ΙΣΤΟΛΟΓΙΟ ΥΠΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

30 Ιανουαρίου 2024

Η ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΕΡΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΑΠΟ ΤΟ 1999. ΕΙΝΑΙ Η ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΟΥ ΠΑΝΤΟΣ;




Η (βρωμο)εβραία αναπληρώτρια υπουργός εξωτερικών των ΗΠΑ Βικτόρια Νούλαντ, αυτή που ξεκίνησε τον πόλεμο της Ουκρανίας, παντρεμένη με τον Ρόμπερτ Καγκάν, της γνωστής οικογένειας των εβραίων κομμουνιστών του Στάλιν που κατέσφαξαν τον ρωσικό και ουκρανικό λαό: «Πετάω από χαρά, γι αυτό βρίσκομαι στην Άγκυρα. Εργαζόμαστε εντατικά για να δώσουμε F-35 στην Τουρκία – ίσως πριν δοθούν στην Ελλάδα. Πρέπει ταυτόχρονα να διασφαλίσουμε ότι η Τουρκία θα έχει ισχυρή αντιαεροπορική άμυνα». Το πνεύμα των δηλώσεών της ήταν ότι μάλλον δεν πρέπει οι Έλληνες να πάρουν F35.


Τι σημαίνει αυτή η τρελή εξίσωση;


Γράφτηκε το 1999 από τον Thomas Gutierrez, καθηγητή φυσικής στο Πολυτεχνείο της Καλιφόρνιας

Για να προσδιοριστεί η κίνηση των σωματιδίων χρησιμοποιώντας την Λαγκρανζιανή απαιτούνται τα μαθηματικά του λογισμού μεταβολών και των μερικών διαφορικών εξισώσεων.



Η Λαγκρανζιανή του Καθιερωμένου Προτύπου χωρισμένη σε 5 τμήματα:


To πρώτο τμήμα της εξίσωσης αναφέρεται στο γλοιόνιο, τον φορέα της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. 

Τo δεύτερο αναφέρεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των μποζονίων (κυρίως των W και Ζ), καθώς επίσης και στις αλληλεπιδράσεις τους με το μποζόνιο Higgs. 

To τρίτο τμήμα της εξίσωσης περιγράφει πως τα στοιχειώδη σωματίδια αλληλεπιδρούν με την ασθενή δύναμη και τις βασικές αλληλεπιδράσεις του πεδίου Higgs, από τις οποίες κάποια στοιχειώδη σωματίδια αποκτούν την μάζα τους. 

Το τέταρτο περιγράφει πως τα σωματίδια της ύλης αλληλεπιδρούν με τα εν δυνάμει (φαντάσματα) σωματίδια Higgs. 

Στο πέμπτο τμήμα της εξίσωσης περιέχονται τα λεγόμενα φαντάσματα Faddeev-Popov που ακυρώνουν τους πλεονασμούς που προκύπτουν στις αλληλεπιδράσεις διαμέσου της ασθενούς δύναμης.



https://physicsgg.me/2024/01/28/%CF%84%CE%B9-%CF%83%CE%B7%CE%BC%CE%B1%CE%AF%CE%BD%CE%B5%CE%B9-%CE%B1%CF%85%CF%84%CE%AE-%CE%B7-%CF%84%CF%81%CE%B5%CE%BB%CE%AE-%CE%B5%CE%BE%CE%AF%CF%83%CF%89%CF%83%CE%B7/

Ο θεωρητικός φυσικός John Ellis«φοράει» την Lagrangian του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων

Είναι γνωστό ότι το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής περιγράφει θεωρητικά σχεδόν όλα τα γνωστά υποατομικά φαινόμενα. Χαρακτηρίζεται από μία εξίσωση που θεωρείται ίσως η πολυπλοκότερη (επομένως και η αποκρουστικότερη; ) εξίσωση της φυσικής. Για να ασχοληθεί κανείς με την εν λόγω εξίσωση, θα πρέπει να γνωρίζει τι είναι η Λαγκρανζιανή (Lagrangian).


Δεν είναι μια σύγχρονη έννοια. Η Λαγκρανζιανή μέθοδος εισήχθη για πρώτη φορά το 1788, όταν ο Joseph-Louis Lagrange δημοσίευσε το βιβλίο του «Mécanique Analytique». Επιτρέπει στους φυσικούς να προβλέψουν την εξέλιξη τόσο των σωματιδίων όσο και των πεδίων, χωρίς την απευθείας εφαρμογή του γνωστού νόμου του Νεύτωνα \vec{F}=m \vec{a}. Όχι ότι υπάρχει τίποτα κακό με τη νευτώνεια διατύπωση της μηχανικής, αλλά σε πολλές περιπτώσεις είναι πολύ δύσκολο να χρησιμοποιηθεί πρακτικά. Κι αυτό διότι οι δυνάμεις και οι επιταχύνσεις είναι διανύσματα, που σημαίνει τρεις συνιστώσες για καθένα από αυτά, επομένως περισσότερες εξισώσεις και πολυπλοκότερα μαθηματικά.

Η Λαγκρανζιανή διατύπωση είναι ισοδύναμη με τη Νευτώνεια προσέγγιση και συχνά είναι πολύ πιο εύκολο να εφαρμοστεί και να δώσει γρήγορα αποτελέσματα. Αντί να χρησιμοποιούνται δυνάμεις και επιταχύνσεις, κατασκευάζεται μια Λαγκρανζιανή χρησιμοποιώντας την ενέργεια του συστήματος. Η ενέργεια, όντας βαθμωτή ποσότητα χωρίς συνιστώσες – είναι πολύ πιο εύκολη στον χειρισμό της. Πώς όμως κατασκευάζεται η Λαγκρανζιανή συνάρτηση;

Μια πλήρης απάντηση μπορεί να είναι δύσκολη, αλλά στην συνήθη κλασική μηχανική, η Λαγκρανζιανή ισούται με την κινητική ενέργεια μείον την δυναμική ενέργεια. Και, αν κάποιος γράψει την εξίσωση με τον πιο συνηθισμένο τρόπο, χρησιμοποιώντας αποδεκτά σύμβολα, παίρνει το L=T-V, όπου T η κινητική ενέργεια και το V η δυναμική. Για να προσδιοριστεί η κίνηση των σωματιδίων χρησιμοποιώντας την Λαγκρανζιανή απαιτούνται τα μαθηματικά του λογισμού μεταβολών και των μερικών διαφορικών εξισώσεων.

Στην θεωρητική μελέτη των στοιχειωδών σωματιδίων χρησιμοποιείται η Λαγκρανζιανή μέθοδος. Στο βίντεο που ακολουθεί ο Ο Dr Don Lincoln από το Fermilab, αρχικά περιγράφει την απλή μορφή της Λαγκρανζιανής του Καθιερωμένου Προτύπου που βλέπουμε στο μπλουζάκι του θεωρητικού φυσικού John Ellis. 

Στη συνέχεια αναφέρεται σε μια πολυπλοκότερη μορφή της Λαγκρανζιανής που γράφτηκε το 1999 από τον Thomas Gutierrez, καθηγητή φυσικής στο Πολυτεχνείο της Καλιφόρνιας:

Η Λαγκρανζιανή του Καθιερωμένου Προτύπου χωρισμένη σε 5 τμήματα:
To πρώτο τμήμα της εξίσωσης αναφέρεται στο γλοιόνιο, τον φορέα της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. Τo δεύτερο αναφέρεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των μποζονίων (κυρίως των W και Ζ), καθώς επίσης και στις αλληλεπιδράσεις τους με το μποζόνιο Higgs. To τρίτο τμήμα της εξίσωσης περιγράφει πως τα στοιχειώδη σωματίδια αλληλεπιδρούν με την ασθενή δύναμη και τις βασικές αλληλεπιδράσεις του πεδίου Higgs, από τις οποίες κάποια στοιχειώδη σωματίδια αποκτούν την μάζα τους. Το τέταρτο περιγράφει πως τα σωματίδια της ύλης αλληλεπιδρούν με τα εν δυνάμει (φαντάσματα) σωματίδια Higgs. Στο πέμπτο τμήμα της εξίσωσης περιέχονται τα λεγόμενα φαντάσματα Faddeev-Popov που ακυρώνουν τους πλεονασμούς που προκύπτουν στις αλληλεπιδράσεις διαμέσου της ασθενούς δύναμης.


Δείτε το βίντεο του Don Lincoln:

Διαβάστε σχετικά: Είναι η πιο άσχημη θεωρία της φυσικής;














Τι είναι η Λαγκρανζιανή;

Τι είναι η Λαγκρανζιανή; Η διαφορά μεταξύ κινητικής και δυναμικής ενέργειας ενός μηχανικού συστήματος (L=K–U) θα απαντούσε κάποιος βιαστικός. Μπορεί αυτό να ισχύει στις περισσότερες των περιπτώσεων, δεν είναι όμως μια ικανοποιητική ή η θεμελιώδης απάντηση.

Ένα σύστημα, ανάλογα με την επιλογή του συστήματος συντεταγμένων, περιγράφεται από τις ποσότητες qi , τις γενικευμένες συντεταγμένες, που καθορίζουν πλήρως την θέση του συστήματος και τις παραγώγους τους dqi/dt, τις γενικευμένες ταχύτητες. Γνωρίζουμε εμπειρικά πως αν είναι γνωστές οι συντεταγμένες και οι ταχύτητες σε κάποια χρονική στιγμή τότε η κατάσταση και η εξέλιξη του συστήματος είναι πλήρως καθορισμένη. Στην μαθηματική γλώσσα αυτό σημαίνει ότι, αν όλες οι συντεταγμένες και ταχύτητες είναι γνωστές σε κάποια χρονική τότε οι επιταχύνσεις την ίδια χρονική στιγμή είναι μοναδικά καθορισμένες. Οι σχέσεις μεταξύ των επιταχύνσεων, ταχυτήτων και συντεταγμένων αποτελούν τις  λεγόμενες εξισώσεις κίνησης. Η ολοκλήρωσή τους επιτρέπει τον προσδιορισμό των συντεταγμένων qi συναρτήσει του χρόνου, άρα και της τροχιάς της κίνησης.

Η Λαγκρανζιανή συνάρτηση συνδέεται με την γενικότερη διατύπωση του νόμου που διέπει την κίνηση μηχανικών συστημάτων, την αρχή της ελάχιστης δράσης: κάθε μηχανικό σύστημα χαρακτηρίζεται από κάποια συνάρτηση
L(q_{1}, q_{2}, ..., q_{s}, \dot{q}_{1}, \dot{q}_{2}, ..., \dot{q}_{s}) [η Λαγκρανζιανή επιλέγεται να μην εξαρτάται π.χ. και από τις δεύτερες παραγώγους των γενικευμένων συντεταγμένων, διότι από τη Νευτώνεια φυσική γνωρίζουμε ότι η κατάσταση ενός συστήματος καθορίζεται πλήρως αν γνωρίζουμε τις θέσεις και τις ταχύτητες όλων των σωματιδίων του σε μια δεδομένη χρονική στιγμή.], εν συντομία  L(q_{i} ,  \dot{q}_{i} , t), για την οποία το ολοκλήρωμα:

S= \int_{t_{1}}^{t_{2}} L(q_{i}, \dot{q}_{i},t) dt                (1)

ελαχιστοποιείται (τις χρονικές στιγμές t1 και t2 το σύστημα καθορίζεται από τις συντεταγμένες q(1) και q(2). Το παραπάνω ολοκλήρωμα ονομάζεται δράση.

διαβάστε επίσης: Richard Feynman, Η Αρχή της Ελάχιστης Δράσης

Η αρχή της ελάχιστης δράσης θα μας δώσει τις εξισώσεις κίνησης, τις διαφορικές εξισώσεις δηλαδή που ελαχιστοποιούν το ολοκλήρωμα (1).

Πως γίνεται αυτό;

Χάριν απλότητας, θεωρούμε ότι το σύστημα έχει μόνο έναν βαθμό ελευθερίας, οπότε αναζητούμε μια συνάρτηση q(t). Έστω λοιπόν q=q(t) η συνάρτηση για την οποία το S είναι ελάχιστο. Αυτό σημαίνει ότι το S αυξάνεται όταν η q(t)  αντικαθίσταται από οποιαδήποτε συνάρτηση της μορφής q(t)+δq(t), όπου δq(t) είναι η μεταβολή της συνάρτησης q(t). Στις ακραίες τιμές t1 και t2 όλες οι συναρτήσεις q(t)+δq(t) πρέπει να παίρνουν τις τιμές q(1) και q(2), οπότε δq(t1)=δq(t2)=0.
Η αντικατάσταση q→q+δq μεταβάλλει την δράση: \delta S= \int_{t_{1}}^{t_{2}} L(q + \delta q, \dot{q} + \delta \dot{q},t) dt - \int_{t_{1}}^{t_{2}} L(q, \dot{q}, t) dt
Στο ανάπτυγμα της διαφοράς ως προς τις δυνάμεις των \delta q και \delta \dot{q}, αναγκαία συνθήκη ώστε το S να έχει ελάχιστο είναι αυτοί οι όροι να μηδενίζονται. Έτσι, η αρχή της ελάχιστης δράσης μπορεί να γραφεί:
\delta S= \delta \int_{t_{1}}^{t_{2}} L(q, \dot{q}, t) dt = 0 ή διενεργώντας την μεταβολή: \int_{t_{1}}^{t_{2}} \left( \frac{\partial L}{\partial q} \delta q + \frac{\partial L}{\partial \dot{q}} \delta \dot{q} \right) dt = 0
Aφού \delta \dot{q} = d \, \delta q/dt , μια ολοκλήρωση κατά μέρη του δεύτερου όρου δίνει:

\left[\frac{\partial L}{\partial \dot{q}} \delta q \right]^{t_{2}}_{t_{1}} + \int_{t_{1}}^{t_{2}} \left( \frac{\partial L}{\partial q} - \frac{d}{dt} \frac{\partial L}{\partial \dot{q}} \right) \delta q \, dt = 0

Επειδή δq(t1)=δq(t2)=0 ο ολοκληρωμένος όρος στην παραπάνω εξίσωση ισούται με μηδέν. Το ολοκλήρωμα που απομένει πρέπει να μηδενίζεται για όλες τις τιμές των δq, οπότε:

\frac{d}{dt} \left( \frac{\partial L}{\partial \dot{q}} \right)- \frac{\partial L}{\partial q} =0

Όταν το σύστημα περιγράφεται από περισσότερους βαθμούς ελευθερίας, οι s διαφορετικές συναρτήσεις qi(t) πρέπει να μεταβάλλονται ανεξάρτητα. Προκύπτουν έτσι s εξισώσεις της μορφής

\frac{d}{dt} \left( \frac{\partial L}{\partial \dot{q}_{i}} \right)- \frac{\partial L}{\partial q_{i}} =0 \, \, \, \, \, \, (i=1, 2 ...., s)

Oι εξισώσεις αυτές είναι γνωστές ως εξισώσεις Lagrange (στον λογισμό των μεταβολών ονομάζονται εξισώσεις Euler). Αν η Λαγκρανζιανή ενός δεδομένου μηχανικού συστήματος είναι γνωστή, οι παραπάνω εξισώσεις δίνουν τις σχέσεις μεταξύ επιταχύνσεων, ταχυτήτων και συντεταγμένων, δηλαδή αποτελούν τις εξισώσεις κίνησης του συστήματος.
Από μαθηματικής απόψεως αποτελούν ένα σύστημα s διαφορικών εξισώσεων δεύτερης τάξης για s άγνωστες συναρτήσεις qi(t). Η γενική λύση περιέχει 2s αυθαίρετες σταθερές. Για να προσδιορίσουμε αυτές τις σταθερές και, επομένως, για να ορίσουμε μοναδικώς την κίνηση του μηχανικού συστήματος, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τις αρχικές συνθήκες που χαρακτηρίζουν την κατάσταση του συστήματος σε κάποια δεδομένη στιγμή – τις αρχικές τιμές όλων των συντεταγμένων και ταχυτήτων.

Ας σημειωθεί ότι η Λαγκρανζιανή χαρακτηρίζεται από την αθροιστική ιδιότητα. Δηλαδή, αν ένα μηχανικό σύστημα αποτελείται από δυο τμήματα Α και Β, τα οποία αν ήταν κλειστά θα είχαν Λαγκρανζιανές LΑ και LΒ, τότε στο όριο που η απόσταση μεταξύ των τμημάτων είναι τόσο μεγάλη ώστε να μην αλληλεπιδρούν, η συνολική Λαγκρανζιανή του συνολικού συστήματος τείνει στην τιμή: limL = LΑ+LΒ.
Επίσης είναι φανερό ότι ο πολλαπλασιασμός της Λαγκρανζιανής ενός μηχανικού συστήματος με μια αυθαίρετη σταθερά δεν επηρεάζει τις εξισώσεις κίνησης.
Πρέπει να κάνουμε μια ακόμα γενική παρατήρηση. Ας θεωρήσουμε δυο συναρτήσεις L'(q,\dot{q}, t)  και L(q,\dot{q}, t)  οι οποίες διαφέρουν μεταξύ τους κατά μια ολική παράγωγο ως προς το χρόνο κάποιας συνάρτησης f(q, t)  των συντεταγμένων και του χρόνου:

L'(q,\dot{q}, t) = L(q,\dot{q}, t) + \frac{d}{dt} f(q, t)

Ολοκληρώνοντας σύμφωνα με την εξ. (1) παίρνουμε:
S'= \int_{t_{1}}^{t_{2}} L'(q, \dot{q}, t) dt = \int_{t_{1}}^{t_{2}} L(q, \dot{q}, t) dt + \int_{t_{1}}^{t_{2}} \frac{df}{dt} dt = S + f(q^{(2)}, t_{2}) - f(q^{(1)}, t_{1})
δηλαδή διαφέρουν κατά μια σταθερή ποσότητα. Οι συνθήκες δS’=0 και δS=0 είναι λοιπόν ισοδύναμες και η μορφή των εξισώσεων της κίνησης παραμένει αμετάβλητη. Οπότε η Λαγκρανζιανή ορίζεται μόνο με ακρίβεια πρόσθεσης ολικής χρονικής παραγώγου οποιασδήποτε συνάρτησης των συντεταγμένων και του χρόνου.

πηγή: E. M. Lifshitz, Lev Landau, ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι, ΜΗΧΑΝΙΚΗ, μετάφραση: Γιάννης Φούτσης, Χρήστος Γραμματίκας (Η Μηχανική συνιστά τον πρώτο τόμο της θρυλικής σειράς Μαθημάτων Θεωρητικής Φυσικής των Λεβ Λαντάου και Ευγκένι Λίφσιτς, έργου αναφοράς για γενεές θεωρητικών φυσικών από την πρώτη έκδοσή της έως σήμερα. Το κλασικό θέμα του βιβλίου εκτίθεται με κομψότητα και σαφήνεια. Οι πολυάριθμες ασκήσεις και οι, συχνά συνοπτικές, λύσεις τους αποτελούν συμπληρωματική τροφή για τη σκέψη.
Ίσως το κυριότερο, ο τρόπος προσέγγισης της Μηχανικής επιδεικνύει την ουσία της μεθόδου της Θεωρητικής Φυσικής. Ο νέος (και όχι μόνο) επιστήμονας θα βρει εδώ, σε συνδυασμό με συγκεκριμένα προβλήματα, στοιχεία απάντησης στο κεντρικό ερώτημα για τη μελέτη των φαινομένων: τι είναι ουσιώδες και τι μπορεί να θεωρηθεί αμελητέο – Από την παρουσίαση στο οπισθόφυλλο του βιβλίου)





Είναι η πιο άσχημη θεωρία της φυσικής ;

https://physicsgg.me/2016/08/04/%ce%b5%ce%af%ce%bd%ce%b1%ce%b9-%ce%b7-%cf%80%ce%b9%ce%bf-%ce%ac%cf%83%cf%87%ce%b7%ce%bc%ce%b7-%ce%b8%ce%b5%cf%89%cf%81%ce%af%ce%b1-%cf%84%ce%b7%cf%82-%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9%ce%ba%ce%ae%cf%82/

 

Μιλάμε για τη θεωρία που περιγράφει την δομή της ύλης και ονομάζεται «Καθιερωμένο Πρότυπο των Στοιχειωδών Σωματιδίων» .

Το Καθιερωμένο Πρότυπο συνήθως απεικονίζεται ως ένας πίνακας, παρόμοιο με τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, ο οποίος χρησιμοποιείται για να περιγραφούν οι ιδιότητες των σωματιδίων, όπως η μάζα, το ηλεκτρικό φορτίο και το σπιν.

Standard_Model_Of_Particle_Physic

Κάντε κλικ πάνω στην εικόνα για μεγέθυνση (πηγή: en.wikipedia.org)

Ο πίνακας εξηγεί επίσης πως αυτά τα ελάχιστα κομμάτια της ύλης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους διαμέσου των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης. Όμως πίσω από τον πίνακα του Καθιερωμένου Προτύπου κρύβονται πολύπλοκε μαθηματικές εξισώσεις..

Αυτή η μεγάλη θεωρία (σχεδόν) των πάντων στην πραγματικότητα αντιπροσωπεύει μια συλλογή από διάφορα μαθηματικά μοντέλα τα οποία αποδείχθηκαν ότι περιγράφουν τους νόμους της φυσικής.

Η γιγαντιαία εξίσωση που ξετυλίγεται παρακάτω είναι η εξίσωση του Καθιερωμένου Προτύπου στην λεγόμενη Λαγκρανζιανή μορφή. Τεχνικά το Καθιερωμένο Πρότυπο θα μπορούσε να γραφεί με διάφορες μορφές, όμως η Λαγκρανζιανή μορφή είναι ένας από τους «ευκολότερους» και πιο συμπαγείς τρόπους παρουσίασης της θεωρίας.

sm_lagragian

Η Λαγκρανζιανή του Καθιερωμένου Προτύπου χωρισμένη σε 5 τμήματα:
To πρώτο τμήμα της εξίσωσης αναφέρεται στο γλοιόνιο, τον φορέα της ισχυρής πυρηνικής δύναμης.
Τo δεύτερο τμήμα αναφέρεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των μποζονίων (κυρίως των W και Ζ), καθώς επίσης και στις αλληλεπιδράσεις τους με το μποζόνιο Higgs.
To τρίτο τμήμα της εξίσωσης περιγράφει πως τα στοιχειώδη σωματίδια αλληλεπιδρούν με την ασθενή δύναμη και τις βασικές αλληλεπιδράσεις του πεδίου Higgs, από τις οποίες κάποια στοιχειώδη σωματίδια αποκτούν την μάζα τους.
Το τέταρτο τμήμα περιγράφει πως τα σωματίδια της ύλης αλληλεπιδρούν με τα εν δυνάμει (φαντάσματα) σωματίδια Higgs.
Στο πέμπτο τμήμα της εξίσωσης περιέχονται τα λεγόμενα φαντάσματα Faddeev-Popov που ακυρώνουν τους πλεονασμούς που προκύπτουν στις αλληλεπιδράσεις διαμέσου της ασθενούς δύναμης. 
Περισσότερες λεπτομέρειες θα βρείτε εδώ: The deconstructed Standard Model equation

Δεν χωρεί αμφιβολία πως η παραπάνω εξίσωση φαντάζει αποκρουστικά πολύπλοκη. Μήπως όμως, παρά την «ασχήμια» της εν λόγω εξίσωσης,  το Καθιερωμένο Πρότυπο τελικά είναι μια κομψή θεωρία;  Μάλλον όχι θα απαντούσε ο Carlo Rovelli, ο Ιταλός φυσικός που διευθύνει το Κέντρο Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Aix-Marseille.

Aς δούμε τι λέει ακριβώς ο Carlo Rovelli, στο βιβλίο του με τίτλο «Seven Brief Lessons on Physics» (κυκλοφορεί και στα ελληνικά «Επτά σύντομα μαθήματα φυσικής» από τις εκδόσεις Πατάκη), για την πολύπλοκη θεωρία του «Καθιερωμένου Προτύπου» :

«(…) Το «Καθιερωμένο Πρότυπο» ολοκληρώθηκε την δεκαετία του 1970 και μια μεγάλη σειρά πειραμάτων επιβεβαίωσαν όλες τις προβλέψεις του (εκτός του ότι τα νετρίνα δεν έχουν μάζα). Η οριστική επιβεβαίωση ήρθε το 2013 με την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs.
Όμως παρά τις επανειλημμένες πειραματικές επαληθεύσεις, οι φυσικοί ποτέ δεν πήραν εντελώς στα σοβαρά το Καθιερωμένο Πρότυπο. Πρόκειται για μια θεωρία που φαίνεται τουλάχιστον εκ πρώτης όψεως αποσπασματική και με μπαλώματα. Είναι φτιαγμένη από διάφορα κομμάτια και εξισώσεις που συναρμολογούνται χωρίς ξεκάθαρη τάξη. Κάποιος αριθμός πεδίων (αλλά γιατί ακριβώς αυτά τα πεδία;) που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με συγκεκριμένες δυνάμεις (άραγε γιατί αυτές οι δυνάμεις;) που η καθεμία προσδιορίζεται από τις τιμές ορισμένων σταθερών (γιατί άραγε οι σταθερές έχουν τις συγκεκριμένες τιμές;), και έχουν συγκεκριμένες συμμετρίες (αλλά και πάλι, γιατί αυτές τις συμμετρίες;). Είμαστε πολύ μακριά από την απλότητα των εξισώσεων της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής.
Ακόμα κι ο τρόπος με τον οποίο το Καθιερωμένο Πρότυπο κάνει προβλέψεις σχετικά με τα σωματίδια είναι επίσης παράλογα περίπλοκος. Χρησιμοποιώντας άμεσα αυτές τις εξισώσεις οδηγούμαστε σε παράλογες προβλέψεις όπου κάθε ποσότητα που υπολογίζεται καταλήγει να είναι απείρως μεγάλη. Για να πάρουμε λογικά αποτελέσματα από τους υπολογισμούς είναι απαραίτητο να φανταστούμε ότι οι παράμετροι που υπεισέρχονται σ’ αυτούς είναι και οι ίδιες απείρως μεγάλες, έτσι ώστε να εξουδετερωθούν τα παράλογα αποτελέσματα και να γίνουν λογικά.
Αυτή περίπλοκη και μπαρόκ προσέγγιση ονομάζεται με τον τεχνικό όρο ‘επανακανονικοποίηση’. Ναι μεν λειτουργεί στην πράξη, όμως αφήνει μια πικρή γεύση σ’ αυτόν που επιθυμεί την απλότητα στη φύση.
Στα τελευταία χρόνια της ζωής του o Paul Dirac, o μεγαλύτερος επιστήμονας του εικοστού αιώνα μετά τον Einstein, ο μέγας αρχιτέκτονας της κβαντικής μηχανικής και συγγραφέας των πρώτων και θεμελιωδών εξισώσεων  του Καθιερωμένου Προτύπου, εξέφρασε επανειλημμένα την δυσαρέσκειά του για αυτή την κατάσταση των πραγμάτων, συμπεραίνοντας ότι ‘δεν λύσαμε ακόμα το πρόβλημα’
 (…)»

Στη συνέχεια ο Carlo Rovelli, αφού επισημάνει την χαρακτηριστική αδυναμία του Καθιερωμένου Προτύπου να περιγράψει (προβλέψει) την σκοτεινή ύλη, θεωρεί ότι:

«(…) το Καθιερωμένο Πρότυπο παραμένει η καλύτερη θεωρία που διαθέτουμε για την περιγραφή του κόσμου των πραγμάτων∙ όλες οι προβλέψεις του έχουν επιβεβαιωθεί, και εξαιρουμένης της σκοτεινής ύλης – και της βαρύτητας όπως περιγράφεται από την γενική σχετικότητα ως καμπύλωση του χωροχρόνου – περιγράφει καλά κάθε πτυχή του κόσμου που αντιλαμβανόμαστε. (…)
(…) Έτσι, προς το παρόν, αρκούμαστε με το Καθιερωμένο Πρότυπο. Μπορεί να μην είναι κομψό, αλλά λειτουργεί εξαιρετικά καλά για να περιγράψει τον κόσμο γύρω μας. Και ποιος ξέρει; Ίσως με μια πιο προσεκτική εξέταση να μην είναι η θεωρία που της λείπει η κομψότητα. Ίσως εμείς να μην έχουμε μάθει ακόμα τον τρόπο να το βλέπουμε από την σωστή οπτική γωνία, αυτή που αποκαλύπτει την κρυμμένη απλότητά του.  Μέχρι σήμερα, είναι ότι γνωρίζουμε για την ύλη: μια χούφτα από κατηγορίες στοιχειωδών σωματιδίων, τα οποία δονούνται και κυμαίνονται σταθερά μεταξύ της ύπαρξης και της μη–ύπαρξης, που πλημμυρίζουν τον χώρο  ακόμα κι όταν φαίνεται πως δεν υπάρχει τίποτα εκεί, συνδυάζονται μεταξύ τους επ’ άπειρον όπως τα γράμματα ενός κοσμικού αλφαβήτου, για να μας πουν την τεράστια ιστορία των γαλαξιών, των αναρίθμητων άστρων, του ηλιακού φωτός, των βουνών, των δασών, των λιβαδιών, των χαμογελαστών νεανικών προσώπων στα πάρτι, και του γεμάτου άστρα νυχτερινού ουρανού.»

Είναι όπως τα λέει το άρθρο, αλλά δεν θα πρέπει να περάσει «στο ντούκου» το γεγονός ότι το Καθιερωμενο Πρότυπο προβλέπει νετρίνα χωρίς μάζα, γεγονός που διαψεύδεται από το πείραμα. Επειδή το πείραμα «ειναι η αλήθεια», συμπεραίνουμε ότι το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι μια καλή προσέγγιση, μέσα σε ορισμένα όρια. Το ίδιο όμως θα μπορούσε να πει κανείς για τη Μηχανική του Γαλιλαίου, που «συμπληρώθηκε» από την Ειδική θεωρία της Σχετικότητας, και για τη Βαρύτητα του Νεύτωνα, που «συμπληρώθηκε» από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Πιστεύω ότι έχουμε δρόμο μπροστά μας για να φτάσουμε στο τέλος -αν ποτέ φτάσουμε εκεί.



ΖΗΝΩΝ ΠΑΠΑΖΑΧΟΣ



1 σχόλιο:

  1. Πώς η ανάπτυξη των εμβρύων συνδέεται με έναν αρχαίο ιό, ηλικίας 500 εκατομμυρίων ετών.
    Η ανακάλυψη αναφέρεται ότι είναι εξαιρετικά σημαντική για την επιτυχή ανάπτυξη τεχνητών εμβρύων.
    Ένα κρίσιμο πρώιμο στάδιο της εμβρυϊκής ανάπτυξης έχει συνδεθεί με έναν ιό που αναμίχθηκε με το προγονικό DNA πολύπλοκων οργανισμών όπως εμείς, πριν από περισσότερα από 500 εκατομμύρια χρόνια.
    Γενετικό υλικό από ενδογενείς ρετροϊούς – οι οποίοι μόλυναν τους πρώτους οργανισμούς στη Γη, αφήνοντας δείκτες στο DNA μας – εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 8 με 10 τοις εκατό του σύγχρονου ανθρώπινου γονιδιώματος.
    Η σύνδεση που ανακαλύφθηκε πρόσφατα μεταξύ αυτών των ιών και της ανάπτυξης των εμβρύων έχει επιπτώσεις στη δημιουργία τεχνητών εμβρύων και στην εργασία σε αναγεννητικά φάρμακα, σύμφωνα με ερευνητές από το Εθνικό Ερευνητικό Κέντρο Καρκίνου της Ισπανίας (το Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, ή CNIO).
    «Μέχρι πρόσφατα, αυτά τα ιικά υπολείμματα θεωρούνταν ανεπιθύμητο DNA, γενετικό υλικό που ήταν άχρηστο ή ακόμη και επιβλαβές», λέει ο βιολόγος Sergio de la Rosa, από το CNIO.
    «Διαισθητικά, θεωρήθηκε ότι η ύπαρξη ιών στο γονιδίωμα δεν θα μπορούσε να είναι καλή».
    Μέσω μιας λεπτομερούς μελέτης μοντέλων ποντικών, η ομάδα κατάφερε να εντοπίσει μια ρετροϊική πρωτεΐνη που ονομάζεται MERVL-gag, η οποία βοηθά στη διαχείριση του ρυθμού ανάπτυξης του εμβρύου λίγες μόνο ώρες μετά τη γονιμοποίηση.
    Η βασική εξέλιξη που εξετάζεται είναι όταν τα πρώτα λίγα παντοδύναμα κύτταρα (ικανά να γίνουν οποιοδήποτε από τα κύτταρα που σχηματίζουν ολόκληρο τον οργανισμό) δημιουργούν πολυδύναμα κύτταρα (ικανά να γίνουν κύτταρα που σχηματίζουν οποιουσδήποτε ιστούς του σώματος, αλλά όχι ιστό πλακούντα).
    Αυτή η σταδιακή διαδικασία εξειδίκευσης στο έμβρυο είναι που μετατρέπει μια μάζα κυττάρων, σε ένα συγκεκριμένο ον και οι ερευνητές έδειξαν πώς το MERVL-gag επηρεάζει ένα γονίδιο που ονομάζεται URI – που θεωρείται απαραίτητο, δίνοντας τη δυνατότητα στα μόρια να γίνουν πολυδύναμα.
    «Είναι ένας εντελώς νέος ρόλος για τους ενδογενείς ρετροϊούς», λέει ο Djouder. «Ανακαλύψαμε έναν νέο μηχανισμό που εξηγεί πώς ένας ενδογενής ρετροϊός ελέγχει άμεσα τους παράγοντες πολυδυναμίας».
    Η ομάδα βρήκε υψηλά επίπεδα έκφρασης της πρωτεΐνης MERVL-gag στην πρώιμη φάση ολοκληρωτικής ισχύος της ανάπτυξης του εμβρύου, με αυτά τα επίπεδα στη συνέχεια να μειώνονται σταθερά καθώς το URI γίνεται πιο επιδραστικό στη συμπεριφορά των κυττάρων.
    Αυτό που βλέπουμε εδώ είναι μια προσεκτική ισορροπία μεταξύ πρωτεϊνών, γονιδίων και πολυδυναμίας, αποτέλεσμα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών εξέλιξης, και τίποτα από αυτά δεν θα ήταν δυνατό χωρίς έναν αρχαίο ιό.
    Αυτό το βήμα στη διαδικασία από τα πρώτα κύτταρα σε ένα πραγματικό ζώο είναι εξαιρετικά σημαντικό για την επιτυχή ανάπτυξη τεχνητών εμβρύων επίσης, έρευνα που βοηθά στην κατανόηση προβλημάτων που μπορούν να επηρεάσουν την εγκυμοσύνη και τη γονιμότητα.
    «Αρχίζουμε να συνειδητοποιούμε ότι αυτοί οι ρετροϊοί, που έχουν συνεξελιχθεί μαζί μας για εκατομμύρια χρόνια, έχουν σημαντικές λειτουργίες, όπως η ρύθμιση άλλων γονιδίων», λέει ο de la Rosa. «Είναι ένα εξαιρετικά ενεργό πεδίο έρευνας».
    Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Science Advances .
    Ζ.Π.

    ΑπάντησηΔιαγραφή

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...