Η κατάρρευση του υλισμού εξηγείται εύκολα

 

Διάλογος ενός πωλητή γλουονίων και ενός επιβάτη.

Το ότι ο υλισμός είχε κάποιο νόημα μεταξύ του δέκατου όγδοου και του δέκατου ένατου αιώνα μπορεί ίσως να γίνει κατανοητό. Όμως το ότι υπάρχει ένας σύγχρονος υλισμός μετά την εξέλιξη της φυσικής τον 20ο αιώνα είναι απολύτως ασυνήθιστο: υλισμός θα ήταν να πιστεύουμε στην ύπαρξη της ύλης και μόνο- αλλά κανείς δεν ξέρει πια τι είναι η ύλη.

Ρωτήστε έναν θεωρητικό φυσικό "τι είναι η ύλη". Η συζήτηση που θα ακολουθήσει θα πάει κάπως έτσι:

--Λοιπόν, τα πράγματα που βλέπουμε και που μέχρι πριν από εκατό χρόνια ονομάζαμε ύλη, τώρα θεωρούμε ότι αποτελούνται κυρίως από κενό...

-- Και τι υπάρχει εκτός από το κενό;

-- Πολλά σωματίδια, μόρια, φτιαγμένα από άλλα σωματίδια, άτομα, φτιαγμένα από άλλα σωματίδια, ηλεκτρόνια και νουκλεόνια. Τα τελευταία είναι φτιαγμένα από κουάρκ. Είναι όλα φερμιόνια, που συγκρατούνται μεταξύ τους από δυνάμεις,

-- Και τι είναι οι δυνάμεις;

-- Αυτά είναι άλλα σωματίδια, τα οποία ονομάζονται μποζόνια.

-- Μπουζόνια;

-- Όχι, μποζόνια, από τον Μπόζε, έναν Ινδό φυσικό.

-- Και τι είναι όλα αυτά τα σωματίδια;

-- Λοιπόν, είναι σωματίδια, συγκρούονται μεταξύ τους, όχι, στην πραγματικότητα δεν συγκρούονται μεταξύ τους γιατί δεν έχουν διάσταση (ή ίσως έχουν). Σε κάθε περίπτωση, είναι καλύτερα να τα θεωρούμε ως ανταλλασσόμενα μποζόνια...

-- Εντάξει, αλλά δεν έχω δει ποτέ σωματίδια. Θέλω να πω, πάρτε μια πέτρα, έχει ένα σχήμα μια έκταση, δεν είναι σημειακή. Ωστόσο, αν πετάξω μια πέτρα, για να υπολογίσω την τροχιά της μπορώ να την προσεγγίσω ως σημειακή, μπορώ να τη σκεφτώ ως σωματίδιο. Είναι αυτά τα σωματίδια που λέτε ότι μοιάζουν με σημεία; Και τι είναι ένα σημείο; Και αν δεν έχουν έκταση, πώς μπορούν να είναι ύλη;

-- Είναι λίγο πιο περίπλοκο από αυτό. Βλέπετε, υπάρχουν κβαντικά πεδία.

-- Κβαντικά πεδία;

-- Ναι, αιωρούμενα. Σαν τις χορδές του βιολιού. Και αυτό που ονομάζουμε σωματίδια είναι οι αρμονικές αυτών των ταλαντώσεων. Οπότε είναι κύματα. Αλλά και σωματίδια, ε!

-- Αλλά τότε είναι σωματίδια ή κύματα;

-- Εξαρτάται...

-- Εξαρτάται από τι;

-- Εξαρτάται από το πώς τα βλέπεις.

-- Αλλά τότε η ύλη είναι φτιαγμένη από κύματα; Νόμιζα ότι τα κύματα είναι φτιαγμένα από ύλη; Τα θαλάσσια κύματα είναι φτιαγμένα από ύλη που ανεβοκατεβαίνει...

-- Δεν είναι όλα τα κύματα φτιαγμένα από ύλη. Σκεφτείτε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, δεν αποτελούνται από ύλη. Είναι φτιαγμένα από φωτόνια.

-- Και τα φωτόνια είναι ύλη;

-- Όχι αυτά.

-- Αλλά είναι σωματίδια;

-- Είναι κύματα σε ένα μαθηματικό αντικείμενο που ονομάζεται κβαντικό πεδίο και περιγράφει το ηλεκτρομαγνητικό φαινόμενο. Και τα σωματίδια είναι γενικά μια αδόκιμη ορολογία που εισάγουμε για να περιγράψουμε τις διεγέρσεις των πεδίων, τις διακυμάνσεις τους που κοστίζουν ενέργεια. Επίσης και για άλλα πεδία. Όπως το πεδίο Dirac, που περιγράφει τα λεπτόνια...

-- Αλλά δεν καταλαβαίνω, είναι το πεδίο Dirac που περιγράφει τα λεπτόνια ή είναι τα λεπτόνια που περιγράφουν το πεδίο Dirac;

-- Και οι δύο δηλώσεις είναι αληθινές, μπορείτε να το σκεφτείτε με οποιονδήποτε τρόπο.

-- Οπότε τα πεδία είναι ύλη.

-- Ναι, θα μπορούσαμε να το πούμε αυτό.

-- Ακόμα και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο;

-- Όχι, όχι αυτό, γιατί δεν έχει μάζα.

-- Πώς δεν έχει μάζα;

-- Σωστά, το φωτόνιο είναι ένα κβάντο ενέργειας αλλά και στροφορμής. Αλλά δεν έχει μάζα.

-- Μα δεν είναι η στροφορμή ενός αντικειμένου που έχει μάζα και περιστρέφεται; Όπως ένας τροχός; Τι περιστρέφεται στο φωτόνιο; Μήπως το φωτόνιο έχει προέκταση και περιστρέφεται από μόνο του; Αλλά ακόμα κι αν είχε, αφού δεν έχει μάζα δεν θα είχε στροφορμή.

-- Όχι, στην πραγματικότητα τίποτα δεν περιστρέφεται, αυτό που ονομάζουμε στροφορμή είναι απλά μαθηματικά η ιδιοπερίοδος μιας γεννήτριας χωρικών συμμετριών, περιστροφών...

-- Μια αυτοδύναμη τι; Τίνος; Εννοώ, τι είναι η ύλη; Είναι ενέργεια; Είναι μάζα;

-- Στην πραγματικότητα, η μάζα είναι ενέργεια.

-- Και η ενέργεια είναι μάζα;

-- Όχι, αλλιώς ακόμα και το φωτόνιο θα ήταν ύλη. Αντίθετα, μόνο τα λεπτόνια και τα κουάρκ είναι ύλη. Θέλω να πω, όχι, στην πραγματικότητα ακόμα και τα φωτόνια, αν και δεν έχουν μάζα, καταρχήν κάμπτουν το χωροχρόνο, με την ενέργειά τους, οπότε καταρχήν θα έπρεπε να αλληλοεπιδρούν βαρυτικά, όπως η ύλη... αλλά... όχι όμως, δεν είναι ύλη. Αυτά δεν είναι. Είναι βαρυτική μάζα, όχι αδρανειακή μάζα.

-- Γιατί δεν έχουν μάζα; Αλλά το μποζόνιο W έχει μάζα, σωστά; Άρα είναι ύλη;

-- Όχι, ούτε αυτό είναι ύλη.

-- Γιατί;

-- Επειδή έχει πλήρες σπιν.

-- Τι εννοείς;

-- Ξέρεις, θυμάσαι αυτό που είπαμε πριν για τη στροφορμή; Αυτό είναι το σπιν, η εγγενής στροφορμή. Μερικά σωματίδια έχουν μισό σπιν και συμπεριφέρονται διαφορετικά από σωματίδια με πλήρες σπιν. Αποφεύγουν το ένα το άλλο.

-- Πώς αποφεύγουν το ένα το άλλο;

-- Ναι, βλέπεις, τα μποζόνια... τους αρέσει να κολλάνε μαζί. Ονομάζεται συμπύκνωμα Μπόουζ-Αϊνστάιν. Ενώ τα φερμιόνια ενοχλούν το ένα το άλλο και το καθένα μένει στην κβαντική του κατάσταση, μόνο του. Το οποίο είναι σημαντικό! Διαφορετικά η ύλη δεν θα ήταν σταθερή. Δεν θα υπήρχαν άτομα αν τα φερμιόνια ήταν φίλοι. Αυτό είναι, ναι, είναι τα φερμιόνια. Τα φερμιόνια είναι η ύλη.

-- Και διακρίνονται από τα μποζόνια επειδή περιστρέφονται διαφορετικά; Δηλαδή κάτι είναι ύλη ή μη ύλη ανάλογα με το πώς περιστρέφεται στον εαυτό του; Όπως μια μπάλα;

-- Όχι, δεν υπάρχει περιστρεφόμενη μπάλα, είναι απλά μια ιδιοκατάσταση. Το έχω ήδη πει αυτό. Μια ιδιοκατάσταση της γεννήτριας της ομάδας συμμετρίας της χωρικής περιστροφής. Αυτό σημαίνει ότι είναι αναλλοίωτη στις χωρικές περιστροφές.

-- Αναλλοίωτη;

-- Ναι, έχει να κάνει με το Casimir.

-- Κασίμιρ;

-- Κάποια πράγματα της άλγεβρας Lie, αλλά παρακάμπτουμε. Εννοώ, το σπιν, σωστά κατανοητό, είναι ένα αναλλοίωτο μιας αλγεβρικής ομάδας.

-- Ομάδα ποιου; Εντάξει, αλλά ας υποθέσουμε ότι τα φερμιόνια είναι ύλη. Τι είναι;

-- Μα σας είπα, είναι σωματίδια!

-- Δεν ήταν κβαντικά πεδία;

-- Μα αυτό είναι το ίδιο πράγμα! ...περίπου. Τώρα, αυτό είναι ύλη. Λεπτόνια, κουάρκ, που είναι σωματίδια, αλλά επίσης δεν... αλλά έχουν μάζα. Και στροφορμή. Σημαντικό, ε; Αυτό είναι σημαντικό.

-- Δεν μου φαίνεται να βγάζει πολύ νόημα...

-- Εξηγεί καλά τα πειράματα, είναι ένα προγνωστικό πλαίσιο.

-- Αλλά τι σημαίνει τελικά;

-- Μα σου είπα τι σημαίνει. Και τέλος πάντων, αυτό που είναι σημαντικό είναι ότι κάνει ελέγξιμες προβλέψεις.

-- Οπότε δουλεύει

-- Δουλεύει σαν γούρι.

-- Και τι σημαίνει αυτό;

-- Σημαίνει ότι δουλεύει.

Ήταν πολύ πιο εύκολο να είσαι υλιστής τον 19ο αιώνα. Συνήθιζες να λες, "εδώ, πιστεύω μόνο σε αυτό που βλέπω. Πιστεύω ότι αυτό το τραπέζι μπροστά μου υπάρχει επειδή το βλέπω, πιστεύω στην ύλη" και αυτό ήταν όλο. Όσοι είναι υλιστές στον 21ο αιώνα έχουν μείνει πίσω από εκείνη τη στιγμή. Έχασαν μερικά επεισόδια.

Πηγή: Arianna Editrice