|
Κάτω από το πρίσμα των
νέων προσεγγίσεων στην κβαντική
βαρύτητα, αρχίζουν να εξετάζονται στα
σοβαρά τα μεγάλα ανοικτά ζητήματα για
την απαρχή του Σύμπαντος και την
δυνατότητα ύπαρξης του χρόνου και
χώρου υπό μορφή σωματιδίων.
 Η
θεωρία της Σχετικότητας του Einstein
μπορεί και να μην είναι εντελώς ακριβής
σύμφωνα με τη φυσικό Φωτεινή
Μαρκοπούλου-Καλαμάρα, του Ινστιτούτου
Perimeter για την θεωρητική φυσική, η οποία
έδωσε πρόσφατα μια διάλεξη στα πλαίσια
του ετήσιου συνεδρίου της Αμερικανικής
Ένωσης για την Πρόοδο της Επιστήμης.
Η θεωρία του Einstein απαιτεί τα άστρα με
μεγάλη μάζα να καταρρέουν σε μαύρες
τρύπες, όταν εξαντλούνται τα πυρηνικά
τους καύσιμα. Αλλά αυτές οι μαύρες
τρύπες αποτελούν από μόνες τους ένα
μυστήριο. Σ' αυτό το σημείο ακριβώς έχει
κάτι να πει η η κβαντική βαρύτητα, η
ειδικότητα της Μαρκοπούλου-Καλαμάρα.
"Χρειαζόμαστε μια νέα θεωρία να
αντικαταστήσει τη θεωρία της γενικής
σχετικότητας, ώστε να μπορούμε να
καταλάβουμε τι συμβαίνει μέσα σε μια
μαύρη τρύπα" λέει η Μαρκοπούλου-Καλαμάρα,
καθώς παρουσιάζει μια νέα προσέγγιση
στην έρευνα για το τι συμβαίνει μέσα σε
μια μαύρη τρύπα, καθώς και την
πιθανότητα ύπαρξης των σωματιδίων του
χωροχρόνου.
Η Γενική Σχετικότητα απαιτεί, ο χώρος
και ο χρόνος στο Σύμπαν να
αλληλοδιαπλέκονται σ' ένα ενιαίο καμβά:
τον χωροχρόνο. Η ύλη καμπυλώνει τον
χωροχρόνο, αλλά και η κίνηση της ύλης
και οι ιδιότητές της μεταβάλλονται με
την καμπύλωση του χωροχρόνου. Επειδή δε
και εμείς είμαστε μέρος του χωροχρόνου,
κάθε τι που κάνουμε αλλάζει το Σύμπαν.
Διότι σύμφωνα με τη θεωρία η μάζα
επηρεάζει το σχήμα του χωροχρόνου. Ως
εκ τούτου, σύμφωνα με την Μαρκοπούλου-Καλαμάρα,
ο χωροχρόνος είναι στην πραγματικότητα
ένα τεράστιο δίκτυο αποτελούμενο από
απλές σχέσεις.
Οι Δύο Κόσμοι: Στον
δεύτερο κύκλο παρατηρούμε τον
χωροχρόνο και τον χώρο από μέσα. Έτσι
μπορούμε να δούμε μόνο μέρος του
συνολικού χώρου.
Για να εξηγήσει καλύτερα τη
θεωρία της για την κβαντική βαρύτητα η
Μαρκοπούλου-Καλαμάρα, απεικονίζει δύο
κύκλους όπως στο σχήμα παραπάνω. Ο
πρώτος κύκλος φέρει μια γραμμή που
διατρέχει κατά μήκος τη διάμετρό του. Ο
κύκλος αυτός (αριστερά), παριστάνει το
χωροχρόνο και η γραμμή κατά μήκος της
διαμέτρου παριστάνει το διάστημα. Σαν
παρατηρητές κοιτάζουμε τον κύκλο ως
σύνολο. Αυτή είναι η οπτική γωνία της
κβαντικής θεωρίας της βαρύτητας, η
οποία προσπαθεί να αντιμετωπίσει όλο
το χώρο μεμιάς. Αυτή είναι η πιο κοινή
προσέγγιση στην κατασκευή μιας
κβαντικής θεωρίας της βαρύτητας.
Μια εναλλακτική άποψη του κόσμου
αποδίδεται στην αναπαράσταση του
δεύτερου κύκλου. (σχήμα παραπάνω). Σ'
αυτόν τον κύκλο παρατηρούμε τον
χωροχρόνο και τον χώρο από μέσα, κι έτσι
μπορούμε να δούμε μόνο ένα τμήμα του
συνολικού χώρου.
Ως εκ τούτου η Μαρκοπούλου-Καλαμάρα
προτείνει ότι μια "εκ των έσω"
κβαντική θεωρία της βαρύτητας, θα
πρέπει να είναι η συλλογή όλων των
μερικών παρατηρήσεων όλων των
εσωτερικών παρατηρητών.
Το πρόβλημα με το Σύμπαν του Einstein είναι
ότι στερείται μιας υποκείμενης
κβαντικής θεωρίας. Οι φυσικοί σήμερα
πιστεύουν ότι η κβαντική φυσική είναι
περισσότερο θεμελιώδης από την
κλασσική φυσική. Για όλες τις δυνάμεις
στη φύση, εκτός από τη βαρύτητα, υπάρχει
μια κλασσική θεωρία και μια θεμελιώδης
κβαντική θεωρία.
Για παράδειγμα, ο ηλεκτρομαγνητισμός
είναι μια κλασσική θεωρία και σε πιο
θεμελιώδες επίπεδο βρίσκεται η
κβαντική ηλεκτροδυναμική. Η
Μαρκοπούλου-Καλαμάρα και οι συνεργάτες
της δεν νομίζουν ότι η βαρύτητα θα
πρέπει ν' αποτελεί εξαίρεση από αυτό το
σχήμα. Κλασσικά, η θεωρία της Γενικής
Σχετικότητας του Einstein, περιγράφει την
βαρύτητα, αλλά αυτό που απομένει ν'
ανακαλυφθεί είναι η πιο θεμελιώδης
θεωρία, η κβαντική βαρύτητα.
Οι μέχρι τώρα προσπάθειες να
κατασκευαστεί μια κβαντική θεωρία της
βαρύτητας, καταστρέφει την κομψά
διευθετημένη ιδιότητα της
σχετικότητας, που λέει ότι όλη η φυσική
θα πρέπει να περιγράφει παρατηρήσεις
που γίνονται από παρατηρητές εντός του
Σύμπαντος. Αντίθετα, το να
δημιουργήσουμε μια θεωρία της
κβαντικής βαρύτητας, μοιάζει σα να
βγάζουμε τον παρατηρητή έξω από το
Σύμπαν.
Η Μαρκοπούλου-Καλαμάρα προτείνει να
λυθεί αυτό το θέμα με την κατασκευή
ενός Σύμπαντος που είναι μια συλλογή
όλων των παρατηρήσεων, όλων των
παρατηρητών εντός αυτού. Κάτι τέτοιο
δουλεύει ακόμα καλύτερα αν υπάρχουν τα
"άτομα του χωροχρόνου".
"Ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι
καθόλου η καθημερινή μας εμπειρική
αντίληψη του τρισδιάστατου χώρου που
μας περιβάλλει συν τον χρόνο των
ρολογιών μας. Οι επιστήμονες θέλουν να
ξέρουν τι είναι πραγματικά ο
χωροχρόνος, κι ακόμη δεν το γνωρίζουμε,"
λέει η ίδια.
Η μικροσκοπική κλίμακα στην οποία η
δομή του χώρου και του χρόνου γίνεται
παρατηρήσιμη είναι η κλίμακα του Planck.
Για ν' αποκτήσουμε μια ιδέα πόσο μικρή
είναι αυτή, φαντασθείτε την αναλογία
μεταξύ του μεγέθους της Γης και του
μεγέθους ενός πυρήνα. Ο πυρήνας είναι 100
τρισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια φορές
μικρότερος από τη Γη. Τώρα αν κατεβούμε
ακόμα 100 τρισεκατομμύρια
τρισεκατομμύρια φορές στην κλίμακα των
μεγεθών, φτάνουμε στην κλίμακα του Planck,
όπου πραγματικά καταρρέει η κατανόησή
μας για τον χώρο και τον χρόνο.
Όμως παρόλο την εκπληκτικά μικρή αυτή
κλίμακα, οι ερευνητές μπορούν ακόμα να
κάνουν επιστήμη που να μπορεί να
ελεγχθεί. " Θεωρείστε την ύλη,
γνωρίζουμε ότι η ύλη είναι φτιαγμένη
από άτομα, " λέει. "Όμως οι
επιστήμονες του 1900 δεν το ήξεραν αυτό
και αμφέβαλαν αν θα μπορούσαμε ποτέ να
ελέγξουμε τις ατομικές θεωρίες της
ύλης. Η κατάσταση είναι παρόμοια με το
χώρο και το χρόνο. Υπάρχουν άτομα του
χωροχρόνου; και αν ναι, μπορούμε να τα
δούμε;"
Η Φωτεινή Μαρκοπούλου-Καλαμάρα πήρε το
διδακτορικό της από το Imperial College το 1998,
και πρόσφατα μοιράστηκε το πρώτο
βραβείο του διαγωνισμού για νέους
ερευνητές στο "Συμπόσιο για την
Τελική Πραγματικότητα", στο Princeton.
Μετά το διδακτορικό της εργάστηκε στο
Ινστιτούτο Albert Einstein, στο Imperial College του
Λονδίνου, και στο Πολιτειακό
πανεπιστήμιο της Pensylvania. |
