Την περασμένη εβδομάδα πραγματοποιήθηκε στην Αθήνα ένα διεθνές συνέδριο με θέμα τη σχετικιστική φυσική. Αντικείμενο του συνεδρίου ήταν οι θεωρίες της σχετικότητας του Αϊνστάιν, οι εξελίξεις και οι εφαρμογές τους, καθώς και οι επιστημολογικές και φιλοσοφικές συνέπειές τους.
Η ειδική θεωρία της σχετικότητας, αποκαλύπτοντας την ποσοτική σχέση μάζας και ενέργειας, είχε τις γνωστές δραματικές συνέπειες από τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας. Αλλά τόσο η ειδική όσο και η γενική θεωρία μετέβαλαν ριζικά την αντίληψή μας για τη φυσική πραγματικότητα.
Πράγματι, ο Νεύτων, ακολουθώντας τον Δημόκριτο, έθεσε ως θεμέλιο της φυσικής τα άτομα και το άπειρο κενό. Η ύλη, κατά τον Νεύτωνα, αποτελείται από «σκληρά, συμπαγή και άφθαρτα σωμάτια» κατεσπαρμένα στον χώρο, ο οποίος αποτελεί ένα άπειρο κενό δοχείο. Τα άτομα αλληλεπιδρούν ακαριαία με δυνάμεις που μεταδίδονται με άπειρη ταχύτητα και οι κινήσεις τους καθορίζονται αμοιβαία. Το νευτώνειο Σύμπαν ήταν συνεπώς ρεαλιστικό, αιτιοκρατημένο και μη τοπικό. Αλλά ο ρεαλισμός του Νεύτωνα απαιτούσε το μεταφυσικό του συμπλήρωμα. Ο απόλυτος χώρος, ανεξάρτητος από την ύλη, ήταν το αισθητήριο του Θεού (sensorium Dei) ενώ ο απόλυτος χρόνος, ο αυτός σε όλα τα σημεία του Σύμπαντος, ανεξάρτητος από την παρουσία της ύλης και της κίνησής της, θύμιζε την πανταχού παρουσία του Θεού. Φυσικά το μηχανιστικό Σύμπαν του Νεύτωνα δεχόταν και μια υλιστική ερμηνεία. Ο λαμπρότερος εκπρόσωπος αυτής της ερμηνείας ήταν ο Laplace. Και στη μία και στην άλλη περίπτωση, το Σύμπαν – μηχανή διεπόταν από αυστηρούς αιτιοκρατικούς νόμους, οι οποίοι θα μπορούσαν να αναχθούν στους νόμους της μηχανικής. Ο άνθρωπος, δέσμιος αυτών των νόμων, θα μπορούσε να αναζητήσει την πηγή της ελεύθερης βούλησής του στον εξωκοσμικό Δημιουργό.
Αλλά προς τα μέσα του περασμένου αιώνα η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell απέδειξε την ύπαρξη μιας αλληλεπίδρασης με πεπερασμένη ταχύτητα, της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης. Η ύπαρξη αυτής της αλληλεπίδρασης ήταν ασύμβατη με το κλασικό, νευτώνειο πλαίσιο. Αλλά η επαναστατική σημασία των εξισώσεων του Maxwell θα αναδεικνυόταν μόνο στα πλαίσια της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν (1905). Πράγματι, το αναλλοίωτο των εξισώσεων του Maxwell απαιτούσε ένα νέο χωροχρονικό πλαίσιο, το σχετικιστικό. Στο πλαίσιο αυτό ο χώρος και ο χρόνος χωριστά είναι σχετικά μεγέθη. Η σύνθεσή τους εν τούτοις συνιστά ένα νέο σχετικιστικό μέγεθος, το τετραδιάστατο, χωροχρονικό διάστημα, το οποίο είναι απόλυτο, δηλαδή ανεξάρτητο από το σύστημα αναφοράς. Αντίστοιχα, από τη σύνθεση παλαιών απόλυτων φυσικών μεγεθών (ορμής, ενέργειας, φορτίου, ρεύματος κλπ.) προέκυψαν νέα απόλυτα μεγέθη, τα οποία παριστάνονται από τετραδιανύσματα, δηλαδή από διανύσματα στον τετραδιάστατο χωρόχρονο της σχετικότητας.
Η ειδική θεωρία της σχετικότητας είναι, από μια άποψη, η θεωρία της ενότητας του χώρου και του χρόνου. Το φυσικό της περιεχόμενο είναι η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση, οι νόμοι της οποίας είναι πλέον ανεξάρτητοι από το σύστημα αναφοράς. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας, συνεπώς, σε αντίθεση με το όνομά της, είναι μια θεωρία ισχυρότερης αντικειμενικότητας σε σχέση με την κλασική μηχανική. Το αναλλοίωτο των φυσικών νόμων, δηλαδή η ανεξαρτησία τους από το σύστημα αναφοράς, γενικεύθηκε με τη γενική θεωρία της σχετικότητας (1916), της οποίας φυσικό περιεχόμενο είναι η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν.
Σε αντίθεση συνεπώς με τα άτομα και το κενό του Νεύτωνα, οι θεωρίες του Αϊνστάιν αποκάλυψαν ένα δυναμικό Σύμπαν, αιτιοκρατημένο και τοπικό, όπου μορφή (γεωμετρία) και περιεχόμενο (ύλη) αποτελούν ολότητα με ενδογενή ενότητα. Ενα τέτοιο Σύμπαν, κατά τη γενική σχετικότητα, μπορεί να είναι ανοιχτό ή κλειστό, διαστελλόμενο, συστελλόμενο ή παλλόμενο. Από εκείνη την εποχή διατυπώθηκαν ως γνωστόν πολλά κοσμολογικά πρότυπα με γενικό μαθηματικό πλαίσιο τη θεωρία του Αϊνστάιν. Τα πρότυπα αυτά αποτελούν εξιδανικεύσεις και κανένα δεν έχει γίνει γενικά αποδεκτό: κανένα δεν φαίνεται να αποτελεί το μοντέλο του πραγματικού Σύμπαντος.
Αλλά τα μαθηματικά αυτά πρότυπα απέκτησαν συγκεκριμένο περιεχόμενο χάρη στη συνάντηση του «άπειρα» μεγάλου με το σχεδόν απειροστό: χάρη στη δημιουργική σύζευξη μικροφυσικής και κοσμολογίας.
Η κλασική φυσική είναι η φυσική των απόλυτων αντιθέσεων: ύλη και κενό, χώρος και χρόνος, μάζα και ενέργεια, ύλη και πεδίο, αναγκαιότητα και τυχαίο. Η σχετικότητα ανέδειξε τον σχετικό χαρακτήρα αυτών των αντιθέσεων. Στην κλασική φυσική η μάζα ταυτιζόταν με την ύλη, εξ ου η διχοτομία μάζας – ύλης και ενέργειας. Η σχετικότητα διατύπωσε την ποσοτική σχέση μάζας και ενέργειας, οδηγώντας σε μια αναδιατύπωση των σχετικών νόμων αφθαρσίας. Αντίστοιχα ξεπεράστηκε η αντίθεση ύλης και πεδίου το πεδίο θεωρείται πλέον μορφή ύλης, φορέας υπαρκτών ή και δυνάμει σωματίων. Επίσης ξεπεράστηκε η αντίθεση ύλης και κενού. Το δημοκρίτειο – νευτώνειο κενό ανήκει πλέον στην ιστορία της φυσικής. Το κενό θεωρείται σήμερα μέσον, φορέας δυνάμει σωματίων, δεξαμενή ενέργειας, μέσον που αλληλεπιδρά με τα μικροσωμάτια και προκαλεί παρατηρήσιμα φαινόμενα. Τέλος, η ανακάλυψη ή η δημιουργία δεκάδων μικροσωματίων απεκάλυψε τη βαθύτερη οντική ενότητά τους. Οι νόμοι διατήρησης και οι κανόνες επιλογής αναδεικνύουν τον νομοτελειακό χαρακτήρα αυτών των μετατροπών, οι οποίες αποτελούν εκδήλωση ενότητας των διαφόρων μορφών της ύλης.
Η συσχέτιση της μικροφυσικής με την κοσμολογία κατέρριψε ένα άλλο «αιώνιο» της φυσικής και της φιλοσοφίας. Πράγματι, έχουμε την τάση να φανταζόμαστε ότι η ύλη υπήρχε με τις σημερινές της μορφές από την αιωνιότητα ή από τότε που δημιουργήθηκε από τον Θεό (για τους οπαδούς της δημιουργίας). Εχουμε συνεπώς την τάση να φανταζόμαστε ότι οι υλικοί σχηματισμοί έχουν μια ιστορία στον χρόνο, ενώ οι θεμελιώδεις μορφές της ύλης αντιπροσωπεύουν το αιώνιο, το αναλλοίωτο μέσα στον χρόνο. Αλλά η σημερινή αστροφυσική και η κοσμολογία απέδειξαν ότι η ιστορικότητα ισχύει και για τις «θεμελιώδεις» μορφές της ύλης. Πράγματι, η ύλη δεν υπήρχε ανέκαθεν με τη μορφή που τη γνωρίζουμε σήμερα (άτομα, πυρήνες, πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, φωτόνια κλπ.) Οι σημερινές μορφές δεν είναι αιώνιες ούτε στον χώρο (είναι τοπικές μορφές) ούτε στον χρόνο (δεν υπήρχαν από άπειρο χρόνο, αναλλοίωτες, ούτε θα παραμείνουν αιώνιες). Μπορεί να μη δέχεται κανείς τις μεταφυσικές προϋποθέσεις του προτύπου της μεγάλης έκρηξης. Εν τούτοις το πρότυπο αυτό, αξιοποιώντας τη φυσική των μικροσωματίων, έθεσε για πρώτη φορά συγκεκριμένα το πρόβλημα της ιστορικότητας των μορφών της ύλης. Αλλά διαφορετικά πρότυπα σήμερα ερμηνεύουν διαφορετικά την αλλαγή των μορφών της ύλης και τα στάδια της κοσμογένεσης. Η κοσμολογία, εγκαταλείποντας την αφελή αξίωση να αποφανθεί για το Σύμπαν, αυτοπροσδιοριζόμενη ως τοπική επιστήμη, γίνεται η επιστήμη της γένεσης και της καταστροφής των μορφών στην κλίμακα του μεγάκοσμου.
Καταστροφή μορφών! Και η αρχή της αφθαρσίας της ύλης; Κατ’ αρχήν, πρόκειται για αρχή, για οντολογικό αξίωμα και όχι για φυσικό νόμο. Η ύλη δεν είναι επιστημονική έννοια. Είναι φιλοσοφική κατηγορία. Δεν υπάρχει μέτρο της ύλης και συνεπώς η αφθαρσία δεν είναι δυνατόν να αποδειχθεί. Αλλά κατά ένα τουλάχιστον κοσμολογικό πρότυπο, το πρότυπο σταθεράς παραστάσεως, στο Σύμπαν δημιουργούνται συνεχώς μαζικά σωμάτια: η μάζα του Σύμπαντος αυξάνεται. Αν συσχετίσουμε συνεπώς τη μάζα με την ύλη, σύμφωνα με το προσχετικιστικό σχήμα, τότε έχουμε ίσως συνεχή δημιουργία ύλης! Στην πραγματικότητα πρόκειται για μετατροπή δυνάμει σωματίων σε πραγματικά σωμάτια, για μορφές που αναδύονται από τα βάθη του πραγματικού, όπως θα έλεγε ο Χέγκελ. Αλλο ένα μεταφυσικό αξίωμα φαίνεται να καταρρίπτεται χωρίς την παρέμβαση του Δημιουργού. Οι θεωρίες του Αϊνστάιν είναι σύμφωνες με την αντίληψη ενός Σύμπαντος αυτοδημιουργούμενου, χάρη στον ενδογενή δυναμισμό της ύλης, η οποία πραγματώνει μορφές στον χώρο και στον χρόνο, χωρίς να κατατείνει σε κάποιο αριστοτελικό «τέλος».
Ο κ. Ευτύχης Μπιτσάκης είναι ομότιμος καθηγητής Φιλοσοφίας του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων και παλαιός υφηγητής Θεωρητικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών.
