Τα όρια της Φυσικής

Ως την εποχή της Αναγέννησης οι επιστημονικές γνώσεις ήταν πολύ περιορισμένες και ο άνθρωπος αντιμετώπιζε τη φύση σαν μια μυστηριώδη δύναμη. Από την εποχή του Γαλιλαίου, όμως, οι επιστήμονες άρχισαν να «διακρίνουν» κανονικότητες στη φύση με ολοένα μεγαλύτερη επιτυχία, ωσότου τον 19ο αιώνα η Φυσική και η Χημεία κατόρθωσαν να ερμηνεύσουν τα φαινόμενα της καθημερινής ζωής και οι εφαρμογές τους να δημιουργήσουν την τεχνολογική επανάσταση του 20ού αιώνα. Τα μεγάλα ποσά που επενδύονται τις τελευταίες δεκαετίες στην έρευνα και ο πολλαπλασιασμός των επιστημόνων που ασχολούνται με αυτήν είχαν ως αποτέλεσμα την εκρηκτική αύξηση των γνώσεων του ανθρώπου στις Θετικές Επιστήμες. Ετσι, φθάσαμε στη σημερινή εποχή όπου ο μέσος πολίτης θεωρεί ότι όλα τα επιστημονικά ερωτήματα πρόκειται να απαντηθούν, και μάλιστα στο αμέσως προσεχές μέλλον. Αν αυτό είναι σωστό, διαφαίνεται το τέλος της Φυσικής και των άλλων Θετικών Επιστημών, με την έννοια ότι θα γνωρίζουμε τα πάντα και δεν θα υπάρχει πια η ανάγκη για έρευνα. Είναι, όμως, αυτό σωστό; Υπάρχουν τρεις λόγοι για τους οποίους ίσως δεν θα μπορέσουμε να φθάσουμε ποτέ σε αυτό το στάδιο. 

Απειρη γνώση 
Κατ' αρχάς κανείς δεν γνωρίζει αν το σύνολο των νόμων της Φυσικής είναι πεπερασμένο ή άπειρο. Αν είναι πεπερασμένο υπάρχει η θεωρητική δυνατότητα και η ελπίδα κάποτε να πετύχουμε την πλήρη γνώση. Αν, όμως, είναι άπειρο ποτέ δεν θα μπορέσουμε να μάθουμε τα πάντα. Ακόμη χειρότερα, είναι πιθανόν όσο περισσότερες γνώσεις συσσωρεύουμε τόσο περισσότερα ερωτήματα να μας δημιουργούνται. Η κατάσταση αυτή μπορεί να γίνει κατανοητή αν χαράξουμε σε ένα φύλλο χαρτιού έναν κύκλο και παραστήσουμε το σύνολο των γνώσεών μας με την επιφάνεια του κύκλου. Οσο μεγαλώνει ο κύκλος, δηλαδή το σύνολο των γνώσεών μας, τόσο περισσότερο μεγαλώνει και η περιφέρειά του, δηλαδή η επαφή μας με το άγνωστο. Αυτό βέβαια με την προϋπόθεση ότι έχουμε στο μυαλό μας την Ευκλείδεια Γεωμετρία, όπου το φύλλο χαρτιού παριστάνει ένα επίπεδο με άπειρη έκταση. Αν, όμως, αντί για χαρτί φέρουμε στο μυαλό μας μια επιφάνεια με άλλα χαρακτηριστικά, π.χ., μια σφαίρα, τότε η κατάσταση αλλάζει. Ενα καλό παράδειγμα είναι το σύστημα των παράλληλων κύκλων που χρησιμοποιούμε στις γήινες συντεταγμένες. Ξεκινώντας από τον Βόρειο Πόλο και μετακινούμενοι προς Νότον παρατηρούμε ότι όσο μεγαλύτερη επιφάνεια περικλείει ο παράλληλος κύκλος τόσο μεγαλώνει και η περιφέρειά του. Αυτό συμβαίνει μόνο ωσότου φθάσουμε στον Ισημερινό, οπότε η επιφάνεια που περικλείει ο κύκλος είναι ίση με το ένα ημισφαίριο της Γης και η περιφέρειά του γίνεται μέγιστη. Στη συνέχεια, όμως, αν συνεχίσουμε να μετακινούμαστε προς Νότον, η μεν επιφάνεια μεγαλώνει συνεχώς ωσότου, φθάνοντας στον Νότιο Πόλο ισούται με την επιφάνεια ολόκληρης της Γης, η δε περιφέρεια του κύκλου διαρκώς συρρικνώνεται ωσότου μηδενιστεί όταν φθάσουμε ακριβώς στον Νότιο Πόλο. Η διαφορά μεταξύ των δύο «μοντέλων» οφείλεται ακριβώς στο ότι η επιφάνεια, η οποία παριστάνει τη γνώση, είναι άπειρη στην περίπτωση του επιπέδου αλλά πεπερασμένη στην περίπτωση της σφαίρας. 

Υψηλό κόστος 
Μια δεύτερη αιτία για την οποία είναι πιθανόν να μη μάθουμε ποτέ όλη τη Φυσική είναι η μείωση του ρυθμού νέων ανακαλύψεων λόγω της υπέρμετρης διόγκωσης του ερευνητικού κόστους. Ενα καλό παράδειγμα για αυτό είναι ο νέος ευρωπαϊκός επιταχυντής. Το τελικό κόστος κατασκευής και λειτουργίας του ξεπέρασε τα 6 δισ. ευρώ, όσο δηλαδή το 10% του ετήσιου ελληνικού προϋπολογισμού. Με τα χρήματα αυτά ελπίζεται ότι θα ανακαλύψουμε το μποζόνιο Higgs και άλλα σωματίδια των οποίων η ύπαρξη προβλέπεται από τις σύγχρονες θεωρίες. Αλλά ήδη οι θεωρητικοί φυσικοί έχουν έτοιμη την πρόταση για τον επόμενο επιταχυντή, σκοπός του οποίου θα είναι η αναζήτηση της σκοτεινής ύλης και των πιθανών διαστάσεων του Σύμπαντος, πέρα από τις τρεις τις οποίες αντιλαμβανόμαστε με τις αισθήσεις μας. Το κόστος αυτού του οργάνου εκτιμάται ότι θα είναι τόσο μεγάλο ώστε θα απαιτηθεί η παγκόσμια συνεργασία πολλών κρατών για την κατασκευή του. Παρόμοιου ύψους κόστος έχει και η σχεδιαζόμενη διαστημική αποστολή στον Αρη, η υλοποίηση της οποίας διαρκώς μετατίθεται στο μέλλον για αυτόν ακριβώς τον λόγο. 

Αδυναμία λύσης 
Ο τρίτος λόγος για τον οποίο ίσως να μην μπορέσουμε ποτέ να φθάσουμε στην πλήρη κατανόηση του Σύμπαντος είναι η αδυναμία επίλυσης των μαθηματικών εξισώσεων που το περιγράφουν. Πραγματικά, ίσως οι νόμοι που διέπουν το Σύμπαν να είναι πεπερασμένοι σε αριθμό και κάποτε να τους ανακαλύψουμε όλους, παραμένει όμως το πρόβλημα του κατά πόσο θα είμαστε σε θέση να λύσουμε τις μαθηματικές εξισώσεις οι οποίες περιγράφουν αυτούς τους νόμους. Κλασικό παράδειγμα είναι το περίφημο πρόβλημα των τριών σωμάτων. Οι εξισώσεις που περιγράφουν την κίνηση τριών σωμάτων τα οποία έλκονται μεταξύ τους με δυνάμεις βαρύτητας δίνονται από τους νόμους του Νεύτωνα. Οι λύσεις, όμως, αυτού του προβλήματος δεν είναι δυνατόν να υπολογισθούν αναλυτικά, όπως απέδειξε ο Πουανκαρέ στις αρχές του 20ού αιώνα, θέτοντας έτσι τα θεμέλια της Θεωρίας του Χάους. 

Πέρα λοιπόν από τα προβλήματα που σχετίζονται με τη Φυσική, υπάρχει και ένα άλλο σοβαρό πρόβλημα στην πλήρη κατανόηση της φύσης, το οποίο αποτελεί αδυναμία του ίδιου του οικοδομήματος των Μαθηματικών. Οπως απέδειξε ο ούγγρος μαθηματικός Γκέντελ στις αρχές του 20ού αιώνα, υπάρχουν μαθηματικές προτάσεις οι οποίες δεν είναι δυνατόν να αποδειχθεί αν είναι αληθείς ή ψευδείς. Επομένως, ακόμη και αν οι φυσικοί φθάσουν στο σημείο να προτείνουν μια «τελική» θεωρία που να εξηγεί τα πάντα είναι πιθανόν η πρόταση «αυτή είναι η τελική θεωρία που εξηγεί τα πάντα» να μην μπορεί να αποδειχθεί αν αληθεύει ή όχι!