Tag: Επιστήμες

Podcast: Η εισαγωγή από το βιβλίο του Κώστα Γαβρόγλου «Η Δίκη του Γαλιλαίου. Επιστημονικές, θεολογικές και κοινωνικές διαστάσεις της».

Σε αυτό το podcast το InScience παρουσιάζει την εισαγωγή από το βιβλίο του Κώστα Γαβρόγλου «Η Δίκη του Γαλιλαίου. Επιστημονικές, θεολογικές και κοινωνικές διαστάσεις της».

Το βιβλίο εκδόθηκε το 2025 από τις ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ.

Την επιμέλεια του podcast είχε η Ομάδα Αφήγησης Παραμυθανθός

Αφηγητής: Δημήτρης Μάλλης

Μουσική επένδυση: No copyright music by Monda Music

H συντακτική επιτροπή του InScience αισθάνεται την ανάγκη να ευχαριστήσει θερμά τις ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ και ιδιαίτερα την κυρία Ελένη Χρηστιά για την ευγενική παραχώρηση της άδειας για την αναπαραγωγή του υλικού.

October 2, 2026
ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΩΝΤΑΣ ΤΟ ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΣΥΜΠΑΝ – ΜΕΡΟΣ 2: O ΑΟΡΑΤΟΣ ΣΚΕΛΕΤΟΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

$A dense starfield in the Milky Way showing dark dust nebulae silhouetted against millions of background stars, with several bright foreground stars displaying diffraction spikes and warm reddish-brown interstellar dust clouds scattered throughout$
Dark absorption nebulae appear as irregular dark patches against a rich stellar background, with reddish-brown interstellar dust clouds and prominent foreground stars of varying colors and magnitudes.

Το νεφέλωμα του Σκοτεινού Λύκου (The Dark Wolf Nebula). Το νεφέλωμα αυτό βρίσκεται στον σχετικά άγνωστο αστερισμό του Λύκου, ανάμεσα στους πιο διάσημους Σκορπιό και Κένταυρο, με το όνομα Barnard 228. Βρίσκεται μόλις 500 έτη φωτός από τη Γη, μια από τις πιο κοντινές δομές κοσμικής σκόνης σε εμάς. Ευγενική προσφορά στο InS του Απόστολου Κυριαζή.

ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΩΝΤΑΣ ΤΟ ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΣΥΜΠΑΝ:

ΜΕΡΟΣ 2: O ΑΟΡΑΤΟΣ ΣΚΕΛΕΤΟΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

Δρ. Σπύρος Αργυρόπουλος, Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του ΑΠΘ

Στο πρώτο μέρος αυτής της σειράς ακολουθήσαμε την ιστορία της σκοτεινής ύλης: από τους αρχαίους «αόρατους κόσμους» μέχρι τις πρώτες αστρονομικές ενδείξεις για την ύπαρξη μιας «αδιόρατης μάζας». Σε αυτό το άρθρο εξετάζουμε τι γνωρίζουμε σήμερα για τη σκοτεινή ύλη μέσα από τέσσερις φαινομενικά απλές ερωτήσεις: Γιατί πιστεύουμε ότι υπάρχει; Πού βρίσκεται; Πότε δημιουργήθηκε; Και τι μπορεί να είναι;

Κοιτώντας το νυχτερινό ουρανό διακρίνουμε με γυμνό μάτι μερικές χιλιάδες άστρα, ένα ελάχιστο δείγμα από τα εκατοντάδες δισεκατομμύρια που περιέχει ο Γαλαξίας μας. Ανάμεσα τους, κάποιες αμυδρές κηλίδες προδίδουν την παρουσία άλλων γαλαξιών, οι οποίοι κι αυτοί αποτελούνται από δισεκατομμύρια άστρα.

Τι θα συνέβαινε αν εξαφανίζονταν όλα αυτά τα άστρα και οι γαλαξίες, τα νέφη αερίου, όλη η ορατή ύλη; Η απάντηση δεν είναι τόσο δραματική όσο θα περίμενε κανείς. Η ορατή ύλη αποτελεί μόνο το 5% της μάζας του Σύμπαντος, ενώ το υπόλοιπο 95% αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια, που απωθεί τους γαλαξίες, και σκοτεινή ύλη που δημιουργεί εστίες βαρυτικής έλξης, έναν αόρατο σκελετό πάνω στον οποίο δημιουργούνται οι γαλαξίες. Αντίθετα, αν εξέλιπε η συνήθης ορατή ύλη, το Σύμπαν θα γινόταν σκοτεινό αλλά ο σκελετός της σκοτεινής ύλης θα παρέμενε στη θέση του. Αν, αντίθετα, εξαφανιζόταν η σκοτεινή ύλη δε θα υπήρχε σκελετός. Το Σύμπαν θα εξελισσόταν πολύ διαφορετικά και οι δομές που θα σχηματίζονταν θα ήταν πολύ πιο διάχυτες, κάτι τελείως διαφορετικό απ’ αυτό που παρατηρούμε (βλ. Εικ. 1).

Από τι λοιπόν είναι φτιαγμένος αυτός ο σκελετός και πώς ξέρουμε ότι υπάρχει;

A visualization of the cosmic web at 13.70 billion years (z = 0.00), generated by the Cosmic Web Explorer (nicosmo.github.io/cosmic_web_explorer). Green filaments trace the distribution of dark matter and galaxies across a field spanning hundreds of megaparsecs, revealing the sponge-like network of voids, sheets, filaments, and nodes that defines the large-scale structure of the universe.

All-sky redshift survey showing the distribution of galaxies in two slices of the universe (northern and southern hemispheres). Orange dots indicate brighter or more massive galaxies; green dots represent fainter ones. The filamentary cosmic web structure — clusters, filaments, and voids — is clearly visible out to redshift z ≈ 0.14.

Εικόνα 1: Σύγκριση της δομής μεγάλης κλίμακας για διαφορετικές ποσότητες σκοτεινής ύλης. Κάθε φωτεινή κουκίδα αντιστοιχεί σε έναν γαλαξία. Οι δύο πρώτες εικόνες αντιστοιχούν σε προσομοιώσεις: στην πρώτη η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης είναι πολύ μικρότερη από την παρατηρούμενη, ενώ στη δεύτερη έχει την τιμή που μετράμε στο Σύμπαν μας. Στην τρίτη εικόνα φαίνεται η πραγματική κατανομή γαλαξιών που χαρτογράφησε το Sloan Digital Sky Survey. [Πηγές: https://nicosmo.github.io/cosmic_web_explorer/, https://www.sdss4.org/science/]

ΠΩΣ ΞΕΡΟΥΜΕ ΟΤΙ ΥΠΑΡΧΕΙ ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ;

Οι ενδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης είναι πολλές και εκτείνονται σε διαφορετικές κλίμακες παρατήρησης. Ξεκινώντας απ’ τις μικρότερες κλίμακες παρατήρησης, η κύρια ένδειξη προέρχεται απ’ τις ταχύτητες περιστροφής των γαλαξιών. Όπως αναλύσαμε στο προηγούμενο άρθρο, οι Horace Babcock, Vera Rubin, Kent Ford και Robert Thonnard, μέτρησαν την ταχύτητα περιστροφής του γαλαξία της Ανδρομέδας (Babcock, 1939; Rubin & Ford, 1970) καθώς και 21 άλλων γαλαξιών (Rubin et al., 1978) και βρήκαν πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες απ’ αυτές που θα μπορούσε να συγκρατήσει σε τροχιά η ορατή μάζα του γαλαξία (βλ. Εικ. 2). Με άλλα λόγια, οι μετρήσεις τους υπέδειξαν την ύπαρξη μιας επιπλέον συνιστώσας ύλης που διαθέτει βαρυτικές αλληλεπιδράσεις αλλά δεν ακτινοβολεί[^1].

Observed rotational velocities of stars and gas (via 21-cm hydrogen emissions) remain nearly flat with increasing distance from the galactic center, diverging sharply from the declining curve predicted by visible matter alone — strong evidence for the existence of dark matter.

Rotational velocity profiles of spiral galaxies NGC 7541, NGC 801, NGC 2998, and NGC 3672 plotted against distance from the nucleus in kiloparsecs, illustrating the characteristic flat rotation curves indicative of dark matter halos.

Εικόνα 2: (Πάνω) Μετρήσεις της ταχύτητας περιστροφής του γαλαξία του τριγώνου στο ορατό (κίτρινες κουκίδες) και σε ραδιοσυχνότητες (μπλε κουκίδες). Η πρόβλεψη της ταχύτητας περιστροφής βάσει της μετρούμενης φωτεινής μάζας του γαλαξία φαίνεται με γκρι διακεκομένη γραμμή. (Κάτω) Μετρήσεις ταχυτήτων περιστροφής διαφόρων γαλαξιών από το (Rubin et al, 1978). [Πηγές: https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_rotation_curve#/media/File:Rotation_curve_of_spiral_galaxy_Messier_33_(Triangulum).png, (Rubin et al, 1978)]

Με την εξέλιξη των τεχνικών παρατήρησης, στα τέλη της δεκαετίας του 1930, οι αστρονόμοι άρχισαν να ανακαλύπτουν σφαιροειδείς γαλαξίες νάνους, οι οποίοι είναι πολύ αμυδροί, περιέχουν λίγα άστρα και περιφέρονται γύρω απ’ τον Γαλαξία μας. Οι ταχύτητες των αστέρων στο εσωτερικό των γαλαξιών νάνων είναι τόσο μεγάλες που υποδεικνύουν ότι οι γαλαξίες αυτοί αποτελούνται κυρίως από σκοτεινή ύλη (Mateo, 1998).

Αργότερα προσομοιώσεις της γαλαξιακής δυναμικής έδειξαν ότι χωρίς την παρουσία σκοτεινής ύλης οι τροχιές των αστέρων του γαλαξιακού δίσκου θα γίνονταν χαοτικές μετά από λίγες περιόδους περιστροφής και για να εξασφαλιστεί η δυναμική ευστάθεια χρειάζεται μια σφαιρική άλως σκοτεινής ύλης (Ostriker & Peables, 1973).

Περνώντας σε διαγαλαξιακές κλίμακες, υπάρχουν δύο σημαντικές ενδείξεις για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης. Η πρώτη έχει να κάνει με τις ταχύτητες των γαλαξιών στο εσωτερικό γαλαξιακών σμηνών, όπως παρατηρήθηκε για πρώτη φορά απ’ τους Lundmark και Zwicky (Lundmark, 1930, Zwicky, 1933, Zwicky, 1937) (βλ. προηγούμενο άρθρο).

Η πιο ξεκάθαρη αστρονομική ένδειξη για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης[^2] είναι η παρατήρηση του Σμήνους Σφαίρα (βλ. Εικ. 3). Το Σμήνος Σφαίρα είναι το αποτέλεσμα της σύγκρουσης δύο σμηνών γαλαξιών που έγινε περίπου πριν από 150 εκατομμύρια χρόνια. Καθώς η συνήθης (ορατή) ύλη αλληλεπιδρά ισχυρά με τον εαυτό της, τα θερμά αέρια που περιέβαλαν τα δύο υποσμήνη συγκρούστηκαν και επιβραδύνθηκαν δημιουργώντας ένα εντυπωσιακό ωστικό κύμα. Αντιθέτως, παρατηρήσεις μέσω βαρυτικής εστίασης έδειξαν ότι το κέντρο μάζας των σμηνών δε συμπίπτει με το κέντρο μάζας των θερμών αερίων. Είναι σαν να διήλθε το ένα σμήνος μέσα από το άλλο χωρίς να συμβεί τίποτα. Για να εξηγηθεί αυτή η παρατήρηση, πρέπει να υποθέσουμε ότι μεγάλο μέρος της μάζας των γαλαξιακών σμηνών βρίσκεται υπό μορφή σκοτεινής ύλης, η οποία δεν αλληλεπιδρά ισχυρά.

This composite image of galaxy cluster 1E 0657-558 (the Bullet Cluster) combines Chandra X-ray Observatory data (pink) showing hot gas, Hubble Space Telescope optical data, and a gravitational lensing dark matter map (blue). The separation of the dark matter (blue) from the normal baryonic matter (pink) during the collision provides strong observational evidence for the existence of dark matter. Scale bar indicates 1.5 arcminutes. Credit: NASA/CXC/CfA.

Εικόνα 3: Απεικόνιση του Σμήνους Σφαίρα. Η ροζ περιοχή αντιστοιχεί στην ορατή μάζα των δύο σμηνών που συγκρούστηκαν, η οποία έχει ανακατασκευαστεί από παρατηρήσεις στην περιοχή των ακτίνων Χ, ενώ η μπλε περιοχή απεικονίζει τη βαρυτική μάζα των δύο σμηνών και έχει κατασκευαστεί μέσω βαρυτικής εστίασης. [Πηγή https://en.wikipedia.org/wiki/Bullet_Cluster]

Η σκοτεινή ύλη αφήνει τα ίχνη της και σε κοσμολογικές κλίμακες: στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, στις βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις, στη δομή μεγάλης κλίμακας και στην αρχέγονη πυρηνοσύνθεση.

Για να κατανοήσουμε τα δύο πρώτα, πρέπει να πάμε πίσω στο χρόνο 370.000 χρόνια περίπου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, λίγο πριν δημιουργηθούν τα πρώτα άτομα υδρογόνου. Το Σύμπαν ήταν γεμάτο από μία θερμή σούπα από ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια και φωτόνια. Όσο η θερμοκρασία του Σύμπαντος ήταν μεγαλύτερη από περίπου 3.000 βαθμούς Κέλβιν, τα ηλεκτρόνια είχαν πολύ μεγάλη ενέργεια για να σχηματίσουν άτομα και επομένως κινούνταν ελεύθερα. Τα φωτόνια σκεδάζονταν συνεχώς πάνω στα ηλεκτρόνια και στα πρωτόνια, κι επομένως δεν μπορούσαν να διανύσουν μεγάλες αποστάσεις, κάτι που έκανε το Σύμπαν αδιαφανές. Όταν η θερμοκρασία έπεσε κάτω από τους 3.000 βαθμούς, τα πρωτόνια δέσμευσαν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια σχηματίζοντας τα πρώτα άτομα υδρογόνου που ήταν ηλεκτρικά ουδέτερα, σε μια διαδικασία που ονομάζεται επανασύνδεση (recombination). Από εκείνη τη στιγμή το Σύμπαν έγινε διαφανές και τα αρχέγονα φωτόνια άρχισαν να ταξιδεύουν ελεύθερα προς όλες τις κατευθύνσεις, δημιουργώντας αυτό που ονομάζουμε μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου.

Πώς επηρεάζει λοιπόν η σκοτεινή ύλη την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου; Αρχικά φανταστείτε ότι το αρχέγονο Σύμπαν δεν ήταν απόλυτα ομοιογενές. Μικροσκοπικές διακυμάνσεις είχαν δημιουργήσει περιοχές ελάχιστα πυκνότερες από τις γειτονικές τους. Αυτές οι περιοχές δρούσαν ως εστίες βαρυτικής έλξης (σκεφτείτε ένα πηγάδι σαν αυτό που φαίνεται στην Εικ. 4), η οποία ανάγκαζε το πλάσμα ηλεκτρονίων, πρωτονίων και φωτονίων να συμπιέζεται. Η συμπίεση αυτή θέρμαινε το πλάσμα, το οποίο με τη σειρά του άρχιζε να εκτονώνεται, δημιουργώντας έτσι μια ταλάντωση γύρω από τις περιοχές μεγαλύτερης πυκνότητας, όπως φαίνεται στην Εικ. 4.

Illustration of the balance between gravitational force pulling masses downward and pressure acting upward along a curved surface.

Εικόνα 4: Το ενεργειακό πηγάδι που αντιστοιχεί στη βαρυτική δύναμη που ασκούν οι περιοχές του πλάσματος ηλεκτρονίων και πρωτονίων σε περιοχές μεγαλύτερης πυκνότητας. Τα σωματίδια του πλάσματος απεικονίζονται ως κίτρινες μάζες και τα φωτόνια δρουν ως ένα ελατήριο που δημιουργεί απωστική δύναμη. [Πηγή https://background.uchicago.edu/~whu/intermediate/gravity.html]

Κατά τη διαδικασία σχηματισμού ατόμων, το πλάσμα βρισκόταν σε διαφορετική φάση ταλάντωσης σε κάθε περιοχή, δηλαδή σε κάποιες περιοχές βρισκόταν στο σημείο μέγιστης συμπίεσης, σε κάποιες άλλες σε περιοχή ελάχιστης συμπίεσης κλπ. Ως αποτέλεσμα, τα φωτόνια από διαφορετικές περιοχές αποδεσμεύτηκαν από το πλάσμα έχοντας διαφορετικές ενέργειες. Κατά συνέπεια τα φωτόνια της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου που φτάνουν στα τηλεσκόπια μας από διαφορετικές περιοχές του Σύμπαντος έχουν διαφορετικές ενέργειες.

Μετρώντας αυτές τις ενέργειες σε διάφορα σημεία του ουρανού παίρνουμε ένα φάσμα όπως αυτό που φαίνεται στην Εικ. 5. Οι κορυφές αυτού του φάσματος έχουν άμεση σχέση με την ταλάντωση του πλάσματος που εξηγήσαμε παραπάνω. Συγκεκριμένα, οι δύο πρώτες αντιστοιχούν σε περιοχές όπου το πλάσμα είχε εκτελέσει μία πλήρη ταλάντωση και βρισκόταν σε μέγιστη συμπίεση (1η κορυφή) ή μέγιστη αποσυμπίεση (2η κορυφή). Η 3η κορυφή αντιστοιχεί σε περιοχές όπου το πλάσμα είχε εκτελέσει δύο ταλαντώσεις και βρισκόταν σε κατάσταση μέγιστης συμπίεσης κ.ο.κ.

Τι σχέση έχει αυτό με τη σκοτεινή ύλη; Η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά με το πλάσμα αλλά αυξάνει τη βαρυτική έλξη στις περιοχές μεγαλύτερης πυκνότητας, και άρα το ύψος του πηγαδιού στην Εικ. 4, με συνέπεια να αλλάζει το ύψος των κορυφών που βλέπουμε στο φάσμα της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (βλ. Εικ. 5). Επομένως μετρώντας αυτό το φάσμα όχι μόνο μπορούμε να συμπεράνουμε αν υπάρχει σκοτεινή ύλη αλλά και να υπολογίσουμε με μεγάλη ακρίβεια την πυκνότητα της.

The angular power spectrum of CMB temperature fluctuations showing acoustic peaks across multipole moments from ℓ=2 to ℓ=2500, corresponding to angular scales from 90° down to 0.07°. The shaded region at large angular scales reflects cosmic variance.

Εικόνα 5: Το φάσμα της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Ο άξονας των y αντιστοιχεί στη διαφορά ενέργειας δύο φωτονίων σε δύο σημεία του ουράνιου θόλου ενώ ο άξονας των x αντιστοιχεί στην απόσταση αυτών των σημείων (αριστερά βρίσκονται τα σημεία με μεγάλες αποστάσεις ενώ δεξιά τα σημεία με μικρές αποστάσεις). [Πηγή https://sci.esa.int/web/planck/-/51555-planck-power-spectrum-of-temperature-fluctuations-in-the-cosmic-microwave-background]

Ας επιστρέψουμε τώρα στις ταλαντώσεις του πλάσματος γύρω απ’ τις περιοχές υψηλότερης πυκνότητας με μια χαρακτηριστική ταχύτητα. Όταν δημιουργούνται τα πρώτα άτομα, τα φωτόνια αποσυζεύγονται από το πλάσμα και το ακουστικό κύμα παύει να διαδίδεται, με αποτέλεσμα τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια του πλάσματος να σταματήσουν να διαδίδονται προς τα έξω. Κατ’ αναλογία, σκεφτείτε ότι ρίχνουμε ένα βότσαλο σε μια λίμνη, δημιουργείται ένα κύμα στην επιφάνεια της και ξαφνικά το κύμα αυτό παγώνει. Η απόσταση που θα έχει διανύσει το ακουστικό κύμα στα 370.000 χρόνια που μεσολάβησαν απ’ τη Μεγάλη Έκρηξη μέχρι την εποχή επανασύνδεσης αντιστοιχεί, στο σημερινό Σύμπαν, σε μια ακτίνα 150 Mpc[^3]. Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια του πλάσματος θα συγκεντρωθούν κατά προτίμηση σε αποστάσεις 150 Mpc γύρω απ’ τις περιοχές υψηλότερης πυκνότητας, όπως φαίνεται στην Εικ. 6. Τα σημεία πάνω στην ακτίνα αυτή θα δημιουργήσουν αργότερα τις εστίες γύρω απ’ τις οποίες θα σχηματιστούν τα πρώτα άτομα υδρογόνου τα οποία με τη σειρά τους θα σχηματίσουν τους πρώτους γαλαξίες. Συνεπώς σύμφωνα με την παραπάνω εικόνα περιμένουμε οι γαλαξίες που παρατηρούμε σήμερα να βρίσκονται σε κελύφη ακτίνας 150 Mpc. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις.

Πώς σχετίζεται αυτό με τη σκοτεινή ύλη; Η εξήγηση είναι η εξής: Η ποσότητα της σκοτεινής ύλης στο Σύμπαν επηρεάζει το πόσο γρήγορα διαδίδεται το ακουστικό κύμα κι επομένως τη χαρακτηριστική ακτίνα μεταξύ των γαλαξιών. Επομένως η κατανομή των γαλαξιών στο Σύμπαν μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης και την πυκνότητα της.

Εικόνα 6: Σχηματική αναπαράσταση των βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων. [Πηγή https://www.astro.ucla.edu/~wright/BAO-cosmology.html]

ΠΟΥ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ;

Η σκοτεινή ύλη δεν γεμίζει το Σύμπαν σαν μια ομοιόμορφη ομίχλη. Η βαρύτητα την έχει συγκεντρώσει σε άλω: τεράστιες, αόρατες δομές μέσα στις οποίες φωλιάζουν οι γαλαξίες. Ο Γαλαξίας μας, για παράδειγμα, περιβάλλεται από ένα μεγάλο σκοτεινό περίβλημα που δεν μπορούμε να το παρατηρήσουμε άμεσα αλλά το ανακατασκευάζουμε από τη βαρυτική επίδραση του στην κίνηση των άστρων, των αερίων και των δορυφόρων γαλαξιών.

Το κυρίαρχο μοντέλο (Drukier et al., 1986) που έχει αναδυθεί από παρατηρήσεις και προσομοιώσεις προβλέπει ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίζει ομοιογενείς και ισότροπες σφαιρικές άλωες γύρω απ’ τους γαλαξίες όπως φαίνεται στην Εικ. 7. Παρ’ όλα αυτά, σύγχρονες αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν αποκαλύψει ότι ο Γαλαξίας μας έχει συγχωνευτεί με μικρότερους δορυφόρους γαλαξίες όπως ο γαλαξίας του Τοξότη και ο Εγκέλαδος, οι οποίοι δημιουργούν ποτάμια από αστρική ύλη που διασχίζουν το Γαλαξία μας. Είναι εύλογο να υποθέσουμε ότι τέτοιες συγχωνεύσεις γαλαξιών μπορεί να διαταράσσουν τη σφαιρική άλω, δημιουργώντας ακόμα και ροές σκοτεινής ύλης.

Εικόνα 7: Απεικόνιση της κατανομής της σκοτεινής ύλης γύρω από έναν γαλαξία. Στα αριστερά φαίνεται το Καθιερωμένο Πρότυπο άλω (σφαιρική κατανομή) ενώ δεξιά φαίνεται ένα εναλλακτικό μοντέλο το οποίο αποτελείται από δύο συνιστώσες. [Πηγές https://skyandtelescope.org/astronomy-news/dark-halos-and-warped-disks/, https://www.ncbj.gov.pl/en/aktualnosci/what-shape-dark-matter-halo]

ΤΙ (ΔΕΝ) ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ;

Το ερώτημα αυτό αποτελεί ένα απ’ τα κύρια ανοικτά ζητήματα της φυσικής υψηλών ενεργειών και της κοσμολογίας, η λύση του οποίου ενδέχεται να επιφέρει ριζικές αλλαγές στον τρόπο που κατανοούμε τον κόσμο. Παρότι ξέρουμε (ή ακριβέστερα μπορούμε να εξάγουμε από παρατηρήσεις) πού βρίσκεται, πότε δημιουργήθηκε και ποιες ιδιότητες πρέπει να έχει, εντούτοις, δε γνωρίζουμε τι ακριβώς είναι, από τι αποτελείται. Οπότε ας δούμε αρχικά τι δεν μπορεί να είναι.

Πρώτον, για να παρατηρούμε σκοτεινή ύλη σήμερα, θα πρέπει να είναι σταθερή ή εξαιρετικά μακρόβια, με χρόνο ζωής της τάξης της ηλικίας του Σύμπαντος. Δεύτερον, γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη πρέπει να είναι μη σχετικιστική, δηλαδή να κινείται με μικρές ταχύτητες, έτσι ώστε να παγιδεύεται στα βαρυτικά πηγάδια που δημιουργούν τους πρώτους γαλαξίες. Αν η ταχύτητα της σκοτεινής ύλης είναι πολύ μεγάλη δυσκολεύει τη δημιουργία δομών, όπως ένα γρήγορο κύμα σβήνει τα ίχνη στην άμμο. Αυτό αποκλείει, παραδείγματος χάριν, τα νετρίνα του Kαθιερωμένου Προτύπου (Standard Model) ως υποψήφια σωματίδια σκοτεινής ύλης.

Αν η κυρίαρχη σκοτεινή ύλη έφερε ηλεκτρικό φορτίο ή φορτίο χρώματος, θα σκεδαζόταν πάνω στο αρχέγονο πλάσμα, θα έχανε ενέργεια, θα ακτινοβολούσε ή θα σχημάτιζε δεσμευμένες καταστάσεις. Δεν θα σχημάτιζε τις διάχυτες άλωες που παρατηρούμε στον Γαλαξία μας και στο Σμήνος της Σφαίρας. Απ’ αυτό συμπεραίνουμε ότι η σκοτεινή ύλη πρέπει να μην αλληλεπιδρά με τις ηλεκτρομαγνητικές[^4] και τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Θεωρητικά, θα μπορούσε να αλληλεπιδρά με τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις του Καθιερωμένου Προτύπου και με το μποζόνιο Higgs (Higgs boson), παρ’ όλα αυτά έρευνες για σκοτεινή ύλη (που θα αναλύσουμε στο τρίτο μέρος της σειράς) έχουν περιορίσει πολύ αυτές τις πιθανότητες.

Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι αν η σκοτεινή ύλη αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια, τότε αυτά πρέπει να έχουν μάζα, να έχουν τεράστιο χρόνο ημιζωής και πρέπει να μην αλληλεπιδρούν ούτε μέσω των ηλεκτρομαγνητικών ούτε μέσω των ισχυρών αλληλεπιδράσεων. Καθώς κανένα απ’ τα σωματίδια που γνωρίζουμε μέχρι στιγμής δεν διαθέτει αυτές τις ιδιότητες, συμπεραίνουμε ότι η σκοτεινή ύλη θα πρέπει να αποτελείται από ένα νέο είδος σωματιδίου!

Τι θα μπορούσε λοιπόν να είναι; Το εύρος των υποψηφίων είναι εντυπωσιακό: από πεδία με κυματικές ιδιότητες και απειροελάχιστη μάζα μέχρι μακροσκοπικά αντικείμενα. Για να τα εξετάσουμε όλα θα χρειαζόμασταν πολλά άρθρα. Εδώ θα σταθούμε σε μερικές χαρακτηριστικές οικογένειες (βλ. Εικ. 8).

The landscape of dark matter candidate masses spanning over 50 orders of magnitude, from ultralight wave-like fields to macroscopic particle-like objects. Credit: Ciaran O’Hare.

Εικόνα 8: Ενδεικτικός χάρτης υποψηφίων σωματιδίων για τη σκοτεινή ύλη σε λογαριθμική κλίμακα μάζας. Στα αριστερά βρίσκονται πολύ ελαφρά σωματίδια που συμπεριφέρονται ως κύματα και στα δεξιά όλο και βαρύτερα σωματίδια ή μακροσκοπικά αντικείμενα. Η τεράστια έκταση του άξονα δείχνει πόσο λίγο γνωρίζουμε ακόμη για τη μικροσκοπική της κλίμακα. [Πηγή https://en.wikipedia.org/wiki/File:Dark_matter_candidates.pdf]

Μια απ’ τις σημαντικότερες κατηγορίες είναι αυτό που ονομάζεται WIMP (Weakly Interacting Massive Particle, δηλ. Ασθενώς Αλληλεπιδρόν Μαζικό Σωματίδιο). Αυτά τα σωματίδια έχουν μάζες παρόμοιες με τις μάζες των γνωστών στοιχειωδών σωματιδίων και αλληλεπιδρούν με αλληλεπιδράσεις που έχουν ισχύ συγκρίσιμη με εκείνη της ασθενής αλληλεπίδρασης του Καθιερωμένου Προτύπου. Τέτοια σωματίδια εμφανίζονται σε υπερσυμμετρικές θεωρίες, θεωρίες ενοποίησης με επιπλέον διαστάσεις, θεωρίες με επιπλέον μποζόνια Higgs, θεωρίες που προσπαθούν να εξηγήσουν το πρόβλημα της συμμετρίας σωματιδίου-αντισωματιδίου στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις (αξιόνια) κ.λπ. (Cirelli et al., 2026).

Μια άλλη πιθανότητα είναι η σκοτεινή ύλη να μην αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια, αλλά από μακροσκοπικά αντικείμενα τα οποία δεν εκπέμπουν φως, όπως καφέ νάνοι, αρχέγονες μαύρες τρύπες, ορφανοί πλανήτες κλπ. Μελέτες (Green & Kavanagh, 2021, Tisserand et al, 2007) που βασίζονται στο φαινόμενο της βαρυτικής εστίασης, στη δυναμική των αστρικών τροχιών και στα βαρυτικά κύματα έχουν αποδείξει ότι η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να αποτελείται αποκλειστικά από τέτοια αντικείμενα[^5].

Τέλος, όπως αναφέραμε παραπάνω, μια τρίτη περίπτωση είναι η σκοτεινή ύλη να μην είναι «σκοτεινή ύλη», αλλά μια τροποποίηση της βαρυτικής δύναμης σε μεγάλες αποστάσεις. Βέβαια τέτοιες θεωρίες έχουν μεγάλη δυσκολία να εξηγήσουν το σύνολο των παρατηρήσεων που διαθέτουμε σήμερα.

Ίσως τελικά η ερώτηση «ποιο είναι το σωματίδιο της σκοτεινής ύλης;» να είναι υπερβολικά στενή. Δεδομένου ότι ο ορατός κόσμος αποτελείται από πολλά διαφορετικά σωματίδια, ίσως είναι αφελές να θεωρούμε ότι ο σκοτεινός κόσμος αποτελείται από ένα και μόνο σωματίδιο.

ΠΟΤΕ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΕ;

Αν και υπάρχουν πολλές διαφορετικές θεωρίες για το πώς και πότε ακριβώς δημιουργήθηκε η σκοτεινή ύλη, όλα σχεδόν τα μοντέλα προβλέπουν ότι θα πρέπει να έχει δημιουργηθεί πριν το σχηματισμό των πρώτων πυρήνων, για να είναι συμβατή με τις παρατηρήσεις που αναλύσαμε παραπάνω. Οι δύο επικρατέστεροι μηχανισμοί ονομάζονται freeze-out («πάγωμα») και freeze-in («ξεπάγωμα»).

Όπως είδαμε παραπάνω, το αρχέγονο Σύμπαν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και την εποχή του πληθωρισμού, αποτελούνταν από μία «σούπα» (πλάσμα) όλων των στοιχειωδών σωματιδίων. Όσο οι θερμοκρασίες ήταν πολύ υψηλές, συγκρούσεις δύο στοιχειωδών σωματιδίων μπορούσαν να παράγουν δύο άλλα στοιχειώδη σωματίδια. Με τεχνικούς όρους λέμε ότι μία αντίδραση εξαΰλωσης της μορφής $xx \leftrightarrow yy$ , όπου x, y δύο στοιχειώδη σωματίδια λάμβανε χώρα και προς τις δύο κατευθύνσεις. Καθώς όμως το Σύμπαν διαστελλόταν, η θερμοκρασία του μειωνόταν με αποτέλεσμα οι συγκρούσεις μεταξύ των σωματιδίων να γίνονταν με όλο και μικρότερη κινητική ενέργεια. Όταν η ενέργεια αυτή γινόταν μικρότερη απ’ την ενέργεια ηρεμίας ενός σωματιδίου (ας πούμε του y), ο αριθμός των σωματιδίων x άρχισε να μειώνεται γιατί οι αντιδράσεις εξαΰλωσης $xx \rightarrow yy$ γίνονταν μόνο προς τη μία φορά (καθώς τα σωματίδια y δεν είχαν αρκετή κινητική ενέργεια ώστε να παράγουν τα σωματίδια x).

Αν η αντίδραση $xx \rightarrow yy$ γινόταν με πολύ μεγάλο ρυθμό, τα σωματίδια x μπορούσαν να εξαϋλωθούν ολοσχερώς. Τέτοια περίπτωση είναι η εξαΰλωση ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων σε δύο φωτόνια $e^{+} e^{-} \rightarrow \gamma\gamma$ . Καθώς τα ηλεκτρόνια είναι λίγο περισσότερα απ’ τα ποζιτρόνια (λόγω ασυμμετρίας ύλης-αντιΰλης), όλα τα ποζιτρόνια εξαϋλώθηκαν. Αν όμως ο ρυθμός με τον οποίο γίνεται η αντίδραση $xx \rightarrow yy$ ήταν μικρότερος απ’ το ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος, τότε η αντίδραση $xx \rightarrow yy$ σταματούσε και ο αριθμός των σωματιδίων x «πάγωνε» (παρέμενε σταθερός). Αυτός είναι ο μηχανισμός freeze-out (Εικ. 9). Στην ίδια εικόνα αν θεωρήσουμε ότι τα σωματίδια x είναι σωματίδια σκοτεινής ύλης και τα σωματίδια y είναι τα σωματίδια του Καθιερωμένου Προτύπου, καταλαβαίνουμε ότι η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης παγώνει σε μια συγκεκριμένη τιμή (την οποία μπορούμε να μετρήσουμε με μεγάλη ακρίβεια από αστρονομικές παρατηρήσεις).

Στον μηχανισμό freeze-in συμβαίνει το αντίστροφο. Τα σωματίδια x, τα οποία αποτελούν τη σκοτεινή ύλη, αρχικά υπάρχουν σε αμελητέα ποσότητα. Παράγονται σταδιακά από τις αντιδράσεις των σωματιδίων του πλάσματος, π.χ. $yy \rightarrow xx$ , ή από διασπάσεις βαρύτερων σωματιδίων $y \rightarrow xx$ . Σε αυτά τα μοντέλα η αλληλεπίδραση των x με το πλάσμα είναι τόσο ασθενής, ώστε ο ρυθμός παραγωγής των παραγόμενων σωματιδίων να είναι πολύ μικρός.

Καθώς το Σύμπαν διαστελλόταν και ψυχόταν, η πυκνότητα των σωματιδίων y μειωνόταν, και οι αντιδράσεις που μπορούσαν να παράγουν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης x γίνονταν ολοένα και σπανιότερες. Όταν ο ρυθμός παραγωγής τους έγινε μικρότερος από τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος, η παραγωγή τους σταμάτησε. Έτσι η πυκνότητα τους «πάγωσε» σε μια μικρή τιμή. Επομένως, ενώ στο freeze-out η σκοτεινή ύλη απομένει επειδή παύει να εξαϋλώνεται, στο freeze-in απομένει επειδή παύει να παράγεται.

Evolution of the comoving dark matter yield Y as a function of x = m/T. The black curve denotes the equilibrium (Boltzmann-suppressed) abundance. Dashed colored curves (red, green, blue) represent freeze-in yield build-up, while solid colored curves show the freeze-out solutions. Arrows indicate the direction of yield evolution relative to equilibrium for increasing annihilation cross-section.

Εικόνα 9: Απεικόνιση των μηχανισμών freeze-out (συνεχείς γραμμές) και freeze-in (διακεκομμένες γραμμές). Στο μηχανισμό freeze-out, η πυκνότητα των σωματιδίων (Y) μειώνεται μέχρις ότου ο ρυθμός εξαΰλωσης να γίνει μικρότερος απ’ το ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος και τότε η πυκνότητα των σωματιδίων παγώνει. Στο μηχανισμό freeze-in γίνεται το αντίθετο. Η πυκνότητα των σωματιδίων είναι αρχικά πολύ μικρή και η σκοτεινή ύλη παράγεται (“ξεπαγώνει”) από αντιδράσεις ή διασπάσεις άλλων σωματιδίων, έως ότου ο ρυθμός παραγωγής της να γίνει μικρότερος απ’ το ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος. [Πηγή https://www.particlebites.com/?p=7132]

ΕΝ ΚΑΤΑΚΛΕΙΔΙ

Η σκοτεινή ύλη είναι ένα απ’ τα μεγαλύτερα ανοικτά προβλήματα και ένα απ’ τα μεγαλύτερα παράδοξα της σύγχρονης φυσικής: ενώ γνωρίζουμε τόσα πολλά για τις ιδιότητες της, δε γνωρίζουμε καθόλου από τι αποτελείται.

Τα τελευταία χρόνια, δεκάδες πειράματα προσπαθούν να ανακαλύψουν κάποια ένδειξη για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης είτε μέσω της παραγωγής της σε επιταχυντές σωματιδίων είτε μέσω των αλληλεπιδράσεων της στον Γαλαξία. Τα πειράματα αυτά θα τα αναλύσουμε στο επόμενο άρθρο της σειράς.

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

[1] Πρέπει να σημειωθεί ότι αν θεωρήσουμε τις μετρήσεις των ταχυτήτων περιστροφής ξεχωριστά από τις υπόλοιπες ενδείξεις σκοτεινής ύλης, υπάρχουν εναλλακτικές θεωρίες που μπορούν να εξηγήσουν τις ταχύτητες περιστροφής, όπως η τροποποιημένη Νευτώνεια δυναμική (MOND). Παρόλα αυτά, τέτοιες θεωρίες δεν μπορούν να εξηγήσουν ταυτόχρονα όλες τις υπόλοιπες ενδείξεις για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης. ↩

[2] Η παρατήρηση του Σμήνους Σφαίρα είναι πολύ δύσκολο να εξηγηθεί από εναλλακτικές θεωρίες χωρίς την παραδοχή της σκοτεινής ύλης. ↩

[3] Το Mpc (Megaparcec) είναι μονάδα μέτρησης αποστάσεων στην αστρονομία και αντιστοιχεί σε $3{,}09\times 10^{19}$ km χιλιόμετρα. ↩

[4] Για την ακρίβεια υπάρχει μια δυνατότητα η σκοτεινή ύλη να φέρει ένα πολύ μικρό ηλεκτρικό φορτίο. Στην περίπτωση που η σκοτεινή ύλη αποτελείται από ένα μόνο είδος σωματιδίων, το ηλεκτρικό τους φορτίο θα πρέπει να είναι λιγότερο από ένα δεκάκις δισεκατομμυριοστό του ηλεκτρικού φορτίου του ηλεκτρονίου. ↩

[5] Μοναδική εξαίρεση αποτελεί η περίπτωση η σκοτεινή ύλη να αποτελείται από αρχέγονες μαύρες τρύπες που έχουν μάζα περίπου όσο ένας αστεροειδής. ↩

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ

Bartusiak, M., 2022. H Μέρα που ανακαλύψαμε το Σύμπαν, Θεασσαλονίκη: ΡΟΠΗ, ISBN:9786185289706.

Randall, L., 2019. Η σκοτεινή ύλη και η εξαφάνιση των δεινοσαύρων: Η εκπληκτική συνέχεια του Σύμπαντος, Θεασσαλονίκη: ΡΟΠΗ, ISBN13: 9786185289416.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ

Babcock, H., 1939.The rotation of the Andromeda Nebula, Lick Observatory bulletin ; no. 498, DOI: 10.5479/ADS/bib/1939LicOB.19.41B

Benson, A., J., 2010. Galaxy formation theory. Physics Reports, 495(2-3), pp.33-86. DOI: 10.1016/j.physrep.2010.06.001

Cirelli, M., Strumia, A. and Zupan, J., 2026. Dark matter. SciPost Physics Reviews, p.001. DOI:10.21468/SciPostPhysRev.1

Clegg, B., 2019. Dark matter and dark energy: the hidden 95% of the universe. Icon Books.

Drukier, A., K., Freese, K., Spergel, D., N., 1986. Detecting cold dark matter candidates. Phys. Rev. D 33, 3495. DOI: 10.1103/PhysRevD.33.3495

Freese, K., 2014. The cosmic cocktail: three parts dark matter, Princeton: Princeton University Press, ISBN:0691153353.

Green, A., M., and Kavanagh, B., J., 2021. Primordial Black Holes as a dark matter candidate. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 48(4), p.043001. DOI: 10.1088/1361-6471/abc534

Lundmark, K., 1930. Über die Bestimmung der Entfernungen, Dimensionen, Massen und Dichtigkeit fur die nächstgelegenen anagalacktischen Sternsysteme. Meddelanden fran Lunds Astronomiska Observatorium Series I, Vol. 125, p. 1-13. https://ui.adsabs.harvard.edu/scan/manifest/1930MeLuF.125….1L

Mateo, M., Olszewski, E., W., Vogt, S., S. and Keane, M., J., 1998. The internal kinematics of the Leo I dwarf spheroidal galaxy: dark matter at the fringe of the Milky Way. The Astronomical Journal, 116(5), pp.2315-2327. DOI: 10.1086/300618

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

Panek, R., 2012. The 4-Percent Universe: Dark Matter, Dark Energy, and the Race to Discover the Rest of Reality. Simon and Schuster. ISBN: 0618982442

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

Rubin, V., C., Ford Jr, W., K. and Thonnard, N., 1978. Extended rotation curves of high-luminosity spiral galaxies. IV-Systematic dynamical properties, SA through SC. Astrophysical Journal, Part 2-Letters to the Editor, vol. 225, Nov. 1, 225, pp.L107-L111. DOI: 10.1086/182804.

Tisserand, P., Le Guillou, L., Afonso, C., Albert, J., N., Andersen, J., Ansari, R., Aubourg, É., Bareyre, P., Beaulieu, J., P., Charlot, X. and Coutures, C., 2007. Limits on the Macho Content of the Galactic Halo from the EROS-2 Survey of the Magellanic Clouds. Astronomy & Astrophysics, 469(2), pp.387-404. DOI: 10.1051/0004-6361:20066017

Zwicky, F., 1933. Die rotverschiebung von extragalaktischen nebeln. Helvetica Physica Acta, Vol. 6, p. 110-127. DOI: 10.1007/s10714-008-0707-4

Zwicky, F., 1937. On the Masses of Nebulae and of Clusters of Nebulae. Astrophysical Journal, vol. 86, p. 217. DOI: 10.1086/143864

September 19, 2026
ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΜΑΣ ΠΕΙΡΑΜΑ

ALICE BELL

ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΜΑΣ ΠΕΙΡΑΜΑ
Μια ιστορία της κλιματικής κρίσης

Μετάφραση: Εμμανουήλ Δέγλερης

Σχεδιασμός εξωφύλλου: Ιάκωβος Ουρανός

ISBN 978-618-230-162-3

Διαστάσεις: 14 x 21 cm

Αριθμός σελίδων: 264

Τιμή: € 18

Έτος Α! έκδοσης: 2026

Ενώ τα περισσότερα βιβλία για την κλιματική αλλαγή στρέφουν το βλέμμα στο –ομολογουμένως τρομακτικό– μέλλον, «Το Μεγαλύτερο μας Πείραμα» ρωτά: πώς φτάσαμε ως εδώ και πότε καταλάβαμε τι πραγματικά συμβαίνει;

Η Alice Bell μάς οδηγεί μέσα από τους ανθρώπους, τις ιδέες, τις πολιτικές και τις τεχνολογίες που διαμόρφωσαν την πορεία προς την κλιματική κρίση. Από την ανάδυση της έννοιας των «αερίων του θερμοκηπίου» τον 19ο αιώνα και τις αποστολές σε ωκεανούς και παγετώνες, μέχρι τη γέννηση του όρου «υπερθέρμανση του πλανήτη» τη δεκαετία του 1970, παρακολουθούμε πώς έγινε σαφές ότι η ανθρώπινη δραστηριότητα δεν επηρεάζει απλώς το κλίμα — το μεταμορφώνει. Παρακολουθούμε τις πρώτες διεθνείς συζητήσεις για το κλίμα, πειραματικά δελτία αιρού,πρωτο- ποριακές μετρήσεις του διοξειδίου του άνθρακα, τον αρχικό ενθουσιασμό για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειες αλλά και μία ατρόμητη ερευνήτρια-δημοσιογράφο να στέκεται απέναντι στην ισχύ των μεγάλων πετρελαϊκών μονοπωλίων.

Δεν πρόκειται για μια απλή ιστορία με τους «κακούς» των ορυκτών καυσίμων και τους «καλούς» της ανανεώσιμης ενέργειας και του περιβαλλοντικού ακτιβισμού. Είναι μια πολύ πιο σύνθετη πορεία, όπου επιστημονικές έννοιες, τεχνολογίες, πολιτικές αποφάσεις, υποδομές, καθημερινές συνήθειες, μεμονωμένα άτομα αλλά και συλλογικότητες υφαίνουν τον ιστό του κόσμου που ζούμε σήμερα.

Κι αν ως πολίτες του 21ου αιώνα κληρονομήσαμε ένα τεράστιο πρόβλημα, η Bell υποστηρίζει ότι διαθέτουμε ήδη τα εργαλεία για να το αντιμετωπίσουμε.

______________________________________________________________________________

Κριτικές

«Ένα από τα απαραίτητα βιβλία για την κλιματική αλλαγή.»
— Bloomberg

«Το Μεγαλύτερό μας Πείραμα συνθέτει με δεξιοτεχνία συναρπαστικές και λιγότερο γνωστές ιστορίες για τους λαμπρούς –και συχνά εκκεντρικούς– ανθρώπους που κατάφεραν να μετρήσουν και να περιγράψουν όσα έχουμε προκαλέσει στη Γη ως είδος. Η Bell εστιάζει στη σύνθετη ανθρώπινη ιστορία της ανακάλυψης και της συνειδητοποίησης, βοηθώντας τον αναγνώστη να εκτιμήσει τόσο τα εντυπωσιακά πνευματικά επιτεύγματα όσο και τη σκοτεινή κληρονομιά του ρατσισμού, του σεξισμού και της αποικιοκρατίας που τα συνοδεύει.»
— Gifford J. Wong, Science

«Το Μεγαλύτερό μας Πείραμα είναι ένα εξαιρετικά απολαυστικό βιβλίο, στις ιστορίες του οποίου μπορεί κανείς να χαθεί. Η Bell αφηγείται την επιστήμη και την ιστορία της κλιματικής αλλαγής με τρόπο εύληπτο, περνώντας αβίαστα από το ένα επεισόδιο στο άλλο. Πρόκειται για μια σαρωτική αφήγηση της βιομηχανίας, της ενέργειας και της επιστήμης της ατμόσφαιρας. Μεγάλο μέρος του επιτεύγματός της έγκειται στον τρόπο με τον οποίο συναρμολογεί με τέχνη τα διάσπαρτα στον χρόνο και στον χώρο κομμάτια του κλιματικού παζλ.»
— Anjana Ahuja, New Statesman

«Από την ιστορία των ενεργειακών συστημάτων έως την ανάπτυξη της “Μεγάλης Επιστήμης”, αυτό το εμπεριστατωμένο βιβλίο αποτελεί ένα επικό αφηγηματικό επίτευγμα.»
— BuzzFeed

«Μέσα από αυτή την ευρεία ιστορική διαδρομή στην ενέργεια, την τεχνολογία και την επιστήμη, ο κόσμος που έχουμε οικοδομήσει αποκαλύπτεται εύθραυστος και τα προβλήματά μας βαθιά αλληλένδετα. Η κρίση βρίσκεται ήδη σε πλήρη εξέλιξη… Εξακολουθούμε να έχουμε επιλογές, υποστηρίζει η Bell, έστω κι αν είναι πιο περιορισμένες από ό,τι στο παρελθόν. Κάθε ουσιαστική προσπάθεια περιορισμού της υπερθέρμανσης, ωστόσο, απαιτεί ριζική και μακροπρόθεσμη δράση.»
— Andru Okun, Undark

______________________________________________________________________________

Η Alice Bell είναι συγγραφέας και ακτιβίστρια για την κλιματική αλλαγή, με βάση το Λονδίνο. Έχει πτυχίο στην ιστορία της επιστήμης από το UCL και διδακτορικό στην επικοινωνία της επιστήμης από το Imperial College London. Δίδαξε για αρκετά χρόνια στο Imperial, όπου ίδρυσε και ένα διεπιστημονικό πρόγραμμα σπουδών για την κλιματική αλλαγή. Ως ερευνήτρια έχει συνεργαστεί με το Science Policy Research Unit του Πανεπιστημίου του Sussex, τη Σχολή Δημοσιογραφίας του City University και το Τμήμα Technology Studies του UCL

Μετάφραση: Εμμανουήλ Δεγλέρης. Εκδόσεις Ροπή.

September 12, 2026
Στα Χνάρια του Δαρβίνου: Μια συνέντευξη με την συγγραφέα Μαρία Ζαρίμη

ΣΤΑ ΧΝΑΡΙΑ ΤΟΥ ΔΑΡΒΙΝΟΥ: ΜΙΑ ΣΥΝΕΝΤΕΥΞΗ ΜΕ ΤΗΝ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ ΜΑΡΙΑ ΖΑΡΙΜΗ

Η Μαρία Ζαρίμη είναι Honorary Associate στο School of Languages and Cultures, Faculty of Arts and Social Sciences, The University of Sydney, Australia. Η έρευνά της κινείται στη διασταύρωση της επιστήμης και της λογοτεχνίας, με έμφαση στη νεοελληνική λογοτεχνία και την πρόσληψη της θεωρίας της εξέλιξης στην Ελλάδα. Είναι συγγραφέας του βιβλίου «Darwin’s Footprint: Cultural Perspectives on Evolution in Greece (1880–1930s)», το οποίο κυκλοφόρησε το 2025 στα ελληνικά, σε μεταφρασμένη και αναθεωρημένη έκδοση, με τίτλο «Στα χνάρια του Δαρβίνου: Πολιτισμικές οπτικές για την εξελικτική θεωρία στην Ελλάδα (δεκ. 1880–δεκ. 1930)», από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. Στη συνέντευξη που ακολουθεί παίρνουμε αφορμή από αυτήν την έκδοση για να συζητήσουμε μαζί της την υποδοχή μιας μεγάλης επιστημονικής θεωρίας στην Ελλάδα και τα αποτυπώματά της στην πολιτιστική παραγωγή της χώρας.

InS: Τι ήταν αυτό που σας οδήγησε να μελετήσετε ειδικά την πρόσληψη της θεωρίας της εξέλιξης στην Ελλάδα της περιόδου 1880–1930;

Αυτό που με οδήγησε σε αυτό το θέμα ήταν η συνειδητοποίηση ότι ο δαρβινισμός δεν παρέμεινε περιορισμένος στη βιολογία. Από τα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα και μετά, οι εξελικτικές ιδέες άρχισαν να περνούν σε πολλούς τομείς της δημόσιας κουλτούρας: στη λογοτεχνία, την εκπαίδευση, τη θρησκεία, τη δημοσιογραφία, το γλωσσικό ζήτημα, τις συζητήσεις για το φύλο, καθώς και τις αντιλήψεις για την εθνική πρόοδο. Αυτό που με ενδιέφερε ήταν να εξετάσω πώς μια επιστημονική θεωρία γίνεται μέρος της ευρύτερης πνευματικής ζωής μιας κοινωνίας.

Η περίοδος 1880–1930 είναι ιδιαίτερα πλούσια, επειδή συμπίπτει με μια διαμορφωτική φάση της νεοελληνικής πολιτισμικής και εθνικής αυτοσυνειδησίας. Στην Ελλάδα συζητούνταν έντονα ζητήματα εκπαίδευσης, γλωσσικής μεταρρύθμισης, σχέσης με την Ευρώπη, νοήματος της νεωτερικότητας, καθώς και σχέσης ανάμεσα στην επιστήμη και τη θρησκευτική παράδοση. Το έργο του Δαρβίνου μπήκε σε αυτό το περιβάλλον όχι ως μια απομονωμένη επιστημονική θεωρία, αλλά ως μέρος μιας πολύ ευρύτερης ευρωπαϊκής συζήτησης για τη ζωή, την καταγωγή του ανθρώπου, την κληρονομικότητα, την πρόοδο, τον αγώνα, τον εκφυλισμό και την κοινωνική εξέλιξη.

Η επιλογή αυτής της περιόδου αντανακλά επίσης την ευρύτερη διεθνή ιστορία της εξελικτικής σκέψης. Το έργο του Δαρβίνου On the Origin of Species εκδόθηκε το 1859, ενώ το The Descent of Man το 1871, φέρνοντας στο επίκεντρο του δημόσιου διαλόγου το ζήτημα της καταγωγής του ανθρώπου και της συνέχειας ανάμεσα στον άνθρωπο και τα ζώα. Μέχρι τη δεκαετία του 1880, οι ιδέες αυτές είχαν ήδη αρχίσει να κυκλοφορούν πέρα από τους στενά επιστημονικούς κύκλους. Στην Ελλάδα μπήκαν σε έναν πολιτισμικό χώρο όπου η λογοτεχνία αποτελούσε ένα από τα κύρια πεδία μέσα στα οποία οι νέες ιδέες δοκιμάζονταν, μεταφράζονταν, αμφισβητούνταν και φαντασιακά αναπλάθονταν. Η έρευνά μου, επομένως, θέτει το ερώτημα: τι συνέβη όταν ο δαρβινισμός μπήκε στη νεοελληνική λογοτεχνία και στον δημόσιο λόγο;

InS: Ο αγγλικός τίτλος του βιβλίου σας, «Darwin’s Footprint», υποδηλώνει ένα ίχνος περισσότερο παρά μια άμεση επιρροή. Τι σημαίνει αυτή η επιλογή και πώς αποτυπώνεται στην ελληνική περίπτωση;

Επέλεξα συνειδητά τον τίτλο Darwin’s Footprint. Δεν ήθελα να υποδηλώσω ότι κάθε αναφορά στην ανάπτυξη, στον αγώνα, στην κληρονομικότητα, στον εκφυλισμό ή στην πρόοδο στη νεοελληνική λογοτεχνία αποτελεί άμεσο και συνειδητό δάνειο από τον Δαρβίνο. Η διαδικασία ήταν πολύ πιο σύνθετη. Ο δαρβινισμός στην Ελλάδα έφτασε συχνά με έμμεσους τρόπους: μέσα από μεταφράσεις και περιοδικά, αλλά και μέσα από την εκλαϊκευμένη επιστήμη, γαλλικούς και γερμανικούς διαύλους, τη λογοτεχνική κριτική και ευρύτερες ευρωπαϊκές πνευματικές συζητήσεις.

Με το “ίχνος” εννοώ κάτι που μπορεί να είναι άλλοτε καθαρό, άλλοτε μερικό και άλλοτε μετασχηματισμένο. Στην ελληνική περίπτωση, το ίχνος του Δαρβίνου είναι ορατό όχι μόνο εκεί όπου ο Δαρβίνος κατονομάζεται ρητά, αλλά και εκεί όπου η εξελικτική γλώσσα εμφανίζεται σε συζητήσεις για την κληρονομικότητα, τον αγώνα, την προσαρμογή, τον εκφυλισμό, την πρόοδο, τη ζωικότητα του ανθρώπου ή τη σχέση ανάμεσα στη φύση και τον πολιτισμό.

Είναι επίσης σημαντικό ότι ο «δαρβινισμός» την περίοδο αυτή σπάνια σήμαινε μόνο τη θεωρία του ίδιου του Δαρβίνου για τη φυσική επιλογή. Συχνά περιλάμβανε συγγενή ρεύματα, όπως τον σπενσεριανό εξελικτισμό, τη λαμαρκική κληρονομικότητα, τον μονισμό του Χαίκελ, τη ρητορική του κοινωνικού δαρβινισμού και, αργότερα, τον ευγονικό λόγο. Γι’ αυτό η πολιτισμική ιστορία του δαρβινισμού χρειάζεται να είναι προσεκτική στα ίχνη, στους μετασχηματισμούς και στις ιδεολογικές ή λογοτεχνικές οικειοποιήσεις, και όχι μόνο στην ακριβή επιστημονική θεωρία. Η δημόσια περιγραφή του βιβλίου μου αντανακλά επίσης αυτό το εύρος, καθώς σημειώνει ότι εξετάζει την επίδραση του δαρβινισμού στη νεοελληνική πολιτισμική και πνευματική ιστορία, και ιδιαίτερα στη λογοτεχνία.

InS: Ποια ήταν η πρώτη επαφή της ελληνικής διανόησης με τις ιδέες του Δαρβίνου και μέσα από ποιους διαύλους μεταφέρθηκαν αυτές στην ελληνική κοινωνία;

Η πρώτη επαφή της ελληνικής διανόησης με τις ιδέες του Δαρβίνου δεν υπήρξε ένα μεμονωμένο γεγονός, αλλά μια σταδιακή διαδικασία πρόσληψης. Ο δαρβινισμός έφθασε στην ελληνική πνευματική ζωή μέσα από πολλαπλούς διαύλους: ευρωπαϊκά βιβλία και περιοδικά, τον ελληνικό περιοδικό Τύπο, εκπαιδευτικές συζητήσεις, δημόσιες διαλέξεις, επιστημονική αλληλογραφία, μεταφράσεις, καθώς και τα κείμενα διανοουμένων που μεσολαβούσαν για τη μεταφορά ξένων επιστημονικών ιδεών στο ελληνικό αναγνωστικό κοινό.

Οι Έλληνες λόγιοι και συγγραφείς ήταν συχνά πολύγλωσσοι, και πολλοί γνώρισαν τις δαρβινικές και εξελικτικές ιδέες μέσα από γαλλικές, γερμανικές ή άλλες ευρωπαϊκές πηγές, και όχι απευθείας από τα αγγλικά. Αυτό έχει σημασία, επειδή οι ιδέες αυτές συχνά φιλτράρονταν μέσα από τις πνευματικές ανησυχίες των αντίστοιχων πολιτισμικών πλαισίων. Με άλλα λόγια, αυτό που έφθασε στην Ελλάδα δεν ήταν πάντοτε ο Δαρβίνος αυτούσιος, αλλά ο Δαρβίνος όπως είχε ήδη ερμηνευθεί μέσα από ευρωπαϊκές συζητήσεις για τον υλισμό, την πρόοδο, τη θρησκεία, την κληρονομικότητα και την κοινωνία.

Υπήρξαν επίσης πρώιμοι επιστημονικοί δίαυλοι. Η αλληλογραφία του Γερμανού βοτανολόγου Τέοντορ φον Χελδράιχ με τον Δαρβίνο, για παράδειγμα, έχει συζητηθεί στη σχετική έρευνα για την πρώιμη πρόσληψη του δαρβινισμού στην Ελλάδα. Παράλληλα, ο ελληνικός δημόσιος λόγος περιλάμβανε περιοδικά όπως ο Προμηθεύς, όπου οι θρησκευτικές και επιστημονικές αντιπαραθέσεις μπορούσαν να λάβουν έντονη μορφή. Για τους σκοπούς της δικής μου έρευνας, όμως, το κρίσιμο σημείο είναι ότι ο δαρβινισμός μπήκε όχι μόνο στους επιστημονικούς θεσμούς, αλλά και στην ευρύτερη λογοτεχνική και πνευματική κουλτούρα της Ελλάδας.

InS: Σε ποιο βαθμό η υποδοχή της εξελικτικής θεωρίας στην Ελλάδα διαφοροποιήθηκε από αντίστοιχες εξελίξεις στη Δυτική Ευρώπη;

Οι διαφοροποιήσεις εντοπίζονται κυρίως στο ελληνικό πολιτισμικό πλαίσιο. Στη Βρετανία, ο δαρβινισμός αναδύθηκε μέσα σε μια ισχυρή επιστημονική κουλτούρα και σε άμεση σχέση με τις συζητήσεις γύρω από τη φυσική θεολογία, τη γεωλογία και τη βικτωριανή κοινωνική σκέψη. Στη Γερμανία, συνδέθηκε συχνά με τον μονισμό, τον υλισμό και τη φιλοσοφική βιολογία. Στη Γαλλία, τα λαμαρκικά και νεολαμαρκικά ρεύματα είχαν ιδιαίτερη σημασία. Η Ελλάδα δέχθηκε την εξελικτική θεωρία μέσα από αυτές τις ήδη σύνθετες ευρωπαϊκές συζητήσεις, αλλά την ερμήνευσε σε σχέση με τις δικές της ανησυχίες: την εθνική ταυτότητα, την εκπαίδευση, την ορθόδοξη παράδοση, το γλωσσικό ζήτημα και την επιθυμία για πολιτισμικό και επιστημονικό εκσυγχρονισμό.

Η πρόσληψη του δαρβινισμού στην Ελλάδα υπήρξε μεταγενέστερη σε σχέση με άλλες ευρωπαϊκές χώρες. Πράγματι, το On the Origin of Species μεταφράστηκε στα ελληνικά μόλις το 1915 από τον λογοτέχνη Νίκο Καζαντζάκη, περισσότερο από μισό αιώνα μετά την πρώτη έκδοση του έργου του Δαρβίνου. Ο εξελικτικός βιολόγος Κώστας Κριμπάς υποστηρίζει ότι αυτό οφειλόταν στο περιορισμένο ενδιαφέρον στην Ελλάδα για τις φυσικές επιστήμες, την έρευνα στη φύση και, γενικότερα, στον περιορισμένο αριθμό των αστών Ελλήνων, καθώς και στην σχεδόν ανύπαρκτη επιστημονική κοινότητα.

Η Ελλάδα δεν διέθετε την ίδια θεσμική επιστημονική υποδομή με τις μεγάλες δυτικοευρωπαϊκές δυνάμεις. Αυτό σήμαινε ότι η δημόσια ζωή του δαρβινισμού διαμορφώθηκε συχνά από εκπαιδευτικούς, δημοσιογράφους, λογοτέχνες, μεταφραστές και διανοουμένους, και όχι μόνο από επαγγελματίες βιολόγους. Γι’ αυτό η λογοτεχνία αποκτά ιδιαίτερη σημασία. Δείχνει ότι η εξελικτική σκέψη δεν μεταφέρθηκε απλώς στην Ελλάδα, αλλά αναπλάστηκε φαντασιακά μέσα στη νεοελληνική πολιτισμική ζωή.

InS: Το βιβλίο σας εξετάζει τις «πολιτισμικές προσεγγίσεις» της εξέλιξης. Πώς ορίζετε τον όρο «πολιτισμική πρόσληψη» και γιατί είναι σημαντικός για την ιστορία της επιστήμης;

Με τον όρο «πολιτισμική πρόσληψη» εννοώ τη διαδικασία μέσα από την οποία μια επιστημονική θεωρία γίνεται δεκτή, ερμηνεύεται, μεταφράζεται, προσαρμόζεται, αμφισβητείται, μετασχηματίζεται και χρησιμοποιείται μέσα σε μια κοινωνία. Μια θεωρία δεν ταξιδεύει ως ένα ουδέτερο αντικείμενο, ιδιαίτερα όταν πρόκειται για μια βιολογική θεωρία τέτοιου μεγέθους. Εισέρχεται στις κοινωνίες μέσα από τη γλώσσα, τους θεσμούς, την εκπαίδευση, τη θρησκεία, την πολιτική, τη λογοτεχνία, τη δημοσιογραφία και τον δημόσιο διάλογο.

Η φράση «πολιτισμικές οπτικές» στον τίτλο του βιβλίου μου είναι, επομένως, πολύ σημαντική. Δεν εξετάζω μόνο αν ο δαρβινισμός κατανοήθηκε ή παρερμηνεύθηκε επιστημονικά στην Ελλάδα. Με ενδιαφέρει κυρίως τι ήρθε να σημαίνει ο δαρβινισμός μέσα στη νεοελληνική πολιτισμική ζωή. Πώς χρησιμοποιήθηκε για να σκεφτούν οι Έλληνες ζητήματα όπως το έθνος, η οικογένεια, το φύλο, η θρησκεία, η γλώσσα, η κοινωνική ιεραρχία, η εκπαίδευση και η λογοτεχνική μορφή;

Αυτό έχει σημασία για την ιστορία της επιστήμης, επειδή οι επιστημονικές ιδέες δεν κυκλοφορούν σε κενό. Ζουν επίσης μέσα σε μεταφορές, μυθιστορήματα, ποιήματα, λόγους, πολεμικές και δημόσιες αντιπαραθέσεις. Η πολιτισμική πρόσληψη του δαρβινισμού μάς βοηθά να δούμε πώς η επιστήμη αποκτά κοινωνικό νόημα. Μας βοηθά επίσης να διακρίνουμε ανάμεσα στη βιολογική θεωρία του Δαρβίνου και στις πολλές ιδεολογικές, λογοτεχνικές και μεταφορικές χρήσεις του «δαρβινισμού». Αυτή η διάκριση είναι ιδιαίτερα σημαντική, επειδή η πολιτισμική μετέπειτα ζωή του δαρβινισμού υπήρξε συχνά πολύ ευρύτερη, και μερικές φορές πολύ πιο προβληματική, από την ίδια την επιστημονική θεωρία.

InS: Ποιες κοινωνικές, πολιτικές ή ιδεολογικές συνθήκες επηρέασαν περισσότερο τον τρόπο με τον οποίο έγινε αντιληπτός ο Δαρβινισμός στην Ελλάδα;

Αρκετές συνθήκες διαμόρφωσαν την πρόσληψη του δαρβινισμού στην Ελλάδα. Η πρώτη ήταν το ζήτημα της εθνικής ταυτότητας. Η Ελλάδα ήταν ένα σχετικά νέο νεωτερικό κράτος, και η περίοδος που μελετώ χαρακτηρίζεται από έντονη ενασχόληση με την εθνική συνέχεια, τον εκσυγχρονισμό, την εκπαίδευση και τη θέση της Ελλάδας μέσα στην Ευρώπη.

Μια δεύτερη συνθήκη ήταν το γλωσσικό ζήτημα. Η αντιπαράθεση ανάμεσα στη δημοτική και την καθαρεύουσα δεν ήταν μόνο γλωσσική· ήταν επίσης κοινωνική, εκπαιδευτική, πολιτική και ιδεολογική. Περιλάμβανε ανταγωνιστικές αντιλήψεις για το έθνος: αν δηλαδή η εθνική γλώσσα έπρεπε να θεμελιωθεί στη ζωντανή ομιλία του λαού ή σε μια εξιδανικευμένη συνέχεια με την αρχαία ελληνική. Εξελικτικές ιδέες μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και από τις δύο πλευρές, επειδή η ίδια η γλώσσα μπορούσε να νοηθεί ως ένας ζωντανός οργανισμός που αναπτύσσεται, προσαρμόζεται ή εκφυλίζεται.

Μια τρίτη συνθήκη ήταν η σχέση ανάμεσα στην επιστήμη και τη θρησκεία. Ο δαρβινισμός μπορούσε να θαυμάζεται ως σύγχρονη επιστήμη, αλλά μπορούσε επίσης να προκαλεί φόβο όταν ταυτιζόταν με τον υλισμό, την αθεΐα ή την ηθική απειλή. Τέλος, σημαντικά ήταν και τα ζητήματα του φύλου, της κληρονομικότητας και του εκφυλισμού. Ο εξελικτικός λόγος μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να συζητηθεί το μέλλον της οικογένειας, η εκπαίδευση των γυναικών, οι ταξικές διαφορές και η βιολογική ή ηθική υγεία της κοινωνίας. Πρόκειται ακριβώς για εκείνες τις περιοχές όπου το επιστημονικό λεξιλόγιο αποκτά μεγάλη πολιτισμική δύναμη, αλλά και ιδεολογικό κίνδυνο.

InS: Υπήρξαν ελληνικές προσωπικότητες —επιστήμονες, διανοούμενοι, λογοτέχνες ή εκπαιδευτικοί— που διαδραμάτισαν καθοριστικό ρόλο στη διάδοση ή την κριτική των εξελικτικών ιδεών; Στο βιβλίο διαφαίνεται μια ιδιαίτερη έμφαση στον Γρηγόριο Ξενόπουλο. Γιατί;

Ναι. Όπως θα διαβάσετε στο βιβλίο μου, η διάδοση και η κριτική των εξελικτικών ιδεών στην Ελλάδα αφορούσε ένα ευρύ φάσμα προσώπων: επιστήμονες, εκπαιδευτικούς, δημοσιογράφους, μεταφραστές, θεολόγους, πολιτικούς, λογοτέχνες και άλλους διανοουμένους. Ένα από τα στοιχεία που με ενδιέφεραν περισσότερο ήταν ότι οι λογοτέχνες δεν υπήρξαν απλώς παθητικοί αποδέκτες της επιστήμης. Ήταν ενεργοί ερμηνευτές της. Συνέβαλαν στη μεταφορά των επιστημονικών ιδεών στη δημόσια κουλτούρα.

Ο Γρηγόριος Ξενόπουλος είναι ιδιαίτερα σημαντικός, επειδή γνωρίζουμε τεκμηριωμένα ότι είχε διαβάσει τα βασικά έργα του Δαρβίνου στο σύνολό τους. Επομένως, γνώριζε τον Δαρβίνο από πρώτο χέρι και όχι μόνο μέσα από τις ερμηνείες άλλων. Επιπλέον, βρισκόταν στο σημείο όπου συναντώνται η λογοτεχνία, η δημοσιογραφία, η εκπαίδευση και ο δημόσιος διάλογος. Δεν ήταν μόνο μυθιστοριογράφος και θεατρικός συγγραφέας, αλλά και σημαντικός κριτικός και εκδότης, που απευθυνόταν σε ένα ευρύ αναγνωστικό κοινό. Υπήρξε αρχισυντάκτης της Διάπλασης των Παίδων από το 1896 έως το 1947, όπου έγραφε με το ψευδώνυμο «Φαίδων» στη στήλη «Αθηναϊκαί Επιστολαί». Παρότι επρόκειτο για παιδικό περιοδικό, διαβαζόταν ευρύτατα. Ένα από τα ζητήματα με τα οποία ασχολήθηκε σε σημαντικό βαθμό ήταν ο δαρβινισμός, όπως αναλύω στο βιβλίο μου. Βεβαίως, εξετάζω επίσης και αρκετά μυθιστορήματά του, στα οποία αξιοποιεί δαρβινικά και μεταδαρβινικά θέματα.

Στο έργο του Ξενόπουλου, ο δαρβινισμός και οι συγγενείς εξελικτικές ιδέες δεν εμφανίζονται μόνο ως ρητές αναφορές. Λειτουργούν και ως τρόποι οργάνωσης του ανθρώπινου χαρακτήρα και της κοινωνικής μοίρας. Αυτό τον καθιστά μια ιδιαίτερα αποκαλυπτική περίπτωση. Μια αυστηρά επιστημονική ιστορία του δαρβινισμού ίσως να τον παρέβλεπε, αλλά μια πολιτισμική ιστορία δεν μπορεί να το κάνει. Στο βιβλίο μου του αφιερώνω σημαντική προσοχή ακριβώς επειδή δείχνει πώς ο εξελικτικός λόγος μετακινήθηκε στη μυθοπλασία και στη δημόσια κουλτούρα.

InS: Ποιος ήταν ο ρόλος της εκπαίδευσης και του σχολείου στη διαμόρφωση της δημόσιας εικόνας της εξέλιξης εκείνη την εποχή;

Στην Ελλάδα, κατά την περίοδο που εξετάζω, η εκπαίδευση είχε έντονα εθνικό ρόλο. Τα σχολεία δεν αναμενόταν μόνο να μεταδίδουν γνώσεις, αλλά και να διαμορφώνουν πολίτες, να καλλιεργούν την εθνική ταυτότητα και να διατηρούν την αντίληψη της πολιτισμικής συνέχειας. Γι’ αυτό η εξέλιξη μπορούσε να γίνει ένα ευαίσθητο θέμα. Έθετε ερωτήματα για την καταγωγή του ανθρώπου, τη σχέση ανάμεσα στον άνθρωπο και τα ζώα, την ηθική, τη θρησκεία και την αυθεντία της σύγχρονης επιστήμης.

Στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα, τα ελληνικά εκπαιδευτικά κείμενα έτειναν να κάνουν μόνο γενικές αναφορές στην εξέλιξη, συχνά χωρίς να κατονομάζουν άμεσα τον δαρβινισμό. Ένα αποκαλυπτικό επεισόδιο είναι η περίπτωση του Ανώτερου Δημοτικού Παρθεναγωγείου στον Βόλο, του προοδευτικού σχολείου θηλέων που συνδέθηκε με τον φιλελεύθερο εκπαιδευτικό και δημοτικιστή Αλέξανδρο Δελμούζο. Το σχολείο έκλεισε το 1911, έπειτα από πιέσεις συντηρητικών τοπικών και θρησκευτικών κύκλων. Ανάμεσα στις κατηγορίες που διατυπώθηκαν για τη διδασκαλία του ήταν η αθεΐα, η χρήση της δημοτικής γλώσσας και η υποτιθέμενη εισαγωγή δαρβινικών ιδεών. Η υπόθεση οδηγήθηκε αργότερα σε δίκη στο Ναύπλιο, το 1914, όπου οι κατηγορούμενοι αθωώθηκαν.

Το επεισόδιο αυτό δείχνει ότι η εξέλιξη δεν ήταν απλώς ένα βιολογικό θέμα. Στο ελληνικό εκπαιδευτικό πλαίσιο μπορούσε να εμπλακεί με ευρύτερες ανησυχίες γύρω από τη θρησκεία, τη γλώσσα, το φύλο και τον εκσυγχρονισμό. Η αντιπαράθεση γύρω από το σχολείο του Βόλου είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακή, επειδή ο δαρβινισμός, ο δημοτικισμός και η προοδευτική παιδαγωγική αντιμετωπίστηκαν σχεδόν ως μέρη της ίδιας πολιτισμικής απειλής.

Σήμερα, βέβαια, η κατάσταση είναι πολύ διαφορετική. Η εξέλιξη περιλαμβάνεται ρητά στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση στην Ελλάδα. Το σημερινό διδακτικό υλικό περιλαμβάνει τη φυσική επιλογή, τις ενδείξεις για την κοινή εξελικτική ιστορία, τη φυλογένεση, τις παρανοήσεις γύρω από την εξέλιξη και την εξέλιξη του ανθρώπινου είδους. Πρόκειται για σημαντική αλλαγή σε σχέση με την επιφυλακτική ή έμμεση αντιμετώπιση της παλαιότερης περιόδου. Την ίδια στιγμή, η εξέλιξη εξακολουθεί να καταλαμβάνει σχετικά περιορισμένη θέση στο ευρύτερο πρόγραμμα της βιολογίας. Θα έλεγα, λοιπόν, ότι δεν είναι πλέον απούσα ή απλώς υπόρρητη, αλλά η διδασκαλία της παραμένει συγκεντρωμένη σε συγκεκριμένες ενότητες, αντί να λειτουργεί ως οργανωτικό πλαίσιο για τη βιολογική εκπαίδευση συνολικά.

InS: Πώς αντιμετώπισε η ελληνική θρησκευτική σκέψη τις δαρβινικές ιδέες; Παρατηρείτε κυρίως αντιπαράθεση ή και μορφές διαλόγου;

Στην ελληνική περίπτωση, η στάση της θρησκευτικής σκέψης απέναντι στον δαρβινισμό δεν μπορεί να περιοριστεί σε μια απλή αντίθεση ανάμεσα στην επιστήμη και τη θρησκεία. Υπήρξαν ασφαλώς έντονες αντιδράσεις απέναντι στις δαρβινικές ιδέες, ιδιαίτερα όταν αυτές συνδέονταν με τον υλισμό, την αθεΐα ή την άρνηση της θείας δημιουργίας. Το πιο ευαίσθητο ζήτημα ήταν η καταγωγή του ανθρώπου: η ιδέα ότι ο άνθρωπος μοιράζεται κοινή καταγωγή με άλλα ζώα άγγιζε άμεσα ζητήματα που αφορούσαν την ψυχή, τη μοναδικότητα του ανθρώπου, την ηθική και την ερμηνεία της Γένεσης.

Ταυτόχρονα, είναι σημαντικό να διακρίνουμε τη βιολογική θεωρία του Δαρβίνου από τα ευρύτερα φιλοσοφικά και ιδεολογικά νοήματα που συχνά της αποδίδονταν. Σε πολλές περιπτώσεις, η αντίθεση δεν στρεφόταν τόσο στις τεχνικές λεπτομέρειες της εξελικτικής θεωρίας όσο στην ευρύτερη κοσμοθεωρία που θεωρούνταν ότι εκπροσωπούσε ο δαρβινισμός.

Στην περίοδο που εξετάζω, συναντούμε επιμέρους τοποθετήσεις από κληρικούς, θεολόγους, εκπαιδευτικούς και διανοουμένους, οι οποίες κυμαίνονται από την απόρριψη μέχρι πιο προσεκτικές προσπάθειες να διαχωριστεί η επιστήμη από την υλιστική φιλοσοφία. Θα ήμουν όμως επιφυλακτική στο να περιγράψω αυτή την κατάσταση ως έναν σταθερό διάλογο ανάμεσα στον δαρβινισμό και την Ελληνική Ορθοδοξία ως θεσμό. Ως προς την Ελληνική Ορθοδοξία, δεν υπήρξε επίσημη δογματική αποδοχή ή απόρριψη της θεωρίας του Δαρβίνου. Άτομα και ομάδες εντός ή κοντά στην Εκκλησία διατύπωσαν κατά καιρούς απόψεις, αλλά αυτές δεν συνιστούσαν επίσημη εκκλησιαστική θέση.

Έτσι, για την περίοδο που εξετάζω, η εικόνα είναι λιγότερο μια εικόνα σταθερού θεσμικού διαλόγου και περισσότερο μια εικόνα περιστασιακών αντιπαραθέσεων, ατομικών τοποθετήσεων και απουσίας επίσημης εκκλησιαστικής θέσης απέναντι στη θεωρία του Δαρβίνου.

InS: Κατά την έρευνά σας, υπήρξε κάποιο εύρημα ή κάποιο ιστορικό τεκμήριο που σας εξέπληξε ιδιαίτερα;

Ναι, υπήρξαν δύο συναφή ιστορικά τεκμήρια που με εξέπληξαν και με συγκλόνισαν ιδιαίτερα. Συνδέονταν με το μυθιστόρημα του Αλέξανδρου Παπαδιαμάντη Η Φόνισσα, του 1903. Το έργο έχει στο κέντρο του τη δολοφονία μικρών κοριτσιών στο νησί της Σκιάθου και ανοίγει πολύ επώδυνα ζητήματα γύρω από τη φτώχεια, το φύλο και το βάρος που θεωρούνταν ότι αποτελούσαν οι κόρες σε μια βαθιά πατριαρχική κοινωνία.

Γνώριζα ήδη ότι, στην Ελλάδα εκείνης της εποχής, τα ποσοστά εγκατάλειψης θηλυκών βρεφών ήταν υψηλότερα σε σύγκριση με τα αρσενικά βρέφη, κυρίως λόγω της μειονεκτικής θέσης των γυναικών, ιδιαίτερα των φτωχών. Το ενδιαφέρον μου για τη Φόνισσα αναπτύχθηκε επειδή ο Δαρβίνος, στο The Descent of Man, είχε γράψει για τη γυναικεία βρεφοκτονία και τη διάδοσή της σε διαφορετικές κοινωνίες. Αυτό με οδήγησε να εξετάσω τη Φόνισσα από κοινωνική, εξελικτική και ευγονική οπτική.

Κατά την έρευνά μου εντόπισα δύο επιστολές από τα τέλη της δεκαετίας του 1880 που αφορούσαν τη γυναικεία βρεφοκτονία. Δημοσιεύθηκαν στην Εφημερίδα των Κυριών, την εφημερίδα των γυναικών που εξέδιδε η περίφημη Ελληνίδα φεμινίστρια Καλλιρρόη Παρρέν. Μία από τις ανώνυμες επιστολές περιέγραφε τη δεινή θέση των πάμφτωχων γυναικών της αγροτικής Ελλάδας και αναφερόταν στη φρίκη των γυναικών που ξυλοκοπούνταν από τους συζύγους τους επειδή είχαν γεννήσει κόρες. Στο βιβλίο μου παραθέτω από αυτή την επιστολή, συμπεριλαμβάνοντας τις σκληρές περιγραφές της για θηλυκά βρέφη που θανατώνονταν με τρόπους που τα παρομοίαζαν με ζώα.

Η ανάγνωση αυτού του υλικού με επηρέασε βαθιά. Ως μητέρα, το βρήκα πολύ δύσκολο να το αντιμετωπίσω. Αυτό που με συγκλόνισε δεν ήταν μόνο η ίδια η βία, αλλά και η κοινωνική απόγνωση πίσω από αυτήν: ο φόβος ότι μια φτωχή οικογένεια δεν μπορούσε να συντηρήσει ακόμη μία κόρη και ότι το ίδιο το κορίτσι ίσως να ήταν καταδικασμένο σε μια ζωή φτώχειας και δυστυχίας. Για μένα, αυτή ήταν μία από τις στιγμές όπου η έρευνα έπαψε να είναι μόνο μια πνευματική διερεύνηση του δαρβινισμού, της λογοτεχνίας και της κοινωνικής σκέψης, και έγινε μια αναμέτρηση με το βιωμένο μαρτύριο των γυναικών και των παιδιών στον ιστορικό κόσμο που αποκαλύπτουν αυτά τα κείμενα.

InS: Σε ποιο βαθμό η συζήτηση γύρω από την εξέλιξη συνδέθηκε στην Ελλάδα με ευρύτερα ζητήματα ταυτότητας, εκσυγχρονισμού και εθνικής αυτοαντίληψης;

Η σύνδεση ήταν πολύ ισχυρή. Η εξελικτική θεωρία έφθασε στην Ελλάδα σε μια εποχή κατά την οποία οι διανοούμενοι αναρωτιούνταν τι σήμαινε για την Ελλάδα να είναι ταυτόχρονα νεωτερική, ευρωπαϊκή, ορθόδοξη, αρχαία και σύγχρονη. Ο δαρβινισμός μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να σκεφτούν όλες αυτές τις εντάσεις.

Η γλώσσα της εξέλιξης μεταφερόταν εύκολα στη συλλογική ζωή. Τα έθνη μπορούσαν να περιγραφούν ως οργανισμοί που αναπτύσσονται, αγωνίζονται, επιβιώνουν, προσαρμόζονται ή εκφυλίζονται. Οι γλώσσες μπορούσαν επίσης να νοηθούν ως ζωντανοί οργανισμοί. Οι κοινωνίες μπορούσαν να χαρακτηριστούν προοδευτικές ή καθυστερημένες. Αυτές οι μεταφορές καθιστούσαν την εξελικτική σκέψη ελκυστική στις συζητήσεις περί εκσυγχρονισμού, αλλά την καθιστούσαν και επικίνδυνη, επειδή βιολογικές έννοιες μπορούσαν να μεταφερθούν υπερβολικά γρήγορα στο κοινωνικό ή εθνικό πεδίο.

Στην Ελλάδα, επομένως, η πρόσληψη του δαρβινισμού δεν αφορούσε απλώς την επιστήμη. Ήταν μέρος μιας ευρύτερης συζήτησης για την εθνική αυτοαντίληψη. Μπορούσε η Ελλάδα να γίνει επιστημονικά και πολιτισμικά σύγχρονη χωρίς να χάσει τη θρησκευτική, γλωσσική και ιστορική της ταυτότητα; Μπορούσε η σύγχρονη επιστήμη να ενσωματωθεί στην ελληνική εκπαίδευση και λογοτεχνία; Μπορούσε η εξελικτική σκέψη να χρησιμοποιηθεί για να ενισχύσει, και όχι να αποδυναμώσει, την ιδέα της εθνικής ανάπτυξης; Αυτά ήταν μερικά από τα ευρύτερα ερωτήματα που βρίσκονταν πίσω από την πρόσληψη του δαρβινισμού.

InS: Πιστεύετε ότι υπάρχουν ακόμη σήμερα απόηχοι εκείνης της πρώιμης πρόσληψης του Δαρβινισμού στον ελληνικό δημόσιο λόγο;

Ναι, αλλά με διαφορετικές μορφές. Σήμερα, η εξελικτική θεωρία αποτελεί θεμέλιο της σύγχρονης βιολογίας, όμως η δημόσια πρόσληψή της δεν καθορίζεται ποτέ μόνο από την επιστημονική συναίνεση. Πολλά από τα παλαιότερα ερωτήματα παραμένουν αναγνωρίσιμα: Πώς πρέπει να διδάσκεται η επιστήμη; Πώς πρέπει να σχετίζεται η επιστημονική γνώση με τη θρησκευτική πίστη; Απειλεί η εξέλιξη την ανθρώπινη αξιοπρέπεια ή μπορεί να εμβαθύνει την κατανόησή μας για τη ζωή; Πώς διαπραγματεύονται οι κοινωνίες την επιστημονική αυθεντία σε στιγμές δημόσιας αντιπαράθεσης;

Μπορούμε επίσης να δούμε απόηχους στον τρόπο με τον οποίο το επιστημονικό λεξιλόγιο κυκλοφορεί μεταφορικά. Λέξεις όπως εξέλιξη, προσαρμογή, μετάλλαξη, επιβίωση, επιλογή και εκφυλισμός χρησιμοποιούνται συχνά πολύ πέρα από τη βιολογία. Εμφανίζονται στην πολιτική, την οικονομία, την τεχνολογία, τον πολιτισμό και την καθημερινή γλώσσα. Αυτό δεν είναι κατ’ ανάγκην λανθασμένο, αλλά χρειάζεται προσοχή. Οι επιστημονικές μεταφορές μπορούν να φωτίσουν, αλλά μπορούν επίσης και να παραμορφώσουν.

Η πρώιμη ελληνική πρόσληψη του δαρβινισμού μάς υπενθυμίζει ότι ο δημόσιος λόγος γύρω από την επιστήμη είναι πάντοτε πολιτισμικά διαμεσολαβημένος. Οι άνθρωποι δεν ανταποκρίνονται μόνο στα επιστημονικά δεδομένα· ανταποκρίνονται και σε αυτό που μια θεωρία φαίνεται να υπονοεί για τον άνθρωπο, την κοινωνία, τη θρησκεία και το μέλλον. Αυτό ισχύει και σήμερα, είτε το θέμα είναι η εξέλιξη, είτε η γενετική, η κλιματική επιστήμη, η τεχνητή νοημοσύνη ή η δημόσια υγεία.

InS: Τι μπορεί να προσφέρει σήμερα η ιστορική μελέτη της εξέλιξης σε μια εποχή όπου η σχέση επιστήμης και κοινωνίας επαναδιαπραγματεύεται συνεχώς;

Η ιστορική μελέτη της εξέλιξης δείχνει ότι οι επιστημονικές θεωρίες δεν εισέρχονται στην κοινωνία σε καθαρή ή ουδέτερη μορφή. Ερμηνεύονται μέσα από υπάρχουσες αξίες, φόβους, ελπίδες, θεσμούς και γλώσσες. Αυτό δεν αποτελεί αδυναμία της επιστήμης· είναι μέρος του τρόπου με τον οποίο οι κοινωνίες έρχονται σε επαφή με τη νέα γνώση.

Η ιστορία μάς βοηθά επίσης να διακρίνουμε ανάμεσα σε μια επιστημονική θεωρία και στις ιδεολογικές χρήσεις που έγιναν ή γίνονται στο όνομά της. Η βιολογική θεωρία του Δαρβίνου συχνά συγχέεται με τον κοινωνικό δαρβινισμό, τον ρατσισμό, την ευγονική ή με απλουστευτικές αντιλήψεις περί ανταγωνισμού. Μια ιστορική προσέγγιση μας επιτρέπει να δούμε πώς προέκυψαν αυτές οι οικειοποιήσεις και γιατί υπήρξαν πειστικές σε συγκεκριμένα ιστορικά συμφραζόμενα.

Τέλος, η ιστορία της εξέλιξης μας υπενθυμίζει ότι η επιστήμη και η κοινωνία βρίσκονται πάντοτε σε διάλογο. Οι επιστημονικές ιδέες μπορούν να κλονίσουν καθιερωμένες πεποιθήσεις, αλλά μπορούν επίσης να εμπλουτίσουν τον πολιτισμό. Οι ανθρωπιστικές επιστήμες όπως η λογοτεχνία, η ιστορία, η φιλοσοφία, η θεολογία και οι πολιτισμικές σπουδές, μας βοηθούν να κατανοήσουμε όχι αν η επιστήμη είναι αληθής με τεχνικούς όρους, αλλά πώς η επιστημονική αλήθεια αποκτά νόημα μέσα στις ανθρώπινες κοινωνίες.

InS: Αν έπρεπε να συνοψίσετε σε μία βασική ιδέα αυτό που θα θέλατε να κρατήσει ο Έλληνας αναγνώστης από το βιβλίο σας, ποια θα ήταν αυτή;

Θα ήθελα ο Έλληνας αναγνώστης να κρατήσει ότι ο δαρβινισμός δεν ήταν ξένος προς τη νεοελληνική πολιτισμική ζωή. Δεν παρέμεινε έξω από τη λογοτεχνία, τη θρησκεία, την εκπαίδευση ή τον δημόσιο διάλογο. Εισήλθε στην ελληνική πνευματική ζωή με τρόπους σύνθετους, άνισους και δημιουργικούς.

Το βιβλίο δεν αφορά απλώς το αν οι Έλληνες αποδέχθηκαν ή απέρριψαν τον Δαρβίνο. Αφορά το πώς η εξελικτική σκέψη έγινε μέρος της γλώσσας μέσα από την οποία οι Έλληνες συζήτησαν τον εαυτό τους: την κοινωνία τους, το έθνος τους, τη λογοτεχνία τους, τα σώματά τους, το μέλλον τους και τη θέση τους μέσα στη φύση.

Έτσι, η βασική ιδέα είναι η εξής: ο δαρβινισμός άφησε ίχνη στον νεοελληνικό πολιτισμό, και αυτά τα ίχνη αποκαλύπτουν πολλά όχι μόνο για την επιστήμη, αλλά και για τη νεότερη Ελλάδα. Δείχνουν πώς μια κοινωνία δέχεται μια ισχυρή επιστημονική θεωρία και τη μετασχηματίζει μέσα από τις δικές της ιστορικές ανησυχίες.

InS: Στον χώρο της βιολογίας εμφανίστηκαν «αντίπαλες» θεωρίες, όπως ο λαμαρκισμός. Υπήρχαν «χνάρια» αυτών των «αντίπαλων» θεωριών στην ελληνική λογοτεχνική παραγωγή;

Ναι, και αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό σημείο. Η περίοδος από τα τέλη του δέκατου ένατου έως τις αρχές του εικοστού αιώνα δεν ήταν μια εποχή κατά την οποία η δαρβινική φυσική επιλογή είχε το αδιαμφισβήτητο κύρος που έχει στη σύγχρονη εξελικτική βιολογία. Η εξέλιξη ως γενική ιδέα συζητούνταν ευρύτατα, αλλά ο μηχανισμός της εξέλιξης παρέμενε αντικείμενο αντιπαράθεσης. Ο λαμαρκισμός, ο νεολαμαρκισμός, η ορθογένεση, ο μεταλλαξισμός, ο βιταλισμός και η θεϊστική εξέλιξη κυκλοφορούσαν όλα σε διαφορετικές μορφές.

Οι ιστορικοί συχνά αποκαλούν αυτή την περίοδο «έκλειψη του δαρβινισμού»: όχι επειδή η εξέλιξη εξαφανίστηκε, αλλά επειδή η φυσική επιλογή συχνά αμφισβητήθηκε ή συμπληρώθηκε από ανταγωνιστικές εξηγήσεις. Σε αυτές περιλαμβάνονταν η κληρονομικότητα των επίκτητων χαρακτηριστικών, η αιφνίδια μετάλλαξη, μορφές εξέλιξης που θεωρούνταν ότι καθοδηγούνται από κάποιον σκοπό, καθώς και θεωρίες εσωτερικά κατευθυνόμενης εξέλιξης, όπως η δημιουργική εξέλιξη του Henri Bergson.

Αυτό έχει μεγάλη σημασία για τη λογοτεχνία. Οι λογοτέχνες συχνά έλκονταν λιγότερο από την αυστηρή έννοια της φυσικής επιλογής και περισσότερο από ευρύτερες εξελικτικές ιδέες που μπορούσαν να αποκτήσουν ηθικό, κοινωνικό ή πνευματικό νόημα. Ο λαμαρκισμός, για παράδειγμα, ήταν πολιτισμικά ελκυστικός επειδή έδινε σημασία στο περιβάλλον, στη συνήθεια, στην εκπαίδευση, στην προσπάθεια και στην επίκτητη αλλαγή. Στη λογοτεχνία, αυτό μπορούσε να στηρίξει αφηγήσεις για την προσωπική βελτίωση, την κοινωνική μεταρρύθμιση, τον εκφυλισμό ή τη διαμόρφωση των μελλοντικών γενεών. Επομένως, ναι: τα «χνάρια» στην ελληνική λογοτεχνία δεν είναι μόνο δαρβινικά με τη στενή έννοια. Ανήκουν σε μια ευρύτερη εξελικτική φαντασία.

InS: Υπάρχουν άλλα μεγάλα βήματα της επιστήμης, όπως για παράδειγμα η θεωρία της σχετικότητας ή η κβαντική μηχανική, που να έχουν επηρεάσει τους Έλληνες λογοτέχνες;

Πρόκειται για ένα πολύ ενδιαφέρον ερώτημα, αλλά θα το απαντούσα με μεγαλύτερη επιφύλαξη από ό,τι στην περίπτωση του δαρβινισμού. Η θεωρία του Δαρβίνου εισήλθε στη λογοτεχνία σχετικά εύκολα, επειδή άγγιζε άμεσα τη ζωή, την καταγωγή του ανθρώπου, την κληρονομικότητα, τη σεξουαλικότητα, τον θάνατο, τη ζωικότητα, τον αγώνα και τη σχέση ανάμεσα στον άνθρωπο και τη φύση. Η θεωρία της σχετικότητας και η κβαντική θεωρία είναι διαφορετικές περιπτώσεις. Η λογοτεχνική τους επίδραση είναι συχνά πιο έμμεση, φιλοσοφική, μεταφορική ή μορφική. Έχω υπόψη μου περιπτώσεις Ελλήνων λογοτεχνών των οποίων το έργο έχει μελετηθεί σε σχέση με τέτοια ζητήματα. Εδώ μπορώ να αναφέρω δύο.

Από όσο γνωρίζω, στην ελληνική περίπτωση ο Νίκος Καζαντζάκης αποτελεί μια σημαντική μορφή προς εξέταση. Στην Ασκητική, για παράδειγμα, αναπτύσσει ένα κοσμικό όραμα της ζωής ως αγώνα: ύλη, ζωή, πνεύμα, άνοδος, διάλυση και η ανθρώπινη προσπάθεια να αντισταθεί στη φθορά και να δημιουργήσει νόημα. Ορισμένοι μελετητές έχουν συνδέσει αυτή την οπτική με σύγχρονες φυσικές ιδέες, συμπεριλαμβανομένης της εντροπίας και του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής. Θα ήμουν επιφυλακτική στο να πω ότι ο Καζαντζάκης «εφάρμοζε» άμεσα τη σύγχρονη φυσική. Ωστόσο, το έργο του ανήκει σαφώς σε ένα πνευματικό κλίμα του εικοστού αιώνα, μέσα στο οποίο η βιολογία, η κοσμολογία, η ενέργεια, η ύλη και το πνεύμα επανεξετάζονταν από κοινού.

Μια άλλη πιθανή περίπτωση είναι ο Οδυσσέας Ελύτης, ιδιαίτερα σε σχέση με τον χρόνο, την τύχη, το φως και τη δομή της ποιητικής αντίληψης. Ορισμένες κριτικές προσεγγίσεις έχουν συνδέσει την επεξεργασία του χρόνου στον Ελύτη με τη σύγχρονη φυσική, συμπεριλαμβανομένης της θεωρίας της σχετικότητας, καθώς και την επεξεργασία της τύχης με την κβαντική θεωρία. Και εδώ, όμως, χρειάζεται να διακρίνουμε ανάμεσα στην άμεση επίδραση και στο ευρύτερο πνευματικό κλίμα.

Θα έλεγα, επομένως, ότι ναι, η σύγχρονη φυσική μπορεί να έχει αφήσει ίχνη στη νεοελληνική λογοτεχνία, αλλά πρόκειται για ένα πεδίο που απαιτεί πολύ προσεκτική έρευνα. Στην περίπτωση του δαρβινισμού, οι βιολογικές και κοινωνικές συνέπειες είναι συχνά ορατές στα λογοτεχνικά θέματα και στις δημόσιες συζητήσεις. Στην περίπτωση της σχετικότητας και της κβαντικής θεωρίας, τα ίχνη μπορεί να είναι πιο λεπτά: στις ιδέες για τον χρόνο, την αβεβαιότητα, την παρατήρηση, την αιτιότητα, την κοσμολογία και την αστάθεια της ίδιας της πραγματικότητας.

InS: Ποια επόμενα ερευνητικά ερωτήματα ανοίγει για εσάς το βιβλίο αυτό; Υπάρχουν πτυχές της ελληνικής ιστορίας της επιστήμης που θεωρείτε ακόμη ανεξερεύνητες;

Ένας τομέας που θεωρώ ότι αξίζει περαιτέρω προσοχής είναι η ιστορία της επιστημονικής μετάφρασης στην Ελλάδα. Δεν θα ήθελα να υποστηρίξω ότι η ελληνική επιστημονική μετάφραση είναι γενικά ανεπαρκής. Αντιθέτως, υπάρχουν πολύ σημαντικές και προσεκτικά δουλεμένες ελληνικές μεταφράσεις μεγάλων επιστημονικών έργων. Για παράδειγμα, το On the Origin of Species του Δαρβίνου εκδόθηκε στα ελληνικά από τις Εκδόσεις του Πανεπιστημίου Πατρών το 1998, ενώ το The Expression of the Emotions in Man and Animals εκδόθηκε από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης το 2017. Οι Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης έχουν επίσης συμβάλει σημαντικά στη μετάφραση και διάδοση επιστημονικών και ευρύτερα ακαδημαϊκών έργων στα ελληνικά.

Αυτό που με ενδιαφέρει, όμως, είναι η μετάφραση ως ιστορική διαδικασία. Ποια επιστημονικά έργα μεταφράστηκαν στα ελληνικά, πότε, από ποιες εκδόσεις, με ποια ορολογία και για ποιο αναγνωστικό κοινό; Επρόκειτο για πλήρεις μεταφράσεις, συντομεύσεις, διασκευές ή επανεκδόσεις παλαιότερων μεταφράσεων; Παρέμειναν διαθέσιμα και προσβάσιμα στους μεταγενέστερους αναγνώστες; Αυτά τα ερωτήματα έχουν σημασία, επειδή η μετάφραση μπορεί να διαμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο μια επιστημονική θεωρία γίνεται κατανοητή σε οποιαδήποτε κοινωνία.

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το The Descent of Man του Δαρβίνου, ένα κεντρικό έργο για την ιστορία της ανθρώπινης εξέλιξης και της σεξουαλικής επιλογής. Η ιστορία της ελληνικής του μετάφρασης θέτει σημαντικά ερωτήματα σχετικά με την πληρότητα, την αντιστοιχία του κειμένου με τις καθιερωμένες αγγλικές εκδόσεις, την επανέκδοση και τη διαθεσιμότητά του. Γι’ αυτό θα έβλεπα την επιστημονική μετάφραση όχι ως δευτερεύον ζήτημα, αλλά ως έναν από τους βασικούς διαύλους μέσα από τους οποίους οι επιστημονικές ιδέες εισέρχονται στη δημόσια κουλτούρα.

InS: Κυρία Ζαρίμη εκ μέρους του ΙnScience.gr θα ήθελα να σας ευχαριστήσω για αυτήν την τόσο ενδιαφέρουσα συνέντευξη.

Σας ευχαριστώ κι εγώ θερμά για την πρόσκληση και για την ευκαιρία να συζητήσουμε αυτά τα ζητήματα. Είναι ιδιαίτερη χαρά για μένα να παρουσιαστεί το βιβλίο στο κοινό του InScience.gr, γιατί η ιστορία της πρόσληψης του δαρβινισμού στην Ελλάδα αφορά όχι μόνο την ιστορία της επιστήμης, αλλά και τη λογοτεχνία, την εκπαίδευση, τη θρησκεία και τον ευρύτερο πολιτισμικό μας διάλογο. Ελπίζω η συνέντευξη να συμβάλει σε μια πιο ανοιχτή και ουσιαστική συζήτηση γύρω από τη σχέση επιστήμης, λογοτεχνίας και κοινωνίας.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ

Η συνέντευξη της κας Ζαρίμη παραχωρήθηκε στον Βασίλη Λεμπέση.

August 30, 2026
Ο περίεργος κόσμος των φωτονίων

Ήβη Αυξέντη

Ένας από τους πιο συναρπαστικούς τομείς της φυσικής είναι η κβαντική φυσική που καταφέρνει να γίνει ακόμα πιο ενδιαφέρουσα όταν εφαρμοστεί στη μελέτη φαινομένων της οπτικής. Η κβαντική οπτική είναι ο κλάδος ο οποίος ασχολείται με τη συμπεριφορά των φωτονίων. Σήμερα έχουμε την δυνατότητα να ελέγξουμε μεμονωμένα φωτόνια, κάτι που δεν είναι εφικτό στα πλαίσια της κλασικής φυσικής, για να εξετάσουμε ακόμα και τα πιο «παράλογα» φαινόμενα της κβαντικής όπως η κβαντική σύμπλεξη και οι κβαντικές συσχετίσεις. Όταν φωτόνια με κβαντικές ιδιότητες αλληλεπιδρούν με την ύλη τότε αναδύονται φαινόμενα που ήταν αδιανόητο να συμβούν με κλασικές ακτίνες φωτός. Έχουμε πλέον την ευκαιρία να εφεύρουμε καινούργιες τεχνολογίες που μπορούν να ενισχύσουν τις δυνατότητες της βιολογίας και ιατρικής. Σε αυτό το άρθρο θα παρουσιάσουμε πώς η κβαντική οπτική μπορεί να αλλάξει τον τομέα της ακτινοδιαγνωστικής.

Η σύγχρονη φυσική επιστήμη χαρακτηρίζεται από τεχνικές που πριν λίγα χρόνια ήταν αδιανόητες. Μετά από χρόνια τεχνολογικής εξέλιξης, τώρα έχουμε την δυνατότητα να ελέγξουμε ακόμα και τα πιο φευγαλέα είδη ύλης, τα φωτόνια. Με την χρήση του φωτός, έχουμε αποκτήσει την δυνατότητα να δούμε πέρα από αυτό που είναι δυνατόν με τα ανθρώπινα μάτια, από μικροσκοπικές βιολογικές δομές, όπως κύτταρα, έως και το εσωτερικό έμβιων οργανισμών. Αυτό δεν μας βοηθά μόνο στο να αποκτήσουμε πληροφορίες για τους βιολογικούς μηχανισμούς τους, αλλά έχει επίσης επιτρέψει τον έλεγχο της γενετικής τους δυναμικής. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την δυνατότητα να καταπολεμήσουμε ασθένειες και την δημιουργία νέων κλάδων όπως η οπτογενετική^[1] (optogenetics).

Γενικότερα, όσες τεχνολογίες χρησιμοποιούν τις δυνατότητες του φωτός ονομάζονται φωτονικές τεχνολογίες, και χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική και την βιολογία. Μια από τις πιο διαδεδομένες τεχνικές είναι αυτή της απορρόφησης ακτινοβολίας από την ύλη, η οποία έχει βοηθήσει την περαιτέρω ανάπτυξη της μικροσκοπίας. Για παράδειγμα, όταν βιολογικά δείγματα τοποθετούνται πάνω στο μικροσκόπιο, η ακτινοβολία από λέιζερ αλληλεπιδρά με τις υποατομικές δομές των δειγμάτων με αποτέλεσμα την διέγερση της ύλης. Μετά από ελάχιστο χρονικό διάστημα το διεγερμένο άτομο επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση, εκπέμποντας φωτόνια. Τα οπτικά μέρη του μικροσκοπίου συλλέγουν τα φωτόνια αυτά και η δομή των βιολογικών δειγμάτων μεγεθύνεται με αποτέλεσμα την παρατήρηση της.

Η διέγερση της ύλης γίνεται εφικτή μόνο όταν φωτόνια με συγκεκριμένη ενέργεια αλληλεπιδρούν με τα άτομα της ύλης. Συνήθως, τα άτομα αυτά αρχικά βρίσκονται σε ένα από τα χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας (energy levels). Τα φωτόνια πρέπει να έχουν το σωστό μήκος κύματος ώστε τα άτομα να μπορέσουν να διεγερθούν σε ένα επίπεδο υψηλότερης ενέργειας αφού απορροφήσουν τα φωτόνια. Λόγω της ύπαρξης διάφορων ενεργειακών υποσταθμών ανάμεσα στα ξεχωριστά επίπεδα ενέργειας, κάποιες φορές η απορρόφηση δύο ή περισσότερο φωτονίων είναι αναγκαία για να διεγερθεί το άτομο στο επίπεδο με την υψηλότερη ενέργεια. Στην περίπτωση που χρειάζεται ένα ζευγάρι φωτονίων τότε το φαινόμενο ονομάζεται απορρόφηση δυο φωτονίων (two-photon absorption). Ένα παράδειγμα αυτού του φαινόμενου βλέπουμε στην Εικ.1.

Εικ.1. Εισερχομένη ακτινοβολία με συχνότητα ω απορροφάται από τα άτομα τα οποία διεγείρονται σε ένα επίπεδο υψηλότερης ενέργειας από το αρχικό. Στην συνέχεια επιστρέφουν στο αρχικό τους ενεργειακό επίπεδο αφού εκπέμψουν ένα φωτόνιο σε συχνότητα που καθορίζεται από τη διαφορά ενεργειακών σταθμών και σε ορισμένες περιπτώσεις με συχνότητα 2ω.

Αν και αυτή η τεχνική μας επιτρέπει την απεικόνιση (imaging) δομών σε πολύ μικρές κλίμακες, συνοδεύεται από ορισμένους περιορισμούς. Το φαινόμενο ανήκει στη λεγόμενη μη γραμμική οπτική (nonlinear optics), όπου η ένταση της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από τα άτομα της βιολογικής ύλης είναι ανάλογη με το τετράγωνο της έντασης των εισερχόμενων φωτονίων (Georgiades et al., 1995). Αυτό σημαίνει ότι απαιτούνται πολύ υψηλές εντάσεις φωτός, ώστε να είναι πιθανή η ταυτόχρονη αλληλεπίδραση περισσότερων του ενός φωτονίων με το δείγμα. Ωστόσο, τέτοιες εντάσεις μπορεί να προκαλέσουν φθορά ή και καταστροφή του. Επιπλέον, η ενεργός διατομή απορρόφησης (absorption cross section), δηλαδή ένα μέτρο της πιθανότητας απορρόφησης φωτονίων από την ύλη, είναι εξαιρετικά μικρή. Ως αποτέλεσμα, η παραγόμενη ακτινοβολία είναι πολύ ασθενής και η ανίχνευσή της απαιτεί ιδιαίτερα ευαίσθητους ανιχνευτές.

Για να ξεπεραστούν αυτές οι δυσκολίες, μια νέα τεχνική προτάθηκε το 1990 . Συγκεκριμένα, οι Javanainen και Gould πρότειναν αντί για την χρήση κλασσικής μορφής ακτινοβολίας για την διέγερση των ατόμων, την χρήση σύμπλεκτων φωτονίων (entangled photons) (Javanainen & Gould, 1990). Έκτοτε, έχουν ολοκληρωθεί πολυάριθμες μελέτες, οι οποίες επιβεβαίωσαν την θεωρία τους (Dickinson al., 2025; Varnavski et al., 2023). Η χρήση ζευγών συμπλεγμένων φωτονίων μπορεί όντως να αυξήσει την πιθανότητα απορρόφησης φωτονίων, κάνοντας το φαινόμενο πιο αποτελεσματικό. Μα τι είναι τα σύμπλεκτα φωτόνια και πως τα δημιουργούμε; Για να τα καταλάβουμε αυτά πρέπει αναφερθούμε σε ορισμένα από τα «παράξενα» φαινόμενα της κβαντικής μηχανικής.

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΣΥΜΠΛΕΞΗ, ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ ΚΑΙ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΕΝΩΝ ΦΩΤΟΝΙΩΝ

Η σύμπλεξη φωτονίων είναι ένα από αυτά τα κβαντικά φαινόμενα που δοκιμάζουν τα όρια της λογικής και φαντασίας μας. Σύμπλεκτα φωτόνια χρησιμοποιούνται σήμερα σε πειράματα που αφορούν το παράδοξο των Einstein-Podolsky-Rosen (EPR paradox) και την επαλήθευση της κβαντικής φύσης των παραγόμενων φωτονίων (Einstein et al., 1935). Ως γνωστόν, το EPR είναι ένα νοητικό πείραμα (gedankenexperiment) που σχεδιάστηκε για να διαψεύσει την κβαντική μηχανική και τις βασικές της αρχές, τονίζοντας ότι η υπέρθεση^[2] (superposition principle) και η κβαντική σύμπλεξη^[3] (quantum entanglement) παραβιάζουν τις αρχές της τοπικότητας^[4] (locality) και της αβεβαιότητας^[5] (uncertainty principle).

Η κβαντική κατάσταση κάθε σύμπλεκτου φωτονίου δεν μπορεί να εκφραστεί μεμονωμένα, χωρίς την περιγραφή των υπόλοιπων φωτονίων που είναι συμπλεγμένα μαζί του. Λόγω της αλληλεπίδρασης αυτής, όταν εκτελούμε μια μέτρηση σε ένα φωτόνιο, η κατάσταση των υπολοίπων καθορίζεται ακαριαία ανεξάρτητα από το πόσο μακριά είναι τα φωτόνια μεταξύ τους. Οι Einstein, Podolsky και Rοsen πίστευαν ότι με αυτό τον τρόπο τα φωτόνια επηρεάζουν το ένα το άλλο πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός, κάτι που η Θεωρία της Σχετικότητας απαγορεύει, συνεπώς η Κβαντική είναι μια ελλιπής θεωρία. Στην πραγματικότητα όμως όταν γίνεται μια αρχική μεμονωμένη μέτρηση, το αποτέλεσμά της είναι τυχαίο. Με άλλα λόγια, η μέτρηση θα μπορούσε να αποκαλύψει οποιαδήποτε από τις πιθανές καταστάσεις που θα μπορούσε να έχει το φωτόνιο, και δεν υπάρχει κάποιος τρόπος για να γνωρίζουμε ποια θα είναι εκ των προτέρων ώστε να στείλουμε μήνυμα στον άλλο παρατηρητή. Οι συσχετίσεις αυτές αποκαλύπτονται μόνο όταν συγκριθούν τα αποτελέσματα των μετρήσεων εκ των υστέρων, μέσω κλασικής επικοινωνίας (που περιορίζεται από την ταχύτητα του φωτός). Επομένως, δεν υπάρχει μετάδοση πληροφορίας με ταχύτητα μεγαλύτερη αυτής του φωτός. Με άλλα λόγια, η σύμπλεξη φαίνεται «μη τοπική» ως προς τις συσχετίσεις, αλλά παραμένει συμβατή με την τοπικότητα ως προς την αιτιότητα και τη μεταφορά πληροφορίας. Το 1964, τριάντα χρόνια μετά από τη δημοσίευση των ΕPR, ο John Stewart Bell με την διατύπωση του ελέγχου της ανισότητας του Bell (Bell’s inequality test) απέδειξε πως οι προβλέψεις της κβαντικής μηχανικής δεν μπορούν να αναπαραχθούν από τοπικές θεωρίες με κρυφές μεταβλητές (Bell, 1964). Μέχρι σήμερα όλα τα πειράματα πάνω σε κβαντικά συστήματα που έχουν κάνει χρήση του κριτηρίου του Bell έχουν επιβεβαιώσει την εγκυρότητα των προβλέψεων της κβαντικής μηχανικής και την ύπαρξη συσχετίσεων (correlations) μεταξύ διαφόρων παραμέτρων των σύμπλεκτων φωτονίων (Bell, 1976; Clauser et al., 1978).

Για να καταλάβουμε καλύτερα τις συσχετίσεις μεταξύ των σύμπλεκτων φωτονίων πρέπει να εστιάσουμε στον τρόπο που χρησιμοποιούμε για να τα παράγουμε. Στο εργαστήριο χρησιμοποιούμε το φαινόμενο της αυθόρμητης παραμετρικής μετατροπής προς χαμηλότερες συχνότητες (spontaneous parametric down conversion) όπου ένα φωτόνιο ενός λέιζερ μετατρέπεται σε ένα ζεύγος φωτονίων χαμηλότερης ενέργειας, σύμφωνα με τους νόμους της διατήρησης ενέργειας και ορμής. Αυτό σημαίνει πως η συνισταμένη της ορμής των παραχθέντων φωτονίων είναι ίση με την ορμή του αρχικού φωτονίου. Κάτι αντίστοιχο ισχύει και με την ενέργεια του ζεύγους φωτονίων. Σε πολλές περιπτώσεις τα δύο φωτόνια έχουν περίπου τη μισή ενέργεια το καθένα (επομένως και διπλάσιο μήκος κύματος), αλλά γενικά η ενέργεια κατανέμεται σύμφωνα με την αρχή διατήρηση της ενέργειας (Couteau, 2018). Μια απεικόνιση αυτού του φαινομένου βλέπουμε στη Εικ.2.

Εικ.2 Απεικόνιση δημιουργίας σύμπλεκτων φωτονίων. Φωτόνια από ένα λέιζερ διασχίζουν έναν κρύσταλλο, με μήκος L, και αλληλεπιδρούν με τα μόριά του. Δυο καινούργια φωτόνια δημιουργούνται (κόκκινα βέλη) με μισή ενέργεια από τα αρχικά. Τα δυο φωτόνια είναι συμπλεγμένα μεταξύ τους.

Στην Εικ.2 δείχνουμε πώς τα σύμπλεκτα φωτόνια αναδύονται σε αντίθετες πλευρές γύρω από την ακτίνα του λέιζερ, σε ίσες αποστάσεις, γεγονός που πιστοποιεί την διατήρηση της ορμής. Στην πραγματικότητα όμως πολλά τέτοια ζευγάρια δημιουργούνται από διαφορετικά φωτόνια του λέιζερ και επειδή τα σύμπλεκτα φωτόνια ισαπέχουν μεταξύ τους, η κβαντική ακτινοβολία έχει την μορφή κώνου. Κάτι παρόμοιο ισχύει και για τα μήκη κύματος που θα έχει το συμπλεγμένο ζευγάρι. Για παράδειγμα, τα διάφορα φωτόνια από το λέιζερ θα έχουν ένα συγκεκριμένο φασματικό εύρος, με αποτέλεσμα κάθε ζεύγος που δημιουργείται να έχει συνολικά μήκος κύματος του οποίο το άθροισμά θα ισούται με το μήκος κύματος των φωτονίων λέιζερ.

Αυτό μας φέρνει πίσω στην έννοια των συσχετίσεων καθώς και στη φύση της μέτρησης στην κβαντική μηχανική. Όταν εκτελούμε μια μέτρηση σε ένα σύστημα, το οποίο, ας υποθέσουμε, μπορεί να βρεθεί σε μια υπέρθεση δύο δυνατών καταστάσεων, τότε η αλληλεπίδραση με τη συσκευή μέτρησης διαταράσσει αυτήν την «απομόνωση» και το σύστημα καταρρέει σε μία από τις δύο πιθανές καταστάσεις του και παραμένει σε αυτήν. Αυτό οφείλεται στο ότι η μέτρηση, στην κβαντομηχανική, είναι μια μη αναστρέψιμη και εντελώς τυχαία διαδικασία. Ένα κβαντικό σύστημα έχει ένα σύνολο αποτελεσμάτων που προβλέπονται από την κατανομή πιθανότητας της κυματοσυνάρτησης (wavefunction). Η εξέλιξη της κυματοσυνάρτησης είναι ντετερμινιστική, αλλά το αποτέλεσμα μιας μέτρησης είναι εγγενώς πιθανοκρατικό^[6]. Στην κβαντομηχανική αυτό είναι γνωστό με τον όρο κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης (collapse of wavefunction).

Τα σύμπλεκτα φωτόνια στο παράδειγμά μας έχουν ένα φάσμα συχνοτήτων που μπορεί επίσης να «χαρτογραφηθεί» χωρικά μέσω της ορμής τους. Εκτελώντας μια μέτρηση σε ένα από τα δύο φωτόνια, η κυματοσυνάρτηση καταρρέει με αποτέλεσμα να γίνεται γνωστή και η κατάσταση στην οποία βρίσκεται το άλλο φωτόνιο του ζευγαριού. Στην περίπτωση αυτή, αν το μήκος κύματος ενός φωτονίου μετρηθεί τότε μαθαίνουμε το μήκος κύματος του άλλου καθώς επίσης και την θέση του. Αυτή η περίπτωση είναι γνωστή στη βιβλιογραφία ως χωροχρονική σύμπλεξη και την αξιοποιούμε για να βελτιώσουμε τα αποτελέσματα σε διάφορα φαινόμενα που αφορούν στην αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη.

Χρησιμοποιώντας αυτά τα σύμπλεκτα φωτόνια μπορούμε, πλέον, να εξερευνήσουμε μικροσκοπικές ποσότητες ύλης χωρίς να καταστρέφουμε την ακεραιότητα της. Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι όταν ύλη απορροφά σύμπλεκτα φωτόνια τότε το φως φθορισμού (fluorescence) που θα εκπέμψει, ύστερα από την μετάβαση της σε ψηλότερο επίπεδο ενέργειας και την επιστροφή της σε ένα επίπεδο χαμηλότερης ενέργειας, είναι αρκετά περισσότερο από το φως που εκπέμπει όταν απορροφά ακτινοβολία από ένα λέιζερ. Όπως προαναφέραμε, η ακτινοβολία φθορισμού από την ύλη είναι ανάλογη του τετραγώνου της έντασης των εισερχομένων φωτονίων από το λέιζερ. Όταν όμως γίνει χρήση σύμπλεκτων φωτονίων η ακτινοβολία του εκπεμπόμενου φθορισμού είναι απλά ανάλογη της έντασης των σύμπλεκτων φωτονίων. Με άλλα λόγια, τα δύο σύμπλεκτα φωτόνια συμπεριφέρονται σαν ένα ενιαίο φωτόνιο! Η αιτία αυτού του «παράδοξου» φαινομένου βρίσκεται στη φύση των κβαντικών συσχετίσεών τους.

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΦΑΝΤΑΣΜΑΤΩΝ

Εκτός από την βελτίωση του φαινόμενου αυτού, η κβαντική ακτινοβολία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση αντικειμένων που δεν είναι καν μπροστά μας. Πιο συγκεκριμένα, οι συσχετίσεις των φωτονίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποκαλύψουν ολόκληρα αντικείμενα που δεν αλληλεπίδρασαν ποτέ με τα φωτόνια!^[7]

Η πρώτη επίδειξη αυτού του φαινομένου έγινε από τους T. B. Pittman, Y. H. Shih, D. V. Strekalov, and A. V. Sergienko το 1995, και αργότερα έγινε γνωστό ως απεικόνιση φάντασμα (ghost imaging) (Pittman et al., 1995; Padgett et al., 2016). Στο πείραμα τους έδειξαν ότι μια εικόνα μπορεί να διαμορφωθεί από ζεύγη συσχετισμένων φωτονίων τα οποία είναι χωρικά διαχωρισμένα. Αναγνωρίζοντας ότι αυτή η διαπίστωση μπορεί να προκαλέσει σύγχυση, θα επιχειρήσουμε να αναλύσουμε το συγκεκριμένο φαινόμενο.

Ένα απλοποιημένο πείραμα απεικόνισης φάντασμα φαίνεται στην Eικ. 3. Θεωρούμε φωτόνια που παράγονται μέσω αυθόρμητης παραμετρικής μετατροπής προς χαμηλότερες συχνότητες και διαχωρίζονται με την χρήση καθρεπτών. Κάποια από τα φωτόνια θα αλληλεπιδράσουν με ένα αντικείμενο πριν φτάσουν στο ανιχνευτή για μέτρηση ενώ τα υπόλοιπα θα ανιχνευτούν με μια κάμερα. Παραδόξως, καμία από τις δύο μετρήσεις από μόνη της δεν αρκεί για να δώσει την εικόνα του αντικειμένου. Όμως, όταν συγκρίνουμε τις μετρήσεις των δύο φωτονίων ταυτόχρονα (μια διαδικασία που λέγεται μέτρηση σύμπτωσης (coincidence measurement)), τότε αποκαλύπτεται η εικόνα του αντικειμένου. Με άλλα λόγια, η εικόνα σχηματίζεται χρησιμοποιώντας πληροφορία από φωτόνια που δεν συνάντησαν ποτέ το αντικείμενο! Αυτό είναι δυνατό χάρη στους ισχυρούς συσχετισμούς που υπάρχουν μεταξύ των δύο φωτονίων. Έτσι, ακόμη και αν μόνο τα μισά από τα φωτόνια αλληλεπιδρούν με το αντικείμενο, μπορούμε τελικά να ανακατασκευάσουμε την εικόνα του.

Εικ. 3. Απεικόνιση του πειράματος ghost imaging. Μετά την δημιουργία σύμπλεκτων φωτονίων, τα φωτόνια διαχωρίζονται με τα μισά να αλληλεπιδρούν με ένα αντικείμενο ενώ τα υπόλοιπα να ανιχνεύονται απευθείας. Η εικόνα του αντικειμένου μπορεί να διαμορφωθεί έπειτα από μια μέτρηση σύμπτωσης.

Σήμερα, η τεχνική της «απεικόνισης φάντασμα» αξιοποιείται για να βελτιώσει ακόμη περισσότερο τις δυνατότητες της μικροσκοπίας. Ένας από τους στόχους των επιστημόνων είναι να παρατηρούν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις κινήσεις των μορίων. Τα μόρια δεν είναι ακίνητα: μπορούν να ταλαντώνονται κατά μήκος των δεσμών τους και να περιστρέφονται γύρω συγκεκριμένους άξονες. Κάθε τέτοια κίνηση έχει μια χαρακτηριστική «συχνότητα», σαν μια μοναδική υπογραφή. Αυτές οι συχνότητες αντιστοιχούν σε συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός, δημιουργώντας ένα «φάσμα» που μας επιτρέπει να ξεχωρίζουμε διαφορετικά μόρια. Συνήθως, αυτές οι πληροφορίες βρίσκονται στην περιοχή της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Εκεί όμως υπάρχει ένα πρόβλημα: η υπέρυθρη ακτινοβολία εκπέμπεται και από πολλές άλλες πηγές στο περιβάλλον,με αποτέλεσμα οι μετρήσεις να «αλλοιώνονται» από ανεπιθύμητο θόρυβο. Εδώ έρχεται η βοήθεια της κβαντικής φυσικής. Με τη χρήση ειδικών ζευγών συσχετισμένων φωτονίων, μπορούμε να κάνουμε το εξής έξυπνο τέχνασμα: το ένα φωτόνιο που αλληλεπιδρά με το μόριο έχει μήκος κύματος στην υπέρυθρη περιοχή του φάσματος, ενώ το άλλο -που δεν αλληλεπιδρά με το μόριο- έχει μήκος κύματος στην ορατή περιοχή του φάσματος και είναι πολύ πιο εύκολο να ανιχνευθεί με ακρίβεια. Παρόλο που ανιχνεύουμε μόνο το ορατό φωτόνιο, μπορούμε να αντλήσουμε πληροφορίες για το τι συνέβη στο υπέρυθρο (Manuzzato et al., 2024). Έτσι, καταγράφουμε την κίνηση των μορίων με πολύ λιγότερο σφάλμα και μεγαλύτερη αξιοπιστία.

Τέλος, αξίζει να αναφέρουμε πως εκτός από την ανίχνευσή με χαμηλότερο θόρυβο, έχει αποδειχθεί ότι συσχετισμένα ζεύγη φωτονίων μπορούν να απεικονίσουν αντικείμενα ακόμα και σε συνθήκες εξαιρετικά χαμηλού φωτισμού (πολύ λίγα φωτόνια), διατηρώντας υψηλή ποιότητα εικόνας. Η βελτίωση της ανάλυσης της εικόνας είναι δυνατή ακριβώς εξαιτίας του κβαντικού χαρακτήρα των φωτονίων.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η κβαντική σύμπλεξη, αλλά και γενικότερα οι κβαντικοί συσχετισμοί, αποτελούν αντικείμενο έντονης έρευνας σε εργαστήρια φυσικής σε όλο τον κόσμο. Χάρη στις σύγχρονες εξελίξεις στην οπτική και τη φωτονική, οι επιστήμονες εξερευνούν συνεχώς νέες καταστάσεις και σχεδιάζουν πρωτότυπα πειράματα που ξεφεύγουν από τις παραδοσιακές προσεγγίσεις. Στόχος τους είναι να αναπτύξουν αξιόπιστες και πρακτικές τεχνολογίες που να μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην πράξη. Για τον λόγο αυτό, το ενδιαφέρον στρέφεται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές με άμεσο αντίκτυπο, ενώ η συνεργασία μεταξύ διαφορετικών επιστημονικών πεδίων γίνεται ολοένα και πιο σημαντική. Ιδιαίτερα ελπιδοφόρα είναι η προοπτική εφαρμογών στην ιατρική και τη βιολογία, όπου αυτές οι τεχνολογίες θα μπορούσαν τα επόμενα χρόνια να προσφέρουν νέες δυνατότητες στη διάγνωση και τη μελέτη πολύπλοκων συστημάτων.

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

[1] Οπτογενετική είναι ο κλάδος που εξερευνά τη δυνατότητα ελέγχου νευρικών κυττάρων, μορίων η άλλων μορφών βιολογικής ύλης με την χρήση ακτινών φωτός. Στον τομέα την νευρολογίας η οπτογενετική χρησιμοποιείται για την κατανόηση διάφορων λειτουργιών του εγκέφαλου όπως η λήψη αποφάσεων και η μάθηση. ↑ ↩

[2] Η αρχή της υπέρθεσης των καταστάσεων (superposition principle) αφορά ένα σύστημα που έχει δύο ή περισσότερες δυνατές καταστάσεις (π.χ. ένας διακόπτης που μπορεί να είναι «ανοικτός» ή «κλειστός»). Σύμφωνα με αυτήν την αρχή το σύστημα συμπεριφέρεται εντελώς διαφορετικά στην κλασική και στην κβαντική του εκδοχή. Στη μεν κλασική εκδοχή μπορεί να βρίσκεται αποκλειστικά σε μια από τις δύο καταστάσεις, κάτι το οποίο πολύ εύκολα μπορούμε να το αποδεχτούμε. Ένας κβαντικό σύστημα όμως μπορεί να βρίσκεται σε μια κατάσταση που αποτελεί ταυτόχρονα ένα συνδυασμό των δύο δυνατών καταστάσεων. ↑ ↩

[3] Πρόκειται για ένα φυσικό φαινόμενο που εμφανίζεται όταν δημιουργούνται ή αλληλεπιδρούν μεταξύ τους κβαντικά σωματίδια ή σύνολα κβαντικών σωματιδίων με τέτοιο τρόπο ώστε η κβαντική κατάσταση κάθε σωματιδίου να μην μπορεί να περιγραφεί ανεξάρτητα από την κατάσταση των άλλων σωματιδίων, ακόμη και όταν τα δύο σωματίδια χωρίζονται από πολύ μεγάλες αποστάσεις. Η κατάσταση των σωματιδίων μπορεί να περιγραφεί μόνο ως κατάσταση ενός ενιαίου συστήματος. ↑ ↩

[4] Eίναι η αρχή σύμφωνα με την οποία ένα φυσικό σύστημα μπορεί να επηρεαστεί άμεσα μόνο από το άμεσο περιβάλλον του. Με άλλα λόγια, καμία επιρροή ή πληροφορία δεν μπορεί να μεταδοθεί ακαριαία σε μεγάλες αποστάσεις· κάθε αλληλεπίδραση διαδίδεται με πεπερασμένη ταχύτητα, το πολύ ίση με την ταχύτητα του φωτός. ↑ ↩

[5] Ένα χαρακτηριστικό της κβαντικής φυσικής είναι η ύπαρξη ζευγών φυσικών μεγεθών, όπως η θέση και η ορμή ενός σωματιδίου, που είναι ασυμβίβαστα, δηλαδή δεν μπορεί να τα μετρήσει κάποιος ταυτόχρονα με απόλυτη ακρίβεια. Το γινόμενο των αβεβαιοτήτων τέτοιων μεγεθών δεν μπορεί να γίνει ποτέ μικρότερο από μια συγκεκριμένη τιμή. Στην περίπτωση της θέσης και της ορμής η σχέση αβεβαιότητας έχει την μορφή ΔxΔp≥ℏ/2, όπου ℏ=h/2π η λεγόμενη ανηγμένη σταθερά του Planck (Τραχανάς, 2009). ↑ ↩

[6] Με την έννοια πως το σύνολο των πιθανών αποτελεσμάτων είναι δεδομένο (όχι όμως το αποτέλεσμα μιας μεμονωμένης μέτρησης) και αλλάζει εάν μεταβληθούν με κάποιο τρόπο τα χαρακτηριστικά του συστήματος. ↑ ↩

[7] Θα πρέπει να αναφέρουμε πως το φαινόμενο της απεικόνισης φάντασμα μπορεί να αναπαραχθεί και με κλασικό φως, η χρήση σύμπλεκτων φωτονίων οδηγεί σε συσχετίσεις που δεν μπορούν να εξηγηθούν από την κλασική φυσική και επιτρέπουν βελτιωμένη απόδοση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. ↑ ↩

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ

Τραχανάς, Σ. (2009). ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ. Θεμελιώδεις Αρχές και Μέθοδοι – Κβαντικοί Υπολογιστές. Ηράκλειο: ΠΕΚ.

ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ

Bell, J., S., 1964. On the Einstein Podolsky Rosen paradox. Physics Physique Fizika 1(3), p.195. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195

Bell, J.S., 1976. Einstein-Podolsky-Rosen experiments. Proceedings of the Symposium on Frontier Problems in Hugh Energy Physics. Pisa. Επίσης στο Quantum mechanics, high energy physics and accelerators: selected papers of John S Bell (With Commentary), pp.768-77 (1995). https://www.informationphilosopher.com/solutions/scientists/bell/EPR_Experiments.pdf

Couteau, C., 2018. Spontaneous parametric down-conversion. Contemporary Physics 59(3), pp.291-304. https://doi.org/10.1080/00107514.2018.1488463

Clauser, J., F., and Shimony, A., 1978. Bell’s theorem. Experimental tests and implications. Reports on Progress in Physics 41(12), pp.1881-1927. 10.1088/0034-4885/41/12/002

Dickinson, T., Afxenti, I., Astrauskaite, G., Hirsch, L., Nerenberg, S., Jedrkiewicz, O., Faccio, D., Müllenbroich, C., Gatti, A., Clerici, M. and Caspani, L., 2025. Quantum-enhanced second harmonic generation beyond the photon pairs regime. Science Advances 11(27). https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw4820

Einstein, A., Podolsky, B., and Rosen, N., 1935. Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? Physical Review 47(10), p.777. https://doi.org/10.1103/PhysRev.47.777

Georgiades, N., P., Polzik, E., S., Edamatsu, K., Kimble, H.,J., and Parkins, A.S., 1995. Nonclassical excitation for atoms in a squeezed vacuum. Physical Review Letters 75(19), p.3426. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.3426

Padgett, M., Aspden, R., Gibson, G., Edgar, M. and Spalding, G., 2016. Ghost imaging. Optics and Photonics News 27(10), pp.38-45. https://doi.org/10.1364/OPN.27.10.000038

Pittman, T., B., Shih, Y., H., Strekalov, D., V., & Sergienko, A., V., 1995. Optical imaging by means of two-photon quantum entanglement. Physical Review A, 52(5), R3429. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.52.R3429

Manuzzato, E., Gandola, M., Perenzoni, M., Gasparini, L., and Passerone, R., 2024, June. Architectural modeling and experimental characterization of a SPAD-based imager developed for fast-quantum ghost imaging applications. In Annual Meeting of the Italian Electronics Society (pp. 228-237). Cham: Springer Nature Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-031-71518-1_26

Varnavski, O., Giri, S., K., Chiang, T., M., Zeman I.,V., C.J., Schatz, G.,C., and Goodson III, T., 2023. Colors of entangled two-photon absorption. Proceedings of the National Academy of Sciences 120(35). https://doi.org/10.1073/pnas.2307719120

Javanainen, J., and Gould, P.L., 1990. Linear intensity dependence of a two-photon transition rate. Physical Review A, 41(9), p.5088. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.41.5088

May 2, 2026
ΤΑ ΑΤΟΜΙΚΑ ΡΟΛΟΓΙΑ

Βασίλης Λεμπέσης

Στο άρθρο αυτό παρουσιάζουμε τους πιο ακριβείς χρονομετρητές: τα ατομικά ρολόγια. Τα μεγάλα θεωρητικά και πειραματικά επιτεύγματα των τελευταίων δεκαετιών στη φυσική των ψυχρών ατόμων έδωσαν τη δυνατότητα κατασκευής ρολογιών όπου η ακρίβεια μέτρησης του χρόνου ξεπερνάει στην κυριολεξία τη φαντασία.ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το 1978 οι ΗΠΑ εκτόξευαν τον πρώτο από τους είκοσι τέσσερις δορυφόρους ενός τρομερά φιλόδοξου προγράμματος: του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού ή πιο γνωστού από το αγγλικό αρκτικόλεξο GPS (Global Positioning System). Στην «αντίπερα όχθη», στη Σοβιετική Ένωση, το 1982, θα αρχίσει η κατασκευή του Παγκόσμιου Συστήματος Δορυφορικής Πλοήγησης (GLONASS-Global Navigation Satellite System) που είναι το δεύτερο εναλλακτικό σύστημα εντοπισμού με παγκόσμια κάλυψη. Σήμερα τόσο η Ευρώπη όσο και η Κίνα έχουν παρόμοια συστήματα, τα Galileo και BeiDou, αντίστοιχα, ενώ η Ιαπωνία και η Ινδία έχουν αναπτύξει δορυφορικά συστήματα με περιφερειακή κάλυψη. Xάρις σε αυτά τα συστήματα και εξοπλισμένοι με ένα smart phone, μπορείτε, σήμερα, να γνωρίζετε με ακρίβεια λίγων δεκάδων μέτρων τη θέση σας στον πλανήτη.

Πώς αυτά τα συστήματα κατορθώνουν να εντοπίζουν τη θέση μας; Η διάταξη των δορυφόρων στο διαστημικό χώρο είναι τέτοια ώστε κάθε σημείο στον πλανήτη να έχει ραδιοφωνική επαφή με έναν συγκεκριμένο ελάχιστο αριθμό δορυφόρων κάθε φορά. Κάθε δορυφόρος εκπέμπει συνεχώς ένα ψηφιακό ραδιοφωνικό σήμα το οποίο περιέχει την πληροφορία για τη θέση του και το χρόνο με ακρίβεια ενός δισεκατομμυριοστού του δευτερόλεπτου. Ένας δέκτης στη Γη συλλέγει αυτές τις πληροφορίες από τους δορυφόρους και τις χρησιμοποιεί για να υπολογίσει τη θέση του με ακρίβεια μερικών δεκάδων μέτρων. Ο δέκτης συγκρίνει τον δικό του χρόνο με τον χρόνο που του στέλνει ο δορυφόρος και χρησιμοποιεί την διαφορά τους για να υπολογίσει την απόστασή του από το δορυφόρο. Στην συνέχεια συγκρίνει τον χρόνο του με τον χρόνο κάποιων δορυφόρων των οποίων η θέση είναι γνωστή. Από αυτή την σύγκριση ο δέκτης μπορεί να υπολογίσει τον γεωγραφικό του μήκος και πλάτος καθώς και το ύψος του, από την επιφάνεια της θάλασσας. Από τα παραπάνω είναι φανερό πως η ακρίβεια εντοπισμού είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την ακρίβεια μέτρησης του χρόνου. Γι΄αυτό, τόσο οι δορυφόροι όσο και ο δέκτης πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με ρολόγια πολύ υψηλής ακρίβειας. Αυτό τον ρόλο φέρουν σε πέρας τα ατομικά ρολόγια, οι ακριβέστεροι χρονομέτρες που έχει στη διάθεσή του σήμερα ο άνθρωπος.

ΟΙ ΠΡΩΤΟΠΟΡΟΙ

Ο πρώτος που αντιλήφθηκε πως τα άτομα θα πρέπει να ληφθούν ως η βάση για τη δημιουργία αξιόπιστών συστημάτων μέτρησης των φυσικών μεγεθών ήταν ο J. C. Maxwell o οποίος στο τέλος της Πραγματείας του παρατήρησε πως (Maxwell, 1954):

Στην παρούσα κατάσταση της επιστήμης το πιο καθολικό πρότυπο μήκους που θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι είναι το μήκος κύματος στο κενό ενός συγκεκριμένου είδους φωτός, που εκπέμπεται από κάποιες ευρέως διαδεδομένες ουσίες όπως το νάτριο, το οποίο έχει σαφώς καθορισμένες γραμμές μέσα στο φάσμα του. Ένα τέτοιο πρότυπο θα ήταν ανεξάρτητο από τυχόν αλλαγές στις διαστάσεις της γης, και θα πρέπει να υιοθετηθεί από εκείνους που προσδοκούν τα γραπτά τους να είναι αντέξουν στον χρόνο περισσότερο από εκείνο το σώμα. Η μονάδα χρόνου που υιοθετείται σε όλες τις φυσικές έρευνες είναι το ένα δευτερόλεπτο του μέσου ηλιακού χρόνου. Μια πιο καθολική μονάδα χρόνου μπορεί να βρεθεί λαμβάνοντας τον περιοδικό χρόνο ταλάντωσης του συγκεκριμένου είδους φωτός του οποίου το μήκος κύματος είναι η μονάδα μήκους.

Η πρόταση για χρήση ατόμων ως μετρητών του χρόνου είχε διατυπωθεί σε εντελώς ανύποπτο χρόνο από τον Λόρδο Κέλβιν το 1879 (Thomson, 1879).

Οι πρόσφατες ανακαλύψεις λόγω της κινητικής θεωρίας των αερίων και της ανάλυσης φάσματος (ειδικά όταν αυτή εφαρμόζεται στο φως των ουράνιων σωμάτων) μας υποδεικνύουν φυσικά πρότυπα υλικά σώματα όπως άτομα υδρογόνου ή νατρίου, διαθέσιμα σε τεράστιες ποσότητες, όλα απολύτως όμοια σε κάθε φυσική ιδιότητα. Ο χρόνος ταλάντωσης ενός ατόμου νατρίου είναι γνωστό ότι είναι απολύτως ανεξάρτητος από τη θέση του στο σύμπαν και πιθανότατα θα παραμείνει ο ίδιος όσο υπάρχει το ίδιο το σωματίδιο.

Οι έρευνες όμως που οδήγησαν στην κατασκευή των ατομικών ρολογιών είχαν εντελώς διαφορετική αφετηρία που δεν είχε σχέση με την χρονομέτρηση. Το έναυσμα δόθηκε από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας (ΓΘΣ) και συγκεκριμένα από την πρόβλεψή της για την, περίφημη, βαρυτική μετατόπιση της συχνότητας προς το ερυθρό. Πρόκειται για την μείωση της συχνότητας του φωτός όταν αυτό βρίσκεται μέσα σε ένα εξαιρετικά ισχυρό βαρυτικό πεδίο. Η μεταβολή αυτή, στο βαρυτικό πεδίο της Γης, είναι εξαιρετικά μικρή σε μέγεθος ώστε να μπορεί να μετρηθεί με συμβατικά ρολόγια. Για παράδειγμα ένα ρολόι κρυστάλλων χαλαζία έχει μια απώλεια του ενός χιλιοστού του δευτερολέπτου ανά ημέρα. Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας ένα ρολόι στην κορυφή των Ιμαλαΐων τρέχει πιο γρήγορα κατά τριάντα εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου σε σχέση με ένα όμοιο ρολόι στην επιφάνεια της θάλασσας.

Η πρώτη ουσιαστική προσπάθεια για την κατασκευή ενός ατομικού ρολογιού έγινε το 1930, στο Πανεπιστήμιο Columbia των Η.Π.Α, από τον Ι. Rabi και τους φοιτητές του οι οποίοι μελετούσαν κάποιες θεμελιώδεις ιδιότητες των ατόμων και των πυρήνων (Rabi, 1945). Στην προσπάθειά τους αυτή, ανακάλυψαν μια τεχνική, γνωστή ως Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός (NMR), που την χρησιμοποιούμε σήμερα στις μαγνητικές τομογραφίες της ιατρικής. Με αυτήν την τεχνική μπόρεσαν να μετρήσουν τις συχνότητες των ηλεκτρονιακών μεταβάσεων σε άτομα. Για αυτήν την ανακάλυψη ο Rabi τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ το 1944. Ο Rabi υποστήριξε τότε την ιδέα πως, η ποιότητα και η ακρίβεια αυτών των μετρήσεων θα μπορούσε να μας οδηγήσει στην κατασκευή ενός ατομικού ρολογιού. Ο ίδιος δεν προχώρησε αυτήν την ιδέα αλλά, το 1949, ένας μαθητής του, ο Ν. Ramsey, θα βελτιώσει κατά πολύ τις τεχνικές του δασκάλου του και θα τιμηθεί για αυτό το επίτευγμα με το βραβείο Νόμπελ στη φυσική το 1989. Για την ιστορία –και όχι μόνο- πρέπει να αναφέρουμε ότι ο Rabi, που είχε εμπλακεί στην κατασκευή της ατομικής βόμβας, σε βαθύ γήρας έθεσε την υπογραφή του μαζί με άλλους κορυφαίους Aμερικανούς επιστήμονες σε κείμενο-έκκληση ενάντια στο ψυχροπολεμικό πρόγραμμα του Πολέμου των Άστρων.

Το πρώτο ατομικό ρολόι κατασκευάστηκε από τον H. Lyons το 1949 στο Εθνικό Γραφείο Προτύπων των Η.Π.Α. (National Bureau of Standards, NBS σήμερα γνωστό ως National Institute of Standards and Technology, NIST ). Η λειτουργία του βασιζόταν σε μεταβάσεις ηλεκτρονίων στο μόριο της αμμωνίας (Sullivan, 2001). Αυτό το ατομικό ρολόι, ωστόσο, δεν μπορούσε να φτάσει την ακρίβεια των καλύτερων ρολογιών χαλαζία της εποχής και η αμμωνία εγκαταλείφθηκε όταν έγινε σαφές ότι τα ρολόγια καισίου θα παρήγαγαν καλύτερα αποτελέσματα. Στα μέσα της δεκαετίας του 1950 οι L. Essen και J. Parry, στο Εθνικό Εργαστήριο της Μεγάλης Βρετανίας (Britain’s National Laboratory, BNL σήμερα γνωστό ως National Physical Laboratory, NPL), κατασκεύασαν ένα ατομικό ρολόι το οποίο βασιζόταν σε μεταβάσεις ηλεκτρονίων του ατόμου του κεσίου-133 (Essen, 1955). Το μειονέκτημα αυτού του ρολογιού ήταν ο τεράστιος χώρος που καταλάμβαναν τα απάρτια που απαιτούνταν για την κατασκευή του. H διάταξη αυτή δεν λειτούργησε ποτέ ως ρολόι ούτε καν σαν βρόγχος ανατροφοδότησης (όπως θα δούμε παρακάτω). Παρόλα αυτά στη βιβλιογραφία αναφέρεται ως το πρώτο ατομικό ρολόι καθώς η συχνότητα 9.192.631.770 Hz της μετάβασης ανάμεσα σε δύο καταστάσεις της υπέρλεπτης υφής (F=3 και F=4) της θεμελιώδους κατάστασης 6s²S_1/2 του ατόμου του κεσίου, την οποία χρησιμοποίησαν σε αυτό το «ρολόι», υιοθετήθηκε από το Γενικό Συνέδριο Μέτρων και Σταθμών και παραμένει και σήμερα η βάση ορισμού του δευτερόλεπτου στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) (Markowitz et al., 1958).

Την ίδια περίοδο, ένας άλλος συνεργάτης του Rabi, o J. Zacharias, κατόρθωσε να κατασκευάσει ένα μικρό φορητό ατομικό ρολόι και το 1956, σε συνεργασία με την εταιρεία National Company στο Malden της Mασσαχουσέτης, προχώρησε στην κατασκευή το πρώτου εμπορικού ατομικού ρολογιού με την επωνυμία Atomichron. Είχε προηγηθεί η ανεπιτυχής προσπάθειά του για την κατασκευή ενός ρολογιού ατομικού πίδακα, την σύγχρονη εκδοχή του οποίου περιγράφουμε παρακάτω. Ο Zacharias είχε την ευφυή σκέψη πως η εκτόξευση κατακόρυφα προς τα πάνω μιας δέσμης ατόμων κεσίου θα οδηγούσε στην επιβράδυνση των ατόμων, εξαιτίας της βαρύτητας, και αυτό θα έλυνε πολλά τεχνικά προβλήματα. Τα άτομα όμως εξέρχονται από ένα φούρνο (θερμοκρασίας 400 Κ) χαρακτηριζόμενα από μια θερμική κατανομή ταχυτήτων με μια πιο πιθανή τιμή γύρω στα 300 m/s. Η πιθανότητα να υπάρχουν άτομα με ταχύτητες γύρω στα 10 m/s είναι περίπου 10^-6 αυτής των 300 m/s. Αυτό το γεγονός και μόνο κατέστησε τις προσπάθειες του Zacharias ατελέσφορες. Η ιστορία των ατομικών ρολογιών από την αρχική σύλληψη έως την πρώτη εμπορική τους έκδοση έχει παρουσιαστεί από τον κορυφαίο ιστορικό της επιστήμης P. Forman σε ένα άρθρο του το 1985 (Forman, 1985)

Η ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Όλα τα ρολόγια μέχρι σήμερα στηρίζονται στην ταλάντωση ενός φυσικού συστήματος είτε αυτή είναι η περιστροφή της Γης γύρω από τον εαυτό της, είτε η ταλάντωση ενός εκκρεμούς ή, ακόμη, οι ηλεκτρομηχανικές ταλαντώσεις ενός κρυστάλλου χαλαζία. Όπως γνωρίζουμε σε ένα άτομο τα ηλεκτρόνια διατάσσονται σε συγκεκριμένες ενεργειακές στάθμες γύρω από τον πυρήνα. Ένα ηλεκτρόνιο, ευρισκόμενο σε μια στάθμη μπορεί, απορροφώντας ένα φωτόνιο συγκεκριμένης συχνότητας, να μεταβεί σε μια υψηλότερη ενεργειακή στάθμη και από εκεί, εκπέμποντας ένα φωτόνιο της ίδιας συχνότητας, να επιστρέψει πάλι στην αρχική του στάθμη. Αυτή η μετάβαση διαρκεί συγκεκριμένο χρόνο και, εάν εμείς διεγείρουμε διαρκώς το άτομο εξωτερικά με χρήση κατάλληλων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, αποτελεί το κατάλληλο περιοδικό φαινόμενο που απαιτείται για την λειτουργία του ατομικού ρολογιού.

Τα άτομα δεν είναι τόσο πολύπλοκα όσο οι μηχανικοί ταλαντωτές. Η χρήση των ατόμων ως πρότυπα συχνότητας και χρόνου έχει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι της χρήσης μακροσκοπικών ταλαντωτών για δύο λόγους. Πρώτον, οι μεταπτώσεις ηλεκτρονίων μεταξύ των διαφόρων ατομικών σταθμών είναι πανομοιότυπες ως προς τα φυσικά τους χαρακτηριστικά σε όλα τα άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου. Πράγματι, η διάρκεια ζωής ενός ατόμου είναι μεγαλύτερη από 10²⁵ s, ένα χρονικό διάστημα πολύ μεγαλύτερο από την αναμενόμενη διάρκεια ζωής του Σύμπαντος, η οποία έχει υπολογιστεί στα 10¹⁰ s. Δεύτερον, σε αντίθεση με τις μηχανικές συσκευές, τα άτομα δεν υπόκεινται σε φθορές, επομένως οι ιδιότητές τους δεν αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Ένας μακροσκοπικός ταλαντωτής υφίσταται παραμόρφωση υλικού κατά τη λειτουργία του, οδηγώντας σε αλλαγές στην περίοδο ταλάντωσης καθώς περνά ο καιρός. Ωστόσο, ένας συνήθης ταλαντωτής που είναι πλήρως απομονωμένος από εξωτερικές αλληλεπιδράσεις, χωρίς η διαδικασία της μέτρησης να του προκαλεί φθορές, θα αποτελούσε ένα «τέλειο» χρονόμετρο.

Η ακρίβεια ενός ατομικού ρολογιού εξαρτάται κυρίως από τρεις παράγοντες. Πρώτα από τη θερμοκρασία των ατόμων, γιατί όσο πιο χαμηλή είναι, τόσο πιο αργά κινούνται τα άτομα άρα τόσο πιο μεγάλος είναι ο χρόνος στον οποίο αλληλεπιδρούμε με αυτά. Δεύτερον, από τη συχνότητα των εκπεμπόμενων φωτονίων κατά τη μετάβαση των ηλεκτρονίων από τη διεγερμένη στη θεμελιώδη στάθμη. Αυτό γιατί όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα της βασικής ταλάντωσης ενός ρολογιού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια με την οποία μετράμε τον χρόνο. Τέλος, η ακρίβεια ενός ατομικού ρολογιού εξαρτάται και από την ενεργειακή «στενότητα» της διεγερμένης στάθμης. Όπως προβλέπει η κβαντική μηχανική η χρονική διάρκεια Δτ μιας μετάβασης και το ενεργειακό της εύρος ΔΕ συνδέονται από την σχέση αβεβαιότητας ΔΕΔτ ≥ ħ (όπου ħ η ανηγμένη σταθερά του Planck, ħ=h/2π) . Από τη σχέση αυτή είναι προφανές πως όταν η χρονική διάρκεια Δτ είναι μεγάλη το ενεργειακό εύρος ΔΕ είναι μικρό («στενό») άρα και η συχνότητα του εκπεμπόμενου φωτονίου είναι καθορισμένη με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Τα ατομικά ρολόγια της πρώτης γενιάς αξιοποιούσαν κυρίως ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες στην περιοχή των μικροκυμάτων. Για να κατασκευάσουμε ατομικά ρολόγια μεγαλύτερης ακρίβειας θα χρειαστεί να στραφούμε προς τις υψηλότερες συχνότητες, όπως αυτές του ορατού (οπτικού) τμήματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Σήμερα η έρευνα εστιάζεται στην κατασκευή οπτικών ατομικών ρολογιών. Το πρώτο τέτοιο ρολόι, που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο NIST το 2001 από την ερευνητική ομάδα του D. J. Wineland, βασίστηκε σε ένα μεμονωμένο παγιδευμένο ιόν υδραργύρου (Diddams, 2001). Σε αυτή την κατηγορία ατομικών ρολογιών ο «ταλαντωτής» είναι το περιοδικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο μιας δέσμης λέιζερ. Η συχνότητα των λέιζερ είναι αρκετά σταθερή, αλλά σιγά-σιγά μεταβάλλεται λόγω διαφόρων επιδράσεων από το περιβάλλον. Εμείς προσπαθούμε να «κλειδώσουμε» τη συχνότητά του λέιζερ σε μια «απόλυτη» συχνότητα αναφοράς, αυτήν μιας ατομικής μετάβασης. Για το σκοπό αυτό κατευθύνουμε ένα μέρος της δέσμης λέιζερ σε ένα σύνολο ατόμων ή σε ένα μεμονωμένο ιόν, φροντίζoντας ώστε η συχνότητα του λέιζερ να είναι συντονισμένη με μια ατομική μετάβαση. Τα άτομα απορροφούν το φως του λέιζερ και διεγείρονται. Στη συνέχεια κατασκευάζουμε ένα βρόχο ανάδρασης με βάση την ατομική απόκριση με τον οποίο «κρατάμε» τη συχνότητα του λέιζερ σταθερή ως προς αυτήν της ατομικής συχνότητας μετάβασης. Το αποτέλεσμα είναι μια εξαιρετικά σταθερή και καλά καθορισμένη συχνότητα εξόδου για τη δέσμη του λέιζερ (Εικ.1).

Εικ. 1: Σχηματική αναπαράσταση των βασικών σταδίων λειτουργίας ενός ατομικού ρολογιού (Cohen-Tannoudji & Guéry-Odelin, 2011, σ.438).ΤΟ ΡΟΛΟΪ ΑΤΟΜΙΚΟΥ ΠΙΔΑΚΑ

Όπως αναφέραμε παραπάνω η πρώτη προσπάθεια κατασκευής ενός ρολογιού ατομικού πίδακα έγινε από τον Zacharias ενώ το 1982 είχαμε μια πιο σύγχρονη εκδοχή αυτού του ρολογιού (De Marchi, 1982). Η αιτία της αποτυχίας αυτών των ατομικών ρολογιών ήταν πως ο πίδακας ατόμων ήταν με τη μορφή θερμικής δέσμης όπου τα περιζήτητα βραδέως κινούμενα άτομα είναι πολύ λίγα σε ποσοστό με αποτέλεσμα το σήμα που λάμβαναν οι πειραματιστές να ήταν αρκετά ασθενές.

Την λύση σε αυτό το πρόβλημα έδωσαν οι νέες τεχνικές παγίδευσης και επιβράδυνσης της κίνησης των ατόμων και ιδιαίτερα η επίτευξη της οπτικής μελάσας (optical molasse) (Lembessis, 2020). Πρόκειται για ένα βραδυκίνητο μόρφωμα ατόμων (από όπου προέρχεται και το όνομα) το οποίο, για παράδειγμα, στην περίπτωση του κεσίου, αποτελείται από περίπου δέκα εκατομμύρια άτομα, με μέση ταχύτητα 1 cm/s. To μόρφωμα αυτό έχει μέγεθος λίγα χιλιοστά.

Η αρχή λειτουργίας φαίνεται στο σχήμα της Εικ.2. Τρία ζεύγη δεσμών λέιζερ χρησιμοποιούνται για την παρασκευή της οπτικής μελάσας. Στη συνέχεια ρυθμίζοντας τις συχνότητες των δύο κατακόρυφων δεσμών λέιζερ το μόρφωμα της οπτικής μελάσας εκτοξεύεται κατακόρυφα προς τα πάνω. Κατά τη διάρκεια της κίνησης του διαστέλλεται διαρκώς. Κατά την φάση της ανόδου καθώς και της καθόδου διέρχεται δύο φορές από το εσωτερικό μιας ηλεκτρομαγνητικής κοιλότητας μικροκυμάτων. H κοιλότητα αυτή παρέχει μικροκύματα με συχνότητα πολύ κοντά σε αυτήν των φωτονίων που εκπέμπονται σε μια συγκεκριμένη μετάβαση της υπέρλεπτης υφής του ατόμου του κεσίου. Η συχνότητα αυτών των μικροκυμάτων μεταβάλλεται διαρκώς μέχρι να επιτευχθεί συντονισμός με τις καταστάσεις του κεσίου. Ακριβώς κάτω από την κοιλότητα βρίσκεται μια άλλη διάταξη λέιζερ η οποία διεγείρει τα άτομα ωθώντας τα σε φθορισμό. Από το σήμα του φθορισμού παίρνουμε πληροφορία για τον αριθμό των ατόμων που έχουν διεγερθεί. Ένας βρόγχος ανατροφοδότησης προσαρμόζει την συχνότητα μικροκυμάτων ώστε να διατηρείται ο συντονισμός. Αυτή η συχνότητα είναι που ορίζει το δευτερόλεπτο στα ατομικά ρολόγια. Το ατομικό ρολόι δίνει ένα συνεχές σήμα συχνότητας που χρησιμοποιείται για τον ορισμό του δευτερολέπτου. Μετρώντας κύκλους αυτού του σήματος μπορούμε με ακρίβεια να μετρήσουμε χρονικά διαστήματα.

Εικ. 2. Το ρολόι του ατομικού πίδακα.

ΝΕΕΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ

Η ανάπτυξη των οπτικών κρυστάλλων ατόμων ^[1](optical lattices) έχει ανοίξει νέες προοπτικές στην βελτίωση της απόδοσης των ατομικών ρολογιών. Τα πρώτα ατομικά ρολόγια είτε είχαν βασιστεί σε μεμονωμένα παγιδευμένα ιόντα ή σε σύνολα εκατομμυρίων ψυχρών ατόμων που είχαν επιβραδυνθεί από δέσμες λέιζερ. Στην πρώτη περίπτωση είχαμε το μειονέκτημα του ασθενούς σήματος. Στη δεύτερη περίπτωση, λόγω του μεγάλου αριθμού ατόμων, λαμβάναμε μεν σήμα αυξημένης έντασης αλλά είχαμε το πρόβλημα με τη επίδραση του φαινόμενου Doppler^[2]. Οι οπτικοί κρύσταλλοι ατόμων συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα και των δύο περιπτώσεων (Oats, 2015). Με το να συγκρατούν ένα σημαντικό αριθμό ατόμων σε κάθε παγιδευτική θέση βελτιώνουν την ένταση του σήματος. Έπειτα, επειδή πρακτικά τα παγιδευμένα άτομα είναι ακίνητα, αποφεύγουμε προβλήματα που σχετίζονται με την επίδραση του φαινόμενου Doppler. Τέλος, σε έναν οπτικό κρύσταλλο τα άτομα παραμένουν παγιδευμένα περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο (ποσό τεράστιο για τις ατομικές κλίμακες) οπότε η μέτρηση των ηλεκτρονιακών «τικ» του ατομικού ρολογιού (που διαρκούν περίπου ένα εκατομυριοστό του δευτερόλεπτου) μπορεί να γίνει με πολύ υψηλή ανάλυση. Με τα ατομικά ρολόγια οπτικών κρυστάλλων η ακρίβεια μέτρησης του χρόνου έχει φτάσει στο επίπεδο του 10^-18.

Το πρώτο ρολόι οπτικού κρυστάλλου ατόμων, το οποίο βασίστηκε σε παγιδευμένα άτομα στρόντιου, κατασκευάστηκε το 2003 στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο (Takamoto, 2005). Στη συνέχεια ακολούθησαν παρόμοια ρολόγια στρόντιου στο JILA του Κολοράντο και στο Systèmes de Référence Temps-Espace στο Παρίσι. Στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) των ΗΠΑ παρουσιάστηκε ένα ρολόι οπτικού κρυστάλλου με βάση το υττέρβιο (στοιχείο των σπάνιων γαιών). Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει αξιοσημείωτα βήματα στην κατασκευή τέτοιων ρολογιών χρησιμοποιώντας άτομα υδράργυρου και μαγνήσιου. Το 2024 ανακοινώθηκε η κατασκευή του πιο ακριβούς ρολογιού οπτικού κρυστάλλων ατόμων στο JILA του Colorado. To ρολόι αυτό αξιοποίησε άτομα στρόντιου και έφτασε σε ακρίβεια 8.1×10^-19 (Aeppli et al., 2024). Ένα πλήθος από ρολόγια οπτικών κρυστάλλων είναι τώρα υπό κατασκευή σε όλο τον κόσμο, ενώ ακόμη περισσότερα βρίσκονται στο στάδιο του σχεδιασμού.

Εικ. 3. Χρονολογική εξέλιξη των διαφόρων τύπων ατομικών ρολογιών και της σχετικής τους ακρίβειας (Cohen-Tannoudji & Guéry-Odelin, 2011, σ.468).Ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα σε ένα ατομικό ρολόι οπτικού πλέγματος είναι η σωστή επιλογή των ατομικών σταθμών. Ο λόγος είναι πως το ίδιο το φως του πλέγματος που παγιδεύει τα άτομα μεταβάλλει ταυτόχρονα την ενέργεια αυτών των σταθμών. Αυτό έχει ως συνέπεια την μεταβολή της συχνότητας των μεταβάσεων των ηλεκτρονίων. Η λύση είναι να χρησιμοποιηθούν μεταβάσεις τέτοιες που οι μεταβολές, στη θεμελιώδη και στη διεγερμένη στάθμη να είναι ίσες. Με αυτόν τον τρόπο η ενεργειακή διαφορά μεταξύ των σταθμών παραμένει η ίδια. Για αυτό το σκοπό κατάλληλο είναι το άτομο του στρόντιου του οποίου η ηλεκτρονιακή δομή μας παρέχει τέτοιες μεταβάσεις. Οι μεταβάσεις που χρειάζονται σε ένα ατομικό ρολόι πρέπει, επίσης, να έχουν πολύ μικρή εξάρτηση από την πόλωση του φωτός του οπτικού πλέγματος κάτι που είναι ένας πραγματικός «πονοκέφαλος» για τους πειραματικούς φυσικούς.

Εκτός από τα ρολόγια ατομικών κρυστάλλων στα οποία εμπλέκεται ένας πολύ μεγάλος αριθμός ατόμων υπάρχουν και ρολόγια που λειτουργούν με μεμονωμένα ατομικά σωματίδια και συγκεκριμένα με ιόντα. Σε αυτήν την περίπτωση ένα ιόν παγιδεύεται από μια διάταξη ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και στη συνέχεια αλληλεπιδρά με ένα λέιζερ που διεγείρει μια ατομική μετάβαση. Προς το παρόν, το πιο ακριβές από αυτά τα ρολόγια (9.4×10^-19) χρησιμοποιεί ένα ιόν αλουμινίου Al⁺, (Brewer et al., 2023). Ωστόσο, στον αγώνα για έναν πρακτικό και εύκολα αναπαραγώγιμο νέο ορισμό του δευτερολέπτου, το ελαφρώς λιγότερο τέλειο αλλά πολύ πιο πρακτικό ρολόι ιόντων υττέρβιου Yb⁺ (Tofful et al., 2024) έχει πρωτοστατήσει τα τελευταία χρόνια. Οι δύο τεχνολογίες συνεχίζουν να εξελίσσονται παράλληλα, με το Al⁺ να διευρύνει τα όρια του τι είναι ουσιαστικά εφικτό και το Yb⁺ να επιδεικνύει τι είναι λειτουργικά εφικτό.

Τα ρολόγια ενός ιόντος αποφεύγουν τον θόρυβο που εισάγουν οι κρύσταλλοι ατόμων σε ένα σύστημα καθώς διακρίνονται για την ιδιαίτερα χαμηλή ευαισθησία τους σε εξωτερικά πεδία και στο περιβάλλον. Τα ρολόγια οπτικών κρυστάλλων ατόμων, ωστόσο, εξετάζουν χιλιάδες άτομα ταυτόχρονα, βελτιώνοντας την ακρίβεια. Οι δύο αυτοί διαφορετικοί τύποι ρολογιών εναλλάσσουν την πρώτη θέση στην ακρίβεια μέτρησης του χρόνου τις τελευταίες δύο δεκαετίες.

Για να πετύχουμε όσο το δυνατόν υψηλότερη ακρίβεια στη λειτουργία των ατομικών ρολογιών οφείλουμε να λάβουμε υπόψη και τα συστηματικά σφάλματα που υπεισέρχονται στη λειτουργία τους. Στα ατομικά ρολόγια οπτικών κρυστάλλων η πιο σημαντική πηγή συστηματικών σφαλμάτων είναι οι κρούσεις μεταξύ των ατόμων, που στην περίπτωση μεγάλου αριθμού ατόμων είναι πολύ σημαντικές. Ένας τρόπος να απαλλαγούμε από αυτές είναι η χρήση ισοτόπων των ατόμων που είναι φερμιόνια. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι κρούσεις μεταξύ των φερμιονίων είναι σχεδόν αμελητέες. Ανάμεσα στα άλλα συστηματικά σφάλματα που υπεισέρχονται στην λειτουργία των ατομικών ρολογιών είναι οι ατέλειες στην περιοδική δομή του οπτικού κρυστάλλου καθώς και η υπέρυθρη θερμική ακτινοβολία του περιβάλλοντος. Αυτά τα σφάλματα μπορούν να επιφέρουν ενεργειακές μετατοπίσεις στις ενεργειακές στάθμες της τάξης του 10^-15 . Για να αντιμετωπιστεί η επίδραση της ακτινοβολίας του περιβάλλοντος τα ατομικά ρολόγια τοποθετούνται μέσα σε «μίνι» θαλάμους σε κρυογενικές θερμοκρασίες (χαμηλώτερες των 100 Κ). Στα ρολόγια ιόντων επειδή εμπλέκεται μόνο ένα σωματίδιο η εκτίμηση των συστηματικών σφαλμάτων καθώς και ο έλεγχος της κίνησης του ιόντος είναι κατά πολύ πιο εύκολη υπόθεση για τους πειραματικούς.

Κλείνοντας αυτήν την παράγραφο θα πρέπει να αναφερθούμε και σε μια αξιοσημείωτη πρόοδο που έλαβε χώρα μέσα στο 2024. Πρόκειται για την πειραματική επίδειξη ενός πυρηνικού ρολογιού βασισμένου στο θόριο (Zhang et al., 2024). Αυτός ο τύπος ρολογιού χρησιμοποιεί μια πυρηνική μετάβαση – μια μετατόπιση στην κβαντική κατάσταση των ατομικών πυρήνων – αντί για μια μετάβαση ηλεκτρονίων. Επειδή οι πυρήνες είναι λιγότερο ευαίσθητοι σε εξωτερικές παρεμβολές σε σύγκριση με τα ηλεκτρόνια, τα πυρηνικά ρολόγια μπορεί να γίνουν ακόμη πιο ακριβή από τα οπτικά ρολόγια μόλις βελτιωθεί η τεχνολογία.

Το αναμενόμενο πλεονέκτημα ενός πυρηνικού ρολογιού είναι ότι ο πυρήνας είναι μικρότερος από το άτομο έως και πέντε τάξεις μεγέθους, με αντίστοιχα μικρότερες μαγνητικές διπολικές και ηλεκτρικές τετραπολικές ροπές, και επομένως επηρεάζεται σημαντικά λιγότερο από εξωτερικά μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία. Τέτοιες εξωτερικές διαταραχές αποτελούν τον περιοριστικό παράγοντα για την επίτευξη μεγαλύτερης ακρίβειας στα ατομικά ρολόγια. Λόγω αυτού του πλεονεκτήματος, ένα πυρηνικό οπτικό ρολόι αναμένεται να επιτύχει χρονική ακρίβεια που πλησιάζει το 10⁻¹⁹, μια δεκαπλάσια βελτίωση σε σχέση με τα ηλεκτρονικά ρολόγια.

Η ΑΝΑΓΝΩΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΣΕ ΕΝΑ ΑΤΟΜΙΚΟ ΡΟΛΟΪ

Ένα σύνηθες ρολόι παρέχει τη δυνατότητα ανάγνωσης του χρόνου μέσω μιας διεπιφάνειας με δείκτες (αναλογικά ρολόγια) ή χωρίς αυτούς (ψηφιακά ρολόγια). Πώς, όμως, διαβάζουμε το χρόνο σε ένα ατομικό ρολόι; Αυτό είναι ένα ιδιαίτερα δύσκολο θέμα που θα μπορούσε να αποφέρει και το βραβείο Νόμπελ σε αυτόν/ήν που θα κατόρθωνε να το επιλύσει. Δεν είναι τυχαίο που στα περισσότερα επιστημονικά άρθρα αυτό το ζήτημα συνήθως παραλείπεται. Στην πραγματικότητα, αυτό που περιγράψαμε έως τώρα είναι η παραγωγή μιας πρότυπης συχνότητας. Για να καταλήξουμε από μια πρότυπη συχνότητα σε ένα «ρολόι», είναι απαραίτητο να συμπεριλάβουμε κάποιου είδους μετρητή/καταγραφέα του χρόνου. Όσον αφορά τα ατομικά ρολόγια μικροκυμάτων αυτό είναι εύκολο, καθώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ηλεκτρονικούς μετρητές που διατίθενται στο εμπόριο. Με αυτούς μετράμε, για παράδειγμα, τους μηδενισμούς ενός ηλεκτρονικού σήματος. Σύμφωνα με τον ορισμό του SI, το ένα δευτερόλεπτο ορίζεται ως το χρονικό διάστημα κατά το οποίο λαμβάνουν χώρα 9.192.631.703 μηδενισμοί της ακτινοβολίας μικροκυμάτων που παράγεται σε μια μετάβαση ενός ηλεκτρονίου ανάμεσα σε δύο συγκεκριμένες ενεργειακές στάθμες του ατόμου του κεσίου. Με έναν ηλεκτρονικό αλγόριθμο επεξεργασίας (το αντίστοιχο των γραναζιών ενός παλαιού ρολογιού) μπορούμε, μετρώντας αυτούς τους μηδενισμούς, να δημιουργήσουμε μια ψηφιακή ανάγνωση του χρόνου.

Στην περίπτωση των οπτικών ρολογιών, η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη. Οι οπτικές συχνότητες (της τάξης των 10¹⁵ Hz), είναι πολύ υψηλές για να μετρηθούν άμεσα – αυτό το απλό γεγονός καθυστέρησε την πρόοδο στον τομέα για δέκα με είκοσι χρόνια. Στην αυγή του εικοστού πρώτου αιώνα, ωστόσο, το πρόβλημα λύθηκε από τους T. Hänsch και J. Hall με τη χρήση ενός ειδικού τύπου παλμικού λέιζερ που εκπέμπει μια χτένα συχνοτήτων (frequency comb) (Hall & Hänsch, 2004). Πρόκειται στην ουσία για ένα διακριτό φάσμα συχνοτήτων στο οποίο κάθε συχνότητα ισαπέχει από την προηγούμενη και την επόμενη^[3]. Για αυτό το επίτευγμα οι Hänsch και Hall μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ φυσικής του 2005. Με τη μέθοδο αυτή υποδιαιρούμε μια οπτική συχνότητα σε μια σειρά μικροκυματικών συχνοτήτων που μπορούν να μετρηθούν με τις υπάρχουσες τεχνικές. Το κρίσιμο θέμα είναι αυτή η διαδικασία διαίρεσης να μην εξασθενεί αισθητά την απόδοση της διάταξης. Συνοψίζοντας μπορούμε να πούμε πως ένα ολοκληρωμένο ατομικό ρολόι οπτικών συχνοτήτων αποτελείται από μια πρότυπη οπτική συχνότητα, μια χτένα συχνοτήτων, έναν μετρητή και ένα ηλεκτρονικό σύστημα ανάγνωσης.

ΤΑ ΑΤΟΜΙΚΑ ΡΟΛΟΓΙΑ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ

Η κίνηση των ατόμων επηρεάζεται, όπως είναι προφανές, από την βαρύτητα και αυτό επιδρά αρνητικά στην απόδοση των ατομικών ρολογιών. Η απάντηση θα ήταν να μεταφέρουμε τα ατομικά ρολόγια σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Κάτι τέτοιο συμβαίνει, για παράδειγμα, στο εσωτερικό ενός δορυφόρου. Πριν όμως φτάσουμε σε αυτό το σημείο, οι ερευνητές προσπάθησαν να εκμεταλλευτούν έναν άλλο τρόπο δημιουργίας συνθηκών έλλειψης βαρύτητας. Τοποθέτησαν τα ατομικά ρολόγια σε ένα αεροπλάνο που ακολουθούσε παραβολική τροχιά στην πτήση του. Ο πιλότος αρχικά έδινε ανοδική τροχιά στο αεροπλάνο και μετά «έσβηνε» τη μηχανή ώστε το αεροσκάφος να ακολουθήσει παραβολική τροχιά (στην πράξη να κάνει μια πλάγια βολή όπως λέγαμε στο σχολείο). Μόλις το αεροπλάνο βρισκόταν σε κάθοδο ο πιλότος «άναβε» πάλι τις μηχανές και η διαδιακασία άρχιζε από την αρχή. Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζουμε περίπου είκοσι δευτερόλεπτα στη διάρκεια των οποίων το αεροπλάνο βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση, άρα στο εσωτερικό του επικρατούν συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Αυτή η μέθοδος αύξησε την απόδοση των ατομικών ρολογιών κατά δέκα φορές (Laurent et al., 1998).

H επιτυχία αυτών των πειραμάτων οδήγησε την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) στην εκπόνηση του προγράμματος ACES (Atomic Clock Ensembles in Space). Σκοπός του, όπως φανερώνει και το όνομά του, είναι η τοποθέτηση ενός ατομικού ρολογιού ψυχρών ατόμων μαζί με ένα μέιζερ υδρογόνου στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (International Space Station, ISS). Απώτερος στόχος είναι το σήμα από αυτό το ρολόι να χρησιμοποιηθεί για τον συγχρονισμό όλων το ρολογιών στη Γη και στους δορυφόρους του GPS και του Galileo.

Το δεύτερο μεγαλεπήβολο πρόγραμμα είναι η τοποθέτηση από τη NASA στον ISS του Εργαστήριου Ψυχρών Ατόμων (Cold Atoms Laboratory, CAL) στις 21 Μαΐου του 2018. To σύστημα αυτό αναπτύχθηκε από το Εργαστήριο Αεριοπροώθησης (Gas Turbine Propulsion Laboratory) της NASA. Στις 30 Ιουνίου της ίδιας χρονιάς ανακοινώθηκε η επίτευξη του πρώτου συμπυκνώματος Bose-Einstein από άτομα ρουβιδίου για πρώτη φορά σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας^[4]. Στη Γη, λόγω της βαρύτητας, τέτοια συμπυκνώματα μπορούν να παρατηρηθούν μόνο για κλάσματα του δευτερολέπτου. Αλλά στον ISS, με την κατά πολύ ασθενέστερη βαρύτητα, μπορεί να παρατηρηθούν για περισσότερο χρόνο, ίσως μεγαλύτερο από δέκα δευτερόλεπτα. Τα πειράματα αυτά αναμένεται, εκτός των άλλων, να συμβάλλουν στην ανάπτυξη ακόμη πιο ευαίσθητων ατομικών ρολογιών.

ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Το επόμενο ερώτημα που απασχολεί τους ερευνητές είναι πως θα βελτιώσουν την ακρίβεια των ατομικών ρολογιών μέχρι το πολυπόθητο δέκατο ένατο ψηφίο (ακρίβεια 10^-19). Όμως μέχρι να έλθει εκείνη η στιγμή, ήδη έχει αρχίσει η χρήση ατομικών ρολογιών σε εφαρμογές έξω από το εργαστήριο, τόσο προς όφελος της βασικής επιστήμης όσο και της τεχνολογίας. Για την ώρα τα ατομικά ρολόγια έχουν παίξει σημαντικό ρόλο σε τεχνολογίες όπως τα παγκόσμια συστήματα εντοπισμού, οι σύγχρονες τηλεπικοινωνίες και τα ραδιοτηλεσκόπια. Η βελτίωση τους θα ενισχύσει περαιτέρω την απόδοση αυτών των «παραδοσιακών» εφαρμογών. Ανάμεσα στους άλλους τομείς που αναμένεται να έχουμε ευεργετικές εφαρμογές είναι η πλοήγηση βαθέως διαστήματος και τα ηλεκτρονικά σήματα χαμηλού θορύβου που παράγονται από φωτονικά κυκλώματα.

Τα ατομικά ρολόγια, με την πρωτόγνωρη ακρίβειά τους, έχουν σημαντική συνεισφορά στις πειραματικές δοκιμές διαφόρων προβλέψεων της θεωρητικής φυσικής. Ανάμεσα σε αυτές είναι η διερεύνηση της πιθανής επίδρασης της βαρύτητας στις τιμές των θεμελιωδών σταθερών της φυσικής (όπως η σταθερά λεπτής υφής). Ένα άλλο φαινόμενο στο οποίο μπορούν να αξιοποιηθούν τα ατομικά ρολόγια είναι η πρόβλεψη της ΓΘΣ για την βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό. Μπορούμε να το αντιληφθούμε με έναν απλό υπολογισμό: δύο ρολόγια που βρίσκονται σε μια διαφορά ύψους δz παρουσιάζουν, σύμφωνα με τη ΓΘΣ, μια σχετική διαφορά συχνοτήτων δf/f= gδz/c², όπου g η επιτάχυνση της βαρύτητας και c η ταχύτητα του φωτός. Εάν υποθέσουμε πως δz = 1 m, g = 10 m/s² και c = 3×10⁸ m/s, τότε δf/f = 10^-16. Αυτό σημαίνει πως η ακρίβεια ενός ατομικού ρολογιού μικροκυμάτων μας επιτρέπει να ανιχνεύουμε υψομετρικές διαφορές δύο ρολογιών της τάξης του ενός μέτρου. Η χρήση ατομικών ρολογιών στο ορατό μέρος του φάσματος μπορεί να οδηγήσει σε ανίχνευση υψομετρικών διαφορών της τάξης των τριάντα εκατοστών (Chou et al., 2010).

Αρκετά ενδιαφέρον είναι πως η λειτουργία των ατομικών ρολογιών έχει όλα τα φόντα να εξελιχθεί σε ένα πεδίο στο οποίο δοκιμάζονται τα όρια ισχύος θεμελιωδών αρχών της φυσικής. Η ακρίβεια στην μέτρηση του χρόνου είναι και αυτή μια φυσική διαδικασία που υπάγεται στους φυσικούς νόμους. Ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος προβλέπει ότι αν θέλουμε να κάνουμε ένα ρολόι πιο ακριβές – μειώνοντας έτσι την εντροπία στο σύστημα – πρέπει να του προσθέσουμε ενέργεια. Οποιαδήποτε αύξηση της ενέργειας, ωστόσο, αυξάνει αναγκαστικά την ποσότητα της θερμότητας που εκλύει το ρολόι στο περιβάλλον του. Ως εκ τούτου, όσο πιο ακριβές είναι το ρολόι, τόσο περισσότερο αυξάνεται η εντροπία του σύμπαντος – και τόσο πιο αυστηρά γίνονται τα τελικά όρια στην ακρίβεια του ρολογιού. Σύμφωνα με μια πρόσφατη έρευνα (Meier F. et al., 2025) το εμπόδιο αυτό μπορεί να παρακαμφθεί καθώς η αιτία αύξησης της εντροπίας βρίσκεται στην καταμέτρηση του χρόνου η οποία προϋποθέτει μια παρατήρηση πάνω στο σύστημα. Λογικά, επομένως, η λύση βρίσκεται στο σχεδιασμό συστημάτων στα οποία η μέτρηση του χρόνου θα συμπεριλαμβάνει όσο το δυνατόν μικρότερο αριθμό παρατηρήσεων.

H προηγούμενη συζήτηση οδηγεί στο συμπέρασμα πως αν κατορθώσουμε να κατασκευάσουμε πολύ ευαίσθητα ατομικά ρολόγια θα μπορούσαμε να τα αξιοποιήσουμε και στην ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων συγκρίνοντας μετρήσεις από ένα δίκτυο οπτικών ρολογιών. Από την άλλη όμως, η τόσο μεγάλη ευαισθησία θα ήταν μειονέκτημα για την χρονομέτρηση πάνω στη Γη καθώς μια ανύψωση έστω και κατά ένα εκατοστό οδηγεί σε διακυμάνσεις του μετρούμενου χρόνου της τάξης του 10^-18.Τα μελλοντικά υπερ-ακριβή ατομικά ρολόγια που θα είναι εγκατεστημένα στη Γη θα πρέπει να συνυπολογίζουν τα αποτελέσματα φαινομένων, όπως οι παλίρροιες και άλλα, που μπορούν να επιφέρουν και διακυμάνσεις της τάξης του 10^-17 . Τα ατομικά ρολόγια θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον προσδιορισμό μιας γεωειδούς επιφάνειας, δηλαδή μιας επιφάνειας όπου όλα τα σημεία έχουν την ίδια τιμή βαρυτικού δυναμικού.

Αφήσαμε για το τέλος αυτής της ενότητας το ζήτημα της ανάπτυξης ατομικών ρολογιών πέρα από τους τέσσερις τοίχους ενός επιστημονικού εργαστηρίου. Στις 13 Νοέμβρη του 2023 η εταιρεία Vector Atomic στις ΗΠΑ παρήγαγε το πρώτο φορητό ατομικό ρολόι για εμπορική εκμετάλλευση στον κόσμο με την επωνυμία Evergreen 30 (EG 30) με ακρίβεια χρονομέτρησης της τάξης του 10^-15. Ακολούθησε η εμπορική παραγωγή ατομικών ρολογιών σε πολλές χώρες, όπως η Γαλλία, το Ισραήλ, η Κίνα, η Ελβετία, η Γερμανία και το Ηνωμένο Βασίλειο.

Ο ΕΠΑΝΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΥΤΕΡΟΛΕΠΤΟΥ

Η πρόοδος και εξέλιξη των ατομικών ρολογιών θέτει επί τάπητος την ανάγκη επαναπροσδιορισμού της βασικής μονάδας του χρόνου, που σήμερα ορίζεται με βάση τη μετάβαση ηλεκτρονίων ανάμεσα σε δύο συγκεκριμένες στάθμες στο άτομο του κεσίου.

Από το 1967, το ένα δευτερόλεπτο ορίζεται, όπως προαναφέραμε, ως το χρονικό διάστημα που χρειάζεται ώστε να συμβούν 9.192.631.703 μηδενισμοί της ακτινοβολίας μικροκυμάτων που παράγεται σε μια μετάβαση ενός ηλεκτρονίου ανάμεσα σε δύο συγκεκριμένες ενεργειακές στάθμες του ατόμου του κεσίου. Αλλά όπως είδαμε τα ρολόγια κεσίου δεν είναι πλέον οι πιο ακριβείς χρονομέτρες γεγονός που θέτει επί τάπητος το ζήτημα αναθεώρησης του ορισμού του δευτερολέπτου. Το 2024 το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών στις Sèvres της Γαλλίας όρισε μια ομάδα εργασίας καθήκον της οποίας είναι η διατύπωση των κριτηρίων για τον επαναπροσδιορισμό του δευτερολέπτου. Αυτά περιλαμβάνουν ότι το νέο πρότυπο θα καθοριστεί από μετρήσεις σε τουλάχιστον τρία διαφορετικά ρολόγια σε διαφορετικά ιδρύματα, ότι αυτές οι μετρήσεις θα συγκρίνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα με τιμές από άλλους τύπους ρολογιών και ότι εργαστήρια σε όλο τον κόσμο θα είναι σε θέση να κατασκευάσουν τα δικά τους ρολόγια για να μετρούν τη συχνότητα-στόχο. Εάν σημειωθεί επαρκής πρόοδος μέχρι και το 2026, τότε το 2030 θα είμαστε σε θέση να αλλάξουμε τον ορισμό του δευτερόλεπτου.ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

[1] Ο αναγνώστης που θέλει να κατανοήσει την φυσική και τις εφαρμογές των οπτικών κρυστάλλων ατόμων μπορεί να καταφύγει στο εκτεταμένο αφιέρωμα του InS σε αυτούς. ↑ ↩

[2] Πρόκειται για τη μεταβολή της τιμής της συχνότητας που εκπέμπει μια πηγή όταν αυτή και ο παρατηρητής βρίσκονται σε σχετική κίνηση μεταξύ τους. ↑ ↩

[3] Μια αριθμητική πρόοδος συχνοτήτων στην ουσία. ↑ ↩

[4] https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7202. Ημερομηνία τελευταίας πρόσβασης 12/01/2025. ↑ ↩

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Aeppli, A., Kim, K., Warfield, W., Safronova, M.S. and Ye, J., 2024. Clock with 8× 10-19 systematic uncertainty. Physical Review Letters, 133(2), p.023401. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.023401

Brewer, S.M., Chen, J.S., Hankin, A.M., Clements, E.R., Chou, C.W., Wineland, D.J., Hume, D.B. and Leibrandt, D.R., 2023. 27 Al+ Quantum-Logic Clock with a Systematic Uncertainty below 10-18 ((vol 123, 033201, 2019). Physical Review Letters, 131(5). https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.033201

Chou, C., W., Hume, D., B., Rosenband, T., and Wineland, D. J., 2010. Optical clocks and relativity. Science 329, 1630–1633. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1192720

Cohen-Tannoudji, C., and Guéry-Odelin, D., 2011. Advances in Atomic Physics: An Overview. Hackensack, New Jersey USA: World Scientific.

De Marchi, A., 1982. The optically pumped caesium fountain: 10-15 frequency accuracy?. Metrologia, 18(3), p.103. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0026-1394/18/3/002/meta

Diddams, S. A., Udem, Th., Bergquist, J., C., Curtis, E., A., Drullinger, R., E., Hollberg, L., Itano, W., M., Lee, W., D., Oates, C., W., Vogel, K., R., and Wineland, D., J., 2001. An optical clock based on a single trapped 199Hg. Ion. Science 293(5531), 825–828.doi: 10.1126/science.1061171

Essen, L., and Parry, J., V., L., 1955. An atomic standard of frequency and time interval: a cæsium resonator. Nature 176(4476), 280–282. 10.1038/176280a0

Forman, P., 1985. Atomichron@: The Atomic Clock from Concept to Commercial Product. PROCEEDINGS OF THE IEE 73 No 7, 1181-1204. https://ieeexplore.ieee.org/document/1457534

Hall, J., and Hänsch, T., W., 2004. History of optical comb development, in Femtosecond Optical Frequency Comb: Principle, Operation, and Applications, J. Ye and S. T. Cundiff, Eds., New York, USA: Springer. https://link.springer.com/book/10.1007/b102450

Laurent, Ph., Lemonde, P., Simon, E., Santarelli, G., Clairon, A., Dimarcq, N., Petit, P., Audoin, C., and Salomon, C., 1998. A cold atom in absence of gravity. Eur. Phys. J. D 3, 201–204. https://link.springer.com/article/10.1007/PL00021584

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

Markowitz, W., Hall, R.G., Essen, L. and Parry, J.V.L., 1958. Frequency of cesium in terms of ephemeris time. Physical Review Letters, 1(3), p.105. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.1.105

Meier, F., Minoguchi, Y., Sundelin, S., Apollaro, T.J., Erker, P., Gasparinetti, S. and Huber, M., 2025. Precision is not limited by the second law of thermodynamics. Nature Physics, pp.1-6. https://www.nature.com/articles/s41567-025-02929-2

Maxwell, J., C., 1954. Electricity and magnetism (Vol. 2, pp. 257-257). New York: Dover.

McGrew, W., F., Zhang, X., Fasano, R., J., Schaffer, S., A., Beloy, K., Nikolodi, D., Brown, R., C., Hinkley, N., Milani, G., Schioppo, M., Yoon, T., H., and Ludlow, A., D., 2018. Atomic clock performance enabling geodesy below the centimeter level. Nature 564, 87–90. DOI: 10.1038/s41586-018-0738-2

Milner, W., R., Robinson, J., M., Kennedy, C., J., Bothwell, T., Kedar, D., Matei, D., G., Legero, T., Sterr, U., Riehle, F., Leopardi, H., Fortier, T., M., Sherman, J., A., Levine, J., Yao, J., Ye, J. and Oelker, E., 2019. Demonstration of a timescale based on a stable optical carrier Phys. Rev. Lett. 123, 173201. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.173201

Oats C., W., and Ludlow, A., D., 2015. Optical lattice clocks. Optics and Photonics News, January Issue, 37–43.

Rabi, I. Radiofrequency Spectroscopy, Richtmayer Lecture, Columbia University, New York, 20 January 1945.

Sullivan, D., B., 2001, June. Time and frequency measurement at NIST: The first 100 years. In Proceedings of the 2001 IEEE International Frequncy Control Symposium and PDA Exhibition (Cat. No. 01CH37218) (pp. 4-17). IEEE. https://ieeexplore.ieee.org/document/956152

Takamoto, M., Hong, F.L., Higashi, R. and Katori, H., 2005. An optical lattice clock. Nature, 435(7040), pp.321-324. https://www.nature.com/articles/nature03541

Thomson, W., 1879. Treatise on Natural Philosophy, Cambridge, UK: Cambridge University Press, p. 277.

Tofful, A., Baynham, C.F., Curtis, E.A., Parsons, A.O., Robertson, B.I., Schioppo, M., Tunesi, J., Margolis, H.S., Hendricks, R.J., Whale, J. and Thompson, R.C., 2024. ¹⁷¹Yb+ optical clock with $2.2\times 10^{-18}$ systematic uncertainty and absolute frequency measurements. Metrologia, 61(4), p.045001. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1681-7575/ad53cd

Zhang, C., Ooi, T., Higgins, J.S., Doyle, J.F., von der Wense, L., Beeks, K., Leitner, A., Kazakov, G.A., Li, P., Thirolf, P.G. and Schumm, T., 2024. Frequency ratio of the ^229mTh nuclear isomeric transition and the 87Sr atomic clock. Nature, 633(8028), pp.63-70. https://www.nature.com/articles/s41586-024-07839-6

February 7, 2026
ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΩΝΤΑΣ ΤΟ ΣΚΟΤΕΙΝΟ ΣΥΜΠΑΝ: ΜΕΡΟΣ 1: Η ΑΓΝΩΣΤΗ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΣΚΟΤΕΙΝΗΣ ΥΛΗΣ
Τα υπολείμματα του υπερκαινοφανούς αστέρα στον αστερισμό των Ιστίων (Vela) αναδύονται πάνω από την έρημο στον ουράνιο θόλο. Ευγενική προσφορά στο InS του Απόστολου Κυριαζή.Δρ. Σπύρος Αργυρόπουλος, Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του ΑΠΘ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Ποιος ήταν ο πρώτος που πρότεινε την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης; Πώς προέκυψε ο όρος ιστορικά; Η συνηθέστερη απάντηση που συναντούμε στη διεθνή βιβλιογραφία προσπαθεί να συμπτύξει δεκαετίες ερευνών καταλήγοντας να είναι λάθος. Στο άρθρο αναλύουμε πώς πραγματικά προέκυψε ο όρος σκοτεινή ύλη και ποιες ήταν οι καίριες συνεισφορές που συνέβαλαν στην καθιέρωσή του.ΑΟΡΑΤΟΙ ΚΟΣΜΟΙ ΣΤΗΝ ΑΡΧΑΙΑ ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ

Υπάρχουν σκοτεινοί κόσμοι, αδιόρατοι ακόμα και με τα πιο σύγχρονα όργανα παρατήρησης; Υπάρχουν άπειροι κόσμοι κι επομένως κάποιοι μπορεί να διαφέρουν από αυτόν που αντιλαμβανόμαστε με τις αισθήσεις μας, υποστήριζε ο Επίκουρος [1]. Αν και αυτή η πρόταση δεν μπορεί να ελεγχθεί επιστημονικά, το ζήτημα της ύπαρξης «αόρατων κόσμων» – ή αντικειμένων που δεν μπορούν να ανιχνευθούν – είτε γιατί βρίσκονται πολύ μακριά, είτε γιατί δεν εκπέμπουν αρκετό φως είτε γιατί είναι «εγγενώς αόρατα» απασχολούσε φιλοσόφους και επιστήμονες απ’ την αρχαιότητα.

Η πρώτη συγκεκριμένη πρόταση για την ύπαρξη ενός σκοτεινού κόσμου ήρθε απ’ τους Πυθαγόρειους φιλοσόφους. Συγκεκριμένα, ο Φιλόλαος φαίνεται να γνώριζε για την ύπαρξη 8 ουρανίων σωμάτων: Ήλιου, Ερμή, Αφροδίτης, Γης, Σελήνης, Άρη, Δία, Κρόνου και παραδεχόταν ότι στο κέντρο του Σύμπαντος βρίσκεται ένα ένατο αντικείμενο, το «Κεντρικόν Πυρ». Επομένως χρειαζόταν ένα δέκατο πλανήτη, για να συμπληρωθεί η «Τετρακτύς», η ιερή δεκάδα των ουράνιων σωμάτων, που αποτελούσε την κεντρική έννοια της φιλοσοφίας των Πυθαγορείων. Βασιζόμενος λοιπόν σε ένα μείγμα παρατηρήσεων και φιλοσοφικών πεποιθήσεων, ο Φιλόλαος πρότεινε ότι στο ηλιακό σύστημα υπάρχει ένας δέκατος πλανήτης, η Αντίχθων, ο οποίος βρίσκεται συνεχώς αντιδιαμετρικά της Γης ως προς το «Κεντρικό Πυρ», και επομένως δε μπορεί να παρατηρηθεί [2] (βλ. Εικ. 1).

Εικόνα 1: (Αριστερά) Τα πέντε εσωτερικά αντικείμενα του αστρονομικoύ μοντέλου του Φιλόλαου με την Αντίχθονα να βρίσκεται συνεχώς αντιδιαμετρικά της Γης ως προς το «Κεντρικό Πυρ» κι όντας επομένως συνεχώς αόρατη από τη Γη. (Δεξιά) Η ιερή Τετρακτύς των Πυθαγορείων, που αποτελείται από 10 αριθμούς τοποθετημένους σε συγκεκριμένη γεωμετρική διάταξη.ΣΚΟΤΕΙΝΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ: ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ ΚΑΙ ΗΦΑΙΣΤΟΣ

Η ύπαρξη νέων πλανητών επανήλθε στο προσκήνιο πολύ αργότερα, όχι ως απόρροια φιλοσοφικών πεποιθήσεων αλλά αμιγώς μέσω της επιστημονικής μεθοδολογίας. Σημείο καμπής αποτέλεσε η ανακάλυψη της Νευτώνειας μηχανικής και του νόμου της παγκόσμιας έλξης, οι οποίοι δημοσιεύτηκαν στο μνημειώδες έργο του Νεύτωνα Principia το 1687. Η νευτώνεια θεωρία εγκαινίασε μια νέα εποχή για την επιστήμη, στην οποία η σύγκριση παρατηρήσεων με τη θεωρία αποτέλεσε την κινητήρια δύναμη για νέες ανακαλύψεις.

Από τον Νεύτωνα και μετά, μια απόκλιση μεταξύ της θεωρίας και των παρατηρήσεων αποτελούσε την αφετηρία για μια νέα επιστημονική ανακάλυψη. Το πιο διάσημο παράδειγμα αποτελεί η πρόβλεψη της ύπαρξης του πλανήτη Ποσειδώνα. To 1821 o Γάλλος αστρονόμος Alexis Bouvard, εξέδωσε αστρονομικούς πίνακες με την τροχιά του Ουρανού μαζί με προβλέψεις για τη μελοντική θέση της τροχιάς του, όπως αυτή υπολογιζόταν απ’ τους νόμους του Νεύτωνα. Μελλοντικές παρατηρήσεις έδειξαν μεγάλες αποκλίσεις από τις προβλέψεις του Bouvard και επομένως τέθηκε επί τάπητος η ύπαρξη ενός νέου πλανήτη, ο οποίος θα έπρεπε να διαταράσσει την τροχιά του Ουρανού, όπως φαίνεται στην Εικ. 2.

Εικόνα 2: Η τροχιά του Ουρανού (εσωτερικού πλανήτη) διαταράσσεται από τη βαρυτική επίδραση του εξωτερικού πλανήτη (Ποσειδώνα). Στο σημείο b ο Ποσειδώνας έλκει τον Ουρανό αναγκάζοντάς τον να κινηθεί γρηγορότερα απ’ ότι αναμένουμε και στο σημείο a γίνεται το αντίθετο. [Πηγή: RJHall, https://en.wikipedia.org/wiki/Discovery_of_Neptune#]Το 1845 ο Γάλλος μαθηματικός και αστρονόμος Urbain Le Verrier, απέδειξε κι αυτός ότι η τροχιά του Ουρανού δεν ακολουθεί τις προβλέψεις της νευτώνειας θεωρίας και στη συνέχεια υπολόγισε αρχικά τη θέση και στη συνέχεια τη μάζα και την ακριβή τροχιά ενός νέου αστρονομικού σώματος, το οποίο προκαλούσε τις διαταραχές στην τροχιά του Ουρανού και έστειλε τους υπολογισμούς του στο αστεροσκοπείο του Βερολίνου. Ο υπολογισμός του Le Verrier ήταν τόσο ακριβής που μέσα σε μόλις 24 ώρες, ανακοινώθηκε η ανακάλυψη του πλανήτη Ποσειδώνα με 1 μοίρα απόκλιση από τη θέση που είχε προβλεφθεί [3].

Ο Ποσειδώνας δεν ήταν ένας αόρατος πλανήτης όπως η Αντίχθων, αλλά ένας πολύ αμυδρός πλανήτης, ο οποίος παρέμενε μέχρι κάποια στιγμή αόρατος λόγω του μικρού φαινομένου μεγέθους του, αλλά έγινε ορατός με την πρόοδο των οργάνων παρατήρησης.

Αξίζει να σημειωθεί ότι ο Le Verrier πρότεινε το 1859 ακόμα έναν σκοτεινό πλανήτη, τον Ήφαιστο, για να εξηγήσει παρατηρούμενες ανωμαλίες στην τροχιά του Ερμή. Ο Ήφαιστος δεν παρατηρήθηκε ποτέ και τελικά ο Einstein απέδειξε ότι η ανωμαλίες στην τροχιά του Ερμή δεν προκαλούνταν από ένα νέο πλανήτη αλλά από την καμπύλωση του χώρου γύρω απ’ τον Ήλιο λόγω της μεγάλης βαρύτητάς του.

ΜΕΛΑΝΕΣ ΟΠΕΣ: MICHELL KAI LAPLACE

Πέρα από την ύπαρξη σκοτεινών πλανητών, ένα λογικό άλμα στην ύπαρξη νέων «σκοτεινών κόσμων», αστρονομικών αντικειμένων που δεν μπορούν να ανιχνευθούν άμεσα ήταν η πρόταση για την ύπαρξη μελανών οπών, από τον John Michell και τον Pierre Simon de Laplace το 1783 και 1796 αντίστοιχα, οι οποίοι υπολόγισαν ότι για αντικείμενα με πολύ μεγάλη μάζα και πυκνότητα, η ταχύτητα διαφυγής [4] θα ξεπερνούσε την ταχύτητα του φωτός και επομένως τέτοια αντικείμενα δεν θα μπορούσαν να εκπέμψουν ή να ανακλάσουν το φως. Θα φαίνονταν δηλαδή σαν «μαύρες τρύπες πάνω στον έναστρο ουράνιο καμβά.

Εικόνα 3: Προσομοιωμένη εικόνα μιας μαύρης τρύπας ενός γαλαξία. Η τεράστια βαρύτητά της προκαλεί την καμπύλωση των ακτίνων φωτός γύρω της, με αποτέλεσμα τα είδωλα των αστέρων που βρίσκονται πίσω της να φαίνονται παραμορφωμένα. [Πηγή: https://www.nasa.gov/image-article/computer-simulated-image-of-supermassive-black-hole/]Το 1916, εν μέσω του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου, ο Karl Schwarzschild, ο οποίος την περίοδο εκείνη υπηρετούσε ως εθελοντής στο γερμανικό στρατό, επιβεβαίωσε την πρόβλεψη του Laplace, αποδεικνύοντας μαθηματικά βάσει της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, ότι μια μαύρη τρύπα μπορεί να υπάρξει. Το 1939 o Robert Oppenheimer και ο μαθητής του Hartland Snyder, απέδειξαν ότι μαύρες τρύπες μπορεί να προέλθουν από την εξέλιξη ενός αστέρα με πολύ μεγάλη μάζα, όταν αυτός εξαντλήσει τα πυρηνικά του καύσιμα και αρχίσει να καταρρέει βαρυτικά. To 1966 oι Σοβιετικοί Yakov Zeldovich και Igor Novikov απέδειξαν ότι μαύρες τρύπες μπορούν επίσης να δημιουργηθούν στο πρώιμο σύμπαν (λίγο μετά τη μεγάλη έκρηξη (Big Bang)) σε περιοχές μεγάλης πυκνότητας. Οι μαύρες τρύπες που προέρχονται από την εξέλιξη ενός αστέρα ονομάζονται αστρικές μαύρες τρύπες, ενώ εκείνες που δημιουργούνται στο πρώιμο σύμπαν ονομάζονται αρχέγονες μαύρες τρύπες.

Η πρώτη επιβεβαίωση για την ύπαρξη μιας μαύρης τρύπας ήρθε σχεδόν δύο αιώνες αργότερα με την παρατήρηση της πηγής ακτίνων-Χ που ονομάστηκε Κύκνος-Χ1 και βέβαια πιο πρόσφατα από την παρατήρηση βαρυτικών κυμάτων από τη συγχώνευση δύο μελανών οπών και την απεικόνιση της μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας απ’ το Event Horizon Telescope. Όλες αυτές είναι αστρικές μαύρες τρύπες, ενώ αρχέγονες μαύρες τρύπες δεν έχουν ακόμα παρατηρηθεί.

Αξίζει να σταθούμε στο γεγονός ότι ενώ μια μαύρη τρύπα μπορεί να φαντάζει εξ ορισμού τελείως αόρατη, μπορεί να γίνει αισθητή έμμεσα μέσω της βαρυτικής της επίδρασης στο περιβάλλον. Αυτό γίνεται με 4 τρόπους σήμερα: 1) την ανίχνευση ακτινοβολίας που εκπέμπεται από υλικό που πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα, 2) της βαρυτικής εστίασης, δηλ. της παραμόρφωσης των ειδώλων των αντικειμένων που βρίσκονται πίσω από μια μαύρη τρύπα, λόγω της καμπύλωσης του φωτός γύρω από αυτήν, 3) της επίδρασης των μελανών οπών στις τροχιές των κοντινών σε αυτές αντικειμένων και 4) στην ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Η ιδέα της ανίχνευσης μάζας μέσω της βαρυτικής της επίδρασης θα παίξει κεντρικό ρόλο στην ανίχνευση της σκοτεινής ύλης.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η δυνατότητα να ανιχνεύσουμε μαύρες τρύπες έστω και με αυτούς τους έμμεσους τρόπους βασίζεται αποκλειστικά στο γεγονός ότι οι μαύρες τρύπες έχουν τεράστια μάζα κι επομένως η βαρυτική επίδραση στο περιβάλλον τους είναι σημαντική [4]. Πιο μικρές μαύρες τρύπες θα μπορούσαν θεωρητικά να παρατηρηθούν μέσω της ακτινοβολίας Hawking που εικάζεται ότι εκπέμπουν, αλλά κάτι τέτοιο δεν έχει γίνει μέχρι στιγμής.

ΣΚΟΤΕΙΝΑ ΣΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΔΙΟΡΑΤΗ ΥΛΗ: ΚELVIN KAI POINCARE

Με την ανακάλυψη της αστροφωτογραφίας στα τέλη του 19ου αιώνα, οι φυσικοί αντιλήφθηκαν ότι τα άστρα του γαλαξία μας περιβάλλονται από εκτεταμένες σκοτεινές περιοχές κι άρχισαν να αναρωτιούνται αν οι περιοχές αυτές είναι σκοτεινές λόγω της έλλειψης άστρων ή λόγω της ύπαρξης αόρατης ύλης που απορροφά το φως.

Ο Λόρδος Κέλβιν πίστευε ότι αυτά τα κενά που παρατηρούνταν στις αστροφωτογραφίες μπορεί να ήταν σβησμένα άστρα, ή άστρα πολύ αμυδρά, για να παρατηρηθούν και ήταν απ’ τους πρώτους που προσπάθησαν να υπολογίσουν (Kelvin, 1904) την ποσότητα των «σκοτεινών σωμάτων» στο γαλαξία, θεωρώντας τον ως ένα αέριο που περιστρέφεται.

Ο Γάλλος μαθηματικός Henri Poincare βασιζόμενος στον υπολογισμό του Kelvin έφτασε το 1906 στο συμπέρασμα ότι εφόσον η διασπορά των αστρικών ταχυτήτων που υπολόγισε ο Kelvin δεν είναι πολύ μεγάλη, η «αδιόρατη ύλη» (matiere obscure στα γαλλικά στο πρωτότυπο) θα πρέπει να είναι ίση ή μικρότερη απ’ την ύλη που ακτινοβολεί (Poincare, 1906).

Ενώ αυτές ήταν οι πρώτες συγκεκριμένες αναφορές στη σκοτεινή ύλη, o υπολογισμός του Kelvin περιείχε αρκετές υπεραπλουστευτικές υποθέσεις, οι οποίες κατέληγαν στο ποιοτικά εσφαλμένο αποτέλεσμα ότι η ποσότητα σκοτεινής ύλης είναι μικρότερη από αυτή της φωτεινής ύλης.

Η ΜΕΡΑ ΠΟΥ ΑΝΑΚΑΛΥΨΑΜΕ ΤΟ ΣΥΜΠΑΝ: KAPTEYN, HUBBLE KAI OORT

Στις αρχές του 20ού αιώνα ο Ολλανδός αστρονόμος Jakobus Kapteyn μέτρησε αναλυτικά τις θέσεις και τις ταχύτητες χιλιάδων αστέρων και πρότεινε το πρώτο μοντέλο που περιέγραφε τη δομή του γαλαξία μας υπολογίζοντας τη μάζα και το μέγεθός του, αναφέροντας μάλιστα, το 1922, ότι όταν η «θεωρία (σ.σ.: της γαλαξιακής δομής) τελειοποιηθεί, θα είναι ίσως δυνατόν να υπολογίσουμε το ποσό της σκοτεινής ύλης μέσω της βαρυτικής της επίδρασης» (Kapteyn, 1922).

Είναι αρκετά παράδοξο ότι μέχρι και πριν από 100 χρόνια η επιστημονική κοινή γνώμη ενώ μιλούσε για «σύμπαν», θεωρούσε ότι δεν υπάρχουν γαλαξίες πέρα από τον δικό μας. Πρώτος ο Edwin Hubble το 1924 παρατήρησε κηφείδες αστέρες στο γαλαξία της Ανδρομέδας και απέδειξε [5] ότι η απόστασή τους είναι πολύ μεγαλύτερη από την έκταση του Γαλαξία μας (Hubble, 1929), επομένως θα πρέπει να ανήκουν σε ένα διαφορετικό γαλαξία. Αυτή ήταν η πρώτη επιστημονική απόδειξη ότι το σύμπαν αποτελείται από περισσότερους γαλαξίες και άνοιξε το δρόμο για τις μεγάλες αστρονομικές ανακαλύψεις που ακολούθησαν με καταιγιστικό ρυθμό.

Ο μαθητής του Kapteyn, Ολλανδός αστρονόμος Jan Oort, ήταν ο πρώτος που απέδειξε το 1927 ότι ο γαλαξίας μας περιστρέφεται και μάλιστα όπως το ηλιακό σύστημα, δηλαδή τα εσωτερικά μέρη περιστρέφονται πιο γρήγορα από τα εξωτερικά (Oort, 1927). Εκτός αυτού, ο Oort υπολόγισε την πυκνότητα της σκοτεινής ύλης στην περιοχή του ηλιακού συστήματος (Oort, 1932), μια ποσότητα κεντρικής σημασίας ακόμα και για τα σημερινά πειράματα που προσπαθούν να ανακαλύψουν τη σκοτεινή ύλη, καταλήγοντας κι αυτός στο συμπέρασμα ότι «η συνολική μάζα της νεφελώδους ή μετεωρικής ύλης κοντά στον ήλιο είναι… πιθανότατα πολύ μικρότερη απ’ τη συνολική μάζα των ορατών αστέρων».

Βλέπουμε επομένως ότι:
1. 1. Ο όρος «σκοτεινή ύλη» και άλλες παρόμοιες εκφορές τις ίδιας έννοιας εμφανίζονται στη βιβλιογραφία πολύ πριν το 1930.
  2. Η επιστημονική κοινότητα όχι μόνο υπέθετε την παρουσία σκοτεινής ύλης στο γαλαξία αλλά γίνονταν και προσπάθειες για τον υπολογισμό της πυκνότητάς της, μάλιστα με δυναμικές μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν και μεταγενέστερα.
  3. Η επικρατούσα αντίληψη εκείνη την εποχή ήταν ότι η «σκοτεινή/νεφελώδης/μετεωρική/αδιόρατη» ύλη αποτελούνταν από αχνά άστρα, νεφελώματα ή μετεωρίτες, τα οποία απλά δεν μπορούσαν ακόμα να παρατηρηθούν με την τεχνολογία της εποχής.
ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΝΟΣ ΓΑΛΑΞΙΑ

Οι αστρονομικές παρατηρήσεις της περιστροφής γαλαξιών και γαλαξιακών σμηνών έπαιξαν κεντρικό ρόλο στην καθιέρωση της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν. Πώς όμως μπορούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα ενός μακρινού γαλαξία ως προς τη Γη; Αυτό γίνεται μέσω του φαινομένου Doppler, το οποίο είναι γνωστό σε όλους μας: σε αυτό το φαινόμενο οφείλεται η αλλαγή στη συχνότητα της σειρήνας ενός ασθενοφόρου όταν πλησιάζει προς ή απομακρύνεται από εμάς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο ήχος είναι ένα κύμα και η συχνότητα με την οποία διασχίζουμε τις κορυφές του κύματος καθορίζει τη συχνότητα του ήχου που αντιλαμβανόμαστε (Εικ. 4). Το ίδιο συμβαίνει και με το φως, καθώς κι αυτό είναι ένα (ηλεκτρομαγνητικό) κύμα. Παρατηρώντας τις φασματικές γραμμές ενός γαλαξία και συγκρίνοντάς τις με τα ίδια φάσματα όπως τα μετράμε στη γη μπορούμε να προσδιορίσουμε αν ο γαλαξίας πλησιάζει ή απομακρύνεται από τη γη και με τι ταχύτητα.Από την ταχύτητα περιστροφής μπορούμε επίσης να εκτιμήσουμε τη μάζα ενός γαλαξία. Όπως γνωρίζουμε απ’ την καθημερινή μας εμπειρία σε ένα αντικείμενο που περιστρέφεται ασκούνται δυνάμεις που το συγκρατούν σε τροχιά. Για παράδειγμα αν δέσετε έναν κουβά με ένα σκοινί και τον περιστρέψετε, θα νιώθετε μια δύναμη απ’ το σκοινί να τραβάει το χέρι σας προς τα έξω. Αυτή ονομάζεται φυγόκεντρος και είναι η αντίδραση στη «κεντρομόλο» δύναμη που ασκεί το χέρι σας (μέσω του σκοινιού) στον κουβά, εξαναγκάζοντάς τον να κινηθεί σε κυκλική τροχιά. Όσο γρηγορότερα περιστρέφεται ο κουβάς τόσο μεγαλύτερη θα είναι η δύναμη που θα πρέπει να ασκήσετε. Το ίδιο γίνεται και με ένα γαλαξία ή ένα σμήνος γαλαξιών που περιστρέφεται. Όσο πιο γρήγορη είναι η περιστροφή, τόσο μεγαλύτερη θα πρέπει να είναι η δύναμη που ασκείται, για να συγκρατείται το σύστημα σε τροχιά και να μην εκσφενδονιστεί. Στην περίπτωση αυτή η δύναμη δεν ασκείται μέσω σκοινιών αλλά αντιστοιχεί απλά στη βαρυτική έλξη που δημιουργείται από το σύνολο των μαζών μες στο γαλαξία/γαλαξιακό σμήνος. Επομένως συμπεραίνουμε ότι όσο γρηγορότερα περιστρέφεται ένας γαλαξίας/σμήνος, τόσο μεγαλύτερη μάζα θα πρέπει να περιέχει.

Επιπλέον αν θεωρήσουμε ότι τα περισσότερα άστρα βρίσκονται στην κεντρική περιοχή ενός γαλαξία, περιμένουμε η βαρυτική έλξη να μειώνεται προς το εξωτερικό του, επομένως περιμένουμε τα άστρα στις εξωτερικές περιοχές ενός γαλαξία να περιστρέφονται πιο αργά από τα άστρα στο εσωτερικό του.

Οι πρώτες μετρήσεις της περιστροφής αστρονομικών αντικειμένων έγιναν χρησιμοποιώντας τα κοντινότερα και πιο εύκολα παρατηρήσιμα αντικείμενα [6], το γαλαξία της Ανδρομέδας (τον πιο κοντινό γαλαξία στο δικό μας) και το γαλαξιακό σμήνος της Κόμης, που βρίσκεται στον αστερισμό της Κόμης της Βερενίκης (Εικ. 5).

Εικόνα 4: Απεικόνιση του φαινομένου Doppler. Αριστερά: στην περίπτωση των ηχητικών κυμάτων μια ηχητική πηγή που πλησιάζει έναν παρατηρητή φαίνεται να εκπέμπει υψηλότερης συχνότητας ήχο από μια πηγή που απομακρύνεται από έναν παρατηρητή. Δεξιά: το φως ενός γαλαξία που πλησιάζει προς τη γη φαίνεται να είναι μετατοπισμένο προς μεγαλύτερες συχνότητες (κυανό) ενώ αν ο γαλαξίας απομακρύνεται ο παρατηρητής βλέπει το φως του μετατοπισμένο προς το ερυθρό.Από την ταχύτητα περιστροφής μπορούμε επίσης να εκτιμήσουμε τη μάζα ενός γαλαξία. Όπως γνωρίζουμε απ’ την καθημερινή μας εμπειρία σε ένα αντικείμενο που περιστρέφεται ασκούνται δυνάμεις που το συγκρατούν σε τροχιά. Για παράδειγμα αν δέσετε έναν κουβά με ένα σκοινί και τον περιστρέψετε, θα νιώθετε μια δύναμη απ’ το σκοινί να τραβάει το χέρι σας προς τα έξω. Αυτή ονομάζεται φυγόκεντρος και είναι η αντίδραση στη «κεντρομόλο» δύναμη που ασκεί το χέρι σας (μέσω του σκοινιού) στον κουβά, εξαναγκάζοντάς τον να κινηθεί σε κυκλική τροχιά. Όσο γρηγορότερα περιστρέφεται ο κουβάς τόσο μεγαλύτερη θα είναι η δύναμη που θα πρέπει να ασκήσετε. Το ίδιο γίνεται και με ένα γαλαξία ή ένα σμήνος γαλαξιών που περιστρέφεται. Όσο πιο γρήγορη είναι η περιστροφή, τόσο μεγαλύτερη θα πρέπει να είναι η δύναμη που ασκείται, για να συγκρατείται το σύστημα σε τροχιά και να μην εκσφενδονιστεί. Στην περίπτωση αυτή η δύναμη δεν ασκείται μέσω σκοινιών αλλά αντιστοιχεί απλά στη βαρυτική έλξη που δημιουργείται από το σύνολο των μαζών μες στο γαλαξία/γαλαξιακό σμήνος. Επομένως συμπεραίνουμε ότι όσο γρηγορότερα περιστρέφεται ένας γαλαξίας/σμήνος, τόσο μεγαλύτερη μάζα θα πρέπει να περιέχει.

Επιπλέον αν θεωρήσουμε ότι τα περισσότερα άστρα βρίσκονται στην κεντρική περιοχή ενός γαλαξία, περιμένουμε η βαρυτική έλξη να μειώνεται προς το εξωτερικό του, επομένως περιμένουμε τα άστρα στις εξωτερικές περιοχές ενός γαλαξία να περιστρέφονται πιο αργά από τα άστρα στο εσωτερικό του.

Οι πρώτες μετρήσεις της περιστροφής αστρονομικών αντικειμένων έγιναν χρησιμοποιώντας τα κοντινότερα και πιο εύκολα παρατηρήσιμα αντικείμενα [6], το γαλαξία της Ανδρομέδας (τον πιο κοντινό γαλαξία στο δικό μας) και το γαλαξιακό σμήνος της Κόμης, που βρίσκεται στον αστερισμό της Κόμης της Βερενίκης (Εικ. 5).

Εικόνα 5: Χάρτης του καλοκαιρινού ουρανού της Ελλάδας με τους κύριους αστερισμούς. Διακρίνουμε τον Γαλαξία της Ανδρομέδας (Μ31) μεταξύ των αστερισμών της Ανδρομέδας και της Κασσιόπειας, το Γαλαξία του Τριγώνου (Μ33) μεταξύ του αστερισμού του τριγώνου και των Ιχθύων, καθώς και τον αστερισμό της Κόμης της Βερενίκης στα δυτικά της Μεγάλης Άρκτου (Ursa Major), ο οποίος φιλοξενεί το γαλαξιακό σμήνος της Κόμης (Coma cluster). [Πηγή: https://stellarium-web.org/]ΑΝΔΡΟΜΕΔΑ ΚΑΙ ΚΟΜΗ ΤΗΣ ΒΕΡΕΝΙΚΗΣ – ΟΙ ΠΡΩΤΕΣ ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΠΑΡΞΗ ΣΚΟΤΕΙΝΗΣ ΥΛΗΣ

To 1914 o αμερικανός αστρονόμος Vesto Slipher παρατήρησε (Slipher, 1914) ότι αντιδιαμετρικά σημεία του γαλαξία της Ανδρομέδας κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, αποδεικνύοντας έτσι για πρώτη φορά ότι οι γαλαξίες περιστρέφονται [7]. To 1917 o αμερικανός αστρονόμος Francis Pease μέτρησε την περιστροφή της κεντρικής περιοχής του γαλαξία της Ανδρομέδας σε αποστάσεις μέχρι περίπου 0.5 kpc απ’ το κέντρο της (Pease, 1918), δείχνοντας ότι η ταχύτητα περιστροφής αυξάνεται γραμμικά όσο απομακρυνόμαστε απ’ το κέντρο.

Ύστερα από αρκετά χρόνια, το 1930, ο Σουηδός αστρονόμος Knut Lundmark μέτρησε τις ταχύτητες περιστροφής πέντε γαλαξιών (μεταξύ των οποίων ο γαλαξίας της Ανδρομέδας και ο γαλαξίας του Τριγώνου) και σύγκρινε τις τιμές που βρήκε με αυτές που θα περίμενε βάσει της μάζας των ορατών αστέρων τους, αποδεικνύοντας ότι η συνολική μάζα που πρέπει να έχουν οι γαλαξίες για να συντηρήσουν τόσο μεγάλες ταχύτητες περιστροφής πρέπει να είναι έως και 100 φορές μεγαλύτερη από την ορατή μάζα τους (Lundmark, 1930). Μάλιστα στη δημοσίευσή του έκανε λόγο για «σκοτεινά σώματα» που αποτελούνται από «σβησμένα άστρα, σκοτεινά νεφελώματα, μετεωρίτες, κομήτες, κλπ». Αυτή ήταν η πρώτη, εξ’ όσων γνωρίζουμε, εργασία που πρότεινε ότι υπάρχει περίσσεια σκοτεινής ύλης στους γαλαξίες. Το όνομα του Lundmark έμεινε στην αφάνεια ίσως κυρίως επειδή οι μετρήσεις του είχαν σχετικά μεγάλο σφάλμα και κάλυπταν μόνο μια μικρή περιοχή γύρω από το κέντρο κάθε γαλαξία (λιγότερο από το 1/10 του γαλαξιακού δίσκου), αφήνοντας περιθώριο για εναλλακτικές ερμηνείες.

Tο 1939, ο αμερικανός αστρονόμος Horace Babcock προσδιόρισε την ταχύτητα περιστροφής του γαλαξία της Ανδρομέδας καλύπτοντας αποστάσεις μέχρι 20 kpc [8] από το κέντρο της (σχεδόν το μισό του γαλαξιακού δίσκου) βρίσκοντας ότι τα εξωτερικά μέρη του γαλαξία περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα απ’ ότι αναμενόταν (Babcock, 1939). Ο ίδιος έγραψε ότι «είναι προφανές ότι τα εξωτερικά μέρη του νεφελώματος (σ.σ.: γαλαξία της Ανδρομέδας) είτε εμπεριέχουν μια μεγάλη ποσότητα μη φωτεινής ύλης (σ.σ.: σκοτεινής ύλης) είτε οι τροχιές έχουν σημαντικές αποκλίσεις από την κυκλικότητα». Οι μετρήσεις αυτές του Babcock ενώ έθεσαν τα θεμέλια για τις μετρήσεις των γαλαξιακών καμπυλών περιστροφής, δεν ήταν αρκετές, για να θεμελιώσουν την ύπαρξη σκοτεινής ύλης, γιατί αφορούσαν ένα και μοναδικό γαλαξία και μάλιστα ο ίδιος σχολίαζε επιφυλακτικά ότι «η απορρόφηση μπορεί να παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στο εξωτερικό του γαλαξία», επομένως οι μεγάλες ταχύτητες να μην οφείλονται στην παρουσία σκοτεινής ύλης.

Όσον αφορά την περιστροφή γαλαξιακών σμηνών, το 1931 o Edwin Hubble και o Milton Humason (Hubble & Humason, 1931) μέτρησαν την ερυθρομετατόπιση των γαλαξιών στο γαλαξιακό σμήνος της Κόμης. Είναι αξιοπερίεργο ότι ενώ τα δεδομένα των Hubble και Humason έδειχναν ότι κάποιοι γαλαξίες είχαν πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες απ’ το μέσο όρο του σμήνους, οι αμερικάνοι επιστήμονες δεν προχώρησαν στην ερμηνεία αυτής της παρατήρησης, καθώς κύριο μέλημά τους δεν ήταν η μελέτη της σκοτεινής ύλης αλλά η συσχέτιση της ερυθρομετατόπισης με την απόσταση, κάτι το οποίο είχε χρησιμοποιήσει ο Hubble δύο χρόνια πριν, για να αποδείξει τη διαστολή του σύμπαντος.

FRITZ ZWICKY: ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ ΣΕ ΓΑΛΑΞΙΑΚΑ ΣΜΗΝΗ

Ο Ελβετός αστρονόμος Fritz Zwicky θεωρείται απ’ τους περισσότερους ως πρωτοπόρος στην ανακάλυψη της σκοτεινής ύλης. To 1933 o Zwicky ανέλυσε τα δεδομένα των Hubble και Humason και παρατήρησε κι αυτός τη μεγάλη διασπορά ταχυτήτων, πηγαίνοντας όμως ένα βήμα παραπέρα.

Ο Zwicky θεώρησε ότι το σμήνος είναι ένα ευσταθές δυναμικό σύστημα και εφάρμοσε το θεώρημα Virial, που συνδέει την κινητική με τη δυναμική του ενέργεια, οι οποίες με τη σειρά τους εξαρτώνται από τη μάζα και το μέγεθος του συστήματος και τη διασπορά των ταχυτήτων των γαλαξιών του σμήνους (Zwicky, 1933). Κάνοντας κάποιες υποθέσεις για τον όγκο και την ολική μάζα του συστήματος, βασιζόμενος στη μέση μάζα ενός γαλαξία, ο Zwicky υπολόγισε ότι η διασπορά των ταχυτήτων θα έπρεπε να είναι περίπου 80 km/s ενώ οι μετρούμενες τιμές ήταν 1000 km/s ή και περισσότερο. Κατέληξε λοιπόν στο εξής συμπέρασμα:

«Για να επιτευχθεί η παρατηρούμενη τιμή ενός μέσου φαινομένου Doppler 1000 km/s ή παραπάνω, η μέση πυκνότητα του συστήματος της Κόμης θα έπρεπε να είναι 400 φορές μεγαλύτερη απ’ αυτή που εξάγουμε από παρατηρήσεις της φωτεινής ύλης. Αν αυτό επιβεβαιωθεί θα έχουμε το εκπληκτικό αποτέλεσμα ότι η σκοτεινή ύλη υπάρχει σε πολύ μεγαλύτερη ποσότητα από τη φωτεινή ύλη».

Μάλιστα σε αντίθεση με τους προκατόχους του, αφού εξέτασε πιθανές εναλλακτικές ερμηνείες για την απορρόφηση του φωτός από μεσοαστρικό υλικό κλπ, τις απέρριψε ως αμελητέες, καταλήγοντας ότι «η μεγάλη διασπορά ταχυτήτων στο σύστημα της Κόμης κρύβει ένα πρόβλημα που δεν έχει ακόμα κατανοηθεί».

Στις περισσότερες επιστημονικές ομιλίες, ακόμα και βιβλία για τη σκοτεινή ύλη, η παραπάνω φράση παρουσιάζεται ως η πρώτη φορά που εισήχθηκε ο όρος σκοτεινή ύλη. Όπως είδαμε κάτι τέτοιο δεν ισχύει σε καμία περίπτωση. Διαβάζοντας το άρθρο του Zwicky καταλαβαίνει κανείς ότι ο όρος «σκοτεινή ύλη» χρησιμοποιείται χωρίς να οριστεί (τουλάχιστον στο συγκεκριμένο άρθρο), το οποίο σημαίνει ότι ο Zwicky απλά ακολουθεί την ορολογία που ήταν διαδεδομένη στους αστρονόμους εκείνης της εποχής (σε συνέχεια της δουλειάς των Oort, Kapteyn και Lundmark). Ο Zwicky ορίζει τον όρο σκοτεινή ύλη σε μετέπειτα άρθρο του (Zwicky, 1937) ως «ψυχρά άστρα, μακροσκοπικά και μικροσκοπικά συμπαγή σώματα και αέρια», το οποίο παρεμπιπτόντως γνωρίζουμε σήμερα ότι δεν είναι σωστό.

Γιατί λοιπόν ο Zwicky θεωρείται ο πρώτος που εισήγαγε τον όρο σκοτεινή ύλη; Καταρχάς ήταν ο πρώτος που πρότεινε ότι η σκοτεινή ύλη είναι περισσότερη απ’ τη φωτεινή και μάλιστα κατά έναν τεράστιο παράγοντα (400 φορές) και ο πρώτος που επέμεινε στο ότι εναλλακτικές ερμηνείες δεν μπορούν να επιλύσουν το πρόβλημα των μεγάλων ταχυτήτων που παρατηρούνται στα γαλαξιακά σμήνη. Το πρόβλημα επομένως της σκοτεινής ύλης παρουσιάστηκε για πρώτη φορά ως ένα σημαντικό πρόβλημα στη θεωρία που χρήζει επίλυσης.

Παρόλα αυτά την περίοδο εκείνη, η κοινή γνώμη δεν αποδεχόταν τους υπολογισμούς του Zwicky για διάφορους λόγους. Ο σημαντικότερος ήταν η θεώρηση του σμήνους της Κόμης ως ένα σύστημα σε ισορροπία. Πολλοί υποστήριζαν ότι οι γαλαξίες που είχαν μεγάλη ταχύτητα δεν ανήκαν στο σύστημα της Κόμης κι ότι το σμήνος της Κόμης δε βρίσκεται σε ισορροπία επομένως το θεώρημα Virial δεν ισχύει. Χρειάστηκαν αρκετά χρόνια ακόμα, για να γίνει αποδεκτή η έννοια της σκοτεινής ύλης.

VERA RUBIN: ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ ΣΤΟΥΣ ΓΑΛΑΞΙΕΣ

Όπως είδαμε πριν, οι μετρήσεις της ταχύτητας περιστροφής γαλαξιών και η σύνδεσή τους με τον υπολογισμό της σκοτεινής ύλης είχε αρχίσει από το 1930, πριν από τις εργασίες του Zwicky, το οποίο καταδεικνύει ότι οι αστρονόμοι της εποχής ήταν ανοικτοί στο ενδεχόμενο να υπάρχει σκοτεινή ύλη στους γαλαξίες. Οι υπολογισμοί του Lundmark και του Babcock αλλά και πολλοί μεταγενέστεροι [9] εγείραν διάφορες αντιρρήσεις σχετικά με το μικρό δείγμα γαλαξιών που χρησιμοποιούσαν, τον περιορισμό τους σε μικρές αποστάσεις από τα γαλαξιακά κέντρα και τα μεγάλα σφάλματά τους.

Σημείο καμπής αποτέλεσε η δουλειά της Αμερικανίδας αστρονόμου Vera Rubin, η οποία μαζί με τους συνεργάτες της Kent Ford και Robert Thonnard, δημοσίευσαν τις πρώτες οπτικές μετρήσεις αρχικά μόνο του γαλαξία της Ανδρομέδας (Rubin & Ford, 1970) και στη συνέχεια ενός συνόλου από 21 γαλαξίες (Rubin et al, 1978), καλύπτοντας πάνω από το 80% της γαλαξιακής (οπτικής) ακτίνας. Οι μετρήσεις τους (Εικ. 6) έδειξαν ότι η ταχύτητα περιστροφής των γαλαξιών δε μειώνεται προς το εξωτερικό τους, όπως αναμένει κανείς λόγω μείωσης μάζας (συνεπώς και της βαρυτικής έλξης) αλλά αντίθετα παραμένει σταθερή, πράγμα το οποίο υποδεικνύει την παρουσία μιας επιπλέον συνιστώσας ύλης που διαθέτει βαρυτικές αλληλεπιδράσεις αλλά δε φωτοβολεί.

Οι παρατηρήσεις αυτές με τη συστηματική μέθοδο παρατήρησης πολλών γαλαξιών. τη συστηματική μέθοδο αποκλεισμού σφαλμάτων που δεν άφηνε περιθώρια σε εναλλακτικές ερμηνείες και το γεγονός ότι κάλυψαν μεγάλη έκταση του γαλαξιακού δίσκου ανάγκασε την επιστημονική κοινότητα να αποδεχθεί ότι θα πρέπει να υπάρχει σκοτεινή ύλη στους γαλαξίες και πολλοί θεωρούν ότι η δουλειά αυτή άξιζε να τιμηθεί με το βραβείο Nobel.

Εικόνα 6: (Πάνω) Μετρήσεις της ταχύτητας περιστροφής του γαλαξία του τριγώνου στο ορατό (κίτρινες κουκίδες) και σε ραδιοσυχνότητες (μπλε κουκίδες). Η πρόβλεψη της ταχύτητας περιστροφής βάσει της μετρούμενης φωτεινής μάζας του γαλαξία φαίνεται με γκρι διακεκομένη γραμμή. (Κάτω) Μετρήσεις ταχυτήτων περιστροφής διαφόρων γαλαξιών από το (Rubin et al, 1978). [Πηγές: https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_rotation_curve, (Rubin et al, 1978)]Αξίζει να αναφέρουμε εν συντομία ότι παράλληλα με τις οπτικές μετρήσεις της Rubin και των συνεργατών της, παρατηρήσεις με ραδιοκύματα, τις οποίες εισήγαγε ο Ολλανδός αστρονόμος Hendrik van de Hulst, χρησιμοποιήθηκαν για να μετρηθούν οι ταχύτητες περιστροφής στα εξωτερικά μέρη των γαλαξιών, πολύ πέρα από τις οπτικές μετρήσεις. Αυτές έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στην επιβεβαίωση των μετρήσεων της Rubin και των συνεργατών της (Βertone and Hooper, 2018).

ΕΝ ΚΑΤΑΚΛΕΙΔΙ

Από τις φιλοσοφικές υποθέσεις των αρχαίων μέχρι τις λεπτομερείς παρατηρήσεις της Vera Rubin, η ιστορία της σκοτεινής ύλης είναι μια συναρπαστική διαδρομή της επιστημονικής αναζήτησης. Οι παρατηρήσεις αυτές οδήγησαν στην αναπόφευκτη παραδοχή της ύπαρξης αυτής της αόρατης ουσίας, θέτοντας τα θεμέλια για τις σύγχρονες έρευνες που προσπαθούν να αποκαλύψουν τη φύση της, ένα θέμα που θα εξερευνήσουμε στο επόμενο μέρος.ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

[1] «Ἀλλὰ μὴν καὶ κόσμοι ἄπειροί εἰσιν, οἵ θ’ ὅμοιοι τούτῳ καὶ ἀνόμοιοι». Επίκουρος – Επιστολή στον Ηρόδοτο, Επιτομή περί φύσεως, ↩

[2] «τὸ μὲν πῦρ μέσον (τοῦτο γὰρ εἶναι τοῦ παντὸς ἑστίαν), δευτέραν δὲ τὴν ἀντίχθονα, τρίτην δὲ τὴν οἰκουμένην γῆν ἐξ ἐναντίας κειμένην τε καὶ περιφερομένην τῆι ἀντίχθονι· παρ᾿ ὃ καὶ μὴ ὁρᾶσθαι ὑπὸ τῶν ἐν τῆιδε τοὺς ἐν ἐκείνη», όπως διασώζεται στο Αέτιος, Περί τῶν φιλοσόφων δόγματα (Placita Philosophorum), Βιβλίο III, κεφ. 11, § 3. Δηλαδή «Το πυρ βρίσκεται στο κέντρο (διότι αυτό είναι η εστία όλου του κόσμου), δεύτερη έρχεται η Ἀντίχθων, και τρίτη η οικουμένη γη, η οποία βρίσκεται απέναντι και περιστρέφεται γύρω από την Ἀντίχθονα· γι’ αυτό κι εκείνοι που βρίσκονται εδώ δεν μπορούν να βλέπουν όσους κατοικούν εκεί». ↩

[3] Στην πραγματικότητα η ιστορία της ανακάλυψης του Ουρανού είναι πιο πολύπλοκη, εμπλέκοντας και μία ομάδα από Άγγλους μαθηματικούς και αστρονόμους, οι οποίοι μάλιστα άρχισαν να δουλεύουν στο πρόβλημα πριν τον Le Verrier, αλλά δεν κατάφεραν να παρατηρήσουν τον Ποσειδώνα, τόσο λόγω σφαλμάτων στους υπολογισμούς τους όσο και προβλημάτων στα όργανα που χρησιμοποιούσαν. ↩

[4] Η ταχύτητα διαφυγής είναι η ταχύτητα που πρέπει να έχει ένα αντικείμενο για να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη ενός ουράνιου σώματος. ↩

[5] Εδώ δεν παίρνουμε υπόψη φιλοσοφικές υποθέσεις όπως αυτή του Επίκουρου, του Λευκίππου και του Δημόκριτου για την ύπαρξη άπειρων κόσμων και την εικασία του αστρονόμου Thomas Wright (1750) σύμφωνα με την οποία κάποια απ’ τα νεφελώματα που παρατηρούνταν ίσως να αποτελούν μακρινά «σύμπαντα νησιά» (island universes). Επίσης πρέπει να αναφερθεί ότι πραγματικά ήταν ο Knut Lundmark που πρώτος παρέθεσε στοιχεία ότι ο γαλαξίας της Ανδρομέδας θα πρέπει να είναι διαφορετικός γαλαξίας από τον δικό μας, υπολογίζοντας την απόστασή του βασισμένος σε μετρήσεις φωτεινότητας καινοφανών αστέρων. Ο υπολογισμός αυτός δε θεωρείται ως καθοριστική απόδειξη, καθώς τα σφάλματα στις μετρήσεις των καινοφανών αστέρων ήταν αρκετά μεγάλα. ↩

[6] Ο γαλαξίας της Ανδρομέδας είναι ένας σπειροειδής γαλαξίας σαν τον δικό μας, με περίπου την ίδια μάζα, διάμετρο περίπου 47 kpc και βρίσκεται σε απόσταση 2.5 εκατομμυρίων ετών φωτός. Είναι ο κοντινότερος γαλαξίας στον δικό μας και είναι ορατός δια γυμνού οφθαλμού. Το γαλαξιακό σμήνος της Κόμης απέχει περίπου 320 εκατομμύρια έτη φωτός απ’ το γαλαξία μας κι αποτελείται από περισσότερους από 1000 γαλαξίες με σχετικά μικρή μεταξύ τους απόσταση, πράγμα που το καθιστά ιδανικό για παρατηρήσεις. ↩

[7] Η απόδειξη της περιστροφής του γαλαξία της Ανδρομέδας έγινε 18 χρόνια πριν την ανακάλυψη της περιστροφής του δικού μας γαλαξία από τον Oort, το 1932. ↩

[8] Το parsec (paralax arcsecond) είναι η μεγαλύτερη μονάδα μέτρησης αποστάσεων στην αστρονομία και ισούται με 3.26 έτη φωτός ή 31 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. ↩

[9] Η ιστορία των μετρήσεων των γαλαξιακών καμπυλών περιστροφής χρήζει ένα άρθρο από μόνη της. Παραπέμπουμε τον ενδιαφερόμενο αναγνώστη στο πολύ ενδελεχές άρθρο (Βertone and Hooper, 2018). ↩EΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Ευχαριστούμε το Δρ. Νίκο Ρομποτή για τις επισημάνσεις του στο αρχικό κείμενο και τον Απόστολο Κυριαζή για την παραχώρηση της κεντρικής φωτογραφίας του άρθρου.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ

Bartusiak, M., 2022. H Μέρα που ανακαλύψαμε το Σύμπαν. ΡΟΠΗ: Θεσσαλονίκη

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ

Panek, R., 2011. The 4% Universe, Dark Matter, Dark Energy, and the Race to Discover the Rest of Reality. Houghton Mifflin Harcourt: Boston.

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

Babcock, H., 1939. The rotation of the Andromeda Nebula. Lick Observatory bulletin ; no. 498, DOI: 10.5479/ADS/bib/1939LicOB.19.41B

Bertone, G., Hooper, D., 2018. A history of Dark Matter. Rev. Mod. Phys. 90, 45002, DOI: 10.1103/RevModPhys.90.045002

Hubble, E., 1929. A spiral nebula as a stellar system, Messier 31. Astrophys. J. 69. DOI: 10.1086/143167

Hubble, E., and Humason, M., L., 1931. A New Interpretation of the Hubble Law. Astrophys. J. 74, 43. DOI: 10.1086/143323

Kapteyn, J., C., 1922. First Attempt at a Theory of the Arrangement and Motion of the Sidereal System. Astrophysical Journal 55, p.302. DOI: 10.1086/142670

Kelvin, B., 1904, Baltimore lectures on molecular dynamics and the wave theory of light, https://archive.org/details/baltimorelecture00kelviala

Lundmark, Κ., 1930. Über die Bestimmung der Entfernungen, Dimensionen, Massen und Dichtigkeit fur die nächstgelegenen anagalacktischen Sternsysteme. Lund Medd. No125, 1. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1930MeLuF.125….1L/abstract

Oort, J., H., 1927.Observational Evidence Confirming Lindblad’s Hypothesis of a Rotation of the Galactic System. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 87, 404–428. doi:10.1093/mnras/87.5.404

Oort, J., H., 1932. The force exerted by the stellar system in the direction perpendicular to the galactic plane and some related problems. Bull. Astron. Inst. Netherlands 6, pp. 249-287. https://cds.cern.ch/record/436532?ln=en

Pease, F., G., 1918. The Rotation and Radial Velocity of the Central Part of the Andromeda Nebula. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 4(1), 21–24. doi:10.1073/pnas.4.1.21

Poincare, H., 1906. The Milky Way and the Theory of Gases. Popular Astronomy 14, pp.475-488. https://adsabs.harvard.edu/full/1906PA…..14..475P

Rubin, V., C., and Ford, W., K., Jr., 1970. Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions. Astrophys. J. 159, 379. DOI: 10.1086/150317

Rubin, V., C., Thonnard, N., and Ford, W., K., Jr., 1978. Extended rotation curves of high-luminosity spiral galaxies. IV. Systematic dynamical properties, Sa -> Sc. Astrophysical Journal 225, L107-L11. DOI: 10.1086/182804

Slipher, V., M., 1914. Spectrographic Observations of Nebulae. Pop. Astron. 23, 21–24. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1915PA…..23…21S/abstract

Zwicky, F., 1933. Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln. Helv. Phys. Acta 6, 110–127. https://inspirehep.net/literature/8352

Zwicky, F., 1937. On the Masses of Nebulae and of Clusters of Nebulae. Astrophys. J. 86, 217. DOI: 10.1086/143864
September 27, 2025
Κβαντικά με εικόνες

ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΤΡΑΥΛΟΣ

BOB COECKE & STEFANO GOGIOSO

Μετάφραση: Λάζαρος Σαριγκιόλης, Μαθηματικός, Καθηγητής Δ.Ε. Υποψήφιος Διδάκτωρ, Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

Επιστημονική επιμέλεια:

Ιωάννης Αντωνίου, Καθηγητής Μαθηματικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (2001-2023), Αναπληρωτής Διευθυντής Διεθνών Ινστιτούτων Solvay (1994 -2004)

Σταύρος Γ. Σταυρινίδης, Καθηγητής του Τμήματος Φυσικής, ΔΠΘ – Παναγιώτης Τζουνάκης, Επιστήμονας Υπολογιστών, Μέλος ΕΔΙΠ Τμήματος Μαθηματικών, ΑΠΘ, Υποψήφιος Διδάκτωρ Τμήματος Φυσικής, ΔΠΘ

Μιχαήλ Χανιάς, Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Φυσικής, ΔΠΘ

ISBN: 978-618-5061-41-8
Διαστάσεις: 17 x 24 cm
Αριθμός σελίδων: 224
Τιμή: € 23Θέλεις να μάθεις λιγα κβαντικά, αλλά νομίζεις ότι θα σε δυσκολέψουν τα μαθηματικά τους; Λοιπόν, κανένα πρόβλημα! Οι εικόνες σε αυτό το βιβλίο είναι ένα νέο είδος μαθηματικών που θα σε κάνει να συνειδητοποιήσεις τα πάντα για τον κβαντικό κόσμο.

Από την κβαντική τηλεμεταφορά, την κβαντική αβεβαιότητα, την κβαντική διεμπλοκή, την κβαντική μέτρηση, μέχρι τις πιο πρόσφατες εξελίξεις στον κβαντικό υπολογισμό, όλα βρίσκονται μέσα σ’ αυτές τις λίγες σελίδες. Θα μάθεις ακόμη και την κβαντική μη-τοπικότητα, για την οποία απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσικής, το 2022. Και όλα αυτά, με κάτι συμπαθητικές «αράχνες» που έχουν πολλά πόδια ή καλώδια που προεξέχουν και κάτι «κουτιά» που συνδέονται μεταξύ τους για να οπτικοποιήσουν τα κβαντικά φαινόμενα!

«Ξεκίνησα θέλοντας να αλλάξω τον τρόπο με τον οποίο κατανοείται η κβαντική μηχανική και διαπίστωσα ότι είναι πιο εύκολο να πείσω τα παιδιά παρά τους ενήλικες. Δεν έχουν προκαταλήψεις. Ίσως λοιπόν η επόμενη γενιά να προχωρήσει με ευκολία στην κβαντική υπολογιστική. Όπως είπε κάποτε ένας από τους ιδρυτές της κβαντικής φυσικής, ο Μαξ Πλανκ: Η επιστήμη προχωρά μια κηδεία τη φορά. Πρέπει όλοι να καταλάβουμε από την αρχή πώς λειτουργούν οι επικεφαλής της δεύτερης κβαντικής επανάστασης προτού η τεχνολογία γίνει πραγματικά τεράστια: πρόκειται για εταιρείες δισεκατομμυρίων δολαρίων που θα μπορούσαν να ελέγξουν τον κόσμο χωρίς κανείς να καταλαβαίνει τι κάνουν. Είτε είσαι νέος, είτε όχι και τόσο νέος, ειδικός ή όχι, αυτό το βιβλίο είναι για εσένα και για τη νέα μας γενιά».
Μπομπ Κούκε

Η κβαντική μηχανική γεννήθηκε από την ανάγκη για κατανόηση του μικρόκοσμου, και σήμερα έχει πλέον υπερβεί τον αρχικό σκοπό της. Η δεύτερη κβαντική επανάσταση, μέσω της κβαντικής πληροφορίας, προσφέρει νέες τεχνολογικές δυνατότητες και μας οδηγεί σε έναν νέο τρόπο φιλοσοφικού στοχασμού στη σχέση μας με την πραγματικότητα. Ο κβαντικός τρόπος σκέψης υπερβαίνει την κλασική λογική, υφαίνοντας ένα μωσαϊκό πιθανοτήτων, διεμπλοκών και υπερθέσεων που, παρότι φαντάζουν «μαγικά», δεν είναι απρόσιτα στον ανθρώπινο νου.

Αυτό το βιβλίο συγκροτεί μια γέφυρα κατανόησης του κβαντικού κόσμου, μέσω απλών διαγραμμάτων και παιγνίων, με άμεσα προσιτή οπτικοποίηση θεμελιωμένη στο πλαίσιο της θεωρίας κατηγοριών. Η αξία του βιβλίου βρίσκεται στη διαπίστωση ότι ο ανθρώπινος νους συλλαμβάνει άμεσα δύσκολες μαθηματικές έννοιες, όταν παρουσιάζονται με κατάλληλη διαγραμματική αναπαράσταση προσαρμοσμένη στο «λογισμικό» του εγκεφάλου μας. Έτσι, οδηγούμαστε σε άμεση, βαθύτερη κατανόηση της επεξεργασίας της κβαντικής πληροφορίας.

Οι κανόνες του μυστηριώδους κβαντικού κόσμου αποκαλύπτονται, γίνονται «οικείοι» και αξιοποιούνται εύκολα από τους επιστήμονες, τους μαθητές, τους φοιτητές, καθώς και από όλους όσοι αισθάνονται τη διαίσθησή τους να κλονίζεται από τα κβαντικά φαινόμενα.

Aπό τον Επίλογο του βιβλίου:

Συνάντησα για πρώτη φορά τον Μπομπ Κούκε περισσότερα από 15 χρόνια πριν, όταν έπεσε στην αντίληψή μου η δημοσίευσή του «Κβαντομηχανική για το νηπιαγωγείο» (Kindergarten Quantum Mechanics). Γνώρισα σχετικά αργά την κβαντική υπολογιστική και τη θεωρία κβαντικής πληροφορίας. Ως νέος, αλλά και ως σαραντάρης, στην κβαντική μηχανική με ενδιέφερε περισσότερο το «γιατί» και όχι τόσο το «τι». Για παράδειγμα, ήθελα να κατανοήσω θεωρίες όπως του Qbism, οι οποίες προσπαθούν να εξηγήσουν το «γιατί» στις εμπειρίες που αποκομίζουμε από τον κβαντικό κόσμο με τρόπους που προξενούν σύγχυση και συχνά εναντιώνονται στη διαίσθησή μας. Όπως πολλοί άλλοι που έρχονται σε επαφή με την κβαντομηχανική και την κβαντική πληροφορία, έτσι κι εγώ απορροφήθηκα από τις συναρπαστικές συζητήσεις σχετικά με τις διάφορες θεωρίες που απασχολούσαν τους κβαντικούς θεωρητικούς και τους φιλοσόφους, οι οποίες είχαν τις απαρχές τους σε εκείνο τον διάσημο διάλογο του Αϊνστάιν με τον Μπορ, πριν από περίπου έναν αιώνα.

Τα πράγματα για μένα άλλαξαν, όταν μερικά χρόνια πριν, η κβαντική υπολογιστική έγινε η καριέρα μου, και το «τι» άρχισε να με νοιάζει εξίσου πολύ με το «γιατί» — επίσης, άρχισα να μετέχω ενεργά στη διαδικασία του τρόπου που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν οι κβαντικοί υπολογιστές για την επίλυση κάποιων κλασικά άλυτων προβλημάτων. Έτσι, η πλήρης απασχόλησή μου τα τελευταία οκτώ χρόνια είναι η εργασία με κβαντικούς υπολογιστές και κβαντικούς αλγόριθμους.
Μερικά χρόνια αφότου άρχισα να εργάζομαι στην κβαντική υπολογιστική, συνάντησα το «Απεικονίζοντας τις Κβαντικές Διαδικασίες» (γνωστό και ως τον «Μεγάλο Αδερφό» αυτού του βιβλίου) — ένα βιβλίο που άρχισε γρήγορα να αποκτά στοιχεία καλτ κουλτούρας στις ομάδες των νεότερων φυσικών. Το αγόρασα περισσότερο από περιέργεια παρά για κάποιον άλλον λόγο, όμως μόλις το άνοιξα, γρήγορα κατάλαβα ότι δεν μπορούσα να ξεκολλήσω, καθώς βυθιζόμουν ολοένα περισσότερο σε ένα εναλλακτικό σύμπαν, μετατρέποντας έτσι τις τρεις ή τέσσερις μέρες ανάγνωσης σε ένα μακρύ, συναρπαστικό ταξίδι ανακάλυψης.

Πήρε πάνω από σαράντα χρόνια τεχνολογικών εξελίξεων για να φτάσουμε στο σημείο να μπορούμε να κατασκευάσουμε κάποιους πρώιμους πραγματικούς κβαντικούς επεξεργαστές, και με αυτό, να έχουμε ρεαλιστικές προσδοκίες ότι η κβαντική υπολογιστική θα αρχίσει σιγά σιγά να γίνεται πραγματικότητα. Το μόνο ερώτημα πλέον, δεν είναι το «αν», αλλά το «πότε» οι κβαντικοί υπολογιστές θα επιλύσουν πραγματικά προβλήματα έχοντας κάποιον αντίκτυπο στις ζωές μας.
Αυτή η σύζευξη πολλών συμβάντων —η τεχνολογική και θεωρητική πρόοδος στην κβαντομηχανική, τη θεωρία κβαντικής πληροφορίας και τους κβαντικούς υπολογιστές— κάνουν το βιβλίο «Κβαντικά με Εικόνες» ιδιαίτερα σημαντικό και για λόγους πέραν του ακαδημαϊκού.

Αυτό το έργο προορίζεται επίσης για λίγους και φανατικούς. Καθώς γράφω αυτές τις λέξεις, κάποιες «αδημοσίευτες» εκδοχές του βιβλίου κυκλοφορούν ήδη ανάμεσα στους θιασώτες της κβαντικής υπολογιστικής. Τα «Κβαντικά με Εικόνες» θα εμπνεύσουν πολλούς να σκεφτούν να βουτήξουν στα βαθιά μαθαίνοντας κβαντομηχανική, αλλά και να συλλογιστούν προσεκτικά τη σχέση της με την κβαντική υπολογιστική.

Μια άμεση συνέπεια της προσέγγισης της κβαντικής φυσικής που διαρθρώνεται και τόσο δημιουργικά παρουσιάζεται σε αυτό το βιβλίο —μέσω ενός φορμαλισμού που συνδυάζει τον Φον Νόιμαν, τον Σρέντινγκερ και τον Πένροουζ (με μεθόδους του Φέινμαν και του Ντιράκ)— είναι ότι ο Μπομπ και ο Στέφανο δημιουργούν τα θεμέλια που θα υποστηρίξουν τα ενδιαφέροντα και τις φιλοδοξίες μιας νέας γενιάς μαθητών, είτε αυτοί έχουν γενικά ενδιαφέροντα είτε μελετούν κβαντική φυσική. Αυτό το βιβλίο θα δώσει σε πολλούς την ώθηση να εξερευνήσουν και να μάθουν πολλά σχετικά με το θέμα, χωρίς να χρειαστεί να ανησυχούν ότι θα αντιμετωπίσουν τη γνωστή καθηλωτική έλλειψη αυτοπεποίθησης που προξενούν οι παραδοσιακοί τρόποι διδασκαλίας.

Τα «Κβαντικά με Εικόνες» είναι ένα βιβλίο που μας ταξιδεύει από την εξιχνίαση του «γιατί συμβαίνει» —το ερώτημα που, έναν αιώνα πριν, γοήτευσε και συνεπήρε τους γίγαντες της κβαντικής φυσικής— στην αναζήτηση απάντησης για το «τι συμβαίνει» — το ερώτημα που, σήμερα, αντιμετωπίζουν οι πρωτοπόροι των τεχνολογιών της κβαντικής πληροφορίας. Είναι το τέλειο σημείο έναρξης για κάθε αναγνώστη που νιώθει έτοιμος να κάνει τη μετάβαση που ήδη τόσοι άλλοι έχουν κάνει: πρόκειται για ένα δημιουργικό άλμα από το σαγηνευτικό «γιατί» (σύμφωνα με όσα μας λέει η κβαντική ότι συμβαίνει στο Σύμπαν) στο άκρως αινιγματικό «τι».
Ilyas Khan

Από τον Πρόλογο στην Ελληνική έκδοση:

Η κβαντική μηχανική γεννήθηκε από την ανάγκη για κατανόηση των φαινομένων του μικρόκοσμου, τα οποία παρατηρήθηκαν, για πρώτη φορά, στις αρχές του 20ού αιώνα. Εκατό χρόνια αργότερα διαπιστώθηκε ότι η κβαντική πληροφορία είναι το κλειδί για την κατανόηση της κβαντικής μηχανικής και των κβαντικών διεργασιών.

Η δεύτερη κβαντική επανάσταση προσφέρει νέες τεχνολογικές δυνατότητες στη διαχείριση των προβλημάτων μεγάλης υπολογιστικής πολυπλοκότητας, στην επικοινωνία μέσω του κβαντικού διαδικτύου και, τελικά, στην ανάπτυξη της Κβαντικής Νοημοσύνης. Σήμερα, όλα αυτά βρίσκονται στην αιχμή της επιστημονικής έρευνας και της τεχνολογικής ανάπτυξης, οδηγώντας μας ταυτόχρονα σε έναν νέο τρόπο φιλοσοφικού στοχασμού όσον αφορά τη σχέση μας με την πραγματικότητα.

Ο κβαντικός τρόπος σκέψης υπερβαίνει την κλασική λογική, υφαίνοντας ένα μωσαϊκό από πιθανότητες, υπερθέσεις και διεμπλοκές, που παρότι φαντάζουν «μαγικά», δεν είναι απρόσιτα στον ανθρώπινο νου.

Ο Μπομπ Κούκε και οι συνεργάτες του έχουν προτείνει μια νέα διατύπωση και ερμηνεία της κβαντικής θεωρίας μέσω αναπαράστασης των μαθηματικών σχέσεων με απλά διαγράμματα. Η ιδέα αυτή έρχεται από τις αρχές του 20ού αιώνα, όταν ο Ανρί Πουανκαρέ στο La Science et l’Hypothèse (Flammarion, Paris, 1902) αναφερόμενος σε όλες τις μαθηματικές έννοιες, επισήμανε ότι: «Οι Μαθηματικοί δεν μελετούν τα Αντικείμενα, αλλά τις Σχέσεις των Αντικειμένων. Είναι αδιάφορο αν κάποια Αντικείμενα αντικαθίστανται από άλλα Αντικείμενα, εφόσον οι Σχέσεις δεν αλλάζουν. Το Υλικό δεν ενδιαφέρει, μόνο η Μορφή ενδιαφέρει».

Η σχεσιακή θεώρηση των Μαθηματικών αλλά και των νοητικών κατασκευών εν γένει, οδήγησε στη Θεωρία Κατηγοριών και στη Θεωρία Δικτυών. Ενθουσιαστήκαμε ιδιαίτερα όταν διαπιστώσαμε ότι η διαγραμματική αναπαράσταση καθιστά την επεξεργασία της κβαντικής πληροφορίας άμεσα αντιληπτή όχι μόνον στους μυημένους στις θετικές επιστήμες αλλά ακόμη και στους φοιτητές και μαθητές.

Αποφασίσαμε, λοιπόν, να μεταφράσουμε το έργο των Μπομπ Κούκε και Στέφανο Γκοτζόζο αφενός για να φέρουμε σε επαφή το ελληνικό κοινό με τον κβαντικό τρόπο σκέψης, και αφετέρου για να αξιοποιηθεί επικουρικά στην εισαγωγή του προγράμματος «Κβαντική Υπολογιστική για Μαθητές – ΚΥΜΑ».

Η πρωτοποριακή αυτή προσπάθεια είναι εγκεκριμένη από το Υπουργείο Παιδείας και εισέρχεται φέτος στο 4ο έτος υλοποίησής της, με συμμετοχή πλήθους σχολείων και συνάδελφων, υπό την αιγίδα της Ελληνικής Μαθηματικής Εταιρείας και του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής (ΙΕΠ).

Το βιβλίο προτείνει μια γέφυρα μεταξύ του αφηρημένου μαθηματικού συμβολισμού του κβαντικού κόσμου και του κλασικού κόσμου των καταχωρισμένων παρατηρήσεων. Η γέφυρα οικοδομείται μέσω απλών διαγραμμάτων και εικονογραφημένων παιγνίων, προσιτών στον κοινό νου. Η διαγραμματική αναπαράσταση της κβαντικής θεωρίας, παρότι απλή και κατανοητή, είναι θεμελιωμένη στο αυστηρό πλαίσιο της θεωρίας κατηγοριών.

Η αξία του βιβλίου έγκειται στη διαπίστωση ότι ο ανθρώπινος νους συλλαμβάνει άμεσα δύσκολες μαθηματικές έννοιες με κατάλληλη διαγραμματική αναπαράσταση. Έτσι, οι κανόνες του μυστηριώδους κβαντικού κόσμου αποκαλύπτονται, ώστε να μπορούν να αξιοποιηθούν τόσο από ώριμους επιστήμονες όσο και από μαθητές και φοιτητές. Ξεκινώντας από τα βασικά δομικά στοιχεία της κβαντικής θεωρίας, ο αναγνώστης οδηγείται στη σταδιακή κατασκευή μιας οπτικής γλώσσας που μπορεί να συλλάβει την πολυπλοκότητα των κβαντικών καταστάσεων, των τελεστών και των μετρήσεων, καθώς και την κβαντική διεμπλοκή, την τηλεμεταφορά και εν τέλει την κβαντική υπολογιστική. Η οπτική απεικόνιση αναπτύσσει τη διαίσθηση και την κατανόηση με τρόπο απλό και προσιτό, χωρίς να θυσιάζεται η αυστηρότητα του μαθηματικού φορμαλισμού.

Το βιβλίο Κβαντικά με Εικόνες γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ αυτού του φορμαλισμού και της διαισθητικής οπτικής κατανόησης που τόσο συχνά διαφεύγει. Παρουσιάζοντας τις κβαντικές διαδικασίες μέσα από μια σειρά προσεκτικά σχεδιασμένων συμβολικών αναπαραστάσεων γραμμών και κουτιών, απλουστεύεται η περιγραφή της κβαντικής μηχανικής και της κβαντικής πληροφορίας, καθιστώντας την κβαντική υπολογιστική προσιτή στους μαθητές και στους φοιτητές.Συγγραφείς

Bob Coecke

«Δεν είμαι απλώς ένας κβαντικός φυσικός, είμαι επίσης ζωγράφος καθώς και καλλιτέχνης της βιομηχανικής μουσικής. Κατέληξα στην κβαντική φυσική επειδή ήθελα να υποστηρίξω τη μουσική μου καριέρα και την μπάντα μου, Black Tish. Έπιασα δουλειά στο τμήμα επιστήμης υπολογιστών του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης όταν, το 1990, μου είπαν ότι χρειάζονταν μια γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου για κβαντικούς υπολογιστές».

Ο Μπομπ Κούκε εργάστηκε είκοσι χρόνια στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, στο οποίο έχτισε μια μεγάλη ομάδα ερευνητών αφιερωμένη στη δημιουργία ενός νέου εικονογραφικού τρόπου προσέγγισης της κβαντικής θεωρίας. Όταν η δουλειά του άρχισε να βρίσκει εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο μέσω των ανερχόμενων κβαντικών τεχνολογιών, μετακόμισε στην Cambridge Quantum Computing (πλέον Quantinuum). Εκεί, είναι επιστημονικός διευθυντής στην έρευνα για την ανάπτυξη της κβαντικής επεξεργασίας της φυσικής γλώσσας και της κβαντικής τεχνητής νοημοσύνης.

Stefano Gogioso

«Είμαι μαθηματικός και επιστήμονας υπολογιστών. Έκανα το διδακτορικό μου στην Οξφόρδη με επιβλέποντα τον καθηγητή Coecke, αναπτύσσοντας νέους εικονογραφικούς τρόπους μελέτης των κινήσεων των κβαντικών σωματιδίων. Διδάσκω προχωρημένα μαθήματα στην κβαντική υπολογιστική στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης».

Ο Στέφανο Γκοτζόζο είναι μαθηματικός και επιστήμονας υπολογιστών. Έκανε το διδακτορικό του στην Οξφόρδη με επιβλέποντα καθηγητή τον Μπομπ Κούκε, αναπτύσσοντας νέους εικονογραφικούς τρόπους μελέτης των κβαντικών σωματιδίων, αλλά και των τρόπων που αυτά κινούνται. Είναι πλέον μέλος ΔΕΠ στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, στο οποίο διδάσκει προχωρημένα μαθήματα πάνω στην κβαντική υπολογιστική. Είναι επίσης συνιδρυτής της βρετανικής startup Hashberg, όπου διευθύνει το κομμάτι της ανάπτυξης κβαντικών προγραμματιστικών εργαλείων υψηλού επιπέδου.

September 6, 2025
ΧΡΙΣΤΟΣ ΠΑΠΑΚΥΡΙΑΚΟΠΟΥΛΟΣ: ΕΝΑΣ ΓΙΓΑΝΤΑΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥ ΣΤΗΝ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ

Θεοφάνης Γραμμένος,

Αναπλ. Καθηγητής Εφαρμοσμένων Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Ο διεθνούς φήμης μαθηματικός, που ουσιαστικά λόγω των αριστερών φρονημάτων του αναγκάστηκε να εγκαταλείψει την πατρίδα του το 1949 και να μεταβεί στο Πρίνστον, παρέμεινε άγνωστος στο ευρύ ελληνικό κοινό αλλά υπήρξε πολύ περισσότερο γνωστός στο αμερικανικό κοινό που τον γνώρισε ως «Papa». Μέχρι τον θάνατό του το 1976, έζησε μια ασκητική ζωή ολότελα αφιερωμένη στη μαθηματική έρευνα χωρίς να δημιουργήσει δική του οικογένεια, ενώ διακρίθηκε στα Μαθηματικά διεθνώς για το έργο του και κυρίως για την απόδειξη τριών θεωρημάτων («the big theorems») της τοπολογίας ώστε δικαίως να θεωρείται σήμερα ένας από τους σπουδαιότερους μαθηματικούς του 20^ου αιώνα.Η ΖΩΗ ΤΟΥ

Ο Χρίστος Παπακυριακόπουλος γεννήθηκε στο Χαλάνδρι Αττικής τον Ιούνιο του 1914 ως ο μεγαλύτερος από τους δύο γιούς της εύπορης οικογένειας του Δημήτρη Παπακυριακόπουλου και της Ζωής Λίτσα. Μετά την αποφοίτησή του από το Βαρβάκειο, στο οποίο έχει περάσει μετά από εξετάσεις, περνά από τους πρώτους στη Σχολή Πολιτικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π. όπου έρχεται σε επαφή με τον καθηγητή Ανωτέρων Μαθηματικών και σπουδαίο μαθηματικό Νικόλαο Κριτικό. Ο τελευταίος, αναγνωρίζοντας την κλίση, το ταλέντο και το πάθος του φοιτητή του για τα Μαθηματικά, τον παροτρύνει και τελικά τον πείθει να μετεγγραφεί στη Μαθηματική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών από όπου ο Παπακυριακόπουλος αποφοιτά το 1938 με «άριστα». Στη διάρκεια των σπουδών του, ο Παπακυριακόπουλος μελετά με προσωπική του πρωτοβουλία το σύγγραμμα τοπολογίας των Pavel Alexandrov και Heinz Hopf και παρακολουθεί το ερευνητικό σεμινάριο του καθηγητή Παναγιώτη Ζερβού, ενώ αρχίζει να επικεντρώνεται σε θέματα γεωμετρικής τοπολογίας εμπνευσμένος από την εργασία του Ν. Κριτικού με τίτλο «Το θεώρημα του Jordan περί επιπέδων κλειστών γραμμών» που έχει δημοσιευτεί στο Δελτίο της Ελληνικής Μαθηματικής Εταιρείας το 1936. Το 1937 αλληλογραφεί με τον Κ. Καραθεοδωρή (Σπανδάγος, 2008) και του στέλνει την εργασία του για τις κλειστές καμπύλες Jordan, ενώ ως τελειόφοιτος συγγράφει δύο εργασίες τις οποίες δημοσιεύει στο Δελτίο της Ελληνικής Μαθηματικής Εταιρείας το 1938 (βλ. κατάλογο επιστημονικών δημοσιεύσεων του Χ. Παπακυριακόπουλου στο τέλος του άρθρου). Τη διετία 1939-1940 εργάζεται ως άμισθος βοηθός του Ν. Κριτικού στην Α΄ Έδρα Ανωτέρων Μαθηματικών του Ε.Μ.Π., ενώ σύντομα καλείται να υπηρετήσει τη στρατιωτική θητεία του και πολεμά ως στρατιώτης στο αλβανικό μέτωπο. Τον Οκτώβριο 1941 διορίζεται, μετά από εισήγηση του Ν. Κριτικού, ως έκτακτος άμισθος επιμελητής με διετή θητεία (που παρατείνεται μέχρι το 1945), ενώ παράλληλα και κάτω από δύσκολες συνθήκες συνεχίζει στη Μαθηματική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών την εκπόνηση της διδακτορικής διατριβής του με θέμα «Περί μίας νέας μεθόδου αποδείξεως του αναλλοιώτου των ομολογικών συμπλεγμάτων ενός συμπλόκου», την οποία ολοκληρώνει το 1943 και αναγορεύεται διδάκτωρ των Μαθηματικών με εισηγητή τον Παναγιώτη Ζερβό, σύμβουλο τον Νικόλαο Κριτικό, και με σύσταση του Κ. Καραθεοδωρή (Λαμπροπούλου & Νικολακοπούλου, 2014). Η πρωτοτυπία της διατριβής του έγκειται, μεταξύ άλλων, στην εντελώς διαφορετική αποδεικτική μεθοδολογία από εκείνη την οποία εισήγαγαν για τη μελέτη της τοπολογίας τρισδιάστατων πολλαπλοτήτων οι Herbert Seifert και William Threlfall το 1934 σε ένα από τα πρώτα συγγράμματα αλγεβρικής τοπολογίας που κυκλοφόρησαν διεθνώς, το Lehrbuch der Topologie. Η διατριβή του Παπακυριακόπουλου είναι η πρώτη ελληνική διατριβή στην Τοπολογία και, ειδικότερα, η πρώτη ελληνική εργασία στην αλγεβρική τοπολογία.

Ο Χρίστος Παπακυριακόπουλος υπήρξε ένας πολύ προοδευτικός άνθρωπος που εμπνεόταν από αριστερές ιδέες. Στο δημοψήφισμα του 1935 ψηφίζει κατά της επανόδου του Γεωργίου Β΄, ενώ στη διάρκεια της Κατοχής γίνεται ενεργό μέλος της Αντίστασης εντασσόμενος στο εαμικό κίνημα (στην οργάνωση του ΕΑΜ στο ΕΜΠ, όπως και ο Νικόλαος Κριτικός) και μετατρέποντας το σπίτι του σε τόπο συνεδριάσεων και καταφύγιο διωκόμενων αντιστασιακών (Λαμπροπούλου & Νικολακοπούλου, 2014). Συμμετέχει στο μεγάλο συλλαλητήριο στις 3 Δεκεμβρίου 1944 στην Αθήνα και στις 25 Δεκεμβρίου, ακολουθώντας τον ΕΛΑΣ, εγκαταλείπει την Αθήνα και καταλήγει στον Παλαμά Καρδίτσας όπου διδάσκει αριθμητική στο μονοθέσιο δημοτικό σχολείο. Τον Σεπτέμβριο 1944 ο αδελφός του σκοτώνεται στη βόρεια Ιταλία πολεμώντας με την Ταξιαρχία Ρίμινι. Μετά τη Συμφωνία της Βάρκιζας, τον Φεβρουάριο 1945, επιστρέφει στην Αθήνα, ενώ στις 16 Ιουλίου 1945 απολύεται από το Ε.Μ.Π. ως στιγματισμένος κομμουνιστής και λόγω της συμμετοχής του στην εαμική αντίσταση. Όμως στα τέλη του Οκτωβρίου 1945, ο τότε πρύτανης του ΕΜΠ Θ. Βαρούνης, ο οποίος έχει αναλάβει πρυτανικά καθήκοντα στη θέση του Νικολάου Κιτσίκη που έχει απολυθεί επίσης λόγω της συμμετοχής του στο ΕΑΜ, ανακαλεί την απόλυση του Παπακυριακόπουλου επειδή τον θεωρεί απαραίτητο για το Ίδρυμα. Ωστόσο, η Ασφάλεια παρακολουθεί τον Παπακυριακόπουλο και, καθώς το κλίμα γίνεται ολοένα και πιο βαρύ και προκειμένου να αποφύγει την οριστική απόλυσή του, υποβάλλει την παραίτησή του το 1946. Την ίδια χρονιά απολύονται οριστικά από το Πολυτεχνείο λόγω των αριστερών φρονημάτων και της αντιστασιακής δράσης τους ο Νικόλαος Κριτικός, καθώς επίσης ο σπουδαίος θεωρητικός φυσικός Αχιλλέας Παπαπέτρου και ο αρχιτέκτων Ιωάννης Δεσποτόπουλος.

Στα 1947, ο Παπακυριακόπουλος αποφασίζει να επικοινωνήσει με τον Αμερικανό τοπολόγο, μαθητή του Solomon Lefschetz, και καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον στις ΗΠΑ, Ralph Fox, στον οποίο στέλνει μια απόδειξη του Λήμματος του Dehn. Αν και ο Fox εντοπίζει κάποιο σφάλμα στην απόδειξη του Παπακυριακόπουλου, εντυπωσιάζεται από τις μαθηματικές ικανότητές του και το 1948 τον προσκαλεί στο Τμήμα Μαθηματικών του Πρίνστον σε μια ερευνητική θέση χωρίς διδακτικά καθήκοντα. Πράγματι, ο Παπακυριακόπουλος ταξιδεύει στις ΗΠΑ το 1949. Λίγο καιρό μετά την αναχώρησή του και μέσω της ελληνικής πρεσβείας στην Ουάσινγκτον, η Ασφάλεια τον καταγγέλλει στις αμερικανικές αρχές ως «επικίνδυνο κομμουνιστή» ζητώντας την απέλασή του, αλλά με τη στήριξη του Πανεπιστημίου του Πρίνστον η απέλαση αποτρέπεται (Δοξιάδης, 2004). Το 1950 πεθαίνει η μητέρα του και το 1952 ο πατέρας του για την κηδεία του οποίου επιστρέφει στην Ελλάδα για τελευταία φορά^[1]. Τότε συντάσσει και τη διαθήκη του με την οποία, από τη μεγάλη αγάπη που έτρεφε προς το ΕΜΠ, το καθιστά γενικό κληρονόμο του ζητώντας να περιέλθει σε αυτό «άπασα η κινητή και ακίνητη περιουσία του» (Λαμπροπούλου & Νικολακοπούλου, 2014).

Ο Παπακυριακόπουλος, ο οποίος στο μεταξύ είναι γνωστός στη μαθηματική κοινότητα ως «Papa», ζει στο Πρίνστον μια πραγματικά ασκητική ζωή. Εργάζεται στο γραφείο του πολλές ώρες κάθε μέρα από τις 8.30 π.μ. μέχρι αργά το βράδυ, ακολουθώντας ένα πολύ αυστηρό πρόγραμμα μελέτης και έρευνας υπό τους ήχους της μουσικής του αγαπημένου του Βάγκνερ, είναι εσωστρεφής και απόμακρος, μοιράζεται δύσκολα τις ιδέες του, είναι απρόθυμος να αναλάβει οποιαδήποτε διδακτικά και διοικητικά καθήκοντα με αποτέλεσμα να μην έχει φοιτητές, δεν συνδέεται με κανέναν έξω από το εργασιακό περιβάλλον του, και γενικά διάγει έναν σπαρτιατικά λιτό βίο χωρίς παρέες και με ελάχιστους φίλους. Λέγεται ότι έζησε επί 25 χρόνια στο ίδιο μικρό δωμάτιο ξενοδοχείου στο οποίο κατέλυσε όταν έφθασε στις ΗΠΑ. Ο Παπακυριακόπουλος έχει ήδη γίνει ένας θρύλος στο Πρίνστον. Το 1954, σε επίσκεψή του στο Ινστιτούτο Προχωρημένων Σπουδών (IAS) ο Einstein ζητά να τον γνωρίσει, ενώ την ίδια χρονιά δεν αποδέχεται την πρόταση του Κ. Παπαϊωάννου, καθηγητή Εφαρμοσμένης Μηχανικής στο ΕΜΠ, να επιστρέψει στην Ελλάδα (Λαμπροπούλου & Νικολακοπούλου, 2014). Από τον Ιούνιο 1955 έως τον Σεπτέμβριο 1958 ο Παπακυριακόπουλος εκλέγεται μέλος του IAS, όπου από τον Σεπτέμβριο 1958 έως τον Σεπτέμβριο 1959 προάγεται σε Ερευνητικό Συνεργάτη (Research Associate), στη συνέχεια έως τον Σεπτέμβριο 1962 σε Κύριο Ερευνητικό Συνεργάτη (Senior Research Associate), και από το 1962 έως το 1976 σε Κύριο Ερευνητή Μαθηματικό (Senior Research Mathematician) (Λαμπροπούλου & Νικολακοπούλου, 2014). Το 1961, ο Νικόλαος Κριτικός, εκφράζοντας και τη βούληση άλλων καθηγητών Μαθηματικών του ΕΜΠ, προτείνει με επιστολή του στον Παπακυριακόπουλο να επιστρέψει στην Ελλάδα και να καταλάβει τη θέση του πρώτου στο ΕΜΠ, αλλά ο Παπακυριακόπουλος αρνείται ευγενικά προκειμένου να αφιερωθεί στο ερευνητικό έργο του στο Πρίνστον (Λαμπροπούλου & Νικολακοπούλου, 2014). Τον Σεπτέμβριο 1964, με εισήγηση του καθηγητή Κ.Παπαϊωάννου, εκλέγεται αντεπιστέλλον μέλος της Ακαδημίας Αθηνών (Σπανδάγος, 2008). Το 1977 η Ελληνική Μαθηματική Εταιρεία του αφιερώνει τον 18^ο Τόμο του Δελτίου της, καθώς και το 7^ο Βαλκανικό Συνέδριο Μαθηματικών που διεξάγεται στο ΕΜΠ το 1983. Το 2000, το Συνέδριο Μαθηματικής Ανάλυσης και Εφαρμογών που διεξήχθη στο ΕΜΠ είναι επίσης αφιερωμένο στον Χρίστο Παπακυριακόπουλο, ενώ το 2008 ο Τομέας Μαθηματικών του ΕΜΠ οργανώνει στη μνήμη του το 8^ο Συνέδριο Άλγεβρας, Θεωρίας Αριθμών και Εφαρμογών. Το 2014, ο Τομέας Μαθηματικών του ΕΜΠ διοργανώνει ημερίδα για τα 100 χρόνια από τη γέννηση του Παπακυριακόπουλου με ομιλητές, μεταξύ άλλων, τον Δημήτρη Χριστοδούλου τον Μιχάλη Δαφέρμο, και τον Louis H. Kauffman. Ίσως η σπουδαιότερη παρακαταθήκη του Παπακυριακόπουλου να είναι το Κληροδότημα Χρίστου Παπακυριακόπουλου, το οποίο ιδρύθηκε στη βάση της διαθήκης του. Πράγματι, με μια σειρά αποφάσεων της Συγκλήτου του ΕΜΠ (1998, 2002, και 2008) έχει αποφασιστεί τα έσοδα του Κληροδοτήματος να διατίθενται από τον Τομέα Μαθηματικών του ΕΜΠ για (α) Βράβευση προπτυχιακών φοιτητών για την επίδοσή τους στα Μαθηματικά, (β) Υποτροφίες σε υποψήφιους διδάκτορες του Τομέα Μαθηματικών («Υποτροφίες Χρίστου Παπακυριακόπουλου») (γ) Διεξαγωγή συνεδρίων ή ημερίδων στη μνήμη του Χ. Παπακυριακόπουλου, (δ) Πρόσκληση επιστημόνων διεθνούς κύρους για σειρά διαλέξεων και σεμιναρίων, (ε) Κάλυψη δαπανών για τη μετάφραση ή/και έκδοση βιβλίων, (στ) Οποιονδήποτε σκοπό που αποβλέπει στην ενίσχυση ή βελτίωση του ερευνητικού ή διδακτικού έργου του Τομέα Μαθηματικών.

Το 1976 ο Χρίστος Παπακυριακόπουλος προγραμματίζει να επισκεφθεί την Ελλάδα για πρώτη φορά μετά το 1952. Όμως δεν θα προλάβει, καθώς στις 29 Ιουνίου, σε ηλικία 62 ετών, φεύγει από τη ζωή από καρκίνο του στομάχου. Οι στάχτες του είναι θαμμένες στο Πρίνστον.

Ο Χρίστος Παπακυριακόπουλος με τη μητέρα και τη γιαγιά του στα 1948 (Σπανδάγος, 2008).

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΕΡΓΟ

Πρέπει ευθύς εξαρχής να τονιστεί ότι το σύνολο του ερευνητικού έργου του Παπακυριακόπουλου διακρίνεται για τη μαθηματική αρτιότητά του. Το κύριο ερευνητικό ενδιαφέρον του εστιαζόταν στη χαμηλοδιάστατη (ή γεωμετρική) τοπολογία, δηλαδή στη μελέτη πολλαπλοτήτων ή γενικότερα τοπολογικών χώρων διάστασης μικρότερης ή ίσης του 4, με έμφαση στις τρεις διαστάσεις. Παρακολουθώντας τα μαθήματα των καθηγητών Ralph Fox και Norman Steenrod, συγγράφει την πρώτη του εργασία με τίτλο On the ends of knot groups που δημοσιεύεται το 1955. Το κύριο αποτέλεσμα που αποδεικνύεται σε αυτήν είναι πως «αν ισχύει η ασφαιρικότητα των κόμβων, τότε μια ομάδα κόμβων έχει ένα ή δύο πέρατα αναλόγως του αν ο κόμβος είναι αλγεβρικά δεμένος ή είναι λυμένος (unknotted)». Το 1957 δημοσιεύει τρεις εργασίες, μία περί στερεών τόρων (On solid tori)^[2] στην οποία αποδεικνύει τρία θεωρήματα ένα από τα οποία είναι το πλέον διάσημο θεώρημα του βρόχου^[3], μία εργασία περί των περάτων των θεμελιωδών ομάδων 3-πολλαπλοτήτων με σύνορο (On the ends of the fundamental groups of 3-manifolds with boundary) στην οποία απαντά αυστηρά στο ερώτημα περί του πότε ο αριθμός των περάτων μιας συμπαγούς 3-πολλαπλότητας^[4] με σύνορο, της οποίας οι συνιστώσες είναι προσανατολίσιμες κλειστές επιφάνειες θετικού γένους, είναι 1, 2, ή άπειρα, και ακόμη μία εργασία περί του Λήμματος του Dehn και της ασφαιρικότητας κόμβων (On Dehn’s Lemma and the asphericity of knots), την οποία έχει αφιερώσει στον Νικόλαο Κριτικό, και όπου αποδεικνύει το Λήμμα του Dehn και το θεώρημα της σφαίρας. Λόγω της ιδιαίτερης σπουδαιότητας που έχει το Λήμμα του Dehn για την Εικασία του Poincaré^[5] αλλά και γενικότερα για τη γεωμετρική τοπολογία, κρίνεται σκόπιμο να αναφερθούμε συνοπτικά σε αυτό (βλ. (Νικολακοπούλου, 2010) για περισσότερες λεπτομέρειες). Πρόκειται για την εξαιρετικά ενδιαφέρουσα Διπλωματική της Α. Νικολακοπούλου που εκπονήθηκε το 2010 στον Τομέα Μαθηματικών της ΣΕΜΦΕ, στο ΕΜΠ, υπό την επίβλεψη της Καθηγήτριας Σοφίας Λαμπροπούλου). Ο Γερμανός Max Dehn, φοιτητής του Hilbert στο Πανεπιστήμιο του Göttingen, διετύπωσε το 1910 την εξής ιδέα που έγινε γνωστή ως Λήμμα του Dehn: Έστω M μια 3-πολλαπλότητα και 𝑓:𝐷→𝑀 η συνεχής απεικόνιση ενός δίσκου 𝐷 χωρίς αυτο-τομές στο σύνορο (δηλαδή με 𝜕D το σύνορο, αν 𝑥∈𝜕D τότε για οποιοδήποτε 𝑦∈𝐷 με 𝑥≠𝑦 , ισχύει 𝑓(𝑥)≠𝑓(𝑦), τότε υπάρχει εμφύτευση (embedding) 𝑔:𝐷→𝑀 ώστε 𝑔(𝜕D)=𝑓(𝜕D) . Ο Dehn ισχυρίστηκε ότι είχε βρει και μια απόδειξη αυτής της ιδέας, όμως το 1929 ο Γερμανός Hellmuth Kneser εντόπισε ένα σημαντικό κενό στην απόδειξη αυτή κι έτσι το Λήμμα του Dehn παρέμενε αναπόδεικτο μέχρι το 1957, όταν ο Παπακυριακόπουλος, βασιζόμενος σε δύο εργασίες του Νορβηγού μαθηματικού I. Johansson από το 1935 και το 1938, αντίστοιχα, καθώς και στην κατασκευή ενός πύργου από χώρους επικάλυψης, έδωσε την πλήρη απόδειξη του Λήμματος του Dehn. Στην ίδια εργασία, ο Παπακυριακόπουλος απέδειξε οριστικά και το θεμελιώδες για τη γεωμετρική τοπολογία θεώρημα της σφαίρας, το οποίο είχε αποπειραθεί να αποδείξει ο H. Kneser στα 1928. Σύμφωνα με αυτό, αν 𝑀 είναι μια προσανατολίσιμη 3-πολλαπλότητα με 𝜋₂(𝑀)≠{0} , τότε υπάρχει 2-σφαίρα 𝑆² εμφυτευμένη στην 𝑀 που δεν είναι συσταλτή στην 𝑀, όπου 𝜋₂(𝑀) η δεύτερη ομάδα ομοτοπίας της . Ο Παπακυριακόπουλος παρουσίασε τα αποτελέσματα αυτά το 1958 στο Άμστερνταμ ως προσκεκλημένος ομιλητής στην Ετήσια Συνάντηση της Αμερικανικής Μαθηματικής Εταιρείας, στο πλαίσιο ομιλίας με τίτλο «Ορισμένα προβλήματα επί των τρισδιάστατων πολλαπλοτήτων». Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν επίσης την ίδια χρονιά στο Διεθνές Συνέδριο Μαθηματικών (ICM) στο Εδιμβούργο σε ομιλία με τίτλο «Η θεωρία των τρισδιάστατων πολλαπλοτήτων μετά το 1950», την οποία ανέγνωσε ο John H.C. Whitehead, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, ανεψιός του Alfred N. Whitehead και ένας από τους επινοητές της θεωρίας ομοτοπίας. Για τις εργασίες του στους στερεούς τόρους και την απόδειξη του Λήμματος του Dehn και του θεωρήματος της σφαίρας, ο Παπακυριακόπουλος τιμήθηκε το 1964 από την Αμερικανική Μαθηματική Εταιρεία με το σημαντικότερο διεθνές βραβείο γεωμετρίας, το Βραβείο Oswald Veblen, το οποίο θεσμοθετήθηκε προς τιμήν ενός από τους σημαντικότερους γεωμέτρες του 20^ου αιώνα, του Αμερικανού Oswald Veblen, και απονεμήθηκε για πρώτη φορά εκείνη τη χρονιά^[6]. Τα χρόνια που ακολούθησαν ο Παπακυριακόπουλος, χρησιμοποιώντας το θεώρημα του βρόχου, το θεώρημα της σφαίρας, και το Λήμμα του Dehn, συνέχισε τις προσπάθειές του να αποδείξει την Εικασία του Poincaré. Τελικά, η απόδειξή της δόθηκε από τον Ρώσο γεωμέτρη Grigori Y. Perelman σε τρεις εργασίες το 2002 και το 2003^[7].

Τέλος, ο Χρίστος Παπακυριακόπουλος, υπήρξε πηγή έμπνευσης και στη λογοτεχνία. Πράγματι, για τον μαθηματικό και συγγραφέα Απόστολο Δοξιάδη, ο οποίος έκανε μια σύντομη γνωριμία με τον Χρίστο Παπακυριακόπουλο στα 1971/1972, ο κύριος χαρακτήρας του μυθιστορήματός του «Ο θείος Πέτρος και η Εικασία του Γκόλντμπαχ» θυμίζει πολύ τον Παπακυριακόπουλο. Μάλιστα, τον Νοέμβριο 2014, σε εκδήλωση που διοργάνωσε η ομάδα «Θαλής και φίλοι» στο Μουσείο Μπενάκη ο Απόστολος Δοξιάδης έδωσε ομιλία με θέμα «Ο Χρίστος Παπακυριακόπουλος κι ο θείος Πέτρος», ενώ στην ίδια εκδήλωση το θέμα της ομιλίας του καθηγητή Μαθηματικών στο ΕΚΠΑ, Αντώνη Μελά, ήταν «Ο μαγικός πύργος του Παπακυριακόπουλου και η Εικασία του Πουανκαρέ»^[8].ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

^[1] Το 1954 πέθανε ο τελευταίος συγγενής του Παπακυριακόπουλου, η γιαγιά του από την πλευρά της μητέρας του. Έκτοτε και μέχρι τον θάνατό του έζησε μόνος χωρίς άλλη οικογένεια.
^[2] Ο στερεός τόρος είναι ένας τόρος μαζί με το εσωτερικό του.
^[3] Θεώρημα βρόχου: Έστω 𝑀 3-πολλαπλότητα με σύνορο ∂𝑀≠∅ και 𝐿⊂∂𝑀, όπου 𝐿 βρόχος συσταλτός στην πολλαπλότητα 𝑀 αλλά όχι συσταλτός στο σύνορο ∂𝑀. Τότε υπάρχει απλή και κλειστή καμπύλη με τις ίδιες ιδιότητες.
^[4] Δηλαδή, μιας πολλαπλότητας σε κάθε σημείο της οποίας υπάρχει μια περιοχή ομοιομορφική με σφαίρα.
^[5] Εικασία του Poincaré (1904): Οποιαδήποτε 3-πολλαπλότητα που είναι ομοτοπικά ισοδύναμη με τη σφαίρα S³, είναι ομοιομορφική με την S³.
^[6] Το 1964 το Βραβείο Oswald Veblen απονεμήθηκε επίσης στον Raoul Bott για τις εργασίες του σχετικά με τον χώρο βρόχων επί μιας ομάδας Lie και για την ευσταθή ομοτοπία των κλασικών ομάδων. Το 2025 το βραβείο απονεμήθηκε από κοινού στην Ιρανή Soheyla Feyzbakhsh και τον Βρετανό Richard P.W. Thomas για το έργο τους στην αλγεβρική γεωμετρία.
^[7] Στις εργασίες αυτές ο Perelman βασίστηκε στο έργο του Richard S. Hamilton σχετικά με τη ροή Ricci, ενώ απέδειξε επίσης την Εικασία Γεωμετροποίησης του Thurston.
^[8] Οι ομιλίες υπάρχουν στην ηλεκτρονική διεύθυνση https://www.blod.gr/lectures/hristos-papakyriakopoulos-o-megalos-agnostos-ton-ellinikon-mathimatikon/#.VGnbesoo2tE.wordpressΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Δοξιάδης, Απ., 2004. Ο «Πάπα» και η Υπόθεση του Πουανκαρέ. Popular Science, Νοέμβριος.

Λαμπροπούλου, Σ., και Νικολακοπούλου, Α., 2014. Χρίστος Παπακυριακόπουλος: Βιογραφικά Στοιχεία (παρουσίαση στην ημερίδα που διοργανώθηκε από το Ε.Μ.Π. στις 22 Δεκεμβρίου 2014 για τα 100 χρόνια από τη γέννηση του Χ. Παπακυριακόπουλου).

Νικολακοπούλου, Α., 2010. Ο Χρίστος Παπακυριακόπουλος και το Λήμμα του Dehn. Διπλωματική Εργασία, Σ.Ε.Μ.Φ.Ε., Ε.Μ.Π.

Σπανδάγος, Ε., 2008. Χρίστος Παπακυριακόπουλος, ο ερημίτης του Πρίνστον. Αθήνα: Αίθρα.

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ ΤΟΥ ΧΡΙΣΤΟΥ ΠΑΠΑΚΥΡΙΑΚΟΠΟΥΛΟΥ

Papakyriakopoulos, Ch., 1938. Περί μιας δείκτριας των επιπέδων κλειστών καμπυλών του Jordan. Bull. Soc. Math. Grèce 18, 84-92.

Papakyriakopoulos, Ch., 1938. Περί μιας αποδείξεως του θεωρήματος του Jordan διά τας ομωνύμους επιπέδους κλειστάς καμπύλας. Bull. Soc. Math. Grèce 19, 44-54.

Papakyriakopoulos, Ch., 1939. Περί των κλειστών καμπυλών του Jordan του χώρου R_n. Bull. Soc. Math. Grèce 19, 97-126.

Papakyriakopoulos, Ch., 1946. Περί μίας νέας μεθόδου αποδείξεως του αναλλοιώτου των ομολογικών συμπλεγμάτων ενός συμπλόκου. Bull. Soc. Math. Grèce 22, 1-154.

Papakyriakopoulos, C.D., 1955. On the ends of knot groups. Ann. of Math., II. Ser. 62, 293-299. https://www.jstor.org/stable/1969683

Papakyriakopoulos, C.D., 1957. On solid tori. Proc. London Math. Soc., III. Ser. 7, 281-299. https://academic.oup.com/plms/article-abstract/s3-7/1/281/1458284

Papakyriakopoulos, C.D., 1957. On the ends of the fundamental groups of 3-manifolds with boundary. Commentarii Math. Helvet. 32, 85-92. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/BF02564572.pdf

Papakyriakopoulos, C.D., 1957. On Dehn’s lemma and the asphericity of knots. Ann. of Math., II. Ser. 66, 1-26. https://www.pnas.org/doi/pdf/10.1073/pnas.43.1.169

Papakyriakopoulos C.D., 1957, On Dehn’s lemma and the asphericity of knots. Proc. Nat. Acad. Sc., 43, 169-172. https://www.pnas.org/doi/pdf/10.1073/pnas.43.1.169

Papakyriakopoulos, C.D., 1958. Some problems on 3-dimensional manifolds. Bull. Am. Math. Soc. 64, 317-335. https://projecteuclid.org/journals/bulletin-of-the-american-mathematical-society/volume-64/issue-6/Some-problems-on-3-dimensional-manifolds/bams/1183522840.pdf

Papakyriakopoulos, C.D., 1960. The theory of three-dimensional manifolds since 1950. Proc. Int. Congr. Math. 1958, 433-440.

Papakyriakopoulos, C.D., 1962. A reduction of the Poincaré conjecture to other conjectures. Bull. Am. Math. Soc. 68, 360-366. https://projecteuclid.org/journals/bulletin-of-the-american-mathematical-society/volume-68/issue-4/A-reduction-of-the-Poincar%C3%A9-conjecture-to-other-conjectures/bams/1183524675.pdf

Papakyriakopoulos, C.D., 1963. A reduction of the Poincaré conjecture to other conjectures II. Bull. Am. Math. Soc. 69, 399-401. https://projecteuclid.org/journals/bulletin-of-the-american-mathematical-society/volume-69/issue-3/A-reduction-of-the-Poincar%C3%A9-conjecture-to-other-conjectures-II/bams/1183525269.pdf

Papakyriakopoulos, C.D., 1963. A reduction of the Poincaré conjecture to group theoretic conjectures. Ann. Math., II. Ser. 77, 250-305. https://www.jstor.org/stable/1970216

Papakyriakopoulos, C.D., 1963. Attaching 2-dimensional cells to a complex. Ann. Math., II. Ser. 78, 205-222. https://www.jstor.org/stable/1970340

Papakyriakopoulos, C.D., 1975. Planar regular coverings of orientable closed surfaces. Knots, Groups, 3-Manif.; Paper dedicated to the memory of R. H. Fox, 261-292. https://webhomes.maths.ed.ac.uk/~v1ranick/papers/neuwir3.pdf#page=260ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Την κεντρική εικόνα του άρθρου φιλοτέχνησε ο εικαστικός Χρήστος Αλαβέρας από τη Θεσσαλονίκη.

May 31, 2025

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

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 19^ου και των αρχών του 20^ου 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 27^ης 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.asp; Treaty 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.

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.

February 8, 2025

Tag: Επιστήμες

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

“Διεθνή” Συνέδρια 1922-24

Ευρωπαϊκή Συμμετοχή σε Διεθνή Συνέδρια 1914-1923