Το άλλο φως… ένα ενδιαφέρον άρθρο


Τα τελευταία εκατό χρόνια είναι κατ’ εξοχήν «χρόνια φωτός». Την αλήθεια αυτή ήρθε να υπενθυμίσει πρόσφατα και η Σουηδική Ακαδημία Επιστημών. Σύμφωνα με ανακοίνωσή της στις αρχές του Οκτωβρίου, το βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2005 απονεμήθηκε σε τρεις επιστήμονες που διερεύνησαν εντατικά τη φύση του φωτός. Πρόκειται για τον Αμερικανό Roy Glauber, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Harvard, για τη συμβολή του «στην κβαντική θεωρία μιας συνεκτικής φωτεινής δέσμης»· και από κοινού στον επίσης Αμερικανό John Hall, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Colorado, και τον Γερμανό Theodor Hannsch, ερευνητή στο Ινστιτούτο Max Planck του Μονάχου, για τη συμβολή τους «στην ανάπτυξη φασματικών μεθόδων μεγάλης ακριβείας, που στηρίζονται στα λέιζερ». Με πιο απλά λόγια οι τιμηθέντες επιστήμονες είχαν εργασθεί σε ένα σύγχρονο πεδίο έρευνας και εφαρμογών του φωτός, που συνοπτικά αποκαλείται «κβαντική οπτική».Είναι ωστόσο εντυπωσιακό ότι το δρόμο προς μια πραγματική επανάσταση γύρω από το φως και την παράδοξή του φύση είχε ανοίξει, εκατό ακριβώς χρόνια πριν, ο Αλβέρτος Αϊνστάιν. Το 1905, πράγματι, ο μεγαλοφυής φυσικός δημοσίευσε τέσσερις εργασίες που ανέτρεψαν τις καθιερωμένες αντιλήψεις για το χώρο, τον χρόνο και το φως. Μία από αυτές, που θα αποκληθεί αργότερα Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας, θεμελιώθηκε σε μια τολμηρή παραδοχή: ότι η ταχύτητα του φωτός είναι μία ταχύτητα μοναδική, αλλιώτικη από τις άλλες. Είναι πρώτα η μεγαλύτερη ταχύτητα που υπάρχει στη φύση· κανένα υλικό σώμα και καμιά ακτινοβολία δεν είναι δυνατόν να τη φτάσει ποτέ, και πολύ περισσότερο να την ξεπεράσει. Χαρακτηρίζεται ακόμα, η ταχύτητα του φωτός από μία παράδοξη ιδιότητα: σε αντίθεση με την εμπειρία μας από άλλες ταχύτητες, διατηρεί την ίδια πάντοτε τιμή -που αγγίζει τα 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο!- είτε κινείται η πηγή που εκπέμπει το φως, είτε ο ίδιος ο παρατηρητής. Η ταχύτητα του φωτός είναι λοιπόν μια παγκόσμια και αναλλοίωτη σταθερά.Το αναπάντεχο ήταν ότι οι ιδιότητες αυτές συνεπάγονται μια ριζική τομή στην αντίληψή μας για τον χρόνο: Ο χρόνος έπαυσε να είναι απόλυτος και να κυλά παντού με τον ίδιο τρόπο. Είναι, αντίθετα, η τέταρτη διάσταση του χώρου, και η ροή του εξαρτάται από την κίνηση. Ο χρόνος ρέει μάλιστα πιο αργά όσο η ταχύτητά μας μεγαλώνει. Ετσι, ένας αστροναύτης που ταξιδεύει με μεγάλη ταχύτητα προς ένα μακρινό αστέρι, θα έβρισκε κατά την επιστροφή του στη Γη τον δίδυμο αδελφό του να έχει ηλικία πολύ μεγαλύτερη από εκείνον!Ενώ όμως οι συνέπειες, από τη θεωρία της σχετικότητας, δεν σταματούν εδώ -εμπεριέχουν και τη μετατροπή της μάζας σε ενέργεια, που προοιωνίζεται την ατομική βόμβα!- μια δεύτερη εργασία του Αϊνστάιν ανέτρεψε τις πεποιθήσεις μας για την ίδια τη φύση του φωτός. Στις αρχές του 20ού αιώνα, ισχυρή υπήρχε η πίστη ανάμεσα στους φυσικούς, ότι το φως ήταν ηλεκτρομαγνητικό κύμα· διέφερε από τα κύματα της τηλεόρασης ή του ραντάρ μόνον στη συχνότητα. Ο Αϊνστάιν ωστόσο απέδειξε ότι το φως είχε αναμφισβήτητα και σωματιδιακή υφή. Αποτελείται, δηλαδή, από απειροελάχιστους κόκκους -τα φωτόνια- που ο καθένας μεταφέρει μια συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας. Η σχιζοφρενική αυτή φύση του φωτός, που είναι ταυτόχρονα και κύμα και σωματίδιο, θα ανοίξει τον δρόμο προς μια πραγματική επανάσταση στην επιστήμη: την κβαντική επανάσταση. Οπως αποκαλύφθηκε, ο μικρόκοσμος των ατόμων, των ηλεκτρονίων ή του πυρήνα, έχει τους δικούς του νόμους και τη δική του λογική.Ετσι, μετά απο μια δεκαετία πειραμάτων, θεωρητικών ιδεών και έντονων αμφισβητήσεων, διαμορφώνεται μια ολοκληρωμένη θεωρία, η «κβαντική μηχανική», που θα οδηγήσει σε μια βαθύτερη -όσο και ανατρεπτική!- κατανόηση του κόσμου. Η κβαντική μηχανική εισάγει τις πιθανότητες και την ασάφεια στις φυσικές διαδικασίες. Υπεισέρχεται, εν τούτοις, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, σε κάθε επιστημονική ή τεχνολογική κατάκτηση του καιρού μας: Από την έκρηξη ενός άστρου έως τη ραδιενέργεια, και από τη λειτουργία της τηλεοράσεως έως τα κινητά τηλέφωνα. Είναι λοιπόν βέβαιο ότι η φύση λειτουργεί με ανορθόδοξους κανόνες, το γιατί όμως δεν είναι καθόλου φανερό. «Νομίζω ότι μπορώ να πω με βεβαιότητα ότι κανένας δεν καταλαβαίνει την κβαντική μηχανική», θα σχολιάσει πικρόχολα ο Richard Feynman, ένας κορυφαίος φυσικός του 20ού αιώνα. Ας σημειωθεί ότι ο ίδιος είχε εν τούτοις περιγράψει με αξιοθαύμαστη ακρίβεια τις κβαντικές αλληλεπιδράσεις του φωτός με την ύλη!Με την ανάπτυξη λοιπόν της κβαντομηχανικής, η εκπομπή και η φύση του φωτός διερευνώνται με διαρκώς και μεγαλύτερη πληρότητα. Ετσι, ένα εντυπωσιακό επίτευγμα θα σφραγίσει την επιστήμη αλλά και την καθημερινότητά μας: οι ακτίνες λέιζερ. Η συσκευή λέιζερ παράγει μια μονοχρωματική δέσμη φωτός, που χαρακτηρίζεται ωστόσο από ιδιαίτερες αρετές. Η φωτεινή δέσμη έχει υψηλή κατευθυντικότητα και δυνατότητα εστίασης, και μεγάλη ισχύ. Δεν είναι λοιπόν περίεργο ότι στη σύγχρονη εποχή οι εφαρμογές των λέιζερ δεν φαίνεται να έχουν τελειωμό. Είναι ένα φως που καίει, αποκαλύπτει και δημιουργεί, και οι χρήσεις του απαντούν στη βιομηχανία και την ιατρική, στις τηλεπικοινωνίες και την τέχνη. Ας σημειωθεί, ωστόσο, ότι η θεωρητική σύλληψη των λέιζερ ανιχνεύεται ήδη σε μια δημοσίευση του Αλβέρτου Αϊνστάιν το 1917. Ο μεγαλοφυής φυσικός μελετούσε τότε τη διέγερση και την εκπομπή ακτινοβολίας από τα άτομα. «Ενα θαυμαστό φως με φώτισε», θα πει γεμάτος αγαλλίαση.Τις τελευταίες λοιπόν δεκαετίες, η αξιοποίηση και ο έλεγχος του φωτός έκαναν εντυπωσιακά άλματα. Μερικοί μάλιστα επιστήμονες διατυπώνουν την τολμηρή πρόβλεψη ότι ένας νέος κλάδος εφαρμογών, η φωτονική, θα εκθρονίσει την ηλεκτρονική από την ηγεσία της τεχνολογικής μας εποχής. Το φετινό βραβείο Νόμπελ φαίνεται να συμμερίζεται αυτήν την πρόβλεψη. Ταυτόχρονα, όμως, αποτελεί και μια αθέλητη ίσως συμμετοχή στις παγκόσμιες εκδηλώσεις, που εορτάζουν τα εκατό χρόνια από την καταιγιστική εμφάνιση του Αϊνστάιν στην επιστημονική σκηνή. Η εμφάνιση αυτή είχε ως αφορμή της τα θαυμαστά μυστήρια του φωτός. Εμελλε όμως να φωτίσει και τον τρόπο που βλέπομε τον κόσμο, και να αποκαλύψει στα έκπληκτα μάτια μας τις βασικές αλήθειες για τη δομή και την εξέλιξη του Σύμπαντος.

*Από άρθρο του Γιώργου Γραμματικάκη

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: