Στίβεν Γουάινμπεργκ: «Μια νέα επανάσταση σαν εκείνη του Αϊνστάιν είναι πιθανή στη Φυσική»

Το εξώφυλλο του βιβλίου του Στίβεν Γουάινμπεργκ «Πώς να εξηγήσουμε τον κόσμο: Το ταξίδι για την ανακάλυψη της σύγχρονης επιστήμης»

–«Καλημέρα σας, καθηγητά Γουάινμπεργκ, ελπίζω να είστε καλά».

–«Θα το ήθελα, αλλά δεν είμαι. Είμαι κρυωμένος, δυστυχώς, και σας μιλάω από το κρεβάτι μου. Τουλάχιστον από τηλεφώνου δεν κινδυνεύετε να κολλήσετε».

Κοινή ανθρώπινη μοίρα το κοινό κρυολόγημα, δεν χαρίζεται σε κανέναν –ούτε καν στις κορυφές της επιστήμης. Γιατί ο 83χρονος σήμερα Στίβεν Γουάινμπεργκ, καθηγητής του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Οστιν, αποτελεί αναμφίβολα μία από τις μεγαλύτερες μορφές της Φυσικής του β’ μισού του 20ού αιώνα. Και αυτό όχι για το Νομπέλ που του απονεμήθηκε το 1979 μαζί με τους Σέλντον Γκλάσοου και Αμπντούς Σαλάμ, αλλά για τη φύση της έρευνας πίσω από το βραβείο. Ενοποιώντας τον ηλεκτρομαγνητισμό με την ασθενή πυρηνική δύναμη έκανε το πρώτο βήμα για το (λανθάνον, ακόμη) ιερό δισκοπότηρο της σύγχρονης Φυσικής: τη «μεγάλη ενοποίηση» των τεσσάρων θεμελιωδών δυνάμεων (βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής πυρηνική, ισχυρή πυρηνική) ως διαφορετικών εκδηλώσεων μίας και μόνης –όνειρο και απωθημένο του Αλμπερτ Αϊνστάιν και των επιγόνων του για την οριστική εξήγηση της προέλευσης και του μέλλοντος του Σύμπαντος.

Κάτοχος πλήθους διακρίσεων και επιστημονικών τιμών, μέλος της αμερικανικής Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών και της βρετανικής Βασιλικής Εταιρείας, ο Γουάινμπεργκ λογίζεται και ως αξιόλογος εκλαϊκευτής –το βιβλίο του «Τα πρώτα τρία λεπτά» θεωρούνταν εφάμιλλο του πασίγνωστου «Χρονικού του χρόνου» του Στίβεν Χόκινγκ. Με αυτή την αφορμή, την έκδοση στα ελληνικά και του πρόσφατου έργου του «Πώς να εξηγήσουμε τον κόσμο» (εκδ. Ροπή), μια ιστορία της επιστήμης από την αρχαία Ελλάδα έως τον Ισαάκ Νεύτωνα, μιλήσαμε μαζί του για θεμελιώδεις αρχές του κόσμου –επιστήμη, φιλοσοφία, ομορφιά, συμμετρία.

Γράφατε το 2009 στο βιβλίο σας «Lake Views», ως προσθήκη σε ένα κείμενο που είχατε δημοσιεύσει στο περιοδικό «Time» το 2000, ότι «η απόσταση που έχουμε να διανύσουμε για να κατανοήσουμε τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης μοιάζει ακόμη μεγαλύτερη πλέον» από ό,τι επτά χρόνια πριν. Σήμερα, το 2016, έχουμε απομακρυνθεί κι άλλο ή πλησιάσαμε κάπως αυτόν τον στόχο; «Στον χώρο της Φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων, της φύσης της ύλης και των βασικών συστατικών της δεν έχουν συμβεί και πολλά από το 2009. Ανακαλύφθηκε το μποζόνιο του Χιγκς το 2012, αλλά αυτό το είχαμε προβλέψει και οι ιδιότητές του ήταν εκείνες ακριβώς που περιμέναμε με βάση το λεγόμενο «Καθιερωμένο μοντέλο». Παρά τις μεγάλες ελπίδες μας να δούμε και κάτι άλλο που θα μας άνοιγε μονοπάτια νέων ιδεών, αυτό δεν συνέβη. Γίνεται διαρκώς δουλειά σε θεμελιώδες επίπεδο στη θεωρία χορδών, συνεχίζει όμως να μας απογοητεύει, μια και δεν προκύπτει μία συγκεκριμένη θεωρία με προβλέψεις που να μπορούν να ελεγχθούν πειραματικά. Η Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων βρίσκεται εδώ και αρκετά χρόνια σε τέλμα. Στα 83 μου, είμαι σε μια ηλικία που αναπολώ τους συναρπαστικούς καιρούς των δεκαετιών του ’60 και του ’70, όταν γίνονταν πειράματα τα οποία μάς άνοιγαν τα μάτια σε θεωρητικές ιδέες και προτείνονταν θεωρίες που ερμήνευαν τα πειράματα και όλα έμοιαζαν να ταιριάζουν. Σήμερα, εκείνο που ελπίζουμε είναι ότι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων ή άλλοι επιταχυντές που θα κατασκευαστούν μελλοντικά θα φέρουν κάτι καινούργιο».

Ο Πίτερ Τζένι, πρώην εκπρόσωπος του πειράματος επιτάχυνσης σωματιδίων ATLAS στο CERN, ξεναγεί τον Στίβεν Γουάινμπεργκ σε επίσκεψή του στις 7 Ιουλίου 2009. Πηγή: Maximilien Bric/Cern

Και έως τότε;

«Παρηγορούμαστε από την Κοσμολογία και την Αστροφυσική: η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων στα τέλη του 2015 ήταν θαυμάσια είδηση. Μόλις χθες άκουσα την ομιλία ενός μέλους της ερευνητικής αυτής ομάδας, ο οποίος διατύπωσε την αισιόδοξη πρόβλεψη ότι σε τέσσερα ή πέντε χρόνια, χάρη στο παρατηρητήριο LIGO, το δικό τους ίδρυμα, και άλλα παρόμοια θα έχουμε καθημερινά τέτοιες ανακαλύψεις! Μυστήρια υπάρχουν ακόμη πολλά. Το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας: είναι ιδιότητα του χώρου ή κάτι άλλο; Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης: από τι σωματίδια αποτελείται; Και το βαθύτερο, ίσως, μυστήριο όλων: το Σύμπαν που μελετάμε είναι το σύνολο της ύπαρξης ή υφίσταται μια τεράστια ποικιλία άλλων συμπάντων;».

Το βιβλίο σας «Πώς να εξηγήσουμε τον κόσμο» ανατρέχει στην Ιστορία της επιστήμης από την ελληνική αρχαιότητα έως τον Νεύτωνα. Επιβεβαιώνει τη ρήση του τελευταίου «αν είδα μακρύτερα, είναι γιατί στάθηκα σε ώμους γιγάντων» ή υποδεικνύει πόσο μικρά και αβέβαια ήταν τα ανθρώπινα βήματα έως τότε; «Και τα δύο. Από τη μία πλευρά, οι εικασίες για τη φύση πριν από την Επιστημονική Επανάσταση του 17ου αιώνα, ειδικότερα πριν από τις θεωρίες του Νεύτωνα, ήταν ποιοτικά τόσο διαφορετικές, ώστε σήμερα είναι δύσκολο να κατανοήσουμε αυτή τη διαφορά. Για παράδειγμα, αν εξαιρέσουμε την ελληνιστική περίοδο, δεν υπήρχε η κατανόηση της ανάγκης ελέγχου των θεωριών με την ποσοτική σύγκριση διά της παρατήρησης. Οι αρχαίοι έλληνες φιλόσοφοι έκαναν υποθέσεις για το νερό ή τα άτομα ως θεμελιώδεις μονάδες του Σύμπαντος χωρίς να στοχαστούν ποτέ πώς καθίσταται κάτι τέτοιο γνωστό, αποδεικτέο. Κάποιοι άλλοι πίστευαν ότι ο κόσμος μπορεί να γίνει κατανοητός απλώς και μόνο στη βάση των καθαρών Μαθηματικών, χωρίς παρατήρηση –ο Πλάτων μοιάζει να το λέει σε κάποια από τα γραπτά του. Ο Αριστοτέλης, βέβαια, ακολούθησε με έναν αρκετά επιστημονικό τρόπο ερμηνείες τού τι βλέπουμε στη φύση χωρίς, όμως, να χρησιμοποιεί καθόλου τα Μαθηματικά, περιορίζοντας έτσι τις δυνατότητές του. Στον Μεσαίωνα ήταν γενικά αποδεκτό ότι αν θέλεις να υπολογίσεις τη μελλοντική θέση των αστέρων απαιτούνται Μαθηματικά –τα Μαθηματικά, όμως, δεν έχουν καμία σχέση με την κατανόηση του τι είναι οι αστέρες, αυτό αποτελεί θέμα της Φιλοσοφίας. Παρόμοιοι τρόποι σκέψης εξαφανίστηκαν μετά τον Νεύτωνα. Είναι αλήθεια, επομένως, ότι πριν από εκείνον η σύγχρονη σύλληψη περί φυσικών επιστημών δεν υπήρχε».

Αυτά από τη μία πλευρά, λοιπόν. Από την άλλη πλευρά; «Από την άλλη πλευρά, η ρήση του για τους «ώμους των γιγάντων» πράγματι ισχύει. Γιατί, παρά τους διανοητικούς περιορισμούς και τους περιορισμούς των οργάνων παρατήρησης, οι προγενέστεροί του έκαναν τεράστιες προόδους. Ο Νεύτωνας, για παράδειγμα, συνέκρινε τις προβλέψεις του για την κίνηση των πλανητών με τους νόμους του γερμανού αστρονόμου Γιοχάνες Κέπλερ, οι οποίοι είχαν προκύψει από τις διά γυμνού οφθαλμού παρατηρήσεις του δανού αστρονόμου Τύχωνα Μπράχε, και ο θρίαμβός του ήταν ακριβώς η εξήγηση και η κατανόησή τους. Αναρωτιέται κανείς, λοιπόν, πόσο θα είχε προχωρήσει άραγε ο Νεύτωνας χωρίς τον Κέπλερ –ή χωρίς τον Γαλιλαίο, οι ανακαλύψεις του οποίου για τα σώματα σε πτώση ταίριαζαν όμορφα με τις νευτώνειες θεωρίες. Υπήρξε, λοιπόν, στο σημείο αυτό μια τομή, αλλά και μια συνέχεια: η σύγχρονη φυσική επιστήμη γεννήθηκε με τον Νεύτωνα ως επανάσταση, αξιοποιώντας όμως το παρελθόν έως την ελληνιστική περίοδο».

Με άλλους νομπελίστες σε επίσημη ακρόαση από την τότε βασίλισσα της Ολλανδίας, Βεατρίκη, το 1983.

Ποιον ρόλο παίζουν στη Φυσική η ομορφιά της θεωρίας, η συμμετρία, η έλλειψη αυθαιρεσίας;

«Η αισθητική παίζει ουσιώδη ρόλο, γιατί όταν λέμε ότι αναζητούμε θεωρίες περί πλανητών, περί στοιχειωδών σωματιδίων ή περί της διαστολής του Σύμπαντος, αυτό που εννοούμε είναι μια ικανοποιητική θεωρία χωρίς πολλά αυθαίρετα στοιχεία, μια θεωρία που σου δίνει την αίσθηση ότι δεν θα μπορούσε να είναι κάτι διαφορετικό από αυτό που είναι –με τον ίδιο τρόπο που μια σονάτα ή ένα σονέτο σού δίνει την εντύπωση πως ο συνθέτης ή ο ποιητής δεν θα μπορούσαν να αλλάξουν κάτι στο έργο τους χωρίς να το χαλάσουν. Αυτού του είδους την ομορφιά αναζητούμε στις φυσικές θεωρίες. Και αν οι θεωρίες μας δεν διαθέτουν αυτή την ιδιότητα, δεν συνιστούν ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις. Γιατί, για παράδειγμα, ένας φυσικός θα μπορούσε να γεμίσει μια εγκυκλοπαίδεια με όλες τις ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων, να καταγράψει τις μάζες και τις αλληλεπιδράσεις τους και να πει «Ιδού η θεωρία μου, συμφωνεί με τις παρατηρήσεις, μπορείτε να τη χρησιμοποιήσετε για προβλέψεις» –και κανείς δεν θα τον πάρει στα σοβαρά, γιατί αυτό δεν στοιχειοθετεί θεωρία αλλά εγκυκλοπαίδεια. Από την άλλη πλευρά, και αυτό είναι κάτι που δεν γινόταν κατανοητό έως την περίοδο της Επιστημονικής Επανάστασης, η αισθητική από μόνη της δεν αρκεί. Χρειάζεται η θεωρία σου να συμφωνεί με τα δεδομένα της παρατήρησης –ακόμη κι αν δεν πρόκειται για νέες παρατηρήσεις. Είναι γνωστό ότι η γενική θεωρία της σχετικότητας εξηγούσε την ανώμαλη κίνηση του Ερμή και αυτό ήταν κάτι που έπεισε τον Αϊνστάιν εξαρχής ότι η θεωρία του ήταν ορθή».

Ο φυσικός που γνωρίζει τις εσωτερικές διεργασίες της ύλης αποτιμά διαφορετικά τη φυσική ομορφιά; Τι παραπάνω ή τι λιγότερο βλέπει στον κόσμο; «Υπάρχει ένα ποίημα του Γουόλτ Γουίτμαν στο οποίο περιγράφει τη διάλεξη ενός αστρονόμου που συνοδεύεται από Μαθηματικά και διαγράμματα και στη συνέχεια, παρατηρώντας μέσα στη σιωπή τον νυχτερινό ουρανό, αισθάνεται ότι η αισθητική ομορφιά έχει χάσει κάτι εξαιτίας της επιπλέον γνώσης. Εγώ δεν αισθάνομαι έτσι σε καμία περίπτωση! Οταν κοιτάζω τον Μπετελγκέζ, έναν ερυθρό αστέρα στον αστερισμό του Ωρίωνα, αντλώ μεγαλύτερη ευχαρίστηση από το γεγονός ότι γνωρίζω πού οφείλεται η ερυθρότητά του. Οταν κοιτάζω τα όμορφα χρώματα των φθινοπωρινών φύλλων γνωρίζω γιατί τα φυλλοβόλα δέντρα εξελίχθηκαν έτσι ώστε να μην ξοδεύουν τους πόρους τους αναζητώντας ηλιακό φως τον χειμώνα. Αυτό δεν αφαιρεί τίποτε από την ομορφιά τους».

Πόσο πιθανή είναι μια νέα επανάσταση στο πρότυπο του Αϊνστάιν, η ανατροπή δηλαδή όλου του γνωστού οικοδομήματος της Φυσικής; «Κι όμως, είναι πιθανή! Ολη η σημερινή θεωρητική μας σκευή βασίζεται στην κβαντομηχανική και το πλαίσιο της κβαντομηχανικής χρονολογείται από τη δεκαετία του 1920. Υπάρχουν, όμως, στην κβαντομηχανική όψεις που κάποιοι από εμάς δεν βρίσκουν ικανοποιητικές. Το βασικό ερώτημα είναι τι συμβαίνει όταν πραγματοποιείς μια μέτρηση, πώς καταρρέει η κυματοσυνάρτηση στο εύρος των αποτελεσμάτων και των πιθανοτήτων τους. Προσωπικά, όπως και άλλοι θεωρητικοί, πιστεύω ότι τα ερωτήματα δεν θα απαντηθούν ικανοποιητικά έως ότου αποκτήσουμε μια θεωρία που θα πηγαίνει πέρα από την κβαντομηχανική, μια θεωρία κατά την οποία τα ερωτήματα αυτά θα έχουν φυσιολογικές λύσεις. Θα πρόκειται για μια θεωρία που είναι πολύ κοντά στην κβαντομηχανική, δεν μπορεί κανείς να σκεφτεί εύκολα τη μορφή της, δεν αποκλείεται όμως αύριο να λάβω ένα άρθρο γραμμένο από έναν νέο φοιτητή που να την περιγράφει. Είναι πιθανό να συμβεί οποιαδήποτε στιγμή. Αλλά, για να πω την αλήθεια, δεν περιμένω να συμβεί σύντομα».

Περιγράφατε το 2012 σε άρθρο σας στη «New York Review of Books» τις συνέπειες της οικονομικής κρίσης στην επιστημονική έρευνα, τη μείωση των χρηματοδοτήσεων και τον κίνδυνο που απειλούσε τη «μεγάλη επιστήμη». Γιατί αυτές οι συνέπειες ξεφεύγουν από τον μικρόκοσμο των ερευνητών, γιατί η «μεγάλη επιστήμη» αφορά το ευρύ κοινό; «Ναι, υπάρχει πρόβλημα στη χρηματοδότηση των μεγάλων πρότζεκτ, της «μεγάλης επιστήμης», αυτό δεν σημαίνει όμως ότι ο καιρός της παρήλθε, ότι είναι νεκρή. Και η σημασία της για το ευρύ κοινό είναι πολύτροπη. Η «μεγάλη επιστήμη» προωθεί την τεχνολογία και τις υλικές ικανότητες της οικονομίας. Ας πούμε, η ανάγκη να φτάνει σε ερευνητές σε μακρινές αποστάσεις ο τεράστιος όγκος των πειραματικών δεδομένων που παράγονταν στο CERN οδήγησε σε μεθόδους και διαδικασίες που απέληξαν στη δημιουργία του παγκόσμιου ιστού. Το πλεονέκτημα που δεν αναφέρεται συνήθως είναι η εκπαίδευση ενός στελεχιακού δυναμικού επιστημόνων σε εκλεπτυσμένες τεχνολογίες. Στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο, για παράδειγμα, όπλα όπως το ραντάρ ή η ατομική βόμβα δεν επινοήθηκαν από ερευνητές οπλικών συστημάτων αλλά από επιστήμονες που τη δεκαετία του ’30 βρίσκονταν στην πρωτοπορία της Φυσικής. Αυτό συμβαίνει και σε καιρό ειρήνης. Ανθρωποι που εργάζονται στους τομείς έρευνας και ανάπτυξης στη βιομηχανία εκπαιδεύθηκαν ως επιστήμονες. Ενας φοιτητής μου που έκανε μεταπτυχιακές σπουδές στα στοιχειώδη σωματίδια είναι σήμερα πρωτοπόρος παγκοσμίως στον διαχωρισμό ισοτόπων, διαδικασία απαραίτητη για ιατρικούς σκοπούς. Επιπρόσθετα, μεγάλο μέρος του κοινού επιθυμεί να γνωρίσει τη φύση της ύλης, την Ιστορία του Σύμπαντος, με το ίδιο θερμό ενδιαφέρον που το κοινό της εποχής του διάβασε τον «Διάλογο περί των δύο μεγίστων συστημάτων του κόσμου» του Γαλιλαίου. Είναι αυτά τα επιχειρήματα ικανά να πείσουν τις δυτικές κυβερνήσεις να συνεχίσουν να χρηματοδοτούν την επιστήμη; Το ελπίζω. Η Κίνα μοιάζει να επενδύει σοβαρά στην κατασκευή του δικού της επιταχυντή. Ανέφερα προηγουμένως το παρατηρητήριο LIGO, το οποίο βρίσκεται εδώ στις ΗΠΑ, και εκεί πραγματοποιήθηκε η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων. Το άρθρο στο οποίο δημοσιεύθηκε έχει 1.002 συγγραφείς, αν θυμάμαι καλά. Αυτή είναι πραγματικά «μεγάλη επιστήμη»!».