Ένας φιλόσοφος της φυσικής, ο Julian Barbour, παρουσιάζει τις απόψεις του για τα θεμέλια της φυσικής
(Μέρος 2ο)

Μια συνέντευξη του Julian Barbour στον δικτυακό τόπο Third Culture Ιούλιος 2004

1o, 2ο, 3ο,4ο

TC: Αλλά τότε από που προέρχεται η εμπειρία μας για τη ροή του χρόνου. 

BARBOUR: Έχει αποδειχτεί ότι είναι δύσκολο να επιτεθούμε σ' αυτή την αντίληψη, γιατί όταν προσπαθήσετε να βάλετε τα χέρια σας στο χρόνο, αυτός πάντα ξεγλιστράει μέσα από τα δάχτυλά σας. Οι άνθρωποι είναι βέβαιοι ότι βρίσκεται εκεί, αλλά δεν μπορούν να τον πιάσουν. Τώρα εγώ νομίζω ότι δεν μπορούν να τον πιάσουν γιατί δεν υπάρχει καθόλου. Αυτό που νομίζουμε ως ροή του χρόνου - και ακόμη και αυτό που μας φαίνεται ως κίνηση - είναι στην πραγματικότητα μια αυταπάτη. Αλλά θα ξαναγυρίσω σ' αυτό, αφού δούμε πως περίπου θα μπορούσε να είναι η κβαντομηχανική ολόκληρου του σύμπαντος. 

TC: Ακούγεται δυνατό. Έχετε πράγματι μια απλή εικόνα; 

BARBOUR: Ας πάρουμε ένα απλό μοντέλο. Υποθέστε ότι υπάρχουν μόνο τρία σωματίδια στο σύμπαν και τίποτα άλλο. Σε κάποια στιγμή, αυτά θα βρίσκονταν σε συγκεκριμένες θέσεις το ένα ως προς τα άλλα και θα σχηματίζουν κάποιο τρίγωνο. Ο Newton ισχυρίστηκε ότι αυτό το τρίγωνο έχει επιπρόσθετα μια θέση σ΄έναν απόλυτο χώρο και μ4εταβάλλεται με τον χρόνο. Αυτό που λέω εγώ είναι ότι δεν υπάρχει κανένα απόλυτο εξωτερικό χωροχρονικό πλαίσιο, υπάρχουν μόνο δυνατά τρίγωνα που μπορούν να σχηματίσουν τα σωματίδια. Τα τρίγωνα δεν βρίσκονται μέσα σε κάποιον απόλυτο χώρο, κάποια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, σε κάποιο Τώρα. Τα τρίγωνα τα ίδια είναι τα Τώρα. Είμαστε αναγκασμένοι να δούμε τα πράγματα κάπως έτσι αν αρνηθούμε την ύπαρξη των αόρατων εξωτερικών πλαισίων. Αν είχαμε ένα σύμπαν με ένα εκατομμύριο σωματίδια μέσα σ' αυτό, θα υπήρχε μόνο κάποια σχετική διάταξη αυτού του εκατομμυρίου των σωματιδίων και τίποτα άλλο. Αυτή θα σχημάτιζε ένα Τώρα, και όλοι οι διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους θα μπορούσαν να διαταχθούν αυτά τα σωματίδια, θ' αποτελούσαν όλα τα διαφορετικά Τώρα. Νομίζω ότι τα πραγματικά Τώρα αυτού του σύμπαντος είναι πιο εξεζητημένες δομές που περιλαμβάνουν και πεδία, αλλά τα Τώρα που σχηματίζονται με τις διατάξεις των σωματιδίων μας δίνουν μια ιδέα και για τα πιο περίπλοκα Τώρα. 

ΤC: O Einstein δεν είχε απορρίψει τα Τώρα;

BARBOUR: Αληθινά όχι. έδειξε μόνο ότι δεν ακολουθούν το ένα το άλλο, με μια μοναδική ακολουθία. Δεν υπάρχει απόλυτος συγχρονισμός στο σύμπαν, ή τουλάχιστον στο κλασσικό σύμπαν. Αλλά ο σχετικός συγχρονισμός παραμένει, και τα Τώρα όπως τα ορίζω εγώ, αποτελούν ένα ολοκληρωμένο τμήμα της θεωρίας του Einstein. Στην πραγματικότητα, η ανακάλυψη του Dirac, από την οποία ξεκίνησε το ενδιαφέρον μου για τον Χρόνο, ήταν ότι τα Τώρα εμφανίζονταν να είναι πολύ πιο σημαντικά στον κβαντικό κόσμο, απ' όσο θα περίμενε κάποιος που προερχόταν από την συνηθισμένη ερμηνεία της σχετικότητας του Einstein. 

Εκείνο που πραγματικά με διεγείρει, είναι ότι το σύνολο των δυνατών Τώρα ενός συγκεκριμένου είδους, έχει μια πολύ ειδική δομή. Μπορείτε να την φαντασθείτε σαν ένα τοπίο, ή μια χώρα. Κάθε σημείο σ' αυτή τη χώρα είναι ένα Τώρα. Αποκαλώ αυτό το τοπίο Πλατωνία, γιατί είναι άχρονο και έχει δημιουργηθεί από τέλειους μαθηματικούς κανόνες. Πιο εκπληκτικό είναι το γεγονός ότι αυτή η χώρα περιβάλλεται από ένα καλά ορισμένο πέρας και σύνορα που επιβάλλουν αυστηρές λογικές αναγκαιότητες. Για παράδειγμα, αν θεωρήσετε τρίγωνα ως Τώρα, η γη αυτών των Τώρα φτάνει σ' ένα απόλυτο πέρας στο εκφυλισμένο τρίγωνο όπου και τα τρία σωματίδια συμπίπτουν. Το σημείο αυτό είναι τόσο ξεχωριστό που το αποκαλώ Άλφα. Άλλα σύνορα σαν ταινίες, σχηματίζονται από τα ειδικά τρίγωνα στα οποία τα δύο εκ των τριών σωματιδίων συμπίπτουν και το τρίτο βρίσκεται σε κάποια απόσταση από αυτά. Τελικά, ένα άλλο είδος συνόρου σχηματίζεται από συγγραμμικούς σχηματισμούς - και τα τρία σωματίδια βρίσκονται σε μια γραμμή. Η Πλατωνία για τα τρίγωνα είναι σαν μια πυραμίδα με τρεις έδρες. Η κορυφή της είναι το Άλφα. Όλα τα σημεία στις έδρες της, αντιστοιχούν σε συγγραμικούς σχηματισμούς, και οι έδρες τέμνονται στις ακμές που σχηματίζονται από τρίγωνα στα οποία συμπίπτουν δύο κορυφές. 

TC: Μ' αρέσει η λέξη Πλατωνία, αλλά ποια είναι η χρησιμότητά της; 

BARBOUR: Η εικασία μου είναι πως κάποια Πλατωνία είναι η πραγματική αρένα του σύμπαντος και ότι η δομή της έχει μια βαθιά επίδραση στη φυσική -είτε κλασσική είτε κβαντική - που διέπει το σύμπαν. Πιο συγκεκριμένα, πιστεύω ότι το φαινόμενο που αποκαλούμε Big Bang, δεν είναι κάποια βίαιη έκρηξη που συνέβη στο απώτατο παρελθόν. Είναι απλά η τελείως ξεχωριστή θέση μέσα στην Πλατωνία, του σημείου Άλφα. 

TC: Δεν έχω ποτέ ακούσει ή διαβάσει άλλους φυσικούς να έχουν την άποψή σας. Τι σκέφτονται αυτοί για την Πλατωνία; 

BARBOUR: Η Πλατωνία είναι μια ειδική περίπτωση μιας πολύ βασικής έννοιας στη φυσική που λέγεται χώρος φάσεων (configuration space). Είναι παλιά ιδέα, πριν ακόμα από τη σχετικότητα. Η τεχνική ονομασία για κάθε Πλατωνία είναι: στρωματοποιημένη πολλαπλότητα - τα στρώματα είναι αυτά που εγώ αποκαλώ σύνορα. Οι στρωματοποιημένες πολλαπλότητες είναι ότι απομένει αν αφαιρέσουμε την απόλυτη δομή από τον χώρο φάσεων. Οι στρωματοποιημένες πολλαπλότητες έχουν αναγνωριστεί ως σημαντικές έννοιες εδώ και εξήντα χρόνια. Αλλά, οι χώροι φάσεων, ή οι στρωματοποιημένες πολλαπλότητες, για κάποιους λόγους, δεν απέκτησαν ποτέ την αίγλη των χώρoχρόνων του Einstein, ή των χώρων Hilbert της κβαντομηχανικής. Είναι οι Σταχτοπούτες της θεωρητικής φυσικής. Βλέπω την κβαντική κοσμολογία ως μια γοητευτική σύλληψη που δεν θα μπορέσει να τα καταφέρει χωρίς τους χώρους φάσεων, ή τις στρωματοποιημένες πολλαπλότητες. Έχω καταλήξει σ' αυτές μετά από πολλή σκέψη για το τι είναι χρόνος; και τι είναι κίνηση;. 

TC: Τι γίνεται λοιπόν με την Πλατωνία;

BARBOUR: Υπάρχουν δύο κύριες δουλειές. Πρώτα απ' όλα, μπορούμε να περιγράψουμε την κλασσική φυσική χρησιμοποιώντας αυτή την εικόνα; Εκεί είναι που εστιάζεται κυρίως η δική μου δουλειά. Έχω δείξει ότι οτιδήποτε μπόρεσε να κάνει ο Νεύτωνας με τον απόλυτο χώρο και χρόνο, μπορεί να γίνει με μεγαλύτερη οικονομία στην Πλατωνία. Αυτό είναι το πρώτο πράγμα που δείξαμε ο Bertoti και εγώ. Ύστερα βρήκαμε ότι η Γενική Σχετικότητα του Einstein, η οποία δημιουργήθηκε σαν μια θεωρία του χώρου και του χρόνου, μπορεί να ξαναγραφτεί σαν μια άχρονη θεωρία σε μια κατάλληλη Πλατωνία. Αυτό σχετίζεται άμεσα με την ανακάλυψη του Dirac και οδηγεί στην δεύτερη  δουλειά. Ποιες είναι οι συνέπειες της Πλατωνικής δομής της Γενικής Σχετικότητας στο κβαντικό σύμπαν; Υπάρχει συνάφεια, γιατί φτάνουμε γενικά στις κβαντικές θεωρίες, ξεκινώντας από κάποια κλασσική εικόνα και εκτελώντας κάποιες διεργασίες που λέγονται κβαντώσεις. 

Για τους μη φυσικούς, είναι μια δύσκολη διαδικασία για να την συλλάβουν. Αλλά μπορείτε να δείτε από που προέρχεται η ιδέα ενός άχρονου σύμπαντος, αν θεωρήσετε τον τρόπο με τον οποίο ανακαλύφθηκε η κβαντομηχανική από τον Schrodinger το 1926. Στην κλασσική Νευτώνεια φυσική, αν έχετε τρία σωματίδια, αυτά θα βρίσκονται πάντα σε ορισμένες θέσεις σε συγκεκριμένους χρόνους. Θα σχηματίζουν πάντα κάποιο τρίγωνο,  και το κέντρο μάζας του θα κατέχει επίσης μια συγκεκριμένη θέση, και θα έχει συγκεκριμένη κατεύθυνση. Τώρα, αυτό που λέει η κβαντομηχανική είναι ότι, μέχρι να γίνει κάποια παρατήρηση, για όλες αυτές τις ποσότητες δεν υπάρχουν συγκεκριμένες τιμές, αλλά υπάρχουν μόνο πιθανότητες, οι οποίες μεταβάλλονται με τον χρόνο. 

Ο λόγος που ο Schrodinger μπόρεσε να δημιουργήσει μια κβαντομηχανική εικόνα σαν αυτή, είναι γιατί χρησιμοποίησε τις Νευτώνειες έννοιες του απόλυτου χώρου και χρόνου. Το πλαίσιο των εννοιών αυτών καθιστά δυνατή τη χρήση των πιθανοτήτων που περιγράφουν τις πιθανές διαφορετικές θέσεις των σωματιδίων που σχηματίζουν τα τρίγωνα. Υπάρχει στη θεώρηση αυτή ένας ανεξάρτητος χρόνος, που δεν έχει να κάνει τίποτα με τα περιεχόμενα του σύμπαντος. Αν όμως προσπαθείτε να οικοδομήσετε ένα σύμπαν στο οποίο θα πείτε ότι δεν υπάρχει καθόλου εξωτερικό πλαίσιο χρόνου και χώρου μέσα στο οποίο βρίσκονται τα περιεχόμενα του σύμπαντος, τότε δεν μπορείτε να αποδώσετε πιθανότητες στα σωματίδια να βρίσκονται σε συγκεκριμένες θέσεις στο σύμπαν και να έχουν συγκεκριμένες κατευθύνσεις κίνησης, διότι κάτι τέτοιο απλά δεν έχει νόημα. Ούτε και μπορούν οι πιθανότητες ν' αλλάζουν με τον χρόνος, γιατί δεν υπάρχει χρόνος. Η πιο απλοϊκή προσπάθεια να συμβιβαστεί η κβαντική φυσική με την ιδέα ότι δεν υπάρχει αόρατο πλαίσιο υποκείμενο του σύμπαντος - και η ιδέα αυτή γίνεται κατανοητή με την Πλατωνική δομή της Γενικής Σχετικότητας - μας οδηγεί σε μια εικόνα, στην οποία υπάρχουν πιθανότητες καθορισμένες μια για πάντα για όλες τις δυνατές διατάξεις στο σύμπαν. Έτσι, αν είχαμε ένα σύμπαν τριών σωματιδίων, οι πιθανότητες θα αναφέρονταν ως προς το που θα μπορούσαν να βρίσκεται κάθε σωματίδιο σε σχέση με τα άλλα, ας πούμε π.χ ότι τα δύο εξ αυτών θα ήταν πλησιέστερα και το τρίτο μακρύτερα. Αυτή είναι όλη η ιστορία, στατικές πιθανότητες για στατικές διατάξεις, και αυτές είναι εκείνες που αποκαλώ Τώρα. 

Έτσι, ένα απλό επιχείρημα μας οδηγεί σε μια εικόνα όπου έχετε πιθανά Τώρα, και τα Τώρα αυτά ορίζονται από το πως είναι διατεταγμένα τα πράγματα στον κόσμο. Στην πραγματικότητα, αυτή η εικόνα την οποία με βοήθησε να διαμορφώσω ο Dirac, αποκρυσταλλώθηκε περίπου πριν από 30 χρόνια. Περιγράφεται με μια εξίσωση που λέγεται εξίσωση των Wheeler — DeWitt. Ο John Wheeler ώθησε τον Bryce DeWitt για την κατασκευή της. Αν πράγματι αποτελεί την εξίσωση του σύμπαντος, θα ξαναπαιχτεί το επεισόδιο όπου ο Hooke κέντρισε τον Newton για τη λύση που έδωσε στο πρόβλημα του Kepler. Οι άνθρωποι βρήκαν πολύ δύσκολο να αποδώσουν νόημα σε ένα στατικό σύμπαν που έβλεπαν να προβάλλει. Παρόλα αυτά, βρίσκω ότι τα επιχειρήματα που με οδηγούν εκεί είναι ισχυρά. Υπάρχει υποστήριξη για την άποψή μου αυτή στη δομή της θεωρίας του Einstein και στη δομή της κβαντικής μηχανικής. Η εξίσωση δεν θα είχε βρεθεί ποτέ αν δεν υπήρχαν αυτές οι δύο θεωρίες. Έτσι, εγώ παίρνω στα σοβαρά αυτή την εικόνα, και προσπαθώ να βγάλω νόημα. Αναρωτιέμαι πως μπορούμε να αναπαράγουμε από αυτήν μια εικόνα του κόσμου μας; πως γίνεται να κάθομαι τώρα εδώ και να βλέπω τα χέρια μου να κινούνται, τα δικά σας επίσης, αν ο κόσμος είναι τελείως στατικός; 

1o, 2ο, 3ο,4ο