Δεν πρέπει να ρωτάμε τι ενέργεια έχει «στ’ αλήθεια» το άτομο ανά πάσα στιγμή, εκτός αν μπορούμε να τη μετρήσουμε. Και, σύμφωνα με τον Heisenberg2, αυτή η μέτρηση είναι θεωρητικώς αδύνατη χωρίς την ενεργητική αλληλεπίδραση με το σύστημα, η οποία γίνεται όλο και πιο σημαντική όσο πιο ακριβής γίνεται η μέτρηση (αυτό αφορά τη σχέση αβεβαιότητας ανάμεσα στην ενέργεια και τον χρόνο). Αν αποφασίσουμε να πραγματοποιήσουμε τη μέτρηση, τότε υποστηρίζεται ότι θα βρούμε είτε την τιμή Ε1 είτε την Ε2, ποτέ μια ενδιάμεση τιμή· και, επίσης, σε πλήρη αντιστοιχία, θα ανιχνεύσουμε γύρω από το άτομο είτε τη συνολική ποσότητα ενέργειας, Ε1Ε2, με τη μορφή ακτινοβολίας, ή απολύτως τίποτα. Άρα, αν εξετάσουμε πειραματικά, δεν θα διαπιστώσουμε ποτέ να παραβιάζεται η Αρχή της Διατήρησης της Ενέργειας. Αν δεν εξετάσουμε πειραματικά, ε, τότε, λοιπόν, είμαστε υποχρεωμένοι να αποφύγουμε να δώσουμε οποιοδήποτε νόημα στην έννοια της πραγματικής ενέργειας του συστήματος! Η εικόνα που έχουμε για τον κόσμο θα πρέπει να παραμείνει γυμνή και άδεια υπό αυτή την έννοια – δεν φοβόμαστε τον άδειο χώρο πάνω στον καμβά μας. Εδώ παρουσιάζω τη σύγχρονη άποψη, χωρίς να της ασκώ κριτική. Μπορείτε, αν θέλετε, να την αποκαλέσετε επιστημονική μόδα της εποχής, γιατί αυτή είναι που μας ενδιαφέρει για τον σκοπό της παρούσας συζήτησης.

    Επιθυμία για Αλλαγή και Ελευθερία από την Εξουσία: Σε σχεδόν κάθε τομέα της ανθρώπινης δραστηριότητας, τον πολιτικό, τον κοινωνικό, τον καλλιτεχνικό ή τον θρησκευτικό, υπάρχει σήμερα ένας έντονος σκεπτικισμός σε σχέση με τις παραδοσιακά αποδεκτές αρχές. Ασφαλώς, σε όλες τις εποχές, υπήρχε η επιθυμία για αλλαγή· αλλιώς, η ζωή δεν θα εξελισσόταν. Αλλά αυτό που εντυπωσιάζει περισσότερο σήμερα είναι ότι η επιθυμία των ανθρώπων να μην παρασυρθούν από το ρεύμα των παραδεδομένων ιδεών επεκτείνεται όχι μόνο σε κάθε κλάδο της ανθρώπινης δραστηριότητας, αλλά είναι και μια συνήθης στάση που υιοθετούν όλες οι τάξεις. Και επιπλέον, οι ριζοσπάστες αυτοί καθαυτοί δεν συνιστούν πλέον μια μειονότητα εκκεντρικών και ενοχλητικών· η επιθυμία για αλλαγή είναι πανανθρώπινη. Είναι ένα πνευματικό χαρακτηριστικό των πιο υπεύθυνων και σοβαρών ανθρώπων από εμάς, και όχι απλώς μια τρελή ιδέα του όχλου, ο οποίος είναι πάντα έτοιμος να επιρρίψει την ευθύνη για τις δυστυχίες που βιώνει στην ανοησία των άλλων και σκέφτεται ότι οτιδήποτε άλλο εκτός από την τωρινή τάξη θα ήταν καλύτερο. Η τάση να υποτιμούμε την αξία των υπαρχόντων θεσμών φαίνεται πιο έντονα στη γενική στάση απέναντι στην εξουσία κάθε είδους, ιδίως εκείνη την εξουσία, η οποία βασίζεται αποκλειστικά στην παράδοση. Οτιδήποτε θα πρέπει να υπόκειται σε ανεξάρτητο εξονυχιστικό έλεγχο και ένας θεσμός, ο οποίος δεν μπορεί να αιτιολογήσει τον εαυτό του, σε αυτή τη βάση, θα πρέπει να εγκαταλείπεται. Θα πρέπει να έχει κάτι άλλο που να τον προτείνει, αντί απλώς την ιστορική εξέλιξη ή την αποδοχή των προηγούμενων γενεών.

    Δεν θα υπερασπιστώ εδώ αυτή την τάση ούτε θα καταφερθώ εναντίον της. Υπάρχει και πρέπει να τη θεωρήσουμε δεδομένη. Και βλέπουμε η επιρροή της να είναι πολύ έντονα αισθητή στη σύγχρονη φυσική. Ωστόσο, στην περίπτωση της φυσικής επιστήμης, μπορούμε να εντοπίσουμε την απαρχή του κινήματος πολύ πιο πριν από τον παγκόσμιο πόλεμο (Σ.τ.Μ.: Πρόκειται για τον Α´ Παγκόσμιο Πόλεμο.). Το πρώτο βήμα προς την κατεύθυνση της ριζικής αλλαγής ήταν η ανακάλυψη αυτού που αποκαλείται μη ευκλείδεια γεωμετρία πριν από πάνω από εκατό χρόνια. Αργά και διακριτικά, αλλά με αυξανόμενη ένταση αναδύθηκε το ερώτημα που είχε να κάνει με το ποια γεωμετρία είναι στ’ αλήθεια πραγματική – η παραδοσιακά ιερή γεωμετρία του Ευκλείδη, σύμφωνα με την οποία ο τρισδιάστατος χώρος είναι ανάλογος προς ένα απείρως επεκτεινόμενο επίπεδο σε δύο διαστάσεις, ή μία από τις προσφάτως επινοημένες γεωμετρίες που παρουσιάζουν έναν συγκεκριμένο θετικά ή αρνητικά καμπύλο χώρο. Η τόλμη που φανερώνει αυτή η ιδέα θα σας εκπλήξει, όταν θυμηθείτε ότι, με τη θετική καμπυλότητα, ο τρισδιάστατος χώρος θα έβρισκε τη δισδιάστατη αναλογία του στην επιφάνεια μιας τεράστιας μπάλας και, όπως ακριβώς η επιφάνεια της μπάλας, θα ήταν πεπερασμένος, αν και απεριόριστος.

    Συχνά, αναφέρεται –αν και μου έχουν πει ότι δεν μπορεί να αποδειχθεί από τίποτε από αυτά που έχει γράψει ο Gauss3 στα άρθρα ή στις επιστολές του– ότι αυτός ο σπουδαίος μαθηματικός, πραγματοποιώντας μια τριγωνομέτρηση στη Βόρεια Γερμανία, είχε την ελπίδα μιας πιθανής πειραματικής απόφασης ανάμεσα στις διαφορετικές γεωμετρίες. Γιατί με βάση και τους δύο τύπους της μη ευκλείδειας γεωμετρίας, το άθροισμα των γωνιών ενός τριγώνου θα έπρεπε να μην είναι 180°, είτε η τιμή αυτή είναι μεγαλύτερη είτε μικρότερη· η τιμή 180° είναι χαρακτηριστική μόνο για τη συνήθη ευκλείδεια περίπτωση, η οποία βρίσκεται ακριβώς στο ενδιάμεσο. Επιπλέον, η απόκλιση θα πρέπει να είναι ανάλογη με το εμβαδόν του τριγώνου. Αν αυτός ο θρύλος του Gauss είναι αληθής, θα μπορούσε κανείς να τον θεωρήσει μια ένδειξη της προοδευτικής διάνοιάς του, αφού δεν δίστασε να απομακρυνθεί από την ιερή παράδοση, με βάση την οποία οτιδήποτε άλλο μέχρι την τότε αποδεκτή γεωμετρία ήταν αδύνατο. Από την άλλη, αν ο θρύλος είναι αναληθής, αυτό μπορεί να ισχύει γιατί ο Gauss είχε μια ακόμη μεγαλύτερη διορατικότητα όσον αφορά το ερώτημα! Γιατί από εκείνη την εποχή, έχουμε μάθει από τον Henri Poincaré4 ότι θα ήταν πολύ δύσκολο να αναμένουμε μια πειραματική απόφαση, δηλαδή ότι υπό μία ορισμένη έννοια είναι θεωρητικώς αδύνατη. Από τη στιγμή που η μέτρηση των γωνιών θα πρέπει προφανώς να γίνει με οπτικά όργανα, εξαρτάται, καταρχάς, από την ένταση των ακτίνων του φωτός, και στη συνέχεια από την κίνηση των μεταλλικών στροφέων και άλλων εξαρτημάτων που κινούνται σε αυτό που ήταν ίσως ένας μη ευκλείδειος χώρος. Όλα αυτά οδήγησαν τον Poincaré στο συμπέρασμα ότι είμαστε απολύτως ελεύθεροι να πιστεύουμε οποιαδήποτε γεωμετρία θέλουμε να είναι αληθής. Επιλέγουμε εκείνη που μας είναι πιο βολική – δηλαδή τη γεωμετρία σύμφωνα με την οποία οι νόμοι της φύσης εμφανίζονται με την απλούστερη μορφή τους και σύμφωνα με την οποία μπορούμε με τον απλούστερο τρόπο να εκφράσουμε τους νόμους της διάδοσης του φωτός, την κίνηση των πραγματικών στερεών σωμάτων και ούτω καθεξής.

    Η επαναστατική τάση της σύγχρονης φυσικής έχει εκφραστεί πιο έντονα στη θεωρία της σχετικότητας και στην κβαντική θεωρία. Η δεύτερη αμφισβητεί ακόμη και την εγκυρότητα της αρχής της αιτιότητας. Με την ευκαιρία, να πω εδώ ότι πιστεύω πως ό,τι ισχύει στη γεωμετρία ισχύει και στην αιτιότητα. Δεν μπορεί ποτέ να αποφασιστεί πειραματικά αν η αιτιότητα στη φύση είναι «αληθής» ή «αναληθής». Η σχέση μεταξύ αιτίου και αιτιατού, όπως επισήμανε ο Hume5 πριν από πολύ καιρό, δεν είναι κάτι που βρίσκουμε στη φύση, αλλά είναι ένα χαρακτηριστικό του τρόπου με τον οποίο βλέπουμε τη φύση. Είμαστε απολύτως ελεύθεροι να υποστηρίξουμε αυτή την αρχή της αιτιότητας ή να την αλλάξουμε όπως μας βολεύει, με την έννοια ότι μπορούμε να την εκλάβουμε με όποιον τρόπο οδηγεί σε μια απλούστερη περιγραφή των φυσικών φαινομένων. Και εδώ θα πρέπει να επισημανθεί ότι όχι μόνο είμαστε ελεύθεροι να απορρίψουμε μια εδώ και πολύ καιρό αποδεκτή αρχή, όταν πιστεύουμε ότι βρήκαμε κάτι πιο βολικό από την άποψη της φυσικής έρευνας, αλλά και ότι είμαστε, επίσης, ελεύθεροι να υιοθετήσουμε εκ νέου την απορριφθείσα αρχή, όταν δούμε ότι κάναμε λάθος που την αφήσαμε στην άκρη. Αυτό το λάθος μπορεί εύκολα να γίνει φανερό με την ανακάλυψη νέων δεδομένων. Μια αναπτυσσόμενη εμπειρική επιστήμη δεν χρειάζεται και δεν πρέπει να φοβάται ότι θα αποδοκιμαστεί λόγω έλλειψης συνέπειας ανάμεσα στα συμπεράσματά της τις επόμενες εποχές.

    Η Ιδέα της Σχετικότητας και του Αναλλοίωτου: Πιστεύω ότι αυτή η ομάδα ιδεών θα πρέπει να αντιμετωπιστεί ξέχωρα από την επαναστατική πτυχή της, γιατί αυτή καθαυτή εκτείνεται πέρα από το αντικείμενο της φυσικής. Η ιδέα της σχετικότητας είναι πολύ παλαιότερη από τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Οι πρώτοι ιστορικά γνωστοί σχετικιστές της Δύσης ήταν οι Έλληνες Σοφιστές, οι οποίοι υποστήριζαν ότι μπορούσαν με την τέχνη των λέξεων να αποδείξουν εξίσου το αληθές είτε της μίας είτε της άλλης από δύο αντικρουόμενες δηλώσεις. Παρόλο που μια τέτοιου είδους διαφήμιση θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για τους δικηγόρους και τους πολιτικούς, ωστόσο τείνω να πιστεύω ότι οι Σοφιστές είχαν αρχικά ως στόχο κάτι πολύ πιο σοβαρό από το να καυχηθούν απλώς για την αυτού εξοχότητά τους με εξαιρετικά πειστικά λόγια. Είμαι σίγουρος ότι ήθελαν να τονίσουν την αλήθεια ότι μια δήλωση είναι πολύ σπάνια απλώς είτε σωστή είτε λάθος, αλλά ότι σχεδόν πάντα μπορεί να βρεθεί μια άποψη με βάση την οποία είναι σωστή και μια άλλη άποψη με βάση την οποία είναι λάθος. Πολύ γενικά, ο πυρήνας της ιδέας της σχετικότητας είναι ο εξής: Ακόμη και σε ένα πολύ συγκεκριμένο ερώτημα το οποίο έχει τεθεί με ακρίβεια (για παράδειγμα: κινείται η Γη στο μέσο μέσα από το οποίο διαδίδονται τα κύματα του φωτός ή όχι;), παρόλο που το ερώτημα μπορεί να απαντηθεί με ένα απλό «Ναι» ή «Όχι», ωστόσο κάποιος μερικές φορές πρέπει να απαντήσει λέγοντας: Εξαρτάται από το πώς το βλέπει κανείς. Εξαρτάται. Αλλά ασφαλώς δεν είναι αυτή η διφορούμενη απάντηση που περιέχει τη σπουδαία σκέψη. Το πραγματικό βασικό σημείο είναι να δομήσουμε αυτό το Εξαρτάται με τέτοιο τρόπο ώστε οι αντιφάσεις που οδήγησαν στο δίλημμα να ακυρωθούν.

    Στο παράδειγμα στο οποίο αναφέρθηκα εμμέσως, η λεγόμενη εκτροπή του φωτός που προέρχεται από έναν σταθερό αστέρα φαινόταν να αντιτίθεται στα αποτελέσματα του πειράματος του Michelson6. Με τον όρο «εκτροπή» δηλώνουμε το γεγονός ότι η κατεύθυνση στην οποία βλέπουμε τον σταθερό αστέρα αλλάζει ελαφρώς, όταν αλλάζει η κατεύθυνση της κίνησης της Γης κατά τη διάρκεια της ετήσιας περιστροφής της. Το προφανές συμπέρασμα ήταν ότι η Γη κινείται αντίθετα με τα κύματα του φωτός, όπως ακριβώς ο οδηγός ενός αυτοκινήτου κινείται αντίθετα με τη βροχή που χτυπάει πάνω στο παρμπρίζ του. Σε εκείνον φαίνεται σαν η βροχή να έρχεται πάνω του από μπροστά. Αν αυτό το συμπέρασμα ήταν σωστό, κάποιος θα μπορούσε να συμπεράνει, επίσης, ότι σε ένα εργαστήριο, το οποίο κινείται μαζί με τη Γη, μια ακτίνα φωτός θα έπρεπε να χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να ταξιδέψει, για παράδειγμα, από το ένα άκρο του εργαστηρίου στο άλλο, αν αυτή είναι η κατεύθυνση της κίνησης της Γης (και, κατά συνέπεια, του εργαστηρίου) απ’ ό,τι αν ήταν η αντίθετη κατεύθυνση. Γιατί όταν ο στόχος κινείται προς τον δρομέα, ο δρομέας θα τον φτάσει νωρίτερα απ’ ό,τι όταν ο στόχος απομακρύνεται. Αλλά το πείραμα του Michelson αποδεικνύει ότι χρειάζεται ο ίδιος χρόνος και στις δύο περιπτώσεις. Πολλές εξηγήσεις έχουν διατυπωθεί όσον αφορά αυτή τη δυσκολία, αλλά καμία τους δεν είναι ικανοποιητική. Για παράδειγμα, υπάρχει μία που επιχειρεί να λύσει τον γρίφο, προτείνοντας ότι η δέσμη φωτός που προέρχεται από ένα εργαστήριο-πηγή αποκτά την ταχύτητα της πηγής τη στιγμή της εκπομπής, δηλαδή την ταχύτητα της Γης, με περίπου τον ίδιο τρόπο που μια σφαίρα η οποία εκτοξεύεται από ένα αεροπλάνο λαμβάνει την ταχύτητα του γρήγορα κινούμενου αεροπλάνου μαζί με την ταχύτητα που της δίνει το όπλο από το οποίο εκτοξεύεται.

    Αλλά αυτή η υπόθεση δεν λειτουργεί. Γιατί γνωρίζουμε ότι υπάρχουν μακρινά δίδυμα αστέρια, τα οποία περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Τώρα, αν η παραπάνω εξήγηση ήταν ορθή, θα έπρεπε να ισχύει και για το φως που εκπέμπεται από τα αστέρια. Κατά συνέπεια, το φως που εκπέμπεται όταν το αστέρι απομακρύνεται από εμάς οφείλει να ξεκινήσει το ταξίδι του με μια μικρότερη ταχύτητα απ’ ό,τι το φως που εκπέμπεται λίγη ώρα αργότερα, όταν το αστέρι κινείται προς το μέρος μας. Αν ίσχυε κάτι τέτοιο, θα οδηγούσε σε μια απελπιστική «σύγχυση»· γιατί θα σήμαινε ότι το φως, το οποίο είχε εκπεμφθεί αργότερα θα έφτανε σε εμάς νωρίτερα, αν υποθέσουμε ότι η αλλαγή κατεύθυνσης είχε λάβει χώρα στο ενδιάμεσο. Αλλά δεν μπορούμε να βρούμε κανένα ίχνος αυτής της σύγχυσης του φωτός που προέρχεται από μακρινές δίδυμες πηγές.

    Η πολύ μεγάλη δυσκολία που έχει το να ελέγξουμε αν όλα αυτά τα δεδομένα συμφωνούν μεταξύ τους οδήγησε τελικά σε αυτό που ονομάζεται Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Εδώ, μπορώ μόνο να δείξω το βασικό σημείο της. Η κίνηση ενός σώματος μπορεί να παρατηρηθεί απευθείας μόνο σε σχέση με ένα άλλο σώμα που λειτουργεί ως ένα «σύστημα αναφοράς». Τώρα ας προσπαθήσουμε απλώς να υποθέσουμε ότι η έννοια της κίνησης δεν έχει κανένα άλλο νόημα παρά μόνο αυτό της σχετικής κίνησης των υλικών σωμάτων. Αν ήταν δυνατό να διατυπώσουμε όλους τους νόμους της Φύσης, συμπεριλαμβανομένων των νόμων της οπτικής, ώστε να συνεπάγονται μόνο τις σχετικές ταχύτητες των υλικών σωμάτων, τότε, αυτομάτως, στο πείραμα του Michelson, όπου όλα τα εν λόγω σώματα (η Γη, τα οπτικά όργανα και ο παρατηρητής) δεν κινούνται καθόλου το ένα σε σχέση με το άλλο, καμία ταχύτητα ενός σώματος δεν μπορεί να εμφανιστεί στα αποτελέσματα του πειράματος. Ωστόσο, στην περίπτωση της εκτροπής του φωτός που προέρχεται από έναν μακρινό αστέρα, υπάρχουν στην πραγματικότητα δύο υλικά συστήματα, και συγκεκριμένα ο παρατηρητής πάνω στη Γη και ο σταθερός αστέρας. Είναι πιθανό οι σχετικές ταχύτητές τους να πρέπει να ληφθούν υπόψη.

    Αυτή η περίπτωση μπορεί, επίσης, να χρησιμεύσει ως πείραμα του αποκλεισμού των περιττών χαρακτηριστικών στην επιστημονική εικόνα μας όσον αφορά το φυσικό σύμπαν. Αν αποκλείσουμε την αφηρημένη έννοια την οποία αποκαλούμε «κίνηση», όπως επίσης και την έννοια της «ταυτοχρονίας» (στην οποία δεν θα υπεισέλθω εδώ), τότε ερχόμαστε αντιμέτωποι με εκείνους τους «άδειους χώρους», οι οποίοι προκάλεσαν μια κάποια ταραχή στους περισσότερους από εμάς, όταν προτάθηκε για πρώτη φορά η ιδέα του αποκλεισμού εκείνων των χαρακτηριστικών.

    Η έννοια του Αναλλοίωτου είναι η απαραίτητη συμπληρωματική ιδέα στη γενική ιδέα της σχετικότητας. Αν δηλώσετε ότι το ερώτημα, το οποίο έχουμε διατυπώσει, δεν μπορεί να απαντηθεί με ένα «Ναι» ή ένα «Όχι» –κάτι το οποίο σημαίνει, για να είμαστε ευθείς, ότι έχουμε διατυπώσει ένα ανόητο ερώτημα– τότε ας δούμε πώς πρέπει να διατυπώσουμε ένα ερώτημα, ώστε να έχει νόημα! Ποια πράγματα είναι ανεξάρτητα από το δικό σας οικτρό Εξαρτάται; Για παράδειγμα, στη Θεωρία της Σχετικότητας, ποια πράγματα είναι ανεξάρτητα από το Σύστημα Αναφοράς; – Αυτά τα ερωτήματα δείχνουν ακριβώς τι σημαίνει η έννοια του Αναλλοίωτου. Όταν διατυπώσουμε την ιδέα, αυτή αποδεικνύεται τόσο περιεκτική, ώστε όλος ο σχηματισμός των ανθρώπινων ιδεών φαίνεται να υπόκειται σε αυτή. Στο προηγούμενο κεφάλαιο, υποστήριξα ότι στην επιστημονική πρακτική αποδεχόμαστε ένα πείραμα, ως ένα νόμιμο μέρος της ομάδας των εδραιωμένων επιστημονικών δεδομένων μόνο αν το αποτέλεσμα του πειράματος είναι αναπαράξιμο. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να είναι κάτι Αναλλοίωτο, όχι μόνο σε σχέση με τον παρατηρητή, αλλά και σε σχέση με πολλά άλλα πράγματα. Εν ολίγοις, πρέπει να είναι κάτι Αναλλοίωτο σε σχέση με οτιδήποτε εκτός από εκείνες τις συνθήκες, τις οποίες επισημαίνουμε ειδικά ως απαραίτητες, όταν περιγράφουμε το πείραμα. Και υπό μία πολύ πιο γενική έννοια, το όλο ερώτημα που συζητιέται σε αυτό και στο προηγούμενο κεφάλαιο είναι ένα ερώτημα αμεταβλητότητας. Το ερώτημα που τίθεται είναι αν τα αποτελέσματα της φυσικής επιστήμης αποτελούν σταθερές σε σχέση με το πολιτισμικό περιβάλλον μέσα στο οποίο ζούμε ή αν θα πρέπει να αναφέρονται σε αυτό το περιβάλλον ως ένα Πλαίσιο Αναφοράς. Στη δεύτερη περίπτωση, όταν το πολιτισμικό περιβάλλον υφίσταται μια ριζική αλλαγή, τα αποτελέσματα της επιστήμης, παρόλο που μπορεί να μη γίνουν ψευδή στη λεπτομέρεια, θα αποκτούσαν ωστόσο ένα τελείως διαφορετικό νόημα και ενδιαφέρον.

    Ας έρθουμε τώρα στο επόμενο χαρακτηριστικό που ανέφερα ως βασικό στοιχείο της εποχής μας. Θα το αποκαλέσω μαζικό έλεγχο. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον όρο, θέλω να δείξω την άκρως ανεπτυγμένη τεχνική μας που έχει να κάνει με την τεράστια μείωση των δαπανών που σχετίζονται με τον χρόνο και την εργασία όσον αφορά τη διαχείριση τεράστιων συνόλων, τα μεμονωμένα στοιχεία των οποίων απαιτούν μεμονωμένο χειρισμό. Αυτά τα σύνολα είναι, για παράδειγμα, ομάδες κατοίκων (μιας χώρας, επαρχίας, πόλης ή ενορίας), εκλογείς, φορολογούμενοι, καταναλωτές, άτομα που πληρώνουν συνδρομές (σε βιβλιοθήκες, εφημερίδες, ασφαλιστικές εταιρείες, σιδηροδρόμους κτλ.)  οι τόμοι των βιβλίων στις βιβλιοθήκες, τα αυτοκίνητα και ούτω καθεξής. Τα μέσα ελέγχου όλων αυτών ως συνόλων είναι η εγγραφή, η χαρτογράφηση, οι κατάλογοι, οι επίσημες μορφές, τα λογιστικά βιβλία, με οργανωμένα σώματα αξιωματούχων σε κάθε κλάδο, οι δραστηριότητες των οποίων προσδιορίζονται μέσω γενικών νόμων και ειδικών οδηγιών. Η θέσπιση νόμων και η δικαιοσύνη υπόκεινται στην ίδια τεχνική μαζικού ελέγχου. Όταν θεσπίζουμε νόμους, επιχειρούμε να προβλέψουμε όλους τους τύπους αγωγών και πταισμάτων που μπορούμε να φανταστούμε, έτσι ώστε να μπορέσουμε να θεσπίσουμε έναν γενικό νόμο, ο οποίος θα διευκολύνει έναν δικαστή να βγάλει την ετυμηγορία του, γιατί σε διαφορετική περίπτωση θα ήταν αδύνατο να πράττει με έναν δίκαιο και ομοιόμορφο τρόπο σε κάθε υπόθεση.

    Τέλος, αξίζει εξίσου να αναφερθεί το θαυμάσιο σύστημα της παραγωγής του εργοστασίου, με το οποίο μπορούμε να ικανοποιήσουμε την τεράστια ζήτηση σε αγαθά της εποχής μας. Αν, για παράδειγμα, κάθε γραφομηχανή παραγόταν μεμονωμένα, με κάθε τμήμα της να κατασκευάζεται αποκλειστικά για μία ορισμένη μηχανή, τότε η χρησιμότητα της εργασίας που θα γινόταν από τη γραφομηχανή δεν θα αντιστάθμιζε ποτέ την τεράστια ποσότητα χρόνου και σκέψης και ενέργειας που θα αφιερωνόταν στην κατασκευή της. Αλλά όταν τυποποιούμε τη γραφομηχανή και όλα τα κομμάτια της, ώστε μια μηχανή εργοστασίου να μπορεί να παράγει κάθε κομμάτι με τη σειρά, τότε είναι πιθανό να μπορούμε να κατασκευάσουμε γραφομηχανές σε μεγάλες ποσότητες, έτσι ώστε το κόστος κάθε μηχανής, ως μέλος της μάζας, να είναι ανάλογο με τη χρησιμότητά της. Το μεγαλύτερο μέρος της δαπάνης για την κατασκευή μπορεί να γίνει μια και καλή, με τη δημιουργία των απαραίτητων εργοστασιακών εγκαταστάσεων, όπου θα κατασκευάζονται τα μεμονωμένα κομμάτια. Με μια παραγωγή πολλών χιλιάδων ημερησίως, η μεγαλοφυής ιδέα, κατά κάποιον τρόπο, πολλαπλασιάζεται κατά αυτόν τον συντελεστή, η δαπάνη για το απλό δείγμα μειώνεται ανάλογα και απομένει αυτό που στ’ αλήθεια θα άξιζε να αποκαλείται θαύμα, αν εμείς οι σύγχρονοι άνθρωποι δεν το είχαμε τόσο συνηθίσει, δηλαδή το ότι αγοράζουμε, για παράδειγμα, με δέκα ή δώδεκα λίρες ένα μικρό θαύμα, το οποίο ως μεμονωμένη κατασκευή δεν θα ήταν διαθέσιμη ούτε με χίλιες λίρες. Σε αυτό ακριβώς το σύστημα μαζικού ελέγχου στην παραγωγή οφείλουν την εκπληκτική τελειότητά τους τόσα πολλά από τα σύγχρονα προϊόντα μας. Στην πραγματικότητα, ισοδυναμεί με την απασχόληση εκατοντάδων χιλιάδων υπαλλήλων, προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις της Αυτού Μεγαλειότητος του Καταναλωτή.

    Το τελειότερο παράδειγμα της κυριαρχίας μας επί της ύλης μέσω ενός οργανωμένου συστήματος ελέγχου παράλληλα με την εξοικονόμηση εργασίας με μία μόνο αρχική δαπάνη για τη λειτουργία των μηχανημάτων μας, εντοπίζεται στη μαθηματική ανάλυση. Η χρήση της μαθηματικής ανάλυσης είναι το κυρίαρχο χαρακτηριστικό της φυσικής επιστήμης σήμερα. Αν έλεγαν σε έναν φιλόσοφο ή σε έναν επιστήμονα, στην αρχαία Ελλάδα, πώς λύνουμε ένα απλό πρόβλημα στην υδροδυναμική σήμερα: αν του έλεγαν, για παράδειγμα, ότι μπορούμε να ακολουθήσουμε κάθε μικρή ποσότητα ενός υγρού και ότι μπορούμε να λάβουμε υπόψη, ανά πάσα στιγμή, όλες τις δυνάμεις οι οποίες ασκούνται πάνω σε αυτή την ποσότητα, και οι οποίες αλλάζουν συνεχώς, γιατί προκύπτουν από άλλα τμήματα του υγρού, η κίνηση των οποίων συνιστά η ίδια ένα κομμάτι του προβλήματος – οι Έλληνες δεν θα πίστευαν ότι μια πεπερασμένη ανθρώπινη διάνοια θα μπορούσε ποτέ να κάνει κάτι τόσο πολύπλοκο, ακόμη και αν αφιέρωνε αρκετά χρόνια σε αυτό. Ωστόσο, το πρόβλημα θα μπορούσε να είναι ένα πρόβλημα, το οποίο μπορεί να δίναμε σήμερα σαν μια κοινή άσκηση σε μια σχολική τάξη.

    Γεγονός είναι ότι έχουμε μάθει πώς να ελέγχουμε τη συνολική διαδικασία με μία διαφορική εξίσωση, όπως η ακόλουθη:

        \[ \frac{\partial^2u}{\partial x^2}+\frac{\partial^2u}{\partial y^2}+\frac{\partial^2u}{\partial z^2}=0 \]

    Λέω: «Με μία εξίσωση». Στην πραγματικότητα, η εξίσωση δηλώνει αυτό που ισχύει για κάθε μεμονωμένο σημείο ανά πάσα στιγμή. Η τέχνη έγκειται στο να διαμορφώνουμε τη γνώση μας με τέτοιο τρόπο, ώστε η μορφή της δήλωσης να είναι η ίδια για κάθε σημείο στον χρόνο και τον χώρο. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο προσαρμόζουμε τη γνώση μας, ώστε να μπορεί να αντιμετωπιστεί με τον ίδιο τρόπο όσον αφορά τον χρόνο και την εργασία, καθώς ο κατασκευαστής χειρίζεται τη μηχανή.

    Ένα άλλο παράδειγμα απαντάται στις συνιστώσες των τανυστών και των διανυσμάτων. Γράφουμε ένα και μόνο γράμμα της αλφαβήτου με διάφορους δείκτες, ως ακολούθως:

        \[ \Gamma_{lm}^k \]

    ή

        \[R_{kl,mn}. \]

    Οι δείκτες αντιπροσωπεύουν κάποιον αριθμό, όπως το 1, το 2, το 3 ή το 4 και τους αριθμούς μιας συστηματικά ταξινομημένης λίστας.

    Συνεπώς, το πρώτο από τα σύμβολα που δίνονται παραπάνω χρησιμοποιείται στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας για να δηλώσει ένα από τα σαράντα μεγέθη, τα οποία εισάγονται σε μια τέτοια λίστα. Το δεύτερο σύμβολο σημαίνει είκοσι διαφορετικά μεγέθη. Τέτοιου είδους μεγέθη συνδέονται συχνά το ένα με το άλλο με συστήματα των 20, των 40 ή των 100 εξισώσεων, τα οποία πρέπει να συνδυάζονται το ένα με το άλλο με τον πιο πολύπλοκο τρόπο. Ωστόσο, οι ακριβείς κανόνες (όπως εκείνοι για τη λεγόμενη αύξηση και μείωση των δεικτών) βγάζουν τη μισή ντουζίνα μεγεθών ή εξισώσεων, που απαιτούνται, αυτομάτως από τη μέση, ώστε ο υπολογισμός να μπορεί να γίνει εξίσου απλά και ξεκάθαρα, όπως και με μία ή δύο εξισώσεις. Αυτά τα παραδείγματα θα μπορούσαν να αυξηθούν ad libitum (Σ.τ.Μ.: Λατινικά στο πρωτότυπο. Κατά βούληση.). Η απλοποίηση για χάρη της οικονομίας είναι το βασικό χαρακτηριστικό της μαθηματικής προόδου, όπου μια διαρκώς μεταβαλλόμενη σφαίρα έρευνας μπαίνει στα πρακτικά όρια της ποσοτικής ανάλυσής μας.

    Η χρήση της στατιστικής, η οποία παίζει έναν τόσο σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη φυσική και αστρονομία, είναι μία από τις μεθόδους που ανήκουν στο σύγχρονο σύστημά μας όσον αφορά τον έλεγχο των τεράστιων συνόλων. Ωστόσο, εδώ έχει μια πιο συγκεκριμένη και βαθιά σημασία, γιατί εισάγει μια τελείως νέα ιδέα, η οποία, όπως αποδείχτηκε, ήταν εξαιρετικά παραγωγική όσον αφορά τα αποτελέσματα. Η χαρτογράφηση και η καταχώριση χρησιμοποιούνται από όλους μας για τη γρήγορη εξασφάλιση του σωστού προσανατολισμού σε σχέση με κάθε μεμονωμένη περίπτωση, όπως αυτή εμφανίζεται· αλλά το βασικό χαρακτηριστικό της στατιστικής είναι η προσεκτική και συστηματική αγνόηση των λεπτομερειών. Αυτό είναι ένα τυπικό παράδειγμα στο οποίο μια νέα τάση ενδιαφέροντος έχει να κάνει με την αλλαγή όλων των ερωτημάτων και τη διατύπωση νέων. Ακόμη και όταν είναι δυνατό να εξασφαλίσουμε τη γνώση των συγκεκριμένων λεπτομερειών αναφορικά με μεμονωμένα χαρακτηριστικά ή γεγονότα, αυτή η γνώση δεν είναι αυτό που ενδιαφέρει τον στατιστικολόγο· γιατί εκείνος αναζητά νόμους τελείως διαφορετικού είδους που παρέχουν νέες πληροφορίες. Αυτό αναγνωρίζεται πιο εύκολα στην περίπτωση της αστρονομίας απ’ ό,τι στην περίπτωση της φυσικής. Στη φυσική, μπορεί να φαίνεται σε εκείνους που δεν είναι επαρκώς εξοικειωμένοι με τη βασική ιδέα ότι η χρήση της στατιστικής δείχνει μια αναγνώριση ήττας, στο βαθμό που υποδηλώνει ότι έχουμε μείνει πίσω όσον αφορά αυτή τη μέθοδο, γιατί έχουμε βρει ότι θα ήταν αδύνατο να δώσουμε μια λεπτομερή περιγραφή της θέσης και της κίνησης των μεμονωμένων μορίων, ακόμη και αν το θέλαμε. Στην περίπτωση της στατιστικής στην αστρονομία, κατέχουμε τη λεπτομερή γνώση, αλλά διαπιστώνουμε ότι αυτή δεν μας οδηγεί πουθενά. Δεν μας ενδιαφέρει διόλου το ερώτημα, αν ένα συγκεκριμένο αστέρι είναι πιο ερυθρό ή πιο ανοιχτόχρωμο, ποια είναι η ένταση του φωτός που εκπέμπεται από αυτό, αν κινείται προς εμάς ή αν απομακρύνεται από εμάς και ποια είναι η ταχύτητα της κίνησής του. Αναγκαζόμαστε να αγνοήσουμε λεπτομέρειες εδώ, προκειμένου να καταλήξουμε σε συμπεράσματα, τα οποία είναι μη προσβάσιμα σε οποιοδήποτε σύστημα έρευνας βασίζεται στη γνώση αυτών των λεπτομερειών. Ας σημειώσουμε εδώ μία μόνο πολύ γνωστή περίπτωση ως τυπικό παράδειγμα αυτού που θέλω να πω:

    Μόνο στην περίπτωση συγκριτικά λίγων αστεριών στην «άμεση γειτονιά» του ήλιου μπορούμε να μετρήσουμε την απόστασή τους από εμάς απευθείας, με τη λεγόμενη παράλλαξη, η οποία λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της χρονιάς. Όσον αφορά την απόσταση των αστεριών που είναι μακρύτερα, δεν γνωρίζουμε τίποτα απευθείας· και καταλήγουμε ότι, κατά έναν μέσο όρο, όσο πιο αμυδρό φαίνεται το φως τους σε εμάς τόσο πιο μακριά μας είναι. Με βάση αυτή την υπόθεση, εικάζουμε ότι τα αστέρια με το αμυδρότερο φως πρέπει να είναι πολύ περισσότερα από τα λαμπρότερα. Και αυτό, όπως προκύπτει, είναι αυτό που ισχύει στην πραγματικότητα. Ισχύει, επίσης, ότι ο αριθμός των αστεριών με μειούμενη λαμπρότητα αυξάνεται στον ίδιο ακριβώς βαθμό, όπως θα αναμενόταν, αν τα αστέρια –αν λάβουμε έναν ευρύ μέσο όρο– ήταν κατανεμημένα ομοιόμορφα στο διάστημα και με την ίδια πυκνότητα όπως στην άμεση γειτονιά μας. Γιατί αν ισχύει κάτι τέτοιο, τότε –από τη στιγμή που η λαμπρότητα μειώνεται ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης– μπορούμε να υπολογίσουμε ακριβώς τον αυξανόμενο αριθμό των αστεριών, καθώς η λαμπρότητά τους μειώνεται και, όπως είπα, η παρατήρηση δείχνει ότι αυτοί οι υπολογισμοί είναι σωστοί. Αλλά μόνο μέχρι ένα ορισμένο μέγεθος. Πέρα από αυτό βρίσκουμε ότι ο αριθμός των αστεριών με την αμυδρότερη λαμπρότητα που μπορεί να παρατηρηθεί παύει να αυξάνεται με τον τρόπο τον οποίο θα περιμέναμε με βάση την υπόθεση της ομοιόμορφης κατανομής στο διάστημα. Ο πραγματικός αριθμός είναι όλο και μικρότερος σε σχέση με αυτόν που υπολογίζουμε. Για τα αστέρια με αυτό το συγκεκριμένο μέγεθος, ο παρατηρητής με το τηλεσκόπιο έχει, απ’ ό,τι φαίνεται, φτάσει στο σύνορο του «κοντινού» αστρικού περιβάλλοντός μας – τον Γαλαξία. Από τη στιγμή που γνωρίζουμε τη στατιστική σχέση ανάμεσα στο μέγεθος και την απόσταση, μπορούμε με αυτόν τον τρόπο να υπολογίσουμε τις διαστάσεις του Γαλαξία σε όλες τις κατευθύνσεις (ξέρετε ότι, όπως προκύπτει, αυτός έχει σχήμα φακού), παρόλο που οι διαστάσεις είναι πάρα πολύ μεγάλες για να μας επιτρέψουν να εξακριβώσουμε την απόσταση ενός μεμονωμένου αστεριού. Με αυτόν τον τρόπο, η λογική απόρριψη των λεπτομερειών, τις οποίες μας δίδαξε το στατιστικό σύστημα, επέφερε μια απόλυτη μεταμόρφωση των γνώσεών μας για το σύμπαν.

    Είναι προφανές από κάθε πλευρά ότι αυτή η στατιστική μέθοδος είναι ένα κυρίαρχο χαρακτηριστικό της εποχής μας και ένα σημαντικό όργανο προόδου σε σχεδόν κάθε τομέα της δημόσιας ζωής. Αλλά είναι, δυστυχώς, ένα όργανο που χρησιμοποιείται όλως αδιακρίτως και χωρίς την απαιτούμενη κρίση. Φαίνεται πολύ απλό, αλλά είναι άκρως πολύπλοκο. Στην εφαρμογή του στην ανθρώπινη ζωή, όπου εμφανίζονται πιο περίπλοκα και άκρως αναπάντεχα χαρακτηριστικά, είναι πολύ πιο δύσκολο στη διαχείρισή του απ’ ό,τι όταν ασχολούμαστε με τα αστέρια και τα μόρια. Το να προσθέτουμε στήλες και να σκαρφιζόμαστε μέσους όρους ή ποσοστά φαίνεται πολύ εύκολο. Και, συνεπώς, η ίδια η μέθοδος αποδεικνύεται λάθος λόγω της έλλειψης μαθηματικής και λογικής εκπαίδευσης εκείνων που τη χρησιμοποιούν – για να μη μιλήσουμε για μια έλλειψη αντικειμενικότητας. Είναι πολύ πιο εύκολο να καταλήξουμε σε ένα λανθασμένο στατιστικό αποτέλεσμα απ’ ό,τι σε ένα σωστό, ώστε όποιος έχει μια προτίμηση γι’ αυτό, μπορεί πολύ εύκολα να το απολαύσει!

    Η στατιστική των οικονομολόγων, των κοινωνιολόγων και ούτω καθεξής –εν ολίγοις, η στατιστική στις ανθρωπιστικές επιστήμες– μοιάζει περισσότερο με τη στατιστική της φυσικής απ’ ό,τι με εκείνη της αστρονομίας. Ο αστρονόμος παρατηρεί το αντικείμενό του και δεν μπορεί να το επηρεάσει, γιατί είναι εκτός αυτού και μακριά του· αλλά ο φυσικός και ο στατιστικολόγος των ανθρωπιστικών επιστημών επιχειρούν να προβλέψουν τους νόμους σύμφωνα με τους οποίους η στατιστική θα αλλάξει, αν οι εξωτερικές συνθήκες αλλάξουν κι εκείνες αυθαίρετα. Σε ένα προηγούμενο κεφάλαιο, μίλησα πολύ συγκεκριμένα για τον «νόμο των μέσων όρων», όπως είναι γνωστός στη φυσική επιστήμη. Αυτός ο νόμος δίνει τη δυνατότητα στον φυσικό να τιθασεύσει την ύλη απόλυτα, αν και ποτέ δεν μπορεί να γνωρίζει τη μοίρα ενός μεμονωμένου μορίου· ούτε και να επηρεάσει την πορεία του.

    Θα μου επιτρέπατε να εκφράσω την ελπίδα ότι η αναλογία ανάμεσα σε αυτή την κατάσταση των πραγμάτων στη φυσική επιστήμη και σε μια σημαντική τάση της εποχής μας θα γίνει ολοένα και πιο στενή με την πάροδο του χρόνου; Γιατί ο απώτερος σκοπός, τον οποίο έχω στο μυαλό μου αυτή τη στιγμή, σίγουρα δεν έχει ακόμα επιτευχθεί.

    Το να εγκαθιδρύσουμε την απαραίτητη τάξη και νομοτέλεια στην ανθρώπινη κοινότητα, με τη λιγότερη δυνατή παρέμβαση στις εσωτερικές υποθέσεις του ατόμου, μου φαίνεται ότι είναι ο στόχος μιας άκρως αναπτυσσόμενης κουλτούρας. Γι’ αυτό τον σκοπό, η στατιστική μέθοδος, όπως χρησιμοποιείται από τον φυσικό, φαίνεται άκρως κατάλληλη. Στην περίπτωση της ανθρώπινης κοινότητας, θα ισοδυναμούσε με τη μελέτη του κοινού νου και των κοινών ανθρώπινων ταλέντων, λαμβάνοντας υπόψη το εύρος της ποικιλίας τους, από το οποίο θα συμπεραίναμε ποια είναι τα κίνητρα που θα έπρεπε να έχουν τα ανθρώπινα όντα, ώστε να ικανοποιούν τις επιθυμίες τους, με τρόπο που να εξασφαλίζει μια κοινωνική τάξη η οποία είναι τουλάχιστον ανεκτή με βάση όλα τα ουσιαστικά χαρακτηριστικά της.ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

    Ευχαριστούμε τον καθηγητή του ΕΚΠΑ Θεόδωρο Αραμπατζή και τον καθηγητή του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, Χρήστο Σκαλκώτο, για τη βοήθεια τους στην ακριβή απόδοση όρων του κειμένου.

    Το πορτραίτο του Schrödinger φιλοτέχνησε ο εικαστικός Χρήστος Αλαβέρας από τη Θεσσαλονίκη.ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

    [1]Ο Max Planck (23 Απριλίου 1858 – 4 Οκτωβρίου 1947) ήταν Γερμανός φυσικός, κάτοχος του Βραβείου Νόμπελ στη Φυσική (1918). Θεωρείται ο πατέρας της κβαντικής θεωρίας. Η θεμελιώδης σταθερά της κβαντικής φυσικής, η «Σταθερά του Planck», πήρε το όνομά του.

    [2]Ο Werner Karl Heisenberg (5 Δεκεμβρίου 1901 – 1 Φεβρουαρίου 1976) ήταν Γερμανός θεωρητικός φυσικός, ένας από τους πρωτοπόρους της κβαντικής μηχανικής. Είχε σημαντική συμβολή στο πρόγραμμα πυρηνικών όπλων της Ναζιστικής Γερμανίας. Για την έρευνά του πάνω στη θεμελίωση της κβαντικής θεωρίας τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική το 1932.

    [3]Ο Johann Carl Friedrich Gauss (30 Απριλίου 1777 – 23 Φεβρουαρίου 1855) ήταν Γερμανός μαθηματικός που συνεισέφερε σε πολλά ερευνητικά πεδία της επιστήμης του, όπως η θεωρία αριθμών, η στατιστική, η μαθηματική ανάλυση, η διαφορική γεωμετρία, αλλά και η γεωδαισία, η αστρονομία και η φυσική. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, αποκλήθηκε «Princeps mathematicorum» («Πρίγκιπας των Μαθηματικών»).

    [4]Ο Henri Poincaré (29 Απριλίου 1854 – 17 Ιουλίου 1912) ήταν ένας από τους κορυφαίους Γάλλους μαθηματικούς και θεωρητικούς φυσικούς, καθώς και φιλόσοφος της επιστήμης. Στον κόσμο των μαθηματικών είναι γνωστός ως ο «τελευταίος πανεπιστήμονας».

    [5]Ο David Hume (26 Απριλίου/7 Μαΐου 1711 – 25 Αυγούστου 1776) ήταν Σκωτσέζος φιλόσοφος που επηρέασε την ανάπτυξη δύο σχολών φιλοσοφίας, του σκεπτικισμού και του εμπειρισμού. Έπαιξε μεγάλο ρόλο στο κίνημα του αγγλικού διαφωτισμού.

    [6]Ο Albert Abraham Michelson (19 Δεκεμβρίου 1852 – 9 Μαΐου 1931) ήταν ένας Γερμανο-Αμερικανός φυσικός, γνωστός για το έργο του όσον αφορά τη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός και συγκεκριμένα για το πείραμα Michelson-Morley. Το 1907, έλαβε το Βραβείο Νόμπελ στη Φυσική.

  • ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ Ή ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ;

    ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ Ή ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ;

    To σμήνος γαλαξιών Bullet, στο οποίο δύο σμήνη γαλαξιών συγκρούονται και διαπερνούν το ένα το άλλο. Ο τρόπος με τον οποίο διαχωρίζεται η στερεά ύλη (μπλε) και η αέρια μάζα (κόκκινο) των δύο σμηνών αποτελεί για πολλούς την ισχυρότερη ένδειξη για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, καθότι το φαινόμενο αυτό είναι αδύνατον να εξηγηθεί με μια πιθανή τροποποίηση των νόμων της βαρύτητας.

    Δρ. Αντώνης Αντωνίου

    Γλωσσική επιμέλεια: Κωνσταντίνα Γεωργούλια

    Στο άρθρο αυτό, παρουσιάζουμε τις σημαντικότερες επιστημονικές εξελίξεις, οι οποίες οδήγησαν στην εισαγωγή της υπόθεσης της σκοτεινής ύλης στο καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο για τη φύση και τη σύσταση του Σύμπαντος. Μια σύντομη ιστορική αναδρομή στα γεγονότα που διαδραμάτισαν καθοριστικό ρόλο για την καθολική αποδοχή της σκοτεινής ύλης από την επιστημονική κοινότητα καθιστά σαφείς τους λόγους για τους οποίους η υπόθεση αυτή επικράτησε εντέλει έναντι μιας εναλλακτικής υπόθεσης, η οποία βασιζόταν σε μια πιθανή τροποποίηση των νόμων της βαρύτητας.ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ ΚΑΙ ΗΦΑΙΣΤΟΣ

    Πίσω στο μακρινό 1821, ένας Γάλλος αστρονόμος με το όνομα Alexis Bouvard προχωρούσε στη δημοσίευση λεπτομερών αστρονομικών πινάκων για τις τροχιές ορισμένων πλανητών του ηλιακού συστήματος, μεταξύ των οποίων και ενός νέου πλανήτη, του Ουρανού, ο οποίος είχε ανακαλυφθεί λίγα χρόνια πριν. Ωστόσο, σε αντίθεση με τους άλλους πλανήτες, οι οποίοι κινούνταν σύμφωνα με τους υπολογισμούς του με βάση τη νευτώνεια μηχανική, ο Bouvard σύντομα συνειδητοποίησε, μέσω προσεκτικών παρατηρήσεων, ότι η τροχιά του Ουρανού δεν συνέπιπτε με τους αστρονομικούς του πίνακες. Η εξήγηση που έδωσε ο ίδιος γι’ αυτή την ασυμφωνία μεταξύ θεωρίας και παρατήρησης ήταν η ύπαρξη ενός επιπρόσθετου πλανήτη ο οποίος, αν και δεν είχε ανακαλυφθεί ακόμα, ήταν πιθανότατα υπεύθυνος για τις ανωμαλίες στην τροχιά του Ουρανού. Λίγα χρόνια αργότερα, μετά τον θάνατο του Bouvard, ένας άλλος Γάλλος αστρονόμος και μαθηματικός, ο Urbain Le Verrier, προέβλεψε μέσω μαθηματικών υπολογισμών την ακριβή θέση αυτού του υποθετικού νέου πλανήτη, τον οποίο ονόμασε Ποσειδώνα. Και πράγματι, το 1846, ο Johann Galle και ο μαθητής του Heinrich d’ Arrest, κάνοντας συστηματικές παρατηρήσεις στο αστεροσκοπείο του Βερολίνου, κατάφεραν να εντοπίσουν τον υποθετικό αυτό πλανήτη, καθιστώντας με αυτό τον τρόπο τον Ποσειδώνα τον πρώτο πλανήτη του οποίου η θέση προσδιορίστηκε με βάση μαθηματικούς υπολογισμούς πριν από την ανακάλυψή του.

    Περίπου μία δεκαετία αργότερα, όντας επηρεασμένος από την επιτυχία της πρόβλεψης του Ποσειδώνα, ο Le Verrier θα κάνει μία ακόμα παρόμοια πρόβλεψη, αυτή τη φορά για να εξηγήσει τις ανωμαλίες στην τροχιά του πλανήτη Ερμή. Όπως και στην περίπτωση του Ουρανού, η παρατηρηθείσα τροχιά του Ερμή παρουσίαζε μικρές αποκλίσεις από τις προβλέψεις της νευτώνειας μηχανικής και η εξήγηση του Le Verrier ήταν πως υπάρχει ένας πλανήτης μεταξύ του Ερμή και του Ήλιου, ο οποίος, αν και δεν είχε ακόμα παρατηρηθεί, ήταν υπεύθυνος γι’ αυτές τις αποκλίσεις. Ωστόσο, σε αντίθεση με τον Ποσειδώνα, ο νέος αυτός υποθετικός πλανήτης, τον οποίο ο Le Verrier ονόμασε Ήφαιστο, δεν εντοπίστηκε ποτέ, παρά τις συστηματικές παρατηρήσεις στα χρόνια που ακολούθησαν. Αντ’ αυτού, χρειάστηκε να περάσουν περίπου 60 ολόκληρα χρόνια μέχρις ότου ο Άλμπερτ Αϊνστάιν να παρουσιάσει το 1915 μια καινούρια θεωρία βαρύτητας, τη γενική θεωρία της σχετικότητας (ΓΘΣ), με βάση την οποία μπορούσε πλέον να γίνει κατανοητή η τροχιά του Ερμή. Σύμφωνα με τη θεωρία του Αϊνστάιν, οι παρατηρηθείσες αποκλίσεις του πλανήτη Ερμή από τις προβλέψεις της νευτώνειας μηχανικής δεν οφείλονταν σε κάποιον αθέατο πλανήτη, αλλά ήταν αποτέλεσμα της καμπύλωσης του χωροχρόνου από τη μάζα του Ήλιου. Η περίφημη πειραματική επιβεβαίωση της ΓΘΣ, λίγα χρόνια αργότερα, από τον Sir Arthur Eddington κατά την έκλειψη του Ηλίου, τον Μάιο του 1919, στο νησί Πρίνσιπε, υπήρξε αρκετή για να εγκαταλειφθεί η ιδέα της ύπαρξης του Ήφαιστου και μαζί της η θεωρία του Νεύτωνα ως η κατάλληλη θεωρία βαρύτητας για τις προβλέψεις των πλανητικών τροχιών.

    Το ιστορικό αυτό επεισόδιο για τον Ποσειδώνα και τον Ήφαιστο φέρει αρκετές ομοιότητες με το σύγχρονο πρόβλημα της σκοτεινής ύλης στην κοσμολογία και αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί η συλλογιστική της επιστήμης, όταν υπάρχει ασυμφωνία μεταξύ θεωρητικών προβλέψεων και παρατηρήσεων. Η ειδοποιός διαφορά μεταξύ των περιπτώσεων στις τροχιές του Ουρανού και του Ερμή είναι πως, στην πρώτη περίπτωση, οι ανωμαλίες αποδόθηκαν στην παραμετροποίηση του θεωρητικού μοντέλου και διορθώθηκαν με την εισαγωγή επιπρόσθετης ύλης με τη μορφή ενός πλανήτη διατηρώντας τη θεωρία του Νεύτωνα ανέπαφη, ενώ στη δεύτερη εξομαλύνθηκαν μόνο όταν η αρχική θεωρία αντικαταστάθηκε με μια νέα.

    Υπό μία έννοια, η περίπτωση της σκοτεινής ύλης είναι στην ουσία μια σύγχρονη αναβίωση των επεισοδίων του Ποσειδώνα και του Ήφαιστου. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, η υπόθεση της σκοτεινής ύλης εισήχθη σταδιακά κατά τις δεκαετίες του 1960 και 1970 για την εξήγηση διαφόρων αστρονομικών και κοσμολογικών φαινομένων, τα οποία εκ πρώτης όψεως παρουσίαζαν αποκλίσεις από τις προβλέψεις της νευτώνειας μηχανικής και κατ’ επέκταση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας. Όπως και στην περίπτωση των ανωμαλιών στο περιήλιο του Ερμή, παράλληλα με την υπόθεση της σκοτεινής ύλης έγιναν, επίσης, κάποιες προσπάθειες για την εξήγηση αυτών των ανωμαλιών μέσω μιας πιθανής τροποποίησης των νόμων της βαρύτητας, με πιο αξιόλογη τη θεωρία της Τροποποιημένης Νευτώνειας Δυναμικής (MOND – Modified Newtonian Dynamics) του Mordehai Milgrom (Milgrom, 1983).

    Επομένως, δεδομένου ότι η σκοτεινή ύλη δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί με έναν άμεσο τρόπο σε ένα ελεγχόμενο πειραματικό περιβάλλον, το ερώτημα που προκύπτει είναι πώς μπορούμε να γνωρίζουμε αν οι ανωμαλίες αυτές οφείλονται όντως σε μια μορφή αθέατης ύλης ή σε λανθασμένες προβλέψεις της ΓΘΣ. Στο άρθρο αυτό, θα δούμε πως παρόλο που προς το παρόν δεν υπάρχει οριστική απάντηση στο συγκεκριμένο ερώτημα, ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 1980, η επιστημονική κοινότητα είχε στη διάθεσή της ισχυρά κίνητρα για να ακολουθήσει την τακτική του Le Verrier και να εισηγηθεί την ύπαρξη μιας ξεχωριστής μορφής ύλης, αγνοώντας στην ουσία την πιθανότητα αντικατάστασης της ΓΘΣ με μια καινούρια θεωρία βαρύτητας. Και παρόλο που το σωματίδιο της σκοτεινής ύλης δεν έχει ακόμα ανιχνευθεί άμεσα σε πειράματα επιταχυντών σωματιδίων, η επιστημονική κοινότητα εξακολουθεί να έχει πολύ καλούς λόγους να πιστεύει πως η σκοτεινή ύλη είναι υπαρκτή και ως εκ τούτου μια πιθανή τροποποίηση της βαρύτητας με σκοπό την εξήγηση των φαινομένων που σχετίζονται με τη σκοτεινή ύλη δεν αποτελεί βιώσιμη επιλογή.

    ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ;

    Ο όρος «σκοτεινή ύλη» είναι ένας γενικός όρος που αναφέρεται σε μια υποθετική μορφή ύλης, η οποία αποτελείται από ένα ή περισσότερα σωματίδια ή ακόμα και από αθέατα ουράνια σώματα μεγάλου μεγέθους (τα λεγόμενα MACHOs – Massive Compact Halo Objects), όπως αρχέγονες μελανές οπές, αστέρες νετρονίων κλπ.

    Σε αντίθεση με τη συνηθισμένη ύλη, η οποία αλληλεπιδρά μέσω των τεσσάρων θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης (τη βαρυτική, την ηλεκτρομαγνητική, την ισχυρή και την ασθενή), η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά κυρίως μόνο μέσω της βαρυτικής δύναμης λόγω της μάζας της, επηρεάζοντας με αυτό τον τρόπο τις κινήσεις των ουράνιων σωμάτων που βρίσκονται κοντά της. Επομένως, η σκοτεινή ύλη δεν ακτινοβολεί και ως εκ τούτου δεν είναι άμεσα ορατή μέσω τηλεσκοπίων σε κανένα ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Μπορεί, ωστόσο, να ανιχνευθεί με έναν έμμεσο τρόπο μέσω της βαρυτικής επίδρασης που έχει πάνω σε ορατά σώματα, όπως αστέρες, γαλαξίες και σμήνη γαλαξιών, και παρόλο που δεν γνωρίζουμε την ακριβή της φύση, μπορούμε μέσω αυτών των έμμεσων παρατηρήσεων, σε συνδυασμό με την απαραίτητη θεωρητική γνώση, να προσδιορίσουμε κάποιες από τις ιδιότητές της. Πράγματι, με την προϋπόθεση ότι η ΓΘΣ είναι η ορθή θεωρία βαρύτητας (τουλάχιστον σε κοσμολογικές κλίμακες), γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 27% της συνολικής μάζας-ενέργειας του σύμπαντος, με το υπόλοιπο 68% να αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια (που αν και είναι, επίσης, «σκοτεινή» αποτελεί ξεχωριστή μορφή ύλης και αφορά εντελώς διαφορετικά φαινόμενα) και μόλις 5% από τη συνηθισμένη βαρυονική ύλη από την οποία αποτελούμαστε εμείς, ο πλανήτης μας, αλλά και το τεράστιο πλήθος των ουράνιων σωμάτων που φωτίζει τον νυκτερινό ουρανό. Επιπλέον, αν η σκοτεινή ύλη αποτελείται όντως από σωματίδια, τότε τα σωματίδια αυτά είναι «κρύα», κινούνται δηλαδή με χαμηλές ταχύτητες σε σχέση με την ταχύτητα του φωτός και η μάζα τους είναι μεταξύ 10-3 και 107  eV.

    ΜΙΑ ΣΥΝΤΟΜΗ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ

    Παρόλο που η συλλογιστική για την εισαγωγή της υπόθεσης της σκοτεινής ύλης παρουσιάζει αρκετές ομοιότητες με την υπόθεση του Ποσειδώνα και του Ήφαιστου, η σκοτεινή ύλη δεν προέκυψε ως πιθανή εξήγηση μιας συγκεκριμένης ανωμαλίας στις κοσμολογικές παρατηρήσεις, αν και συχνά παρουσιάζεται ως τέτοια. Στην πραγματικότητα, η εισαγωγή της σκοτεινής ύλης στο καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο ήταν αποτέλεσμα μιας σύνθετης διαδικασίας σκέψης, η οποία διήρκησε πολλές δεκαετίες και βασίστηκε σε μια σειρά διαφορετικών φαινομένων και θεωρητικών εξελίξεων στην κοσμολογία. Όπως θα δούμε, κάποιες από αυτές τις ανωμαλίες θα μπορούσαν δυνητικά να εξηγηθούν και με μια πιθανή τροποποίηση των νόμων της βαρύτητας, όπως και στην περίπτωση του περιηλίου του Ερμή, ωστόσο ο βαθμός δυσκολίας αυτού του εγχειρήματος και η τεράστια επιτυχία της ΓΘΣ υπήρξαν καθοριστικοί αποτρεπτικοί παράγοντες. Ας πάρουμε όμως τα πράγματα με τη σειρά.

    Η κρυμμένη μάζα στο σμήνος Coma: Η πρώτη σύγχρονη αναφορά στην υπόθεση της σκοτεινής ύλης αποδίδεται στον Αυστριακό φυσικό Fritz Zwicky (Zwicky, 1933), o οποίος παρατηρώντας το σμήνος γαλαξιών Coma (Εικ. 1) ανακάλυψε ότι οι γαλαξίες στις εξωτερικές περιοχές του σμήνους κινούνταν με πολύ υψηλότερες ταχύτητες από τις αναμενόμενες βάσει της ορατής μάζας του σμήνους και των προβλέψεων της νευτώνειας μηχανικής. Ο Zwicky απέδωσε την ανωμαλία αυτή στην ύπαρξη μιας μορφής σκοτεινής ύλης, η μάζα της οποίας, σύμφωνα με τους (λανθασμένους, όπως αποδείχτηκε αργότερα) υπολογισμούς του, ήταν 400 φορές μεγαλύτερη από την ορατή μάζα. Η δημοσίευση του Zwicky συχνά αναφέρεται ως η σύγχρονη ανακάλυψη της σκοτεινής ύλης, ωστόσο αξίζει να σημειωθεί ότι τα αποτελέσματά του κρίθηκαν από την επιστημονική κοινότητα ως αναξιόπιστα και οι προαναφερθείσες αποκλίσεις αποδόθηκαν σε σφάλματα μετρήσεων. Χρειάστηκε να περάσουν περίπου άλλα 20 χρόνια μέχρι να επαναληφθούν οι συγκεκριμένες μετρήσεις από τους Schwarzchild (Schwarzchild, 1954) και Oort (Oort, 1960) με τα ίδια αποτελέσματα. Ωστόσο, και σε αυτές τις περιπτώσεις, οι ερευνητές εξέφραζαν τις επιφυλάξεις τους για την εγκυρότητα των αποτελεσμάτων λόγω της ύπαρξης μεγάλων αβεβαιοτήτων στις μετρήσεις της ορατής μάζας του σμήνους. Με βάση τις σημερινές και πιο ακριβείς μετρήσεις, γνωρίζουμε ότι η μάζα της σκοτεινής ύλης στο σμήνος Coma είναι περίπου 6 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα της ορατής ύλης.

    Εικόνα 1: Το σμήνος γαλαξιών Coma.

    Οι καμπύλες γωνιακών ταχυτήτων: Οι τεχνολογικές εξελίξεις στη ραδιοαστρονομία κατά τη δεκαετία του 1970 άνοιξαν νέους ορίζοντες στη μελέτη γαλαξιών καθώς, μεταξύ άλλων, επέτρεπαν τη λεπτομερή ανάλυση των ταχυτήτων περιστροφής των αερίων και των άστρων στους γαλαξίες. Σύμφωνα με τη νευτώνεια βαρύτητα (η οποία στις κλίμακες γαλαξιών αποτελεί μια πολύ καλή προσέγγιση της πιο ακριβούς ΓΘΣ), η ταχύτητα περιστροφής αυτών των σωμάτων ελαττώνεται όσο αυξάνεται η απόστασή τους από το κέντρο του γαλαξία, καθώς η μεγαλύτερη μάζα βρίσκεται συγκεντρωμένη κοντά στον πυρήνα. Ωστόσο, μια σειρά παρατηρήσεων από τους Kenneth Freeman (Freeman, 1970), Vera Rubin και Kent Ford (Rubin & Ford, 1970) και άλλους, κυρίως από τον γειτονικό γαλαξία της Ανδρομέδας, κατέδειξαν, προς έκπληξη της επιστημονικής κοινότητας, ότι οι γωνιακές ταχύτητες δεν μειώνονται συναρτήσει της απόστασης από το κέντρο, αλλά παραμένουν σχετικά σταθερές. Όπως και στην περίπτωση του σμήνους Coma, οι ερευνητές απέδωσαν αυτή την ανωμαλία στην πιθανή ύπαρξη επιπρόσθετης αθέατης ύλης στους γαλαξίες, χωρίς ωστόσο να προχωρήσουν σε καμία εισήγηση για την πιθανή φύση της ύλης αυτής.

    Εικόνα 2: Η καμπύλη γωνιακής ταχύτητας του γαλαξία της Ανδρομέδας (Μ31), όπως εμφανίζεται στο άρθρο των Rubin και Ford (Rubin & Ford, 1970). Σε αντίθεση με την πρόβλεψη της νευτώνειας μηχανικής για κατακόρυφη πτώση της ταχύτητας συναρτήσει της απόστασης από το κέντρο του γαλαξία, οι ταχύτητες περιστροφής των μελών του γαλαξία μένουν σχετικά σταθερές.

    Η σταθερότητα των σπειροειδών γαλαξιών: Την ίδια δεκαετία, η κατακόρυφη αύξηση της διαθέσιμης υπολογιστικής ισχύος σε κοσμολογικές έρευνες επέτρεψε για πρώτη φορά τη λεπτομερή ανάλυση της συμπεριφοράς γαλαξιών σε ψηφιακές προσομοιώσεις (Miller & Prendergast, 1968; Ηohl, 1971), φέρνοντας στην επιφάνεια μία ακόμα ανωμαλία. Οι προσομοιώσεις αυτές έδειξαν ότι σπειροειδείς γαλαξίες τείνουν να εξελίσσονται σε ελλειψοειδείς γαλαξίες και, επομένως, θα έπρεπε να έχουν διαφορετικό οπτικό αποτύπωμα (Εικ. 3). H κύρια διαφορά μεταξύ των δύο αυτών ειδών γαλαξία είναι ότι στους σπειροειδείς γαλαξίες η ελκτική δύναμη της βαρύτητας προς το κέντρο του γαλαξία εξουδετερώνεται από την περιφορά των άστρων γύρω από το κέντρο λόγω της φυγόκεντρου δύναμης, ενώ στους ελλειψοειδείς η έλξη της βαρύτητας εξουδετερώνεται από τις τυχαίες (μη κυκλικές) κινήσεις των άστρων, οι οποίες δημιουργούν ένα είδος πίεσης με αντίθετη φορά. Το πρόβλημα, ωστόσο, ήταν ότι γαλαξίες όπως ο δικός μας Γαλαξίας, που προϋπήρχαν αρκετά για να επιδείξουν αυτή τη συμπεριφορά, δεν έμοιαζαν με ελλειψοειδή συστήματα που υποστηρίζονται από πίεση. Αντ’ αυτού, η περιστροφή των άστρων γύρω από το κέντρο του γαλαξία φαινόταν αρκετά κυκλική, υποδεικνύοντας ένα σταθερό σύστημα που υποστηρίζεται από την περιστροφή των μελών του και όχι από την εσωτερική πίεση. Το 1973, οι Ostriker και Peebles κατέδειξαν, σε μια πρωτοποριακή μελέτη, ότι η σταθερότητα των σπειροειδών γαλαξιών μπορεί να επιτευχθεί εφόσον υπάρχει μια «άλως» ύλης στις εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών (ένα μη φωτεινό «φωτοστέφανο», δηλαδή, το οποίο περιβάλλει τους γαλαξίες), χωρίς, ωστόσο, να κάνουν οποιαδήποτε υπόθεση για την ύπαρξη κάποιας εξωτικής μορφής σκοτεινής ύλης για τη σύστασή της. Αντ’ αυτού, υπέθεσαν ότι η άλως αποτελείται από συνηθισμένα αντικείμενα χαμηλής φωτεινότητας, όπως λευκοί νάνοι και αστέρια με πολύ χαμηλή μάζα, προτείνοντας περαιτέρω παρατηρήσεις για τον εντοπισμό αυτών των αντικειμένων (Ostriker & Peebles, 1973).

    Εικόνα 3: Οπτικό αποτύπωμα σπειροειδούς γαλαξία (αριστερά) και ελλειψοειδούς γαλαξία (δεξιά).
    (Πηγή: https://science.nasa.gov/universe/galaxies/types/)

    Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου και το πρόβλημα των κοσμικών δομών: H τέταρτη και ίσως πιο σημαντική εξέλιξη για την εγκαθίδρυση της σκοτεινής ύλης αφορούσε το αποτύπωμα της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου (ΚΑΥ) και τη συσχέτισή του με τον σχηματισμό μεγάλων κοσμικών δομών στο πρώιμο σύμπαν. Σε μια σειρά από πρωτοποριακές μελέτες, ο James Peebles (Peebles, 1965; 1966; 1968), μία από τις σημαντικότερες φιγούρες στη σύγχρονη ιστορία της κοσμολογίας, απέδειξε πως για να παραχθούν στο πρώιμο σύμπαν οι συγκεκριμένες κοσμικές δομές που παρατηρούμε σήμερα, οι βαρυτικές διακυμάνσεις στο πλάσμα φωτονίων-βαρυονίων θα έπρεπε να είναι αρκετά μεγάλες, με αποτέλεσμα να προκαλούν αντίστοιχες ορατές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία της ΚΑΥ. Ωστόσο, παρά τις συστηματικές παρατηρήσεις στο φάσμα της ΚΑΥ, οι διακυμάνσεις αυτές δεν είχαν μέχρι τότε παρατηρηθεί, προκαλώντας έναν νέο «πονοκέφαλο» στην επιστημονική κοινότητα. Λίγα χρόνια αργότερα, η πρώτη πιθανή απάντηση προήλθε από ερευνητές, οι οποίοι υπέδειξαν πως η ύπαρξη ενός οποιουδήποτε σταθερού σωματιδίου με σχετικά μεγάλη μάζα στο πρώιμο σύμπαν αποτελούσε «εξαιρετικό υποψήφιο για την ύλη στις γαλαξιακές άλως και για την επιπλέον μάζα που απαιτείται για να συνδεθούν τα μεγάλα σμήνη γαλαξιών», ενώ ταυτόχρονα μπορούσε δυνητικά να λύσει το πρόβλημα του σχηματισμού των μεγάλων κοσμικών δομών (Gunn et al., 1978). Πράγματι, μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1980, μια σειρά από μελέτες (Bond & Efstathiou, 1984; Peebles, 1982; Vittorio & Silk, 1984) απέδειξε πως η ύπαρξη σωματιδίων με χαμηλή αλληλεπίδραση (όπως ακριβώς η σκοτεινή ύλη), στο πρώιμο σύμπαν, οδηγεί στη δημιουργία των σημερινών κοσμικών δομών, με τρόπο που ήταν συμβατός με τις μέχρι τότε διαθέσιμες μετρήσεις στο φάσμα της ΚΑΥ.

    ΓΙΑΤΙ ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ;

    Υπό το φως των σημαντικών αυτών εξελίξεων εύκολα μπορεί κανείς να διαπιστώσει γιατί η υπόθεση της σκοτεινής ύλης είχε ήδη υπερισχύσει στη συνείδηση της επιστημονικής κοινότητας στις αρχές της δεκαετίας του 1980, σε αντίθεση με την πιθανή αντιμετώπιση των ανωμαλιών αυτών με μια ενδεχόμενη τροποποίηση των νόμων της βαρύτητας. Η υπόθεση της σκοτεινής ύλης παρουσιαζόταν όχι μόνο ως μια πιθανή λύση στις ανωμαλίες σχετικά με τη δυναμική συμπεριφορά γαλαξιών και σμηνών γαλαξιών (ελλιπής μάζα στο σμήνος Coma, καμπύλες γωνιακών ταχυτήτων στην Ανδρομέδα και σταθερότητα σπειροειδών γαλαξιών), αλλά μπορούσε ταυτόχρονα να επιλύσει και ένα, φαινομενικά ανεξάρτητο, θεμελιώδες πρόβλημα σχετικά με τη δημιουργία κοσμικών δομών στο πρώιμο σύμπαν. Αυτή η «ενοποιητική ισχύς» της υπόθεσης της σκοτεινής ύλης, η ικανότητα της δηλαδή να επιλύσει μια σειρά από διαφορετικά και φαινομενικά ανεξάρτητα προβλήματα με έναν σχετικά απλό τρόπο, διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο στην επικράτησή της έναντι της υπόθεσης της τροποποιημένης βαρύτητας, η οποία αν και αποτελούσε δυνητικά μια εξήγηση για τα προβλήματα δυναμικής φύσεως, άφηνε στην ουσία άλυτο το πρόβλημα της δημιουργίας μεγάλων κοσμικών δομών. Πράγματι, η εισαγωγή της θεωρίας της Τροποποιημένης Νευτώνειας Δυναμικής του Milgrom, στην αρχική της μορφή το 1983, είχε ως μοναδικό στόχο την εξήγηση των καμπυλών γωνιακών ταχυτήτων και χρειάστηκαν άλλα 6 χρόνια για να γίνει κατορθωτή μια προσαρμογή αυτής της νέας θεωρίας στο πρόβλημα της σταθερότητας των σπειροειδών γαλαξιών (Milgrom, 1989). Η επιτυχής διασύνδεση της εναλλακτικής αυτής θεωρίας με το φάσμα της ΚΑΥ παραμένει για πολλούς μέχρι και σήμερα ένα από τα κυριότερα προβλήματά της (Dodelson, 2011).

    Σε αυτό αξίζει να προσθέσει κανείς και την «αναγέννηση» της ΓΘΣ, τις δεκαετίες του 1960-1970, σε πειραματικό και θεωρητικό επίπεδο, και την ουσιαστική της εγκαθίδρυση στη συνείδηση της επιστημονικής κοινότητας ως η καταλληλότερη θεωρία βαρύτητας για τη μελέτη κοσμολογικών φαινομένων. Κατά τη διάρκεια των δυο αυτών δεκαετιών, η ΓΘΣ πέρασε με απόλυτη επιτυχία μια σειρά πειραματικών ελέγχων, κατορθώνοντας σταδιακά να συνδεθεί με παρατηρησιακά φαινόμενα, κυρίως μετά τις πρώτες ενδείξεις για βαρυτικά κύματα, μετά την ανακάλυψη του πρώτου ζεύγους αστέρων νετρονίων, το 1974 (Hulse & Taylor, 1975). Την πειραματική αυτή θριάμβευση της ΓΘΣ συμπλήρωνε μια σειρά εντυπωσιακών θεωρητικών εξελίξεων σχετικά με τις πιθανές προεκτάσεις της θεωρίας για τη φύση και τη θερμοδυναμική των μελανών οπών (Penrose, 1965; Hawking & Penrose, 1970; Hawking, 1976) και των βαρυτικών κυμάτων (Pirani, 1957; Bondi et al., 1962).

    Στον απόηχο των σημαντικών αυτών εξελίξεων, η σταδιακή εμφάνιση μικρών ανωμαλιών στη δυναμική συμπεριφορά των γαλαξιών δεν ήταν αρκετή για να υπονομεύσει την εμπιστοσύνη της επιστημονικής κοινότητας στη ΓΘΣ και αναμενόμενα η λύση αναζητήθηκε στην πιθανή ύπαρξη επιπρόσθετης αθέατης ύλης. Οποιαδήποτε προσπάθεια αντικατάστασης της ΓΘΣ όφειλε όχι μόνο να εξηγήσει τα νέα αυτά φαινόμενα που σχετίζονταν με τη σκοτεινή ύλη, αλλά και να περάσει με την ίδια επιτυχία το πλήθος των πειραματικών ελέγχων της ΓΘΣ που προηγήθηκαν, γεγονός που φανερώνει την τεράστια δυσκολία ενός τέτοιου εγχειρήματος. Ενδεικτικά, η προτεινόμενη θεωρία του Milgrom, στην αρχική της μορφή, παραβίαζε θεμελιώδεις αρχές της φυσικής, όπως η αρχή διατήρησης της ορμής και η αρχή ισότητας μάζας-ενέργειας του Αϊνστάιν, και αυτός ήταν ένας από τους κύριους λόγους για την απόρριψή της από την πλειοψηφία της επιστημονικής κοινότητας. Με άλλα λόγια, ο Milgrom κατόρθωσε να αναπαραγάγει τις απαιτούμενες καμπύλες ταχυτήτων στους γαλαξίες με επιτυχία, ωστόσο η επιτυχία αυτή ήταν εις βάρος μερικών από τις πιο θεμελιώδεις αρχές στη φυσική. Έναν χρόνο αργότερα, με τη βοήθεια του Jacob Bekenstein, o Milgrom διατύπωσε μια νέα μη σχετικιστική εκδοχή της θεωρίας του με στόχο την επίλυση αυτών των βασικών προβλημάτων (Bekenstein & Milgrom, 1984). Και αυτή η προσπάθεια, ωστόσο, είχε  τα δικά της προβλήματα, όπως η ριζοσπαστική συνέπεια της διάδοσης βαρυτικών κυμάτων σε ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός και η απουσία εξήγησης του φαινομένου των βαρυτικών φακών. Η απαίτηση της θεωρίας για τη διάδοση κυμάτων γρηγορότερα από το φως διατηρήθηκε και στη μεταγενέστερη σχετικιστική εκδοχή της θεωρίας του Bekenstein με το όνομα TeVeS (Bekenstein, 2004), η οποία ωστόσο διαψεύστηκε οριστικά από την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων, το 2017 (Boran et al., 2018). Τα ζητήματα αυτά είναι ενδεικτικά του πόσο πιο δύσκολο ήταν το εγχείρημα της αντικατάστασης της ΓΘΣ με μια καινούργια θεωρία, σε σύγκριση με την υιοθέτηση της υπόθεσης της σκοτεινής ύλης.

    EΠΙΛΟΓΟΣ – Η ΧΑΡΙΣΤΙΚΗ ΒΟΛΗ

    Αναμφίβολα, η οριστική απάντηση στο ερώτημα της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης θα δοθεί μόνο μέσα από την άμεση ανίχνευση ενός σωματιδίου σκοτεινής ύλης σε πειράματα επιταχυντών σωματιδίων ή στα λεγόμενα πειράματα άμεσης ανίχνευσης σκοτεινής ύλης, η οποία προς το παρόν δεν έχει ακόμη επιτευχθεί. Ωστόσο, για πολλούς, η ισχυρότερη ένδειξη για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης μέχρι σήμερα προέρχεται από δύο σημαντικές μεταγενέστερες εξελίξεις, οι οποίες στην ουσία δικαίωσαν την επιλογή της επιστημονικής κοινότητας να αφιερώσει τις προσπάθειές της στη μελέτη της σκοτεινής ύλης από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 και έπειτα. Η πρώτη αφορά τις ακριβείς μετρήσεις στο φάσμα της ΚΑΥ από τους δορυφόρους COBE και WMAP, το 1991 και 2000 αντίστοιχα, οι οποίες επιβεβαίωσαν τις μέχρι τότε μη παρατηρηθείσες μικρές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία της ΚΑΥ εξαιτίας των βαρυτικών διακυμάνσεων του πεδίου της σκοτεινής ύλης στο πρώιμο σύμπαν. Η δεύτερη αφορά την ανακάλυψη του σμήνους γαλαξιών Bullet Cluster (Clowe et al., 2006), όπου ο διαχωρισμός της ορατής ύλης στην εικόνα του σμήνους μπορεί να εξηγηθεί μόνο με όρους σκοτεινής ύλης και όχι με μια πιθανή τροποποίηση των νόμων της βαρύτητας (κεντρική εικόνα άρθρου). Εν αναμονή μιας πιθανής μελλοντικής άμεσης ανίχνευσης του σωματιδίου (ή των σωματιδίων) της σκοτεινής ύλης σε ελεγχόμενο πειραματικό περιβάλλον, τα δύο αυτά φαινόμενα αποτελούν μέχρι σήμερα για την πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας την ισχυρότερη ένδειξη για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης.

    ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

    Θερμές ευχαριστίες στους Θεόδωρο Αραμπατζή και Νίκο Αλεξίου για τις χρήσιμες εισηγήσεις τους ως προς τη βελτίωση του άρθρου, καθώς επίσης και σε μια ομάδα καλών και υπομονετικών φίλων, οι οποίοι λειτούργησαν ως πρώιμοι αναγνώστες. H συγγραφή του άρθρου έγινε στα πλαίσια επικοινωνίας και διάχυσης του ερευνητικού προγράμματος «ANDROMEDA – The epistemology of dark matter and modified gravity» με αριθμό 101130750, το οποίο χρηματοδοτείται από τo πρόγραμμα HORIZON WIDERA TALENTS της Ευρωπαϊκής Ένωσης.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Bekenstein, J., and Milgrom, M., 1984. Does the missing mass problem signal the breakdown of Newtonian gravity? Astrophysical Journal 286, p. 7-14. https://adsabs.harvard.edu/pdf/1984ApJ…286….7B

    Bekenstein, J., D., 2004. Relativistic gravitation theory for the modified Newtonian dynamics paradigm. Physical Review D 70 (8), 083509. https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.70.083509

    Bond, J., R., and Efstathiou, G., 1984. Cosmic background radiation anisotropies in universes dominated by nonbaryonic dark matter. The Astrophysical Journal 285, L45–L48. https://articles.adsabs.harvard.edu//full/1984ApJ…285L..45B/L000045.000.html

    Bondi, H., Van der Burg, M., G., J., and Metzner, A., 1962. Gravitational waves in general relativity, vii. Waves from axi-symmetric isolated system. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences 269 (1336), 21–52. https://doi.org/10.1098/rspa.1962.0161

    Boran, S., Desai, S., Kahya, E., and Woodard, R., 2018. Gw170817 falsifies dark matter emulators. Physical Review D 97 (4), 041501. https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.97.041501

    Clowe, D., Bradac, M., Gonzalez, A., H., Markevitch, M., Randall, S., W., Jones, C., and Zaritsky, D., 2006. A direct empirical proof of the existence of dark matter. The Astrophysical Journal 648 (2), L109. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/508162

    Dodelson, S., 2011. The real problem with MOND. International Journal of Modern Physics D 20 (14), 2749–2753. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0218271811020561

    Freeman, K., C., 1970. On the disks of spiral and s0 galaxies. Astrophysical Journal 160, p. 811. 10.1086/150474

    Gunn, J., Lee, B., Lerche, I., Schramm, D., and Steigman, G., 1978. Some astrophysical consequences of the existence of a heavy stable neutral lepton. Astrophysical Journal 223, 1015–1031. 10.1086/156335

    Hawking, S., W., 1976. Black holes and thermodynamics. Physical Review D 13 (2), 191. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.13.191

    Hawking, S., W., and Penrose, R., 1970. The singularities of gravitational collapse and cosmology. Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences 314 (1519), 529–548. https://doi.org/10.1098/rspa.1970.0021

    Hohl, F., 1971. Numerical experiments with a disk of stars. Astrophysical Journal 168, p. 343. 10.1086/151091

    Hulse, R., A., and Taylor, J., H., 1975. Discovery of a pulsar in a binary system. The Astrophysical Journal 195, L51–L53.  10.1086/181708

    Milgrom, M., 1983a. A modification of the Newtonian dynamics as a possible alternative to the hidden mass hypothesis. The Astrophysical Journal 270, 365–370. 10.1086/161130

    Milgrom, M., 1989. On stability of galactic disks in the modified dynamics and the distribution of their mean surface brightness. The Astrophysical Journal 338, 121–127. 10.1086/167184

    Miller, R., and Prendergast, K., 1968. Stellar dynamics in a discrete phase space. The Astrophysical Journal 151, 699. 10.1086/149469

    Oort, J., H., 1965. Structure and evolution of the galactic system. Transactions of the International Astronomical Union 12 (1), 789–809. https://www.astro.rug.nl/JHOort/byJHO.html

    Ostriker, J., P., and Peebles, P., J., 1973. A numerical study of the stability of flattened galaxies: or, can cold galaxies survive? The Astrophysical Journal 186, 467–480. 10.1086/152513

    Peebles, P., J., E., 1965. The black-body radiation content of the universe and the formation of galaxies. Astrophysical Journal 142, 1317. 10.1086/148417

    Peebles, P., J., E., 1966. Primordial helium abundance and the primordial fireball. Astrophysical Journal 146, 542. 10.1086/148918

    Peebles, P., 1968. Recombination of the primeval plasma. Astrophysical Journal 153, 1–11. 10.1086/149628

    Peebles, P., J., E., 1982. Large-scale background temperature and mass fluctuations due to scale-invariant primeval perturbations. Astrophysical Journal 263, L1–L5. 10.1086/183911

    Penrose, R., 1965. Gravitational collapse and space-time singularities. Physical Review Letters 14 (3), 57. https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.14.57

    Pirani, F. A., 1957. Invariant formulation of gravitational radiation theory. Physical Review 105 (3), 1089. https://doi.org/10.1103/PhysRev.105.1089

    Schwarzschild, M., 1954. Mass distribution and mass-luminosity ratio in galaxies. Astronomical Journal 59, p. 273. 10.1086/107013

    Rubin, V., C., and Ford, W., K., 1970. Rotation of the andromeda nebula from a spectroscopic survey of emission regions. Astrophysical Journal 159, p. 379. 10.1086/150317

    Vittorio, N., and Silk, J., 1984. Fine-scale anisotropy of the cosmic microwave background in a universe dominated by cold dark matter. Astrophysical Journal 285, L39–L43. 10.1086/184361

    Zwicky, F., 1933. Die rotverschiebung von extragalaktischen nebeln. Helvetica Physica Acta 6, p. 110-127. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1933AcHPh…6..110Z/abstract
    Ο Δρ. Αντώνης Αντωνίου είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής (Horizon ERA Postdoctoral Fellow) στο Τμήμα Ιστορίας και Φιλοσοφίας της Επιστήμης, στο Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Έχει ολοκληρώσει τις σπουδές του στη Φιλοσοφία της Επιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, στο Ηνωμένο Βασίλειο, και έχει επίσης εργαστεί ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Βόννης, στη Γερμανία. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα αφορούν τις φιλοσοφικές προεκτάσεις των θεωριών της σκοτεινής ύλης και της τροποποιημένης βαρύτητας και τη φιλοσοφία της κοσμολογίας γενικότερα.

  • ΑΠΟ ΠΟΥ ΠΑΝΕ ΣΤΟ ΣΥΜΠΑΝ; Το ταξίδι ενός θεωρητικού φυσικού στα όρια της πραγματικότητας

    ΑΠΟ ΠΟΥ ΠΑΝΕ ΣΤΟ ΣΥΜΠΑΝ; Το ταξίδι ενός θεωρητικού φυσικού στα όρια της πραγματικότητας

    ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

    Michael Dine

    Μετάφραση: Κωνσταντίνος Κυρίτσης

    ISBN 978-618-230-068-8

    Διαστάσεις: 14 x 21 cm
    Αριθμός σελίδων:
    360

    Τιμή: € 20

    Έτος έκδοσης: 2024Οι περισσότεροι έχουμε ακούσει για μακρινά άστρα και γαλαξίες. Έχουμε ακούσει ότι το σύμπαν προέκυψε από μια μεγάλη έκρηξη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά τι μέγεθος και τι ηλικία έχει; Από πού προήλθε; Ποια η τελική μοίρα του; Βέβαια, έχουμε επίγνωση της ύπαρξης των ατόμων, ίσως και πραγμάτων πολύ μικρότερων από αυτά. Αλλά πώς είναι δυνατόν να γνωρίζουμε για τους ατομικούς πυρήνες; Πώς γίνεται αυτές οι μικροσκοπικές οντότητες να ελέγχουν τη λειτουργία του σύμπαντος, αλλά και την παρασκευή ενός σάντουιτς, τη χρήση μιας πιστωτικής κάρτας ή τη μετακίνησή μας; Από τις μεγαλύτερες έως τις μικρότερες κλίμακες, το σύμπαν μάς φαίνεται απίστευτα μυστηριώδες. Μπορούμε άραγε να κάνουμε κάτι πέρα από εικασίες για την αρχιτεκτονική και τα δομικά του υλικά; Μπορούμε να σκεφτούμε πειράματα που θα απαντήσουν στην απορία μας για το τι ισχύει σε τόσο εξωπραγματικές κλίμακες;

    Φαίνεται πως ζούμε σε μια εξαιρετική στιγμή της ανθρώπινης ιστορίας. Από τη μία, αντιμετωπίζουμε τεράστιες προκλήσεις: κλιματική αλλαγή, πανδημίες, απειλή πυρηνικού πολέμου. Από την άλλη, διαθέτουμε γνώσεις για τον κόσμο γύρω μας ―και για το σύμπαν― πέρα από οτιδήποτε θα μπορούσε να διανοηθεί κανείς ακόμα και πριν από έναν αιώνα. Ωστόσο, η καθημερινή μας εμπειρία καταλαμβάνει μόνο μια μικρή γωνιά του. Η ζωή μας διαδραματίζεται σε κλίμακες εκατοστών, μέτρων, χιλιομέτρων, ίσως και χιλιάδων χιλιομέτρων. Όμως γνωρίζουμε τη φύση και σε μικρότερες κλίμακες ― πολύ μικρότερες από το μέγεθος ενός ατομικού πυρήνα. Έχουμε επίσης γνώσεις για το σύμπαν σε αφάνταστα μεγάλες αποστάσεις. Ακόμα πιο εκπληκτικό είναι ότι γνωρίζουμε ―αληθινά γνωρίζουμε― γεγονότα που συνέβησαν δισεκατομμύρια χρόνια πριν και ότι μπορούμε να δηλώσουμε με αρκετή σιγουριά τι θα συμβεί στο σύμπαν μέσα στα επόμενα δεκάδες δισεκατομμύρια έτη. Τούτο το βιβλίο επιχειρεί να αφουγκραστεί τον παλμό αυτής της εξαιρετικής στιγμής.

    Περιεχόμενα

    ΒΗΜΑ ΠΡΩΤΟ
    1. Επιθεωρώντας το σύμπαν
    2. Μπορούμε να θεωρούμε δεδομένο τον χώρο και τον χρόνο;
    3. Τι εννοούμε με τον όρο σύμπαν;

    ΒΗΜΑ ΔΕΥΤΕΡΟ
    4. Μπορεί η κβαντομηχανική να προβλέψει το μέλλον;
    5. Οι καρποί της πυρηνικής εποχής
    6. Το βάρος των πιο μικρών πραγμάτων
    7. Αστρικό στερέωμα

    ΤΑ ΕΠΟΜΕΝΑ ΒΗΜΑΤΑ
    8. Γιατί υπάρχει κάτι και όχι τίποτα;
    9. «Το πρόβλημα των μεγάλων αριθμών»
    10. Από τι είναι φτιαγμένο το σύμπαν;
    11. Η σκοτεινή ενέργεια

    ΕΝΑ ΒΗΜΑ ΣΕ ΟΛΙΣΘΗΡΟ ΕΔΑΦΟΣ
    12. Στην αρχή των πάντων
    13. Μπορούμε να καταλήξουμε σε μια τελική θεω­ρία χωρίς να σηκωθούμε από την καρέκλα μας;
    14. Η τοπογραφία της πραγματικότητας
    15. Ρίχνοντας τα ζάρια της θεωρητικής φυσικής

    Σημειώσεις
    Ευχαριστίες
    Ευρετήριο

    ———————————————————————————————————————————–Ο Μάικλ Ντάιν είναι αμερικανός θεωρητικός φυσικός, τακτικός καθηγητής στο Ινστιτούτο Σωματιδιακής Φυσικής της Σάντα Κρουζ του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας. Ειδικός στα πεδία της υπερσυμμετρίας και της θεωρίας χορδών, έχει εκτεταμένο ερευνητικό έργο πάνω σε εφαρμογές της θεωρίας των υπερχορδών στην κοσμολογία. Είναι εκλεγμένο μέλος της αμερικανικής Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών από το 2019. Έχει γράψει το σύγγραμμα Supersymmetry and String Theory: Beyond the Standard Model (Cambridge University Press 2007, 2015). Το Από πού πάνε στο σύμπαν; είναι το πρώτο του βιβλίο επιστημονικής εκλαΐκευσης.

  • ΕΙΝΑΙ Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΜΙΑ ΜΟΔΑ ΤΩΝ ΚΑΙΡΩΝ;

    ΕΙΝΑΙ Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΜΙΑ ΜΟΔΑ ΤΩΝ ΚΑΙΡΩΝ;

    Erwin Schrödinger

    Μετάφραση: Κωνσταντίνα Γεωργούλια

    Το παρόν κείμενο είναι το τέταρτο κεφάλαιο από το βιβλίο του Erwin Schrödinger με τίτλο Science and the Human Temperament (Η Επιστήμη και η Ανθρώπινη Ιδιοσυγκρασία) που εκδόθηκε το 1935 στο Λονδίνο από τις εκδόσεις George Allen & Unwin Ltd. Πρόκειται για εκτενή μορφή μιας διάλεξης στο Τμήμα Φυσικής και Μαθηματικών της Πρωσικής Ακαδημίας, στις 18 Φεβρουαρίου 1932, σε ελεύθερη απόδοση του δόκτορος James Murphy.ΥΠΑΡΧΕΙ ένα πολύ γνωστό απόφθεγμα του Ζολά, ότι η τέχνη είναι η φύση μέσα από το πρίσμα της ιδιοσυγκρασίας – Lart cest la nature vue au travers dun tempérament. Μπορεί να ειπωθεί το ίδιο και για την επιστήμη; Το ερώτημα είναι καίριο, γιατί επηρεάζει έναν θεμελιώδη ισχυρισμό, ο οποίος διατυπώνεται συχνά σήμερα στο όνομα της επιστήμης. Σε αντίθεση με τη ζωγραφική και τη λογοτεχνία και τη μουσική, που είναι υποκειμενικοί τρόποι κατανόησης της πραγματικότητας και, κατά συνέπεια, μπορούν να αλλάζουν με τη μεταβολή του πολιτισμικού περιβάλλοντος, η επιστήμη λέγεται ότι μας παρέχει ένα σώμα αλήθειας, το οποίο δεν έχει πλαστεί από την ανθρώπινη ιδιοσυγκρασία, με αποτέλεσμα να είναι αντικειμενικό και σταθερό. Σε ποιο βαθμό ισχύει κάτι τέτοιο;

    Προτού απαντήσουμε στο ερώτημα απευθείας, είναι απαραίτητο να κάνουμε μια διάκριση ανάμεσα σε δύο ομάδες επιστημών. Από τη μία, έχουμε αυτό που αποκαλούμε «θετικές» επιστήμες και, από την άλλη, αυτές που ασχολούνται με το ανθρώπινο πνεύμα και τις δραστηριότητές του. Στη δεύτερη ομάδα ανήκουν επιστήμες, όπως η ιστορία, η κοινωνιολογία, η ψυχολογία κτλ.

    Τώρα, είναι προφανές, νομίζω, ότι το σώμα της αλήθειας, το οποίο προτείνουν αυτές οι ανθρωπιστικές επιστήμες, δεν μπορεί να διεκδικήσει έναν απολύτως αντικειμενικό χαρακτήρα. Ας πάρουμε, για παράδειγμα, την ιστορία. Παρόλο που απαιτούμε από τον ιστορικό να μην αποκλίνει από την αντικειμενική αλήθεια των γεγονότων που περιγράφει, ωστόσο αν πρόκειται να είναι κάτι παραπάνω από ένας απλός χρονικογράφος, η δουλειά του θα πρέπει να εκτείνεται πέρα από την ανακάλυψη και την αφήγηση της γυμνής αλήθειας. Κατά συνέπεια, η επιλογή που κάνει από την πρώτη ύλη που έχει στη διάθεσή του, η διατύπωση και η τελική παρουσίασή της πρέπει απαραίτητα να επηρεάζονται από ολόκληρη την προσωπικότητά του. Και πράγματι, μετά χαράς συγχωρούμε την υποκειμενική παρέμβαση του ιστορικού στο υλικό το οποίο επεξεργάζεται, δεδομένου ότι νιώθουμε το άγγιγμα μιας ισχυρής προσωπικότητας, η οποία υφαίνει για μας ένα ενδιαφέρον ανθρώπινο μοτίβο από τη γυμνή αλήθεια της ιστορίας. Πράγματι, εδώ είναι που αρχίζει η επιστημονική ιστορία, ενώ το έργο του σχολαστικού χρονικογράφου θεωρείται ότι παρέχει απλώς την πρώτη ύλη της.

    Παρόμοιες παρατηρήσεις ταιριάζουν και σε όλες εκείνες τις επιστήμες που ασχολούνται με την ανθρώπινη ζωή και συμπεριφορά. Σε όλες τους, η παρουσίαση της αλήθειας που αντιπροσωπεύουν πρέπει απαραίτητα να δείχνει την ενεργή επιρροή της ανθρώπινης ιδιοσυγκρασίας. Ασφαλώς, υπάρχει πάντα το ιδανικό τού να διατηρείται ο μεγαλύτερος δυνατός βαθμός αντικειμενικότητας στη διαδικασία αυτών των επιστημών και ένα έργο σε αυτόν τον κλάδο της μελέτης θα θεωρείται επιστημονικό ή όχι στο βαθμό που θα παραμένει πιστό στο αντικειμενικό ιδανικό ή θα απομακρύνεται από αυτό. Ωστόσο, δεν υπάρχει ούτε μία από αυτές τις ανθρωπιστικές επιστήμες που να μην εμπεριέχει κάποιο καλλιτεχνικό στοιχείο. Και στο βαθμό που το έχει, εμπίπτει στην περιγραφή του Ζολά. Το αντικείμενο με το οποίο ασχολούνται είναι πάντα vue au travers dun tempérament.

    Ας δούμε τώρα τις «θετικές» επιστήμες. Από τη διαδικασία που ακολουθείται σε αυτές τις επιστήμες αποκλείεται, για λόγους αρχής, καθετί το υποκειμενικό. Η Φυσική Επιστήμη ανήκει ουσιαστικά σε αυτή την κατηγορία. Από όλη τη φυσική έρευνα, απαγορεύεται σχολαστικά η υποκειμενική παρέμβαση του ερευνητή, έτσι ώστε να φτάσει στην απολύτως αντικειμενική αλήθεια για την άψυχη φύση. Όταν η αλήθεια αυτή διατυπωθεί τελικά, μπορεί να ελεγχθεί μέσα από πειράματα από οποιονδήποτε σε ολόκληρο τον κόσμο, και πάντα με το ίδιο αποτέλεσμα. Μέχρι στιγμής, η Φυσική είναι απολύτως ανεξάρτητη από την ανθρώπινη ιδιοσυγκρασία και αυτό προτάσσεται ως ο βασικός ισχυρισμός της προς αποδοχή. Ορισμένοι από τους πρωταγωνιστές της Φυσικής Επιστήμης προχωρούν τόσο πολύ, ώστε να θεωρούν ότι πρέπει να αποκλείεται όχι μόνο ο μεμονωμένος ανθρώπινος νους στις τελικές δηλώσεις της φυσικής έρευνας, αλλά και η ανθρώπινη διάσταση ως σύνολο. Κάθε βαθμός ανθρωπομορφισμού αποκλείεται επιμελώς· έτσι ώστε, τουλάχιστον, σε αυτόν τον κλάδο της επιστήμης, ο άνθρωπος να μην είναι πλέον το μέτρο των πάντων, όπως συνήθιζαν να ισχυρίζονται οι Έλληνες Σοφιστές.

    Είναι αυτός ο ισχυρισμός απολύτως αληθής; Σε έναν μεγαλύτερο βαθμό απ’ ό,τι στην περίπτωση οποιασδήποτε άλλης επιστήμης, είναι αληθής. Αλλά πιστεύω ότι προχωρά πολύ πιο πέρα. Θα μπορούσαμε άνετα να παραδεχτούμε ότι ένα φυσικό πείραμα, για παράδειγμα, για χάριν απλότητας, μια μέτρηση αστεριών, είναι ανεξάρτητη από το αν την πραγματοποιεί ο κ. Γουίλσον στη Νέα Υόρκη ή η φροϊλάιν Μίλερ στο Βερολίνο. Το αποτέλεσμα θα είναι πάντα το ίδιο, δεδομένου ασφαλώς ότι πληρούνται οι απαραίτητες τεχνικές προϋποθέσεις.

    Το ίδιο ισχύει και για όλα τα αποδεδειγμένα πειράματα στη Φυσική. Η πρώτη και αναγκαία συνθήκη που απαιτούμε από οποιαδήποτε διαδικασία πειράματος, προτού αυτή γίνει δεκτή στην κανονική διαδικασία της φυσικής έρευνας είναι ότι θα παρέχει απαρέγκλιτα τα ίδια αποτελέσματα. Θεωρούμε ότι ένα πείραμα δεν είναι άξιο επιστημονικής σκέψης ή αποδοχής, αν δεν πληροί αυτή την προϋπόθεση. Είναι, λοιπόν, από αυτή την τεράστια ποσότητα μεμονωμένων αποτελεσμάτων, τα οποία συσσωρεύονται από τέτοιου είδους αναπαράξιμα πειράματα, που είναι φτιαγμένη η όλη υφή της Φυσικής Επιστήμης. Και αυτά τα κλασικά αποτελέσματα είναι η μόνη πρώτη ύλη που επιτρέπεται να χρησιμοποιείται στην περαιτέρω ανάπτυξη της επιστημονικής αλήθειας. Συνεπώς, μιας και δεν παραδεχόμαστε εδώ καμία άλλη πηγή γνώσης από εκείνη του ακριβούς πειράματος, θα φαινόταν εκ πρώτης όψεως ότι η Φυσική Επιστήμη έχει κάθε δικαίωμα να διατυπώνει τον ισχυρισμό της με βάση τον οποίο είναι ο αυθεντικός κομιστής της απόλυτης, αντικειμενικής αλήθειας. Αλλά για να εκτιμήσουμε αυτόν τον ισχυρισμό θα πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένες περαιτέρω παράμετροι.

    Τα νόμιμα δεδομένα της Φυσικής Επιστήμης είναι πάντα και αποκλειστικά εκείνα στα οποία καταλήγει κάποιος μέσω του πειράματος. Αλλά σκεφτείτε το πλήθος των πειραμάτων, τα οποία έχουν στην πραγματικότητα παράσχει τα δεδομένα στα οποία βασίζεται η δομή της Φυσικής Επιστήμης. Αυτός ο αριθμός είναι αναμφισβήτητα πολύ μεγάλος. Αλλά συνάμα και απειροελάχιστος, αν συγκριθεί με το πλήθος των πειραμάτων που θα μπορούσαν να έχουν πραγματοποιηθεί, αλλά στην ουσία δεν πραγματοποιήθηκαν ποτέ. Κατά συνέπεια, έχει γίνει μια επιλογή όσον αφορά την πρώτη ύλη πάνω στην οποία είναι χτισμένη η τωρινή δομή της επιστήμης. Αυτή η επιλογή θα πρέπει να έχει επηρεαστεί από συνθήκες που δεν είναι αμιγώς επιστημονικές. Και μέχρι στιγμής, η Φυσική Επιστήμη δεν μπορεί να ισχυριστεί ότι είναι απολύτως ανεξάρτητη από το περιβάλλον της.

    Ας δούμε ορισμένους από τους παράγοντες που μπαίνουν στο παιχνίδι, όταν πρέπει να γίνει μια επιλογή από τα πειράματα που προσφέρονται ως πιθανότητες, αν κάποιος επιθυμεί να κάνει μια έρευνα προς μια νέα κατεύθυνση. Προφανώς, πρώτα και κύρια, τίθεται το ερώτημα του ποια πειράματα είναι πρακτικά υπό τις δεδομένες συνθήκες. Ορισμένα πειράματα απαιτούν πολύπλοκο και ακριβό εξοπλισμό και τα μέσα για να τον εξασφαλίσει κανείς δεν είναι πάντα διαθέσιμα. Ασχέτως του πόσο πολλά υποσχόμενα μπορεί να είναι αυτά τα πειράματα, θα πρέπει να παραμεριστούν εξαιτίας του μεγάλου κόστους που θα είχαν.

    Μια άλλη ομάδα πιθανών πειραμάτων παραμερίζεται για τελείως διαφορετικούς και πιο υποκειμενικούς λόγους. Μπορεί να έρχονται στο μυαλό του επιστήμονα, αλλά προς το παρόν εκείνος τα βρίσκει μη ενδιαφέροντα, όχι μόνο γιατί δεν σχετίζονται απευθείας με το εγχείρημά του, αλλά και γιατί μπορεί να νομίζει ότι γνωρίζει ήδη τα αποτελέσματα στα οποία θα οδηγούσαν. Και παρόλο που πιστεύει ότι δεν μπορεί να προβλέψει επακριβώς αυτά τα αποτελέσματα, μπορεί να θεωρήσει ότι αυτά έχουν δευτερεύουσα σημασία τη δεδομένη στιγμή και, κατά συνέπεια, να τα παραμελήσει. Επιπλέον, σκέφτεται ότι αν λάμβανε υπόψη του όλα αυτά τα αποτελέσματα δεν θα ήξερε τι να κάνει το τεράστιο πλήθος τους. Και ας προσθέσουμε σε αυτό το γεγονός ότι ο νους μας δεν έχει ένα απεριόριστο φάσμα όσον αφορά τα ενδιαφέροντά του. Προς το παρόν, απορροφούν την προσοχή μας συγκεκριμένα πράγματα. Το αποτέλεσμα είναι ότι πρέπει πάντα να υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός εναλλακτικών πειραμάτων –όπως και πολύ πρακτικών πειραμάτων– τα οποία δεν σκεφτόμαστε καθόλου, απλώς και μόνο επειδή το ενδιαφέρον μας προσελκύεται προς άλλες κατευθύνσεις.

    II

    Όλα αυτά οδηγούν στο αναπόφευκτο συμπέρασμα ότι δεν μπορούμε να κλείσουμε την πόρτα στους υποκειμενικούς παράγοντες όσον αφορά τον προσδιορισμό της επιστημονικής πολιτικής μας και όσον αφορά το να δώσουμε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση στην περαιτέρω πρόοδό μας.

    Ασφαλώς, αναμφίβολα, οποιαδήποτε πρόοδο σημειώσουμε εξαρτάται άμεσα από τα δεδομένα που έχουμε στη διάθεσή μας εδώ και τώρα. Και αυτά τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν τα αποτελέσματα στα οποία έχουν καταλήξει οι προηγούμενοι ερευνητές. Αυτά τα αποτελέσματα είναι η απόρροια προηγούμενων επιλογών. Αυτές οι επιλογές οφείλονταν σε έναν συγκεκριμένο τρόπο σκέψης που βασίστηκε στον όγκο των πειραματικών δεδομένων που ήταν διαθέσιμα τότε. Και άρα, αν πάμε πίσω μέσα από μια απροσδιόριστη σειρά σταδίων στην επιστημονική πρόοδο, θα καταλήξουμε τελικά στην πρώτη συνειδητή προσπάθεια του πρωτόγονου ανθρώπου να κατανοήσει και να διαμορφώσει μια λογική, νοητική εικόνα γεγονότων, τα οποία είχε παρατηρήσει στον κόσμο γύρω του.

    Αυτές οι πρώτες παρατηρήσεις της φύσης από τον πρωτόγονο άνθρωπο δεν προέκυψαν από ένα οποιοδήποτε νοητικό μοτίβο που είχε κατασκευαστεί συνειδητά. Η εικόνα της φύσης, την οποία ο πρωτόγονος άνθρωπος δημιούργησε για τον εαυτό του, εμφανίστηκε αυτόματα, όπως ήταν, από τις υπάρχουσες συνθήκες, και προσδιορίστηκε από τη βιολογική κατάσταση, την αναγκαιότητα για τη θρέψη του σώματος μέσα στο περιβάλλον και την όλη αλληλεπίδραση ανάμεσα στη ζωή του σώματος και τις διακυμάνσεις της από τη μία και το φυσικό περιβάλλον από την άλλη. Αναφέρω αυτό το σημείο προκειμένου να προλάβω την αντίρρηση ότι εξαρχής θα μπορούσε να αποδοθεί στην ακατανίκητη επιρροή των αντικειμενικών γεγονότων ένα υποχρεωτικό στοιχείο. Αυτό, ασφαλώς, δεν αληθεύει, δεδομένου ότι οι ρίζες της επιστήμης είναι αναμφίβολα η ίδια η ανθρωπομορφική αναγκαιότητα της πάλης του ανθρώπου για να κερδίσει τη ζωή του.

    Συχνά συμβαίνει μια ορισμένη ιδέα ή σύνολο ιδεών να γίνεται απαραίτητο και κυρίαρχο σε μια συγκεκριμένη συγκυρία και να φωτίζει με μια νέα σημασία ορισμένες πτυχές του πειράματος, οι οποίες ως τώρα θεωρούνταν μη ενδιαφέρουσες και ασήμαντες. Για παράδειγμα, πριν από τριάντα χρόνια, κανείς δεν ενδιαφερόταν ιδιαίτερα να ρωτήσει πώς αλλάζει η θερμοχωρητικότητα ενός σώματος με τη μεταβολή της θερμοκρασίας και σπανίως ονειρευόταν κάποιος να προσδώσει οποιαδήποτε σημασία στη συμπεριφορά της θερμοχωρητικότητας σε υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες. Ίσως κάποιοι γερο-περίεργοι, που στερούνταν τελείως ιδεών, να είχαν ενδιαφερθεί για το ερώτημα αυτό – ή ίσως μια πολύ λαμπρή διάνοια. Αλλά όταν ο Nernst[1] διατύπωσε τον διάσημο «τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής», η όλη κατάσταση ξαφνικά άλλαξε. Το θεώρημα του Nernst όχι μόνο ενσάρκωσε την εκπληκτική πρόβλεψη ότι η θερμοχωρητικότητα όλων των σωμάτων σε μια υπερβολικά χαμηλή θερμοκρασία θα έτεινε προς το μηδέν, αλλά απέδειξε, επίσης, ότι όλες οι θερμικές ισορροπίες θα μπορούσαν να υπολογιστούν εκ των προτέρων, αν η θερμότητα της αντίδρασης σε μια ορισμένη θερμοκρασία ήταν γνωστή, μαζί με τη θερμοχωρητικότητα των αντιδρώντων σωμάτων μέχρι μια αρκούντως χαμηλή θερμοκρασία.

    Σχεδόν το ίδιο πράγμα έλαβε χώρα όσον αφορά τις λεγόμενες σταθερές ελαστικότητας. Ο φυσικός είχε έως τώρα αγνοήσει τη σημασία της αριθμητικής αξίας αυτών των σταθερών και είχε αφήσει το όλο ερώτημα στον πρακτικό μηχανικό, τον κατασκευαστή γεφυρών και τον σεισμολόγο. Αλλά όταν ο Αϊνστάιν και, μετά από εκείνον, ο Debye[2], διατύπωσε μια γενική θεωρία για τη μείωση της θερμοχωρητικότητας των σωμάτων σε χαμηλές θερμοκρασίες, με την οποία η θερμοκρασία στην οποία γινόταν πρώτα αντιληπτή η μείωση της θερμοχωρητικότητας αποδεικνύεται ότι σχετίζεται με τις ελαστικές ιδιότητες του εν λόγω υλικού, αυτή η απολύτως νέα και απρόσμενη σχέση προκάλεσε ένα νέο ενδιαφέρον, το οποίο οδήγησε σε εκτεταμένες πειραματικές έρευνες σε αυτόν τον τομέα, επεκτείνοντάς τον, για παράδειγμα, στους κρυστάλλους, στις διάφορες κρυσταλλογραφικές κατευθύνσεις κτλ., κτλ.

    Άλλη μία περίπτωση που εμφανίζεται τώρα σχεδόν ως ένα παράδειγμα τραγικής αμέλειας, είναι το πείραμα που έχει να κάνει με την περίθλαση του φωτός, το οποίο διεξήγαγε ο Grimaldi[3]. Αυτός ο Ιταλός επιστήμονας ανακάλυψε ότι η σκιά ενός σύρματος που σχημάτιζε ένα φως το οποίο προερχόταν από μια σχισμή μιας απομακρυσμένης πηγής δεν επιδείκνυε τα χαρακτηριστικά που μπορεί να αναμένονταν· αυτό σημαίνει ότι δεν είναι μια απλή, μαύρη λωρίδα σε ένα πεδίο φωτός. Η σκοτεινή λωρίδα είναι μια πολύπλοκη υπόθεση. Οριοθετείται από τρεις έγχρωμες λωρίδες, των οποίων τα αντίστοιχα πλάτη γίνονται μικρότερα προς τα έξω, ενώ το εσωτερικό κομμάτι της σκιάς διαπερνάται από έναν περιττό αριθμό ανοιχτόχρωμων γραμμών που είναι παράλληλες προς τα όρια της σκιάς. Αυτό το πείραμα, το οποίο είχε διεξαχθεί προτού διατυπωθεί η κυματική θεωρία του Huygens[4] και η σωματιδιακή θεωρία του φωτός του Νεύτωνα, ήταν το πρώτο πείραμα του είδους του, το οποίο απέδειξε ξεκάθαρα και απολύτως ότι οι ακτίνες φωτός δεν κινούνται αυστηρώς σε ευθείες γραμμές και ότι η απόκλιση από την ευθεία γραμμή είναι πολύ στενά συνυφασμένη με το χρώμα ή, όπως θα λέγαμε σήμερα, με το μήκος κύματος.

    Στις μέρες μας, αυτό θεωρείται θεμελιώδες, όχι μόνο για την κατανόηση της διάδοσης του φωτός, αλλά και για τη γενική, επιστημονική αντίληψή μας όσον αφορά το φυσικό σύμπαν. Αν επιχειρούσαμε να εκφράσουμε τη σημασία του πειράματος του Grimaldi με σύγχρονους όρους, θα λέγαμε ότι ο Grimaldi είχε κάνει την πρώτη επίδειξη αυτής της απροσδιοριστίας στην κβαντική μηχανική, η οποία διατυπώθηκε από τον Χάιζενμπεργκ[5], το 1927. Μέχρι την εποχή των Young[6] και Fresnel[7], οι παρατηρήσεις του Grimaldi είχαν προσελκύσει ελάχιστη ή καθόλου προσοχή και κανείς δεν τους έδινε ιδιαίτερη σημασία. Θεωρούνταν ότι έδειχναν ένα φαινόμενο, το οποίο δεν είχε κανένα γενικό ενδιαφέρον για την επιστήμη αυτή καθαυτή και για τα επόμενα εκατόν πενήντα χρόνια κανένα παρόμοιο πείραμα δεν διεξήχθη, παρόλο που κάτι τέτοιο θα μπορούσε να είχε γίνει με το απλούστερο και φθηνότερο υλικό. Ο λόγος ήταν ότι, από τις δύο θεωρίες του φωτός, οι οποίες διατυπώθηκαν λίγο αργότερα, η σωματιδιακή θεωρία του Νεύτωνα κέρδισε τη γενική αποδοχή έναντι της κυματικής θεωρίας του Huygens, με αποτέλεσμα το γενικό ενδιαφέρον να κατευθυνθεί προς μια διαφορετική κατεύθυνση. Ακολουθώντας αυτή την κατεύθυνση, πραγματοποιήθηκαν άλλα ενδιαφέροντα πειράματα, τα οποία είχαν πρακτική σημασία και οδήγησαν σε σωστά πρακτικά συμπεράσματα, όπως οι νόμοι της ανάκλασης και της διάθλασης και η εφαρμογή τους στην κατασκευή οπτικών οργάνων. Σήμερα, δεν έχουμε κανένα δικαίωμα να ισχυριστούμε ότι η σωματιδιακή θεωρία του Νεύτωνα ήταν λάθος, αν και για πολύ καιρό ο κόσμος συνήθιζε να δηλώνει κάτι τέτοιο. Τα πιο πρόσφατα συμπεράσματα της σύγχρονης επιστήμης δεν συμφωνούν ούτε με τη σωματιδιακή ούτε με την κυματική θεωρία. Σύμφωνα με τα σύγχρονα επιστημονικά συμπεράσματα, οι δύο θεωρίες ρίχνουν φως σε δύο άκρως διαφορετικές πτυχές των φαινομένων, τις οποίες, μέχρι τώρα, δεν έχουμε καταφέρει να εναρμονίσουμε. Το ενδιαφέρον που εκδηλώθηκε για τη μία πλευρά του ερωτήματος για πολύ καιρό επισκίασε το όποιο ενδιαφέρον θα μπορούσε να εκδηλωθεί για την άλλη. Αναφερόμενος στην ιστορία της πειραματικής έρευνας όσον αφορά τη φύση του φωτός και στις διάφορες θεωρίες που προέκυψαν τη μία ή την άλλη εποχή από αυτή την έρευνα, ο Ernst Mach[8] παρατηρεί «πόσο λίγο η εξέλιξη της επιστήμης λαμβάνει χώρα με έναν λογικό και συστηματικό τρόπο». Μια πολύ παρόμοια –ή μάλλον η αντίθετη– περίπτωση έλαβε χώρα όσον αφορά τις θεωρίες που σχετίζονται με τη σύσταση της ύλης. Στην περίπτωση της ύλης, η σωματιδιακή θεωρία ήταν εκείνη που κυριαρχούσε μέχρι πολύ πρόσφατα, γιατί είναι πολύ πιο δύσκολη η πειραματική επιβεβαίωση της κυματικής θεωρίας σε σχέση με την ύλη απ’ ό,τι σε σχέση με το φως.

    ΙΙΙ

    Μετά τον Kirchhoff[9], έχουμε συνηθίσει να παραδεχόμαστε ότι η επιστήμη ασχολείται ουσιαστικά μόνο με την ακριβή και σχολαστική περιγραφή αυτών που έχουν γίνει αντιληπτά μέσω των αισθήσεων. Η ρήση αυτού του διακεκριμένου θεωρητικού συχνά παρατίθεται ως μια συνετή προειδοποίηση προς όλους εκείνους που εμπλέκονται στη διατύπωση θεωριών. Από επιστημολογική άποψη, περιέχει αδιαμφισβήτητα μια μεγάλη δόση αλήθειας· αλλά δεν συμφωνεί με την ψυχολογία της έρευνας. Είναι τελείως λάθος να πιστεύουμε ότι κάποιος προσδίδει το όποιο ενδιαφέρον στους ποσοτικούς νόμους που ανακαλύπτονται κατά τη διάρκεια της πειραματικής έρευνας –αν λάβουμε υπόψη αυτούς τους νόμους αυτούς καθαυτούς– όπως, για παράδειγμα, το γεγονός ότι η πίεση του ατμού ορισμένων χημικών ενώσεων ή η ειδική θερμότητα των στοιχείων εξαρτάται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο από τη θερμοκρασία. Το ενδιαφέρον μας για την όποια έρευνα τέτοιου τύπου οφείλεται στην περαιτέρω εξέταση την οποία έχουμε πρόθεση να αφιερώσουμε στο αποτέλεσμα το οποίο προσπαθούμε να πετύχουμε. Και εδώ, δεν έχει σχέση αν αυτή η αναμενόμενη εξέταση ή ο ειρμός υπάρχει ήδη με τη μορφή μιας σαφώς ορισμένης και πολύπλοκης θεωρίας ή αν είναι ήδη σε εμβρυικό στάδιο, δηλαδή απλώς μια αόριστη διαίσθηση στο μυαλό κάποιας διάνοιας στην πειραματική έρευνα.

    Η ψυχολογική αλήθεια όσων ανέφερα γίνεται εμφανής τη στιγμή που ερχόμαστε αντιμέτωποι με τη δυσκολία τού να εξηγήσουμε στον απλό άνθρωπο γιατί κάποιος κάνει τη μία ή την άλλη έρευνα. Και όταν μιλώ για τον απλό άνθρωπο εδώ δεν εννοώ ότι ο όρος αφορά απλώς και μόνο εκείνους τους ανθρώπους που δεν αφιερώνουν τη σκέψη τους σε μη πρακτικά ζητήματα, είτε γιατί δεν ενδιαφέρονται γι’ αυτά είτε γιατί επιβαρύνονται από την καθημερινότητα. Εννοώ ότι ο όρος έχει μια πολύ πιο ευρεία σημασία. Στον κύκλο μιας μορφωμένης κοινωνίας, η οποία ενώνει τους εκπρόσωπους διαφόρων κλάδων της επιστήμης και της λογοτεχνίας, έτσι ώστε να συνεργάζονται πάνω στην έρευνα, κάθε μέρα αναγνωρίζει κανείς στον εαυτό του τον απλό άνθρωπο με την παραπάνω έννοια. Και καθένας από τους συνανθρώπους του ανακαλύπτει, επίσης, ότι είναι ένας απλός άνθρωπος υπό την ίδια έννοια. Γιατί, έχοντας παρακολουθήσει τη διάλεξη ενός συναδέλφου του, συχνά δεν μπορεί παρά να αναρωτηθεί (όσο ασεβές και αν ακούγεται αυτό): μα, για όνομα του Θεού, γιατί κάνει τόση φασαρία τούτος εδώ ο τύπος; Ασφαλώς, αυτή η στάση δεν έχει στόχο να προσβάλει. Αλλά απεικονίζει πολύ καλά αυτό που θέλω να επισημάνω, δηλαδή ότι χρειάζεται ένα ιδιαίτερο ενδιαφέρον, ώστε κάποιος να παραδεχτεί άνετα τη μεγάλη σημασία ορισμένων και την ασημαντότητα άλλων από τα πολυάριθμα ερωτήματα που μπορούν να τεθούν για τη φύση. Στην περίπτωση που αναφέρθηκε μόλις τώρα (ας πούμε ότι ήταν η δική σας διάλεξη) μπορεί ένας συνάδελφος να σας πλησιάσει και να πει: «Λοιπόν, για πες μου γιατί σε ενδιαφέρει αυτό το συγκεκριμένο πράγμα. Σε μένα φαίνεται άκρως αδιάφορο, αν κτλ., κτλ. …». Και τότε θα επιχειρήσετε να του εξηγήσετε. Θα προσπαθήσετε να δείξετε όλες τις σχέσεις που έχει το θέμα σας με άλλα θέματα. Θα προσπαθήσετε να υπερασπιστείτε το προσωπικό σας ενδιαφέρον για το συγκεκριμένο ζήτημα. Εννοώ ότι θα προσπαθήσετε να υπερασπιστείτε το γιατί ενδιαφέρεστε. Τότε ίσως παρατηρήσετε ότι τα συναισθήματά σας γίνονται πολύ πιο έντονα στη συγκεκριμένη συζήτηση απ’ ό,τι κατά τη διάρκεια της ίδιας της διάλεξης. Και θα συνειδητοποιήσετε ότι μόνο τώρα, στη συζήτηση με τον συνάδελφό σας, έχετε φτάσει σε εκείνες τις πτυχές του θέματος που είναι, κατά κάποιον τρόπο, πιο κοντά στην καρδιά σας.

    Παρεμπιπτόντως, μπορώ να πω ότι εδώ συναντάμε ένα από τα ισχυρότερα επιχειρήματα υπέρ τού να φέρουμε κοντά τους εκπρόσωπους των απομακρυσμένων κλάδων της επιστήμης ή της λογοτεχνίας, ώστε να συνάψουν σχέσεις για να συνεργαστούν πάνω στην έρευνα. Αυτού του είδους οι σχέσεις είναι χρήσιμες και θεραπευτικές, γιατί κάνουν τον άνθρωπο να σκέφτεται πότε-πότε τι κάνει και να περιγράφει τους στόχους και τα κίνητρά του στους άλλους, τους οποίους θεωρεί ίσους σε έναν διαφορετικό τομέα του βασιλείου της γνώσης. Συνεπώς, θα μπει στον κόπο να προετοιμάσει μια κατάλληλη απάντηση στις ερωτήσεις τους. Γιατί θα νιώσει υπεύθυνος για το ότι δεν καταλαβαίνουν και δεν θα θεωρήσει υπεροπτικά ότι είναι λάθος τους αντί για δικό του.

    Αλλά παρόλο που πρέπει να δεχτούμε ότι η ιδιαίτερη σημασία μιας έρευνας δεν μπορεί, ασφαλώς, να γίνει αντιληπτή, χωρίς να γνωρίζουμε όλη την τάση της έρευνας που προηγήθηκε και προσέλκυσε την προσοχή σε αυτό το συγκεκριμένο είδος πειραματισμού, μπορούμε και πάλι να αμφισβητήσουμε σοβαρά το αν αυτό το γεγονός παραπέμπει σε ένα άκρως υποκειμενικό στοιχείο στην επιστήμη. Γιατί, από την άλλη πλευρά, μπορεί να ειπωθεί ότι οι επιστήμονες σε ολόκληρο τον κόσμο συμφωνούν σε αρκετά μεγάλο βαθμό όσον αφορά το ποιες περαιτέρω έρευνες, στους αντίστοιχους τομείς μελέτης, θα εκτιμόνταν ή όχι. Μήπως αυτό δεν είναι μια απόδειξη αντικειμενικότητας;

    Ας είμαστε ξεκάθαροι. Το επιχείρημα αφορά τους ερευνητές ανά την υφήλιο, αλλά μόνο εκείνους που ανήκουν σε έναν κλάδο της επιστήμης και σε μία εποχή. Αυτοί οι άνθρωποι πρακτικά συνιστούν μια ενότητα. Είναι μια σχετικά μικρή κοινότητα, αν και ευρέως διασκορπισμένη, και οι σύγχρονες μέθοδοι επικοινωνίας την έχουν καταστήσει ένα ενιαίο σύνολο. Τα μέλη της διαβάζουν τα ίδια περιοδικά. Ανταλλάσσουν ιδέες μεταξύ τους. Και το αποτέλεσμα είναι ότι υπάρχει μια αρκετά ξεκάθαρη συμφωνία όσον αφορά το ποιες απόψεις είναι λογικές σχετικά με το ένα ή το άλλο θέμα. Υπάρχει επαγγελματικός ενθουσιασμός σχετικά με την όποια πρόοδο μπορεί να σημειωθεί, και οποιαδήποτε συγκεκριμένη επιτυχία μπορεί να επιτευχθεί σε μια χώρα ή από έναν άνθρωπο ή μια ομάδα ανθρώπων, θα χαιρετιστεί ως ένας κοινός θρίαμβος από το επάγγελμα ως σύνολο. Αναφορικά με αυτό, η διεθνής επιστήμη είναι σαν τα διεθνή σπορ και επίσης, μιας και τίποτε το άμεσα ωφελιμιστικό δεν αναμένεται από κανένα από τα δύο, ανήκουν και τα δύο στην υψηλότερη και αποστασιοποιημένη σφαίρα της ανθρώπινης δραστηριότητας.

    Τώρα, ο διεθνής χαρακτήρας της επιστήμης είναι κάτι πολύ καλό που μπορεί να αποτελέσει πηγή έμπνευσης· αλλά καθιστά απλώς αυτή την «consensus omnium» (Σ.τ.Μ.: Λατινικά στο πρωτότυπο. Οικουμενική συμφωνία) ελαφρώς ύποπτη ως ένα επιχείρημα υπέρ της αντικειμενικότητας της επιστήμης. Ας πάρουμε για παράδειγμα την περίπτωση των διεθνών σπορ. Είναι απολύτως αληθές ότι υπάρχουν προϋποθέσεις που εξασφαλίζουν μια αντικειμενική και αμερόληπτη καταγραφή τού πόσο ψηλά πήδηξε ο τάδε ή πόσο μακριά πέταξε τον δίσκο ο δείνα. Αλλά δεν είναι το άλμα εις ύψος και η ρίψη του δίσκου κυρίως ζήτημα τρόπου; Και δεν ισχύει το ίδιο με τη μία ή την άλλη σειρά πειραμάτων στη φυσική;

    Στα δημόσια σπορ, είμαστε εξοικειωμένοι μόνο με ορισμένα είδη παιχνιδιών που έχουν αναπτυχθεί, κυρίως χάρη σε κάποιο σύγχρονο ενδιαφέρον ή λόγω φυλετικών προτιμήσεων ή κλιματικών συνθηκών· αλλά δεν μπορούμε να ισχυριστούμε ότι αυτά παρέχουν μια άκρως εξαντλητική ή αντικειμενική εικόνα του πού μπορεί να φτάσει η ανθρώπινη μυική ικανότητα. Και στην επιστήμη είμαστε εξοικειωμένοι μόνο με έναν συγκεκριμένο όγκο πειραματικών αποτελεσμάτων, ο οποίος είναι απειροελάχιστος σε σύγκριση με τα αποτελέσματα που θα μπορούσαν να είχαν παραχθεί από άλλα πειράματα. Όπως ακριβώς θα ήταν μάταιο για κάποιον αθλητή στον κόσμο των σπορ να απασχολεί το μυαλό του προκειμένου να παράγει κάτι καινούργιο –γιατί θα είχε ελάχιστη ή καθόλου ελπίδα να το μεταβιβάσει– το ίδιο μάταιο θα ήταν και για κάποιον επιστήμονα να περιορίζει τη φαντασία του προς μια έρευνα την οποία μέχρι τώρα δεν έχει σκεφτεί κανείς. Οι περιπτώσεις, τις οποίες έχω ήδη παραθέσει από την ιστορία της επιστήμης, αποδεικνύουν ακριβώς αυτό.

    Ο πολιτισμός μας συνιστά ένα οργανικό σύνολο. Τα τυχερά εκείνα άτομα που μπορούν να αφιερώσουν τη ζωή τους στο επάγγελμα της επιστημονικής έρευνας δεν είναι μόνο βοτανολόγοι ή φυσικοί ή χημικοί. Είναι άντρες και παιδιά της εποχής τους. Ο επιστήμονας δεν μπορεί να αποποιηθεί τα εγκόσμια, όταν μπαίνει στο εργαστήριό του ή όταν ανεβαίνει πάνω στο βήμα, στην αίθουσα διαλέξεων. Το πρωί, το πρωταρχικό ενδιαφέρον του μέσα στην τάξη ή στο εργαστήριο μπορεί να είναι η έρευνά του· αλλά τι έκανε το προηγούμενο απόγευμα ή βράδυ; Συμμετέχει σε δημόσιες συναντήσεις, όπως και άλλοι, ή διαβάζει γι’ αυτές στον Τύπο. Δεν μπορεί ούτε και επιθυμεί να ξεφύγει από τις συζητήσεις γύρω από τον όγκο των ιδεών που κατακλύζουν συνεχώς το προσκήνιο του δημόσιου ενδιαφέροντος, ιδίως στις μέρες μας. Ορισμένοι επιστήμονες είναι λάτρεις της μουσικής, μερικοί διαβάζουν μυθιστορήματα και ποίηση, κάποιοι πηγαίνουν θέατρο. Άλλοι ενδιαφέρονται για τη ζωγραφική και τη γλυπτική. Και αν κάποιος πιστεύει ότι θα μπορούσε στ’ αλήθεια να ξεφύγει από την επίδραση του κινηματογράφου, γιατί δεν ενδιαφέρεται γι’ αυτόν, σίγουρα κάνει λάθος. Γιατί δεν μπορεί ούτε να περπατήσει στον δρόμο, χωρίς να προσέξει τις αφίσες των αστέρων του κινηματογράφου και τα διαφημιστικά πανό. Εν ολίγοις, είμαστε κομμάτι του πολιτισμικού μας περιβάλλοντος.

    IV

    Απ’ όλα αυτά προκύπτει ότι η εκδήλωση του ενδιαφέροντος κάποιου για ένα συγκεκριμένο αντικείμενο και για συγκεκριμένες κατευθύνσεις πρέπει απαραίτητα να επηρεάζεται από το περιβάλλον ή από αυτό που θα μπορούσε να αποκαλεστεί πολιτισμικό περιβάλλον ή πνεύμα της εποχής στην οποία ζει. Σε όλους τους τομείς του πολιτισμού μας υπάρχει μια γενική θέαση του κόσμου που είναι κυρίαρχη και υπάρχουν και πολλές δραστηριότητες που είναι ελκυστικές, γιατί είναι η μόδα της εποχής, είτε στην πολιτική είτε στην τέχνη είτε στην επιστήμη. Αυτές γίνονται, επίσης, αισθητές στη «θετική» επιστήμη της φυσικής.

    Τώρα, πώς μπορούμε να αντιληφθούμε και να επισημάνουμε τέτοιου είδους υποκειμενικές επιρροές στη δουλειά; Δεν είναι εύκολο να το κάνουμε αυτό, αν περιοριστούμε στη σύγχρονη προοπτική· γιατί δεν υπάρχουν συντεταγμένες αναφοράς μέσα στο ίδιο πολιτισμικό περιβάλλον για να δείξουν σε ποιο βαθμό επηρεάζονται οι μεμονωμένες κατευθύνσεις από το πνεύμα του περιβάλλοντος ως σύνολο. Επί του παρόντος, πρακτικά μία και μόνη κουλτούρα επικρατεί σε ολόκληρη τη γη, με αποτέλεσμα η ανάπτυξη της επιστήμης και της τέχνης σε διαφορετικές χώρες να επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από μία και την ίδια γενική τάση των καιρών. Γι’ αυτό τον λόγο, είναι καλύτερα να χρησιμοποιήσω ορισμένες ιστορικές στιγμές για να διευκρινίσω τι είπα, γιατί στο παρελθόν οι οργανικές κουλτούρες περιορίζονταν σε πολύ μικρότερες περιοχές και υπήρχε μια μεγαλύτερη ποικιλία αυτών την ίδια εποχή σε αυτόν τον πλανήτη.

    Η αρχαιοελληνική κουλτούρα είναι ένα κλασικό παράδειγμα του πώς η κάθε δραστηριότητα μέσα σε ένα πολιτισμικό περιβάλλον κυριαρχείται από τη γενική τάση της ίδιας της κουλτούρας. Στην ελληνική επιστήμη και τέχνη και σε ολόκληρη την ελληνική θέαση της ζωής μπορούμε αμέσως να διακρίνουμε ένα κοινό χαρακτηριστικό. Η καθαρή, διάφανη και αυστηρή δομή της ευκλείδειας γεωμετρίας συμφωνεί με τις λιτές, απλές και περιορισμένες μορφές του αρχαιοελληνικού ναού. Η όλη δομή του ναού είναι μικρή, προσιτή, απολύτως ορατή, εντός του οπτικού πεδίου του απλού παρατηρητή· δεν χάνεται πουθενά ούτε και διαφεύγει της προσοχής του στην προέκταση ή τη μορφή της. Πρόκειται για κάτι τελείως διαφορετικό από τη γοτθική αρχιτεκτονική. Ομοίως και στην περίπτωση της ελληνικής επιστήμης, η ιδέα του απείρου σπάνια γίνεται κατανοητή. Η έννοια μιας απεριόριστης διαδικασίας τρόμαζε τους Έλληνες, όπως αποδεικνύεται στο περίφημο παράδοξο του Αχιλλέα και της χελώνας (Σ.τ.Μ.: Ένα από τα πιο γνωστά παράδοξα του Ζήνωνα του Ελεάτη. Σύμφωνα με αυτό, σε έναν αγώνα δρόμου μεταξύ του Αχιλλέα και της χελώνας δίνεται ένα προβάδισμα 100 μέτρων στη χελώνα μιας και αυτή είναι πιο αργή. Ο Ζήνων ισχυρίστηκε ότι θα νικήσει τερματίζοντας πρώτη η χελώνα. Όπως αποδεικνύεται με τη χρήση των μαθηματικών, η χελώνα θα τερματίσει πρώτη μόνο αν η συνολική διαδρομή είναι μικρότερη από 111,11… μέτρα, αλλιώς θα τερματίσει πρώτος ο Αχιλλέας). Ο ελληνικός νους δεν θα μπορούσε να είχε ενδιαφερθεί για τον ορισμό του Dedekind[10] όσον αφορά τον άρρητο αριθμό, παρόλο που η ιδέα του άρρητου υπήρχε ήδη στη συνοπτική μορφή της διαγωνίου του τετραγώνου ή του κύβου.

    Το αρχαίο θέατρο, ιδίως εκείνο των πρώιμων εποχών, είναι απολύτως στατικό σε σύγκριση με το δικό μας. Υπάρχει ελάχιστη ή καθόλου δράση. Παρουσιάζεται μια τραγική κατάσταση και η δράση περιορίζεται στην απόφαση την οποία παίρνει ένα ανθρώπινο ον σε ορισμένες συγκεκριμένες συνθήκες. Ομοίως, από την ελληνική φυσική λείπει η δυναμική. Οι Έλληνες δεν ονειρεύονταν να αναλύσουν την κίνηση στις μεμονωμένες επακόλουθες φάσεις της ούτε ρωτούσαν ανά πάσα στιγμή για την αιτία τού τι θα συνέβαινε την επόμενη στιγμή, όπως έκανε ο Νεύτωνας. Οι Έλληνες θα θεωρούσαν αυτό το είδος της ανάλυσης ασήμαντο και ασύμβατο με την αίσθηση αισθητικής τους. Θεωρούσαν τη διαδρομή στην οποία κινούνταν ένα σώμα ως σύνολο, όχι ως κάτι που αναπτύσσεται, αλλά ως κάτι που υπάρχει ήδη εκεί εξολοκλήρου. Αναζητώντας τον απλούστερο τύπο κίνησης, απέκλειαν την ευθύγραμμη κίνηση, γιατί η ευθεία γραμμή δεν γίνεται αντιληπτή σε όλο το εύρος της – η ευθύγραμμη κίνηση δεν ολοκληρώνεται ποτέ και δεν μπορεί ποτέ να γίνει αντιληπτή ως σύνολο. Παρατηρώντας τον έναστρο ουρανό, οι Έλληνες βοηθήθηκαν όσον αφορά τη δυσκολία που αντιμετώπιζαν σχετικά με την κίνηση. Συνήγαγαν από αυτόν ότι μια κυκλική διαδρομή, η οποία πραγματοποιείται ομοιόμορφα, είναι η πιο τέλεια και φυσική κίνηση ενός σώματος και ότι ελέγχεται και ενεργοποιείται από ένα μεγαλύτερο κεντρικό σώμα. Δεν πιστεύω ότι δικαιολογούμαστε σήμερα να γελάμε με αυτό το απλοϊκό οικοδόμημα του ελληνικού νου. Μέχρι προ ολίγου, κάναμε το ίδιο κι εμείς με την κβαντική θεωρία του ατόμου. Faute de mieux (Σ.τ.Μ.: Γαλλικά στο πρωτότυπο. Μην έχοντας στη διάθεσή μας τίποτα καλύτερο) αρκεστήκαμε σε παρόμοιες απλοϊκές σκέψεις και διατυπώσεις και τα βήματα που επιχειρήσαμε πέρα από αυτές έδωσαν έμφαση στο φιάσκο της νευτώνειας διαφορικής ανάλυσης αντί για το αντίθετο.

    Ας πάρουμε τώρα ένα άλλο παράδειγμα. Η ιδέα της εξέλιξης είχε τη μεγαλύτερη επιρροή από οποιαδήποτε άλλη ιδέα σε όλους τους τομείς της σύγχρονης επιστήμης και της σύγχρονης ζωής ως σύνολο, στη γενική δομή της και στην ειδική παρουσίασή της από τον Δαρβίνο (κυρίως, την αυτόματη προσαρμογή από την επιβίωση του ικανότερου). Ως ένδειξη του πόσο βαθιά ήταν αυτή η ιδέα, θα μπορούσαμε αρχικά να φέρουμε στο νου το γεγονός ότι ακόμη και ένα τόσο ανοιχτό μυαλό όσο εκείνο του Σοπενχάουερ δεν μπορούσε να τη συλλάβει (πράγματι, την απέρριψε εξολοκλήρου, γιατί θεωρούσε ότι ερχόταν σε αντίθεση με τη δική του εξίσου βαθιά αντίληψη ότι το «Τώρα» είναι πάντα η μία και η ίδια στιγμή του χρόνου και ότι το «Εγώ» είναι πάντα το ένα και το ίδιο άτομο) –ενώ, από την άλλη, η φιλοσοφία του Χέγκελ, ενσαρκώνοντας αυτή την ιδέα, παράτεινε τη διάρκειά της μέχρι σήμερα– πολύ πιο πέρα από τη φυσική της διάρκεια. Επιπλέον, ο Ernst Mach την εφάρμοσε στην ίδια την επιστημονική διαδικασία, την οποία έβλεπε ως μια σταδιακή προσαρμογή των σκέψεων στα γεγονότα μέσα από μια επιλογή τού τι θεωρούμε πιο χρήσιμο για να ταιριάξει με τα γεγονότα και μια απόρριψη του λιγότερο κατάλληλου. Στην αστροφυσική, έχουμε μάθει να κοιτάμε τους διάφορους τύπους αστεριών ως διαφορετικά στάδια σε μία και μόνη αστρική εξέλιξη. Και πολύ πρόσφατα είδαμε να διατυπώνεται η ιδέα ότι ίσως το σύμπαν στο σύνολό του δεν είναι σε μια στάσιμη κατάσταση, αλλά ότι σε μια ορισμένη χρονική στιγμή, η οποία σχετικά δεν είναι πολύ πριν, άλλαξε από μια άκρως διαφορετική κατάσταση σε μια σταθερά επεκτεινόμενη κατάσταση, η οποία, σύμφωνα με τις απίθανες παρατηρήσεις του Χαμπλ, φαίνεται να είναι η τωρινή του κατάσταση. (Αυτές οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι φασματικές γραμμές των πολύ μακρινών νεφελωμάτων αλλάζουν σημαντικά σε μεγαλύτερα μήκη κύματος και ότι αυτή η μετατόπιση είναι ανάλογη με την απόστασή τους. Αυτό το γεγονός δείχνει πολύ μεγάλες ταχύτητες όσον αφορά αυτά τα συστήματα, τα οποία απομακρύνονται από εμάς, ώστε θα ήταν σαν ολόκληρο το σύμπαν να βρίσκεται σε μια διαδικασία γενικής διαστολής). Δεν θεωρούμε αυτή την υπόθεση μια απλή φαντασίωση, γιατί έχουμε εξοικειωθεί με την ιδέα της εξέλιξης. Αν αυτού του είδους οι ιδέες είχαν διατυπωθεί σε μια πρωιμότερη εποχή, σίγουρα θα είχαν απορριφθεί ως παράλογες.

    Όλα αυτά δείχνουν σε τι βαθμό η επιστήμη εξαρτάται από την περιρρέουσα ατμόσφαιρα της εποχής της οποίας αποτελεί κομμάτι. Όταν βρισκόμαστε εν μέσω μιας γενικής κατάστασης οι ίδιοι είναι δύσκολο για μας να διακρίνουμε γενικές ομοιότητες. Από τη στιγμή που βρισκόμαστε τόσο κοντά, έχουμε την τάση να βλέπουμε μόνο τις έντονες διακρίσεις και όχι να παρατηρούμε τις ομοιότητες. Είναι όπως ακριβώς όταν βλέπουμε για πρώτη φορά τα διάφορα μέλη της ίδιας οικογένειας, το ένα μετά το άλλο· τότε είναι που διακρίνουμε αμέσως τις ομοιότητες, αλλά αν γνωρίσουμε εις βάθος την οικογένεια, τότε βλέπουμε μόνο τις διαφορές. Το ίδιο και όταν ζούμε σε μια πολιτισμική εποχή, είναι δύσκολο να διακρίνουμε τα χαρακτηριστικά που είναι κοινά σε διάφορους κλάδους της ανθρώπινης δραστηριότητας τη συγκεκριμένη εποχή. Ας δούμε άλλο ένα παράδειγμα για να το δείξουμε αυτό. Ένας Γερμανός πατέρας που κοιτάει τις ζωγραφιές του δεκάχρονου γιου του θα παρατηρήσει μόνο τις μεμονωμένες ιδιότητες και δεν θα διακρίνει αμέσως την επιρροή ενός γενικού ευρωπαϊκού τύπου ζωγραφικής και σχεδίασης. Αλλά αν κοιτάξει τις ζωγραφιές ενός μικρού Γιαπωνέζου, θα αναγνωρίσει αμέσως την επιρροή του γιαπωνέζικου στιλ ως συνόλου. Σε κάθε περίπτωση, η απλοϊκή προσπάθεια του αγοριού ελέγχεται και διαμορφώνεται, ακόμη και στη μικρότερή της λεπτομέρεια, από την καλλιτεχνική παράδοση στο πλαίσιο της οποίας ζει και δημιουργεί.ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

    Το πορτραίτο του Schrödinger φιλοτέχνησε ο εικαστικός Χρήστος Αλαβέρας από τη Θεσσαλονίκη.ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

    [1] O Walther Hermann Nernst (25 Ιουνίου 1864 – 18 Νοεμβρίου 1941) ήταν Γερμανός φυσικός και φυσικοχημικός με σημαντικό έργο στη θερμοδυναμική, τη φυσικοχημεία, την ηλεκτροχημεία και τη φυσική στερεάς κατάστασης. Η διατύπωση του θερμικού θεωρήματος που φέρει το όνομά του άνοιξε τον δρόμο για τη διατύπωση του 3ου Θερμοδυναμικού Νόμου για τον οποίο τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ στη Χημεία το 1920.

    [2] Ο Peter Joseph William Debye (24 Μαρτίου 1864 – 2 Νοεμβρίου 1966) ήταν Ολλανδο-Αμερικανός φυσικός και φυσικοχημικός, ο οποίος τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ στη Χημεία το 1936 για τις μελέτες του πάνω στη δομή των μορίων μέσω των ανακαλύψεων πάνω στις μοριακές διπολικές ροπές και για την περίθλαση των ακτινών-Χ και των ηλεκτρονίων στα αέρια.

    [3] Ο Francesco Maria Grimaldi (2 Απριλίου 1618 – 28 Δεκεμβρίου 1663) ήταν Ιταλός Ιησουίτης ιερωμένος, μαθηματικός και φυσικός που δίδαξε στο Ιησουιτικό Κολλέγιο της Μπολόνια. Ήταν μάλλον ο πρώτος που έκανε ακριβείς παρατηρήσεις πάνω στην περίθλαση του φωτός και αυτός που καθιέρωσε τον όρο.

    [4] Ο Christian Huygens (14 Απριλίου 1629 – 8 Ιουλίου 1695) ήταν Ολλανδός μαθηματικός, φυσικός, μηχανικός, αστρονόμος και εφευρέτης, που θεωρείται εξέχουσα φυσιογνωμία της Επιστημονικής Επανάστασης. Σημαντική ήταν η συνεισφορά του στην ανάπτυξη της κυματικής θεωρίας του φωτός, καθώς και στην αστρονομία με την ανακάλυψη του Τιτάνα, του μεγαλύτερου φεγγαριού του Κρόνου.

    [5] Ο Werner Karl Heisenberg (5 Δεκεμβρίου 1901 – 1 Φεβρουαρίου 1976) ήταν Γερμανός θεωρητικός φυσικός, ένας από τους πρωτοπόρους της κβαντικής μηχανικής. Είχε σημαντική συμβολή στο πρόγραμμα πυρηνικών όπλων της Ναζιστικής Γερμανίας. Για την έρευνά του πάνω στη θεμελίωση της κβαντικής θεωρίας τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική το 1932.

    [6] Ο Thomas Young (13 Ιουνίου 1773 – 10 Μαΐου 1829) ήταν αυτός ο οποίος με τα πειράματά του καθιέρωσε την κυματική θεωρία του φωτός που είχε διατυπωθεί από τον Christian Huygens σε αντίθεση με τη σωματιδιακή θεωρία του Νεύτωνα. Ήταν ένας πολυμαθής, ο οποίος μάλιστα έπαιξε και σημαντικό ρόλο στην αποκρυπτογράφηση της Στήλης της Ροζέττα.

    [7] Ο Augustin-Jean Fresnel (10 Μαΐου 1788 – 14 Ιουλίου 1827) ήταν Γάλλος πολιτικός μηχανικός και φυσικός, του οποίου η έρευνα στην οπτική οδήγησε στην καθολική αποδοχή της κυματικής θεωρίας του φωτός, απορρίπτοντας κάθε υπόλειμμα της νευτώνειας σωματιδιακής θεώρησης μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα.

    [8] Ο Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach (18 Φεβρουαρίου 1838 – 19 Φεβρουαρίου 1916) ήταν Αυστριακός φυσικός και φιλόσοφος που συνεισέφερε με την έρευνά του στη μελέτη των κρουστικών κυμάτων. Στη φιλοσοφία ήταν εκπρόσωπος του Λογικού Θετικισμού. Η κριτική του στη νευτώνεια φυσική άνοιξε τον δρόμο για την έλευση της Θεωρίας της Σχετικότητας.

    [9] Ο Gustav Robert Kirchhoff (12 Μαρτίου 1824 – 17 Οκτωβρίου 1887) ήταν ένας Γερμανός φυσικός και μαθηματικός που συνεισέφερε στην θεμελιώδη κατανόηση των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, της φασματοσκοπίας και της εκπομπής ακτινοβολίας μέλανος σώματος από θερμά αντικείμενα.

    [10] Ο Julius Wilhelm Richard Dedekind (6 Οκτωβρίου 1831 – 12 Φεβρουαρίου 1916) ήταν Γερμανός μαθηματικός με μεγάλη συνεισφορά στη θεωρία των αριθμών, την Άλγεβρα και την αξιωματική θεμελίωση της Αριθμητικής, με πιο γνωστό του επίτευγμα τον ορισμό των πραγματικών αριθμών.

  • ΜΙΑ ΣΥΝΤΟΜΗ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑΣ

    ΜΙΑ ΣΥΝΤΟΜΗ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑΣ

    Η Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου. Credit: ESA and the Planck CollaborationΝίκος Αλεξίου

    Εκπαιδευτικός, Φυσικός, Υποψήφιος Διδάκτωρας ΕΚΠΑ

    Στο άρθρο αυτό παρουσιάζουμε μια σύντομη ιστορία της Κοσμολογίας, όπως αυτή διαμορφώθηκε τα τελευταία εκατό χρόνια και οδήγησε στην ανάδειξη της ως αιχμή του δόρατος στην ανάπτυξη της σύγχρονης έρευνας στη Φυσική. Από τη δημοσίευση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, μέχρι την ανακάλυψη της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος και από τα πρώτα μεγάλα τηλεσκόπια μέχρι τα σχέδια για διαστημικά συμβολόμετρα ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων, το ταξίδι ήταν μεγάλο και όμορφο αλλά συνεχίζεται ακόμα. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

    Κοιτάζοντας κανείς τον ανέφελο νυχτερινό ουρανό από κάποια ερημική παραλία ή κάποιο βουνό, κατά προτίμηση μια νύχτα χωρίς φεγγάρι, δεν μπορεί να μην γοητευτεί από το θέαμα των αστρικών σχηματισμών και της γαλαξιακής ζώνης. Χιλιάδες χρόνια τώρα οι άνθρωποι σε όλο τον κόσμο παρατηρούν αυτόν τον ίδιο ουρανό και πλάθουν ιστορίες και μύθους για τον σχηματισμό του Κόσμου. Και όμως! Τα μερικές χιλιάδες αστέρια που βλέπουμε με γυμνό μάτι αποτελούν μόνο ένα ασήμαντο μέρος του Σύμπαντος, όλα τους μέρη του δικού μας Γαλαξία που απαριθμεί περισσότερα από 200 δισεκατομμύρια αστέρια και είναι απλά, ένας από τους τρισεκατομμύρια γαλαξίες του Σύμπαντος.

    Η Κοσμολογία, o λόγος περί του Κόσμου, αποτελεί ένα διαρκώς διευρυνόμενο πεδίο έρευνας στη φυσική και αποτελεί κοινή παραδοχή πως κυοφορεί τις μελλοντικές επιστημονικές εξελίξεις στον τομέα. Παρόλα αυτά, μόλις έναν αιώνα πριν, η Κοσμολογία θεωρούνταν αντικείμενο που προσέγγιζε περισσότερο τη Φιλοσοφία ή και την Θεολογία. Για να φτάσουμε στο σημείο να έχουμε θεωρίες εξήγησης της δομής και της ιστορίας του Σύμπαντος ως ολότητας, έπρεπε να προηγηθεί η ανάπτυξη τηλεσκοπίων ολοένα αυξανόμενων δυνατοτήτων. Ορόσημο στην ιστορία της Κοσμολογίας αποτελεί η ανακάλυψη από τον Αμερικανό αστρονόμο Edwin Hubble, αρχικά της ύπαρξης άλλων γαλαξιών και στη συνέχεια της σχετικής απομάκρυνσης των γαλαξιών, της διαστολής δηλαδή του Σύμπαντος. Από τότε, ένα συναρπαστικό ταξίδι καινούργιων ανακαλύψεων αλλά και διατύπωσης θεωριών, για τις ιδιότητες και την εξέλιξη του Σύμπαντος, ξεκίνησε.

    ΤΑ ΠΡΩΤΑ ΒΗΜΑΤΑ

    Ένα σημαντικό εργαλείο για τους ιστορικούς, αλλά και τους ιστορικούς της επιστήμης ειδικότερα, είναι η περιοδολόγηση της ιστορίας με βάση σημαντικά γεγονότα, που συνήθως αποτελούν σημεία τομής με την προηγούμενη κατάσταση. Η διάκριση περιόδων πάντα εμπεριέχει απλουστεύσεις και προσεγγίσεις αλλά ταυτόχρονα βοηθά στο να μελετηθεί πιο εύκολα και πιο αποτελεσματικά η ιστορία.

    Αν θέλαμε λοιπόν να ορίσουμε ένα σημείο ορόσημο για την ιστορία της Κοσμολογίας και την ανάδυση της ως επιστημονικού αντικειμένου, αυτό θα ήταν σίγουρα η δημοσίευση τον Νοέμβριο του 1915 της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (ΓΘΣ) από τον Albert Einstein. Η εφαρμογή των εξισώσεων πεδίου του Einstein δυο χρόνια αργότερα οδήγησε και στα πρώτα μοντέλα για το Σύμπαν. Ο ίδιος ο Einstein ήταν από τους πρώτους που χρησιμοποίησαν τις εξισώσεις πεδίου της νέας του θεωρίας για τη βαρύτητα για να παρουσιάσει το δικό του μοντέλο. Το Σύμπαν του Einstein ήταν χωρικά κλειστό, στατικό και χρονικά άπειρο. Με την πρώτη ιδιότητα εξέλιπε και η ανάγκη για συνοριακές συνθήκες. Για να είναι ωστόσο στατικό, θα έπρεπε να υπάρχει ένας παράγοντας που να αναιρεί την τάση των σωμάτων που το απαρτίζουν να έλκονται μεταξύ τους. Ο παράγοντας αυτός είναι η περίφημη σταθερά λ, η κοσμολογική σταθερά (cosmological constant), στις εξισώσεις πεδίου του Einstein.

        \[ R_\mu_\nu-1/2\ g_\mu_\nu\ R-\lambda g_\mu_\nu=-8\pi GT_\mu_\nu \]

    με, λ=8ρπG, όπου ρ είναι η πυκνότητα της μάζας του Σύμπαντος, G η παγκόσμια βαρυτική σταθερά και Τμν , ο τανυστής ορμής – ενέργειας (Weinberg, 1989). Η κοσμολογική σταθερά, μπορούσε να θεωρηθεί ένας όρος που δρούσε ως αρνητική πίεση εξισορρόπησης της βαρύτητας. Το μοντέλο του Einstein βασιζόταν στην πίστη του πως σε μια συνεπή θεωρία σχετικότητας, η αδράνεια ενός σώματος δεν θα έπρεπε να σχετίζεται με τον χώρο αλλά με τη σχετική του θέση ως προς άλλα σώματα[1]. Επίσης, για να αποφύγει προβλήματα συνοριακών συνθηκών, πρότεινε ένα μοντέλο για ένα Σύμπαν χωρικά πεπερασμένο και κλειστό, με ομογενή κατανομή των μαζών σε αυτό (Einstein, 1917).

    Την ίδια εποχή, με τον Einstein, ο Willem de Sitter βασιζόμενος στις εξισώσεις πεδίου του πρώτου, παρουσίασε το δικό του μοντέλο για το Σύμπαν. Το μοντέλο του de Sitter ήταν μια μαθηματική κατασκευή χωρίς ύλη και αφορούσε ένα Σύμπαν επίσης στατικό στο οποίο η ύλη μπορούσε να προστεθεί αργότερα (Realdi, 2019).

    Και τα δύο αυτά μοντέλα βασισμένα, στην καινούργια θεωρία, δεν έτυχαν ευρείας αποδοχής από την, εξαιρετικά μικρή, κοινότητα των φυσικών που καταπιάνονταν με αυτά τα προβλήματα. Ο Arthur Eddington μάλιστα, έδειξε πως το στατικό Σύμπαν του Einstein ήταν εξαιρετικά ασταθές, και, έστω και μια μικρή διαταραχή στην πυκνότητά του, θα οδηγούσε στη διαστολή ή την κατάρρευση του.Εικόνα 1: Όρθιοι από αριστερά· Albert Einstein, Paul Ehrenfest, και Willem de Sitter. Στην πρώτη σειρά Arthur Eddington (αριστ.) και Hendrik Lorentz (δεξ.) Credits: H. van BatenburgCredit: Leiden Archives.Στις αρχές τις δεκαετίας του 1920, ήταν ο Georges Lemaitre και ο Alexander Friedmann που διατύπωσαν τα πρώτα εξελικτικά μοντέλα για το Σύμπαν βασιζόμενοι στη ΓΘΣ. Και οι δύο θεωρούν πως το Σύμπαν έχει εξελιχθεί από ένα αρχικό στάδιο, το πρωταρχικό άτομο κατά Lemaitre, στο οποίο οι συνθήκες ήταν πολύ διαφορετικές από τις σημερινές.Εικόνα 2: Alexander Friedmann (1988 – 1925). Από τους πρωτοπόρους της μελέτης του Σύμπαντος. Η σημασία του έργου του, αναγνωρίστηκε εν πολλοίς μετά τον πρόωρο θάνατό του το 1925 από τύφο.Όλα τα παραπάνω μοντέλα στηρίζονταν σε διαφορετικές λύσεις των εξισώσεων πεδίου του Einstein και βασικές παραδοχές όπως η Κοσμολογική Αρχή[2] (Cosmological Principle). Την εποχή εκείνη το Σύμπαν ήταν ουσιαστικά ο Γαλαξίας μας ο οποίος από τις παρατηρήσεις δεν φαινόταν να εκτείνεται ή να συρρικνώνεται. Κι όμως, λίγα χρόνια αργότερα η κοσμοεικόνα μας άλλαξε δραστικά. Το 1925 ο Edwin Hubble έδειξε πως τα σπειροειδή νεφελώματα που παρατηρούσαν στον ουρανό, ανάμεσά τους και αυτό της Ανδρομέδας, βρίσκονται εξαιρετικά μακριά για να αποτελούν μέρος του Γαλαξία μας και πως πρόκειται στην πραγματικότητα για έξω-γαλαξιακά αστρικά συστήματα, παρόμοια με τον δικό μας Γαλαξία.

    Δεν πέρασαν, παρά μόνο λίγα χρόνια, ώστε ο Hubble να δημοσιεύσει το 1929 την επόμενη εντυπωσιακή του ανακάλυψη. Παρατηρώντας τα φάσματα εκπομπής 24 γαλαξιών έδειξε πως αυτά είναι μετατοπισμένα προς το ερυθρό, άρα απομακρύνονται από εμάς (τον Γαλαξία μας), και μάλιστα η ταχύτητα απομάκρυνσης είναι ανάλογη της απόστασης από τη Γη (Hubble, 1929). «Υπέροχα!» θα αναφωνούσαν κάποιοι. Αν όλοι οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς, έστω και έτσι επαναφέρουμε τον Γαλαξία μας στο κέντρο του Κόσμου. Η πραγματικότητα είναι βέβαια διαφορετική. Όλο το Σύμπαν διαστέλλεται και για αυτό όλοι οι γαλαξίες που το απαρτίζουν απομακρύνονται μεταξύ τους.Εικόνα 3: Το διάγραμμα ταχύτητας απομάκρυνσης – απόστασης για τους 24 γαλαξίες που μελέτησε αρχικά ο Edwin Hubble (μαύρα σημεία). (Hubble, 1929)Το ερώτημα της συσχέτισης της ταχύτητας κίνησης των έξω-γαλαξιακών νεφελωμάτων με την απόστασή τους από τη θέση της Γης είχε ερευνηθεί και τα προηγούμενα χρόνια από άλλους ερευνητές όπως ο Gustaf Stromberg, αλλά δεν είχαν δείξει κάποια συγκεκριμένη συσχέτιση (Stromberg, 1925). Και όπως αναφέραμε παραπάνω, η περίπτωση του διαστελλόμενου Σύμπαντος είχε ήδη περιγραφεί θεωρητικά, σε  ανεξάρτητες εργασίες, από τους Lemaitre και Friedman και επίσης είχε προβλεφθεί η μετατόπιση προς το ερυθρό των φασμάτων των μακρινών νεφελωμάτων (των μετέπειτα γαλαξιών) (Friedmann, 1999 και Lemaitre, 1927). Ωστόσο, η επιβεβαίωση μέσω των παρατηρήσεων αυτής της υπόθεσης υπήρξε ένα καθοριστικό, όσο και επαναστατικό βήμα, στην εξέλιξη της σύγχρονης Κοσμολογίας. Η μετάβαση από ένα αιώνιο και στατικό Σύμπαν, σε ένα, που εξελίσσεται και μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου, βρήκε αρκετές αντιδράσεις, μεταξύ των οποίων και του ίδιου του Edwin Hubble, ο οποίος προσπάθησε να αποδώσει τη μετατόπιση προς το ερυθρό, σε άλλα αίτια (Smith, 2019).

    ΤΟ ΠΡΩΤΑΡΧΙΚΟ ΑΤΟΜΟ ΚΑΙ ΤΟ BIG BANG

    Αν και οι συζητήσεις για το τέλος και την αρχή του κόσμου είχαν απασχολήσει και στο παρελθόν τους επιστήμονες, αυτό γινόταν κυρίως, αντιμετωπίζοντας το Σύμπαν, ως ένα θερμοδυναμικό σύστημα. Η ΓΘΣ όμως εμφάνισε νέες δυνατότητες στην διατύπωση θεωριών κυρίως για τα αρχικά στάδια του Σύμπαντος. Η πρώτη αναφορά σε μια αρχική κατάσταση του Σύμπαντος ανήκει στον Friedmann, ο οποίος με δύο εργασίες το 1922 και το 1924, περιγράφοντας ένα ομογενώς διαστελλόμενο Σύμπαν, με μηδενική αρχική ακτίνα και σημερινή τιμή R=R0 σημειώνει:Ο χρόνος από τη δημιουργία του σύμπαντος, είναι το χρονικό διάστημα ανάμεσα στις στιγμές που το σύμπαν είχε ακτίνα R=0 και R=R0 · και ο χρόνος αυτός μπορεί να είναι άπειρος (Friedmann, 1999).Οι εργασίες του Friedmann, δημοσιευμένες στη Γερμανία, ενώ ο ίδιος ζούσε και εργαζόταν στη Σοβιετική Ένωση, δεν έγιναν άμεσα, ευρέως, γνωστές στην κοινότητα των φυσικών της εποχής. Ο Einstein πάντως ήταν γνώστης της ιδέας του για το διαστελλόμενο Σύμπαν και διαφωνούσε με αυτή.

    Ανεξάρτητα από τον Friedmann, ο Georges Lemaitre δημοσιεύει το 1927 τη δική του εκδοχή για ένα διαρκώς εκτεινόμενο Σύμπαν, βασιζόμενος και στα πρώτα αποτελέσματα για τις ταχύτητες των υπέρ-γαλαξιακών νεφελωμάτων από τους Hubble και Stromberg (Lemaitre, 1927). Ο Lemaitre περιγράφει ένα Σύμπαν με σταθερή μάζα, μη μηδενική κοσμολογική σταθερά και με διαρκώς αυξανόμενη ακτίνα. Η τελευταία αυξάνεται διαρκώς από μια αρχική τιμή, αλλά ο χρόνος που διαρκεί αυτή η αύξηση, όπως και στο μοντέλο του Friedmann, μπορεί να είναι άπειρος. Με την ιδέα του Lemaitre διαφωνούσε τόσο ο Einstein όσο και ο Arthur Eddington, ο οποίος αν και είχε δείξει την αστάθεια του στατικού Σύμπαντος του Einstein, θεωρούσε αποκρουστική την έννοια της αρχής του Σύμπαντος. Η άποψη του Lemaitre διατυπώνεται σε ένα σύντομο και περιγραφικό γράμμα στο περιοδικό Nature το 1931. Εκεί, εκκινώντας από τις ιδέες πως, πρώτον η ενέργεια του Σύμπαντος κατανέμεται σε διακριτά κβάντα και δεύτερον τα κβάντα ενέργειας διαρκώς αυξάνονται, καταλήγει στο συμπέρασμα πως σε προηγούμενο χρόνο, η ενέργεια θα ήταν κατανεμημένη σε πολύ λιγότερα, ακόμα και σε ένα κβάντο. Σε αυτό το πρωταρχικό άτομο οι έννοιες του χώρου και του χρόνου θα στερούνται νοήματος.Αν η έρευνα στη κβαντική θεωρία μελλοντικά στραφεί σε αυτή την κατεύθυνση, θα μπορούσαμε να συλλάβουμε την αρχή του Σύμπαντος στη μορφή ενός μόνο ατόμου, η ατομική μάζα του οποίου θα ήταν η ολική μάζα του Σύμπαντος. […] Η ιστορία του κόσμου δεν είναι κατ’ ανάγκη γραμμένη στο πρώτο άτομο όπως η φωνή σε ένα δίσκο φωνογράφου. Ολόκληρη η μάζα του Σύμπαντος μπορεί να είναι εκεί από την αρχή, αλλά η ιστορία του ίσως να γράφεται βήμα βήμα (Lemaitre, 1931).Τα μοντέλα εξέλιξης του Σύμπαντος υπό το φως της ανακάλυψης του διαστελλόμενου  σύμπαντος συνέχισαν να απασχολούν την κοινότητα των φυσικών. Ο επόμενος σημαντικός σταθμός, όμως, έρχεται μετά τον Β! Παγκόσμιο Πόλεμο από τον George Gamow. Ο Gamow προτείνει μια θεωρία εξέλιξης του Σύμπαντος που προέρχεται από μια αρχική κατάσταση εξαιρετικά υψηλής ενέργειας και πυκνότητας. Συνδυάζοντας τις γνώσεις του στην ΓΘΣ αλλά και την πυρηνική φυσική ο Gamow περιγράφει τα στάδια δημιουργίας των διάφορων στοιχείων από ένα τέτοιο αρχικό στάδιο και μάλιστα προβλέπει την αφθονία των νετρονίων και των πρωτονίων σε συνάρτηση με τον χρόνο (Gamow, 1948). Μερικά χρόνια αργότερα, το 1953, ο Gamow προβλέπει και την ύπαρξη μιας ακτινοβολίας υποβάθρου, απομεινάρι της εποχής που στο σύμπαν κυριαρχούσε ακόμα η ακτινοβολία, την οποία προσδιορίζει στους 7 βαθμούς Kelvin στην εποχή μας, λόγω της διαστολής του Σύμπαντος.Εικόνα 4: George Gamow (1904 – 1968). Από τους σημαντικότερους φυσικούς του 20ου αιώνα που διακρίθηκε σε πολλά και διαφορετικά πεδία. Υπήρξε ο πατέρας του Big Bang Theory.Η ΚΟΣΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ

    H θεωρία για την εξέλιξη του Σύμπαντος από τον Gamow έγινε ιδιαίτερα δημοφιλής μετά τη δεκαετία του 1960 ως Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης[3](Big Bang Theory, ΘΜΕ) όρος που χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα. Την ίδια χρονιά βέβαια, το 1948, παρουσιάστηκε από τους Fred Hoyle, Hermann Bondi και Thomas Gold μία εναλλακτική θεωρία για το Σύμπαν, αυτή της Σταθερής Κατάστασης (Steady State Theory, ΘΣΚ). Βασική αρχή αυτής της θεωρίας ήταν πως το Σύμπαν δεν είναι ομογενές και ισότροπο μόνο χωρικά, αλλά και χρονικά, δηλαδή φαίνεται το ίδιο όχι μόνο από οποιοδήποτε σημείο του, αλλά και οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Για να ισχύει αυτή η διευρυμένη κοσμολογική αρχή και η πυκνότητα του Σύμπαντος να παραμένει σταθερή, συνεπάγεται πως υπάρχει κάποιος μηχανισμός δημιουργίας καινούργιας ύλης (Kragh, 2019). Η παραπάνω θεωρία παραβιάζει προφανώς την αρχή διατήρησης της ενέργειας αλλά, οι δημιουργοί της, το θεωρούσαν ένα μικρό τίμημα ώστε να αποκτήσουμε μια καλή κοσμολογική θεωρία.

    Η ΘΣΚ είχε αρκετή απήχηση για κάποια χρόνια και αυτό οφείλεται και στο γεγονός πως το πρώτο σύγγραμμα με τον όρο Κοσμολογία, γράφτηκε από τον Bondi το 1952 και αποτέλεσε οδηγό για τις σπουδές σε αυτό το πεδίο για περίπου δύο δεκαετίες. Στο βιβλίο δεν παρουσιαζόταν μόνο η ΘΣΚ αλλά ωστόσο κατείχε σημαντική θέση. Τονίζουμε την σημασία του πρώτου συγγράμματος Κοσμολογίας, καθώς, διαχρονικά, η δημιουργία των επιστημονικών κοινοτήτων συνδέεται με την ύπαρξη κοινών σημείων αναφοράς, όπως είναι η δημιουργία πανεπιστημιακών τμημάτων και η διδασκαλία με κοινά συγγράμματα.

    Αν και οι υποστηρικτές της ΘΣΚ ήταν αρκετοί και ένθερμοι, και υποστήριζαν πως η θεωρία εξηγεί καλύτερα τα παρατηρησιακά δεδομένα, μια τυχαία ανακάλυψη το 1965 θα έβαζε τέλος στην πορεία της. Στα εργαστήρια της εταιρείας Bell, οι Arno Penzias και Robert Wilson, πειραματίζονταν σε μια καινούργια κεραία μικροκυμάτων, η οποία λάμβανε σήματα μήκους κύματος εφτά εκατοστών, για να μπορέσουν να εγκαταστήσουν μια σύνδεση με επικοινωνιακούς δορυφόρους της εταιρείας. Ωστόσο, στις μετρήσεις τους έβρισκαν πάντα και προς όλες τις κατευθύνσεις μια ακτινοβολία μικροκυμάτων που δεν μπορούσε να προέρχεται από δορυφόρους. Οι Penzias και Wilson απομόνωσαν την ακτινοβολία αυτή και αναγνώρισαν το φάσμα της ως αντίστοιχο, όπως ενός μέλανος σώματος, με θερμοκρασία 3.5±1 Κ.

    H σημασία της ανακάλυψης αυτής δεν αναγνωρίστηκε αμέσως από τους Penzias και Wilson, οι οποίοι αν και προσδιόρισαν πως η ακτινοβολία δεν μπορεί να προέρχεται από τον γαλαξία μας, αδυνατούσαν να ερμηνεύσουν την προέλευσή της. Ωστόσο την ίδια περίοδο, λίγα χιλιόμετρα δυτικότερα, στο Πανεπιστήμιο του Princeton, μια άλλη ομάδα, υπό τον Robert Dicke, ανέπτυσσε ένα μοντέλο Μεγάλης Έκρηξης στο οποίο προβλεπόταν η ύπαρξη μιας Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (Cosmic Microwave Background Radiation). Η γνωστοποίηση της ανακάλυψης των Penzias και Wilson ήρθε να επιβεβαιώσει αυτή την πρόβλεψη και να καθορίσει τον νικητή στη διαμάχη για το επικρατέστερο κοσμολογικό μοντέλο. Η ΘΣΚ δέχτηκε ένα ισχυρό πλήγμα από τις αστρονομικές παρατηρήσεις και από τότε ουσιαστικά εξαφανίστηκε. Η μορφή του φάσματος της ακτινοβολίας δεν συμφωνούσε πλήρως ούτε με τις προβλέψεις του Gamow μια δεκαετία νωρίτερα, ούτε με αυτές των Dicke, Peebles κ.α., ωστόσο αυτές οι διαφορές καλύφθηκαν στην πορεία με νέες παρατηρήσεις αλλά και την εισαγωγή της σκοτεινής ύλης (dark matter) ως σημαντικού συστατικού του Σύμπαντος.

    Η ανακάλυψη της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου αποτελεί σταθμό στην ανάπτυξη της κοσμολογίας διότι πρώτον, αποτέλεσε μια επιβεβαίωση των θεωριών εξέλιξης του Σύμπαντος που είχαν διατυπωθεί ήδη, λειτουργώντας όπως ακριβώς η εύρεση απολιθωμάτων εξαφανισμένων οργανισμών για τη Θεωρία της Εξέλιξης (Evolution Theory). Δεύτερον, η μελέτη του φάσματός της έδωσε και εξακολουθεί και δίνει και σήμερα, σημαντικά δεδομένα για τη δομή και την εξέλιξη του Σύμπαντος και, επίσης, τρίτον, υπήρξε η αρχή και η βάση αυτού που ονομάζουμε σήμερα Κοσμολογία Ακριβείας (Precision Cosmology).

    «ΣΩΖΕΙΝ ΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ;»– ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ – ΠΛΗΘΩΡΙΣΜΟΣ – ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

    Η ΘΜΕ είχε σημαντικές επιτυχίες στην εξήγηση των παρατηρησιακών δεδομένων όπως, της διαστολής του Σύμπαντος, του τρόπου δημιουργίας των διάφορων στοιχείων και των συγκεντρώσεών τους, και φυσικά της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Όπως συμβαίνει όμως συχνά με διάφορες όμορφες και μαθηματικά άρτιες θεωρίες, υπάρχουν κάποια δεδομένα που λένε όχι, κάποιες παρατηρήσεις που δεν ταιριάζουν με τις θεωρητικά αναμενόμενες τιμές.

    Στο πεδίο της μελέτης της δομής του Σύμπαντος τα πρώτα τέτοια στοιχεία ήρθαν πολύ νωρίς, μερικά μόλις χρόνια από την ανακάλυψη άλλων γαλαξιών εκτός από τον δικό μας. Το 1933, ο αυστριακός αστρονόμος Fritz Zwicky, μελετώντας ομάδες γαλαξιών παρατήρησε πως οι γαλαξίες περιστρέφονται γύρω από το κέντρο μάζας της ομάδας τους με ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτές που θα αναμενόταν εξ’ αιτίας της ορατής τους μάζας, σαν να υπήρχε μια ποσότητα ύλης αόρατης σε εμάς (Bertone & Hooper, 2018). Ο Zwicky υπολόγισε την ποσότητα αυτής της σκοτεινής ύλης[4], που χρειαζόταν ώστε να ερμηνευθεί η κίνηση των γαλαξιών και είδε πως υπερτερούσε κατά πολύ της φωτεινής ύλης των Γαλαξιών. Το αποτέλεσμα αυτό ήταν οπωσδήποτε εντυπωσιακό. Όσο για τη φύση αυτής της σκοτεινής ύλης, ο ίδιος εξηγεί σε δημοσίευση του 1937:[…] θα πρέπει να ξέρουμε το ποσό της σκοτεινής ύλης που είναι ενσωματωμένο στα νεφελώματα, με τη μορφή ψυχρών αστέρων, μικροσκοπικών αλλά και μακροσκοπικών σωμάτων και αερίων (Bertone & Hooper, 2018)Οι επόμενες σημαντικές ενδείξεις για την ύπαρξη άγνωστης ύλης στους γαλαξίες ήταν η μελέτη των καμπυλών των ταχυτήτων περιστροφής των αστέρων σε ένα γαλαξία. Μεταξύ άλλων, η Vera Rubin και ο Kent Ford μελετώντας τις ταχύτητες των αστέρων του γαλαξία της Ανδρομέδας, παρατήρησαν πως αυτές δεν μειώνονται καθώς αυξάνεται η απόσταση από το κέντρο του γαλαξία, όπου είναι συγκεντρωμένο και το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του. Η παρατήρηση αυτή ερχόταν σε αντίθεση με τις βασικές αντιλήψεις μας για το βαρυτικό πεδίο. Θα χρειαζόταν μια αύξηση στη μάζα του γαλαξία, όχι όμως κατανεμημένη στην κεντρική του περιοχή, για να εξηγηθούν οι επίπεδες καμπύλες της ταχύτητας περιστροφής. Οι Rubin και Ford[5] δεν προχώρησαν στο επόμενο βήμα, να υιοθετήσουν δηλαδή την ανάγκη ύπαρξης κάποιας μορφής σκοτεινής ύλης (de Swart, et al., 2017).Εικόνα 5: Οι ταχύτητες περιστροφής στον γαλαξία Μ31, ως συνάρτηση της απόστασής τους από το κέντρο. Η συνεχής γραμμή είναι η βέλτιστη προσαρμοσμένη καμπύλη. (Rubin & Ford, 1970).Για να μπορέσει να εισαχθεί όρος της σκοτεινής ύλης στα αστρονομικά και κοσμολογικά μοντέλα, έπρεπε να προηγηθεί ένα ακόμα στάδιο. Στη δεκαετία του 1970 η κοσμολογία, ως το αντικείμενο μελέτης του Σύμπαντος στην ολότητά του, κέρδιζε το ενδιαφέρον αρκετών επιστημόνων. Ένα από τα κύρια κοσμολογικά προβλήματα της εποχής ήταν ο καθορισμός της πυκνότητας της ύλης στο Σύμπαν. Αυτό με τη σειρά του θα καθόριζε αν ζούμε σε ένα κλειστό, ανοιχτό, ή επίπεδο Σύμπαν. Για αισθητικούς ή φιλοσοφικούς λόγους οι περισσότεροι επιστήμονες ήταν υπέρ ενός κλειστού Σύμπαντος. Η μετρούμενη πυκνότητα ύλης όμως, υπολειπόταν κατά περίπου 2 τάξεις μεγέθους από την κρίσιμη πυκνότητα, ώστε το Σύμπαν να χαρακτηριστεί ως κλειστό. Ήταν αυτή η ανάγκη που φώτισε τις ξεχασμένες εργασίες του Zwicky και τις πιο πρόσφατες των Rubin, Ford, κ.α.  και οδήγησε τους κοσμολόγους στην υιοθέτηση μιας σκοτεινής ύλης η οποία αυξάνει κατά πολύ τη μάζα των γαλαξιών άρα και τη μέση πυκνότητα ύλης του Σύμπαντος (de Swart, et al., 2017).Εικόνα 6: Η Vera Rubin, το 1974 μελετώντας ένα φάσμα στο Carnegie InstitutionWashington, D.C.Credit: NOIRLab/NSF/AURA.Η φύση της σκοτεινής ύλης, κάποιας μορφής ύλης δηλαδή, που αλληλεπιδρά μονάχα βαρυτικά με τη γνωστή μας ύλη, παραμένει μέχρι και σήμερα άγνωστη. Πολλά υποψήφια σωματίδια έχουν προταθεί ή και άλλες λύσεις, όπως η ύπαρξη αρχέγονων μαύρων τρυπών. Σε θεωρητικό επίπεδο, σωματίδια σκοτεινής ύλης έχουν προβλεφθεί μέσω του καθιερωμένου μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής, ωστόσο κανένα δεν έχει ανιχνευθεί ακόμα πειραματικά. Επίσης, είναι πολύ πιθανό η σκοτεινή ύλη, όπως και η γνωστή μας βαρυονική ύλη, να μην αποτελείται από ένα μόνο είδος σωματιδίων αλλά από πολλά. Η ύπαρξή της πάντως, βεβαιώνεται πια με διάφορους τρόπους, όπως η ύπαρξη φαινομένων βαρυτικών φακών και οι ανισοτροπίες στο φάσμα της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Ακόμα και αν στο μέλλον δεχτούμε νέες ή τροποποιημένες θεωρίες βαρύτητας, φαίνεται πως η σκοτεινή ύλη έχει έρθει για να μείνει.

    Επόμενη σημαντική ιδέα για την εξέλιξη της σύγχρονης μελέτης του Σύμπαντος αποτέλεσε η εισαγωγή στη δεκαετία του 1980 ενός πληθωριστικού σταδίου (inflationary epoch) στην εξέλιξη του Σύμπαντος. Ένα από τα μεγάλα προβλήματα που αντιμετώπιζε η κοσμολογία της εποχής ήταν η εξαιρετική ομοιομορφία του Σύμπαντος. Ακόμα και περιοχές οι οποίες βρίσκονται τόσο μακριά μεταξύ τους που με βάση την ηλικία του Σύμπαντος δεν θα έπρεπε να έχουν προλάβει να αλληλεπιδράσουν αιτιακά μεταξύ τους παρουσιάζουν ακριβώς την ίδια εικόνα. Το παράδοξο αυτό, το επονομαζόμενο και πρόβλημα του ορίζοντα[6] (horizon problem) μπορεί να λυθεί με την εισαγωγή ενός σταδίου εξαιρετικά βίαιης, εκθετικής διαστολής του Σύμπαντος κατά τις πρώτες του στιγμές. Το στάδιο αυτό, που ονομάστηκε πληθωρισμός, προτάθηκε το 1981 από τον Alan Guth, αν και προηγούμενη συνεισφορά σε παρόμοιες ιδέες είχαν και άλλοι επιστήμονες τόσο από τις ΗΠΑ όσο και από την ΕΣΣΔ.[7] Το πληθωριστικό στάδιο, όπως αναφέρει ο Guth, λύνει δύο βασικά προβλήματα. Τόσο το πρόβλημα του ορίζοντα, στο οποίο αναφερθήκαμε παραπάνω, όσο και το πρόβλημα του επίπεδου Σύμπαντος που θα απαιτούσε μια καλά συντονισμένη (fine tuned) τιμή της σταθεράς του Hubble για να επιτευχθεί (Guth, 1981).

    Η εισαγωγή αυτού του σταδίου, στη διάρκεια του οποίου το νεαρό Σύμπαν υπόκειται σε μια διαδικασία ανάλογη μιας μετάβασης φάσης, έχει και άλλα παράπλευρα οφέλη όπως τη σύνδεση με τη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων και τις ενοποιητικές θεωρίες. Επίσης, εξηγεί την μη ύπαρξη μαγνητικών μονόπολων στο Σύμπαν. Ίσως το μεγαλύτερο όμως όφελος από τη θεωρία του Guth, είναι πως έφερε την κοσμολογία πιο κοντά στα ενδιαφέροντα των φυσικών στοιχειωδών σωματιδίων και υψηλών ενεργειών. Με αυτό τον τρόπο η κοινότητα της κοσμολογίας ανανεώθηκε τόσο σε ιδέες όσο και σε ανθρώπινο δυναμικό (Longair & Smeenk, 2019).

    Το μεγάλο πρόβλημα όμως παραμένει, πως είναι άγνωστο ποιο ήταν εκείνο το πεδίο που οδήγησε το πρώιμο Σύμπαν στο πληθωριστικό του στάδιο. Το συγκεκριμένο θέμα είναι αμφιλεγόμενο στους κόλπους της κοινότητας των φυσικών, αλλά η μελέτη του ξεφεύγει από τους στόχους αυτού του άρθρου[8].

    Ο τελευταίος, μέχρι τώρα, σημαντικός σταθμός στην εξέλιξη της κοσμολογίας είναι δίχως αμφιβολία η ανακάλυψη το 1998, την ίδια περίοδο από δύο ανεξάρτητες μεταξύ τους ομάδες, της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος. Το γεγονός αυτό ήρθε να βάλει τέλος στο ερώτημα για την ύπαρξη, ή μη, της περίφημης κοσμολογικής σταθεράς του Einstein. Η κοσμολογική σταθερά, όπως προκύπτει από τις εξισώσεις πεδίου της ΓΘΣ, είναι μη μηδενική και έχει μια θετική τιμή. Ο επιταχυνόμενος ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος μας κάνει να υποθέτουμε πως υπάρχει κάτι στο Σύμπαν που λειτουργεί ως αρνητική πίεση, ως αντιβαρύτητα και κάνει το Σύμπαν να μην επιβραδύνει τη διαστολή του, παρά την ύπαρξη βαρυτικών δυνάμεων. Δυστυχώς, η φύση της σκοτεινής ενέργειας παραμένει πιο αμφίβολη ακόμα και από αυτή της σκοτεινής ύλης. Παραμένει άγνωστο αν οφείλεται σε κάποιο πεδίο, αν σχετίζεται με την ενέργεια κενού της κβαντικής θεωρίας πεδίου ή αν είναι απλά μια σταθερά της γεωμετρίας του Σύμπαντος, μια εγγενής ιδιότητά της (Longair & Smeenk, 2019).Εικόνα 7: Η κατανομή της ολικής ύλης-ενέργειας του Σύμπαντος σε σκοτεινή ενέργεια, σκοτεινή ύλη και βαρυονική ύλη. Credit: Astronomy: Roen Kelly, after NIST.Η ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΣΤΟΝ 21Ο ΑΙΩΝΑ – ΜΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ

    Ήδη από την ανακάλυψη της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου η κοσμολογία μπορεί να θεωρηθεί μια επιστήμη που βασίζεται στα παρατηρησιακά δεδομένα και όχι απλά σε θεωρητικά μοντέλα βασισμένα στις γνωστές και καλά εδραιωμένες θεωρίας της φυσικής. Στα χρόνια που πέρασαν από την ανακοίνωση της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος (Turner, 1999) όμως έχει συντελεστεί μια σπουδαία αύξηση του όγκου των δεδομένων και των μεθόδων παρατήρησης στην κοσμολογία. Η μελέτη του φάσματος της κοσμικής ακτινοβολίας από το πρόγραμμα COBE της NASA και του αντίστοιχου προγράμματος Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος, τα δεδομένα από τα επίγεια αλλά και τα δορυφορικά τηλεσκόπια αλλά και οι καταγραφές του πρώτου συμβολόμετρου βαρυτικών κυμάτων (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – LIGO), έχουν οδηγήσει σε αυτό που ονομάζεται κοσμολογία ακριβείας (Turner, 2022).

    Όλα τα παραπάνω έχουν οδηγήσει στην ευρεία αποδοχή ενός Καθιερωμένου Προτύπου για την Κοσμολογία, του Λ-CDM, δηλαδή ενός μοντέλου που βασίζεται στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας και τη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων, με τις προσθήκες της σκοτεινής ύλης (Cold Dark Matter) και της σκοτεινής ενέργειας (με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς – Λ). Το μοντέλο ΛCDM υποστηρίζεται πια από ένα τεράστιο πλήθος και διαφορετικού είδους παρατηρήσεων. Ορισμένα προβλήματα φυσικά παραμένουν, όπως η απόκλιση στις μετρήσεις της σταθεράς του Hubble καθώς και το πρόβλημα της κοσμολογικής σταθεράς. Τα ερωτήματα για τη φύση της σκοτεινής ύλης και, κυρίως, της σκοτεινής ενέργειας επίσης παραμένουν με τους επιστήμονες να ελπίζουν πως η έρευνα, τουλάχιστον για τη σκοτεινή ύλη, να αποδώσει σύντομα καρπούς.

    Μία άλλη μεγάλη μεταβολή που έχει συντελεστεί στην κοσμολογία τον 21ο αιώνα είναι η αύξηση του κύρους της και της θέσης της ανάμεσα στην κοινότητα των φυσικών. Αυτό αποτυπώνεται στον αριθμό των δημοσιεύσεων, στο πλήθος των επιστημόνων που ασχολούνται στον τομέα αλλά και στη χρηματοδότηση της έρευνας. Μόλις το 2022 μπήκε σε λειτουργία το James Webb Space Telescope, με κόστος κατασκευής και λειτουργίας δέκα δισεκατομμύρια δολάρια, που ήδη στέλνει παρατηρήσεις και δεδομένα για τις απόμακρες περιοχές του Σύμπαντος. Υπάρχουν επίσης σχέδια για την κατασκευή ενός διαστημικού συμβολόμετρου ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων. Η παρατήρηση του Σύμπαντος μέσω των βαρυτικών κυμάτων, που επιτεύχθηκε στο LIGO το 2015, άνοιξε για πρώτη φορά ένα νέο παράθυρο θέασης του κόσμου, που οι επιστήμονες ευελπιστούν πως θα φωτίσει πολλές σκοτεινές περιοχές της γνώσης μας για τον κόσμο.

    ΕΠΙΛΟΓΟΣ

    Η πορεία της κοσμολογίας κατά τη διάρκεια των τελευταίων εκατό χρόνων άλλαξε δραστικά την εικόνα που έχουμε για τον Κόσμο. Παρά τις αναμφίβολες επιτυχίες της όμως, καθώς και την εξέλιξη της σε μια επιστήμη ακριβείας, δεν στερείται προβλημάτων και ανοιχτών ερωτημάτων που περιμένουν απάντηση. Ίσως, η επόμενη μεγάλη αλλαγή στη φυσική να κυοφορείται ήδη στους κόλπους της Κοσμολογίας και στις προσπάθειες ερμηνείας της δομής του Σύμπαντος.

    Ανάμεσα στις απαντήσεις που προτείνονται στο πλαίσιο της κοσμολογίας ανήκουν πολλές, όπως η θεωρία για το πολύ-Σύμπαν (Multiverse), που εγείρουν ερωτηματικά για τηνΕικόνα 8: Η θέση και η τροχιά του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb Credits: NASA, ESA, CSA, STScI. Η εικόνα δεν είναι υπό κλίμακα.επιστημονικότητά τους. Τέτοιου είδους θεωρίες μας κάνουν να αναρωτιόμαστε για τα όρια της επιστήμης και αν μπορεί να περιλαμβάνει θεωρίες που μπορούν να ερμηνεύσουν τα πάντα και για τον λόγο αυτόν, δεν μπορούν να διαψευστούν. Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει λοιπόν η Κοσμολογία και από την πλευρά της Φιλοσοφίας της Επιστήμης. Αλλά αυτό είναι ένα ζήτημα που θα πρέπει να το προσεγγίσουμε σε επόμενο άρθρο.

    ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

    Θα ήθελα να ευχαριστήσω τους Θόδωρο Αραμπατζή και Αντώνη Αντωνίου για τις χρήσιμες και εύστοχες παρατηρήσεις τους.

    ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

    [1] Οι ιδέες του Einstein για τη σχετικότητα του χώρου, του χρόνου αλλά και της αδράνειας ήταν επηρεασμένες από τις αντίστοιχες θέσεις του Ernst Mach.

    [2] Η Κοσμολογική Αρχή υποστηρίζει πως το Σύμπαν, σε μεγάλη κλίμακα, είναι ομογενές και ισότροπο. Είναι δηλαδή το ίδιο, και έχει τις ίδιες ιδιότητες από οποιοδήποτε σημείο, ή προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, το παρατηρούμε. Η κοσμολογική αρχή έχει τις ρίζες της στον Κοπέρνικο, για τον λόγο αυτόν συχνά εμφανίζεται και ως Κοπερνίκεια Αρχή, ο οποίος διατύπωσε την άποψη πως η Γη δεν κατέχει κάποια ξεχωριστή θέση στον Κόσμο. Η Κοσμολογική Αρχή επιβεβαιώνεται ισχυρά από τις σύγχρονες παρατηρήσεις.

    [3] Όπως αναπτύχθηκε και από τους Dicke, Peebles κ.α.

    [4] Έναν όρο που δεν χρησιμοποιεί πρώτος, αλλά έχει σε μεγάλο βαθμό πιστωθεί σε αυτόν.  Επίσης, ο λόγος της “σκοτεινής” προς την “φωτεινή” ύλη που υπολόγισε ο Zwicky, ήταν ιδιαίτερα αυξημένος εξ’ αιτίας λάθος παραμέτρων της εποχής, ωστόσο το πρόβλημα ήταν υπαρκτό.

    [5] Όπως και ο Kenneth Freeman που ανεξάρτητα έκανε παρόμοιες παρατηρήσεις την ίδια εποχή.

    [6] Ίσως κάποιος περίμενε, το πρόβλημα του ορίζοντα, να αφορά κάποιους γαλαξίες ή περιοχές που, όπως τις παρατηρούμε από τη Γη, βρίσκονται αντιδιαμετρικά στον ουράνιο θόλο. Αυτό δεν είναι ακριβές. Μπορεί να αφορά περιοχές που απέχουν μεταξύ τους ελάχιστες μόνο μοίρες στον ουράνιο θόλο. Κατά συνέπεια ο αριθμός των περιοχών που είναι αιτιακά ασύνδετες μεταξύ τους είναι τεράστιος. Ο Guth αναφέρει πως είναι της τάξης του ~1083 (Guth, 1981).

    [7] Ενδεικτικά αναφέρω τους Sidney Bludman, Andrei Linde, Yakov Zel’dovich

    [8] Για μια επισκόπηση του ζητήματος του πληθωρισμού, βλέπε (Steinhardt, 2011)ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Bertone, G., and Hooper, D., 2018. History of Dark Matter. Reviews of Modern Physics, 90(4), p. 045002. doi: 10.1103/RevModPhys.90.045002

    de Swart, J., Bertone, G., and van Dongen, J., 2017. How Dark Matter Came to Matter. Nature Astronomy, 1. https://doi.org/10.48550/arXiv.1703.00013

    Einstein, A., 1917. Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativitätstheorie. Sitz. König. Preuss. Akad., pp. 142-152. Αγγλική μετάφραση διαθέσιμη ως ‘Cosmological considerations on the general theory of relativity’ στο https://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol6-trans/433

    Friedmann, A., 1999. On the Possibility of a World with Constant Negative Curvature of Space. General Relativity and Gravitation 31, 2001–2008.  Translation from: Z. Physik 21, 326–332 (1924). https://doi.org/10.1023/A:1026755309811

    Gamow, G., 1948. The Evolution of the Universe. Nature 162 (4122), 680–682. doi:10.1038/162680a0

    Guth, A., 1981. Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems. Physical Review D 23(2), pp. 347-356. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.23.347

    Hubble, E., 1929. A relation between distance and radial velocity among extra-Galactic Nebulae. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 15 3, 168-73. https://doi.org/10.1073/pnas.15.3.168

    Kragh, H., 2019. Steady-State Theory and the Cosmological Controversy. In H. Kragh, & M.S. Longair (Eds.), Oxford Handbook of the History of Modern Cosmology. Oxford: Oxford University Press https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780198817666.001.0001

    Lemaitre, G., 1927. A Homogeneous Universe of Constant Mass and Growing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extragalactic Nebulae. Annales Soc. Sci. Bruxelles A 47, 49-59, Gen. Rel. Grav. 45 (2013) 8, 1635-1646. https://doi.org/10.1007/s10714-013-1548-3

    Lemaitre, G., 1931. The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory. Nature 127, p. 706. https://doi.org/10.1038/127706b0

    Longair, M., and Smeenk, C., 2019. Inflation, dark matter, and dark energy. In: H. Kragh & M. Longair, eds. The Oxford Handbook of the History. New York: Oxford University Press, pp. 425-464. https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780198817666.001.0001

    Realdi, M., 2019. Relativistic Models and the Expanding Universe. In H. Kragh, & M.S. Longair (Eds.), Oxford Handbook of the History of Modern Cosmology. Oxford: Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780198817666.001.0001

    Rubin, V., and Ford, K., 1970. Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions. Astrophysical Journal 159, p. 379. doi:10.1086/150317

    Smith, R., 2019. Observation and the Universe. In H. Kragh, & M.S. Longair (Eds.), Oxford Handbook of the History of Modern Cosmology. Oxford: Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780198817666.001.0001

    Steinhardt, P., 2011. The Inflation Debate: Is the Theory at Heart of Modern Cosmology Deeply Flawed?. Scientific American 304, pp. 18-25. doi: 10.1038/scientificamerican0411-36

    Stromberg, G., 1925. Analysis of Radial Velocities of Globular Clusters and non-Galactic Nebulae. Astrophysical Journal 61, p. 353-362. doi: 10.1086/142897

    Turner, M., 1999. Cosmology solved? Maybe. Nuclear Physics B – Proceedings Supplements  72, p. 69–80. https://doi.org/10.48550/arXiv.astro-ph/9811366

    Turner, M., 2022. The Road to Precision Cosmology. Annual Review of Nuclear and Particle Science 72, pp. 1-33. https://doi.org/10.48550/arXiv.2201.04741

    Weinberg, S., 1989. The Cosmological Constant Problem. Reviews of Modern Physics 61(1), p. 1-23. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.61.1
    Νίκος Αλεξίου, Εκπαιδευτικός, Φυσικός, Υποψήφιος Διδάκτωρας ΕΚΠΑ

    Ο Νίκος Αλεξίου έχει σπουδάσει Φυσική στο Πανεπιστήμιο Αθηνών και εργάζεται ως εκπαιδευτικός στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. Είναι κάτοχος μεταπτυχιακού διπλώματος ειδίκευσης στην Ιστορία και Φιλοσοφία της Επιστήμης και είναι υποψήφιος διδάκτορας της Ιστορίας και Φιλοσοφίας της Κοσμολογίας. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα εστιάζουν στην ιστορική πορεία των θεωρητικών οντοτήτων της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας ώστε να αποτελούν σήμερα αναπόσπαστο μέρος του Καθιερωμένου Κοσμολογικού Προτύπου, και των φιλοσοφικών προεκτάσεών τους.