Αντιβαρύτητα: Θα επιτευχθεί τελικά;
Πριν από 13 χρόνια, ένας ερευνητής ήταν έτοιμος να δημοσιεύσει σε ένα έγκυρο επιστημονικό περιοδικό τα αποτελέσματα μιας έρευνας πάνω στην κατασκευή μιας αντιβαρυτικής μηχανής. Αλλά την τελευταία στιγμή ο συγγραφέας άλλαξε γνώμη και απέσυρε το άρθρο χωρίς εξηγήσεις. Από τότε, πολλοί επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να επαναλάβουν το πείραμά του.Υπήρξε μια από τις διασημότερες –και τις πιο παράξενες– επιστημονικές ιστορίες της δεκαετίας του 1990. Ακόμα και σήμερα, μια δεκαετία μετά, συνεχίζει να προκαλεί έντονες διαμάχες στους επιστημονικούς κύκλους. Δεν είναι να απορεί κανείς: αν το πείραμα με τον μικρό κεραμικό δίσκο αποδειχτεί αληθινό (βλ. πλαίσιο κάτω), μπορεί να σημαίνει ότι μας ανοίγεται η δυνατότητα να ελέγξουμε την πιο ισχυρή από τις κοσμικές δυνάμεις: τη βαρύτητα.
Οι περισσότεροι επιστήμονες δεν καταδέχονται καν να ασχοληθούν με την ιδέα, έχει όμως τραβήξει εδώ και καιρό την προσοχή των συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας. Το 1901, ένας από τους γνωστότερους συγγραφείς αυτού του είδους, ο Χ. Τζ. Γουέλς, περιέγραψε ένα φανταστικό υλικό, τον καβορίτη, που είχε την ιδιότητα να εξουδετερώνει τη βαρύτητα. Στο βιβλίο του, δύο άνθρωποι χρησιμοποιούν τον καβορίτη και εκτοξεύονται στη Σελήνη.
Παρ’ όλα αυτά, ούτε ο ίδιος ο Γουέλς θα μπορούσε να προβλέψει ότι σχεδόν έναν αιώνα μετά μια παράξενη συσκευή θα μπορούσε, σύμφωνα με το δημιουργό της, να υπερνικά τη βαρύτητα. Σε ένα εργαστήριο στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Τάμπερε της Φινλανδίας, ένας Ρώσος επιστήμονας ονόματι Ευγένιος Ποντκλέτνοφ δημιούργησε ένα δίσκο διαμέτρου 275 χιλιοστών από ένα υλικό εντελώς άγνωστο την εποχή του Γουέλς: ένα μείγμα χαλκού, βαρίου και ενός σπάνιου ορυκτού, του υττρίου, που είναι γνωστό ως ένας «υπεραγωγός υψηλής θερμοκρασίας». Όταν ψύχεται με υγρό άζωτο στους -196οC (μια υψηλή θερμοκρασία σχετικά με άλλους υπεραγωγούς), αυτό το παράξενο υλικό χάνει ξαφνικά όλη την ηλεκτρική αντίστασή του και μπορεί να αιωρείται σε ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτό φαντάζει απίστευτο για ένα κεραμικό υλικό, και έτσι χάρισε το βραβείο Νόμπελ στους επιστήμονες που το ανακάλυψαν τη δεκαετία του 1980. Όμως, σύμφωνα με τον Ποντκλέτνοφ, ο δίσκος διέθετε και μια άλλη, ακόμα πιο απίστευτη ιδιότητα. Οποιοδήποτε αντικείμενο τοποθετούνταν από πάνω του έχανε ένα μικρό ποσοστό του βάρους του. Επρόκειτο για ένα πολύ μικρό ποσοστό, ανάλογο με την απώλεια μιας σταγόνας από ένα λίτρο νερό, αλλά η σημασία της ανακάλυψης ήταν τεράστια: ο δίσκος με κάποιο τρόπο φαινόταν να θωρακίζει μερικώς τα αντικείμενα ενάντια στη βαρυτική έλξη της Γης.
Προκαλώντας τον ΑϊνστάινΑυτή ήταν μόνο η αρχή, υποστήριξε ο Ποντκλέτνοφ. Αν ο δίσκος περιστρεφόταν με χιλιάδες στροφές το λεπτό, η προστασία από την έλξη της βαρύτητας σχεδόν εκατονταπλασιαζόταν, αφού κάποια αντικείμενα έφταναν να χάνουν μέχρι και 2% του βάρους τους. Αν και πολύ μικρότερο από το 100% που χρειάζεται για να σταλούν οι αστροναύτες στη Σελήνη χωρίς άλλο εξοπλισμό, ήταν παρ’ όλα αυτά απίστευτα μεγαλύτερο από αυτό που προβλέπει η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, η βαρύτητα δεν είναι ένα είδος «δυναμικού πεδίου», όπως ο μαγνητισμός, που μπορεί, τουλάχιστον θεωρητικά, να εξουδετερωθεί. Η θεωρία της γενικής σχετικότητας αντιμετωπίζει τη βαρύτητα σαν μια παραμόρφωση στην ίδια τη σύσταση του χώρου και του χρόνου, που επηρεάζει ολόκληρο το σύμπαν. Έτσι λοιπόν, οποιαδήποτε θεωρία υποστηρίζει ότι είναι δυνατόν να θωρακιστούν τα αντικείμενα από τη βαρύτητα είναι μια πρόκληση στον ίδιο τον Αϊνστάιν.
Όπως ήταν αναμενόμενο, η θεωρία του Ποντκλέτνοφ έγινε αντικείμενο εξονυχιστικής μελέτης όταν την υπέβαλε για δημοσίευση στο έγκυρο επιστημονικό περιοδικό Journal of Physics D. Το Ινστιτούτο Φυσικής της Μεγάλης Βρετανίας υπέβαλε το άρθρο του Ποντκλέτνοφ σε έλεγχο από τρεις ανεξάρτητους ερευνητές, αλλά κανείς δεν μπόρεσε να εντοπίσει κάποιο λάθος που να το καθιστά αναξιόπιστο.
Η έρευνά του ήταν έτοιμη για δημοσίευση ακριβώς πριν από 13 χρόνια, όταν ξαφνικά τα γεγονότα πήραν μια απρόσμενη στροφή. Το περιεχόμενο της εργασίας του Ρώσου επιστήμονα διέρρευσε στα μέσα μαζικής ενημέρωσης, προκαλώντας μεγάλο θόρυβο παγκοσμίως γύρω από την ανακάλυψή του. Όταν όμως οι δημοσιογράφοι επιχείρησαν να καλύψουν την εξέλιξη της ιστορίας, βρέθηκαν σε αδιέξοδο. Το Πανεπιστήμιο του Τάμπερε, όπου υποτίθεται ότι είχε διεξαχθεί η έρευνα, αρνήθηκε ότι είχε γνώση της ύπαρξής της. Ο συνεργάτης του Ποντκλέτνοφ αρνήθηκε τη συμμετοχή του σε αυτή. Και τέλος ο ίδιος ο Ποντκλέτνοφ απέσυρε ξαφνικά το άρθρο και απέφυγε οποιοδήποτε σχόλιο.
Τι είχε συμβεί; Άρχισαν να κυκλοφορούν φήμες ότι σκοτεινοί οικονομικοί υποστηρικτές ζητούσαν εχεμύθεια μέχρι η συσκευή να αποκτούσε πατέντα. Αν και για πολλούς επιστήμονες τα περίεργα γεγονότα φάνταζαν υπερβολικά οικεία. Μια απίστευτη θεωρία προερχόμενη από μια αναπάντεχη πηγή - σχηματικές και επιφανειακές περιγραφές - θεωρίες συνωμοσίας: για τους σκεπτικιστές, ο Ποντκλέτνοφ ήταν απλώς ο τελευταίος σε μια μακρά σειρά ατόμων που είχαν παρουσιάσει λιγότερο ή περισσότερο απίθανες θεωρίες σχετικές με την εξουδετέρωση της βαρύτητας.
Οι περισσότερες από αυτές τις θεωρίες προέρχονταν από επιπόλαιους εφευρέτες, που επεδείκνυαν παράξενες συσκευές, συχνά με κάποιου είδους περιστρεφόμενο δίσκο. Κάποιες φορές, όμως, ακόμα και επιφανείς επιστήμονες παρουσίασαν παρόμοιες θεωρίες. Στα μέσα της δεκαετίας του 1970, ο καθηγητής Έρικ Λέιθγουεϊτ, διάσημος μηχανικός του Imperial College του Λονδίνου, ανακοίνωσε τη θεωρία του ότι τα γυροσκόπια προκαλούν φαινόμενα αντιβαρύτητας που αψηφούν τους νόμους της κίνησης του Νεύτωνα.
Ειδικοί στον περίπλοκο μηχανισμό των γυροσκοπίων υποστήριξαν ότι ο Λέιθγουεϊτ δεν είχε καταλάβει καλά τον τρόπο λειτουργίας τους - η ακαδημαϊκή φήμη του δεν ανέκαμψε ποτέ.
Ειδικοί στον περίπλοκο μηχανισμό των γυροσκοπίων υποστήριξαν ότι ο Λέιθγουεϊτ δεν είχε καταλάβει καλά τον τρόπο λειτουργίας τους - η ακαδημαϊκή φήμη του δεν ανέκαμψε ποτέ.
Γυροσκόπια και βαρύτητα
Στα τέλη της δεκαετίας του 1980, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τοχόκου της Ιαπωνίας έγιναν πρωτοσέλιδο με μια έρευνα που δημοσιεύτηκε στο έγκυρο επιστημονικό περιοδικό Physics Review Letters, όπου υποστήριζαν ότι τα γυροσκόπια έχαναν το 0,01% του βάρους τους, όταν περιστρέφονταν με 13.000 στροφές το λεπτό. Περιέργως, το φαινόμενο παρατηρούνταν μόνο όταν τα γυροσκόπια περιστρέφονταν αντίθετα με τη φορά του ρολογιού, εγείροντας υποψίες ότι κάποιο μηχανικό παράδοξο ήταν υπεύθυνο. Πειράματα στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο που επιχείρησαν να αναπαραγάγουν το φαινόμενο απέτυχαν.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1980, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τοχόκου της Ιαπωνίας έγιναν πρωτοσέλιδο με μια έρευνα που δημοσιεύτηκε στο έγκυρο επιστημονικό περιοδικό Physics Review Letters, όπου υποστήριζαν ότι τα γυροσκόπια έχαναν το 0,01% του βάρους τους, όταν περιστρέφονταν με 13.000 στροφές το λεπτό. Περιέργως, το φαινόμενο παρατηρούνταν μόνο όταν τα γυροσκόπια περιστρέφονταν αντίθετα με τη φορά του ρολογιού, εγείροντας υποψίες ότι κάποιο μηχανικό παράδοξο ήταν υπεύθυνο. Πειράματα στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο που επιχείρησαν να αναπαραγάγουν το φαινόμενο απέτυχαν.
Με αυτά τα δεδομένα, για πολλούς επιστήμονες το μόνο ερώτημα που προκαλούσε ο δίσκος του Ποντκλέτνοφ ήταν πού είχε κάνει το λάθος. Βέβαια, δεν ήταν όλοι τόσο επικριτικοί. Κάποιοι ειδικοί πίστευαν ότι μπορούσαν να βρουν κάποιου είδους εξήγηση για το φαινόμενο. Ένας από αυτούς ήταν ο καθηγητής Τζοβάνι Μοντανέζε, ένας Ιταλός φυσικός ειδικός στην κβαντική βαρύτητα, την υπερβολικά περίπλοκη θεωρία που διαδέχτηκε αυτή του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα.
Όταν ήταν ακόμα διδακτορικός φοιτητής, ο Μοντανέζε είχε πέσει πάνω σε ένα προγενέστερο άρθρο του Ποντκλέτνοφ, δημοσιευμένο το 1992, που υπονοούσε ότι υπήρχε κάποια σχέση μεταξύ της υπεραγωγιμότητας και της υπερνίκησης της βαρύτητας. «Σύντομα συνειδητοποίησα ότι το φαινόμενο, αν και μικρής εμβέλειας, ήταν ασύμβατο με την κλασική θεωρία της γενικής σχετικότητας», αναφέρει. «Το πρόβλημα είναι ότι δεν υπάρχει καμία κοινώς αποδεκτή θεωρία την οποία να μπορούμε να επικαλεστούμε, για να εξηγήσουμε αυτά τα ανώμαλα φαινόμενα, κι έτσι το μόνο που μπορεί κανείς να κάνει είναι ενδιαφέρουσες υποθέσεις».
Ο Μοντανέζε αναρωτήθηκε αν τα μαγνητικά πεδία γύρω από τον υπεραγώγιμο δίσκο μπορούσαν κατά κάποιο τρόπο να απορροφήσουν μέρος του βαρυτικού πεδίου που βρισκόταν από κάτω του. Δημοσίευσε κάποιες υποθέσεις βασισμένες στην ιδέα του στο έγκυρο επιστημονικό περιοδικό Europhysics Letters το 1995 και σύντομα ανακάλυψε ότι το να πάρει κανείς στα σοβαρά την «αντιβαρύτητα» ήταν μια κίνηση που μπορούσε να περιορίσει την καριέρα του. «Μου είπαν από το Ινστιτούτο μου ότι επρόκειτο για μια ασυλλόγιστη κίνηση, εφόσον τα δεδομένα του Ποντκλέτνοφ δεν είχαν επαληθευτεί», λέει. «Από τότε, η καριέρα μου στην “παραδοσιακή” φυσική έχει υποστεί σοβαρό πλήγμα».
Η αντιβαρύτητα στο σύμπαν
Από ειρωνεία της τύχης, όταν ο Μοντανέζε δημοσίευσε το άρθρο του, ακόμα και «σκληροπυρηνικοί» επιστήμονες άρχιζαν να αποκαλύπτουν ενδείξεις ότι η ύπαρξη της αντιβαρύτητας ήταν όχι απλώς πιθανή, αλλά ότι έμοιαζε να κυβερνά το σύμπαν. Γνωστή ως σκοτεινή ενέργεια, δεν είναι ξεκάθαρο από πού προέρχεται, αλλά η ύπαρξή της πιθανολογούνταν από την εποχή που ο Αϊνστάιν πρωτοδιατύπωσε τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας. Για να το πούμε απλά, αυτό που δείχνουν αυτές οι θεωρίες είναι ότι η μάζα δεν είναι η μοναδική πηγή βαρύτητας. Η πίεση μπορεί επίσης να «λυγίσει» το χωροχρόνο κατ’ αναλογία με το φαινόμενο μιας δύναμης που έλκει τα πάντα. Και αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι το αντίθετο της πίεσης, δηλαδή η τάνυση, μπορεί να προκαλέσει αντιβαρυτικά φαινόμενα.
Από ειρωνεία της τύχης, όταν ο Μοντανέζε δημοσίευσε το άρθρο του, ακόμα και «σκληροπυρηνικοί» επιστήμονες άρχιζαν να αποκαλύπτουν ενδείξεις ότι η ύπαρξη της αντιβαρύτητας ήταν όχι απλώς πιθανή, αλλά ότι έμοιαζε να κυβερνά το σύμπαν. Γνωστή ως σκοτεινή ενέργεια, δεν είναι ξεκάθαρο από πού προέρχεται, αλλά η ύπαρξή της πιθανολογούνταν από την εποχή που ο Αϊνστάιν πρωτοδιατύπωσε τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας. Για να το πούμε απλά, αυτό που δείχνουν αυτές οι θεωρίες είναι ότι η μάζα δεν είναι η μοναδική πηγή βαρύτητας. Η πίεση μπορεί επίσης να «λυγίσει» το χωροχρόνο κατ’ αναλογία με το φαινόμενο μιας δύναμης που έλκει τα πάντα. Και αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι το αντίθετο της πίεσης, δηλαδή η τάνυση, μπορεί να προκαλέσει αντιβαρυτικά φαινόμενα.
Η σκοτεινή ενέργεια πιστεύεται ότι έχει κάποια σχέση με τα λεγόμενα φαινόμενα κβαντικού κενού, που προκαλούνται από υπατομικά σωματίδια που εμφανίζονται και εξαφανίζονται ξαφνικά. Από μελέτη αυτού του φαινομένου σε συνθήκες εργαστηρίου προκύπτει ότι μπορεί να προκαλέσει την τάνυση που χρειάζεται, για να προκληθούν συνθήκες αντιβαρύτητας. Παρ’ όλα αυτά, οι εκτιμήσεις για την έκταση του φαινομένου είναι πολύ μεγαλύτερες από το μέγεθος που έχει μελετηθεί. Πολλοί ειδικοί υποπτεύονται ότι μόνο μια ολοκληρωμένη θεωρία πάνω στην κβαντική βαρύτητα θα ήταν ικανή να μας δώσει αξιόπιστες απαντήσεις.
Μπορεί όμως η σκοτεινή ενέργεια να θεωρηθεί υπεύθυνη για φαινόμενα αντιβαρύτητας, όπως αυτά που αναφέρει ο Ποντκλέτνοφ; Μάλλον απίθανο, λένε οι ειδικοί. «Η σκοτεινή ενέργεια φαντάζει πανίσχυρη, επειδή επιδρά σε όλη την έκταση του σύμπαντος», σχολιάζει ο φυσικός δρ Μπέρναρντ Χάις του Calphysics Institute της Καλιφόρνιας. «Σε ένα μικρό κομμάτι του διαστήματος είναι ελάχιστη και υπερβολικά αδύναμη, για να μπορεί να μετρηθεί».
Μπορεί όμως η σκοτεινή ενέργεια να θεωρηθεί υπεύθυνη για φαινόμενα αντιβαρύτητας, όπως αυτά που αναφέρει ο Ποντκλέτνοφ; Μάλλον απίθανο, λένε οι ειδικοί. «Η σκοτεινή ενέργεια φαντάζει πανίσχυρη, επειδή επιδρά σε όλη την έκταση του σύμπαντος», σχολιάζει ο φυσικός δρ Μπέρναρντ Χάις του Calphysics Institute της Καλιφόρνιας. «Σε ένα μικρό κομμάτι του διαστήματος είναι ελάχιστη και υπερβολικά αδύναμη, για να μπορεί να μετρηθεί».
Ακόμα κι έτσι, όμως, ο Χάις συμπεριλαμβάνεται σε αυτούς που υποπτεύονται ότι οι διακυμάνσεις του κβαντικού κενού είναι δυνατό να επιφυλάσσουν εκπλήξεις. Σε μια έρευνα που διεξήγαγε για λογαριασμό της NASA τη δεκαετία του 1990 μαζί με τον Αλφόνσο Ρουέδα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, ο Χάις διαπίστωσε ότι αυτές οι διακυμάνσεις συνδέονται με την αδράνεια, την ιδιότητα της ύλης που καθορίζει πώς αυτή αντιδρά στη βαρύτητα. Ο Μοντανέζε, από το Πανεπιστήμιο του Μπολτζάνο πλέον, υποπτεύεται κι αυτός ότι τα δύο φαινόμενα σχετίζονται: θεωρεί ότι οι υπεραγώγιμοι δίσκοι εντείνουν τις διακυμάνσεις και με αυτόν τον τρόπο μεταβάλλουν την ισχύ της βαρύτητας.
Πολλοί επιστήμονες, όμως, περιμένουν να επιβεβαιωθεί πρώτα η ύπαρξη του φαινομένου πριν αρχίσουν να ψάχνουν την εξήγηση. Σε αυτό το σημείο, η ιστορία του δίσκου που «θωρακίζει» τα αντικείμενα κατά της βαρύτητας γίνεται σκοτεινή. Τις αρχικές αποκαλύψεις για την έρευνα του Ποντκλέτνοφ ακολούθησαν αναφορές ότι μεγάλες εταιρείες επιδίδονταν επίσης σε σχετικές έρευνες. Το 2000 ακούστηκε ότι η αγγλική ανάδοχος εταιρεία BAE Systems, ειδική σε αμυντικά θέματα, διεξήγαγε μια έρευνα ονομαζόμενη «Project Greenglow» πάνω στο φαινόμενο της «θωράκισης» από τη βαρύτητα. Στη συνέχεια, είδαν το φως της δημοσιότητας ντοκουμέντα που είχαν διαρρεύσει από την αμερικανική εταιρεία κατασκευής αεροσκαφών Boeing, σύμφωνα με τα οποία η εταιρεία είχε εκδηλώσει ενδιαφέρον για το φαινόμενο. Τέλος, κυκλοφόρησαν φήμες ότι επιστημονικές ομάδες από την Ιαπωνία, τη Γαλλία και τη Γερμανία διεξήγαγαν κι αυτές έρευνες. Μέχρι σήμερα, καμία από τις παραπάνω ομάδες, ούτε και κανένας άλλος, δεν έχει επιβεβαιώσει τις αρχικές ανακαλύψεις.
Υπάρχει όμως μια ομάδα που δεν έκρυψε ποτέ ότι διεξάγει έρευνες πάνω στη σχέση υπεραγώγιμων δίσκων και βαρύτητας. Με την υποστήριξη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), ο δρ Martin Tajmat του Ινστιτούτου ARC Seibersdorf Research της Αυστρίας και οι συνεργάτες του εξετάζουν το ενδεχόμενο πρόκλησης ασυνήθιστων φαινομένων, όταν ένα υπεραγώγιμο υλικό έρχεται σε επαφή με τα μαγνητικά πεδία και τη βαρύτητα. Η έρευνα συνίσταται σε ακριβείς μετρήσεις του βάρους των αντικειμένων που τοποθετούνται πάνω από το δίσκο.
Και το αποτέλεσμα; «Μέχρι τώρα, δεν έχει προκύψει τίποτα», λέει ο δρ Martin Tajmat. Σημειώνει ότι η συσκευή που χρησιμοποιούν δεν είναι ακριβές αντίγραφο αυτής του Ποντκλέτνοφ. Ακόμα κι έτσι, όμως, τα αποτελέσματα δεν είναι ελπιδοφόρα: ακόμα κι αν δημιουργείται αντιβαρυτικό φαινόμενο, η έρευνά τους μάς δείχνει ότι είναι χιλιάδες φορές πιο αδύνατο από ό,τι υποστήριζε ο Ρώσος, που έτσι κι αλλιώς ήταν πάρα πολύ μικρό.
Έτσι λοιπόν, 13 χρόνια αφού έγινε πρωτοσέλιδο, το φαινόμενο της αντιβαρύτητας θεωρείται σήμερα στην καλύτερη περίπτωση αμελητέο, αν όχι ανύπαρκτο. Μπορούμε να ελπίζουμε σε μια οριστική απάντηση; Σίγουρα όχι στο άμεσο μέλλον.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου