Πριν από 4 χρόνια, το 2011, το CERN είχε ανακοινώσει ότι τα αποτελέσματα των πειραμάτων, έδειξαν πως ο Αϊνστάιν μπορεί να έκανε λάθος, προκαλώντας μεγάλη έκπληξη σε ολόκληρη την επιστημονική κοινότητα. Μέχρι όμως να επιβεβαιωθούν οι ισχυρισμοί της ανακοίνωσης, το θέμα παραμένει ακόμα και σήμερα επίκαιρο. Το παρακάτω άρθρο, είναι γραμμένο απ’ τον κ.Michio Kaku, Αμερικάνο καθηγητή θεωρητικής φυσικής στη Νέα Υόρκη, στο οποίο αναλύει τη γνώμη του για το ζήτημα αν έκανε πράγματι λάθος ο Αϊνστάιν, και ποιες θα είναι οι επιπτώσεις αν επιβεβαιωθεί ξανά στο μέλλον ότι η θεωρία της σχετικότητας είναι λάθος.
______________________
« Ο Αϊνστάιν λάθος; Αδύνατον!
Αυτή ήταν η αντίδραση των φυσικών σε όλο τον κόσμο, όταν άκουσαν την περασμένη εβδομάδα ότι τα πειράματα στην Ελβετία δείχνουν ότι η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν μπορεί να είναι λάθος. Από το 1905, όταν ο Αϊνστάιν είπε ότι τίποτα στο σύμπαν δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από το φως, αυτή η θεωρία αποτέλεσε τη βάση της σύγχρονης φυσικής.
Φυσικά, υπάρχουν εκκεντρικοί που αμφισβητούν εδώ και χρόνια τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Όπως και πολλοί άλλοι φυσικοί. Στη δεκαετία του 1930 το Ναζιστικό Κόμμα επέκρινε τη θεωρία του Αϊνστάιν, δημοσιεύοντας ένα βιβλίο με τίτλο «100 ειδικοί εναντίον της θεωρίας της Σχετικότητας». Ο Αϊνστάιν αργότερα σχολίασε ότι δεν χρειάζονται 100 διάσημοι διανοούμενοι για να διαψεύσουν τη θεωρία του. Το μόνο που χρειάζεται είναι ένα απλό γεγονός.
Λοιπόν, αυτό το απλό γεγονός μπορεί να προέκυψε από τα τελευταία πειράματα στον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, που βρίσκεται στο CERN, έξω από τη Γενεύη. Οι φυσικοί εξαπέλυσαν μια δέσμη νετρίνων (εξωτικά σωματίδια σαν φαντάσματα, που μπορούν να διαπεράσουν ακόμη και τα πυκνότερα υλικά) από την Ελβετία στην Ιταλία, σε μία απόσταση 454 μιλίων. Μετά από ανάλυση 15.000 νετρίνων, προς μεγάλη έκπληξή τους, διαπίστωσαν ότι ταξίδεψαν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Για να είμαστε ακριβείς, ταχύτερα κατά 60 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Σε ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, μια δέσμη φωτός μπορεί να ταξιδέψει 30 εκατοστά. Έτσι, μια διαφορά 18 μέτρων, ήταν κάτι εκπληκτικό.
Ξεπερνώντας το φράγμα της ταχύτητας του φωτός, παραβιάστηκε ο πυρήνας της θεωρίας του Αϊνστάιν. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, καθώς πλησιάζουμε την ταχύτητα του φωτός, ο χρόνος επιβραδύνεται και επιπλέον γινόμαστε βαρύτεροι και πιο επίπεδοι (σύμφωνα με εργαστηριακές μετρήσεις). Αλλά αν πάει κάποιος πιο γρήγορα από το φως, τότε συμβαίνει το αδιανόητο. Ο χρόνος θα πηγαίνει προς τα πίσω, θα γίνεται ελαφρύτερος από το τίποτα, και θα έχει αρνητικό πλάτος! Δεδομένου ότι αυτό είναι ανόητο, κανείς δεν μπορεί να πάει πιο γρήγορα από το φως, ισχυρίστηκε ο Αϊνστάιν.
Η ανακοίνωση του CERN ηλέκτρισε την ατμόσφαιρα. Κάποιοι φυσικοί ξέσπασαν με χαρά γιατί αυτό σήμαινε πως άνοιγε ο δρόμος για μια νέα φυσική (και επομένως σε πιθανά βραβεία Νόμπελ). Νέες τολμηρές θεωρίες θα έπρεπε να προταθούν ώστε να εξηγήσουν αυτό το αποτέλεσμα. Σε κάποιους άλλους φυσικούς προκάλεσε κρύο ιδρώτα, αφού συνειδητοποιούσαν ότι ολόκληρο το θεμέλιο της σύγχρονης φυσικής θα έπρεπε να αναθεωρηθεί. Θα χρειαζόταν να ξαναγραφεί κάθε βιβλίο, και κάθε πείραμα να επαναρυθμιστεί.
Η κοσμολογία και ο τρόπος που βλέπουμε το σύμπαν θα έπρεπε να αλλάξουν. Η απόσταση από τα αστέρια και τους γαλαξίες, καθώς και η ηλικία του σύμπαντος (13,7 δισ. χρόνια) θα ήταν υπό αμφισβήτηση. Ακόμη και η θεωρία της διαστολής του σύμπαντος, η θεωρία του Big Bang, και οι μαύρες τρύπες θα έπρεπε να επανεξεταστούν.
Επιπλέον, ό,τι θεωρούμε ότι κατανοούμε σχετικά με την πυρηνική φυσική θα χρειαζόταν να επανεκτιμηθεί. Κάθε παιδί στο σχολείο μαθαίνει την διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν E = mc^2, όπου μια μικρή ποσότητα μάζας (m) μπορεί να δημιουργήσει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας Ε, επειδή η ταχύτητα του φωτός (c) στο τετράγωνο είναι τεράστιος αριθμός. Αλλά αν αλλάξουμε την σταθερά c τότε όλη η επιστήμη της πυρηνικής φυσικής θα πρέπει να προσαρμοστεί αναλόγως. Οι θεωρίες για τα πυρηνικά όπλα καθώς και η επιστήμη της πυρηνικής ιατρικής θα επηρεαστούν επειδή όλες οι πυρηνικές αντιδράσεις βασίζονται στη σχέση του Αϊνστάιν μεταξύ ύλης και της ενέργειας.
Αν όλα αυτά ισχύουν, αυτό θα σήμαινε επίσης ότι οι θεμελιώδεις αρχές της φυσικής είναι εσφαλμένες. Η σύγχρονη φυσική βασίζεται σε δύο θεωρίες, την θεωρία της σχετικότητας και την κβαντική θεωρία. Άρα το ήμισυ των βασικών θεωριών της σύγχρονης φυσικής θα έπρεπε να αντικατασταθεί από μια νέα θεωρία. Η θεωρία των χορδών, δεν αποτελεί εξαίρεση.
Πού θα μας οδηγήσει αυτή η εκπληκτική ανακοίνωση του CERN; Ο Carl Sagan είχε πει κάποτε ότι πολύ σημαντικοί ισχυρισμοί απαιτούν πολύ σημαντικές αποδείξεις. Εργαστήρια από όλο τον κόσμο θα ξανακάνουν τα πειράματα του CERN και θα προσπαθήσουν να διαψεύσουν ή να επαληθεύσουν τα αποτελέσματα.
Ενστικτώδης πεποίθησή μου είναι ότι πρόκειται για ψευδές συναγερμό. Τις προηγούμενες δεκαετίες υπήρξαν πολλές αντιρρήσεις για την θεωρία της σχετικότητας, όλες τους όμως έχουν αποδειχθεί λανθασμένες. Για παράδειγμα, στη δεκαετία του 1960, οι φυσικοί είχαν μετρήσει την μικροσκοπικά επίδραση της βαρύτητας σε μια ακτίνα φωτός. Οι φυσικοί διαπίστωσαν ότι η ταχύτητα του φωτός ταλαντωνόταν όσο περνούσε η ημέρα. Περιέργως, η ταχύτητα του φωτός αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της ημέρας, και έπεσε τη νύχτα. Αργότερα όμως διαπιστώθηκε ότι, δεδομένου ότι η συσκευή ήταν σε εξωτερικούς χώρους, οι αισθητήρες είχαν επηρεαστεί από τη θερμοκρασία. Οπότε τα αρχικά συμπεράσματα δεν επαληθεύτηκαν.
Ενδείξεις μπορούν να εμφανιστούν αλλά και να καταρριφθούν. Όμως ακόμα και αυτό αποτελεί νίκη για την επιστήμη. Καμία θεωρία δεν είναι σκαλισμένη σε πέτρα. Η επιστήμη απαιτεί διαρκώς έλεγχο όλων των θεωριών, ξανά και ξανά, σε κάθε στιγμή, σε οποιοδήποτε μέρος. Σε αντίθεση με τη θρησκεία ή την πολιτική, η επιστήμη επαληθεύεται και προχωράει από τα πειράματα που γίνονται κατ' επανάληψη και με κάθε τρόπο. Δεν υπάρχουν ιερές αγελάδες. Στην επιστήμη '100 ειδικοί' δεν σημαίνει τίποτα. Μετράει μόνο το πείραμα.»
Αυτή ήταν η αντίδραση των φυσικών σε όλο τον κόσμο, όταν άκουσαν την περασμένη εβδομάδα ότι τα πειράματα στην Ελβετία δείχνουν ότι η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν μπορεί να είναι λάθος. Από το 1905, όταν ο Αϊνστάιν είπε ότι τίποτα στο σύμπαν δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από το φως, αυτή η θεωρία αποτέλεσε τη βάση της σύγχρονης φυσικής.
Φυσικά, υπάρχουν εκκεντρικοί που αμφισβητούν εδώ και χρόνια τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Όπως και πολλοί άλλοι φυσικοί. Στη δεκαετία του 1930 το Ναζιστικό Κόμμα επέκρινε τη θεωρία του Αϊνστάιν, δημοσιεύοντας ένα βιβλίο με τίτλο «100 ειδικοί εναντίον της θεωρίας της Σχετικότητας». Ο Αϊνστάιν αργότερα σχολίασε ότι δεν χρειάζονται 100 διάσημοι διανοούμενοι για να διαψεύσουν τη θεωρία του. Το μόνο που χρειάζεται είναι ένα απλό γεγονός.
Λοιπόν, αυτό το απλό γεγονός μπορεί να προέκυψε από τα τελευταία πειράματα στον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, που βρίσκεται στο CERN, έξω από τη Γενεύη. Οι φυσικοί εξαπέλυσαν μια δέσμη νετρίνων (εξωτικά σωματίδια σαν φαντάσματα, που μπορούν να διαπεράσουν ακόμη και τα πυκνότερα υλικά) από την Ελβετία στην Ιταλία, σε μία απόσταση 454 μιλίων. Μετά από ανάλυση 15.000 νετρίνων, προς μεγάλη έκπληξή τους, διαπίστωσαν ότι ταξίδεψαν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Για να είμαστε ακριβείς, ταχύτερα κατά 60 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Σε ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, μια δέσμη φωτός μπορεί να ταξιδέψει 30 εκατοστά. Έτσι, μια διαφορά 18 μέτρων, ήταν κάτι εκπληκτικό.
Ξεπερνώντας το φράγμα της ταχύτητας του φωτός, παραβιάστηκε ο πυρήνας της θεωρίας του Αϊνστάιν. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, καθώς πλησιάζουμε την ταχύτητα του φωτός, ο χρόνος επιβραδύνεται και επιπλέον γινόμαστε βαρύτεροι και πιο επίπεδοι (σύμφωνα με εργαστηριακές μετρήσεις). Αλλά αν πάει κάποιος πιο γρήγορα από το φως, τότε συμβαίνει το αδιανόητο. Ο χρόνος θα πηγαίνει προς τα πίσω, θα γίνεται ελαφρύτερος από το τίποτα, και θα έχει αρνητικό πλάτος! Δεδομένου ότι αυτό είναι ανόητο, κανείς δεν μπορεί να πάει πιο γρήγορα από το φως, ισχυρίστηκε ο Αϊνστάιν.
Η ανακοίνωση του CERN ηλέκτρισε την ατμόσφαιρα. Κάποιοι φυσικοί ξέσπασαν με χαρά γιατί αυτό σήμαινε πως άνοιγε ο δρόμος για μια νέα φυσική (και επομένως σε πιθανά βραβεία Νόμπελ). Νέες τολμηρές θεωρίες θα έπρεπε να προταθούν ώστε να εξηγήσουν αυτό το αποτέλεσμα. Σε κάποιους άλλους φυσικούς προκάλεσε κρύο ιδρώτα, αφού συνειδητοποιούσαν ότι ολόκληρο το θεμέλιο της σύγχρονης φυσικής θα έπρεπε να αναθεωρηθεί. Θα χρειαζόταν να ξαναγραφεί κάθε βιβλίο, και κάθε πείραμα να επαναρυθμιστεί.
Η κοσμολογία και ο τρόπος που βλέπουμε το σύμπαν θα έπρεπε να αλλάξουν. Η απόσταση από τα αστέρια και τους γαλαξίες, καθώς και η ηλικία του σύμπαντος (13,7 δισ. χρόνια) θα ήταν υπό αμφισβήτηση. Ακόμη και η θεωρία της διαστολής του σύμπαντος, η θεωρία του Big Bang, και οι μαύρες τρύπες θα έπρεπε να επανεξεταστούν.
Επιπλέον, ό,τι θεωρούμε ότι κατανοούμε σχετικά με την πυρηνική φυσική θα χρειαζόταν να επανεκτιμηθεί. Κάθε παιδί στο σχολείο μαθαίνει την διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν E = mc^2, όπου μια μικρή ποσότητα μάζας (m) μπορεί να δημιουργήσει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας Ε, επειδή η ταχύτητα του φωτός (c) στο τετράγωνο είναι τεράστιος αριθμός. Αλλά αν αλλάξουμε την σταθερά c τότε όλη η επιστήμη της πυρηνικής φυσικής θα πρέπει να προσαρμοστεί αναλόγως. Οι θεωρίες για τα πυρηνικά όπλα καθώς και η επιστήμη της πυρηνικής ιατρικής θα επηρεαστούν επειδή όλες οι πυρηνικές αντιδράσεις βασίζονται στη σχέση του Αϊνστάιν μεταξύ ύλης και της ενέργειας.
Αν όλα αυτά ισχύουν, αυτό θα σήμαινε επίσης ότι οι θεμελιώδεις αρχές της φυσικής είναι εσφαλμένες. Η σύγχρονη φυσική βασίζεται σε δύο θεωρίες, την θεωρία της σχετικότητας και την κβαντική θεωρία. Άρα το ήμισυ των βασικών θεωριών της σύγχρονης φυσικής θα έπρεπε να αντικατασταθεί από μια νέα θεωρία. Η θεωρία των χορδών, δεν αποτελεί εξαίρεση.
Πού θα μας οδηγήσει αυτή η εκπληκτική ανακοίνωση του CERN; Ο Carl Sagan είχε πει κάποτε ότι πολύ σημαντικοί ισχυρισμοί απαιτούν πολύ σημαντικές αποδείξεις. Εργαστήρια από όλο τον κόσμο θα ξανακάνουν τα πειράματα του CERN και θα προσπαθήσουν να διαψεύσουν ή να επαληθεύσουν τα αποτελέσματα.
Ενστικτώδης πεποίθησή μου είναι ότι πρόκειται για ψευδές συναγερμό. Τις προηγούμενες δεκαετίες υπήρξαν πολλές αντιρρήσεις για την θεωρία της σχετικότητας, όλες τους όμως έχουν αποδειχθεί λανθασμένες. Για παράδειγμα, στη δεκαετία του 1960, οι φυσικοί είχαν μετρήσει την μικροσκοπικά επίδραση της βαρύτητας σε μια ακτίνα φωτός. Οι φυσικοί διαπίστωσαν ότι η ταχύτητα του φωτός ταλαντωνόταν όσο περνούσε η ημέρα. Περιέργως, η ταχύτητα του φωτός αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της ημέρας, και έπεσε τη νύχτα. Αργότερα όμως διαπιστώθηκε ότι, δεδομένου ότι η συσκευή ήταν σε εξωτερικούς χώρους, οι αισθητήρες είχαν επηρεαστεί από τη θερμοκρασία. Οπότε τα αρχικά συμπεράσματα δεν επαληθεύτηκαν.
Ενδείξεις μπορούν να εμφανιστούν αλλά και να καταρριφθούν. Όμως ακόμα και αυτό αποτελεί νίκη για την επιστήμη. Καμία θεωρία δεν είναι σκαλισμένη σε πέτρα. Η επιστήμη απαιτεί διαρκώς έλεγχο όλων των θεωριών, ξανά και ξανά, σε κάθε στιγμή, σε οποιοδήποτε μέρος. Σε αντίθεση με τη θρησκεία ή την πολιτική, η επιστήμη επαληθεύεται και προχωράει από τα πειράματα που γίνονται κατ' επανάληψη και με κάθε τρόπο. Δεν υπάρχουν ιερές αγελάδες. Στην επιστήμη '100 ειδικοί' δεν σημαίνει τίποτα. Μετράει μόνο το πείραμα.»
______________________
Από τον Kaku, καθηγητή θεωρητικής φυσικής στο City College της Νέας Υόρκης και συγγραφέα του βιβλίου "Φυσική του Μέλλοντος: πώς η επιστήμη θα διαμορφώσει την ανθρώπινη μοίρα και την καθημερινή μας ζωή από το έτος 2100" (Doubleday, 2011).