Σύμπαν, σκοτεινή ύλη, Θεωρία Όλων

Το 90% της σκοτεινής ύλης παραμένει αόρατο!

17 Μαρτίου 2004

Η αστροφυσική μπορεί να είναι μια πολύ σοβαρή επιστήμη για να την αναθέσουμε στους αστροφυσικούς

Πρώτο μέρος

Μια απρόσμενη απάντηση.

Το 25 Μαρτίου, 11 πλατεία, πλατεία Μαρσελίν Μπερτελώ. Το Κολέγιο της Γαλλίας είχε ανακαινιστεί πλήρως. Είναι τόσο όμορφο όσο και το Λούβρο.

Ο Ναρλίκαρ, ο Ινδός πρόεδρος της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης, φίλος μακράς διαρκείας του Ζαν-Κλον Πέκερ, είναι πολύ ευχάριστος. Έχουμε την ίδια ηλικία. Είναι πρώην μαθητής του Φρεντ Χάουιλ. Γνωρίζω ότι για κάποιο διάστημα είχαν προτείνει την ιδέα ότι οι φυσικές σταθερές θα μπορούσαν να διαφέρουν από το ένα σημείο του σύμπαντος στο άλλο. Θέλουν να εξηγήσουν με αυτό τον τρόπο τα "ανώμαλα κόκκινα μετατοπίσματα", το γεγονός ότι βρίσκουμε αποκλίσεις που είναι "απολύτως ανώμαλες" σε σχέση με το νόμο του Χάμπλε. Γνωρίζω ότι είχαν δίκιο, αλλά τότε δεν είχαν τα θεωρητικά μέσα για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, μέσω "κοινών διακυμάνσεων των μετρικών".

Ο Πέκερ γνωρίζει ότι σκοπεύω, κατά τη διάρκεια αυτής της διάλεξης, να μιλήσω γι' αυτό στον φίλο του.

Η επαφή είναι πολύ ευχάριστη. Ο Ναρλίκαρ είναι ένας λεπτός άνθρωπος, γεμάτος χιούμορ. Μιλάμε αγγλικά. Φαντάζομαι για μια στιγμή τη συνάντηση μεταξύ του Σουριά και του Ναρλίκαρ, λίγες εβδομάδες νωρίτερα. Ο Ζαν-Μαρί δεν μιλά αγγλικά, ούτε ένα λέξη. Ενώ ο Ναρλίκαρ προφανώς γνωρίζει μερικές βασικές φράσεις, πώς να δώσει μια διεύθυνση σε έναν ταξίδι, να πει τρία λόγια σε μια γραμματέα. Ευτυχώς, καταφέρνω να επικοινωνήσω στη γλώσσα του Σεβίλλη. Μιλάμε για δύο ώρες. Ο Ναρλίκαρ είναι ενδιαφερόμενος. Τέλος, προσπαθώ να το κάνω.

- Σκέφτηκα... για τις ιδέες που είχατε διατυπώσει παλαιότερα, μαζί με τον Φρεντ Χάουιλ, σχετικά με τη μεταβολή των φυσικών σταθερών. - Ω, αυτό ήταν εικαστικό..... - Όχι, είχατε δίκιο. Γνωρίζω πώς να δράσω. Ίσως μπορούσαμε να συνεργαστούμε, να δημοσιεύσουμε.

Ο Ναρλίκαρ χαμογελά (βάζω την απάντησή του στα αγγλικά, με τη μετάφραση):

- My dear colleague, I am also on the black list (αγαπητέ συνάδελφε, είμαι και εγώ στη μαύρη λίστα). I have recently sent a paper to a peer reviewed journal. I received 43 questions. The letter with the questions was longer than the paper itself. So, I gave up (Πρόσφατα έστειλα ένα άρθρο σε μια επιστημονική επιθεώρηση με κριτική αξιολόγηση. Πήρα 43 ερωτήσεις. Το γράμμα με τις ερωτήσεις ήταν μακρύτερο από το ίδιο το άρθρο. Έτσι, παραιτήθηκα).

*- Then, everything if hopeless..... (τότε, όλα είναι απελπισμένα). * Δημοσίευση

Αναγνωρίζω ότι παραμένω λίγο σοκαρισμένος. Είχα σκεφτεί όλες τις δυνατές απαντήσεις, εκτός από αυτήν. Γνωρίζω ότι η ζωή μου έχει πλευρές "μυθιστορηματικές", αλλά τώρα γράφτηκε ένας εξαιρετικά απρόβλεπτος κεφάλαιο. Ακόμη και ο πρόεδρος της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης έχει δυσκολίες να δημοσιεύσει, ενώ κάθε μέρα δημοσιεύονται χιλιάδες ανοησίες. Αλλά και ο Σουριά έχει τα ίδια προβλήματα. Ο κόσμος δεν γνωρίζει ότι η επιστήμη, μετά τον πόλεμο, έχει περάσει στον έλεγχο ανώνυμων ομάδων. Πώς να αναγνωρίσουμε αυτούς τους ανθρώπους; Είναι αρκετά απλό. Βλέπετε εκείνους που δημοσιεύουν πολύ, με ευκολία, κάτι αρκετά άδειο. Αυτοί είναι "κριτές", ειδικοί. Οι επιθεωρήσεις δημοσίευσης, με την επιτροπή επιλογής τους, είναι στην πραγματικότητα αποτελέσματα επικρατούσων επιστημονικών λόμβι. Άνθρωποι συγκεντρώνονται, αποφασίζουν να δημιουργήσουν μια επιθεώρηση, να δημιουργήσουν μια έκδοση. Αυτή διοικείται από μια "επιτροπή επιμέλειας", η οποία υποδεικνύει κατά κανόνα τον διευθυντή της επιθεώρησης. Πάρτε ένα παράδειγμα, στη Γαλλία. Ο Τζέιμς Λεκούξ ήταν ο αφεντικός της δημιουργίας της επιθεώρησης "Astronomy and Astrophysics", μιας επιθεώρησης "με ευρωπαϊκή προοπτική". Ο ΚΝΡΣ, υπουργεία, έδωσαν χρήματα. Επιστήμονες συνενώθηκαν. Τα δημοσιευμένα έργα δεν είναι μηδενικά, όχι. Αλλά αποτελούν μόνο την έκφραση ενός συγκεκριμένου επιστημονικού λόμπι, του οποίου ο Λεκούξ είναι ο "εγγυητής". Μια στάση που μέχρι και φτάνει στον κυνισμό και την ανηκουσία [(/legacy/science/gal_port/Affaire_Lequeux.htm)]. Αλλά δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτα. Το σύστημα είναι κλειστό. Γι' αυτό, όπως λέει συχνά ο Σουριά, "η επιστήμη βυθίζεται σε μια σύγχρονη σχολαστική".

Ποιοι είναι οι "κριτές" των επιστημονικών επιθεωρήσεων δημοσίευσης; Θεωρητικά, η ανωνυμία τους τους εγγυάται "ανεξαρτησία σκέψης". Στην πράξη, αυτό τους επιτρέπει να δημιουργήσουν φράγμα σε κάθε ιδέα που μπορεί να απειλήσει τις θέσεις της δικής τους σχολής. Όλοι οι κριτές είναι ερευνητές, χωρίς εξαίρεση, κάτι που συχνά ξεχνιέται. Αυτοί οι άνθρωποι δεν αμείβονται για αυτή τη δουλειά. Βέβαια, δεν παίρνουν κάθε μέρα μόνο εργασίες στερεές. Οποιοσδήποτε μπορεί να στείλει το τίποτα σε οποιαδήποτε επιθεώρηση. Υπάρχουν λοιπόν "φίλτρα". Είναι άνθρωποι που διαβάζουν τα άρθρα σε γραμμή. Χρόνος που αφιερώνεται σε αυτή την πρώτη εξέταση: μέσο όρο 5-10 λεπτά. Κριτήρια ανάλυσης:

- Αυτός ο άνθρωπος ανήκει στη δική μου ομάδα; Το έργο του ενισχύει τις θέσεις που υπερασπίζουμε; (για παράδειγμα, σήμερα ο δόγμα για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης). Είναι γνωστός; Μμμ... ένας Γάλλος! Δεν υπήρξαν ποτέ σημαντικές συνεισφορές από τη Γαλλία στη κοσμολογία. Πρέπει να είναι μια άλλη ανοησία...

Περνάει τις σελίδες, απαρατήρητα. Γεμάτο με τενσόρες. Α, υπάρχουν ομάδες...

Περνάει το διάδρομο και χτυπά στην πόρτα του κτιρίου απέναντι, στο γραφείο ενός φίλου φυσικού θεωρητικού.

- Μικ, η συμπληρωματική δράση μιας ομάδας στο χώρο των ορμών, σου λέει κάτι; - Ποτέ δεν ακούστηκε... - Καλά, τότε η πρώτη μου εντύπωση ήταν σωστή.

Επιστρέφει στο γραφείο του και φορτώνει από το δίσκο του την τυπική απάντηση:

Sorry, we don't publish speculative works

Λυπούμεθα, δεν δημοσιεύουμε εργασίες με εικαστικό χαρακτήρα.

Αυτός ο άνθρωπος, που δουλεύει στις υπερχορδές, στη "Θεωρία Όλων", τη TOE (Theorie of Everything), εκτυπώνει το γράμμα απάντησης και προχωρά στο επόμενο αρχείο.

Έχω πάρει δεκάδες τέτοιες απαντήσεις από επιθεωρήσεις, με επιστροφή της αλληλογραφίας. Μπορούσα να δημοσιεύω από καιρό σε καιρό, αλλά μπορώ να πω ότι ξόδεψα για κάθε δημοσίευση 10-100 φορές περισσότερο χρόνο από όσο έβαλα για να δημιουργήσω την εργασία. Αυτός ο τύπος απάντησης είναι ακριβώς αυτός που μου έδωσε ο Λεκούξ το 1997, με επιστροφή της αλληλογραφίας, μετά την υποβολή ενός άρθρου στην επιθεώρηση Astronomy and Astrophysics. Αλλά επειδή ήταν στη Γαλλία, τον τηλεφώνησα. Τον πείσα.

- Το μοντέλό μου δίδυμο δεν είναι πιο εικαστικό από το μοντέλο της σκοτεινής ύλης, που είναι μια ειδική ερμηνεία. Αυτό το μοντέλο επιτρέπει επίσης να ανακαλύψουμε τις ισχυρές επιδράσεις της βαρυτικής λήψης, ως εκδήλωση μιας "αρνητικής λήψης", της βαρυτικής δράσης της δίδυμης ύλης, γεωμετρικά αόρατης, απωθούσας, στα φωτόνια του δικού μας σύμπαντος. Αυτό είναι απλώς μια διαφορετική ερμηνεία των φαινομένων, αλλά νομίζω ότι θα έπρεπε να μπορεί να δημοσιευτεί, επειδή είναι παραγωγικό. Σας προτείνω κάτι: βρείτε έναν κριτή του είδους δυστυχισμένο, έναν μεγάλο κακό λύκο της κοσμολογίας, και στείλτε του το άρθρο. Αν βρει αδυναμίες, θα υποκύψω.

Ο Λεκούξ μένει για λίγο σιωπηλός στο τηλέφωνο. Πραγματικά νομίζει ότι το έργο μου δεν κρατάει. Ένας που ενδιαφέρεται για ανθρώπους από το διάστημα δεν μπορεί να παράγει καλή εργασία. Ίσως να είναι μια καλή ευκαιρία να τελειώσουμε μια φορά για πάντα. Μετά από λίγη σιωπή:

- Εντάξει, κάνουμε όπως το λέμε.

Ένα μήνα αργότερα λαμβάνω απάντηση από έναν ανώνυμο κριτή, που προκλήθηκε από τον Λεκούξ, με δέκα ερωτήσεις. Ξεκινά η μάχη. Αυτούς τους κριτές τους έχω πάντα νικήσει, όσο ο κριτής αποδέχεται τη μάχη. Οι ερωτήσεις, πολύ τεχνικές, είναι ακριβείς και σημαντικές, αλλά γράφει:

The work is interesting and provocating

Το έργο είναι ενδιαφέρον και προκλητικό.

Αισθάνεται ότι αναζητά την αδυναμία. Απαντώ, σημείο προς σημείο. Σε μια στιγμή γράφει "υποθέτετε ότι στο κέντρο των τεράστιων φυσαλίδων, κενών διαμέτρου εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών φωτός γύρω από τις οποίες βρίσκονται οι γαλαξίες, υπάρχουν συγκεντρώσεις δίδυμης ύλης, απωθούσες, που δημιούργησαν αυτή τη δομή (very large structure ή δομή μεγάλης κλίμακας). Λέτε ότι είναι "γεωμετρικά αόρατες". Αλλά θα έπρεπε να έχουν επίδραση στις εικόνες των αντικειμένων που βρίσκονται πίσω, λόγω αυτής της αρνητικής βαρυτικής λήψης (αρνητική βαρυτική λήψη) που εισάγετε. Το έχετε λάβει υπόψη;"

Η ερώτηση είναι πολύ σημαντική. Πέφτω σε υπολογισμούς. Πράγματι, το πίσω μέρος είναι οι πολύ απομακρυσμένες γαλαξίες, με μεγάλο κόκκινο μετατόπισμα. Ακόμη κι αν αυτές οι συγκεντρώσεις (εικόνα αριστερά) εμφανίζονται με σχετικά μικρές γωνιακές διαμέτρους, το πίσω πλαίσιο του κοσμικού υπόβαθρου είναι ένας ιστός, ένα "χαρτί τοίχου" από εκατομμύρια γαλαξίες με πολύ μεγάλο κόκκινο μετατόπισμα. Με το τηλεσκόπιο Χάμπλε και τα σύγχρονα μέσα παρατήρησης αρχίζουμε να έχουμε όλο και περισσότερες εικόνες αυτού του μακρινού ουρανού. Μόνο πρόβλημα: αυτά τα αντικείμενα είναι πολύ, πολύ απομακρυσμένα. Η φωτεινότητα που μας στέλνουν είναι εξαιρετικά αδύναμη. Πρακτικά, μπορούμε να δημιουργήσουμε την εικόνα αυτών των γαλαξιών, απλές κηλίδες, συλλέγοντας ένα φωτόνιο κάθε ... ώρα. Οι άνθρωποι δεν φαντάζονται πώς γίνονται τα πράγματα. Για να έχουμε μια εικόνα ενός πολύ μακρινού αντικειμένου από την επιφάνεια της Γης, χρειαζόμαστε ένα τεράστιο καθρέφτη και χρόνο, ώρες παρατήρησης. Πρέπει να συλλέξουμε τα φωτόνια, ένα-ένα. Θυμάμαι μια νύχτα παρατήρησης όπου συνοδεύτηκα τους συναδέλφους μου "πρακτικούς αστρονόμους". Ο Μπουλεστέξ, αστρονόμος στο παρατηρητήριο της Μασσαλίας, ήταν ένας από τους πρώτους που συνέδεσαν στο σκοπεύον ενός τηλεσκοπίου έναν υπολογιστή. Ήμασταν γύρω από το 193 του Παρατηρητηρίου της Υψηλής Προβηνσίας, που σήμερα θεωρείται αρχαιότητα (αλλά χάρη στο οποίο ο Μέιορ ανακάλυψε τον πρώτο εξωπλανήτη). Είδαμε λοιπόν την εικόνα μιας γαλαξίας που παρατηρούσε να σχηματίζεται, φωτόνιο προς φωτόνιο. Ο Ζακς προσαρμόστηκε στη διαδικασία. Κάθε φορά που τα αισθητήρια φωτονίων ενεργοποιούνταν, ο ηχείος του μικροϋπολογιστή εκπέμπει ένα "τικ". Ήμουν φαντασμένος. Υπήρχε ένα κάθε τέσσερις ή πέντε δευτερόλεπτα. Κάθε νέο φωτόνιο άφηνε τη σημαία του, αναγγέλλοντας την πρόσκρουσή του με την εμφάνιση ενός νέου pixel στην οθόνη. Πέρασα τέσσερις ώρες βλέποντας αυτή την εικόνα να σχηματίζεται. Ταυτόχρονα, ο υπολογιστής πραγματοποιεί μετρήσεις Doppler. Από αυτές προκύπτει η ταχύτητα απομάκρυνσης και, με την προσέγγιση, η απόσταση. Όταν οι γαλαξίες είναι πολύ μακριά, θα χρειαζόταν να συλλέξουμε φωτόνια για ημέρες, ή καθρέφτες τόσο μεγάλους όσο ποδοσφαιρικά γήπεδα. Ή ακόμη να αυξήσουμε τον χρόνο συλλογής του φωτός. Αλλά η Γη περιστρέφεται και το τηλεσκόπιο δεν μπορεί να γυρίσει την πλευρά του απέναντι από τον Ήλιο για περισσότερες από μερικές ώρες. Αυτό περιορίζει τη δυναμική των γηϊκών τηλεσκοπίων. Τα διαστημικά τηλεσκόπια δεν έχουν αυτό το πρόβλημα. Γυρίζοντας την πλευρά τους απέναντι από τον Ήλιο μπορούν να εστιάζουν σε μια και την ίδια περιοχή του ουρανού για ημέρες και ημέρες. Αυτό το έκαναν με το Χάμπλε. w w w . h u b b l e s t o r y . c o m

Έγινε γνωστό ότι εκεί πάνω από τη Μεγάλη Αρκούδα υπήρχε μια περιοχή του ουρανού, μεγάλη όσο το κοίταξμα ενός βελούδου στο χέρι (και εδώ, το γενικό κοινό δεν γνωρίζει ότι όσο πιο μακριά βλέπουν τα τηλεσκόπια, τόσο στενότερο είναι το πεδίο τους), που ήταν μαύρη όπως το μελάνι. Σε αυτή τη διεύθυνση, φαινόταν ότι "δεν υπήρχε τίποτα", ούτε αστέρας, ούτε γαλαξίας. Έτσι εστιάσαμε το Χάμπλε σε αυτή την περιοχή, σε αυτό το κοίταξμα, για μια εβδομάδα. Λάμβανε ένα φωτόνιο κάθε ώρα. Η εικόνα σχηματίστηκε. Της έδωσαν το όνομα: "deep sky survey": "μια ματιά στο βαθύ ουρανό". Αυτή η ιστορική φωτογραφία αποκάλυψε την ύπαρξη χιλιάδων γαλαξιών σε δισεκατομμύρια ετών φωτός απόσταση. Έτσι επιβεβαιώθηκε η ιδέα ότι οι γαλαξίες υπήρχαν πολύ καιρό, που συνεπάγεται επίσης την εκτίμηση της ηλικίας των αστέρων που περιέχουν. Οι αστέρες των σφαιρικών συνόλων θεωρούνται "πρωτόγονοι αστέρες", γεννημένοι περίπου ταυτόχρονα με τον γαλαξία όπου κατοικούν. Η ηλικία αυτών των αστέρων εκτιμάται σε δέκα ή δεκαπέντε δισεκατομμύρια χρόνια. Η συμπέρασμα είναι ότι οι γαλαξίες πρέπει να σχηματίζονται ταυτόχρονα με το ίδιο το σύμπαν. Πώς; Οι αστροφυσικοί δεν το γνωρίζουν. Αλλά είναι σίγουρο ότι αυτό το υπόβαθρο του ουρανού αποτελεί ένα κάλυμμα γαλαξιών, σχεδόν "συνδεδεμένο". Επομένως, η φωτεινότητά τους θα πρέπει να είναι αλλοιωμένη όταν φτάσει μέχρι εμάς, λόγω της αντίθετης βαρυτικής επίδρασης λόγω της παρουσίας των συγκεντρώσεων σκοτεινής ύλης.

Κάνω υπολογισμούς. Το άρθρο μεγαλώνει κατά πολλές σελίδες και παρέχω την απάντησή μου. Αυτή η αντίθετη βαρυτική λήψη πρέπει να λειτουργεί όπως μικρές διασκορπιστικές λήψεις και να αδυνατίζει το σήμα. Έχω ήδη εξηγήσει κάτι τέτοιο σε μια σειρά αρχείων στον ιστότοπό μου, αφιερωμένη στη δημοσίευση του θέματος των δίδυμων συμπάντων (Αρχή αυτής της σειράς σελίδων - σελίδα όπου αυτό το φαινόμενο αναφέρεται). Ακολουθεί το σχέδιο που εξήγαγε αυτή την ιδέα:

Σχηματική απεικόνιση των γαλαξιών που βρίσκονται στο πίσω μέρος και της επίδρασης που θα μπορούσε να προκαλέσει η ενδιάμεση, στη γραμμή οπτικής, μιας συγκέντρωσης δίδυμης ύλης.

Σε τέτοιες αποστάσεις (εκτιμώμενες από τη μέτρηση του κόκκινου μετατοπίσματος z) η σημασία μιας γαλαξίας, η μάζα της, μετριέται μόνο βάσει της ποσότητας φωτός που λαμβάνουμε. Καταλήγω ότι αυτό το φως πρέπει να είναι αδύναμο. Έτσι, έχουμε ένα συγκεκριμένο παρατηρήσιμο που θα ενισχύει τη θεωρία μου: θα πρέπει να βρούμε σε πολύ μεγάλη απόσταση μια υπερβολική ποσότητα "μικρών γαλαξιών". Όμως, αυτό είναι ακριβώς αυτό που έδειξε το Χάμπλε, αυτό που βρίσκουμε.

Κέρδισα ένα σημείο. Ξαναστέλνω το άρθρο. Επιστρέφει, πάλι με έναν μήνα, με νέες ερωτήσεις. Ασχολούμαι με αυτές και, ξανά, αντιδρώ στις κριτικές, τις απορρίπτω. Το άρθρο μεγαλώνει με τη διαδικασία. Αρχικά είχε είκοσι σελίδες. Περνούν οκτώ μήνες. Τώρα φτάνει τις εξήντα σελίδες. Ο φίλος μου Γκέωργκ Κόμτ, που τότε ήταν διευθυντής του παρατηρητηρίου της Μασσαλίας, σχολιάζει:

- Τι καλό. Όταν θα έχεις νικήσει αυτόν τον κριτή και όταν ο Λεκούξ θα πρέπει να δημοσιεύσει, θα χρειαστεί να αφιερώσει έναν ολόκληρο τεύχος της επιθεώρησής του, με το ρυθμό που πάνε τα πράγματα....

Αλλά αιφνίδια ο Λεκούξ μου στέλνει ένα γράμμα, πολύ σκληρό όπως συνήθως:

- Αυτή η ανταλλαγή έχει διαρκέσει αρκετά. Δεν μπορώ να εμπλέξω έτσι το γραφείο της επιθεώρησης για αυτές τις ανελεύθερες ανταλλαγές. Έχω την αίσθηση ότι αυτό δεν θα καταλήξει και το τελειώνω. Η απόφασή μου είναι ανακλητή.

"Ανακλητή", αυτό είναι όλος ο Λεκούξ. Οι άνθρωποι που τον γνωρίζουν το ξέρουν. Το μυαλό του Τζέιμς έχει την ελαστικότητα του προεντεταμένου σκυροδέματος. Στο παρατηρητήριο οι συνάδελφοί μου είναι σοκαρισμένοι. Δεν έχει ποτέ συμβεί. Κόμτ, Διευθυντής:

- Αλλά... ήσουν στο σημείο να καταρρίψεις τον κριτή, να κερδίσεις τη μάχη. Αυτό το γράμμα είναι φοβερό!

Γράφω στον Λεκούξ και προτείνω μια διαμόρφωση του άρθρου, θέμα προς θέμα. Αρνείται. Προσπαθώ να σώσω τα υπάρχοντα προτείνοντας να εξαγάγουμε από αυτό το μνημείο μερικά στοιχεία που εγκρίθηκαν από τον κριτή, για να δημιουργήσουμε ένα ελάχιστο άρθρο, με μερικές σελίδες. Ο Λεκούξ αρνείται ξανά, δηλώνοντας στο γράμμα του:

- Σας υπενθυμίζω ότι η γνώμη του κριτή είναι μόνο συμβουλευτική και ότι τελικά η απόφαση για την αποδοχή ή την απόρριψη ενός άρθρου ανήκει στον διευθυντή της επιθεώρησης.

Ας μην φοβηθούμε τα λόγια. Σε όλη την καριέρα μου ως επιστήμονα δεν έχω δει ποτέ ένα τέτοιο ανήκουστο γεγονός. Ο Λεκούξ, γνωρίζοντας ότι διαθέτει απόλυτη ασφάλεια, συμπεριφέρεται όπως είναι: ως ένας μαφιόζος. Τι να κάνω; Να περπατήσω στους δρόμους; Να αρχίσω σειρά απόσβεσης; Να γράψω στην επιστημονική τύπο (που όχι μόνο δεν το κάνει, αλλά προστίθεται και στα λόμπι). Να μπω στο γραφείο του Λεκούξ και να του δέσω μια βόμβα γύρω από το λαιμό;

Αυτοί οι δέκα μήνες μάχης με αυτόν τον κριτή με εξαντλήσαν. Πώς να δημοσιεύσω αυτή την εργασία;

Υπάρχει ακόμη ένα διεθνές επιστημονικό συνέδριο, αυτό του Μασσαλίας, το 2001. Προσπαθώ να πλησιάσω την επιτροπή οργάνωσης, αλλά η υποδοχή είναι πολύ κρύα. Δεν έχω μόνο φίλους στην περιοχή. Μερικά χρόνια νωρίτερα, στις αρχές της δεκαετίας του '90, η φίλη μου Μαρί-Φρανς Ντυβάλ, επίκουρη καθηγήτρια, είχε εντολή από το ΚΝΡΣ να δημιουργήσει ένα πάνελ για την εκθεση των εργασιών των ερευνητών του εργαστηρίου μας, του παρατηρητηρίου της Μασσαλίας. Με ρώτησε να συμπεριλάβω μια εικόνα των εξαιρετικών γαλαξιών που είχαμε λάβει το 1992, ο Φρεντέρικ Λανσδήτ και εγώ. Αλλά όταν το πάνελ είχε παρουσιαστεί στην επιτροπή επιστημονικής επιθεώρησης του παρατηρητηρίου, δύο από τα μέλη της, Αλμπέρτ Μπόσμα και Λία Αθανασούλα, είχαν αντιδράσει έντονα κατά του να υπάρχει καμία ίχνος των εργασιών του Ζαν-Πιερ Πετί στο πάνελ, που ήταν μέρος μιας περιοδεύουσας έκθεσης, η οποία είχε ως σκοπό να παρουσιάσει τις εργασίες των διαφόρων εργαστηρίων της Γαλλίας και της Ναβαρρής.

Αλμπέρτ Μπόσμα

Ο Μπόσμα και η Αθανασούλα, που είχαν αποτυχήσει να επιτύχουν τέτοια αποτελέσματα μέσω εκατοντάδων αριθμητικών προσομοιώσεων που είχαν εκτελέσει κατά τα τελευταία 20 χρόνια σε ισχυρούς υπολογιστές που είχαν αγοράσει, απειλούν ακόμη να διακόψουν τη συμμετοχή τους στην επιτροπή αν παραβληθεί. Η Μαρί-Φρανς αναγκάζεται να αφαιρέσει τις εικόνες. Ο Κόμτ μου εξηγεί:

- Ξέρεις, υπάρχουν και πολύ ισχυρές πιέσεις από το Παρίσι. Πρέπει... να ηρεμήσουμε την κατάσταση. Θα μπορούσα να περάσω αλλά θα μας κόστιζε πολύ σε θέσεις, χρήματα. Καταλαβαίνεις; .... Πρέπει να διαχειριστώ αυτό το... τρελό σπίτι και να αποφύγω μια σοβαρή κρίση.

Είμαι... κατανοητικός. Τι άλλο μπορώ να κάνω; Απομένει αυτό το διεθνές συνέδριο του 2001 που θα διεξαχθεί στη Μασσαλία. Τουλάχιστον, θα μπορούσα να το επισκεφτώ: δεν έχω πάρει χρήματα από 25 χρόνια, και καθόλου δαπάνες μετακίνησης.

Το 1999 διεξήχθη ένα γαλλο-γαλλικό συνέδριο στο Μονπελιέ, για τα "αστροσωματίδια". Πήγα εκεί, πάντα με τα δικά μου χρήματα, αλλά δεν είναι μακριά. Μου είχαν δώσει 20 λεπτά λόγου από έναν από τους οργανωτές, ένα νέο θεωρητικό φυσικό που ονομάζεται Μολτάκα. Τη στιγμή που ήθελα να λάβω το λόγο, αυτός πλησίασε προς μένα.

- Μμ... έχουμε ένα πρόβλημα. Ο Μπόσμα είπε ότι αν μιλήσεις σε αυτό το συνέδριο, φεύγει αμέσως.

Δίπλα στο Μολτάκα στεκόταν ένας συνάδελφος από το παρατηρητήριο της Μασσαλίας, κάποιος Γκιρώ, που φώναζε:

- Εμείς δεν θέλουμε να δώσουμε λόγο σε ανθρώπους που λαμβάνουν μηνύματα από εξωγήιους!

Απαντώ: - Δεν ήρθα να μιλήσω γι' αυτό, αλλά για μια εναλλακτική ερμηνεία της ανακίνησης του σύμπαντος, με μεγάλο κόκκινο μετατόπισμα, μέσω της δράσης του αντικειμένου του. Ξέρεις, Γκιρώ, η αίθουσα της επιτροπής είναι δίπλα. Μπορείς να ζητήσεις να κάνεις ανακοίνωση μπροστά σε όλους και να επαναλάβεις όλα αυτά στους ανθρώπους. Αλλά φοβάμαι ότι θα φανείς ως ένας ανόητος....

Ο νέος Μολτάκα είναι δύσκολος. Προσπαθεί να ηρεμήσει την κατάσταση.

- Ακούστε, Πετί. θα βρούμε ένα άλλο χρονοδιάγραμμα για τη διάλεξή σας, όταν ο Μπόσμα θα επιστρέψει στη Μασσαλία. - Εντάξει....

Δύο μέρες περνούν. Η ατμόσφαιρα γίνεται βαριά. Υπάρχουν δύο εκατοντάδες συνέδρια, όλοι αστροφυσικοί. Το μονόγραμμα συνεχίζεται. Ο σκοπός του συνεδρίου είναι προφανής: να δικαιολογήσει την απόδοση χρημάτων για την εντόπιση των "αστροσωματιδίων", συστατικά της υποθετικής σκοτεινής ύλης. Το κύριο σωματίδιο είναι το "neutralino", που προέρχεται από τη "υπερσυμμετρία". Είναι ουδέτερο. Κάποιος (ξέχασα το όνομά του) προτείνει να μπορεί να εντοπιστεί αυτό το σωματίδιο χρησιμοποιώντας το "φαινόμενο Τσερένκοφ". Αυτό το neutralino είναι ένα ηλεκτρικά ουδέτερο σωματίδιο, προφανώς "προήλθε από το Big Bang", στα πρώτα δευτερόλεπτα. Ο Γκιρώ εξηγεί "ότι υπολόγισε ότι η συμπύκνωση του Ερκούλη πρέπει να μας στέλνει ροή δύο εκατοντάδων neutralino ανά δευτερόλεπτο και ανά τετραγωνικό μέτρο". Ο εκείνος που ελπίζει να γίνει διευθυντής ενός μελλοντικού εργαστηρίου αφιερωμένου στα αστροσωματίδια εξηγεί ότι η διαδικασία εντόπισης θα μπορούσε να επιτρέψει την ανίχνευση "ενός γεγονότος ανά ημέρα". Πίσω μου, ένας θεωρητικός φυσικός φωνάζει με τα δόντια του:

*- Όλα αυτά είναι ανόητα. Αυτό το σωματίδιο εξαρτάται από δύο εκατοντάδες ελεύθερους παραμέτρους. Είναι απλώς τίποτα. Αν αυτός προβλέπει ένα εκατομμύριο γεγονότα ανά ημέρα, θα είναι πο

• Ας πάρουμε την έννοια του σωματιδίου. Είναι κάτι που μπορούμε να αντιληφθούμε. Τουλάχιστον, παλιότερα ήταν δυνατό. Λυπάμαι που το Παλάτι της Ανακάλυψης απομάκρυνε μια εργαστηριακή δραστηριότητα όπου φαινόταν μια Κάμερα Wilson. Όταν ήμουν παιδί, αυτό το αντικείμενο με ενθουσίαζε. Έχετε όλοι δει την οπτική ίχνος που αφήνει στον ουρανό ένα αεροπλάνο που πετάει σε μεγάλο υψόμετρο. Μερικές φορές μπορείτε να δείτε το ίδιο το αεροπλάνο. Αλλά κάποιες φορές πετάει τόσο ψηλά που βλέπετε μόνο αυτή τη λευκή ίχνος. Δημιουργείται επειδή, εκεί πάνω, η υψηλή ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρατμούς δεν περιμένει τίποτα άλλο παρά να προκαλέσει αυτή τη συμπύκνωση. Καθώς διασχίζει αυτές τις μάζες αέρα, το αεροπλάνο δημιουργεί τουρβέντες, κυρίως στα άκρα των φτερών του. Έτσι, σχηματίζονται σταγόνες νερού που δίνουν σε αυτή την ίχνο τη λευκή χρωματική τους έκφραση. Στη συνέχεια, το νερό εξατμίζεται ξανά και ο ουρανός γίνεται πάλι μπλε.

Σε μια κάμερα Wilson συμβαίνει ένα φαινόμενο παρόμοιο. Είναι γεμάτη υδρατμούς σε υπερκρίσιμη κατάσταση. Η μικρότερη διαταραχή, όπως η διέλευση ενός σωματιδίου, αρκεί για να προκαλέσει αυτή τη συμπύκνωση του νερού. Θυμάμαι τι είδα όταν ήμουν παιδί. Η αίθουσα ήταν ασθενώς φωτισμένη, με τρόπο ώστε να διακρίνεται σαφώς αυτά τα προσωρινά ίχνη που εμφανίζονταν σε αυτή τη γυάλινη κάμερα, μεγέθους όπως ένα ακτινοβολικό δοχείο. Εμφανίζονταν αμέσως, και σε αυτή την εγκλεισμένη χώρα "άρχισε να βρέχει". Βλέπατε ελαφριές λωρίδες ατμού να σχηματίζονται και να διαλύονται σε χρόνο της τάξης του δευτερολέπτου. Αυτό μπορούσε να συμβεί λόγω της διέλευσης ενός νετρονίου, ενός πρωτονίου ή ενός ηλεκτρονίου. Ένα νετρόνιο είναι ανευρετικό στην παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου. Αντίθετα, ένα τέτοιο πεδίο προκαλεί τη στροφή ενός πρωτονίου. Η κατεύθυνση της στροφής εξαρτάται από τη διεύθυνση του πεδίου. Αν το πεδίο B είναι κατευθυνόμενο προς τα πάνω, το πρωτόνιο στρέφεται δεξιά. Ο ακτίνας της στροφής, ή "ακτίνα Larmor", εξαρτάται από την ένταση του μαγνητικού πεδίου. Τα ηλεκτρόνια στρέφονται στην αντίθετη κατεύθυνση, εδώ αριστερά.

Είναι φανταστικό να "βλέπεις" τα σωματίδια σε μια κάμερα Wilson. Δεν τα βλέπουμε, αλλά αντιλαμβανόμαστε πολύ σαφώς την ίχνο συμπύκνωσης που αφήνουν.

Άρα τα σωματίδια υπάρχουν και μπορούμε τουλάχιστον να αντιληφθούμε τη κίνησή τους. Σήμερα δεν χρησιμοποιούμε πλέον κάμερες Wilson, αλλά "κάμερες φυσαλίδων". Το φαινόμενο είναι παρόμοιο: καθώς διέρχονται, τα σωματίδια προκαλούν τη δημιουργία μικροσκοπικών φυσαλίδων. Αλλά δεν ξέρω αν κάπου μπορεί κανείς να δει αυτό με τα μάτια του. Παρατηρήστε ότι σε αυτό το σχέδιο έχω σχεδιάσει την τροχιά ενός αντιηλεκτρονίου, ενός ποζιτρονίου, όπως πραγματικά "παρατηρήθηκε" για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας μια κάμερα φυσαλίδων στο εσωτερικό ενός μπαλόνιου. Στη συνέχεια, αυτή η παρατήρηση επιβεβαιώθηκε με τη βοήθεια του μεγάλου επιταχυντή του Berkeley, στην Καλιφόρνια. Αυτές οι τροχιές μπορούν να καταγραφούν φωτογραφικά. Πριν από την εμφάνιση αυτής της φωτογραφίας, δεν γνωρίζαμε αν η αντιύλη υπήρχε. Ό,τι προβλέφθηκε ήταν ότι, αν υπήρχε, θα συμπεριφερόταν ως "το ίδιο σωματίδιο, αλλά με αντίθετη ηλεκτρική φόρτιση".

Αναφέρω αυτή την ιστορία για να εξηγήσω ένα βασικό θεμέλιο της μαθηματικής φυσικής:

Πες μου πώς κινείσαι και σου πω τι είσαι

Αυτό μας οδηγεί στο να σκεφτούμε ένα άλλο "αντικείμενο" που ονομάζεται "χωροχρόνος". Ένας χώρος στον οποίο τα κινήματα σημειώνονται. Καταλήγουμε σε μια μέθοδο κατηγοριοποίησης αντικειμένων, σωματιδίων, από μια συμπεριφορική άποψη. Τα αντικείμενα της φυσικής γίνονται κλάσεις κινήσεων. Θα μιλήσουμε για αυτό που θα ακολουθήσει ως σημειακό σώμα και δυναμική του σημειακού σώματος. Με σημειακό σώμα εννοούμε "σωματίδιο" όπως ένα νετρόνιο, ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο, σε μια περιγραφή που είναι σχετικιστική αλλά όχι κβαντική.

Στο χωροχρόνο υπάρχει άπειρος αριθμός δυνατών τροχιών, δυνατών κινήσεων, αν και όλες οι κινήσεις δεν είναι δυνατές (περιορισμός σε v < c). Μπορείτε να φανταστείτε στο μυαλό σας το χώρο γεμάτο από όλες τις δυνατές τροχιές, όλες τις εφικτές κινήσεις. Αυτό που είναι δύσκολο είναι να φανταστείτε αυτές τις κινήσεις ως "γεωμετρικά αντικείμενα". Από όλες αυτές τις δυνατές κινήσεις φανταζόμαστε ότι μπορούμε να τις κατηγοριοποιήσουμε σε "οικογένειες", σε υποσύνολα. Ένα τέτοιο υποσύνολο κινήσεων μπορεί να αντιστοιχεί στις δυνατές κινήσεις ενός φωτονίου ή ενός σωματιδίου μάζας m.

Σε αυτό το σημείο, ό,τι πρέπει να καταλάβετε είναι ότι μπορεί να υπάρχει ένα μαθηματικό εργαλείο που επιτρέπει, από μια δεδομένη κίνηση, να κατασκευάσει άλλη. Αυτό το εργαλείο έχει ένα όνομα: λέγεται ομάδα. Σε επίπεδο δημοσίευσης δεν είναι απαραίτητο για τον αναγνώστη να ξέρει τι είναι μια ομάδα G, που αποτελείται από στοιχεία B. Γενικά θα λέγαμε ότι έχουμε, στα δεξιά, έναν χώρο που είναι ο χώρος των κινήσεων. Έχουμε σχεδιάσει γενικά μια από αυτές τις κινήσεις. Στα αριστερά, ένα σύνολο που είναι η ομάδα και ένα στοιχείο g αυτής της ομάδας G. Με την "ενέργεια" αυτού του στοιχείου g πάνω σε αυτή την τροχιά, σε αυτή την κίνηση, παράγεται μια άλλη κίνηση.

Ενέργεια ομάδων

Μπορούμε να κάνουμε μια παραλληλία με γεωμετρικά αντικείμενα που ζουν στον τρισδιάστατο χώρο. Αν δώσω μια ομάδα που είναι η ομάδα του Ευκλείδη, ένα στοιχείο από αυτήν μου επιτρέπει να περάσω από ένα γεωμετρικό αντικείμενο που αποτελείται από ένα σύνολο σημείων του χώρου σε ένα άλλο αντικείμενο που θα είναι αυτό "μεταφερθέν πιο μακριά, πιο πέρα", όπου κάθε σημείο θα έχει "μεταφερθεί από το στοιχείο της ομάδας". Σε αυτό το σημείο, η ιδέα φαίνεται εύλογη. Μια ομάδα G αποτελείται από στοιχεία g που "μεταφέρουν". Οι ομάδες του Ευκλείδη GE μεταφέρουν αντικείμενα στο χώρο. Μια άλλη ομάδα, όπως η ομάδα του Λόρεντζ (σχετικότητα απόστασης) ή η ομάδα του Πουανκαρέ, θα "μεταφέρουν κινήσεις στο χώρο των κινήσεων". Νομίζω ότι ένας μη μαθηματικός είναι σε θέση να αποδεχτεί μια τέτοια ιδέα, ότι αυτό που φαντάζεται σε έναν τρισδιάστατο, στατικό χώρο μπορεί να βρει την αντίστοιχή του σε 4 διαστάσεις, σε έναν χωροχρόνο, το παιχνίδι της "δυναμικής". Με επιβεβαίωση της γενικής μορφής προσπαθώ να δώσω στην έννοια όλη τη γενικότητά της.

Μπορείτε να φανταστείτε άπειρους διαφορετικούς τύπους ομάδων. Η ομάδα του Ευκλείδη διατηρεί τα μήκη, τις γωνίες. Μπορείτε να φανταστείτε μια άλλη ομάδα που μπορεί να κάνει τα αντικείμενα να μεγαλώσουν ή να μικρύνουν, να εφαρμόσει ομοιότητες, όπως στα ταξίδια του Γκιλίβερ. Ας την ονομάσουμε ομάδα Γκιλίβερ GG. Μπορούμε επίσης να συνδυάσουμε τις δύο ομάδες δημιουργώντας την ομάδα GEG, "Ευκλείδη-πλέον Γκιλίβερ". Κάθε στοιχείο, όχι μόνο μεταφέρει, περιστρέφει, αλλά επίσης μεγαλώνει και μικραίνει. Η ομάδα έχει κάτι να κάνει με την προσωπική μας αντίληψη του κόσμου. Για να κατατάξουμε τα αντικείμενα, χρειαζόμαστε να τα τοποθετήσουμε, να τα συγκρίνουμε. Είναι παρόμοια, διαφορετικά; Μπορώ να τα επικαλύψω, ακόμη και μόνο νοερά;

Γνωρίζετε αυτό το παιχνίδι που δίνουν στα μικρά παιδιά. Πρόκειται για ένα πλαστικό κουτί με τρύπες. Μία είναι κυκλική, η δεύτερη τετράγωνη, η τρίτη τριγωνική. Το παιδί μαθαίνει να αναγνωρίζει σχήματα τοποθετώντας αυτά τα αντικείμενα.

Αυτόματα ή με πρόσληψη, θα προσπαθήσει να εισαγάγει πρίσματα με κυκλική, τετράγωνη ή τριγωνική διατομή σε αυτές τις τρύπες.

Τα διάφορα αντικείμενα μπορεί να είναι διαφορετικών χρωμάτων, αλλά κάνοντας αυτές τις κινήσεις θα μάθει να κατηγοριοποιεί στο μυαλό του "τα αντικείμενα που εισέρχονται από την τετράγωνη τρύπα". Αλλά για να το κάνει αυτό, θα χρειαστεί να εκμεταλλευτεί στοιχεία της ομάδας του Ευκλείδη για να μεταφέρει φυσικά τα αντικείμενα. Χωρίς να μπορεί να εκτελέσει αυτό το δοκιμαστικό, δεν υπάρχει κατηγοριοποίηση. Χρειαζόμαστε ομάδες για να σκεφτόμαστε. Ο Souriau νομίζει ότι η έννοια της ομάδας αποτελεί τη βασικότερη μενταλική δομή της σκέψης. Αυτό θα ήταν, σύμφωνα με αυτόν, "πριν από όλα".

Ήμουν αμφίβολος για αυτή την ιδέα, αλλά αρχίζω να νομίζω ότι ίσως έχει δίκιο. Απλώς επειδή η ενέργεια της ομάδας είναι μια προ-γλωσσική ενέργεια. Μπορείτε να ενεργήσετε μια ομάδα χωρίς να το "πείτε".

Όταν ο γλυκέας περιστρέφει το κεραμικό, δεν ξέρει ότι ενεργεί στη γλήσσα του με ένα υποσύνολο της ομάδας του Ευκλείδη: το υποσύνολο των περιστροφών γύρω από άξονα.

Πριν, συνδέσαμε μια ομάδα (για παράδειγμα την ομάδα του Ευκλείδη) και έναν χώρο (στην περίπτωση αυτή, τον ευκλείδειο χώρο). Οι δύο έννοιες αλληλοαπαντούν. Η ομάδα μεταφέρει τα αντικείμενα, αλλά τα εκκρίνει επίσης.

Αυτή είναι μια περίεργη ιδέα, αλλά σχετικά απλή να εξηγηθεί. Η ομάδα του Ευκλείδη χρησιμοποιεί μια σειρά πράξεων. Δημιουργούμε τα στοιχεία της ομάδας συνδυάζοντας αυτές τις διαφορετικές βασικές πράξεις που είναι:

• Οι περιστροφές - Οι μεταφορές

(στην πραγματικότητα οι συμμετρίες, που αντιστρέφουν τα δεξιά-αριστερά, είναι επίσης μέρος της ομάδας, αλλά ας το αφήσουμε για τώρα. Θα θεωρήσουμε μια είδος "μισής ομάδας του Ευκλείδη" που αντιστοιχεί στις μετακινήσεις που συνηθίζουμε να εφαρμόζουμε στα αντικείμενα που χειριζόμαστε. Κανένας γνωστός δεν είναι φυσικά σε θέση να μετατρέψει ένα αριστερό περιστροφικό κλείστρο σε δεξί).

Τα στοιχεία της ομάδας είναι λοιπόν συνδυασμοί περιστροφών και μεταφορών. Από όλα τα στοιχεία της ομάδας, μπορώ να εξετάσω μόνο το σύνολο των περιστροφών γύρω από ένα σταθερό σημείο, για παράδειγμα την αρχή O. Αυτό είναι ένα υποσύνολο πράξεων που θα το ονομάσουμε υποομάδα. Τώρα, ερώτηση: ποια αντικείμενα παραμένουν αμετάβλητα κάτω από την επίδραση περιστροφών γύρω από την αρχή;

Απάντηση: είναι η οικογένεια συγκεντρικών σφαιρών, κεντραρισμένων στο O:

Βλέπετε ότι η ομάδα φυσικά "εκκρίνει" ένα γεωμετρικό αντικείμενο, τη σφαίρα, που μας ήταν γνωστό, αλλά με μια ανήθιτη μορφή. Ίσως είχατε συνηθίσει να θεωρείτε ότι μια σφαίρα είναι ο τόπος των σημείων που βρίσκονται σε σταθερή απόσταση από ένα σταθερό σημείο. Εδώ το αντικείμενο γίνεται "αυτό που είναι αμετάβλητο υπό τη δράση των στοιχείων της υποομάδας των περιστροφών γύρω από ένα σταθερό σημείο". Επιπλέον, μια μέγιστη ποσότητα, ένας βαθμωτός, προσδίδεται σε αυτό το αντικείμενο, που ονομάζεται ακτίνα R.

Μην φανείτε έκπληκτοι. Η μαθηματική εργασία συνήθως σημαίνει να κλείσεις πόρτες που είναι ήδη ανοιχτές. Η ευθεία, το επίπεδο, έχουν παρόμοιες ορισμούς. Αυτό που είναι αμετάβλητο υπό τη δράση των στοιχείων της υποομάδας των ..... (σας αφήνω να το αναζητήσετε).

Πάμε στο χωροχρόνο. Θα προχωρήσουμε αμέσως σε μια ομάδα που διαχειρίζεται την κίνηση του σημειακού σώματος, με σχετικιστικό τρόπο. Ο χωροχρόνος μας θα γεμίσει "γεωμετρικά αντικείμενα" που θα αποτελούνται από άπειρες διαφορετικές τροχιές. Προτιμούμε τη λέξη διαφορετικές κινήσεις. Αν δώσω μια συγκεκριμένη κίνηση, ένα στοιχείο g της ομάδας του Πουανκαρέ GP μου επιτρέπει να δημιουργήσω μια άλλη κίνηση. Μαθηματικά, αυτά τα στοιχεία είναι "πίνακες", που αποτελούν επίσης τα στοιχεία της ομάδας του Πουανκαρέ. Οι άτομα με γνώσεις στα μαθηματικά θα βρουν ένα πλήρες μάθημα με τίτλο "Ομάδες και Φυσική" σε αυτό το φάκελο, ειδικά δημιουργημένο για αυτούς. Προσβάσιμο σε τελευταία σχολή. Αλλά δεν έχει σημασία. Εδώ, ας μείνουμε "αφηρημένοι". Πριν είδαμε ότι τα γεωμετρικά αντικείμενα που μας ήταν γνωστά ορίζονταν επειδή είχαν την ιδιότητα να είναι αμετάβλητα υπό τη δράση των στοιχείων μιας τέτοιας υποομάδας. Μπορούμε να φανταστούμε ότι θα συμβεί και για την ομάδα του Πουανκαρέ. Σε μια ομάδα θα υπάρχουν υποομάδες. Μπορούμε να φανταστούμε ότι κάποια αντικείμενα που θεωρούσαμε φυσικά, όπως η μάζα, μπορούν να οριστούν ως γεωμετρικά αντικείμενα που εμφανίζονται από ιδιότητες αμεταβλητότητας υπό τη δράση υποομάδων. Ο αναγνώστης με επιστημονική εκπαίδευση μπορεί να βρει όλα αυτά, συγκεκριμένα, στο φάκελο που αναφέρθηκε. Αλλά, ακόμη και χωρίς να δείτε όλα αυτά, μπορείτε να τα φανταστείτε μέσω αναλογίας. Πριν επανακατασκευάσαμε τη σφαίρα, τη φανταζόμενη διαφορετικά. Μπορείτε να φανταστείτε ότι η φυσική, που αντιλαμβάνεται με ένα "ζεύγος γυαλιών" που λέγεται θεωρία ομάδων, θα μας κάνει να αντιληφθούμε κάποια "πράγματα" διαφορετικά... γεωμετρικά. Όπως η μάζα, η ενέργεια, η ορμή.

Επιστρέφουμε στην ομάδα του Ευκλείδη. Βρισκόμαστε στην κουζίνα. Η απεριόριστη χρήση των στοιχείων αυτής της ομάδας μας επέτρεψε να κατηγοριοποιήσουμε διαφορετικά αντικείμενα, που επικαλύπτονται με μια δράση ομάδας, όπως τα φορέλια στο συρτάρι ή τα κουτάλια. Η ομάδα του Ευκλείδη αποτελείται από πίνακες, μαθηματικά αντικείμενα. Δεν τα δείχνουμε εδώ. Αναφέρεστε σε αυτή την εισαγωγή στη χρήση ομάδων στη φυσική, που ήδη αναφέρθηκε. Μπορείτε να φανταστείτε ότι κατασκευάζοντας αυτούς τους πίνακες και δίνοντας σε αυτούς μεγαλύτερη γενικότητα, μπορεί να εμφανιστούν στοιχεία που φαίνονται πολύ εξωτικά, τα οποία, όταν εφαρμοστούν στα αντικείμενα της κουζίνας μας, παράγουν αντικείμενα που φαίνεται να δεν ανήκουν σε αυτή. Αυτά είναι οι συμμετρίες (σε σχέση με ένα επίπεδο).

Η ομάδα του Ευκλείδη αποτελείται από στοιχεία που διατηρούν τη διεύθυνση δεξιά-αριστερά των αντικειμένων και άλλα που... την αντιστρέφουν. Εδώ ο φυσικός είναι πολύ απορημένος. Εφαρμόζοντας αυτά τα στοιχεία σε ένα κουτάλι, ένα τηγάνι ή ένα φορέλι, δεν υπάρχει πρόβλημα. Αλλά ακόμη και με ένα στροφέα, τα προβλήματα εμφανίζονται. Αν θεωρήσουμε, δημιουργήσουμε "μαθηματικά" το αντίστροφο στροφέα, υπάρχει φυσικά;

Παρατηρούμε ότι υπάρχουν πραγματικά αντίστροφοι στροφείς, εναντιόμορφοι, στο κατάστημα των αστείων και πλασμάτων δίπλα. Αυτό δεν σημαίνει ότι μπορεί να αποτρέψει ένα στροφέα και να τον εξακολουθήσει αντίστροφα. Αλλά σημαίνει ότι αυτό το αντικείμενο ήταν φυσικά εφικτό, ότι η ύπαρξή του είχε συζητηθεί ως δυνατή. Η ομάδα το προέβαλε, μέσω μιας πράξης που ονομάζεται συμμετρία, και αποδείχθηκε ότι αυτό το αντικείμενο μπορούσε να υπάρχει φυσικά.

Αν θεωρήσουμε την ομάδα του Ευκλείδη ως ένα σύνολο με άπειρες μετασχηματισμούς, μπορούμε να τους κατηγοριοποιήσουμε σε δύο υποσύνολα:

• Εκείνους που διατηρούν τη διεύθυνση δεξιά-αριστερά των αντικειμένων - Εκείνους που την αντιστρέφουν.

Ο μαθηματικός ονομάζει αυτά τα δύο υποσύνολα "συστατικά" της ομάδας. Άρα η ομάδα του Ευκλείδη είναι μια ομάδα "με δύο συστατικά". Με επιχείρηση των κινήσεων που μπορούμε να εφαρμόσουμε σε ένα αντικείμενο, δημιουργήσαμε "το μισό της ομάδας του Ευκλείδη". Στη συνέχεια, ο μαθηματικός, παίζοντας με τους πίνακές του, αντιλήφθηκε ότι μπορούσε να δημιουργήσει μαθηματικά μια άλλη μισή, άλλα συστατικά. Αυτό δεν σημαίνει ότι αυτά τα άλλα στοιχεία μπορούσαν να αντιστοιχούν σε φυσικές ενέργειες που μπορούσαν να υλοποιηθούν. Αλλά δημιούργησε μια άλλη οικογένεια αντικειμένων.

Κανένας δεν μπορεί, χρησιμοποιώντας ένα καθρέφτη, να δημιουργήσει έναν αντίστροφο στροφέα και να τον χρησιμοποιήσει. Αλλά ο καθρέφτης επέτρεψε να φανταστεί κανείς ότι ένα τέτοιο αντικείμενο μπορεί να υπάρχει. Και στην πραγματικότητα, επιδιώκοντας αυτή τη φωτογραφία στον καθρέφτη, ένας τεχνίτης μπόρεσε να το φτιάξει.

Βλέπετε πού πηγαίνω, χρησιμοποιώντας ακόμη την αναλογία;

Οι φυσικοί εφεύραν μια ομάδα που επέτρεπε καλύτερη κατανόηση της Σχετικότητας Απόστασης. Τι χρησιμοποιούσαμε πριν από αυτό; Απάντηση: η ομάδα του Γαλιλαίου. Αυτή, εφαρμοζόμενη στις κινήσεις που σημειώνονται στο χωροχρόνο (γεωμετρικά αντικείμενα), επέτρεπε τη δημιουργία όλων των ειδών τροχιών. Περιελάμβανε περιστροφές, μεταφορές χώρου και μεταφορές χρόνου (φυσικό, είμαστε σε ένα χωροχρόνο). Μπορούσαμε να μετακινήσουμε μια τροχιά στο χώρο και στο χρόνο όπως θέλαμε (σπατιοχρονικές μεταφορές). Δίνοντας μια τυχαία τροχιά, που προέρχεται από ένα πραγματικό αντικείμενο, ένα πράγμα που δεν πηγαίνει πολύ γρήγορα, μπορούσαμε, εφαρμόζοντας σε αυτήν στοιχεία της ομάδας, να πάρουμε οποιαδήποτε τροχιά, αντίστοιχη με οποιαδήποτε ταχύτητα, να πάρουμε ένα σημειακό σώμα που κινείται με ένα δισεκατομμύριο χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Αλλά η εμπειρία δείχνει ότι όλες οι ταχύτητες δεν είναι δυνατές.

Όλα περνούν από τις ομάδες. Μια "αντίληψη του κόσμου" είναι μια μέθοδος να αντιληφθούμε αυτόν τον κόσμο μέσω μιας ομάδας. Όπως μου είπε πριν πέντε λεπτά στο τηλέφωνο:

- Πείτε τους: "Ομάδα ισούται με Γεωμετρία".

Είπα πριν ότι η ομάδα "εκκρίνει τα γεωμετρικά αντικείμενα". Ακόμη περισσότερο: εκκρίνει τη γεωμετρία, τον χώρο που της ταιριάζει. Η ομάδα του Ευκλείδη "εκκρίνει" τον ευκλείδειο χώρο. Αλλά ο χώρος στον οποίο ζούμε δεν είναι τέλεια ευκλείδειο, παντού, διαφορετικά δεν θα είχαμε φαινόμενα λεπτών βαρύτητας. Αλλά ακόμη χειρότερα, δεν είναι "γαλιλαϊκός", καθόλου, λόγω της Σχετικότητας Απόστασης. Άρα η ομάδα του Γαλιλαίου που διέχει όλα αυτά δεν ήταν η σωστή. Ήταν απαραίτητο να "αλλάξουμε γεωμετρία", άρα "αλλάξουμε ομάδα", που είναι το ίδιο. Η ομάδα του Πουανκαρέ αντικατέστησε την ομάδα του Γαλιλαίου. Με αυτή μπορούμε, από μια συγκεκριμένη κίνηση, να χρησιμοποιήσουμε ένα στοιχείο της ομάδας και να δημιουργήσουμε μια άλλη κίνηση.

Τότε, θα μου πείτε, πού είναι το πρόβλημα;

Συνέβη ακριβώς ό,τι συνέβη με την ομάδα του Ευκλείδη. Θυμάστε ότι η εφαρμογή της ομάδας του Ευκλείδη σε όλη την πλήρη μορφή της επέβαλε τη χρήση συμμετριών. Σαν να είχε κάποιος βάλει έναν καθρέφτη στην κουζίνα σας και να είχε αρχίσει να κοιτάζει την εικόνα των αντικειμένων. Εκεί, από τη μια στιγμή στην άλλη, εμφανίστηκε ένα περίεργο στροφέα, που δεν επικαλύπτεται με το αρχικό στροφέα με απλή μετακίνηση και όλοι έμειναν να ρωτούν "υπάρχουν αυτά τα στροφείς;" μέχρι που τα βρήκαν στο κατάστημα των αστείων και πλασμάτων δίπλα.

Θα προσέξετε ότι για να λάβετε την εναντιόμορφη εικόνα ενός αντικειμένου, σε έναν 3δ ευκλείδειο χώρο, αρκεί να περιγράψετε τα σημεία του με ένα ορθογώνιο σύστημα αξόνων OX, OY, OZ και να αλλάξετε, για παράδειγμα, τη συντεταγμένη x σε -x. Έτσι λαμβάνετε το συμμετρικό του αντικειμένου ως προς το επίπεδο YOZ, που δουλεύει ως καθρέφτης. Στην ομάδα του Ευκλείδη υπάρχουν στοιχεία (πίνακες που "ενεργούν" στις συντεταγμένες x, y, z) που αντιστρέφουν τη συντεταγμένη x, άρα δίνουν την εικόνα σε καθρέφτη των αντικειμένων ως προς το επίπεδο x = 0, το επίπεδο YOZ.

Στην ομάδα του Πουανκαρέ βρίσκονται στοιχεία που αλλάζουν τη συντεταγμένη t σε -t, απλώς (ή γενικότερα αλλάζουν το πρόσημο της ποσότητας t)! Έτσι, λαμβάνοντας μια ήρεμη, ήρεμη κίνηση, όπου ένα σωματίδιο, ένα σημειακό σώμα, κινείται ήρεμα στη διεύθυνση των αυξανόμενων t, με ορθοχρονική τροχιά, μπορούμε, μέσω αυτών των στοιχείων, να δημιουργήσουμε, να κάνουμε εφικτή, εφικτή, μια αντιχρονική κίνηση, όπου το σωματίδιο θα κινείται αντίστροφα στο χρόνο.

Δημιουργώντας την εικόνα σε καθρέφτη ενός αντικειμένου με στοιχεία της ομάδας του Ευκλείδη, παίρναμε την εναντιόμορφη εικόνα του. Λέμε επίσης ότι εφαρμόσαμε μια P-συμμετρία. P για "παριστάνει". Από μια ορθοχρονική κίνηση και, χρησιμοποιώντας ορισμένα στοιχεία της ομάδας του Πουανκαρέ, δημιουργήσαμε "φανταστείτε" την κίνηση "σε καθρέφτη σχετικά με το χρόνο", αυτό είναι η εφαρμογή μιας T-συμμετρίας.

Δεν πρέπει να πείτε ότι αυτά τα στοιχεία της ομάδας είναι "πολύ ιδιαίτερα". Στην πραγματικότητα, η ομάδα του Πουανκαρέ αποτελείται από ένα σύνολο στοιχείων που διαιρούνται σε δύο υποσύνολα:

• Τα ορθοχρονικά στοιχεία, που επιτρέπουν τη μετάβαση από μια κίνηση σε μια άλλη, αλλά δεν αλλάζουν τη φορά του χρόνου - Τα αντιχρονικά στοιχεία, που ενώ αλλάζουν την κίνηση, αντιστρέφουν τη φορά του χρόνου, επιβάλλοντας αυτή τη συμμετρία σε "καθρέφτη-χρόνο".

Όπως έπρεπε να περιμένουμε, υπάρχουν τόσα (η ίδια άπειρη ποσότητα) από τα ένα όσα από τα άλλα.

Βρισκόμαστε σαν και πριν, στην κουζίνα με την εικόνα σε καθρέφτη του στροφέα. Εδώ, ρωτάμε "έχουν φυσική σημασία αυτές οι αντιχρονικές κινήσεις;" Επιπλέον ερώτηση: τι σημαίνει "έχει φυσική σημασία;" Άλλη ερώτηση: αν δεν αντιλαμβάνομαι αυτές τις κινήσεις οπτικά, σε ποια γεωμετρι

Χωρίς περαιτέρω εξήγηση, θα πούμε ότι αν αυτή η πέμπτη διάσταση είναι κλειστή στον εαυτό της, τότε η ηλεκτρική φορτίο είναι κβαντισμένο, δεν μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή. Η C-συμμετρία προκαλεί αντιστροφή της κατεύθυνσης κίνησης κατά μήκος αυτής της κλειστής διάστασης (όπως την ονομάζουν οι γεωμέτρες "το κύκλωμα"). Έτσι, το "επεκτεταμένο ομάδα Poincaré" (ομάδα που κατασκευάζεται με μια "μη τετριμμένη επέκταση" της ομάδας) αποτελείται από οκτώ "συστατικά". Σχηματικά:

Θετική ενέργεια

Υλικό Αντιύλικο

Αρνητική ενέργεια

Υλικό Αντιύλικο

Αν πάρουμε μια σωματίδιο υλικού, με θετική ενέργεια, περιγραφόμενο σύμφωνα με την κίνησή του, και αν μετασχηματίσουμε αυτή την κίνηση (δηλαδή αυτό το σωματίδιο) χρησιμοποιώντας στοιχεία από τις τέσσερις πρώτες κουτιά, δύο δίνουν υλικό και τα άλλα δύο αντιύλικο στο νόημα του Dirac (που υπονοεί C-συμμετρία, δηλαδή αντιστροφή του ηλεκτρικού φορτίου q).

Αν χρησιμοποιήσουμε στοιχεία από τα επόμενα τέσσερα κουτιά, όλα οδηγούν σε στοιχεία με αρνητική ενέργεια. Ειδικότερα, βρίσκουμε στοιχεία που προέρχονται από δύο κουτιά και μας υπενθυμίζουν κάτι.

Η CPT-συμμετρία

Η PT-συμμετρία

Το θεώρημα CPT, ένα "θεώρημα φυσικού, χωρίς καμία στερεή μαθηματική βάση", προκαλεί την περιφρόνηση του Souriau", προβλέπει ότι η CPT-συμμετρική μιας σωματιδίου είναι κατά βάση ίδια με το ίδιο το σωματίδιο (δεν υπάρχει καμία μαθηματική απόδειξη για αυτό το διάσημο "θεώρημα CPT"). Με άλλα λόγια, ένα αντικείμενο, αντιστραμμένο αριστερά-δεξιά (P-συμμετρία), με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο (C-συμμετρία) και προχωρώντας εναντίον του χρόνου (T-συμμετρία), θα συμπεριφερόταν κατά βάση με τον ίδιο τρόπο όπως ένα σωματίδιο υλικού, αδιάκριτα.

Σύμφωνα με τον Feynman, η PT-συμμετρική ενός σωματιδίου (σε καθρέφτη και προχωρώντας εναντίον του χρόνου) θα συμπεριφερόταν ως αντιύλικο.

Ναι, με τη διαφορά ότι, εφόσον αυτές οι CPT και PT συμμετρίες περιλαμβάνουν μια T-συμμετρία που υπονοεί αντιστροφή της ενέργειας και της μάζας. Με άλλα λόγια:

Η CPT-συμμετρική ενός σωματιδίου είναι ίδια με το σωματίδιο, με αντιστροφή της ενέργειας (και της μάζας)

Η PT-συμμετρική ενός σωματιδίου με "φυσιολογικό" τρόπο συμπεριφέρεται ως αντιύλικο με αρνητική ενέργεια και αρνητική μάζα.

Ο Souriau συμφωνεί μαζί μου για αυτά τα δύο σημεία. Έτσι, μπορεί να υπάρχουν δύο σύνολα σωματιδίων, τα ένα με θετική ενέργεια, τα άλλα με αρνητική ενέργεια. Σε αυτά τα δύο υποσύνολα θα βρούμε τη δυαδικότητα υλικού-αντιύλικου. Το γινόμενο μιας συμμετρίας C με μια συμμετρία C είναι .. η ταυτότητα I. Έτσι, υπάρχει μια συμμετρία C μεταξύ της CPT-συμμετρικής και της PT-συμμετρικής, εφόσον:

C x CPT = ( C x C ) PT = I x PT = PT

Έτσι, αν λάβουμε υπόψη όλα τα συστατικά της ομάδας "επεκτεταμένο Poincaré", που διαχειρίζεται τις κινήσεις του υλικού σημείου με ηλεκτρικό φορτίο, παίρνουμε τέσσερα είδη υλικού:

Η δυνατή συνάντηση αυτών των συνόλων με αντίθετη ενέργεια καθιστά προβληματική την ίδια την ύπαρξη του σύμπαντος. Το 1967, ο Andrei Sakharov πρότεινε ότι το σύμπαν θα μπορούσε να αποτελείται από δύο οντότητες, το δικό μας σύμπαν και το αντίγραφό του, το οποίο θα είχε "αντίθετο χρόνο". Συνδέοντας αυτή την έμπνευση με τη δουλειά του Souriau, μπορούμε να περιγράψουμε ότι αυτό το δεύτερο σύμπαν περιέχει σωματίδια που συμπεριφέρονται σαν να είχαν μάζα (και ενέργεια) αρνητική. Όλα αυτά αποτελούν τη βάση των εργασιών μου για τα δίδυμα σύμπαντα, από το 1977, την ημερομηνία της πρώτης μου δημοσίευσης στο θέμα, στα Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris, πριν από 27 χρόνια, χάρη στον εκτιμώμενο André Lichénrowicz.

Γνωρίζουμε ότι οι παρατηρήσεις των τελευταίων ετών δείχνουν ότι το φυσικό περιεχόμενο του σύμπαντος, αυτό που παρατηρούμε, γίνεται όλο και πιο επιθυμητό. Έτσι του έχουμε προσθέσει διάφορα πρόσθετα συστατικά, όπως τη "σκοτεινή ύλη", μια μυστηριώδη ύλη με θετική ενέργεια και μάζα, αλλά περίεργα... αόρατη. Η επανεπιτάχυνση του σύμπαντος σε πολύ μεγάλες αποστάσεις έφερε στην επιφάνεια ένα άλλο συστατικό: τη "σκοτεινή ενέργεια", ή τη "κυνηγητή". Επιστρέφουμε στη θεωρία των τεσσάρων στοιχείων. Η κυνηγητή είναι κάτι διαφορετικό από τη πέμπτη ουσία. Θα είχε την ιδιότητα να είναι απωθητική, έτσι ώστε να "ξεκινήσει ξανά την επέκταση". Σε άλλα μέρη θα προβάλλεται η "κοσμολογική σταθερά", που βγήκε γρήγορα από την ναφθαλίνη, μετά την αξιολόγησή της ως μηδέν σύμφωνα με ένα "μεγάλο συναίνεση" (πρέπει να προφερθεί με ακοή καναδού).

Τι είναι η θεωρία των διδύμων, επέκταση της θεωρίας του Sakharov (αλλά πού στο καλό βρήκε αυτή την περίεργη ιδέα για αντιστροφή του χρόνου;). Αυτό συνίσταται στην εξήγηση των φαινομένων με βάση την αλληλεπίδραση μεταξύ δύο τύπων ύλης:

• Η δική μας

• Η δίδυμη ύλη, CPT-συμμετρική της δικής μας (και το αντιύλικό της, επίσης CPT-συμμετρικό του δικού μας... αντιύλικου).

Εφόσον αυτή η δίδυμη ύλη συμπεριφέρεται σαν να είχε αρνητική μάζα, η ύλη και η δίδυμη ύλη, που είναι αυτο-ελκτικές, απωθούνται σύμφωνα με την "αντι-Νεύτωνα". Μόλις κάναμε αυτή τη διαδρομή, στη συνέχεια, στο επίπεδο των αριθμητικών προσομοιώσεων, γίνεται παιδικό. Αρκεί να μείξουμε μάζες +m και μάζες -m και να δούμε τι συμβαίνει. Τότε εξηγούνται όλες οι παράξενες ιδιότητες του σύμπαντος. Αυτό είχα αρχίσει να κάνω και να δημοσιεύω πριν από δέκα χρόνια. Εμφανίζονται:

• Η δομή σε μεγάλη κλίμακα, με κοίτες (βλ. εικόνα, πάνω)

• Ο περιορισμός των γαλαξιών, η παραξενιά των καμπύλων περιστροφής

• Πώς σχηματίζονται

• Η αιτία των ισχυρών εφέ γραβιτικής λήψης

• Η επανεπιτάχυνση του σύμπαντος σε μεγάλες αποστάσεις

• Η σπειροειδής δομή των γαλαξιών (κάποιος έχει κρατήσει την ταινία που είχαμε βάλει στον ιστότοπό μας, ο Boland και εγώ, που έδειχνε τη γέννηση μιας σπειροειδούς γαλαξία; Τότε η μνήμη για τους ιστοσελίδες ήταν περιορισμένη και έπρεπε να διαγράψουμε αυτό το αρχείο γιατί κατέλαβε πολύ χώρο. Λυπάμαι, ήταν όμορφο).

• �