f121

Το πρόβλημα του πρώιμου σύμπαντος.

...Ας θεωρήσουμε ένα σωματίδιο τη στιγμή t = 0, ή σε μια στιγμή «κοντά στο t = 0». Ας υποθέσουμε ότι εκπέμπει κάποιο σήμα, για παράδειγμα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αυτό θα διαδοθεί με την ταχύτητα c. Μετά από χρόνο t, το σφαιρικό κύμα θα έχει ακτίνα ct, που ονομάζεται ορίζοντας. Αλλά ο νόμος της διαστολής, της απομάκρυνσης μεταξύ δύο σωματιδίων που θεωρούνται δεσμευμένα στο «κοσμικό υπόβαθρο» (λέγονται συνκινούμενα) έχει παραβολική μορφή (αυτή η απόσταση αυξάνεται ως t^(2/3)). Πηγαίνοντας πίσω στον χρόνο, θα βρίσκουμε πάντα μια εποχή t < th κατά την οποία τα σωματίδια ήταν υλικά αδύνατον να επικοινωνήσουν μεταξύ τους, καθώς απομακρύνονταν «πιο γρήγορα από ό,τι ταξίδευε το ηλεκτρομαγνητικό κύμα που εκπέμφθηκε σε μια στιγμή t κοντά στο μηδέν».

...Η παρακάτω εικόνα αναφέρει αυτή την αυτιστική κατάσταση του σύμπαντος, οι λευκές σφαίρες, δεσμευμένες σε κάθε σωματίδιο, αναπαριστούν τους όγκους στους οποίους θα έπρεπε να βρίσκεται ένα γειτονικό σωματίδιο για να είναι δυνατή η επικοινωνία. Δυστυχώς, δεν τέμνονται, και θα το κάνουν μόνο πολύ αργότερα.

...Γίνεται λοιπόν δύσκολο να δικαιολογηθεί η αξιοσημείωτη ομοιογένεια του πρώιμου σύμπαντος, του οποίου το απολιθωμένο ίχνος είναι το κοσμικό υπόβαθρο ακτινοβολίας στους 2,7° K.

...Η δημοφιλής θεωρία είναι αυτή του Linde: ο πληθωρισμός, και αυτή είναι η μόνη δικαιολογία της. Χωρίς να μπούμε σε λεπτομέρειες, αυτή η θεωρία συνίσταται στο να赋予 (δωθεί) στο πρώιμο σύμπαν μια υπερ-κοσμολογική σταθερά (εξαρτώμενη από τον χρόνο!), που μεταφράζει μια «απωθητική δύναμη του κενού» που προκλήζει κάθε φαντασία. Αυτό οδηγεί σε μια διαστολή κατά παράγοντα δέκα στην δύναμη δεν ξέρω πόσες....

Το πρόβλημα της αρχής.

Τι είναι, στην ουσία, αυτός ο χρόνος t = 0; Έχει νόημα;

...Όταν πηγαίνουμε πίσω στον χρόνο, η θερμοκρασία του «κοσμικού ρευστού» αυξάνεται. Η ταχύτητα θερμικής agitation (ταλάντωσης) των σωματιδίων με μη μηδενική μάζα αυξάνεται επίσης. Έρχεται μια στιγμή κατά την οποία αυτή η ταχύτητα γίνεται σχετικιστική. Στην πραγματικότητα, όταν το t τείνει στο μηδέν και η θερμοκρασία T τείνει στο άπειρο, η ατομική ενέργεια των σωματιδίων τείνει στο άπειρο και η ταχύτητά τους τείνει στο c. Ο ιδιος χρόνος (proper time) ακολουθεί τον νόμο:

...Όταν το v τείνει στο c, ο ιδιος χρόνος «παγώνει στα χρονόμετρα». Ορισμός ενός ρολογιού γίνεται προβληματικός, ακόμα και εννοιολογικά.

...Βλέπουμε λοιπόν ότι το τυπικό μοντέλο απέχει πολύ από το να είναι τέλειο. Η λίστα των προβλημάτων που αναφέρονται δεν είναι εξαντλητική. Η θεμελιώδης φυσική γνωρίζει παρόμοια προβλήματα. Η θεωρία των υπερχορδών περνά από μια επέκταση του διαστατικού πλαισίου (δέκα διαστάσεις, για πολλούς). Αλλά η δεκαδιάστατη γεωμετρία παραμένει ένα σκοτεινό δάσος. Αν οι 2d επιφάνειες έχουν χάσει το μυστήριο τους, η ταξινόμηση των 3 και 4d υπερ-επιφανειών παραμένει να γίνει.

....Επιπλέον, όταν προσθέτουμε διαστάσεις στο σύμπαν, εμφανίζονται χαρακτηριστικές μήκη, συνδεδεμένα με κάθε μία από αυτές. Και αυτές είναι αμετάβλητα... το μήκος Planck. Αλλά όποιος λέει μήκος, λέει μήκος κύματος, το οποίο συνδέεται με την ενέργεια, σύμφωνα με τη σχέση:

...Η ενέργεια Planck είναι considerable (σημαντική). Για να την τεθεί σε εφαρμογή, σύμφωνα με τις κλασικές τεχνικές, θα έπρεπε να μπορούμε να διαθέσουμε έναν επιταχυντή με διάμετρο ενός γαλαξία. Οι πειραματικοί φυσικοί υψώνουν τα χέρια στον ουρανό.

...Ο θεωρητικός φυσικός ιαπωνικής καταγωγής, Michio Kaku («Hyperspace, a scientific odyssey through the 10th dimension», Oxford University Press, 1995), προτείνει μια προσωπική, γευστική ερμηνεία: κατά τον ίδιο, η θεωρία των υπερχορδών θα ήταν απλώς πρόωρη για την εποχή της κατά μερικούς αιώνες. Στο τρέχον στάδιο της τεχνολογίας, αυτό θα ήταν λοιπόν απλώς ένας τρόπος διασκέδασης μεταξύ φίλων.

Το συνέδριο του Aspen.

...Το 1996, το διάσημο περιοδικό Scientific American δημοσίευσε μια αναφορά ενός συνεδρίου για τις υπερχορδές που μόλις είχε διεξαχθεί στο Aspen, Colorado, με πένα της Madhusree Mukerjee, staff writer. Ένα κείμενο αξιόλογο των Marx Brothers:

...Όπως υπενθυμίζει ο συγγραφέας του άρθρου, το 1986 ζητήθηκε από τον Jeffrey A. Harvey, του Πανεπιστημίου του Chicago, να ορίσει τη θεωρία των υπερχορδών σε επτά λέξεις. Η απάντησή του τότε ήταν:

• Oh, Lord, why have you forsaken me? (Θεέ, γιατί με εγκατέλειπες;)

Αλλά το άρθρο δείχνει ότι ο Θεός φαίνεται να έχει απαντήσει, μέσω της ανακάλυψης μιας νέας συμμετρίας: η δυαδικότητα (duality).

...Ο Witten, ο πιο αισιόδοξος από τους «superstring men», πιστεύει ότι αυτή η δυαδικότητα θα οδηγήσει όχι μόνο στη TOE (The theory of everything: η Θεωρία του Όλου) αλλά και θα εξηγήσει «γιατί το σύμπαν είναι φτιαγμένο έτσι». Πιστεύει ότι συγκλίνουμε προς μια εξήγηση της βαθιάς φύσης της κβαντικής μηχανικής.

...Λίγοι άνθρωποι ασχολούνται στην πράξη με αυτή τη θεωρία των υπερχορδών, η οποία είναι πράγματι τόσο πολύπλοκη σε όλα τα επίπεδα, συμπεριλαμβανομένου του μαθηματικού, που οι φυσικοί και οι μαθηματικοί repugnant (αποRepugn) να βουτήξουν σε αυτή.

...Το άρθρο δείχνει ότι αυτή η «δυαδικότητα» θα έκανε τα στοιχειώδη σωματίδια και τα σύνθετα αντικείμενα εναλλάξιμα. Οι ειδικοί αναφέρουν τότε clumps (massifs, bouquets, touffes) που προσπαθούν να οπτικοποιήσουν ως «hedgehogs» (σκαντζόχοιροι). To curl like a hedge-hog: να τυλιχθεί σε σφαίρα. Άλλες εικόνες: αυτές των «σφαιρών καρφωμένων με διανύσματα», που βαφτίζονται «solitons».

...Αλλά αυτή η δυαδικότητα, αν υπήρχε, θα παρέμενε, διευκρινίζουν οι authors (συγγραφείς) αυτής της έννοιας, αδύνατη να τεθεί σε evidence (απόδειξη) (με δυαδικότητα πρέπει να νοείται «διπλή φύση»: αγγλικό λεξικό). Στο άρθρο διευκρινίζεται λοιπόν ότι σύνθετες δομές θα μπορούσαν να είναι ισοδύναμες being «tangled up» (μπερδεμένες, αναμεμειγμένες) και να γίνουν τότε «στοιχειώδη αντικείμενα».

Η έννοια «mirror symmetry» (κατοπτρική συμμετρία) είναι στη συνέχεια agitated (ανακατεμένη), χωρίς μεγάλη επιτυχία.

...Το 1986 ο Duff, του Imperial College του Λονδίνου, είχε envisaged (προβλέψει) τις vibrations (ταλαντώσεις) μιας νέας οντότητας, «a bubble» (μια φυσαλίδα). Ενώ οι χορδές se tortillaient (στριβόταν) σε δέκα διαστάσεις, οι bubbles (φυσαλίδες) θα float (πλεόναζαν) σε έναν χώρο με έντεκα διαστάσεις. Στη συνέχεια ο Duff envisaged (προβλέπει) membranes (μεμβράνες) με «πέντε διαστάσεις», alternative descriptions (εναλλακτικές περιγραφές), vis-à-vis (σε σχέση με) τις χορδές. Envisaged (προβλέπει) στη συνέχεια ότι αυτές οι membranes (μεμβράνες) θα μπορούσαν με τη σειρά τους να τυλιχθούν ως «το δέρμα ενός λουκάνικου». Και να αναφέρει μια «string-string duality» (δυαδικότητα χορδής-χορδής).

...Το 1995 ο Witten έκανε μια διάλεξη στο Berkeley conjecturing (προβλέποντας) ότι οι bubbles (φυσαλίδες) του Duff θα μπορούσαν να είναι οι solitons (μονοπωλίες) μιας particular (συγκεκριμένης) χορδής που αντιστοιχεί στις δέκα διαστάσεις.

Και ο Schwarz, του Caltech, (ένας από τους pionniers (πρωτοπόρους) της θεωρίας) να προσθέτει:

• Θα έπρεπε να ήμουν οδηγός φορτηγού!

Quoiqu'il en soit (Πάντως), αυτή τη στιγμή, δέκα νέα papers (άρθρα) για τις υπερχορδές appear (δημοσιεύονται) κάθε μέρα.

Ένα soliton (μονοπωλίας) «μοιάζει με μια χνουδωτή κάμπια», bristling (τριχοφυό) με διανύσματα, είναι λοιπόν «το dual (δυαδικό) αντικείμενο της χορδής».

Ο Duff πρότεινε στη συνέχεια μια duality (δυαδικότητα) της duality (δυαδικότητας), μεταξύ χώρων. Και ο Susskind να σχολιάζει:

Το μέγεθος και η εσωτερική διάσταση ενός αντικειμένου θα άλλαζε «από place (τόπο) σε place (τόπο)».

Townsend:

• Οι membranes (μεμβράνες), μετατρέποντας σε solitons (μονοπωλίες) χορδών, θα μπορούσαν να έχουν το ίδιο status (καθεστώς) με τις χορδές. Δυστυχώς οι calculs (υπολογισμοί) που γίνονται με τις membranes (μεμβράνες) δεν έχουν sense (νόημα).

...Αναφέρεται τότε ένα marriage (γάμος) μεταξύ των χορδών και των black holes (μαύρων τρυπών). Ο Hawking είχε δείξει ότι οι black holes (μαύρες τρύπες), όντας ικανές να emit (εκπέμπουν) σωματίδια, θα χάνουν thus (έτσι) μάζα και θα shrink (συρρικνώνονται). Αν were (ήταν) initially (αρχικά) made (φτιαγμένες) από χορδές («stringy black holes») η evolution (εξέλιξή) τους θα τις transform (μετατρέψει) σε objects (αντικείμενα) μεγέθους μηδέν: «an extremal black hole looking in fact rather like a particle» (μια ακραία μαύρη τρύπα που μοιάζει στην πραγματικότητα αρκετά με ένα σωματίδιο). Polemik (διαμάχη) μεταξύ Susskind και Strominger, sobre (σε) αυτό το σημείο:

• Το έργο του Strominger είναι «great» (μεγάλο), αλλά να καλείς αυτά τα πράγματα black holes (μαύρες τρύπες), είναι παρ' όλα αυτά pushing (προωθώντας) un peu (λίγο).

A titre indicatif (Ως ένδειξη), το τίτλος του τελευταίου paper (άρθρου) του Strominger είναι: «Ο κόσμος conceived (νοούμενος) ως ένα hologramme (ολογράμμα)».

Αυτό αναφέρει τότε την έννοια «black hole de masse nulle» (μαύρη τρύπα μηδενικής μάζας).

Jeffrey A. Harvey, του πανεπιστημίου του Chicago, proteste (διαμαρτύρεται) αμέσως:

• What does it mean that your black holes with zero mass? Do they move at the speed of the light? (τι σημαίνει ότι οι μαύρες τρύπες σου έχουν μηδενική μάζα; κινούνται με την ταχύτητα του φωτός;)

Gary T. Horowitz, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας:

• Oh, baloney! (τι ανοησία!)

Λίγο πιο κάτω διαβάζεται ότι οι χορδές «θα μπορούσαν να se configurer (διαμορφώνονται) ανάλογα με το περιβάλλον τους», υιοθετώντας μια solution (λύση) dynamically correct (δυναμικά σωστή) (...). Και ο Strominger να προσθέτει:

• Κάπου στο σύμπαν θα μπορούσαν να exist (υπάρχουν) portions (τμήματα) χώρου σε σχήμα goutellettes (σταγόνων), στις οποίες οι black holes (μαύρες τρύπες), εισέρχοντας, θα μετατρέπονταν σε χορδές, και vice-versa (αντίστροφα). Στο περιβάλλον μας αυτές οι goutellettes (σταγόνες) θα μπορούσαν να seem (φαίνονται) να navigate (πλέουν) σε virtual (εικονικούς) universes (σύμπαντα), τα οποία exist (υπάρχουν) κατά ένα laps de temps infinitésmal (άπειρα μικρό διάστημα), εφόσον θα disappear (εξαφανίζονταν) αμέσως, πριν να μπορούν να παρατηρηθούν.

...Αλλά κανείς δεν φαίνεται να πιστεύει ότι «η λύση είναι στο γωνία του δρόμου», παρά την affirmation (δηλώση) του Witten, που είχε parié (στοιχημάτισε) ένα cornet de glace (παγωμένο κώνο) ότι η θεωρία θα είναι mûre (ώριμη) μέχρι το τέλος του αιώνα.

Και ο 't Hooft να repliquer (αντιδράσει) με acidité (πικρία):

• Όταν οι άνθρωποι των χορδών κάνουν το point (απολογισμό), έχουν πάντα την τάση να inflate (φουσκώνουν) τα αποτελέσματά τους. Πιστεύουν απλώς blind (τυφλά) στη θεωρία τους.

Σε αυτή την arena (αρένα) των υπερχορδών, συναντώνται οι νέοι και οι λιγότερο νέοι.

Sidney R. Coleman, του Harvard:

• At my age you tend to emit a lot of gas. I'd rather not (στην ηλικία μου, τείνεις να emit (εκπέμπεις) πολλή gas (αέριο). Προτιμώ να σωπαί.).

Sheldon L. Glashow convient (συμφωνεί) ότι «τίποτα δεν έχει moved (κινείται) σε αυτή τη θεωρία»:

Τέλος του συνεδρίου. Η νύχτα πέφτει, λέει ο συγγραφέας του άρθρου, και ο Susskind να lâcher (ξεσπάσει):

• I personally think it's a lot of crap! (προσωπικά πιστεύω ότι είναι ένα σωρό σκουπίδια!)

Παρά αυτή την κρίση, κάποιοι πιστεύουν ότι όλα θα τελικά arrange (τακτοποιηθούν). Η dark matter (σκοτεινή ύλη) θα detect (ανιχνευθεί). Η theory of everything (θεωρία του όλου) θα emerge (αναδυθεί) τελικά, σε fond (υπόβαθρο) δεκαδιάστατων υπερχορδών.

...Μέχρι αυτή την ευλογημένη εποχή, αυτή την χρυσή ηλικία της γνώσης, οι theoretical developments (θεωρητικές εξελίξεις) που θα ακολουθήσουν δεν είναι, συνολικά, ούτε καλύτερα ούτε χειρότερα από ό,τι αφορά τη dark matter (σκοτεινή ύλη) και τις υπερχορδές.

Πριν από την προσβολή (αρχή) της παρουσίασης των εργασιών μας, μια αναφορά μιας συζήτησης με τον J.M. Souriau (4/1/98).

(ίσως μια αρχή εξήγησης της τρέχουσας κατάστασης).

• Πιστεύεις ότι ζούμε μια περίοδο stagnation (στάσιμης) στη θεμελιώδη φυσική;

• Από τη δεκαετία του '50, Feynmann και η quantum electrodynamics (κβαντική ηλεκτροδυναμική), είναι η étale (στάσιμη). Η quantum electrodynamics (κβαντική ηλεκτροδυναμική) works (λειτουργεί), αλλά να λέμε την αλήθεια δεν ξέρουμε πολύ καλά γιατί. Αυτό παραμένει να βρεθεί. Εκτός από αυτό δεν βρήκαμε τίποτα πραγματικά marquant (σημαντικό).

• Αλλά έχει ο κόσμος των επιστημών γνωρίσει περιόδους stagnation (στάσιμης) του θεμελιώδους, του ίδιου είδους; Τον περασμένο αιώνα;

• Φαίνεται να υπάρχει μια είδος alternance (εναλλαγής) των bonds en avant (προόδων), στο θεμελιώδες πεδίο και στην exploitation (εκμετάλλευση) τεχνολογική, σαν οι άνθρωποι να μην μπορούν να κάνουν τα δύο ταυτόχρονα. Η εφεύρεση του Jacquard loom (αργυροπληκτικού υφαντή) (1752-1834), για παράδειγμα, μεταφράζει ένα relais (μεταβίβαση) mechanized (μηχανοποιημένο) μεταξύ του manual (χειροκίνητου) εργασίας και της production (παραγωγής) των αντικειμένων (είναι επίσης η αρχή... του informatics (πληροφορικής)). In Physics (Στη Φυσική), το 1788, έχεις την Mécanique Analytique (Αναλυτική Μηχανική) του Lagrange. Στο turn (στροφή) του αιώνα ο Navier invents (εφευρίσκει) την fluid mechanics (μηχανική των ρευστών), ο Fourier, την theory of heat (θεωρία της θερμότητας), την harmonic analysis (αρμονική ανάλυση), ο Fresnel makes progress (προοδευτικά) την fundamental optics (θεμελιώδη οπτική).

Μεταξύ 1815 και, ας πούμε, 1870, είναι μια περίοδος techno (τεχνολογική). Steam engine (ατμομηχανή), άρα mise en mouvement (κίνηση) των machines (μηχανών) από μια chimique (χημική) ενέργεια και όχι πια human (ανθρώπινη) ή animal (ζωική). Υπάρχει επίσης η electricity (ηλεκτρική). Ο Gramme invents (εφευρίσκει) την dynamo (δυναμό) το 1845. Ο Jules Verne, γύρω στο 1870, γίνεται ο chantre (ψαλτής) αυτών των technological applications (τεχνολογικών εφαρμογών). Υπάρχει επίσης η development (ανάπτυξη) της chimie (χημείας), του chemin de fer (σιδηροδρόμου), του téléphone (τηλεφώνου), η production (παραγωγή) electric (ηλεκτρική) της lumière (φωτός). Αλλά μεταξύ 1815 και 1870 είναι περισσότερο μια εποχή technological applications (τεχνολογικών εφαρμογών).

• Και πότε repart (ξεκινά ξανά);

• Γύρω στο 1870 είναι η naissance (γέννηση) της cristallographie (κρυσταλλογραφίας) και η αρχή της atomic theory (ατομικής θεωρίας), που φαίνεται, σε αυτή την εποχή, ως une hypothèse spéculative (εικαστική υπόθεση). Υπάρχει επίσης ο Maxwell.

• Και οι groups (ομάδες);

• Οι groups (ομάδες) γεννιούνται με την cristallographie (κρυσταλλογραφία). Ο Sophus Lie, ο Klein, είναι γύρω στο 1870. Το point de départ (σημείο εκκίνησης) της theory des groups (θεωρίας των ομάδων) είναι η cristallographie (κρυσταλλογραφία). Στο turn (στροφή) του αιώνα είναι το atom (άτομο).

• Και κατά την γνώμη σου συνεχίζεται μέχρι το 1950;

• Μετά, είναι κυρίως techno (τεχνολογία), recherche appliquée (εφαρμοσμένη έρευνα). In physics (Στη φυσική), το μεγάλο bond en avant (πρόβλημα) είναι η informatique (πληροφορική), για την οποία κανείς δεν είχε d'ailleurs (επίσης) été fichu (ήταν ικανός) να foresee (προβλέψει) την explosion (έκρηξη).

• Και από το 1950, όλα se sont de nouveau recentré (ξανακεντρώθηκαν) στη technology (τεχνολογία). Και το θεμελιώδες pay (πληρώνει) τα frais (κόστη).

Τέλος αυτής της digression (παρέκβασης). .

Πίνακας περιεχομένων άρθρου Πίνακας περιεχομένων Επιστήμης Αρχική σελίδα

Προηγούμενη σελίδα Επόμενη σελίδα

Επιστροφή στο Guide-Sciences

Αριθμός επισκέψεων αυτής της σελίδας από την 1η Ιουλίου 2004: