Του Χρήστου Λάσκου
για το βιβλίο: Nicole Yunger Halpern, Κβαντικό ατμοπάνκ
Τα ψυχρά θέρεται, θερμόν ψύχεται, υγρόν αυαίνεται, καρφαλέον νοτίζεται.
—Ηράκλειτος
Η διατύπωση του Ηράκλειτου, που προηγείται, μας δίνει μια θεμελιώδη πλευρά της κοσμοεικόνας που είχαν οι αρχαίοι Έλληνες φυσικοί φιλόσοφοι.
Μας λέει, λοιπόν, ο «σκοτεινός φιλόσοφος» ότι “Τα ψυχρά θερμαίνονται, το θερμό ψύχεται, το υγρό ξεραίνεται, το στεγνό δροσίζεται”.
Από την άλλη, στα σπαράγματα που έχουν μείνει από το έργο του, υπάρχει και το περίφημο “Φύσις κρύπτεσθαι φιλεί”.
Που πάει να πει πως υπάρχουν πράγματα στη Φύση, που μπορούμε να αντιληφθούμε με την απλή παρατήρηση, με την άμεση χρήση των αισθήσεών μας, αλλά θα πρέπει να γνωρίζουμε πως η ερμηνεία τους βρίσκεται στο «βάθος των πραγμάτων». Η ερμηνεία, δηλαδή, δεν μπορεί να προκύψει παρά βάσει ιδεών, που δεν αντιστοιχούν σε αυτά που βλέπουμε.
Άλλωστε, περίπου την ίδια εποχή, ο Δημόκριτος θα ισχυρίζονταν πως ο κόσμος αποτελείται από άτομα, σωμάτια, δηλαδή, απολύτως μη-παρατηρήσιμα, ο κατάλληλος συνδυασμός των οποίων παράγει όλα τα παρατηρήσιμα.
Της Φύσης της αρέσει να κρύβεται, λοιπόν. Αγαπάει να κρύβεται. Και η δουλειά της φιλοσοφίας —της φυσικής, σήμερα— είναι να αποκαλύπτει αυτά που δεν φαίνονται. Να πηγαίνει, δηλαδή, πέρα από τα φαινόμενα, όχι για να τα υπερβεί, αλλά για να τα εξηγήσει.
Το βιβλίο της Halpern είναι χαρακτηριστικό παράδειγμα ενός τέτοιου εγχειρήματος.
Η Χάλπερν επιχειρεί να συνδέσει τις πιο πρόσφατες εξελίξεις στη φυσική με μια από τις μείζονες θεωρίες στο χώρο της κλασσικής φυσικής του 19ου αιώνα, της θερμοδυναμικής. Ονομάζει το βιβλίο «Κβαντικό ατμοπάνκ», για να δείξει τον στενό δεσμό, που ενώνει τη πιο σύγχρονη κβαντική μηχανική με τον «ατμό».
Το «πανκ» έρχεται, νομίζω, να υπογραμμίσει πόσο είναι δυνατό να παραχθεί σπουδαίο επιστημονικό αποτέλεσμα με «ακατάλληλα μέσα». Αν οι ξεκούρδιστες κιθάρες, στη δεκαετία του ’70, παρήγαγαν μεγάλη μουσική, παράδοξες επιστημονικές συνθέσεις μπορούν, παρόμοια, να προσεγγίσουν τη μελωδία της Φύσης με πολύ επαρκέστερο τρόπο από ό,τι οι πιο συμβατικές επιλογές.
Η Χάλπερν, λοιπόν, θα επιχειρήσει να δείξει πόσο φυσικές θεωρίες, όπως η κβαντική φυσική —ιδίως, η κβαντική υπολογιστική—, η θεωρία της πληροφορίας και η θερμοδυναμική μπορούν να συντεθούν, απαντώντας σε θεμελιώδη ερωτήματα και δίνοντας την ευκαιρία να παραχθεί νέα, εξαιρετικά πρωτοποριακή, τεχνολογία. Όπως οι κβαντικοί υπολογιστές, οι οποίοι, αξιοποιώντας ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων, θα κάνουν τους υπολογισμούς σε απείρως μικρότερο χρόνο.
Οι κβαντικοί υπολογιστές επιδιώκουν να αντικαταστήσουν τα τρανζίστορ —καλύτερα, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα των σημερινών συσκευών— από άτομα, πολύ πολύ μικρότερα αντικείμενα, δηλαδή, χρησιμοποιώντας τις κβαντικές τους ιδιότητες.
Ότι, σα να λέμε, είναι, εκτός από σωματίδια, και κύματα.
Ότι, ενόσω μια ιδιότητά τους, π.χ., η θέση τους στον χώρο, δεν μετριέται, βρίσκονται σε μια κατάσταση υπέρθεσης. Δηλαδή, δεν βρίσκονται σε ένα συγκεκριμένο, μοναδικό, σημείο του χώρου, αλλά εδώ κι εκεί κι εκεί, για τα οποία γνωρίζουμε μόνο πιθανότητες.
Ότι, αν τα διεμπλέξουμε, παραμένουν απόλυτα συσχετισμένα, ακόμη κι αν απομακρυνθούν «στο άπειρο». Σε αυτήν την περίπτωση, η μέτρηση της τιμής ενός μεγέθους στο ένα σωμάτιο σημαίνει απόλυτη βεβαιότητα για την αντίστοιχη τιμή στο άλλο —έστω κι αν βρίσκεται «σε άπειρη απόσταση». Είναι σα να αλληλεπιδρούν ακαριαία. Σαν ένα μήνυμα να ταξιδεύει με άπειρη ταχύτητα. Η σχετικότητα, όμως, μας λέει πως η μέγιστη ταχύτητα στη φύση είναι αυτή του φωτός —πολύ λιγότερο από άπειρη. Άρα, η επικοινωνία δεν αφορά ανταλλαγή μηνυμάτων, αλλά κάτι πολύ θεμελιωδέστερο.
Η αξιοποίηση αυτών των ιδιοτήτων μας δίνει ήδη τη δυνατότητα να «κατασκευάσουμε» τους πρώτους μικρούς κβαντικούς υπολογιστές. Όταν θα προοδεύσουμε αρκετά θα μπορούμε να έχουμε υπολογισμούς σε δευτερόλεπτα εκεί που οι πιο προηγμένοι τωρινοί υπολογιστές θα χρειάζονταν χρόνια.
Από την άλλη, η σύνθεση της κβαντικής υπολογιστικής με την θεωρία της πληροφορίας θα δώσει τη δυνατότητα για μια πολύ βαθύτερη σύλληψη στοιχειωδών διαδικασιών «στα βάθη του πράγματος».
Σύμφωνα με ένα δημοφιλή ορισμό, πληροφορία είναι η ικανότητα να διακρίνουμε μεταξύ εναλλακτικών επιλογών. Όταν έχουμε να αντιμετωπίσουμε πολλαπλά ενδεχόμενα, όσο πιθανότερο είναι να συμβεί κάποιο τόσο μικρότερη πληροφορία περιέχει. Η ποσότητα της πληροφορίας είναι αντίστροφη της πιθανότητας.
Για να δώσω ένα παράδειγμα, ας υποθέσουμε πως έχω στα χέρια μου ένα ποτήρι και το αφήνω να πέσει. Σπάει σε χίλια κομμάτια. Η εύτακτη υπόσταση έχει αντικατασταθεί από εκτεταμένη αταξία. Η ποσότητα πληροφορίας που περιέχει το ποτήρι είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν των σκόρπιων θραυσμάτων. Γι’ αυτό και η πιθανότητα ύπαρξης του πρώτου είναι κατά πολύ μικρότερη αυτής των δεύτερων. Αυτός, άλλωστε, είναι ο λόγος που παρατηρούμε τη θραύση του ποτηριού, ποτέ, όμως, την αυθόρμητη επανένωση των θραυσμάτων, για να ξαναφτιάξουν το ποτήρι. Προσοχή! Η πιθανότητα να ξαναφτιαχτεί το ποτήρι δεν είναι μηδενική, είναι, όμως, πολύ μικρή.
Δεν είναι βέβαιο πως κατανοούμε πάντοτε τι σημαίνει η πιθανοκρατία τη φυσική. Δίνω ένα ακόμη ενδεικτικό, αν και όχι άμεσα σχετικό, παράδειγμα. Αν βάλετε μια μαϊμού να παίζει πιάνο και της δώσετε τον κατάλληλο χρόνο —τρισεκατομμύρια ή και παραπάνω χρόνια;— κάποια στιγμή, η σειρά από νότες που, εντελώς τυχαία, θα παίξει στα πλήκτρα θα δώσει την Σονάτα του Σεληνόφωτος ή την Ελβίρα Μάντιγκαν. Όσο περισσότερη η πληροφορία τόσο μικρότερη η πιθανότητα, τόσο μεγαλύτερος ο απαιτούμενος χρόνος.
Αυτή η όψη της θεωρίας της πληροφορίας τη συνδέει σφιχτά με την θερμοδυναμική. Και η θερμοδυναμική είναι ο πυρήνας του βιβλίου της Χάλπερν.
Τι είναι, όμως, η θερμοδυναμική;
Πρόκειται για τον κλάδο της φυσικής, που μελετάει την ενέργεια —τις μορφές που μπορεί να πάρει και τον μετασχηματισμό των μορφών, από τη μία στην άλλη.
Από το Λύκειο ξέρουμε, για παράδειγμα, πως ένα σώμα διαθέτει δυναμική ενέργεια λόγω της θέσης, στην οποία βρίσκεται. Όσο ψηλότερα από την επιφάνεια της θάλασσας τόσο μεγαλύτερη η δυναμική ενέργεια. Αντίστοιχα, η κινητική ενέργεια είναι αυτή που διαθέτει ένα σώμα λόγω της ταχύτητάς του. Αν αφήσουμε να πέσει το σώμα από ένα ύψος η ταχύτητά του διαρκώς αυξάνεται, επομένως, η κινητική του ενέργεια μεγαλώνει, ενώ η δυναμική μειώνεται.
Τη στιγμή, που χτυπάει στο έδαφος, ανάλογα με την ελαστικότητά του, ένα μέρος της κινητικής του ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα.
Η θερμότητα συνδέεται άμεσα με τον τρόπο κίνησης των ατόμων ή μορίων ενός σήματος και τους περιβάλλοντός του.
Αν έχουμε ένα αέριο, όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία του τόσο μεγαλύτερη κινητική ενέργεια διαθέτουν τα άτομά του. Η θερμότητα κάνει τα άτομα να κινούνται άτακτα και άσκοπα. Ρίχνοντας τη θερμοκρασία μπορούμε να το μετατρέψουμε σε υγρό, που είναι περισσότερο εύτακτο και, συνεχίζοντας τη μείωση, το μετατρέπουμε σε ακόμη πιο εύτακτο στερεό.
Δεδομένης της πολύ μεγαλύτερης πιθανότητας να είναι ένα σώμα άτακτα διαρρυθμισμένο σε σχέση με ένα τακτοποιημένο, η πορεία της φυσικής εξέλιξης είναι προς όλο και περισσότερη αταξία. Η ισορροπία, από αυτήν την άποψη, σημαίνει μεγάλη αταξία, ενώ τα δομημένα, εύτακτα συστήματα, όπως το ποτήρι προηγουμένως, είναι συστήματα μακριά από την ισορροπία.
Η ισορροπία είναι κατάσταση μέγιστης εντροπίας σε τεχνική γλώσσα, δηλαδή, μέγιστης αταξίας. Αυτό που συμβαίνει στο σύμπαν, λοιπόν, είναι μια διαδρομή προς όλο και πιο υποβαθμισμένη ενέργεια, όλο και μικρότερη δυνατότητα παραγωγής ωφέλιμου έργου. Μια διαδρομή προς μια κατάσταση ισορροπίας με όλο και χαμηλότερη θερμοκρασία. Ήδη σήμερα η μέση θερμοκρασία του σύμπαντος είναι περίπου −270° Κελσίου, με το απόλυτο μηδέν να βρίσκεται στους −273°. Ζούμε σε έναν πολύ παγωμένο κόσμο, που συνεχίζει να παγώνει.
Τον 19ο αιώνα αυτή η συνθήκη ονομάστηκε Θερμικός Θάνατος του Σύμπαντος. Στο μέλλον όλα θα πεθάνουν. Δεν θα υπάρχουν άστρα, πλανήτες, γαλαξίες, όλος ο (διά)κοσμος μέλλει να χαθεί. Το σύμπαν θα είναι ένα άμορφο «αέριο», το οποίο διαρκώς θα αραιώνει και διαρκώς θα παγώνει.
Δεν θα επιμείνω στο σημείο αυτό. Υπάρχει μια πολύ ενδιαφέρουσα —και φιλοσοφικά— σχετική συζήτηση.
Θα επανέλθω σε αυτό, που είναι αδιαμφισβήτητο και θεμελιώδες. Ο κόσμος οδεύει προς όλο και μεγαλύτερη αταξία, όλο και λιγότερη συνολική ωφέλιμη ενέργεια, όλο και λιγότερη κίνηση. Συνεχίζει, όμως, να παράγει και περίτεχνες, αισθητικά υψηλές, μορφές. Λιγότερες, αλλά συνεχίζει.
Στην πραγματικότητα, το μυστηριώδες, από την άποψη της βασικής φυσικής, βέλος του χρόνου, το γεγονός πως υφίσταται παρελθόν, παρόν και μέλλον, μπορεί να αποδοθεί στη πορεία αυτή. Βαίνοντας προς όλο και μεγαλύτερη αταξία σημαίνει πως η πορεία μας έχει κατευθυντικότητα —από ένα παρελθόν μέγιστης τάξης σε ένα μέλλον απόλυτης αταξίας.
Η Χάλπερν διεξέρχεται αυτά τα ζητήματα με πολύ ενδιαφέροντα, νομίζω, τρόπο.
Συνδέει —και, έτσι, αυξάνει κατά πολύ την ερμηνευτική τους αξία— τις κλασικές θεωρίας της πληροφορίας και της θερμοδυναμικής, μεταξύ τους και με τη κβαντική μηχανική και υπολογιστική. Μας μαθαίνει πράγματα για τη κβαντοπληροφορική και τη κβαντική θερμοδυναμική. Μας πληροφορεί περιεκτικά για όλα όσα βρίσκονται στην αιχμή της έρευνας σήμερα.
Φυσικά, το βιβλίο είναι απαιτητικό —δεν υπάρχει βασιλική οδός για την επιστήμη, που έλεγε κι ο Μαρξ. Είναι απαιτητικό, αλλά και προσβάσιμο.
Ως προς αυτό, η δουλειά του μεταφραστή είναι σπουδαία.
Σε ό,τι αφορά την υλική υφή του βιβλίου, το χαρτί, το δέσιμο, το εξώφυλλο…, που τόση σημασία έχει για την αναγνώστρια, το Κάτοπτρο είναι, για άλλη μια φορά, εγγύηση.
Ηλεκτρονικό περιοδικό Fractal, (www.fractalart.gr), 10 Ιουνίου 2025
