ΚΑΠΟΙΕΣ ΣΚΕΨΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΦΩΣ

Τι είναι τελικά το φως; Κύματα ή σωματίδια; Υπάρχουν πειράματα

που ξεκάθαρα μας λένε ότι το φως έχει κυματική συμπεριφορά. Υπάρχουν

όμως και άλλα που το ίδιο ξεκάθαρα μας λένε ότι το φως αποτελείται από

«σωματίδια». Θα πρέπει λοιπόν με κάποιο τρόπο να μπορέσουμε να

ενσωματώσουμε και τις δύο αυτές συμπεριφορές σε όποιο μοντέλο θέλουμε

να περιγράφει με επιτυχία το φως.

Είναι φανερό ότι μια τέτοια προσπάθεια δεν θα είναι εύκολη. Υπάρχει

όμως ένα ευχάριστο δεδομένο: Σε κανένα πείραμα δεν εμφανίζονται οι δύο

αυτές συμπεριφορές ταυτόχρονα. Και είναι ακριβώς αυτή η διαπίστωση

που οδήγησε τον Bohr στην λεγόμενη αρχή της συμπληρωματικότητας,

σύμφωνα με την οποία η παρατήρηση ορισμένων ποσοτήτων αποκλείει την

ταυτόχρονη παρατήρηση κάποιων άλλων. Η υπόθεση λοιπόν ότι η

κυματική και σωματιδιακή συμπεριφορά του φωτός δεν εμφανίζονται μαζί

στο ίδιο πείραμα αποτελεί έκφραση αυτής ακριβώς της

συμπληρωματικότητας.

Έτσι αν ένα πείραμα «στηθεί» για να ελέγξει την κυματική

συμπεριφορά ή φαινόμενα που οφείλονται σε αυτή, εμφανίζεται η κυματική

συμπεριφορά. Αν το πείραμα αποσκοπεί στη διερεύνηση φαινομένων που

σχετίζονται με την σωματιδιακή συμπεριφορά, αποκαλύπτεται η

σωματιδιακή συμπεριφορά. Φαίνεται ότι πρέπει να εγκαταλείψουμε την

προκατάληψη ότι το φως μπορεί να μας αποκαλύψει όλο του το «είναι» στο

ίδιο πείραμα. Κάτι τέτοιο προφανώς και δεν είναι εύκολο. Έρχεται σε

αντίθεση με την εμπειρία της καθημερινότητάς μας όπου όπου όλα τα

αντικείμενα έχουν συγκεκριμένο «είναι» και καθορισμένες συμπεριφορές

και ιδιότητες ακόμα και όταν δεν αλληλεπιδρούν με άλλα σώματα του

περιβάλλοντός τους.

«Είναι πλάνη να νομίζουμε ότι μπορούμε να περιγράψουμε την ύλη κλεισμένοι στο

αδιαφανές όστρακο της άμεσης εμπειρίας»

Ludwig Boltzmann

Πρέπει να εγκαταλείψουμε την προκατάληψή μας ότι μπορούμε να

μιλήσουμε για πράγματα που δεν παρατηρούμε ή μετρούμε. Δεν έχει

νόημα να μιλάμε για την «φύση» ενός σωματιδίου, αν δεν σκαρώσουμε ένα

πείραμα για να το παρατηρήσουμε. Φυσικά υπάρχει και η ρεαλιστική

προσπάθεια ερμηνείας (με τον ίδιο τον Einstein στους υποστηρικτές της)

σύμφωνα με την οποία η «εξωτερική πραγματικότητα» υπάρχει ανεξάρτητα

από το αν την παρατηρούμε ή όχι. Και για να πούμε και μια αλήθεια η

αυτή η ρεαλιστική ερμηνεία φαντάζει πιο ελκυστική. Όμως σε όσες

προσπάθειες κι αν έγιναν (τουλάχιστον μέχρι σήμερα) η φύση δείχνει να

την απορρίπτει.

Να πούμε σ’ αυτό το σημείο ότι χρησιμοποιούμε την αναγκαιότητα

του πειράματος, όχι με την έννοια της ύπαρξης (κατ’ ανάγκη) του

παρατηρητή, αλλά με την έννοια της αλληλεπίδρασης του σωματιδίου που

θέλουμε να «ανακρίνουμε» με την πειραματική μας συσκευή. Στον

παράξενο κόσμο της κβαντομηχανικής ένα κβάντο «στοιχειοθετεί» την

ύπαρξή του, μόνο όταν συμμετέχει σε μια αλληλεπίδραση. Ακόμα πιο

ακραία: Ένα κβάντο που δεν συμμετέχει σε μια αλληλεπίδραση θα

μπορούσε κάλλιστα και να μην υπάρχει…

«Έχω δει πολλές φορές γάτα χωρίς χαμόγελο. Αλλά πρώτη φορά βλέπω

χαμόγελο χωρίς γάτα»

Η Αλίκη στη χώρα των θαυμάτων, Lewwis Caroll.

(Υπάρχει μια πρόσφατη σχετικά αναφορά σε συγκεκριμένο πείραμα [5],

όπου αναφέρεται ότι παρατηρήθηκαν και οι δύο συμπεριφορές ενός

φωτονίου στο ίδιο πείραμα, δεν βρήκα όμως περισσότερα στοιχεία και δεν

γνωρίζω την αντίδραση της επιστημονικής κοινότητας).

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ – ΑΝΑΦΟΡΕΣ

1. The Force of Symmetry, Vincent Icke, Cambridge University Press,

1995

2. The Ideas of Particle Physics, J. E. Dodd, Cambridge University Press,

1995

3. Alain Aspect: ο άνθρωπος που απέδειξε πειραματικά ότι ο Θεός παίζει

ζάρια...

4. Single photon Interferance

5. Observing a Photon no Longer a Seek-and-Destroy Mission

ΦΙΟΡΕΝΤΙΝΟΣ ΓΙΑΝΝΗΣ