 |
| Το καθιερωμένο πρότυπο (πηγή: Wikipedia/Fermi lab) |
Κοσμολογικές απόψεις
των Ατομικών Φιλοσόφων ΙI
Κων. Καλαχάνης, Δρ. Φιλοσοφίας
Πανεπιστημίου Αθηνών
Οι βασικές αρχές που διέπουν την σκέψη Πανεπιστημίου Αθηνών
των Ατομικών φιλοσόφων συνέβαλαν
καθοριστικά στην πρόοδο της φυσικής
επιστήμης και ιδιαίτερα του κλάδου της
κβαντικής φυσικής.
Τα Άτομα, το Κενό και η Σύγχρονη Φυσική Έρευνα
Η κύρια ιδέα επί της οποίας στηρίζεται η κβαντική φυσική, είναι παρόμοια προς αυτήν των Ατομικών Φιλοσόφων, καθώς αντικείμενο της έρευνάς της είναι η ανακάλυψη των στοιχειωδών σωματιδίων που αποτελούν την ύλη και δεν αναλύονται περαιτέρω. Είναι δυσχερές ωστόσο για τις ανθρώπινες αισθήσεις να προσδιορίσουν την πραγματική τους φύση, καθώς έχουν την ιδιότητα να παρουσιάζονται είτε ως σωματίδια, είτε ως κύματα.
Η σωματιδιακή φύση του ατόμου μελετήθηκε από τον Γερμανό φυσικό Max Planck, ο οποίος παρατήρησε την ενεργειακή κατανομή της ακτινοβολίας μέλανος σώματος, για την οποία βραβεύτηκε με Nobel το 1918.
Αργότερα, ο Δανός Niels Bohr ερεύνησε την δομή του πυρήνα του ατόμου, εισηγούμενος την ιδέα ότι το ηλεκτρόνιο είναι εγκλωβισμένο σε ενεργειακά επίπεδα και τροχιές όπου δεν ακτινοβολεί. Η ανακάλυψη αυτή οδήγησε στην βράβευσή του με Nobel το 1922.
Τέλος, το 1929 ο κόμης Louis de Broglie εισηγείται την ιδέα της κυματικής φύσης του ηλεκτρονίου, μελέτη για την οποία επίσης τιμήθηκε με Nobel το 1929.
Ένας ακόμη σταθμός στην ιστορία κβαντομηχανικής ήταν το 1927, όταν ο Werner Heisenberg διετύπωσε την αρχή της απροσδιοριστίας, βάσει της οποίας είναι αδύνατη η ακριβής μέτρηση της θέσης, της ταχύτητας και της ορμής ενός σωματιδίου. Επομένως, η φύση στις θεμελιώδεις της μορφές είναι πολύ δύσκολα προσπελάσιμη από τις ανθρώπινες αισθήσεις, ακόμη και με την βοήθεια της τεχνολογίας.
Παραταύτα, η ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας και ειδικά η κατασκευή επιταχυντών σωματιδίων, επέτρεψε στους επιστήμονες να μελετήσουν σε μεγάλο βαθμό την συμπεριφορά της ύλης στις στοιχειώδεις της δομές, γεγονός που οδήγησε στην διατύπωση του "Καθιερωμένου Προτύπου"*, στο οποίο περιγράφονται οι ιδιότητες των τριών αλληλεπιδράσεων, ήτοι της ηλεκτρομαγνητικής, της ισχυρής και της ασθενούς πυρηνικής, αλλά και των στοιχειωδών σωματιδίων.
Υπάρχει όμως μία σημαντική διαφορά της σύγχρονης φυσικής εν σχέσει προς την διδασκαλία των Ατομικών φιλοσόφων, η οποία έγκειται στην ερμηνεία της λέξεως «άτομο». Ο Λεύκιππος με τον Δημόκριτο αναφερόμενοι στα άτομα, έκαναν λόγο για δομές που δεν επιδέχονται περαιτέρω διαίρεση.
Η σύγχρονη επιστήμη υιοθέτησε αυτήν την ορολογία, αλλά όπως απεδείχθη εν τέλει, το άτομο δεν είναι αδιαίρετο, καθώς απoτελείται από υποατομικά σωματίδια και ειδικότερα από πρωτόνια και νετρόνια, που συγκροτούν τον πυρήνα, καθώς και από ηλεκτρόνια που είναι σε τροχιά γύρω από αυτόν.
Ακόμη και αυτά τα σωματίδια όμως δεν είναι οι μικρότερες δομές της ύλης, καθώς τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούνται από 3 quark έκαστο. Κατά συνέπεια, η λέξη ά-τομο στην πραγματικότητα θα προσδιορίζει τις θεμελιώδεις μορφές της ύλης, οι οποίες δεν θα επιδέχονται περαιτέρω ανάλυση.
Παρατήρηση: Το παρόν δημοσιεύθηκε αρχικά στο περιοδικό “Physics News”(www.physicsnews.gr) της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών (www.eef.gr)
* Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model), Είναι η καλύτερη θεωρία που έχουν αυτή τη στιγμή οι φυσικοί για να περιγράψουν τα βασικά συστατικά του σύμπαντος. Είναι ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της επιστήμης του εικοστού αιώνα.
Τα πάντα γύρω μας, λέει η θεωρία αυτή, είναι φτιαγμένα από σωματίδια - τα κουάρκ και τα λεπτόνια - ενώ τέσσερις δυνάμεις να επιδρούν σ' αυτά.
Είμαστε πιο εξοικειωμένοι με τον ηλεκτρομαγνητισμό και τη βαρύτητα. Οι άλλες δύο δυνάμεις δεν είναι τόσο γνωστές. Η Ισχυρή Πυρηνική δύναμη συγκροτεί τον ατομικό πυρήνα, καθιστώντας τον σταθερό. Χωρίς αυτή δεν θα υπήρχαν άλλα άτομα εκτός από του υδρογόνου. Χωρίς άνθρακα, χωρίς οξυγόνο, χωρίς ζωή.
Είμαστε πιο εξοικειωμένοι με τον ηλεκτρομαγνητισμό και τη βαρύτητα. Οι άλλες δύο δυνάμεις δεν είναι τόσο γνωστές. Η Ισχυρή Πυρηνική δύναμη συγκροτεί τον ατομικό πυρήνα, καθιστώντας τον σταθερό. Χωρίς αυτή δεν θα υπήρχαν άλλα άτομα εκτός από του υδρογόνου. Χωρίς άνθρακα, χωρίς οξυγόνο, χωρίς ζωή.
Η Ασθενής Πυρηνική δύναμη δημιουργεί τις πυρηνικές αντιδράσεις που επιτρέπουν στον ήλιο να λάμπει για δισεκατομμύρια χρόνια. Ως αποτέλεσμα, τρισεκατομμύρια νετρίνα έρχονται από τον ήλιο και περνούν μέσα απ' το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο, αλλά δεν τα νοιώθουμε γιατί η Ασθενής αλληλεπίδραση είναι πολύ αδύναμη.
Παρόλη την απίστευτη επιτυχία του, το Καθιερωμένο Πρότυπο έχει σοβαρές ελλείψεις.
Παρόλη την απίστευτη επιτυχία του, το Καθιερωμένο Πρότυπο έχει σοβαρές ελλείψεις.
Για παράδειγμα, αν τα μόνα συστατικά του σύμπαντος είναι οι Δυνάμεις και τα σωματίδια, τότε όλα τα σωματίδια θα πρέπει να ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, αντίθετα με ό,τι παρατηρείται.
Για να τα επιβραδύνουν, οι θεωρητικοί φυσικοί υποθέτουν την ύπαρξη ενός μυστηριώδους, πανταχού παρόντος και άγνωστου μέχρι σήμερα «υγρού», το Πεδίο Higgs.
Επίσης, οι φυσικοί τώρα αντιλαμβάνονται ότι το 96% του σύμπαντος δεν είναι φτιαγμένο από τη συνηθισμένη ύλη και επομένως αυτή η νέα μορφή ύλης δε χωράει στο Καθιερωμένο Πρότυπο.
Πώς θα αναβαθμιστεί το Καθιερωμένο Πρότυπο για να απαντήσει σ' αυτά τα μυστήρια είναι ένα ανοικτό πρόβλημα, που αναμένεται να απαντηθεί από σύγχρονα και μελλοντικά πειράματα.
Hitoshi Murayama, University of California Berkeley and Lawrence Berkeley National Laboratory. Μετάφραση: Άρης Χατζηχρήστος
Scholeio.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου