Φυσική Θερινής Νυκτός

Δέκα από τα μεγαλύτερα Παράδοξα και άλυτα Προβλήματα της Φυσικής που μπορούν να προκαλέσουν ατέρμονες συζητήσεις, ειδικά στις θερμές καλοκαιρινές νύχτες, όταν δεν μας κολλάει ο ύπνος:

1. Εγκέφαλοι Boltzmann

Όταν αναφερόμαστε σε «εγκέφαλο Boltzmann», εννοούμε έναν παρατηρητή που εμφανίζεται στο σύμπαν εξ αιτίας των τυχαίων διακυμάνσεων του χωρόχρονου. Αυτή η ιδέα της συνειδητής οντότητας που αναδύεται αυθόρμητα στο χώρο, φέρει το όνομα του μεγάλου θεωρητικού φυσικού Ludwig Boltzmann. Φαίνεται να είναι αδύνατος ο αυθόρμητος σχηματισμός ενός εγκεφάλου, όμως οι νόμοι της φυσικής δεν το αποκλείουν εντελώς. Το μόνο που χρειάζεται είναι ένα τεράστιο χρονικό διάστημα για να συνδυαστούν με τον κατάλληλο τρόπο τα σωματίδια στην μορφή ενός λειτουργικού μυαλού. Και υπάρχουν κοσμολογικές θεωρίες που μας λένε ότι το σύμπαν θα υπάρχει σε 10¹⁰⁰ χρόνια, με την ύλη πολύ αραιά κατανεμημένη να συσσωρεύεται τυχαία, όπως τα άτομα ενός αερίου σε ένα κλειστό δοχείο. Ή ότι το σύμπαν θα συνεχίσει να υπάρχει αιωνίως. Και η αιωνιότητα είναι ένα πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, ώστε μπορεί να συμβεί τυχαία τα άτομα να σχηματίσουν ένα μόριο. Αν περιμένουμε λίγο ακόμα, ίσως προκύψει τυχαία ένα κύτταρο, κι αν περιμένουμε πολύ περισσότερο (αιωνιότητα είναι αυτή) τότε μπορεί να σχηματιστεί ένας ολόκληρος εγκέφαλος. Απλώς από σύμπτωση. Κι όχι μόνο μία φορά, αλλά άπειρες φορές. Τι σημαίνει αυτό; Δεν ξέρω, αλλά η ιδέα αυτή σίγουρα θα προκαλούσε το ενδιαφέρον του Νίτσε.

2. Γιατί Πραγματικοί Αριθμοί;

Σύμφωνα με τις καλύτερες τρέχουσες θεωρίες των φυσικών, η φύση, κατά βάθος, είναι εξ ολοκλήρου κβαντική θεωρία. Η κβαντική θεωρία βασίζεται σε μιγαδικούς αριθμούς, τους αριθμούς που διαθέτουν ένα πραγματικό και ένα φανταστικό μέρος , όπου οι τετραγωνικές ρίζες των αρνητικών αριθμών αποκτούν νόημα. Ωστόσο, για κάποιο λόγο, όλα όσα μπορούμε να παρατηρήσουμε και να μετρήσουμε εκφράζονται από πραγματικούς αριθμούς. Φαίνεται πολύ περίεργο. Γιατί ο παρατηρήσιμος κόσμος να βασίζεται μόνο σε πραγματικούς αριθμούς; Είναι σαν η κβαντική φυσική να μας κλειδώνει κάποιο μέρος της φύσης. Υπάρχει κάποιος βαθύτερος λόγος για τον οποίο συμβαίνει αυτό; Ή μήπως σημαίνει απλώς ότι υπάρχει ένα μέρος της πραγματικότητας που δεν έχουμε ακόμη καταλάβει πώς να το παρατηρήσουμε;

3. Το παράδοξο της απώλειας πληροφοριών στις μαύρες τρύπες

Στην κβαντική φυσική, οι πληροφορίες δεν μπορούν να καταστραφούν. Ωστόσο, οι μαύρες τρύπες φαίνεται να τις καταστρέφουν. Αν κάτι πέσει σε μια μαύρη τρύπα, εξαφανίζεται οριστικά. Αυτό ισχυριζόταν ο Stephen Hawking. Το μόνο που εκπέμπεται από μια μαύρη τρύπα είναι η ακτινοβολία Hawking, η οποία είναι εντελώς τυχαία και δεν περιέχει καμία πληροφορία εκτός από τη θερμοκρασία της. Τι συμβαίνει λοιπόν; Οι Leonard Susskind και Gerard ’t Hooft συνειδητοποίησαν ότι, αν ο Hawking είχε δίκιο, τότε όλα όσα γνωρίζουμε σχετικά με τους θεμελιώδεις νόμους του σύμπαντος θα έπρεπε να απορριφθούν. Είτε η κβαντική φυσική είναι λάθος, είτε αυτό που πιστεύουμε για τις μαύρες τρύπες είναι λάθος.

4. Κβαντική Βαρύτητα

Kάποιοι νομίζουν ότι, ακόμα και χωρίς κάποιο φυσικο-μαθηματικό υπόβαθρο, μπορούν να λύσουν θεμελιώδη και άλυτα (μέχρι σήμερα) επιστημονικά προβλήματα χρησιμοποιώντας προηγμένα προγράμματα Τεχνητής Νοημοσύνης. Κι αν είσαι δισεκατομμυριούχος, σαν τον Travis Kalanick, ιδρυτή της Uber, τότε τις καλοκαιρινές νύχτες συζητώντας με το ChatGPT ή το Grok, φαντασιώνεσαι ότι κατάφερες την ενοποίηση της κβαντικής θεωρίας με την θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Μία από τις πιο διάσημες συνέπειες της κβαντικής φυσικής είναι ότι τα σωματίδια μπορούν να βρίσκονται σε δύο μέρη ταυτόχρονα. Αλλά τι συμβαίνει με το βαρυτικό τους πεδίο; Θα πίστευε κανείς ότι αν το σωματίδιο βρίσκεται σε δύο μέρη, τότε και το βαρυτικό του πεδίο θα έπρεπε να κάνει το ίδιο. Αλλά αυτό δεν μπορεί να συμβεί στη θεωρία του Αϊνστάιν, απλά, το απαγορεύει. Επομένως, είτε η βαρύτητα δεν έχει κβαντικές ιδιότητες, είτε το βαρυτικό πεδίο των σωματιδίων που βρίσκονται σε δύο μέρη δεν ακολουθεί τα σωματίδια. Τα προγράμματα της Τεχνητής Νοημοσύνης μπορεί να πείθουν τους συνομιλητές τους ότι λύνουν «επιστημονικά» το πρόβλημα, στην πραγματικότητα όμως δεν μπορούν να το κάνουν (τουλάχιστον προς το παρόν).

5. Παράδοξο Fermi

Ο Enrico Fermi, ο φυσικός που κατασκεύασε τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα, δεν δημοσίευσε ποτέ ούτε μια λέξη σχετική με τους εξωγήινους πολιτισμούς.
Ο φυσικός Eric Jones κατέγραψε τις μαρτυρίες των Emil Konopinski, Edward Teller, και Herbert York που ήταν παρόντες στην περίφημη συζήτηση με τον Fermi, κατά τη διάρκεια «μιας καλοκαιρινής νύχτας» στο Los Alamos το 1950. Σύμφωνα με τους αυτόπτες μάρτυρες, η συζήτηση περιστρεφόταν γύρω από μια γελοιογραφία του περιοδικού The New Yorker, όπου εξωγήινοι μεταφέρουν κάδους σκουπιδιών, κλεμμένους από τους δρόμους της Νέας Υόρκης:

Και τότε ο Fermi αναρωτήθηκε: «μα που είναι;». Οι συνομιλητές του κατάλαβαν ότι αναφερόταν στο γεγονός ότι δεν έχουμε δει κανένα εξωγήινο διαστημόπλοιο, και η συζήτηση περιστράφηκε γύρω από τις δυνατότητες διαστρικών ταξιδιών. 
Τόσοι γαλαξίες, τόσα άστρα, τόσοι εξωπλανήτες – πού είναι λοιπόν οι εξωγήινοι, γιατί δεν έχουμε τους έχουμε δει ακόμα; Ένα από τα πιο εντυπωσιακά ευρήματα της τελευταίας δεκαετίας είναι ότι τα πλανητικά συστήματα είναι πολύ πιο συνηθισμένα από ότι νομίζαμε. Ταυτόχρονα, οι βιοχημικοί έχουν επίσης διαπιστώσει ότι υπάρχουν πολλοί τρόποι για να συναρμολογηθούν μόρια σε αυτοκαταλυτικούς κύκλους, στην ουσία αυτοσυντηρούμενους κύκλους που μπορούν να οδηγήσουν σε συστήματα που μπορούν να αναπαραχθούν. Πρόκειται για τα δομικά στοιχεία της ζωής. Γιατί λοιπόν δεν έχουμε ακούσει νέα από τους εξωγήινους; Μήπως είμαστε απλώς πολύ ασήμαντοι επειδή το σύμπαν είναι γεμάτο ζωή; Μήπως μας παραμονεύουν και μας παρατηρούν; Ή μήπως περιμένουν να αναπτύξουμε την κατάλληλη τεχνολογία και να έρθουμε πρώτα σε επαφή;

6. Πολυπλοκότητα και Ανάδυση

Φαίνεται ότι η πολυπλοκότητα στο σύμπαν αυξάνεται. Έχουμε περισσότερες δομές, αναπαραγόμενες δομές, ζωντανούς οργανισμούς. Αλλά τι ακριβώς είναι η πολυπλοκότητα και γιατί οι νόμοι της φύσης την προκαλούν; Η πολυπλοκότητα συνδέεται στενά με την ανάδυση, την εμφάνιση νέων χαρακτηριστικών και λειτουργιών. Αλλά και στις δύο περιπτώσεις δεν έχουμε έναν καλό επίσημο ορισμό και καμία ιδέα γιατί το σύμπαν θα ήταν όπως είναι. Η επίλυση αυτού του προβλήματος φυσικής είναι προϋπόθεση για την κατανόηση της ανθρώπινης συνείδησης.

7. Το Παράδοξο του Παππού

Οι θεωρίες του Αϊνστάιν για τον χώρο και τον χρόνο επιτρέπουν ταξίδια στο χρόνο, για παράδειγμα μέσω σκουληκότρυπας. Αυτό είναι μαθηματικά τουλάχιστον εφικτό. Αλλά αν ένα τέτοιο ταξίδι στο χρόνο ήταν φυσικά εφικτό, θα άνοιγε την πόρτα σε παράδοξα όπως το διαβόητο παράδοξο του παππού: Τι θα γινόταν αν γύριζες πίσω στο χρόνο και σκότωνες τον παππού σου, εννοείται κατά λάθος, έτσι ώστε να μην είχες γεννηθείς ποτέ και να μην υπήρξες στο μέλλον; Τι ακριβώς εμποδίζει κάτι τέτοιο να συμβεί ή γιατί το ταξίδι στο χρόνο δεν είναι δυνατό; Ή μήπως είναι, και απλώς δεν έχουμε καταλάβει πώς; Αυτό το ερώτημα σχετίζεται στενά με το επόμενο ζήτημα – το βέλος του χρόνου.

8. Το Βέλος του Χρόνου

Οι θεμελιώδεις νόμοι της φύσης που έχουν ανακαλύψει οι φυσικοί δεν κάνουν διάκριση μεταξύ παρελθόντος και μέλλοντος. Λειτουργούν εμπρός στον χρόνο με τον ίδιο τρόπο όπως και πίσω στον χρόνο. Ωστόσο, στην καθημερινότητά μας, το παρελθόν διαχωρίζεται σαφώς από το μέλλον. Οι φυσικοί συνήθως εξηγούν ότι αυτό συμβαίνει γιατί καθώς το σύμπαν εξελίσσεται, η εντροπία του, το μέγεθος που μετράει την αταξία ενός συστήματος, αυξάνεται. Αυτό που αποκαλούμε μέλλον είναι απλά μια κατεύθυνση προς μεγαλύτερη εντροπία. Μια κατάσταση χαμηλότερης εντροπίας είναι αυτό που αποκαλούμε παρελθόν. Αλλά μας αρκεί αυτή η εξήγηση; Η εντροπία λειτουργεί, επειδή η ίδια η εντροπία δεν ορίζεται με σαφήνεια. Εξαρτάται πάντα από αυθαίρετες επιλογές. Αυτό σημαίνει ότι η αύξηση της εντροπίας είναι απλώς ένα διαφορετικό όνομα που έχουμε δώσει στην ίδια παρατήρηση, δηλαδή ότι ο χρόνος έχει μια κατεύθυνση. Κάποιοι έχουν προσπαθήσει να το εξηγήσουν με τη διαδικασία της μέτρησης στην κβαντική φυσική. Αλλά δεν καταλαβαίνουμε πώς λειτουργεί ούτε αυτό, κάτι που φέρνει στο μυαλό μας την γάτα του Σρέντιγκερ.

9. Η Γάτα του Σρέντιγκερ

Το νοητικό πείραμα του Έρβιν Σρέντιγκερ για τη νεκρή και ζωντανή γάτα αναδεικνύει μια παράλογη συνέπεια της κβαντικής φυσικής. Ότι τα αποτελέσματά της δεν περιορίζονται στον μικρόκοσμο, αλλά αναπόφευκτα θα επεκταθούν και στον μακρόκοσμο. Στο νοητικό πείραμα του Σρέντιγκερ, μια γάτα θα μπορούσε να είναι ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή. Κάτι που στην πραγματικότητα δεν το παρατηρούμε. Αλλά γιατί όχι; Σαφώς η κβαντική συμπεριφορά εξαφανίζεται κάποια στιγμή, αλλά τι είναι αυτό που την κάνει να εξαφανίζεται; Είναι το μέγεθος του αντικειμένου; Είναι η μάζα; Είναι, όπως προτείνει ο Penrose, η βαρυτική του αυτοενέργεια. Ή κάτι εντελώς διαφορετικό;

10. Το Παράδοξο του Τηλε-Μεταφορέα

Πρόκειται για το ερώτημα, αν ο James T. Kirk πεθαίνει όταν χρησιμοποιεί την συσκευή που τον τηλεμεταφέρει. Κι αυτό, είναι όντως ένα ζήτημα φυσικής. Αν γνωρίζατε τις θέσεις όλων των ατόμων στο σώμα του Kirk και την κίνησή τους, θα μπορούσατε να σαρώσετε αυτές τις πληροφορίες, να αποσυναρμολογήσετε τον Kirk σε άτομα, να τα στείλετε αλλού και να τον επανασυναρμολογήσετε. Κατ ‘αρχήν. Ή, αφού όλα τα άτομα είναι ίδια, γιατί να στείλετε τα άτομα; Μπορείτε απλώς να στείλετε τις πληροφορίες και να τον επανασυναρμολογήσετε από άλλα άτομα. Τότε όμως είναι αυτός, ο ίδιος Kirk, ή σκοτώσατε τον Kirk και τώρα έχετε ένα αντίγραφό του; Η κβαντική φυσική σας λέει ότι δεν μπορείτε να δημιουργήσετε ένα ακριβές αντίγραφο οποιασδήποτε κατάστασης χωρίς να καταστρέψετε το πρωτότυπο. Αλλά νομίζω ότι αυτό δεν απαντά πραγματικά στο ερώτημα τι συμβαίνει με τον Kirk. Δηλαδή, ο ίδιος τι αισθάνεται; Πεθαίνει ή όχι; Ιδού η απορία.

Όμως τώρα πέρασε η ώρα και για να μην ξημερωθούμε, «καληνύχτα σας. Αν είστε φίλοι, χειροκροτείστε να μας δώσετε χαρά, κι ο Πουκ θα τα ‘χει όλα εξηγήσει ως την επόμενη φορά.»

Παρακολουθείστε στο σχετικό βίντεο της Sabine Hossenfelder, «The Top 10 Physics Paradoxes and Unsolved Problems»

00:00–00:22 Intro 00:23–01:15 Boltzmann Brains 01:16–02:03 Why Real Numbers? 02:04–02:34 The Black Hole Information Loss Paradox 02:35–03:08 Quantum Gravity 03:09–03:55 Fermi paradox 03:56–04:34 Complexity and Emergence 04:35–05:19 The Grandfather Paradox 05:20–06:22 The Arrow of Time 06:23–07:19 Schrödinger’s Cat 07:20–08:25 The Transporter Paradox

 

https://physicsgg.me/2025/08/05/%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%b8%ce%b5%cf%81%ce%b9%ce%bd%ce%ae%cf%82-%ce%bd%cf%85%ce%ba%cf%84%cf%8c%cf%82/