Ύλη: Το φάντασμα της ανθρώπινης αυταπάτης – Δρ Μάνος Δανέζης

Δρ Μάνος Δανέζης
Επίκουρος Καθηγητής Αστροφυσικής
Τμήμα Φυσικής ΕΚΠΑ

Από τα παιδικά μας χρόνια, πολλές φορές, η κοινωνία μέσα στην οποία ζούμε και αποκτούμε εμπειρίες, δημιουργεί μέσα μας ένα πλήθος εννοιών και πεποιθήσεων τις οποίες δεν μπορούμε να ορίσουμε επακριβώς και να αποδείξουμε με ένα χειροπιαστό και πρακτικό τρόπο αλλά απλά τις καταλαβαίνουμε διαισθητικά.

Κάποια από τα διαισθητικά αυτά υπονοούμενα αφορούν τον τρόπο με τον οποίο ένας πολιτισμός αντιλαμβάνεται κάποιες θεμελιώδεις επιστημονικές έννοιες. Μέσα σ’ αυτές τις έννοιες συγκαταλέγεται και η έννοια της ύλης η οποία ναι μεν είναι διαισθητικά παρούσα παντού γύρω μας, αλλά ωστόσο κανένας μέχρι σήμερα δεν μπόρεσε να της δώσει έναν επιστημονικά αντικειμενικό ορισμό.

Όπως λέει και ο καθηγητής φιλοσοφίας Ευτύχης Μπιτσάκης: «H έννοια της ύλης είναι ένα φιλοσοφικό κατηγόρημα και όχι κάτι χειροπιαστό και αντικειμενικά προσδιορισμένο».

Και όμως πάνω σ’ αυτή την μη αντικειμενικά προσδιορισμένη έννοια δομήθηκαν οι θετικές επιστήμες. Όπως είναι φυσικό λοιπόν αν οι απόψεις μας για το τι είναι ύλη αλλάξουν, θα αλλάξει συγχρόνως ολόκληρο το οικοδόμημα των θετικών επιστημών. Αυτή η μεγάλη αλλαγή της επιστημονικής άποψης μας για το τι είναι ύλη έχει συντελεστεί και πάνω σ’ αυτή τη νέα αντίληψη για το τι είναι ύλη έχει στηριχτεί η μεγάλη επιστημονική επανάσταση του 20ου αιώνα. Μια επανάσταση που όταν γίνει γνωστή στο ευρύτερο κοινό είναι σίγουρο ότι θα ανατρέψει την σημερινή κλασική «Ανθρώπινη κοινή λογική».

Ας δούμε λοιπόν τι είναι αυτό που η ψευδαίσθηση των ανθρώπινων αισθήσεών μας ονομάζει και αντιλαμβάνεται ως ύλη.

Η κλασσική έννοια της Ύλης

Αρχικά η αντίληψη μας για το τι είναι ύλη υπήρξε πολύ πρακτική, εφόσον με τον όρο αυτόν περιγράφονταν τα φυσικά αντικείμενα τα οποία είχαν την δυνατότητα να τα επεξεργάζονται οι τεχνίτες και οι καλλιτέχνες.

Ύλη ήταν αυτό που μπορούσα να βλέπω, να ακουμπάω, να σμιλεύω και να χρησιμοποιώ για τις καθημερινές μου ανάγκες. Ύλη ήταν ένα βουνό, ένα λουλούδι, ένα τραπέζι, ένα σύννεφο, το σώμα ενός ανθρώπου, το νερό που κυλάει στο ποτάμι. Μπορούσαμε να υποδείξουμε άπειρα υλικά αντικείμενα και να συμφωνήσουμε όλοι για την υλικότητά τους όμως λίγοι συνειδητοποιούσαν ότι κανένας δεν μπορούσε να δώσει έναν αντικειμενικό ορισμό του τι είναι ύλη. Η ύλη είχε γνωστές και υπολογιζόμενες ιδιότητες, είχε όρια καθορισμένα, χρώμα, βάρος, σκληρότητα δεν είχε όμως έναν επιστημονικά αντικειμενικό ορισμό. Οριζόταν μόνο έμμεσα μέσω των ιδιοτήτων που γίνονταν αντιληπτές από τις ανθρώπινες αισθήσεις και τα όργανα μέτρησης.

Με βάση αυτές τις αντιλήψεις συγκροτήθηκε το οικοδόμημα των θετικών επιστημών στη δύση αλλά και ένα σύνολο φιλοσοφικών ρευμάτων τα οποία με ένα κοινό όνομα ονομάζουμε υλιστικά. Ολόκληρο δηλαδή το οικοδόμημα της επιστήμης και της τεχνολογίας στηρίχθηκε πάνω σε ένα φιλοσοφικό κατηγόρημα και όχι σε κάτι πρακτικά καθορισμένο. Έτσι η ύλη αποτέλεσε μία από τις πιο θεμελιώδεις έννοιες του Διαλεκτικού Yλισμού, του φιλοσοφικού συστήματος που θεμελίωσε ο Kάρολος Mαρξ.

H ύλη στον Mαρξισμό αντιπροσωπεύει την αντικειμενική πραγματικότητα, η οποία είναι διάφορη και ανεξάρτητη από την ανθρώπινη συνείδηση.

Η Ύλη της Ατομικής Φυσικής και των Στοιχειωδών Σωματιδίων

Οι ιδέες για το τι είναι ύλη άλλαξαν ριζικά τον εικοστό αιώνα μετά την ανάπτυξη της ατομικής φυσικής και της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων. Ήταν η εποχή που μάθαμε ότι αυτό που ονομάζαμε ύλη, δεν είναι συνεχές, αλλά αποτελείται από επιμέρους δομικά συστατικά, τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια.

Mε την πάροδο όμως του χρόνου ανακαλύφθηκε ότι οι δομικοί λίθοι του υλικού κόσμου δεν ήταν τα πρωτόνια ή τα νετρόνια. Ως βάση της δημιουργίας των υποατομικών συστατικών μπορούσαμε να διακρίνουμε νέες ομάδες μικρότερων σωματιδίων, που ονομάστηκαν στοιχειώδη σωμάτια. Τα στοιχειώδη αυτά σωμάτια ονομάστηκαν φερμιόνια και χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες τα κουάρκς και τα λεπτόνια.

Tα κουάρκς είναι έξι τον αριθμό και φέρουν τις ονομασίες: «επάνω, κάτω, γοητευτικό ή μαγευτικό, παράξενο (ή παράδοξο), κορυφή ή αληθινό, πυθμένας ή όμορφο».

Tα έξι λεπτόνια φέρουν τις ονομασίες ηλεκτρόνιο, νετρίνο ηλεκτρονίου ή ηλεκτρονικό νετρίνο, μιόνιο, νετρίνο μιονίου ή μιονικό νετρίνο, ταυ ή τ-λεπτόνιο και τ-νετρίνο ή νετρίνο ταυ.

Σήμερα πλέον διατυπώνεται η άποψη ότι δεν έχουμε φτάσει ακόμα στην ουσιαστική δομική ρίζα της ύλης και ότι και τα στοιχειώδη σωμάτια θα πρέπει και αυτά να δημιουργούνται από ένα άγνωστο ακόμα πρωταρχικό και μοναδικό δομικό συστατικό, το οποίο ίσως είναι η βάση της συμπαντικής δημιουργίας.

Αυτό το οποίο θα πρέπει να σημειώσουμε είναι το γεγονός ότι τελικά τα στοιχειώδη σωμάτια δεν είναι τίποτα άλλο από ρεύματα ενέργειας το οποίο ξεχύνεται έξω και πέρα από αυτό που ονομάζουμε αισθητό όριο των αντικειμένων.

Η Ύλη στη Θεωρία της Σχετικότητας

Η Θεωρία της Σχετικότητας έφερε μιαν επανάσταση στις ιδέες μας για το τι είναι ύλη. H ύλη πλέον σύμφωνα με πολλούς ερευνητές είναι ένα πύκνωμα κάποιου ενεργειακού ρεύματος, ως εκ τούτου αποτελεί μια μορφή ενέργειας.

Στο πλαίσιο του χωρόχρονου του Aϊνστάιν η ύλη δεν αποτελεί μια ξεχωριστή οντότητα, αλλά είναι απλώς μια ιδιομορφία του πεδίου. Ειδικότερα η πυκνότητα κάθε υλικού ταυτίζεται ως έννοια με μια καμπυλότητα του μαθηματικού χώρου, και εκφράζεται με έναν καθαρό αριθμό, έναν αριθμό δηλαδή χωρίς μονάδες μέτρησης. Έτσι το στοιχειώδες σωμάτιο για τον σπουδαίο φυσικό είναι ένα είδος στροβίλου, που μεταδίδεται μέσα στο πεδίο και έχει την ιδιότητα κάτω από κάποιες συνθήκες να αυξάνει η να μειώνει την ταχύτητα στροβιλισμού του. Επειδή όμως η έννοια της ταχύτητας συνδέεται άμεσα με την έννοια της καμπυλότητας, η μεταβολή του στροβιλισμού δεν αποτελεί παρα μια μεταβολή της καμπυλότητας του χώρου.

Το σωματίδιο στρόβιλος θα πρέπει να παρουσιάζει σφαιρική συμμετρία. Ουσιαστικά μιλάμε για έναν τετραδιάστατο μη Ευκλείδειο άρα και μη αισθητό σφαιρικό στρόβιλο. Η ανθρώπινη πρακτική λογική θα μπορούσε να αντιληφθεί έναν τέτοιο περίεργο σφαιρικό στρόβιλο σαν μια απειρία κλασικών κωνικών στροβίλων, προσανατολισμένων προς όλες τις διευθύνσεις, με κοινή όμως κορυφή.

Έτσι αυτό το οποίο εμείς ανιχνεύουμε μέσω των οργάνων μας σαν στοιχειώδες σωμάτιο δεν είναι παρά η προβολική σκιά αυτού του μη αισθητού σφαιρικού στροβίλου πάνω στον τρισδιάστατο Ευκλείδειο χώρο (χώρος Μινκόφσκι) που μπορεί να γίνεται αντιληπτός από τις αισθήσεις μας.

Τελικά σύμφωνα με τη Θεωρία της Σχετικότητας το Σύμπαν, είναι μια ενιαία μη αισθητή οντότητα η οποία διατρέχεται από μη αισθητούς σφαιρικούς στροβίλους πυκνότητας (καμπυλότητας). Οι προβολές αυτών των στροβίλων στον τρισδιάστατο Ευκλείδειο χώρο των αισθήσεών μας γίνεται αντιληπτή από τις ανθρώπινες αισθήσεις ως υλική αντικειμενική πραγματικότητα.

Αυτή την νέα άποψη για το τι είναι ύλη εκφράζει με τον καλύτερο τρόπο ο Tσάρλς Mιούζες στο βιβλίο του «Συνείδηση και πραγματικότητα». Όπως αναφέρει: «…ένα δέντρο, ένα τραπέζι, ένα σύννεφο, μια πέτρα. Όλα αυτά διαλύονται από την επιστήμη του εικοστού αιώνα σε κάτι που συνίσταται από το ίδιο υλικό. Aυτό το κάτι είναι ένα συνονθύλευμα στροβιλιζόμενων σωματιδίων που υπακούουν στους νόμους της κβαντικής φυσικής. Tούτο σημαίνει ότι όλα τα αντικείμενα που μπορούμε να παρατηρήσουμε είναι τρισδιάστατες εικόνες που σχηματίζονται από κύματα, στάσιμα ή κινούμενα κάτω από την επίδραση ηλεκτρομαγνητικών και πυρηνικών διαδικασιών».

Ενδιαφέρουσες όμως είναι οι απόψεις του Gaston Bachelard περί της ουσίας της έννοιας «ύλη» όπως αυτές παρουσιάζονται στο έργο του «Το νέο Επιστημονικό Πνεύμα». Γράφει ο πολύ γνωστός αυτός Φυσικός:

«Ποια από τα φαινομενικά γνωρίσματα της ύλης θα θεωρηθούν σημαντικότερα; Μα βέβαια αυτά που αφορούν την ενέργειά της. Η ύλη πρέπει πριν από όλα να αντιμετωπίζεται ως ένας ενεργειακός μετασχηματιστής, ως μία πηγή ενέργειας.

Μια ολόκληρη επιστημονική σχολή ισχυρίζεται άλλωστε πως η έννοια ύλη της είναι περιττή. …Έτσι η μελέτη της ενέργειας προκαλεί, πιστεύω, μίαν κατάργηση του υλισμού. Θα έλθει η ώρα όταν θα μπορούμε να μιλάμε αντί για ύλη για αφηρημένη διάταξη ενέργειας, για ένα σχηματισμό χωρίς σχήμα».

Η ανακάλυψη της Αντιύλης

Ο Φυσικός Κόσμος φαινόταν αρκετά τακτικά φτιαγμένος από λεπτόνια και κουάρκς όταν το 1929 ο Άγγλος θεωρητικός φυσικός P. A. Dirac, λύνοντας τις μαθηματικές εξισώσεις του πρόβλεψε την ύπαρξη ενός αγνώστου μέχρι τότε σωματιδίου το οποίο ήταν σαν κατοπτρικό είδωλο του ηλεκτρονίου. Ενώ δηλαδή το ηλεκτρόνιο ήταν αρνητικά φορτισμένο, το νέο αυτό σωμάτιο ήταν θετικά φορτισμένο

Tο σωμάτιο αυτό ονομάστηκε ποζιτρόνιο (ή θετικό ηλεκτρόνιο), μολονότι θα μπορούσαμε να το ονομάσουμε αντιηλεκτρόνιο. Βέβαια, ήταν πάρα πολλοί οι διαπρεπείς επιστήμονες εκείνης της εποχής που χλεύασαν τον Dirac. Όμως το 1932, ο C. Anderson, μπόρεσε να επιβεβαιώσει και πειραματικά την ύπαρξη ποζιτρονίων που θεμελίωσε την έννοια της αντιύλης. Από εδώ και πέρα οι εξελίξεις ήταν καταιγιστικές αφού το 1955 ανακαλύφθηκε το αντιπρωτόνιο και το φθινόπωρο του 1956 το αντινετρόνιο.

Από τότε, είναι κοινή η πεποίθηση μεταξύ των θεωρητικών φυσικών ότι για κάθε σωμάτιο της ύλης που υπήρχε στο Σύμπαν ή παραγόταν τεχνητά, υπήρχε και το αντισωμάτιό του, συνεπώς στην ύλη αντιστοιχούσε μια άλλη κατοπτρική ύλη με περίεργες ιδιότητες, η αντιύλη.

H ανακάλυψη του ποζιτρονίου, αντιπρωτονίου και αντινετρονίου δημιούργησε στην επιστημονική κοινότητα μια σειρά ερωτημάτων. H βασική ερώτηση ήταν: «Εφόσον υπάρχουν τα αντίστοιχα αντισωμάτια, γιατί να μην είναι δυνατή η συγκρότηση αντιστοιχείων, όπως αντιυδρογόνου, αντιηλίου κ.ά., και γενικότερα αντιύλης;»

Bεβαίως εξαρχής ήταν γνωστό ότι δεν μπορεί να συνυπάρχει ύλη και αντιύλη, αφού η σύγκρουση σωματίου με το αντισωμάτιό του επιφέρει τον εκμηδενισμό της μάζας τους και τη μετατροπή της σε τεράστια ποσά ενέργειας. Και στο πρόβλημα αυτό δόθηκε απάντηση όταν το 1995, ο καθηγητής Walter Oelert και οι συνεργάτες του κατόρθωσαν να παρασκευάσουν για πρώτη φορά αντιυδρογόνο. Ήταν η πειραματική επιβεβαίωση της αντίστοιχης θεωρίας.

Για ιστορικούς λόγους, αναφέρουμε την άποψη του M. Goldhaber γύρω από το πώς δημιουργήθηκαν αρχικά τα σύμπαντα ύλης και αντιύλης.

O Goldhaber, αντί του αρχικού υπερατόμου τού Lemaitre υποστήριξε την άποψη ότι πρωταρχικά υπήρχε ένα μοναδικό υπερσωμάτιο, το universon. To υπερσωμάτιο αυτό διαιρέθηκε αμέσως σε δύο σωματίδια, το cosmon και το anticosmon. Από τα δύο σωματίδια ξεπήδησε αντίστοιχα ο γνωστός μας αισθητός κόσμος της αισθητής ύλης και ο αντικόσμος της αντιύλης, που είναι μη αισθητός και παρατηρήσιμος.

Για το θέμα της αντιύλης, ο αείμνηστος καθηγητής Aστρονομίας του Πανεπιστημίου Aθηνών Δημήτριος Kωτσάκης έγραφε σε άρθρο του το 1963:

«O κόσμος της αντιύλης θα πρέπει να έχει τα κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα του δικού μας κόσμου.

Aν υπάρχουν λογικά όντα, υλικώς θα αποτελούνται από αντιύλη, η μορφή όμως του κόσμου και η έρευνά της από αυτά θα ακολουθεί την πορεία την οποία ακολουθούν οι πειραματικοί και θεωρητικοί επιστήμονες του δικού μας κόσμου, εφόσον θα βρίσκονται στο αυτό σημείο προόδου και πολιτισμού».

Η Ύλη στην Αρχαία Ελληνική Γραμματεία

Όμως το ότι η έννοια της ύλης δεν είναι κάτι το απτό και αντικειμενικά ορισμένο αλλά έξω από την εποπτεία των ανθρώπινων αισθήσεων, το διατύπωσαν πρώτοι οι αρχαίοι Έλληνες της κλασικής περιόδου.

Ο Αναξίμανδρος θεωρεί ότι αρχικά υπήρχε μια πρωταρχική υλική ουσία, έξω από την εποπτεία των ανθρώπινων αισθήσεων η οποία ήταν αθάνατη, και ανώλεθρη. Από την ουσία αυτή δημιουργείται η υλική αντικειμενική πραγματικότητα η οποία αφού διατρέξει έναν κύκλο ζωής επιστρέφει σ’ αυτήν. Την πρωταρχική αυτή ουσία την ταύτισε με την έννοια του απείρου.

Ο Πλάτωνας δίδασκε ότι αρχικά υπήρχε μια πρωταρχική αγαθοποιός ουσία η οποία δεν ήταν δυνατόν να γίνει αντιληπτή από τις ανθρώπινες αισθήσεις παρά μόνο από τον Νου. Την ουσία αυτή την ονόμασε Πρώτη Ιδέα η οποία εκδηλώνεται πρωτογενώς μέσα σε έναν μη αισθητό αλλά νοητικά προσεγγίσιμο Κόσμο των Ιδεών.

Από αυτήν την Πρώτη Ιδέα μέσω κάποιων αιτίων γεννήθηκε η εμπειρική και αντικειμενικά προσεγγίσιμη από τις ανθρώπινες αισθήσεις ύλη.

Τέλος η ύλη κατά τον Αριστοτέλη ήταν κάτι διάφορο από την πραγματωμένη και αισθητή μορφή του κάθε αντικειμένου και αποτελούσε το ακαθόριστο και μη αισθητό στοιχείο που ενυπάρχει δυνάμει μέσα του

Τι είναι λοιπόν αυτό που οι αισθήσεις μας αντιλαμβάνονται σαν υλική πραγματικότητα?

Κάθε τι γύρω μας το οποίο ονομάζουμε υλικό αντικείμενο δεν είναι τίποτα άλλο από έναν ωκεανό στροβιλιζόμενης μη αισθητής ενέργειας η οποία ξεχύνεται πέρα από τα όρια του σχήματός του μέχρι το άπειρο.

Η ενέργεια αυτή ενώνεται και μπλέκεται με την ενέργεια όλων των σωμάτων του σύμπαντος δημιουργώντας μια ενιαία και αδιάσπαστη ενότητα.

Τα όρια των υλικών αντικειμένων που τα διακρίνουν μεταξύ τους, το χρώμα τους, η σκληρότητά τους, η γεύση τους δεν είναι παρά κατασκευάσματα των ατελών αισθήσεών μας. Μια πλάνη των αισθήσεων.

Το Σύμπαν κι εμείς είμαστε ένα.

Ευτυχισμένες οι γενιές που θα νιώσουν με την ψυχή και το Νου αυτή την ενότητα. Μια ενότητα Ειρήνης, Γαλήνης και συμπαντικής Αγάπης.