Η Β. ΠΑΥΛΙΔΟΥ ΕΠΙΚΟΥΡΗ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΟΥ ΤΜ. ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΚΡΗΤΗΣ ΜΙΛΑ ΣΤΟΝ «Π.Τ.»

Η Θεωρία της Σχετικότητας και της Κβαντομηχανικής Φυσικής είναι παντού γύρω μας!

Η κα Βασιλική Παυλίδου πρώτη από αριστερά με τον γιο της. Η φωτογραφία, από την εγκατάσταση στο Τηλεσκόπιο του Σκίνακα στην Κρήτη, του νέου πολωσίμετρου RoboPol (Ρομποτικό Πολωσίμετρο). Μαζί της, μέλη της Διεθνούς Επιστημονικής Ομάδας του ΡΟΜΠΟΠΟΛ, μπροστά από το όργανο τοποθετημένο στο τηλεσκόπιο του 1,3 μέτρων του Αστεροσκοπείου Σκίνακα στον Ψηλορείτη. 

«Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής, το νέο μου iPhone και άλλα είναι εφαρμογές της κβαντομηχανικής μηχανικής!»

«Στην πρώτη συνάντηση με έναν εξωγήινο πολιτισμό, πιστέψτε με, θέλουμε να είμαστε οι Κονκισταδόρες, όχι οι Ίνκας.»

Του Θανάση Πολυμένη

ΣΕ ΤΙ χρησιμεύει άραγε στην καθημερινότητα όλων μας η Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, ή η Θεωρία της Κβαντικής Μηχανικής Φυσικής; Για έναν απλό άνθρωπο, όλα αυτά μοιάζουν απλησίαστες και ακαταλαβίστικες θεωρίες και ίσως να φτάνουν μέχρι το επίπεδο της επιστημονικής φαντασίας. Όπως όμως μας απαντά η κα Βασιλική Παυλίδου, επίκουρος καθηγήτρια του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης, όλες αυτές οι θεωρίες της μοντέρνας φυσικής, είναι καθημερινά δίπλα μας και ουσιαστικά… τις παίζουμε στα δάχτυλά μας!

            Χωρίς την Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας, χωρίς την Θεωρία της Κβαντομηχανικής Μηχανικής, σήμερα δεν θα είχαμε ηλεκτρονικούς υπολογιστές, δεν θα ξέραμε τι είναι το λάπτοπ και δεν θα είχαμε την καλύτερη σχέση με τα κινητά τηλέφωνα τελευταίας γενιάς όπως τα iPhone κτλ.

            Η κα Β. Παυλίδου, γεννήθηκε και μεγάλωσε στη Δράμα. Έλαβε το πτυχίο Φυσικής από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης το 1999 και το Διδακτορικό της δίπλωμα (Ph.D.) από το University of Illinois at Urbana Champaign στις ΗΠΑ το 2005. Εργάστηκε ως μεταδιδακτορική υπότροφος στο Ινστιτούτο Κοσμολογικής Φυσικής του University of Chicago από το 2005 ως το 2008 και ως υπότροφος Einstein στο Caltech από το 2008 ως το 2011. Τη χρονιά 2011-2012 ήταν επισκέπτρια ερευνήτρια στο Max-Plank Institute for Radioastronomy. Το 2010 εκλέχτηκε επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Φυσικής, και ήρθε στην Κρήτη το φθινόπωρο του 2012.

            Παραμονές Μεγάλης Εβδομάδας, η κα Παυλίδου έκανε μια ομιλία σχετικά με τη δημιουργία του Σύμπαντος, στο Δημοτικό Ωδείο, καλεσμένη του Συλλόγου Θετικών Επιστημόνων Δράμας, στα πλαίσια της βράβευσης του διαγωνισμού στη Μνήμη του αδικοχαμένου Βασίλη Ξανθόπουλου.

κα Παυλίδου. Στο τέλος της ομιλίας σας στη Δράμα, καλέσατε τους νέους μαθητές που ετοιμάζονται να ασχοληθούν με το αντικείμενο της επιστήμης της Αστροφυσικής, αφενός να δείχνουν σεβασμό προς τους καθηγητές τους και αφετέρου, να ασχοληθούν σοβαρά με την επιστήμη τους, κυρίως την ερευνητική της πλευρά, ώστε «να σπρώξουμε όλοι μαζί την γραμμή της γνώσης» ένα σκαλί παραπάνω. Πέρα από τα πολλά ερωτήματα  που δημιουργεί αυτή η πρόταση και η παραίνεσή σας, ήθελα να ρωτήσω: ποιο είναι το πραγματικό ενδιαφέρον των σημερινών νέων για την έρευνα στην επιστήμη, πέρα από το να γίνουν απλώς δημόσιοι υπάλληλοι και κατά πόσο η ελληνική πολιτεία θέλει ή δεν μπορεί να βοηθήσει σ’ αυτή την κατεύθυνση;

Μια από τις κύριες παθογένειες του ελληνικού συστήματος εισαγωγής στην τριτοβάθμια εκπαίδευση είναι το ότι πολλές νέες και πολλοί νέοι καταλήγουν σε τμήματα διαφορετικά από αυτά που τους ενδιαφέρουν, και με μεγάλη κόπωση από τις συμπληγάδες των γενικών εξετάσεων. Μέχρι να συνειδητοποιήσουν ότι η διαδρομή δεν τελειώνει με την εισαγωγή στο πανεπιστήμιο αλλά αρχίζει εκεί, ότι τα όνειρά τους δεν έχουν καταστραφεί επειδή κατέληξαν π.χ. στο τμήμα Φυσικής αντί στο Πολυτεχνείο, έχει χαθεί πολύτιμος χρόνος – έχουν μαζέψει κακούς βαθμούς, έχουν αφήσει κενά στις γνώσεις τους, και η συνέχιση και περάτωση των σπουδών τους φαίνεται γολγοθάς, ο οποίος επιθυμούν να τελειώσει όπως-όπως και όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Αυτή πιστεύω είναι η πηγή όποιας «δημοσιουπαλληλικής» νοοτροπίας στις σπουδές. Αντίθετα, οι φοιτητές και οι φοιτήτριες που έρχονται στο τμήμα Φυσικής με αγάπη για το αντικείμενο σπουδών τους σχεδόν πάντοτε έχουν εξαιρετικές επιδόσεις, δείχνουν μεγάλο ενδιαφέρον για την έρευνα, και έχουν λαμπρό μέλλον μπροστά τους. Το στοίχημα για τη βελτίωση της κατάστασης για το σύνολο τον φοιτητών είναι τριπλό.

Από τη μια  η πολιτεία πρέπει να βελτιώσει τη συνταγή της εισαγωγής στην τριτοβάθμια εκπαίδευση, έτσι ώστε περισσότεροι νέοι να έχουν τη δυνατότητα να κάνουν αυτό που αγαπούν. Το να γεμίζουμε σχολές και τμήματα με ανθρώπους που δεν θέλουν να είναι εκεί, δεν είναι θετικό ούτε για τους ίδιους, ούτε για το Πανεπιστημιο, ούτε για την κοινωνία.

Από την άλλη οι οικογένειες πρέπει να ελαττώσουν την πίεση προς τους μαθητές και τις μαθήτριες να ακολουθήσουν σπουδές που φαινομενικά μπορούν να οδηγήσουν σε ένα ασφαλές ή επικερδές επαγγελματικό μέλλον, αντί να ακολουθήσουν σπουδές που πραγματικά τους ενδιαφέρουν. Η εμπειρία μου δείχνει ότι γενικά το πάθος γι’αυτό που κάνεις είναι πολύ καλύτερος δείκτης για το πόσο καλά θα τα πας επαγγελματικά, και, σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό, πόσο ευτυχισμένος θα είσαι στη ζωή σου, παρά το αν σπούδασες κάτι που - τη στιγμή που έδινες γενικές εξετάσεις-  φαινόταν ότι αποτελεί έναν σίγουρο δρόμο προς την επαγγελματική αποκατάσταση. Οι «μόδες» και τα περιζήτητα επαγγέλματα αλλάζουν τάχιστα, ο ενθουσιασμός και το πάθος για μια καριέρα επιλογής διαρκεί μια ζωή.

Τέλος εμείς οι Πανεπιστημιακοί πρέπει να γίνουμε καλύτεροι στο να προσεγγίζουμε τους φοιτητές και τις φοιτήτριες που έφτασαν στα τμήματά μας όχι λόγω επιλογής αλλά λόγω συστήματος εισαγωγής. Ειδικά εμείς οι Φυσικοί πρέπει να περάσουμε καλύτερα το μήνυμα ότι η Φυσική είναι ένα εξαιρετικό πρώτο πτυχίο για οποιαδήποτε καριέρα στις φυσικές επιστήμες, μέσα από μεταπτυχιακές σπουδές. Αξίζει λοιπόν για τους φοιτητές μας, ακόμη κι αν η Φυσική δεν ήταν η πρώτη τους επιλογή, να αφοσιωθούν στις σπουδές τους, και να εξασφαλίσουν γερές βάσεις και καλό βαθμό πτυχίου που θα τους ανοίξουν την πόρτα για τα μεταπτυχιακά της επιλογής τους.

Στο πνεύμα της παραπάνω ερώτησης. Ποιο είναι το μέλλον των νέων επιστημόνων στην Ελλάδα σήμερα; Ισχύει αυτό που λέγεται ότι… η Ελλάδα στέλνει τα παιδιά της στην ξενιτιά; Αλλά και να το θέσω και διαφορετικά: πόσοι έχουν την τύχη, μετά από σπουδές στο εξωτερικό, όπως εσείς, να επαναπατριστούν και να δουλέψουν στην Ελλάδα; Και κατά πόσο η Ελλάδα ως χώρα, είναι φιλικός ή θετικός παράγοντας για έναν επιστήμονα να επιδοθεί στον τομέα της έρευνας πέρα από τις διδακτικές ώρες σε ένα Πανεπιστήμιο;

Το πρόβλημα δεν είναι ότι οι Έλληνες επιστήμονες φεύγουν – είναι ότι είναι δύσκολο να γυρίσουν. Η επιστήμη είναι ένα παιχνίδι διεθνές, και η μετακίνηση επιστημόνων μεταξύ ιδρυμάτων, χωρών, και ηπείρων είναι απαραίτητη για την απόκτηση σφαιρικής μόρφωσης, καινούριων δεξιοτήτων, και, αν θέλετε, εμπειριών ζωής, οι οποίες κατόπιν θα ενσωματωθούν στο επιστημονικό έργο. Για να ωφεληθούμε όμως ως χώρα από την ανταλλαγή αυτή ιδεών πρέπει να επενδύσουμε στο να φέρνουμε τους επιστήμονές μας πίσω. Η Ελλάδα αυτή τη στιγμή επωφελείται από τα κίνητρα που η Ευρωπαϊκή Ένωση ως σύνολο δίνει για τον επαναπατρισμό των επιστημόνων της, οπότε η Ελλάδα είναι αρκετά φιλικότερη προς την έρευνα περιβάλλον από ότι ήταν στο παρελθόν – όμως χρειάζονται συστηματικές παρεμβάσεις σε νομοθετικό επίπεδο, ώστε να διευκολυνθούν η ανάπτυξη των ερευνητικών εγκαταστάσεων, η προσέλκυση διεθνών ανταγωνιστικών κονδυλίων έρευνας, και, πάνω από όλα, η προσέλκυση αθρώπινου δυναμικού – Ελλήνων και ξένων.

Επειδή γνωρίζω ότι έχετε ένα ταλέντο, να γράφετε παραμύθια και μάλιστα με αρκετή φαντασία. Πώς θα μπορούσαν όλες αυτές οι σημαντικές ανακαλύψεις γύρω από το σύμπαν που μας περιβάλλει και του οποίου μέρος του είμαστε, να γίνουν γνωστές στα παιδιά, ίσως με κάποιο εκλαϊκευμένο τρόπο;

Το προσπαθώ κάθε βράδυ με το γιο μου! Ρωτήστε με ξανά σε μερικά χρόνια.

Ξέρουμε ότι, αυτό που βλέπουμε στον νυχτερινό ουρανό και στην εξερεύνηση του διαστήματος, ότι είναι ένα μακρινό παρελθόν. Άρα το φως, ουσιαστικά, μας μεταφέρει πληροφορίες από το παρελθόν στο δικό μας παρόν. Ουσιαστικά μας μεταφέρει το παρελθόν του σύμπαντος σε εικόνες με διαφόρους τρόπους. Η απορία μου είναι λοιπόν: εφόσον κοντεύουμε να «δούμε» την μεγάλη έκρηξη, το Big Bang, θα μπορέσουμε ίσως να δούμε τι υπήρχε πριν απ’ αυτό;

Η αλήθεια είναι πως δεν ξέρουμε!

Από τη μια, το παλιότερο φως που μπορεί ποτέ να μας φτάσει είναι η ακτινοβολία υποβάθρου στα μικροκύματα – το φως που εκπέμφθηκε καθώς η ύλη στο σύμπαν μετατρεπόταν από ιονισμένη σε ουδέτερη. Εκεί ακριβώς το φως χτυπάει έναν αδιαφανή «τοίχο» και δεν μπορεί να μας φέρει πληροφορία από παλιότερες εποχές. Για πόσο παλιά μιλάμε; Όταν  οι γραμμικές αποστάσεις ήταν 1100 φορές μικρότερες. Ή, αν προτιμάτε, όταν το ορατό σύμπαν είχε όγκο περίπου 1,3 εκατομμύρια φορές μικρότερο. Υπάρχουν όμως άλλοι τρόποι να «κοιτάξουμε» ακόμη και εκεί που το φως δεν φτάνει – για παράδειγμα, τα βαρυτικά κύματα και τα νετρίνα μεταφέρουν πληροφορίες ακόμη και από περιοχές που είναι αδιαφανείς στο φως. Τα αποτελέσματα της αρχέγονης πυρηνοσύνθεσης, που ολοκληρώθηκε πολύ νωρίτερα από την εκπομπή της ακτνοβολίας υποβάθρου, επίσης μας μεταφέρουν πληροφορίες από το νεαρό σύμπαν.

Πόσο πίσω στο χρόνο θα μπορέσουμε να φτάσουμε; Δεν μπορώ να προβλέψω, γιατί τα εμπόδιά μας στη φάση αυτή είναι κυρίως θεωρητικά. Δεν έχουμε ακόμη μια επιτυχημένη κβαντική θεωρία της βαρύτητας, και έτσι δεν μπορούμε καν να υποψιαστούμε τι μπορεί να συνέβη στη «στιγμή μηδέν.» Καθώς οι θεωρίες μας θα ωριμάζουν, θα προκύπτουν καινούργιες προβλέψεις που θα εξαρτώνται από τις συνθήκες κοντά στη στιγμή που η Γενική Σχετικότητα θεωρεί «στιγμή μηδέν» - ακόμη και πριν από αυτήν. Οι κβαντικές θεωρίες δεν είναι πολύ φιλικές στην ιδέα ότι οτιδήποτε – κι έτσι ούτε και ο χωρόχρονος - πραγματικά καταρρέει σε ένα μοναδικό σημείο μηδενικής διάστασης. Δεν θα εκπλαγώ λοιπόν αν η απάντηση καταλήξει να είναι πως, ναι, κάτι υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Και δεν θα εκπλαγώ αν κάποια μέρα καταφέρουμε να σκαρφιστούμε κάποιο είδος παρατήρησης που θα μπορέσει να μας αποκαλύψει πληροφορίες γι’αυτό το «πριν».

Η αλήθεια είναι ότι, όλα αυτά περί της φυσικής του διαστήματος, η Θεωρία της Σχετικότητας, τα Βαρυτικά Κύματα, η λεγόμενη Σκοτεινή Ύλη, τα Νετρίνα, το περίφημο Σωματίδιο του Χιγκς και άλλα πολλά, φαντάζουν στον απλό καθημερινό άνθρωπο, τουλάχιστον ως επιστημονική φαντασία. Όλα αυτά, θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν στην καθημερινότητα όλων μας με κάποιον τρόπο;

Πριν από 100 χρόνια, κάτι τέτοιο θα ρωτούσαν και τον Bohr, τον Heisenberg, τον Schrodinger και τον Einstein– καλή αυτή η Κβανική Θεωρία και η Θεωρία της Σχετικότητας, αλλά όλα αυτά για τα μικροσκοπικά σωματίδια και το χωρόχρονο φαντάζουν στον απλό καθημερινό άνθρωπο ως επιστημονική φαντασία. Θα χρησιμεύσουν στην καθημερινότητα όλων μας με κάποιον τρόπο;

Απαντώ αυτήν την ερώτηση που μου γράψατε στον ηλεκτρονικό σας υπολογιστή, μια μηχανή που βασίζεται στην τεχνολογία των ημιαγωγών, τους οποίους καταλαβαίνουμε και μπορούμε να χειριστούμε μόνον χάρη στην κβαντική θεωρία. Ρίχνω μια γρήγορη ματιά στο iphone μου, ακόμη μια κβαντομηχανική μηχανή, η οποία μπορεί από οπουδήποτε στον κόσμο να μου παρέχει πρόσβαση στο σύνολο της ανθρώπινης γνώσης, η οποία παίρνει φωτογραφίες με την κάμερα CCD της, που κι αυτή βασίζεται στο κβαντικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, και η οποία μπορεί να μου πει πώς να βρω το δρόμο μου χάρη στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας που είναι κωδικοποιημένη στο GPS app. Η Κβαντομηχανική και η Σχετικότητα είναι παντού γύρω μας, σε εφαρμογές που (τόσο γρήγορα!) τις θεωρούμε πλέον δεδομένες κι ούτε τους δίνουμε μια δεύτερη σκέψη, κι ας είναι σίγουρο πως στον Bohr, τον Heinsenberg, τον Schrodinger και τον Einstein θα φαίνονταν σαν επιστημονική φαντασία!

Δεν υπήρξε ως τώρα πρόοδος στη Βασική Φυσική που να μην έδωσε μια στρατιά από τεχνολογικές εφαρμογές που μεταμόρφωσαν την καθημερινότητά μας. Εκατό χρόνια στο μέλλον είναι βέβαιο πως τα τεχνολογικά επιτεύγματα του τότε θα στηρίζονται σε νέα Φυσική που ανακαλύπτουμε σήμερα.

Όλες αυτές οι σημαντικές ανακαλύψεις περί του σύμπαντος, κατά πόσο βοηθούν τον άνθρωπο να ανακαλύψει τον ρόλο της ύπαρξής του; Και σε ποιο σημείο βρίσκεται η περίφημη «Ανθρωπική Αρχή» του σύμπαντος;

Σε πρακτικό επίπεδο; Πολύ.

Για παράδειγμα, αν δεχτούμε ότι σημαντικό κομμάτι του ρόλου της ύπαρξής μας είναι η συνέχιση της ύπαρξης της ανθρωπότητας, η ερώτηση «Πόσο συχνά πέφτει στο κεφάλι μας ένας μετεωρίτης ικανός να εξαλείψει τον πολιτισμό μας και το μεγαλύτερο μέρος της ζωής στη Γη;» είναι πολύ σημαντική, και μας επιτρέπει να κάνουμε την αντίστοιχη επένδυση εκεί που πρέπει: εν προκειμένω, σε τεχνολογία εκτροπής μετεωριτών. Οι δεινόσαυροι για παράδειγμα είχαν πολύ λιγότερες αστρονομικές γνώσεις από εμάς, και σαν αποτέλεσμα επένδυσαν σε μεγαλύτερα δόντια αντί της τεχνολογίας εκτροπής μετεωριτών. Και πού είναι τώρα οι δεινόσαυροι;

Μπορώ να σας δώσω κι άλλα αντίστοιχα παραδείγματα: «Πόσον καιρό έχουμε πριν ο Ήλιος μας τα κακαρώσει, και άρα πριν να πρέπει να βρούμε έναν καινούριο πλανήτη γύρω από ένα άλλο άστρο;» «Πόσον καιρό πριν να μας βρουν οι τεχνολογικά προηγμένοι εξωγήινοι και μας πάρουν όλους σκλάβους να σκάβουμε για διλίθιο στα ορυχεία του Ρωμύλου;» Όλοι ξέρουμε τι κατάληξη έχουν οι «συναντήσεις των πολιτισμών». Στην πρώτη συνάντηση με έναν εξωγήινο πολιτισμό, πιστέψτε με, θέλουμε να είμαστε οι Κονκισταδόρες, όχι οι Ίνκας.

Από την ερώτησή σας όμως περί Ανθρωπικής Αρχής, υποψιάζομαι ότι έχετε υπόψη σας κάτι σε περισσότερο φιλοσοφικό επίπεδο.

Η Ανθρωπική Αρχή έχει «ασθενή» και «ισχυρή» έκφραση. Η «ασθενής» έκφρασή της μας λέει ότι το Σύμπαν μοιάζει όπως μοιάζει γιατί αν ήταν διαφορετικό δεν θα ήμασταν εδώ για να κάνουμε αυτή τη συζήτηση. Είναι μια κυνική θα έλεγα θεώρηση των φιλοσοφικών προβλημάτων. Η πραγματικότητα θα μπορούσε να είναι οποιαδήποτε, αλλά στις άλλες πραγματικότητες δεν θα κάναμε αυτό το διάλογο, οπότε δεν υπάρχει τρόπος να ξέρουμε κάτι για τις άλλες πραγματικότητες.

Η ισχυρή έκφραση είναι λίγο πιο τολμηρή: Το σύμπαν μοιάζει όπως μοιάζει γιατί ένα διαφορετικό σύμπαν δεν θα είχε-περιείχε νοήμονα όντα, και το σύμπαν προσπαθεί να αυτοσυνειδητοποιηθεί, οπότε «επιλέγει» τις συνθήκες αυτές που θα παράγουν νοήμονα όντα που θα το καταλάβουν. Δίνει λοιπόν «βούληση» στο σύμπαν.

Το αν είναι μια τέτοια θεώρηση, στην οποία ολόκληρο το Σύμπαν λογίζεται ως ένα ον με βούληση, ικανοποιητική, είναι θέμα προσωπικό και δεν μπορεί να αναλυθεί επιστημονικά. Αυτό που μπορεί να αναλυθεί επιστημονικά είναι, αν δεχτούμε ότι μια τέτοια βούληση υπάρχει, πώς φαίνεται η βούληση αυτή να πραγματώνεται: με την πολυτέλεια του άπειρου χρόνου και των άπειρων δοκιμών, και τη σκληρότητα της απόρριψης όλων εκείνων των εκδοχών που δεν ήταν αρκετά ικανοποιητικές: μαύρες τρύπες που καταβροχθίζουν ύλη, εκρήξεις άστρων, μετεωρίτες, εξαφανίσεις ολόκληρων ειδών, παγετώνες, ασθένειες, σκληρές δοκιμασίες... Αν το Σύμπαν προσπαθεί να φτιάξει νοήμονα ζωή, το κάνει δια πυρός και σιδήρου, και δίχως ίχνος συμπόνιας.

Εγώ λοιπόν προτιμώ να θεωρήσω το Σύμπαν αθώο μέχρις αποδείξεως του εναντίου, και να επιμείνω πως η βαρύτητα, η σκοτεινή ύλη, οι υπερκαινοφανείς και οι μετεωρίτες ουκ οίδασι τι ποιούσι...