Του Παναγιώτη Σωτηρόπουλου,
Ευρωπαϊκό Σχολείο Βρυξελλών ΙΙΙ
Η παροιμία, «κάλλιο αργά παρά ποτέ», συνοψίζει την εκτίμηση πολλών για τη φετινή βράβευση με το Nobel Φυσικής του Άγγλου επιστήμονα Roger Penrose. Ο μαθηματικός, φυσικός, στοχαστής που προσεγγίζει την ομορφιά των μαθηματικών με μια ασυμβίβαστη επιστημονική αυστηρότητα, είναι γνωστός στο κοινό όχι μόνο για την εκλαΐκευση της σύγχρονης κοσμολογίας αλλά και για την προβληματική που ανέπτυξε στην κατανόηση της συνείδησης.
Πολλοί πιστεύουν ότι σύστοιχο χαρακτηριστικό μιας πληθωρικής επιστημονικής προσωπικότητας από τα παιδικά χρόνια είναι μοναδικής σύλληψης νοητική ικανότητα, εμβάθυνσης των προβλημάτων και ανεύρεσης λύσεων με ταχύτητα. Ο Penrose αναφέρει, για την περίπτωσή του πως δεν τον χαρακτήριζε η συναρπαστική εικόνα του ευφυούς μαθητή με την εξαιρετική ταχύτητα ανταπόκρισης στις μαθηματικές προκλήσεις.
«Ήμουν πάντα πολύ αργός. Ήμουν πράγματι καλός στα μαθηματικά, αλλά δεν ήμουν απαραίτητα πολύ καλός στις εξετάσεις», υπενθύμισε σε συνέντευξή του.
«Αλλά ο δάσκαλος συνειδητοποίησε ότι αν μου έδινε αρκετό χρόνο, θα τα πήγαινα καλά. Βασικά έπρεπε να κάνω το κάθε τι, ξεκινώντας από τις πρώτες αρχές».
Η υπομονή και η ενθάρρυνση του δασκάλου, στον Καναδά την περίοδο του πολέμου, ήταν ίσως καθοριστικές για την εξέλιξη του Penrose. Το ενδιαφέρον του για την τοπολογία, τον κλάδο των μαθηματικών που ασχολείται με τις αναλλοίωτες ιδιότητες ενός γεωμετρικού αντικειμένου που υφίσταται συνεχείς παραμορφώσεις, όπως τέντωμα, στρίψιμο, τσαλάκωμα και κάμψη, αλλά όχι σχίσιμο ή κόλληση τον οδήγησε στη μελέτη των μυστηρίων του σύμπαντος, τις μαύρες τρύπες. Πριν από τη θεμελιώδη εργασία του το 1965, τα μοντέλα για τις μαύρες τρύπες περιορίζονταν στην περιγραφή του σχηματισμού αυτών των αθέατων αντικειμένων, αλλά συχνά απορρίπτονταν ως εξιδανικευμένες καταστάσεις με τέλεια συμμετρία που θα ήταν απίθανο να συμβεί στον «πραγματικό κόσμο». Η σύγχρονη τοπολογία έχοντας αναπτύξει το μαθηματικό πλαίσιο για τη μελέτη αναλλοίωτων για παθολογικούς χώρους ήταν το κατάλληλο μαθηματικό εργαλείο που σε συνδυασμό με άλλες θεωρίες επέτρεψε στον Άγγλο επιστήμονα να ερμηνεύσει ότι οι μαύρες τρύπες ήταν συνέπεια της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Einstein.
Με όρους τοπολογικούς και φυσικούς ο Penrose έδειξε ότι μια μοναδικότητα (singularity), δηλ. μια κατάσταση άπειρης πυκνότητας και πίεσης με ελάχιστο όγκο, θα ήταν μια γενεσιουργός προσδοκία, ανεξάρτητα από τη συμμετρία,. Η μοναδικότητα αυτή, μεγάλη συγκέντρωση μάζας σε μια μικρή περιοχή, δεν είναι παρατηρήσιμη, καθώς περιβάλλεται από έναν συνοδευτικό ορίζοντα που καθιστά αθέατη τη μαύρη τρύπα. Πρόκειται για περιοχές του χώρου με ξεχωριστά χαρακτηριστικά όπου η ύλη έχει καταρρεύσει από μόνη της και όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που τίποτα, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να βρει έναν τρόπο να διασχίσει.
Οφείλουμε στον Steven Hawking την ανακάλυψη ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν τελικά να εκπέμπουν κβαντική ακτινοβολία, την «ακτινοβολία Hawking», που σημαίνει πως αυτά τα εξωπραγματικά αντικείμενα συρρικνώνονται με τη μετατροπή της μάζας σε ενέργεια σε μια διεργασία αύξησης της βαρύτητας και θερμοκρασίας με παράλληλη μείωση της μάζας και της επιφάνειας. Η τρέχουσα κατανόηση του σύμπαντος μας υπαγορεύει ότι όλη η ύλη τελικά θα αραιωθεί σε μηδενική πυκνότητα, με τεράστιες μαύρες τρύπες να εξατμιστούν τελικά σε μαζική ενέργεια. Αν επομένως αποδεχθούμε ένα σύμπαν που διέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας πρέπει κατ’ ανάγκην να είχε ως αρχή μία χωροχρονική μοναδικότητα.
Η μετάβαση από έναν θεωρητικό κλάδο των μαθηματικών στην Κβαντική Φυσική και την Κοσμολογία δεν ήταν η μοναδική συνεισφορά του Penrose στην επιστήμη. Ακόμη κι ένα γεωμετρικό αντικείμενο όπως οι επικαλύψεις ή επιστρώσεις (πλακοστρώσεις) με συγκεκριμένη διαδικασία επανάληψης των μοτίβων (πλακάκια που αποτελούνται από περισσότερες από μία φιγούρες) αποδείχθηκε χρήσιμο στη χημεία. O Roger Penrose, εμπνευσμένος από τη χαρακτική του Escher, ανακάλυψε μέθοδο για επιστρώσεις χωρίς ενδιάμεσα κενά με τρόπο μη περιοδικό χρησιμοποιώντας 2 ρομβικές κυψελίδες με ίδιο μήκος πλευρών αλλά με διαφορετικές οξείες γωνίες (η μία με 72ο και η άλλη με 36ο). Η περίφημη πλέον μη περιοδική επίστρωση Penrose για συγκεκριμένο είδος πενταγώνων οδήγησε στην ανακάλυψη της πενταπλής συμμετρίας της κρυσταλλικής δομής, τους ημικρυστάλλους. Κι αν αναρωτηθείτε ποιο ενδιαφέρον έχουν αυτές οι παράξενες δομές που δίχασαν για μεγάλο διάστημα τους ειδικούς, σκεφτείτε πως αργότερα διαπιστώθηκε πως οι ημικρύσταλλοι είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας που όμως τη μετατρέπουν σε ηλεκτρισμό, ενώ ως υλικά χρησιμοποιούνται για τη μηχανική αντοχή (θωράκιση), για την κατασκευή αντικολλητικών επιφανειών (τηγάνια) όπως επίσης και για την κατασκευή LED φωτών.
Ακόμη και το περίφημο χαρακτικό του Escher της σκάλας που αδυνατείς να διακρίνεις αν ανεβαίνει ή κατεβαίνει φέρει τη σφραγίδα της έμπνευσης του Penrose από κοινού με τον πατέρα του.
«Προσπάθησα να δημιουργήσω διαγράμματα με δρόμους και ποτάμια και τρένα και πράγματα, τα οποία ήταν αδύνατον να υπάρξουν. Και μετά το απλοποίησα σε αυτό που θεώρησα ως την ουσία του, που ήταν αυτό που ονομάζουν τριπλή λαβή (σημ. όπως το πρόσθετο στο τιμόνι ποδηλασίας). Είναι απλώς ένα τρίγωνο φτιαγμένο από τρεις ράβδους κολλημένους μαζί με έναν αδύνατο τρόπο. Και το έδειξα στον πατέρα μου και τον εντυπωσίασε και άρχισε να κατασκευάζει κτίρια, τα οποία ήταν αδύνατα, και τελικά κατέληξε με μια σκάλα».
Η δημοφιλία του Penrose οφείλεται κυρίως στα βιβλία του που υποστηρίζουν πως η συνείδηση δεν είναι αλγοριθμική. Στο βιβλίο του The Emperor’s New Mind, ο Penrose απέρριψε έντονα το αναγωγικό υπολογιστικό μοντέλο της σκέψης και της συνείδησης, σε αντίθεση με τον Marvin Minsky που από τα πρώτα βήματα της Τεχνητής Νοημοσύνης υποστήριζε ότι η σκέψη είναι υπολογιστής κατασκευασμένος από κρέας. Το ανθρώπινο μυαλό είναι μη αλγοριθμικό και, κατά συνέπεια, ένα υπολογιστικό μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης δεν μπορεί ποτέ να επιτύχει συγκεκριμένα μαθηματικά καθήκοντα που μόνο ένας ανθρώπινος νους είναι ικανός να διεκπεραιώσει, υποστηρίζει ο Άγγλος επιστήμονας. Κανένας υπολογιστής δεν μπορεί επομένως να μιμηθεί την ανθρώπινη συνείδηση. Αυτό συμβαίνει επειδή, σύμφωνα με τoν Penrose, το θεώρημα του Gödel καθιστά τη μαθηματική κατανόηση ουσιαστικά μη αλγοριθμική. (Τα θεωρήματα μη πληρότητας του Gödel απέδειξαν τα όρια του μαθηματικού φορμαλισμού: Το πρώτο θεώρημα δηλώνει ότι σε οποιοδήποτε σταθερό τυπικό σύστημα F που περιέχει την αριθμητική, υπάρχουν προτάσεις της γλώσσας F που δεν μπορούν ούτε να αποδειχθούν ούτε να απορριφθούν στο F. Σύμφωνα με το δεύτερο θεώρημα, ένα τυπικό σύστημα δεν μπορεί να αποδείξει ότι το ίδιο το σύστημα είναι συνεπές (υποθέτοντας ότι είναι πράγματι συνεπές)). Η προσέγγιση του Roger Penrose είναι παράδοξη φαινομενικά καθώς επιχειρεί να ερμηνεύσει ένα μυστήριο, τη συνείδηση, με ένα άλλο μυστηριώδες πεδίο, τη κβαντική φυσική. Παράλληλα θέτει στο επίκεντρο του στοχασμού θεμελιώδη ερωτήματα για τη θέση μας στο σύμπαν. Είναι η συνείδηση ένα επιφαινόμενο αυτού του συγκεκριμένου σύμπαντος; Ή εξαρτάται η ίδια η έννοια ενός σύμπαντος από την παρουσία του; Η συνείδηση αντιλαμβάνεται απλώς την πραγματικότητα ή εξαρτάται η πραγματικότητα από αυτήν; Εμφανίστηκε απλώς η συνείδηση ως αποτέλεσμα της εξέλιξης; Ή, κατά κάποιο τρόπο, ήταν πάντα «έξω εκεί» στον κόσμο;
Πληθωρική η συγγραφική παραγωγή του Penrose δεν προσφέρεται για μια αδρομερή περιγραφή στον χώρο ενός σημειώματος. Αξίζει όμως ως επίλογος να αναφερθεί η ουτοπική αλληγορία ενός οικουμενικού στοχαστή όπως εκφράστηκε μέσα από το βιβλίο «White Mars» με τον Brian Aldiss. Ένα τολμηρό και εκπληκτικό όραμα για μια νέα κοινωνία που ξεφεύγει από τις στάχτες του παλιού. Στο όχι τόσο μακρινό μέλλον, ο Άνθρωπος έχει αρχίσει να αποικίζει τον γειτονικό πλανήτη μας, τον Άρη. Τα εδραιωμένα εταιρικά και εθνικά συμφέροντα έχουν καταστρώσει το σχέδιο, αλλά μερικοί οραματιστές προσπαθούν να κρατήσουν τον Άρη απαλλαγμένο από τις κρυμμένες ιδεολογίες που μαστίζουν τη Γη και τη μετέτρεψαν σε μια μολυσμένη ερημική περιοχή πολέμου και πείνας. Η αποικία μόλις άρχισε να ριζώνει στο έδαφος του Άρη όταν η επικοινωνία με το EUPACUS – όπως είναι γνωστά τα βιομηχανικά έθνη της Γης – διακόπτεται πλήρως. Οι περιβαλλοντικές και οικονομικές πιέσεις τελικά ξέφυγαν από τον έλεγχο και ο πολιτισμός, όπως γνωρίζουμε, έχει καταρρεύσει. Χωρίς ελπίδα διαφυγής ή στήριξης από τη Γη, οι Αρειανοί πρέπει να ξεπεράσουν τα τρομερά εμπόδια που αντιμετωπίζουν και να σφυρηλατήσουν μια νέα συμμαχία για επιβίωση. Με τον γενναίο Tom Jefferies, οι άποικοι αγωνίζονται να χτίσουν έναν νέο τρόπο ζωής με βάση την αναζήτηση της γνώσης, τη βελτίωση των ανθρώπινων συνθηκών και την εξάλειψη των μίσους και των ψευδαισθήσεων που οδηγούν στη δυστυχία στο παρελθόν.