Εκατοντάδες φυσικοί γιόρτασαν τα «γενέθλια της κβαντομηχανικής» σε αυτό το απομονωμένο νησί

Ένας αιώνας συμπληρώθηκε αυτή την εβδομάδα από τότε που ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ εμπνεύστηκε την ιδέα που οδήγησε στην επανάσταση της κβαντομηχανικής.

Η επιφοίτηση λέγεται ότι ήρθε στον μεγάλο γερμανό φυσικό στη διάρκεια ενός ταξιδιού στο Χέλγκολαντ, ένα απομονωμένο γερμανικό νησάκι στη Βόρεια Θάλασσα. Ήταν ο προορισμός που επέλεξε ο 23χρονος τότε φοιτητής για να ανακουφιστεί από μια άσχημη αλλεργική κρίση, δεδομένου ότι το νησί δεν είχε δέντρα και γύρη.

Έναν αιώνα μετά, περίπου 300 φυσικοί, ανάμεσά τους τουλάχιστον τέσσερις νομπελίστες, συμμετείχαν σε συνέδριο που πραγματοποιήθηκε στις 9 Ιουνίου στο Χέλγκολαντ -ένα συνέδριο που σύμφωνα με τους διοργανωτές γιόρτασε τα γενέθλια της κβαντικής φυσικής.

Μετά το τέλος των πρωινών ομιλιών, το συνέδριο έκανε διάλειμμα μέχρι τις 7 το απόγευμα προκειμένου να μπορέσουν οι επισκέπτες να γνωρίσουν το νησί και να συζητήσουν τη μεγάλη κληρονομιά του Χάιζενμπεργκ, γράφει το περιοδικό Nature που συμμετείχε στην εκδήλωση.

Μεταξύ άλλων, οι σύνεδροι μπόρεσαν να δουν τον πελώριο κρατήρα που δημιουργήθηκε το 1947, όταν το βρετανικό ναυτικό ισοπέδωσε το Χέλγκολαντ με την ισχυρότερη μη πυρηνική έκρηξη όλων των εποχών, θέλοντας να προλάβει την κατασκευή στρατιωτικής βάσης από τη Γερμανία.

Μητρομηχανική

Ο Χάιζενμπεργκ είναι περισσότερο γνωστός από την «αρχή της απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ», σύμφωνα με την οποία είναι αδύνατο να γνωρίζει κανείς με ακρίβεια τη θέση και ταυτόχρονα την ταχύτητα ενός οποιουδήποτε υποατομικού σωματιδίου.

Είναι μια από τις βασικές αρχές της κβαντικής μηχανικής που μοιάζουν να παραβιάζουν την ανθρώπινη λογική για τον κόσμο γύρω μας.

Ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ το 1933. Ο σπουδαίους γερμανός φυσικός γεννήθηκε το 1901 και πέθανε το 1976.

Η αρχή είχε γίνει to 1925 στο Χέλγκολαντ, όπου ο Χάιζενμπεργκ περνούσε ξάγρυπνος τις νύχτες του δουλεύοντας τις ιδέες του.

Ο γερμανός φοιτητής προβληματιζόταν με τις αποτυχημένες προηγούμενες προσπάθειες να περιγραφούν οι τροχιές των ηλεκτρονίων γύρω από τους πυρήνες των ατόμων. Σήμερα γνωρίζουμε ότι τα ηλεκτρόνια δεν περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα όπως οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο, αλλά υπάρχουν μόνο ως φευγαλέα σύννεφα πιθανοτήτων, τα λεγόμενα ατομικά τροχιακά.

Ο Χάιιζενμπεργκ ξαφνικά συνειδητοποίησε ότι τα ηλεκτρόνια, τα οποία δεν έδειχναν να υπακούουν σε κανόνες, πρέπει να περιγράφονται αποκλειστικά με βάση τα παρατηρούμενα μεγέθη τους, όπως η συχνότητα και η ένταση του φωτός που εκπέμπουν τα άτομα.

Συνειδητοποιώντας τις δυνητικές συνέπειες της ιδέας του, ο Χάιζενμπεργκ άρχισε να περιφέρεται ταραγμένος στο νησί πριν δει το ξημέρωμα από την κορυφή ενός βράχου.

Η περιγραφή των ηλεκτρονίων με τον τρόπο που σκέφτηκε ο Χάιζενμπεργκ απαιτούσε την ανάπτυξη ενός νέου μαθηματικού πλαισίου που ονομάστηκε μητρομηχανική και έπαιξε κομβικό ρόλο στη γέννηση της κβαντικής μηχανικής.

Η ιδέα ξεκίνησε από τον Χάιιζενμπεργκ αλλά απέκτησε την τελική της μορφή χάρη στο έργο δύο συνεργατών του Χάιζενμπεργκ, του Μαξ Μπορν και του Πασκουάλ Τζόρνταν.

Η σύγκρουση ανάμεσα στην τυχαιότητα της κβαντομηχανικής και τους ντετερμινιστικούς κανόνες στους οποίους βασίζεται η υπόλοιπη σύγχρονη φυσική ήταν φυσικά ένα από τα βασικά θέματα συζήτησης μεταξύ των συνέδρων στο Χόλγκεραντ.

Στον έναν αιώνα που πέρασε από το ταξίδι του Χάιζενμπεργκ στη Βόρεια Θάλασσα, οι φυσικοί δεν έχουν καταλήξει σε ομόφωνη ερμηνεία για τα παράξενα του κβαντικού κόσμου. Είναι η συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων πράγματι τυχαία, ή μήπως δεν γνωρίζουμε αρκετά για να την προβλέψουμε.

Ας ελπίσουμε ότι οι οριστικές απαντήσεις θα έρθουν πριν από την επέτειο των 200 ετών από τη γέννηση της κβαντομηχανικής.