bj
    >> Φυσικές Επιστήμες >  >> η φυσικη

Η παρηγορητική βεβαιότητα των αναπάντητων ερωτήσεων

Ίσως γνωρίζετε το ανέκδοτο. Τον Απρίλιο του 1900, ο Λόρδος Κέλβιν, ένας από τους πιο εξέχοντες φυσικούς του 19ου αιώνα, στέκεται στο πηγάδι του ομιλητή της Βασιλικής Εταιρείας στο Λονδίνο. Εξετάζοντας την κατάσταση της επιστημονικής γνώσης στην αυγή ενός νέου αιώνα, δηλώνει ότι ο ουρανός είναι καθαρός όσο μπορεί να δει το μάτι, με εξαίρεση δύο ενοχλητικά «σύννεφα». Το «σύννεφο Νο. 1» είναι η αδυναμία των φυσικών να ανιχνεύσουν τον αιθέρα, το μέσο που μοιάζει με λίμνη κατά μήκος του οποίου πρέπει να ταξιδεύουν τα κύματα ηλεκτρομαγνητισμού. Το «Σύννεφο Νο. 2» είναι η αδυναμία των φυσικών να κρατήσουν την προβλεπόμενη ενέργεια από ένα μαύρο σώμα, μια υποθετική κοιλότητα που απορροφά όλο το φως που πέφτει πάνω του, από το να φτάσει στο άπειρο. Αρκεί να πούμε ότι για να απομακρυνθεί το Σύννεφο Νο. 1 θα απαιτούσε τελικά την ειδική θεωρία της σχετικότητας και την κβαντομηχανική του νέφους Νο. 2.

Η ιστορία έχει γίνει το υλικό της λαογραφίας της ιστορίας της επιστήμης:Επιστήμονας με εξαιρετική επιρροή παίρνει τα πάντα ακριβώς προς τα πίσω και το κάνει με τρόπο που δεν θα μπορούσε να είναι πιο ανούσιος. Και επειδή ο Λόρδος Κέλβιν δεν ήταν μόνος σε αυτήν την πεποίθηση, η ομιλία των «δύο σύννεφων» έχει γίνει συντομογραφία ολόκληρης του Is-this-the-end-of-science; εποχή. Ο Μαξ Πλανκ θυμήθηκε αργότερα έναν καθηγητή που του είπε ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, «το σύστημα στο σύνολό του στεκόταν αρκετά ασφαλές και η θεωρητική φυσική πλησίασε εμφανώς αυτόν τον βαθμό τελειότητας που, για παράδειγμα, η γεωμετρία είχε ήδη εδώ και αιώνες». Ο Βρετανός επιστήμονας William Cecil Dampier θυμήθηκε τη μαθητεία του στο Κέιμπριτζ τη δεκαετία του 1890:«Φαινόταν ότι το κύριο πλαίσιο είχε συγκροτηθεί μια για πάντα, και ότι λίγο έμενε να γίνει παρά να μετρηθούν οι φυσικές σταθερές με την αυξημένη ακρίβεια που αντιπροσωπεύει ένα άλλο δεκαδικό ψηφίο." Ο Βρετανός φυσικός J. J. Thomson:«Το μόνο που έμεινε ήταν να αλλάξουμε ένα ή δύο δεκαδικά σε κάποια φυσική σταθερά». Ο Αμερικανός φυσικός Albert A. Michelson:«Οι μελλοντικές μας ανακαλύψεις πρέπει να αναζητηθούν στην έκτη θέση των δεκαδικών».

Αυτά τα συναισθήματα ήταν κατανοητά. Επί 400 χρόνια, η επιστήμη διεύρυνε τον ορίζοντα της γνώσης, φυσώντας τα σύννεφα της άγνοιας. Ο σκοπός του επιστημονικού προγράμματος ήταν να ανακαλύψουμε όλα όσα θα μπορούσαμε να γνωρίζουμε, και τώρα, ίσως είχαμε. Σωστά;

Η σχετικότητα και η κβαντική θεωρία έδωσαν την απάντηση:Λάθος. Ούτε καν κοντά.

Επιπλέον, η ίδια η επιστημονική μέθοδος άλλαξε. Οι συνειδητοποιημένοι επιστήμονες δεν μιλούν πλέον για προσφορά «απόδειξης». προσφέρουν, αντ' αυτού, μια παραποιήσιμη πρόβλεψη. Το επιστημονικό πρόγραμμα σήμερα δεν περιλαμβάνει απλώς όλα όσα δεν γνωρίζουμε. περιλαμβάνει τα περισσότερα από αυτά που «ξέρουμε». Κάποτε είδα έναν θεωρητικό της φυσικής και έναν αστρονόμο να συζητούν ανεπίσημα τη βαρύτητα πάνω από ένα ποτήρι κρασί. Ο θεωρητικός είπε ότι αν άφηνε το ποτήρι του, ήξερε ότι θα έπεφτε. Ο αστρονόμος είπε ότι το μόνο που ήξερε με βεβαιότητα ήταν ότι στην ιστορία των γυαλιών που αφήνονταν, πάντα έπεφταν. Δεν μπορούσε να πει με σιγουριά τι θα έκανε αυτός. (Ελπιζε, πρόσθεσε, ότι θα ανέβαινε.)

Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg είναι, με τον δικό της τρόπο, συντομογραφία για τη δική μας εποχή της επιστήμης-δεν-έχει-τέλος. Το ότι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε ταυτόχρονα και τη θέση και την ορμή ενός σωματιδίου έχει γίνει εμβληματικό των ορίων όχι μόνο αυτού που γνωρίζουμε αλλά και αυτού που μπορούμε να γνωρίζουμε. (Βλ. το κομμάτι του Vlatko Vedral, «The Rise of the Uncertain», σχετικά με το πώς η αρχή της αβεβαιότητας συνδέεται με το φαινομενικό απρόβλεπτο του σύμπαντος.) Ωστόσο, αυτή η σκέψη, όπως αυτή του Λόρδου Kelvin καθώς βρισκόταν στο πηγάδι της Βασιλικής Εταιρείας, είναι ακριβώς προς τα πίσω.

Η εποχή μας δεν είναι η εποχή της αβεβαιότητας. Το να μην γνωρίζουμε αν το επιστημονικό πρόγραμμα πλησιάζει στο τέλος του, αναρωτιόμαστε αν η μόνη περαιτέρω γνώση που μας περιμένει είναι στην έκτη θέση των δεκαδικών ψηφίων, είναι η ουσία της αβεβαιότητας. Γνωρίζοντας όμως ότι το επιστημονικό πρόγραμμα δεν πλησιάζει και δεν θα πλησιάσει ποτέ το τέλος του; Αυτό είναι βεβαιότητα.

Εκ των υστέρων, η εποχή της αβεβαιότητας του Κέλβιν ήταν μια ανωμαλία. Σκεφτείτε τον Πλάτωνα και τον Αριστοτέλη να διαφωνούν σχετικά με τη φύση της πραγματικότητας. θα είχαν συμφωνήσει ότι ποτέ δεν θα μάθουμε με βεβαιότητα ποιος από αυτούς έχει δίκιο. Σκεφτείτε τον Νεύτωνα να φτάνει στο νόμο της παγκόσμιας έλξης, την κινητήρια δύναμη πίσω από ένα σύμπαν με ρολόι. «Φαίνεται ότι ήμουν σαν ένα αγόρι που έπαιζε στην ακτή», είπε ο Νιούτον, «ενώ ο μεγάλος ωκεανός της αλήθειας βρισκόταν όλος ανεξερεύνητος μπροστά μου». Ήξερε τα όριά του. Ωστόσο, οι φαινομενικές επιτυχίες του νόμου του Νεύτωνα στην πρόβλεψη όλων των κινήσεων του ωρολογιακού σύμπαντος ήταν αυτές που τύφλωσαν τους ανθρώπους όπως ο Λόρδος Κέλβιν στην πιθανότητα άλλων, μη μηχανιστικών ερμηνειών των λειτουργιών της φύσης.

Σήμερα, αν στέκεστε στο πηγάδι της Βασιλικής Εταιρείας και ερευνάτε την κατάσταση της επιστημονικής γνώσης στην αυγή ενός νέου αιώνα, ξέρετε τι θα βρίσκατε; Ένας ορίζοντας που είναι πιο πλατύς από ποτέ και ένας ουρανός γεμάτος σύννεφα όσο μπορεί να δει το μάτι. Και ξέρεις τι άλλο; Είμαι σίγουρος γι' αυτό.


Ο Ρίτσαρντ Πάνεκ είναι ο συγγραφέας του  Το 4% Σύμπαν και, με το Temple Grandin,  Ο Αυτιστικός Εγκέφαλος. Έχει λάβει υποτροφία Guggenheim στη συγγραφή επιστημών και το βραβείο επιστημονικής επικοινωνίας από το Αμερικανικό Ινστιτούτο Φυσικής.


Γιατί οι περισσότερες πόρτες του μπάνιου ανοίγουν προς τα μέσα;

Μια πόρτα που αιωρείται έξω από την τουαλέτα ανοίγει όλο το πλάτος του πλαισίου της πόρτας. Αυτό δίνει μια κάπως απεριόριστη θέα στο εσωτερικό της τουαλέτας από το διάδρομο, κάτι που δεν είναι προτιμότερο στους περισσότερους ανθρώπους. Ας μιλήσουμε για μπάνια. Οι άνθρωποι πηγαίνουν στην τουαλέτα

Πώς υπολόγιζαν οι άνθρωποι στο παρελθόν τα ύψη των βουνών;

Οι γεωγράφοι μετρούν το υψόμετρο σχεδιάζοντας πολλά τρίγωνα. Ανάμεσα στις τρεις πλευρές, η μία είναι το υψόμετρο του βουνού του οποίου το υψόμετρο πρέπει να μετρηθεί. Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα προηγμένο μοιρογνωμόνιο, γνωστό ως θεοδόλιθος. Ακόμη και οι Έλληνες μέτρησαν το υψόμετρο «συγκ

Ηλεκτρικό πεδίο λόγω ομοιόμορφα φορτισμένης σφαίρας

Η παρουσία φορτισμένων σωματιδίων οπουδήποτε στο διάστημα δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο. Όπου βρίσκετε φορτίο, το ηλεκτρικό πεδίο πρέπει να είναι εκεί. Έτσι, Μια ηλεκτρική ιδιότητα που σχετίζεται με κάθε σημείο του χώρου όταν υπάρχει φορτίο σε οποιαδήποτε μορφή.. Παρουσία άλλου φορτίου, θα ασκήσουν