Χρήστος Κεφαλής

1.Η ζωή και το έργο του

Ο Μάρει Γκελ-Μαν γεννήθηκε στη Νέα Υόρκη το 1929 και στα 15 του γράφτηκε στο Πανεπιστήμιο του Γέιλ. Αν και προοριζόταν για σπουδές γλωσσολογίας ή αρχαιολογίας, τελικά, με πίεση του πατέρα του, στράφηκε στη Φυσική. Αφού έκανε το διδακτορικό του στη Μασαχουσέτη το 1951, ξεκίνησε μια λαμπρή καριέρα, με πλήθος επιστημονικές συμβολές.

Το 1953 ο Γκελ-Μαν και μια ιαπωνική ομάδα πρότειναν ανεξάρτητα την έννοια της παραδοξότητας, για να εξηγήσουν τους τρόπους αποσύνθεσης των σωματίων. Το 1961, επίσης ανεξάρτητα, ο ίδιος και ο Γ. Νέεμαν εισήγαγαν μια νέα συμμετρία, την SU(3), με την οποία έγινε δυνατή η ταξινόμηση των υποατομικών σωματιδίων. Η ανακάλυψη του σωματιδίου Ωμέγα το 1964 επιβεβαίωσε τη θεωρία, οδηγώντας στην απονομή του Νόμπελ Φυσικής του 1969 στον Γκελ Μαν.

Ωστόσο, κύρια συμβολή του μεγάλου φυσικού υπήρξε η διατύπωση το 1963 της πρόβλεψης για την ύπαρξη των κουάρκ, των στοιχειωδέστατων σωματίων από τα οποία αποτελούνται τα σωματίδια του πυρήνα (την ίδια υπόθεση είχε κάνει ανεξάρτητα επίσης το 1963 ο Αμερικανός Τζ. Τσβάιγκ). Αργότερα ο Γκελ-Μαν ασχολήθηκε με άλλα πεδία, όπως οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις, η θεωρία των πάντων και η μελέτη της περιπλοκότητας.

Είναι συνιδρυτής και διευθυντής του τομέα φυσικής του Ινστιτούτου Σάντα Φε. Έγραψε σειρά βιβλίων, από τα οποία πιο γνωστό είναι το Το Κουάρκ και το Τζάγκουαρ, Περιπέτειες στο Απλό και το Περίπλοκο (1984).

2.Ο εσώκοσμος του πυρήνα

Το έργο του Γκελ-Μαν για την μελέτη των αλληλεπιδράσεων στον πυρήνα παραλληλίζεται ισχυρά με εκείνο του Φέινμαν. Αν ο Φέινμαν κατασκεύασε ένα μοντέλο για το «έξω του ατομικού πυρήνα», περιγράφοντας τις ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις ηλεκτρονίων και πρωτονίων (βλ. το σχετικό άρθρο μας στον Δαίμονα του Φεβρουαρίου), ο Γκελ Μαν εξήγησε τις δυνάμεις μέσα στον πυρήνα. Η θεωρία του, η Κβαντική Χρωμοδυναμική (QCD), είναι το ανάλογο της QED του Φέινμαν. Ωστόσο –και αυτό αποτελεί δείγμα της διαλεκτικής, αντιθετικής πορείας της επιστήμης– η εικόνα που προέκυψε για τον κόσμο του πυρήνα ήταν η ανάποδη εκείνης της QED για το εξωτερικό του.

Ήδη στα 1935 ο Γιαπωνέζος φυσικός Γιουκάβα πρότεινε ένα μοντέλο των δυνάμεων που ευθύνονται για τη συνοχή του πυρήνα. Αυτές οι δυνάμεις, κατάλληλα ονομαζόμενες ισχυρή αλληλεπίδραση, ασκούνται ανάμεσα στα σωματίδια του πυρήνα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια, και όντας πολύ πιο ισχυρές από τον ηλεκτρομαγνητισμό, είχε γίνει εξαρχής φανερό ότι δεν μπορεί να οφείλονται σε ανταλλαγή φωτονίων. Ο Γιουκάβα τις συνέδεσε με την ανταλλαγή κβάντων που καλούνται μεσόνια, τα οποία ανακαλύφθηκαν αργότερα.

Το μοντέλο του Γκελ-Μαν βασίζεται στην παραδοχή των κουάρκ ως των πλέον στοιχειωδών σωματιδίων από τα οποία αποτελούνται τα σωματίδια του πυρήνα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Τα κουάρκ είναι παράξενες οντότητες με κλασματικά φορτία, που συγκρατούνται μεταξύ τους από γλοιόνια ή γκλουόνια, ενώ χαρακτηρίζονται από μια ιδιότητα αποκαλούμενη χρώμα, αντίστοιχη με το φορτίο. Με βάση αυτή την παραδοχή, γίνεται δεκτό ότι πρωτόνια και νετρόνια αποτελούνται από 3 κουάρκ, ενώ τα μεσόνια, τα κβάντα του πυρήνα, από ένα ζεύγος κουάρκ-αντικουάρκ. Η πυρηνική δύναμη ανάγεται έτσι τελικά σε αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε κουάρκ και γλοιόνια.

Ως εδώ η αναλογία με την QED είναι εμφανής, αφού και τα φωτόνια, τα κβάντα του ηλεκτρομαγνητισμού, διαλύονται σε ζεύγη δυνάμει σωματίων-αντισωματίων, ενώ η ακολουθούμενη μεθοδολογία εστιάζει και εδώ σε στοιχειώδη συμβάντα του επιπέδου. Η διαφορά, ωστόσο, είναι ότι τα ηλεκτρόνια, στα οποία αναφέρεται κυρίως η QED, είναι κατ’ αρχή απλά σωματίδια χωρίς εσωτερική δομή από άλλα απλούστερα.

Εδώ υπεισέρχεται η ιδιορρυθμία των κουάρκ, ως συστατικών των σωματίων του πυρήνα. Οι υπολογισμοί, με βάση το ανάλογο μοντέλο της QCD, για το πώς συμπεριφέρονται αυτές οι οντότητες στις αλληλεπιδράσεις τους, καταλήγουν σε ένα ανάποδο συμπέρασμα από ότι ισχύει στον υπόλοιπο ατομικό κόσμο. Ενώ εκεί τα ομώνυμα φορτία απωθούνται και τα ετερώνυμα έλκονται, μεταξύ των κουάρκ ισχύει το αντίθετο, μετατρέποντάς τα σε …μικρούς κανίβαλους, που ρουφούν δυνάμει αντισωμάτια ίδιου φορτίου.   

Όπως παρατηρεί ο διακεκριμένος φυσικός Χ. Φριτζ, το μοντέλο της QCD είναι έτσι «ένα μοντέλο που θυμίζει την ηλεκτροδυναμική στηριγμένη στο κεφάλι της. Αυτή η άνω-κάτω ηλεκτροδυναμική έχει ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια και φωτόνια όπως ο κανονικός κόσμος. Μόνη διαφορά είναι ότι τα αντίθετα φορτία απωθούνται και τα ομώνυμα έλκονται… Ένα κουάρκ στη χρωμοδυναμική συμπεριφέρεται περίπου σαν ένα αδηφάγο κτήνος, που η όρεξή του μεγαλώνει όσο πιο πολύ τρώει» (Quarks, Λονδίνο 1984, σελ. 123, 125).

Ένα ελεύθερο κουάρκ θα προκαλούσε έτσι τελικά αστάθεια και έκρηξη στον κενό χώρο. Ωστόσο, τα κουάρκ ποτέ δεν μπορούν να διαφύγουν από το εσωτερικό του πυρήνα, εξαιτίας μιας άλλης παράξενης ιδιότητας που αποκαλείται ασυμπτωτική ελευθερία. Σύμφωνα με αυτή, το χρωματικό φορτίο και συνεπώς η δύναμη που τα ενώνει αυξάνεται αντί να μικραίνει όταν μεγαλώνει η απόστασή τους. Η προσπάθεια να διαχωριστούν είναι έτσι μάταιη, αφού όσο πιο πολύ τα απομακρύνουμε, τόσο πιο ισχυρή θα γίνεται η σύνδεσή τους!

3.Αυθυπαρξία και πολυπλοκότητα

Εκτός από τη αποκάλυψη των διαδικασιών του ατομικού πυρήνα, ο Γκελ-Μαν ασχολήθηκε με τα προβλήματα σχετικά με την υφή του μακρόκοσμου και τη θεμελίωσή τους στις μικροκοσμικές ιδιότητες. Εδώ αναφέρεται διαρκώς σε μια σειρά θέματα σχετικά με την εξάλειψη της κβαντικής αβεβαιότητας στα μακροκοσμικά αντικείμενα, της ιστορίας και της ανάδυσης νέων φαινομένων. Ο τίτλος του βασικού του έργου Το Κουάρκ και το Τζάγκουαρ, αποτυπώνει αυτή την αναζήτηση: το κουάρκ συμβολίζει εδώ τα απλά στοιχεία του κόσμου, ενώ το τζάγκουαρ είναι μια μεταφορά για τα περίπλοκα αυτό-οργανωνόμενα συστήματα του κόσμου μας. Τέτοια συστήματα όπως η ζωή, η βιόσφαιρα, η οικονομία, κ.ά., απασχολούν έντονα τον Γκελ Μαν, που επιδιώκει μια ενοποιημένη περιγραφή τους.

Κατά τον ίδιο, βάση αυτής της θεωρίας δεν μπορεί παρά να είναι το οικοδόμημα της σύγχρονης φυσικής, ιδίως οι πρόσφατες θεωρίες των υπερχορδών, που με τη διαφαινόμενη ενοποίηση των φυσικών δυνάμεων και της κοσμολογίας, παρέχουν την αφετηρία για τη μελέτη και κατανόηση κάθε ειδικού φαινομένου. Όπως τονίζει, οι θεωρίες αυτές περιγράφουν αντικειμενικά χαρακτηριστικά της φύσης και όχι ιδιότητες της ανθρώπινης νόησης.

«Μια απλή ενοποιημένη θεωρία (που μπορεί πολύ καλά να είναι η θεωρία των υπερχορδών) περιγράφει όλα τα στοιχειώδη σωματίδια και όλες τις δυνάμεις της φύσης. Είναι μια ιδιότητα της φύσης, όχι του ανθρώπινου νου, αν και ο τρόπος με τον οποίο διατυπώνεται από τα ανθρώπινα όντα μπορεί να είναι ιδιαίτερος στο είδος μας» («Η ανταπόκριση της φύσης στον εαυτό της», στο Bulletin of the Santa Fe Institute, 7,1 (1992).

Ακολουθώντας την κατεύθυνση του σύγχρονου επιστημονικού αθεϊσμού, στην οποία έχουμε επανειλημμένα αναφερθεί, ο Γκελ-Μαν θεωρεί ότι οι επιστημονικές θεωρίες αρκούν για να εξηγήσουν ακόμη και τα πιο περίπλοκα ειδικά φαινόμενα, όπως η ζωή και η νόηση, χωρίς καμιά εξωτερική, μεταφυσική ή θεολογική προσθήκη. Η ανάδυση νέων φαινομένων και η περιπλοκότητα αποτελούν αντίθετα σύμφυτα χαρακτηριστικά της ύπαρξης.

«Μερικοί άνθρωποι μπορεί να ρωτήσουν: “Η ζωή στη Γη δεν περιλαμβάνει κάπως περισσότερα από τη φυσική και τη χημεία συν τα αποτελέσματα τυχαίων γεγονότων στην ιστορία του πλανήτη και την πορεία της βιολογικής εξέλιξης; Ο νους, συμπεριλαμβανόμενης της συνείδησης και της αυτό-επίγνωσης, δεν περιλαμβάνει κάπως περισσότερα από τη νευροβιολογία και τις συμπτώσεις της εξέλιξης των πρωτίστων; Δεν πρέπει να υπάρχει κάτι παραπάνω;”. Αλλά δεν παίρνουν αρκετά υπόψη τη δυνατότητα της ανάδυσης. Η ζωή μπορεί κάλλιστα να αναδυθεί από τους νόμους της φυσικής συν συμπτώσεις, και ο νους από τη νευροβιολογία. Δεν είναι αναγκαίο να υποθέσουμε πρόσθετους μηχανισμούς ή κρυμμένα αίτια. Όταν η ανάδυση ληφθεί υπόψη, ένα τεράστιο φορτίο μετακινείται από τον ανθρώπινο νου. Δεν χρειαζόμαστε κάτι περισσότερο» (στο ίδιο).

4.Η κριτική του μηχανιστικού υλισμού

Ενδιαφέρουσα πλευρά του έργου του Γκελ-Μαν αποτελεί επίσης η κριτική των υποθέσεων του μηχανιστικού υλισμού, κατεύθυνσης που χαρακτήριζε το δογματικό μαρξισμό της σταλινικής περιόδου. Αυτή την κριτική είχε ήδη ξεκινήσει ο Χάιζενμπεργκ, αλλά με λάθη και ασάφειες, που έδιναν κάποτε λαβή σε ιδεαλιστικές παρερμηνείες της κβαντικής θεωρίας.

Ο Γκελ-Μαν τη διεξάγει σε ένα πιο σοβαρό επίπεδο. Έτσι κριτικάρει, για παράδειγμα, τις θεωρίες των κρυμμένων μεταβλητών, που προτάθηκαν από πρώην μαρξιστές όπως ο Ντ. Μπομ και ο Ε. Μπιτσάκης, σε μια προσπάθεια να αποκαταστήσουν την κλασική αιτιοκρατία, προβαίνοντας σε μια αυστηρά αιτιοκρατική διατύπωση της κβαντικής θεωρίας. «Αυτές τις μεταβλητές», παρατηρεί, «μπορεί να τις φανταστούμε σαν αόρατες μύγες που βουίζουν παντού στο σύμπαν, περισσότερο ή λιγότερο τυχαία, αλληλεπιδρώντας με τα στοιχειώδη σωμάτια και καθορίζοντας τη συμπεριφορά τους ... (ενώ) οι μύγες είναι μη ανιχνεύσιμες… Ο Ντ. Μπομ μου είπε ότι σαν μαρξιστής είχε δυσκολία να πιστέψει στην κβαντική θεωρία (οι μαρξιστές τείνουν να προτιμούν οι θεωρίες τους να είναι πλήρως αιτιοκρατικές» (The Quark and the Jaguar, σελ. 169, 170).

Όπως η πλειοψηφία των μεγάλων φυσικών, ο Γκελ-Μαν απορρίπτει αυτές τις θεωρίες, τις οποίες κατέρριψε η μετέπειτα επιστημονική έρευνα. Διαισθάνεται σωστά ότι αποτελούν ουσιαστικά την άλλη όψη της θεολογικής μεταφυσικής, εισάγοντας στη φύση από άλλη πόρτα το «κάτι παραπάνω», ξένα και μη αναγκαία στοιχεία. Στην πράξη, αυτές οι μύγες που βουίζουν παντού αλλά δεν ανιχνεύονται πουθενά θα ήταν οι θεοί του κβαντικού επιπέδου, κατ’ αναλογία με τη χριστιανική αντίληψη του Θεού ως αόρατου αλλά πανταχού παρόντος και τα πάντα πληρόντος.

Στην πραγματικότητα, οι ιδέες του Γκελ-Μαν βρίσκονται εδώ πολύ πιο κοντά στον αυθεντικό, διαλεκτικό στοχασμό των θεμελιωτών του μαρξισμού, όπως ο Μαρξ και ο Λούκατς, από ότι εκείνων των δογματικών μαρξιστών που δεν μπόρεσαν να καταλάβουν το φιλοσοφικό υπόβαθρο της κβαντικής θεωρίας. Και αποτελεί μια νέμεση της ιστορίας ότι ενώ φυσικοί επιστήμονες όπως ο Γκελ-Μαν στέκονται στο έδαφος μιας ζωντανής υλιστικής θεώρησης της φύσης, οι μηχανικιστές πολέμιοι της κβαντικής θεωρίας κατέληξαν σε μεταφυσικές απόψεις, ο Μπομ στον ανατολικό μυστικισμό και ο Μπιτσάκης στα θετικιστικά δόγματα του Πόπερ.

Τέλος, στη σειρά άλλα όχι και στη σημασία, η οικολογική διάσταση, η αγωνία για τις τύχες της ανθρώπινης κοινότητας και της ζωής πάνω στη Γη, αποτελούν συστατικά στοιχεία της ζωντανής υλιστικής θεώρησης που πρεσβεύει ο Γκελ-Μαν. Με τα ίδια τα λόγια του:

«Δεν αφαιρεί από τα επιτεύγματα του ανθρώπινου γένους… να γνωρίζουμε ότι η διάνοια και η αυτό-επίγνωσή μας, μεγαλύτερες από εκείνες των άλλων ζώων, αναδύθηκαν από τους νόμους της βιολογίας, μαζί με τα ατυχήματα της ανθρώπινης εξέλιξης. Όταν εμείς οι άνθρωποι αισθανόμαστε θαυμασμό μπροστά στα θαύματα της φύσης, όταν δείχνουμε αγάπη ο ένας για τον άλλο και όταν φροντίζουμε για τους πιο μακρινούς συγγενείς μας – τους άλλους οργανισμούς με τους οποίους μοιραζόμαστε τη βιόσφαιρα – επιδεικνύουμε όψεις της ανθρώπινης κατάστασης που δεν είναι λιγότερο εξαίσιες επειδή αποτελούν αναδυόμενα φαινόμενα» (Η ανταπόκριση της φύσης στον εαυτό της).

Δαίμων της Οικολογίας,

τ. 61, 6/06