ΒΙΟΓΡΑΦΙΑ

Λι Σμόλιν

Xρήστος Κεφαλής

1.Η ζωή και το έργο του

Γεννημένος στη Νέα Υόρκη το 1955, ο Λι Σμόλιν είναι ένας από τους πιο διακεκριμένους σύγχρονους φυσικούς. Σπούδασε στο Κολέγιο του Χαμσάιρ, κοντά στον Χ. Μπερνστάιν, και πήρε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Σήμερα είναι ερευνητής στο Περιμετρικό Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στον Καναδά και βοηθός καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Βατερλό.  

Η κύρια συνεισφορά του Σμόλιν συνίσταται στην επεξεργασία μιας εναλλακτικής προς τη θεωρία των χορδών προσέγγισης για την ενοποίηση των φυσικών δυνάμεων, βασισμένης στην ιδέα της κβάντωσης του χώρου και του χρόνου. Αυτή η προσέγγιση, γνωστή ως κβαντική βαρύτητα βρόχων, μαζί με τη θεωρία των χορδών, μπορεί κατά την άποψή του να αποτελούν όψεις μιας ευρύτερης υποκείμενης θεωρίας, που θα δώσει μια πιο πλήρη και περιεκτική απάντηση στα ερωτήματα γύρω από τα οποία περιστρέφονται οι προσπάθειες των φυσικών.

Ο Σμόλιν είχε επίσης σημαντική συμβολή στην κοσμολογία, ενώ τα ενδιαφέροντά του περιλαμβάνουν ακόμη τη θεωρία των στοιχειωδών σωματίων, την κβαντική μηχανική αλλά και τη θεωρητική βιολογία. Ταλαντούχος εκλαϊκευτής, παράλληλα με τις επιστημονικές δημοσιεύσεις, δίνει συχνά διαλέξεις για επιστημολογικά θέματα, ενώ γράφει και πολλά βιβλία και άρθρα για περιοδικά που απευθύνονται στο κοινό.

Όπως με τους περισσότερους μεγάλους φυσικούς, οι απόψεις του Σμόλιν διακρίνονται για την πηγαία υλιστική και αθεϊστική τους κατεύθυνση. Οι δημοσιεύσεις του περιλαμβάνουν έργα όπως «Η Ζωή του Κόσμου» (1999), «Τρεις Δρόμοι προς την Κβαντική Βαρύτητα» (2000, ελληνική μετάφραση Κάτοπτρο, 2002), «Το Πρόβλημα με τη Φυσική» (2006). Ταυτόχρονα, αναφέρεται συχνά σε ευρύτερα κοινωνικά και πολιτισμικά θέματα, από μια πηγαία ριζοσπαστική σκοπιά.

              Η κβαντική βαρύτητα βρόχων

Η θεωρία χορδών άλλαξε τις απόψεις για τα στοιχειώδη συστατικά της ύλης αντικαθιστώντας τα παλιά, σημειακά σωματίδια (τυπικά στην κλασική όσο και στην κβαντική θεώρηση) με παλλόμενες χορδές. Αυτή η μεταβολή έθεσε υπό αμφισβήτηση την ισχύουσα σχετικιστική αντίληψη του χωροχρόνου ως ενός ενιαίου συνεχούς, κάνοντας φανερή την ανεπάρκειά της και την ανάγκη για μια νέα, τροποποιημένη αντίληψη. Ωστόσο, ενώ εισήγαγε την κβαντική αβεβαιότητα στην ίδια την υπόσταση του χωροχρόνου, η θεωρία χορδών δεν αποσαφηνίζει το περιεχόμενο της επαναστατικής ανατροπής στις παλιές ιδέες για το χωροχρόνο, που θέτει επί τάπητος επιστημονική ανάπτυξη (βλ. σχετικά και τα παλιότερα σημειώματά μας για τους Σβαρτζ και Γκριν και για τον Ε. Γουίτεν στο «Δαίμονα της Οικολογίας», Σεπτέμβριος 2007 και Ιανουάριος 2008 αντίστοιχα).

Η κβαντική βαρύτητα βρόχων αποτελεί την πρώτη έγκυρη επιστημονική κατάδειξη της ουσίας αυτής της αλλαγής, που συνίσταται στην αναγνώριση της θεμελιώδους ασυνέχειας του χωροχρόνου. Αναπτυγμένη από τον Σμόλιν και την ομάδα του στο Περιμετρικό Ινστιτούτο (με εξέχουσα συμβολή ιδίως της Φ. Μαρκοπούλου-Καλαμαρά), η θεωρία συνδυάζει τη γενική σχετικότητα και την κβαντική μηχανική σε ένα μαθηματικό μοντέλο που επιτρέπει να υπολογιστεί αν ο χώρος είναι αδιαίρετος ή όχι. Από τη λύση των περίπλοκων εξισώσεών της, προέκυψε το εκπληκτικό συμπέρασμα ότι ο χώρος αποτελείται από απειροελάχιστους κόκκους μεγέθους 10^-99  cm³ .   

Σύμφωνα με αυτή την αντίληψη, οι κόκκοι μπορεί να παίρνουν διάφορα σχήματα, από τη συνύφανση των οποίων προκύπτει ο χώρος, που μπορεί να παραβληθεί με ένα ψηφιδωτό από αμέτρητες μικροσκοπικές ψηφίδες. Ο χώρος χάνει έτσι τον προϋπάρχοντα χαρακτήρα του, αφού, κατά τον Σμόλιν, δεν είναι παρά οι ίδιοι οι κόκκοι, που δημιουργούν τις διαστάσεις. Επιπρόσθετα, ανάμεσα σε αυτούς τους κόκκους δεν υπάρχει τίποτα: τα χάσματα των κόσμων, που υπέθετε ο Επίκουρος ως κατοικία των θεών, είναι στην πραγματικότητα ανύπαρκτα. Οι κόκκοι ενώνονται μεταξύ τους με γραμμές-νήματα σε ένα δίκτυο, νήματα τα οποία ακριβώς αναπαριστούν μορφικά οι βρόχοι (loops). 

Η θεωρία βρόχων δεν απαντά όμως μόνο στο ερώτημα για την υφή του χώρου. Μια εξίσου ριζοσπαστική πρόβλεψή της είναι ότι και ο χρόνος είναι ασυνεχής. Ο χρόνος εκφράζει την κίνηση και αναδιάταξη των κόκκων του χώρου και έτσι δεν ρέει ομοιόμορφα και αδιάκοπα αλλά μέσα από απειροστά άλματα, τα οποία διαρκούν 10^-43  δευτερόλεπτα. Και εδώ επίσης ανάμεσα στα άλματα δεν μεσολαβεί κάποιος χρόνος, αφού ο χρόνος είναι αυτά τα ίδια τα άλματα.

Ένα πρόβλημα της θεωρίας, παρόμοιο με εκείνα που αντιμετωπίζει θεωρία χορδών, είναι ότι δεν μπορεί να επιβεβαιωθεί άμεσα, αφού οι κόκκοι του χωροχρόνου είναι πολύ μικροί για να παρατηρηθούν. Εικάζεται, ωστόσο, ότι η κοκκώδης δομή του χωροχρόνου μπορεί να επιβεβαιωθεί έμμεσα, από την επίδραση της κοκκώδους υφής σε υψηλής ενέργειας κοσμικές ακτίνες. Ακτίνες που ξεκινούν ταυτόχρονα, ανάλογα με την ενέργειά τους προβλέπεται ότι θα φτάνουν με μια ελάχιστη χρονική υστέρηση στη γη, ενώ ορισμένες θα εξοστρακίζονται και δεν θα φτάνουν καθόλου. Ήδη κάποιες ενδείξεις είναι ενθαρρυντικές, πιο αξιόπιστα στοιχεία αναμένεται όμως να δοθούν από μελλοντικά πειράματα.

Ενότητα, υλικότητα και κοσμική ιστορία

Η απόδοση προτεραιότητας στην ασυνέχεια δεν οδηγεί τον Σμόλιν σε μια διασπασμένη αντίληψη της πραγματικότητας, σύμφωνα με την οποία πρέπει να δεχτούμε πολλά διαφορετικά σύμπαντα και αντίστοιχα εναλλακτικά συμπαντικά πρότυπα, το καθένα από τα οποία θα διέπει ένα συγκεκριμένο σύμπαν, εντελώς διαφορετικό από όλα τα άλλα. Σε αντιπαράθεση με τα θετικιστικά, πλουραλιστικά δόγματα και διορθώνοντας μια σημαντική ατέλεια της υπόθεσης για το «πολυσύμπαν», ο Σμόλιν υπερασπίζει την ενότητα του κόσμου. Στην αντίληψή του, η πραγματικότητα είναι μια ενιαία, εξελισσόμενη ιστορικά πραγματικότητα, ενώ οι διαφορές είναι σχετικές, αναγόμενες τελικά στη διαφορετικότητα της θέσης και της οπτικής των παρατηρητών καθώς και στην αντικειμενική διαφοροποίηση των επιπέδων σε διάφορες φάσεις της φυσικής ιστορίας.

Στο βασικό έργο του Τρεις Δρόμοι προς την Κβαντική Βαρύτητα (εκδ. Κάτοπτρο, Αθήνα 2002), ορίζει την οπτική του με τη φράση «Πολλοί παρατηρητές, όχι πολλοί κόσμοι» (σελ. 59 κ.ε.). Υπερασπίζει δεν την ενότητα της συμπαντικής εξέλιξης, η οποία πρέπει να επεκτείνεται και πριν τη Μεγάλη Έκρηξη, νοούμενης έτσι ως μιας σχετικής και όχι απόλυτης αφετηρίας στη φυσική ιστορία:   

«Αντί να προσπαθούμε να βγάλουμε νόημα από μεταφυσικές προτάσεις περί συνυπάρξεως πολλών συμπάντων – πολλών πραγματικοτήτων – οικοδομούμε μια πλουραλιστική εκδοχή της κβαντικής κοσμολογίας κατά την οποία υπάρχει ένα μοναδικό Σύμπαν, το οποίο όμως μπορεί να δεχθεί πολλές διαφορετικές μαθηματικές περιγραφές… Όταν όμως δυο παρατηρητές θέτουν την ίδια ερώτηση, οι απαντήσεις θα πρέπει να συμπίπτουν… Εάν μπορούσαμε να κοιτάξουμε προς τα πίσω στην ιστορία του Σύμπαντος πριν τη Μεγάλη Έκρηξη, πιθανό να βλέπαμε μια φάση ή μια ολόκληρη διαδοχή διαφορετικών φάσεων στις οποίες τα σύμπαντα είχαν διαφορετικές διαστάσεις και έμοιαζαν να υπακούουν σε διαφορετικούς νόμους. Η Μεγάλη Έκρηξη θα ήταν τότε η πιο πρόσφατη από μια σειρά φάσεων από τις οποίες έχει περάσει το Σύμπαν. Και παρ’ όλο που κάθε φάση διέπεται από διαφορετική θεωρία χορδών, η ιστορία του Σύμπαντος συνολικά θα άρχεται από ένα νόμο –  τη θεωρία Μ» (σελ.79, 273).

Οι απόψεις αυτές του Σμόλιν συμφωνούν εξαιρετικά με τις κλασικές μαρξιστικές προτάσεις για την υλική ενότητα της πραγματικότητας, την υπεροχή της αντίθεσης και της ασυνέχειας, αλλά τη διατήρηση ταυτόχρονα στοιχείων συνέχειας σε κάθε φυσική διαδικασία. Ο ίδιος αναφέρεται παραπέρα στην αυθυπαρξία και αυτό-οργάνωση του Σύμπαντος, που δεν επηρεάζεται από τίποτε εξωτερικό προς αυτό, ως το θεμελιώδες εξαγόμενο της σύγχρονης φυσικής: «Αν σκοπεύουμε να παραμείνουμε πιστοί στην αρχή μας ότι δεν υπάρχει τίποτα έξω από το Σύμπαν, οφείλουμε να απορρίψουμε κάθε τρόπο εξήγησης σύμφωνα με τον οποίο η τάξη επιβάλλεται από κάποιον εξωτερικό διαμεσολαβητή. Κάθε τι σχετικά με το Σύμπαν θα πρέπει να μπορεί να εξηγηθεί μόνο με βάση τη δράση των φυσικών νόμων μέσα στο Σύμπαν κατά τη διάρκεια όλης της ιστορίας του. Για να αναδειχθεί η κοσμολογία σε αληθινή επιστήμη πρέπει να περιορίσει την ενστικτώδη τάση της να εξηγεί τα φαινόμενα με όρους εξωτερικών διαμεσολαβητών. Οφείλει να περιγράψει το Σύμπαν με τους δικούς του όρους, ως σύστημα που αυτοδιαμορφώθηκε με το χρόνο, όπως ακριβώς η γήινη βιόσφαιρα αυτοσχηματίστηκε κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών, ξεκινώντας από μια “σούπα” χημικών αντιδράσεων» (σελ.274-75). Η επιτυχία του επιστημονικού σχεδίου θα κάνει περιττή την έννοια του Θεού, έτσι που «θα απομείνουν εκείνοι για τους οποίους ο Θεός δεν είναι παρά η δύναμη του Σύμπαντος ως όλου να οργανώνει τον εαυτό του» (σελ.281).

Πληροφορία, αντανάκλαση, σχεσιακότητα

Πέρα από τα παραπάνω, ο Σμόλιν δίνει μια αναλυτική παρουσίαση της κοσμοεικόνας που αναδύεται από την σύγχρονη φυσική γενικά και τη θεωρία του της κβαντικής βαρύτητας. Πρόκειται για μια εξαιρετικά περίπλοκη κοσμοεικόνα, στην οποία προεξάρχουν η σχεσιακότητα των αντικειμένων, ο διαδικασιακός χαρακτήρας του υπαρκτού και η γνωσιμότητά του μέσω των πληροφοριών που το ίδιο παρέχει για τον εαυτό του.

Μια σημαντική συνεισφορά της κβαντικής βαρύτητας βρόχων, που μπορεί να αποδειχτεί καθοριστική στη θεωρία της γνώσης, είναι εδώ η εισαγωγή της ολογραφικής αρχής. Σύμφωνα με αυτή, η πραγματικότητα συνίσταται από ένα δίκτυο όχι παγιωμένων αντικειμένων αλλά διαδικασιών και σχέσεων (βλ. το κεφάλαιο «Σύμπαν από διαδικασίες, όχι από αντικείμενα» και «Η ολογραφική αρχή», σελ. 80 κ.ε., 233 κ.ε.). Ένα υπό μελέτη αντικείμενο (το «πράγμα») μεταδίδει πληροφορίες μέσω της διατομής του («οθόνης»). Καθοριστικό σημείο της θεώρησης είναι ότι η πληροφορία που μπορεί να κωδικοποιηθεί στο αντικείμενο δεν εξαρτάται από τον όγκο του (όπως θα φαινόταν αρχικά πιο εύλογο), αλλά από το εμβαδόν της επιφάνειας που το περιβάλλει (σελ.237). Η ολογραφική αρχή υφίσταται σε δυο εκδοχές, την ισχυρή, όπου προκρίνεται η θεώρηση του κόσμου ως συνόλου αντικειμένων, και την ασθενή, όπου προκρίνεται η θεώρηση των διαδικασιών (σελ.243-45).

Είναι εμφανής η προσέγγιση αυτών των προτάσεων στις ανάλογες ιδέες του Ένγκελς, τονισμένες ιδίως από τον Λούκατς στο «Ιστορία και Ταξική Συνείδηση», κατά τις οποίες «ο κόσμος δεν πρέπει να κατανοείται σαν ένα πλέγμα έτοιμων πραγμάτων, αλλά σαν ένα πλέγμα διαδικασιών» (βλ. History and Class Consciousness, Λονδίνο 1971, σελ.199-200). Στην πραγματικότητα, η ύπαρξη και των δυο εναλλακτικών διατυπώσεων της ολογραφικής αρχής υποδηλώνει ότι ενώ η διαδικασιακή θεώρηση είναι η αυθεντικότερη, πρέπει να μπορεί να ενσωματώσει τη σχετική παγίωση, στην οποία αντιστοιχεί η έννοια του πράγματος, ως ειδική στιγμή. Ταυτόχρονα, η συσχέτιση της πληροφορίας με το εμβαδόν της επιφάνειας υποστηρίζει ισχυρά τη μαρξιστική θεωρία της αντανάκλασης, κατά την οποία όλη η ουσία του αντικειμένου περιέχεται στο φαινόμενό του, όχι με την έννοια ότι δίνεται σε αυτό άμεσα, αλλά ότι δεν υπάρχει κάτι «μυστικό» στο αντικείμενο, που να μη μπορεί να αντικατοπτριστεί.

Οι κοινωνικές απόψεις του Σμόλιν απορρέουν από τη γενικότερη κοσμοθεώρηση της επιστήμης, τονίζοντας και μεταφράζοντας κεντρικά της στοιχεία όπως η αρμονική συσχέτιση με τη φύση, η επαναστατική αλλαγή αυτού που γύρω μας είναι ξεπερασμένο και ο σεβασμός  εκείνου μέσα στη ζωή και την εξέλιξη που διαρκεί και έχει αυθεντική αξία.

«Αυτό», θα πει, «είναι ένα πράγμα που στηρίζουν η τέχνη και η επιστήμη. Πέρα από την ομορφιά και τη χρησιμότητα των προϊόντων τους, η τέχνη και η επιστήμη είναι σπουδαίες για την εκπαίδευση που δίνουν σε κάθε πρακτικό εξασκητή τους σε μια ηθική βασισμένη στη συνένωση της στάσης του επαναστάτη με μια στάση σεβασμού… Για μας τα ανθρώπινα όντα, ο κόσμος που βρίσκουμε τους εαυτούς μας αποτελείται από τη φύση, τη φαντασία και την κοινωνία. Η επιστήμη, η τέχνη και η πολιτική είναι τα αρχαία εφευρήματα με τα οποία προσπαθούμε να καταλάβουμε και να ορίσουμε την κατάστασή μας σε αυτούς τους κόσμους. Η στάση του επαναστάτη προέρχεται από την ανακάλυψη ότι υπάρχουν πολλά σε αυτούς τους κόσμους που είναι μη αποδεκτά. Η στάση του σεβασμού προκύπτει από μια άλλη ανακάλυψη, πως το να αλλάξουμε τον κόσμο απαιτεί να αναγνωρίσουμε ότι η κάθε ζωή μας δεν είναι παρά μια σύντομη στιγμή στα εξαιρετικά περίπλοκα δίκτυα σχέσεων που συναποτελούν τους κοινούς κόσμους μας… Ο σεβασμός για τη φύση είναι αναγκαίος επειδή όσο ωραίες και αν βρίσκουμε τις κατασκευές της φαντασίας μας, αν πρόκειται να είναι αναπαραστάσεις του φυσικού κόσμου πρέπει να φέρουμε ταπεινά αυτές τις κατασκευές στη φύση και να ζητήσουμε τη συγκατάθεσή της… Είναι αυτή η πράξη της απόδοσης προτεραιότητας στη φύση πάνω από τις φαντασίες μας που έδωσε ισχύ στην ανταρσία του Γαλιλαίου απέναντι στην εξουσία» (www.pantaneto.co.uk/issue19/smolin.htm).

Δαίμων της Οικολογίας,

τ. 80, 3/07