Η Υπόθεση Κατά του Πυρηνικού Ατόμου (1963)

Από τον Dewey Larson - 22 ερωτήσεις και απαντήσεις - Unbekoming Περίληψη βιβλίου

Σας ευχαριστώ θερμά για το ενδιαφέρον σας και την αναδημοσίευση των άρθρων μου. Θα εκτιμούσα ιδιαίτερα αν, κατά την κοινοποίηση, σ̲υ̲μ̲π̲ε̲ρ̲ι̲λ̲α̲μ̲β̲ά̲ν̲α̲τ̲ε̲ ̲κ̲α̲ι̲ ̲τ̲ο̲ν̲ ̲σ̲ύ̲ν̲δ̲ε̲σ̲μ̲ο̲ ̲(̲l̲i̲n̲k̲)̲ ̲τ̲ο̲υ̲ ̲ά̲ρ̲θ̲ρ̲ο̲υ̲ ̲μ̲ο̲υ̲. Αυτό όχι μόνο αναγνωρίζει την πηγή, αλλά επιτρέπει και σε άλλους να ανακαλύψουν περισσότερο περιεχόμενο. Η υποστήριξή σας είναι πολύτιμη για τη συνέχιση της δουλειάς μου.

---

Απόδοση στα ελληνικά: Απολλόδωρος - Unbekoming | 27 Νοεμβρίου 2025

---

Το 1963, ενώ οι φυσικοί γιόρταζαν τη χρυσή εποχή του κλάδου τους - διασπώντας άτομα, κατασκευάζοντας επιταχυντές, κερδίζοντας βραβεία Νόμπελ - ένας μηχανικός ονόματι Dewey B. Larson δημοσίευσε ένα βιβλίο στο οποίο ισχυριζόταν ότι ολόκληρη η δομή της ατομικής φυσικής βασιζόταν σε μια πενηντάχρονη παρεξήγηση. Το πυρηνικό άτομο, αυτή η εμβληματική εικόνα των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω από έναν πυκνό πυρήνα όπως οι πλανήτες γύρω από τον ήλιο, μπορεί να μην υπάρχει καθόλου. Όχι επειδή τα άτομα δεν υπάρχουν, αλλά επειδή ο «πυρήνας» που υποτίθεται ότι ανακάλυψε ο Ernest Rutherford το 1911 μπορεί στην πραγματικότητα να είναι ολόκληρο το άτομο, χωρίς ηλεκτρόνια που περιστρέφονται, χωρίς κβαντικά άλματα μεταξύ των κελυφών, χωρίς παράδοξα κύματος-σωματιδίου - απλά μικροσκοπικά άτομα που χωρίζονται από σχετικά τεράστιους χώρους, τα οποία παρερμηνεύτηκαν για μισό αιώνα ως πολύπλοκες εσωτερικές δομές.

Το επιχείρημα του Larson ξεκινά με το περίφημο πείραμα του Rutherford με το φύλλο χρυσού, όπου τα σωματίδια άλφα που εκτοξεύονταν στο μεταλλικό φύλλο περνούσαν ως επί το πλείστον, ενώ μερικά ανακλώνται σε οξείες γωνίες. Ο Rutherford κατέληξε στο συμπέρασμα ότι είχε βρει έναν μικροσκοπικό, πυκνό πυρήνα στο κέντρο του ατόμου, με ηλεκτρόνια να περιστρέφονται στον περιβάλλοντα κενό χώρο. Αλλά ο Larson επισημαίνει ότι τα ίδια αποτελέσματα θα προέκυπταν αν τα άτομα ήταν απλά πολύ μικρότερα από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως, χωρισμένα από σχετικά μεγάλες αποστάσεις ακόμη και στην «στερεά» ύλη. Τα σωματίδια άλφα διέρχονταν από τον κενό χώρο μεταξύ των ατόμων, όχι από τα ίδια τα άτομα. Αυτή η απλούστερη εξήγηση δεν απαιτούσε νέα φυσική, ειδικές δυνάμεις, επαναστατικές έννοιες - ωστόσο, δεν εξετάστηκε ποτέ σοβαρά. Αντίθετα, η φυσική ξεκίνησε να αναπτύσσει όλο και πιο περίπλοκες θεωρίες για να εξηγήσει τη συμπεριφορά ενός πυρήνα που ίσως να μην υπήρχε.

Οι συνέπειες αυτού του πιθανού σφάλματος επεκτείνονται σε όλους τους κλάδους της ατομικής φυσικής. Όταν τα ηλεκτρόνια αρνήθηκαν να υπακούσουν στους ηλεκτρομαγνητικούς νόμους στις υποτιθέμενες τροχιές τους, ο Bohr απλώς δήλωσε ότι αυτοί οι νόμοι δεν ίσχυαν μέσα στα άτομα. Όταν τα πειράματα συμπίεσης έδειξαν ότι η ύλη συρρικνώνεται συνεχώς - κάτι αδύνατο αν τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν σταθερές κβαντικές τροχιές - οι φυσικοί επινόησαν νέες εξαιρέσεις. Όταν το παρατηρούμενο ηλεκτρόνιο δεν συμπεριφερόταν καθόλου όπως το θεωρητικό ατομικό ηλεκτρόνιο, οι θεωρητικοί αφαίρεσαν τις ιδιότητές του μέχρι που ο Heisenberg δήλωσε ότι δεν «υπήρχε αντικειμενικά», αλλά ήταν απλώς ένα μαθηματικό σύμβολο. Κάθε αντίφαση αντιμετωπίστηκε με μια άλλη επιδιόρθωση, έναν άλλο ειδικό κανόνα, μια άλλη αρχή που δήλωνε το πρόβλημα άλυτο, αντί να παραδεχτεί ότι η θεωρία μπορεί να είναι λανθασμένη. Οι σύγχρονοι φυσικοί βρέθηκαν στην παράλογη θέση να ισχυρίζονται ότι τα άτομα «δεν έχουν πραγματικές ιδιότητες», ενώ οι μηχανικοί κατασκευάζουν καθημερινά συσκευές που εξαρτώνται ακριβώς από αυτές τις ιδιότητες.

Αυτό που κάνει την κριτική του Larson συναρπαστική δεν είναι μόνο η εναλλακτική του ερμηνεία, αλλά και η συστηματική του αποκάλυψη του τρόπου με τον οποίο η επιστήμη προστατεύει τις καθιερωμένες θεωρίες από θεμελιώδεις αμφισβητήσεις. Καταγράφει τον κυκλικό συλλογισμό όπου τα συμπεράσματα υποθέτουν τις προϋποθέσεις τους, τις «αρχές της ανικανότητας» που δηλώνουν τα προβλήματα ως άλυτα αντί για λανθασμένες θεωρίες, τη μαθηματική πολυπλοκότητα που χρησιμοποιείται ως προπέτασμα καπνού όταν αποτυγχάνουν οι απλούστερες προσεγγίσεις. Το βιβλίο του μοιάζει λιγότερο με επιστημονική εργασία και περισσότερο με νομικό υπόμνημα, στο οποίο κατηγορείται η φυσική ότι επέλεξε την περίπλοκη αδυναμία αντί της απλής αναθεώρησης. Είτε τελικά έχει δίκιο είτε άδικο, ο Larson αναγκάζει τους αναγνώστες να αντιμετωπίσουν ένα δυσάρεστο ερώτημα: θα μπορούσαν χιλιάδες λαμπροί επιστήμονες να περάσουν έναν αιώνα επεξεργάζοντας ένα λάθος, απλώς και μόνο επειδή κανείς δεν σκέφτηκε να ελέγξει αν τα θεμέλια ήταν σταθερά; Στην επιστήμη, όπως και στη ζωή, οι πιο επικίνδυνες υποθέσεις είναι αυτές που δεν γνωρίζουμε ότι κάνουμε.

Με ευχαριστίες στον Dewey Larson.

Η υπόθεση κατά του πυρηνικού ατόμου: Dewey B. Larson

Αναλογία

Φανταστείτε ένα μεγαλοπρεπές παλάτι που στέκεται εδώ και γενιές, με τις κορυφές του να φτάνουν στον ουρανό και τις αίθουσές του γεμάτες θησαυρούς γνώσης. Οι τουρίστες συρρέουν για να θαυμάσουν την αρχιτεκτονική του, οι φοιτητές απομνημονεύουν κάθε διάδρομο και οι φρουροί του παλατιού το ανακηρύσσουν περήφανα ως το ωραιότερο κτίριο που έχει χτιστεί ποτέ. Αλλά μια μέρα, ένας περίεργος επισκέπτης αποφασίζει να εξετάσει τα θεμέλια και κάνει μια εκπληκτική ανακάλυψη: ολόκληρο το παλάτι δεν στηρίζεται σε βράχο, αλλά σε μια μόνο τραπουλόχαρτο που ισορροπεί στην άκρη.

Αυτή είναι η ιστορία που αφηγείται ο Dewey Larson για την ατομική φυσική. Το 1911, ο Ernest Rutherford έβαλε μια κάρτα στο έδαφος - την ερμηνεία του για ένα πείραμα. Ο Bohr γρήγορα έχτισε μια πλατφόρμα πάνω σε αυτή την κάρτα το 1913. Μέχρι το 1920, είχε κατασκευαστεί ένας ολόκληρος όροφος. Σήμερα, ένα παλάτι εκατό ορόφων από μαθηματικές εξισώσεις, βραβεία Νόμπελ και βεβαιότητες από τα σχολικά βιβλία υψώνεται από πάνω. Ωστόσο, κανείς δεν έχει ελέγξει αν η πρώτη κάρτα τοποθετήθηκε σωστά.

Όταν προέκυψαν προβλήματα - όταν τα δωμάτια δεν ταίριαζαν ή οι σκάλες δεν οδηγούσαν πουθενά - οι αρχιτέκτονες δεν αμφισβήτησαν τα θεμέλια. Αντ’ αυτού, επινόησαν νέους κανόνες: «Σε αυτό το παλάτι, η βαρύτητα λειτουργεί διαφορετικά». «Αυτές οι πόρτες δεν χρειάζεται να ανοίγουν. Θα τις ονομάσουμε σύμβολα». «Αν δεν μπορείτε να δείτε καθαρά το δωμάτιο, αυτό είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα της ορατότητας του παλατιού». Κάθε επιδιόρθωση έκανε τη δομή πιο περίπλοκη, πιο ακατανόητη και πιο αποσυνδεδεμένη από το έδαφος πάνω στο οποίο υποτίθεται ότι στεκόταν.

Οι ξεναγοί του παλατιού λένε τώρα στους επισκέπτες ότι το κτίριο «δεν έχει πραγματικές φυσικές ιδιότητες» και υπάρχει «μόνο ως μαθηματικά σχέδια». Ωστόσο, οι μηχανικοί στα εργαστήρια του υπογείου συνεχίζουν να κατασκευάζουν πραγματικές συσκευές χρησιμοποιώντας πραγματικές ατομικές ιδιότητες, προφανώς αγνοώντας ότι στον επάνω όροφο οι θεωρητικοί ισχυρίζονται ότι τέτοιες ιδιότητες δεν υπάρχουν.

Εν τω μεταξύ, έξω από το παλάτι, τα αποδεικτικά στοιχεία συσσωρεύονται σαν χιόνι στους τοίχους. Τα άτομα συμπιέζονται όταν δεν πρέπει. Τα σωματίδια μετατρέπονται το ένα στο άλλο, όπως το νερό που γίνεται πάγος και μετά ατμός. Τα υποτιθέμενα μόνιμα δομικά στοιχεία διαλύονται και ανασυντίθενται. Αλλά αντί να ελέγξουν τα θεμέλια, οι φρουροί του παλατιού προσθέτουν περισσότερους κανόνες, περισσότερες εξαιρέσεις, περισσότερους μαθηματικούς πύργους που κλίνουν σε αδύνατες γωνίες.

Ο Larson δεν προτείνει να γκρεμίσουμε εντελώς το παλάτι. Ορισμένα δωμάτια περιέχουν πραγματικούς θησαυρούς - τις κβαντικές ανακαλύψεις του Planck, φασματοσκοπικά μοτίβα, μαθηματικές σχέσεις που προβλέπουν και εξηγούν. Αλλά αυτοί οι θησαυροί δεν εξαρτώνται από εκείνη την πρώτη τραπουλόχαρτο. Θα μπορούσαν να μεταφερθούν σε μια δομή χτισμένη πάνω σε βράχο, μια δομή που δεν απαιτεί να πιστεύουμε σε αδύνατα πράγματα πριν το πρωινό.

Η τραγωδία δεν είναι ότι ο Rutherford μπορεί να έβαλε λάθος την τραπουλόχαρτο του - ο καθένας μπορεί να παρερμηνεύσει ένα πείραμα. Η τραγωδία είναι ότι έναν αιώνα αργότερα, με πολύ περισσότερες γνώσεις και αποδείξεις, η επιστημονική κοινότητα εξακολουθεί να αρνείται να κοιτάξει κάτω και να ελέγξει αν αυτή η κάρτα στέκεται πραγματικά σε σταθερό έδαφος ή αιωρείται στον αέρα, κρεμασμένη μόνο από τη συλλογική επιμονή ότι πρέπει να βρίσκεται εκεί επειδή το παλάτι από πάνω είναι πολύ όμορφο, πολύ περίπλοκο και πολύ σημαντικό για να στέκεται στο κενό.

Εξήγηση του ασανσέρ του ενός λεπτού

Το 1911, ο Ernest Rutherford έριξε σωματίδια σε φύλλο χρυσού και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα άτομα έχουν έναν μικροσκοπικό, πυκνό πυρήνα με ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω του - σαν ένα μικροσκοπικό ηλιακό σύστημα. Αυτό έγινε η βάση όλης της ατομικής φυσικής. Αλλά ο Larson επισημαίνει κάτι αξιοσημείωτο: ο Rutherford θα μπορούσε να είχε καταλήξει σε ένα απλούστερο συμπέρασμα - ότι τα ίδια τα άτομα είναι απλώς πολύ μικρότερα από το αναμενόμενο, με κενό χώρο μεταξύ τους.

Σκεφτείτε το: αν τα άτομα είναι μικροσκοπικά σημεία που χωρίζονται από σχετικά μεγάλες αποστάσεις, θα έχετε ακριβώς τα αποτελέσματα του Rutherford χωρίς να χρειάζεστε μυστηριώδεις πυρήνες. Τα στοιχεία ταιριάζουν καλύτερα με αυτή την απλούστερη εξήγηση. Τα στερεά συμπιέζονται συνεχώς υπό πίεση, κάτι που δεν θα έπρεπε να συμβαίνει αν τα ηλεκτρόνια υπήρχαν σε σταθερές τροχιές. Το ηλεκτρόνιο που παρατηρούμε στα πειράματα δεν συμπεριφέρεται καθόλου όπως το θεωρητικό ατομικό ηλεκτρόνιο, το οποίο υποτίθεται ότι πηδά μαγικά μεταξύ τροχιών και υπάρχει μόνο ως σύννεφα πιθανότητας.

Εδώ είναι το ζουμί: οι σύγχρονοι φυσικοί έχουν μπλέξει προσπαθώντας να σώσουν τη πυρηνική θεωρία. Έχουν δηλώσει ότι τα άτομα «δεν έχουν πραγματικές ιδιότητες» και υπάρχουν μόνο ως μαθηματικές εξισώσεις. Ωστόσο, οι μηχανικοί κατασκευάζουν καθημερινά λειτουργικές συσκευές βασισμένες σε πολύ πραγματικές ατομικές ιδιότητες. Όταν τα σωματίδια συνέχιζαν να μετατρέπονται το ένα στο άλλο – ύλη σε ενέργεια, πρωτόνια σε νετρόνια – αντί να αμφισβητήσουν αν τα άτομα έχουν «μέρη», οι φυσικοί απλώς πρόσθεσαν περισσότερες διορθώσεις και εξαιρέσεις.

Ο Larson υποστηρίζει ότι περάσαμε έναν αιώνα χτίζοντας πάνω σε θεμέλια που δεν εξετάστηκαν ποτέ σωστά. Όχι επειδή οι επιστήμονες είναι ανίκανοι, αλλά επειδή όταν μια ιδέα γίνεται ορθόδοξη, η επιστημονική κοινότητα αντιστέκεται στο να ελέγξει τις θεμελιώδεις παραδοχές. Όπως στα «Νέα ρούχα του βασιλιά», χιλιάδες λαμπρές μυαλά επεξεργάζονται λεπτομερώς μια δομή που μπορεί να μην υπάρχει καθόλου.

Περίληψη των 12 σημείων

1. Η Ρωγμή στα Θεμέλια: Το πείραμα του Rutherford το 1911, που έδειξε ότι τα σωματίδια διέρχονταν από φύλλο χρυσού, θα μπορούσε να σημαίνει ότι τα άτομα έχουν πυρήνες Ή απλά ότι τα άτομα είναι πολύ μικρότερα από τους χώρους μεταξύ τους - η απλούστερη εξήγηση δεν εξετάστηκε ποτέ σοβαρά.

2. Το Πρόβλημα της Συμπίεσης: Τα στερεά συμπιέζονται συνεχώς υπό πίεση (το καίσιο χάνει τα 2/3 του όγκου του), κάτι που είναι αδύνατο αν τα ηλεκτρόνια υπάρχουν σε σταθερές κβαντικές τροχιές, όπως απαιτεί το μοντέλο του Bohr - οι τροχιές θα έπρεπε να συρρικνώνονται συνεχώς, παραβιάζοντας την βασική αρχή της κβαντικής θεωρίας.

3. Η Κρίση Ταυτότητας του Ηλεκτρονίου: Το ηλεκτρόνιο που παρατηρούμε πειραματικά έχει καθορισμένες, μετρήσιμες ιδιότητες, ενώ το θεωρητικό ατομικό ηλεκτρόνιο έχει στερηθεί όλες τις ιδιότητές του για να λύσει προβλήματα - ο Heisenberg παραδέχεται ότι δεν «υπάρχει αντικειμενικά», αλλά είναι απλώς ένα μαθηματικό σύμβολο.

4. Η Εσφαλμένη Αντίληψη για τη Ραδιενέργεια: Τα σωματίδια που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια της ραδιενεργού διάσπασης θεωρούνταν ότι προϋπήρχαν στα άτομα, αλλά η σύγχρονη φυσική αναγνωρίζει ότι δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας - αυτό καταργεί την αρχική «απόδειξη» ότι τα άτομα περιέχουν ηλεκτρόνια ως δομικά στοιχεία.

5. Η Αποτυχία της Ηλεκτρικής Δύναμης: Η θεωρία ότι η ηλεκτρική έλξη συγκρατεί τα άτομα μαζί δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί τα μέταλλα συνδεθούν, γιατί παρόμοια άτομα συνδέονται ή πώς τα ουδέτερα άτομα δημιουργούν φορτία εξαρχής - ακόμη και οι υποστηρικτές της θεωρίας παραδέχονται ότι δεν κατανοούν τη μεταλλική σύνδεση.

6. Το Μαθηματικό Παιχνίδι με τα Κελύφη: Όταν οι θεωρίες αποτυγχάνουν, οι φυσικοί προσθέτουν μαθηματική πολυπλοκότητα μέχρι τα προβλήματα να γίνουν «αδύνατα να επιλυθούν στην πράξη» και στη συνέχεια διεκδικούν τη νίκη για την επίλυσή τους «κατ’ αρχήν» - η πολυπλοκότητα γίνεται ασπίδα κατά της διάψευσης και όχι δρόμος προς την κατανόηση.

7. Η Φυλακή της Συμμόρφωσης: Ο Αϊνστάιν περιθωριοποιήθηκε επειδή αμφισβήτησε την ορθοδοξία της κβαντικής φυσικής. Οι επιτροπές των επιστημονικών περιοδικών είναι υπερσυντηρητικές. Ειδικοί με συμφέροντα κρίνουν τις νέες ιδέες, δημιουργώντας ένα σύστημα όπου επαναστατικές ανακαλύψεις μπορούν να παραμείνουν θαμμένες για δεκαετίες, όπως η γενετική του Mendel ή η κινητική θεωρία του Waterston.

8. Η Σύγχυση Μοντέλου-Πραγματικότητας: Το πυρηνικό άτομο είναι απλώς ένα μοντέλο που έχει σχεδιαστεί για να εξηγήσει περιορισμένες παρατηρήσεις, αλλά αντιμετωπίζεται ως πραγματικότητα - όταν το μοντέλο αποτυγχάνει εκτός του στενού πεδίου εφαρμογής του, οι φυσικοί δηλώνουν ότι η ίδια η πραγματικότητα είναι ακατανόητη, αντί να αμφισβητήσουν το μοντέλο.

9. Η Παγίδα της Κυκλικής Συλλογιστικής: Οι «αποδείξεις» υποθέτουν τα συμπεράσματά τους - οι ιοντικοί κρύσταλλοι αποδεικνύουν την ύπαρξη φορτίων επειδή «τα φορτία πρέπει να υπάρχουν»· τα ποζιτρόνια είναι σπάνια επειδή «τα ηλεκτρόνια είναι κοινά», κάτι που πρέπει να αποδειχθεί· τα ίδια στοιχεία ερμηνεύονται με αντίθετους τρόπους για διαφορετικά σωματίδια.

10. Η Ανάλυση των Δομικών Στοιχείων: Εκατοντάδες «στοιχειώδη» σωματίδια χωρίς σαφή ρόλο· όλα τα σωματίδια μετατρέπονται μεταξύ τους (πρωτόνια→νετρόνια, ύλη→ενέργεια)· οι φυσικοί δεν μπορούν πλέον να ορίσουν καν το «στοιχειώδες σωματίδιο» - υποδηλώνοντας ότι τα σωματίδια δεν είναι δομικά στοιχεία, αλλά διαφορετικές μορφές κάτι πιο θεμελιώδους.

11. Η Ιστορική Τύφλωση: Το Πτολεμαϊκό σύστημα λειτούργησε για 1.000 χρόνια πριν αποδειχθεί λάθος. Η θεωρία του φλογιστόν έγινε αποδεκτή από λαμπρούς επιστήμονες. Ωστόσο, οι φυσικοί θεωρούν ότι η τρέχουσα θεωρία είναι η τελική αλήθεια, παρά τις αυξανόμενες αντιφάσεις - η επιτυχία δεν εγγυάται την ορθότητα.

12. Η Εναλλακτική Οδός: Τα στοιχεία δείχνουν ότι τα άτομα είναι ολοκληρωμένες μονάδες κίνησης σε διάφορες μορφές και δεν είναι συναρμολογημένα από μέρη. Η συμπίεση δείχνει ότι η διατομική απόσταση είναι απλώς ισορροπία δυνάμεων και όχι μέγεθος ατόμου. Τα σωματίδια είναι ατελή άτομα και όχι συστατικά, αλλά αυτή η απλούστερη εικόνα αγνοείται επειδή αμφισβητεί παραδοχές αιώνων.

Το Χρυσό Ψήγμα

Αν θυμάστε μόνο ένα πράγμα από το βιβλίο του Larson, θυμηθείτε αυτό: Ο «ατομικός πυρήνας» που μελετά η φυσική εδώ και έναν αιώνα μπορεί στην πραγματικότητα να είναι ολόκληρο το άτομο.

Όταν ο Rutherford έριξε σωματίδια σε φύλλο χρυσού το 1911 και ανακάλυψε ότι τα άτομα ήταν κυρίως κενός χώρος με ένα μικροσκοπικό πυκνό κέντρο, όλοι υπέθεσαν ότι αυτό το πυκνό κέντρο ήταν ένας πυρήνας που περιβαλλόταν από ηλεκτρόνια σε τροχιά. Αλλά το πείραμα υποστηρίζει εξίσου ένα απλούστερο συμπέρασμα: τα ίδια τα άτομα είναι απίστευτα μικρά, και αυτό που μοιάζει με «κενό χώρο» είναι απλώς το κενό μεταξύ των ατόμων, όπως ο χώρος μεταξύ των σκόρπιων μπίλιων σε ένα πάτωμα.

Αυτή η συνειδητοποίηση ξεδιαλύνει τα πάντα. Αν δεν υπάρχει πυρήνας, δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια σε τροχιά. Δεν υπάρχουν μυστηριώδη κβαντικά άλματα. Δεν υπάρχουν σωματίδια που υπάρχουν μόνο ως «σύννεφα πιθανότητας». Δεν υπάρχει ανάγκη για δυνάμεις που λειτουργούν διαφορετικά μέσα στα άτομα. Δεν υπάρχει παράδοξο για το γιατί τα συμπιεσμένα στερεά δεν ακολουθούν τους κβαντικούς κανόνες. Δεν υπάρχει σύγχυση για το γιατί τα παρατηρούμενα ηλεκτρόνια δεν συμπεριφέρονται καθόλου όπως τα θεωρητικά ατομικά ηλεκτρόνια.

Κάθε γρίφος, παράδοξο και κενό στη σύγχρονη ατομική φυσική προέρχεται από την προσπάθεια να εξηγηθεί κάτι που δεν υπάρχει - όπως οι μεσαιωνικοί αστρονόμοι που πρόσθεσαν επικύκλους για να εξηγήσουν την κίνηση των πλανητών σε ένα σύμπαν με κέντρο τη Γη. Τη στιγμή που αλλάζεις προοπτική, οι περιπλοκές εξαφανίζονται.

Η τραγωδία δεν είναι το λάθος - ο καθένας μπορεί να παρερμηνεύσει ένα πείραμα. Η τραγωδία είναι ότι ένας αιώνας λαμπρών μυαλών έχτισε ένα ολόκληρο πεδίο πάνω σε αυτή την υπόθεση χωρίς ποτέ να ελέγξει σοβαρά αν ήταν σωστή. Ήταν τόσο απασχολημένοι με την επεξεργασία των λεπτομερειών της πυρηνικής δομής που κανείς δεν ρώτησε αν ο πυρήνας υπήρχε καθόλου.

Γι’ αυτό ο Larson ονόμασε το βιβλίο του «The Case Against the Nuclear Atom» (Η υπόθεση κατά του πυρηνικού ατόμου). Όχι κατά των ατόμων - κατά της ιδέας ότι τα άτομα έχουν πυρήνες. Είναι η διαφορά μεταξύ του να βλέπεις έναν μακρινό φάρο και του να υποθέτεις ότι είναι ένα πλοίο με ένα φωτεινό φως στον ιστό του. Το φως είναι πραγματικό, αλλά το πλοίο που έχεις φανταστεί γύρω του δεν είναι.

22 Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερώτηση 1: Ποια εναλλακτική ερμηνεία προτείνει ο Larson για τα πειράματα σκέδασης του Rutherford και πώς διαφέρει από την υπόθεση του πυρηνικού ατόμου;

Απάντηση: Ο Rutherford ερμήνευσε τα πειράματα σκέδασης ως αποκαλυπτικά ενός μικροσκοπικού, πυκνού πυρήνα στο κέντρο του ατόμου, με ηλεκτρόνια να περιστρέφονται στον περιβάλλοντα χώρο. Ο Larson προτείνει ότι αυτό που ανακάλυψε ο Rutherford ήταν το ίδιο το άτομο στο σύνολό του - και όχι ένας πυρήνας μέσα σε μια μεγαλύτερη δομή. Τα σωματίδια άλφα διέσχισαν τον φαινομενικά κενό χώρο όχι επειδή τα άτομα είναι ως επί το πλείστον κενά με ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από έναν πυρήνα, αλλά επειδή τα ίδια τα άτομα είναι εξαιρετικά μικρά και ευρέως διαχωρισμένα στα στερεά. Η διατομική απόσταση αντιπροσωπεύει το σημείο ισορροπίας μεταξύ των ελκτικών και απωθητικών δυνάμεων μεταξύ ολόκληρων ατόμων, όχι το μέγεθος των ατόμων που έρχονται σε επαφή.

Ερώτηση 2: Πώς η παρατηρούμενη συμπιεστότητα των στερεών υπό υψηλή πίεση έρχεται σε αντίθεση με τις σταθερές τροχιές των ηλεκτρονίων του μοντέλου Bohr;

Απάντηση: Το μοντέλο Bohr απαιτεί τα ηλεκτρόνια να καταλαμβάνουν συγκεκριμένες, κβαντισμένες τροχιές χωρίς να επιτρέπονται ενδιάμεσες θέσεις. Εάν τα άτομα ήταν σε επαφή όπως υποθέτει το μοντέλο, η συμπίεση θα ανάγκαζε αυτές τις τροχιές να συρρικνώνονται συνεχώς, παραβιάζοντας τη θεμελιώδη κβαντική αρχή ότι επιτρέπονται μόνο ορισμένα διακριτά μεγέθη τροχιών. Πειράματα δείχνουν ότι το καισίου χάνει τα δύο τρίτα του όγκου του υπό 100.000 ατμόσφαιρες, και μέταλλα όπως ο σίδηρος και ο χαλκός μπορούν να συμπιεστούν στο μισό του αρχικού τους όγκου. Αυτή η συνεχής συμπίεση είναι ασυμβίβαστη με τις σταθερές κβαντικές τροχιές, αλλά απόλυτα σύμφωνη με την άποψη του Larson ότι η συμπίεση απλώς μειώνει την απόσταση ισορροπίας μεταξύ ξεχωριστών ατόμων.

Ερώτηση 3: Ποια είναι η κρίσιμη διάκριση που κάνει ο Larson μεταξύ του «πειραματικού ηλεκτρονίου» που παρατηρείται στα εργαστήρια και του υποθετικού «ατομικού ηλεκτρονίου»;

Απάντηση: Το πειραματικό ηλεκτρόνιο είναι μια καλά καθορισμένη, μετρήσιμη οντότητα - μπορούμε να προσδιορίσουμε τη μάζα, το φορτίο και την ταχύτητά του, να ελέγξουμε την κίνησή του και να το χρησιμοποιήσουμε σε συσκευές όπως τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια. Αντίθετα, το υποθετικό ατομικό ηλεκτρόνιο έχει σταδιακά απογυμνωθεί από συγκεκριμένες ιδιότητες για να «λύσει» θεωρητικά προβλήματα. Υποτίθεται ότι μεταπηδά μεταξύ τροχιών ακαριαία χωρίς να διανύει το διάστημα μεταξύ τους, υπάρχει μόνο ως κατανομές πιθανότητας, δεν μπορεί να έχει ταυτόχρονα συγκεκριμένη θέση και ορμή και, σύμφωνα με τον Heisenberg, δεν «υπάρχει αντικειμενικά», αλλά είναι απλώς ένα μαθηματικό σύμβολο. Πρόκειται για θεμελιωδώς διαφορετικές οντότητες που μοιράζονται μόνο το όνομα.

Ερώτηση 4: Γιατί η εκπομπή ηλεκτρονίων κατά τη διάρκεια της ραδιενεργού διάσπασης δεν αποδεικνύει απαραίτητα ότι τα ηλεκτρόνια υπήρχαν ως συστατικά μέσα στο άτομο;

Απάντηση: Η σύγχρονη φυσική αναγνωρίζει ότι τα σωματίδια μπορούν να δημιουργηθούν και να καταστραφούν σε διάφορες διαδικασίες. Οι φυσικοί δέχονται πλέον ότι τα σωματίδια βήτα (ηλεκτρόνια) δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της ραδιενεργού διάσπασης και δεν προϋπάρχουν στο άτομο. Ομοίως, τα φωτόνια που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια της ραδιενέργειας θεωρείται ότι δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Ισχύει η ίδια λογική: αν δεχτούμε ότι τα φωτόνια δημιουργούνται και δεν προϋπάρχουν, και αν γνωρίζουμε ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να δημιουργηθούν σε πολλές άλλες διαδικασίες (παραγωγή ζευγών, κοσμικές ακτίνες), τότε η εκπομπή ηλεκτρονίων δεν παρέχει καμία απόδειξη ότι ήταν συστατικά στοιχεία. Η εκπομπή θα μπορούσε εξίσου να υποδηλώνει δημιουργία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποσύνθεσης.

Ερώτηση 5: Ποια ιστορικά παραδείγματα επιτυχημένων αλλά τελικά λανθασμένων θεωριών χρησιμοποιεί ο Larson για να αμφισβητήσει την τρέχουσα ατομική θεωρία;

Απάντηση: Ο Larson παραθέτει διάφορες θεωρίες που έδωσαν σωστά αποτελέσματα για αιώνες πριν καταρριφθούν. Το γεωκεντρικό σύστημα του Πτολεμαίου προέβλεψε με επιτυχία τις αστρονομικές παρατηρήσεις για πάνω από 1.000 χρόνια. Η θεωρία του φλογιστόν εξηγούσε με συνέπεια την καύση και έγινε αποδεκτή από κορυφαίους επιστήμονες όπως ο Priestley και ο Scheele. Η θερμική θεωρία της θερμότητας και η έννοια του φωτεινού αιθέρα γνώρισαν επίσης μακροχρόνια επιτυχία. Αυτά τα παραδείγματα αποδεικνύουν ότι η ικανότητα μιας θεωρίας να εξηγεί παρατηρήσεις και να κερδίζει καθολική αποδοχή δεν εγγυάται την αλήθεια της - ακριβώς η κατάσταση που, σύμφωνα με τον Larson, υπάρχει με τη θεωρία του πυρηνικού ατόμου.

Ερώτηση 6: Πώς κριτικάρει ο Larson την ηλεκτρική θεωρία της ύλης, ιδίως όσον αφορά τους ιοντικούς δεσμούς και τη συνοχή των στερεών;

Απάντηση: Ο Larson επισημαίνει διάφορα θανάσιμα ελαττώματα. Πρώτον, τα αντίθετα φορτισμένα σωματίδια θα έπρεπε να εξουδετερώνονται κατά την επαφή, όμως τα ιοντικά στερεά υποτίθεται ότι περιέχουν θετικά και αρνητικά ιόντα σε άμεση επαφή. Δεύτερον, πολλές ουσίες που σχηματίζουν ιόντα σε διάλυμα αποδεδειγμένα δεν είναι ιοντικές σε στερεή μορφή, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα ιόντα δημιουργούνται κατά τη διάλυση και δεν προϋπάρχουν. Τρίτον, η θεωρία απαιτεί διαφορετικές εξηγήσεις για τις «ιοντικές» και τις «μη ιοντικές» ενώσεις, εισάγοντας έννοιες όπως τα «κοινά ηλεκτρόνια» που δεν εξηγούν τίποτα σχετικά με την πραγματική συνδετική δύναμη. Τέταρτον, τα μέταλλα δεν μπορούν να εξηγηθούν καθόλου - ακόμη και οι υποστηρικτές της θεωρίας παραδέχονται ότι δεν καταλαβαίνουν γιατί τα μέταλλα παραμένουν ενωμένα. Μια ενιαία άγνωστη συνδετική δύναμη θα ήταν απλούστερη από τις πολλαπλές άγνωστες δυνάμεις που απαιτεί η ηλεκτρική θεωρία.

Ερώτηση 7: Τι είναι ο νόμος του Moseley και γιατί ο Larson υποστηρίζει ότι υποστηρίζει οποιαδήποτε ατομική θεωρία εξίσου, και όχι συγκεκριμένα το πυρηνικό μοντέλο;

Απάντηση: Ο νόμος του Moseley καθιερώνει μια μαθηματική σχέση μεταξύ του ατομικού αριθμού και των χαρακτηριστικών συχνοτήτων των ακτίνων Χ. Ο Moseley ανακάλυψε ότι κάθε στοιχείο περιέχει μια «θεμελιώδη ποσότητα» που αυξάνεται με τακτικά βήματα. Ωστόσο, αυτή η ποσότητα εισέρχεται στις εξισώσεις του μόνο ως αριθμός χωρίς διαστάσεις - θα μπορούσε να είναι οποιοδήποτε είδος μονάδας. Ενώ ο Moseley υπέθεσε ότι ήταν πυρηνικό φορτίο (με βάση την υπόθεση του Rutherford), η μαθηματική σχέση λειτουργεί ανεξάρτητα από το τι είναι στην πραγματικότητα αυτές οι μονάδες. Κάθε ατομική θεωρία πρέπει να λαμβάνει υπόψη τους ατομικούς αριθμούς, οπότε κάθε βιώσιμη θεωρία ικανοποιεί αυτόματα τον νόμο του Moseley. Ο νόμος δεν παρέχει συγκεκριμένη υποστήριξη για το πυρηνικό μοντέλο έναντι των εναλλακτικών.

Ερώτηση 8: Πώς οι ad hoc υποθέσεις και οι «αρχές της ανικανότητας» διαιωνίζουν δυνητικά εσφαλμένες θεωρίες στη φυσική;

Απάντηση: Οι ad hoc υποθέσεις είναι εξειδικευμένες εξηγήσεις που δημιουργούνται για να σώσουν μια θεωρία από αντιφατικές αποδείξεις. Όταν τα ηλεκτρόνια του Bohr παραβίασαν τους ηλεκτρομαγνητικούς νόμους, απλώς υπέθεσε ότι αυτοί οι νόμοι δεν ισχύουν για τα άτομα. Οι αρχές της ανικανότητας δηλώνουν ότι ορισμένα προβλήματα είναι άλυτα, αντί να παραδέχονται τη θεωρητική αποτυχία - όπως να ισχυριζόμαστε ότι δεν μπορούμε ποτέ να γνωρίζουμε ταυτόχρονα τη θέση και την ορμή. Κάθε αντίφαση που αντιμετωπίζεται με μια άλλη υπόθεση δημιουργεί μια δομή που δεν μπορεί να διαψευσθεί. Όπως σημειώνει ο Larson, αυτό μοιάζει με την προσθήκη επικύκλων στην πτολεμαϊκή αστρονομία - κάθε προσθήκη θάβει το αρχικό σφάλμα πιο βαθιά. Μια θεμελιωδώς λανθασμένη θεωρία μπορεί να επιμείνει επ’ αόριστον χρησιμοποιώντας αυτά τα μέσα.

Ερώτηση 9: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός «μοντέλου» και μιας «εικόνας» του ατόμου, και γιατί είναι σημαντική αυτή η διάκριση;

Απάντηση: Ένα μοντέλο είναι ένα εννοιολογικό εργαλείο που έχει σχεδιαστεί για να εξηγεί ορισμένες παρατηρήσεις - μπορεί να αποτυπώνει ορισμένες πτυχές, αγνοώντας άλλες. Το μοντέλο του ατόμου ως μπάλα μπιλιάρδου λειτουργούσε για τη συμπεριφορά των αερίων, αλλά δεν έλεγε τίποτα για την εσωτερική δομή. Μια εικόνα αντιπροσωπεύει την πραγματική φυσική πραγματικότητα. Το πυρηνικό άτομο ξεκίνησε ως μοντέλο του Rutherford, αλλά τελικά αντιμετωπίστηκε ως εικόνα - ως η ίδια η πραγματικότητα. Αυτή η σύγχυση οδηγεί σε παραλογισμούς, όπου οι θεωρητικοί ισχυρίζονται ότι τα άτομα «δεν έχουν άμεσες ιδιότητες» (περιγράφοντας τους περιορισμούς του μοντέλου τους), ενώ οι πειραματιστές μετρούν με επιτυχία τις ατομικές ιδιότητες καθημερινά. Η αναγνώριση της πυρηνικής θεωρίας ως ενός απλώς περιορισμένου μοντέλου, και όχι ως πραγματικότητας, εξηγεί γιατί αποτυγχάνει εκτός του στενού πεδίου εφαρμογής της.

Ερώτηση 10: Πώς εμφανίζεται η κυκλική συλλογιστική σε κοινές αποδείξεις της ατομικής θεωρίας, όπως αυτές που αφορούν ιοντικές ενώσεις;

Απάντηση: Ο Larson παρέχει διάφορα παραδείγματα. Ένα εγχειρίδιο «αποδεικνύει» ότι το NaCl περιέχει ιόντα δείχνοντας την κρυσταλλική του δομή και στη συνέχεια δηλώνοντας ότι «η μόνη πιθανή ερμηνεία» είναι ότι τα άτομα είναι φορτισμένα - αλλά αυτό προϋποθέτει την ηλεκτρική θεωρία που προσπαθούν να αποδείξουν. Ένα άλλο εξηγεί τη σπανιότητα των ποζιτρονίων λέγοντας ότι εξαφανίζονται μέσω σύγκρουσης με ηλεκτρόνια, κάτι που προϋποθέτει ότι το σύμπαν είναι ήδη γεμάτο ηλεκτρόνια - ακριβώς αυτό που προσπαθούν να εξηγήσουν. Η εκπομπή ηλεκτρονίων αναφέρεται ως απόδειξη ότι τα ηλεκτρόνια υπάρχουν στα άτομα, αλλά η ίδια εκπομπή φωτονίων δεν θεωρείται απόδειξη ότι τα φωτόνια προϋπάρχουν στα άτομα. Τα συμπεράσματα είναι προκαθορισμένα από τις υποθέσεις.

Ερώτηση 11: Γιατί η αστάθεια των ελεύθερων νετρονίων δημιουργεί ένα θεμελιώδες πρόβλημα για το μοντέλο πρωτονίου-νετρονίου του πυρήνα;

Απάντηση: Τα ελεύθερα νετρόνια διασπώνται με χρόνο ημιζωής περίπου 13 λεπτών υπό γήϊνες συνθήκες. Εάν τα νετρόνια είναι εγγενώς ασταθή, δεν μπορούν να αποτελούν συστατικά σταθερών ατόμων που υπάρχουν για δισεκατομμύρια χρόνια. Η τυπική απάντηση είναι να υποθέσουμε ότι τα νετρόνια γίνονται σταθερά μέσα στον πυρήνα μέσω κάποιου άγνωστου μηχανισμού - αλλά αυτό είναι μια καθαρή υπόθεση χωρίς ανεξάρτητες αποδείξεις. Ο Larson υποστηρίζει ότι η αποδοχή τέτοιων υποθέσεων δικαιολογείται μόνο αν έχουμε σαφή απόδειξη ότι οι πυρήνες υπάρχουν. Χωρίς τέτοια απόδειξη, η υπόθεση τόσο της ύπαρξης πυρήνων όσο και ενός ειδικού μηχανισμού σταθεροποίησης είναι εντελώς αδικαιολόγητη - είναι η χρήση μιας αβάσιμης υπόθεσης για να στηρίξει μια άλλη.

Ερώτηση 12: Ποιες φιλοσοφικές συνέπειες σχετικά με τον ελεύθερο βούληση και τον ντετερμινισμό συνάγει ο Larson από τη συζήτηση για την Αρχή της Αβεβαιότητας;

Απάντηση: Ο Larson υποστηρίζει ότι η φιλοσοφική συζήτηση είναι θεμελιωδώς λανθασμένη. Οι φιλόσοφοι υποθέτουν ότι η Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg αντιπροσωπεύει τη φωνή της φύσης, αποκαλύπτοντας μια εγγενή αβεβαιότητα που μπορεί να επιτρέπει την ελεύθερη βούληση. Ωστόσο, η αβεβαιότητα είναι μια ιδιότητα του ατομικού μοντέλου της Κοπεγχάγης, όχι των φυσικών ατόμων. Είτε τα γεγονότα είναι αυστηρά προκαθορισμένα είτε περιλαμβάνουν τυχαία στοιχεία, εξακολουθούν να παράγουν συγκεκριμένα αποτελέσματα. Ο ελεύθερος βούληση, αν υπάρχει, πρέπει να είναι σε θέση να υπερισχύει αυτών των αποτελεσμάτων - κάτι που είναι ασυμβίβαστο τόσο με τον ντετερμινισμό όσο και με την στατιστική πιθανότητα. Η αρχή αυτή δεν μας λέει τίποτα για τον ελεύθερο βούληση, διότι περιγράφει τους περιορισμούς ενός θεωρητικού μοντέλου και όχι τις ιδιότητες της πραγματικότητας. Όπως κατέληξε ο Schrödinger, η κβαντομηχανική δεν συμβάλλει σε τίποτα στη συζήτηση για τον ελεύθερο βούληση.

Ερώτηση 13: Πώς η αποδεδειγμένη εναλλαξιμότητα της ύλης, της ενέργειας και της ακτινοβολίας αμφισβητεί την έννοια των ατόμων ως «δομικών στοιχείων»;

Απάντηση: Η έννοια των «δομικών στοιχείων» απαιτεί μόνιμα, διακριτά συστατικά που συνδυάζονται για να σχηματίσουν άτομα. Ωστόσο, τα πειράματα δείχνουν ότι όλες οι βασικές οντότητες είναι εναλλάξιμες: τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια εξαφανίζονται σε ακτινοβολία, τα πρωτόνια γίνονται νετρόνια, τα άτομα υφίστανται σχάση και σύντηξη, τα μεσόνια δημιουργούνται από κινητική ενέργεια και διασπώνται σε άλλα σωματίδια, η μάζα μετατρέπεται σε ενέργεια στους αντιδραστήρες, ενώ οι επιταχυντές μετατρέπουν την ενέργεια σε μάζα. Αυτό υποδηλώνει μια κοινή υποκείμενη ουσία που μπορεί να πάρει διάφορες μορφές - περισσότερο σαν πλαστελίνη παρά δομικά στοιχεία. Ακόμη και ο Heisenberg παραδέχεται ότι «υπάρχει μόνο ένα είδος ύλης». Τα υποατομικά σωματίδια φαίνεται να είναι ατελή άτομα και όχι ατομικά συστατικά.

Ερώτηση 14: Τι ρόλο παίζει η πίεση συμμόρφωσης εντός της επιστημονικής κοινότητας στην αποτροπή αμφισβητήσεων των καθιερωμένων θεωριών;

Απάντηση: Ο Larson περιγράφει την έντονη πίεση για αποδοχή των «επίσημων» απόψεων. Ο Αϊνστάιν περιθωριοποιήθηκε όταν αντιτάχθηκε στην ορθοδοξία της κβαντικής θεωρίας - «εξαφανίστηκε εντελώς από την επιστημονική σκηνή». Οι διαφωνούντες μπορούν να αμφισβητήσουν λεπτομέρειες, αλλά όχι τα βασικά στοιχεία. Η αμφισβήτηση της βασικής θεωρίας ισοδυναμεί με επαγγελματικό αυτοκτονία. Οι πανεπιστημιακοί φυσικοί που απέρριψαν την κβαντική θεωρία θα ήταν σαν «άθεοι στο ιερατείο». Η αξιολόγηση των νέων ιδεών ανατίθεται σε ειδικούς που έχουν συμφέρον να διατηρήσουν την τρέχουσα θεωρία. Οι επιτροπές των επιστημονικών περιοδικών είναι υπερσυντηρητικές. Το αποτέλεσμα: οι επαναστατικές ιδέες από «μαχητικές» προσωπικότητες μπορεί να επιτύχουν, αλλά οι ανακαλύψεις από «αποσυρμένους» ερευνητές όπως ο Waterston ή ο Mendel παραμένουν θαμμένες για δεκαετίες.

Ερώτηση 15: Ποιες σημαντικές επιστημονικές ανακαλύψεις αναφέρει ο Larson που αρχικά αγνοήθηκαν ή απορρίφθηκαν (Mendel, Waterston);

Απάντηση: Ο Mendel δημοσίευσε τους νόμους της κληρονομικότητας το 1866, αλλά αγνοήθηκαν εντελώς μέχρι που ανακαλύφθηκαν εκ νέου το 1900 - η γενετική παρέμεινε στάσιμη για 34 χρόνια. Ο Waterston υπέβαλε την πρώτη πλήρη κινητική θεωρία στη Βασιλική Εταιρεία το 1845, αλλά απορρίφθηκε ως «ανοησία, ακατάλληλη ακόμη και για ανάγνωση». Ο Haldane χαρακτήρισε αυτό το γεγονός ως «το πιο καταστροφικό λάθος στην ιστορία της Βασιλικής Εταιρείας», υποστηρίζοντας ότι η θερμοδυναμική θα είχε αναπτυχθεί σύμφωνα με «απλούστερες, πιο σωστές γραμμές» αν το έργο του Waterston είχε δημοσιευτεί. Αυτές οι περιπτώσεις αποδεικνύουν ότι χωρίς κατάλληλους μηχανισμούς αξιολόγησης, κρίσιμες ανακαλύψεις μπορεί να χαθούν επειδή ένας φύλακας δεν αναγνωρίζει τη σημασία τους.

Ερώτηση 16: Πώς οι «ανατριχιαστικές εξωτερίκευσεις», όπως οι θεωρίες για την παραγωγή ενέργειας των άστρων, απεικονίζουν τα προβλήματα της σύγχρονης φυσικής;

Απάντηση: Οι φυσικοί ισχυρίζονται με σιγουριά ότι τα αστέρια παράγουν ενέργεια μέσω της σύντηξης υδρογόνου, βασιζόμενοι σε πειράματα που έχουν πραγματοποιηθεί στις μικροσκοπικές θερμοκρασίες και πιέσεις της Γης και τα οποία έχουν εξάγει συμπεράσματα για αστρικές συνθήκες εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες. Αυτή η «γνώση» γίνεται δόγμα - οι αστρονόμοι την αποδέχονται ακόμη και όταν οι παρατηρήσεις την αντικρούουν. Οι γίγαντες και οι υπεργίγαντες απαιτούν «άγνωστες πηγές ενέργειας», τα μοντέλα λευκών νάνων προκαλούν «ανησυχία» και μερικά αστέρια φαίνονται απίστευτα νεαρά. Αντί να αμφισβητήσουν την εξάπλωση των φυσικών, οι αστρονόμοι παραμορφώνουν το δικό τους πεδίο για να ταιριάζει. Αυτό δείχνει πώς η εικασία σε έναν τομέα εξειδίκευσης γίνεται αδιαμφισβήτητο «γεγονός» σε έναν άλλο, και πώς εξαιρετικά μακροπρόθεσμες εκτιμήσεις αποκτούν ψευδή βεβαιότητα μέσω της επανάληψης.

Ερώτηση 17: Ποια στοιχεία από τους χημικούς δεσμούς, ιδιαίτερα στα μέταλλα και τις μη ιονικές ενώσεις, έρχονται σε αντίθεση με την ηλεκτρονική θεωρία;

Απάντηση: Η ηλεκτρονική θεωρία δεν μπορεί να εξηγήσει τους μεταλλικούς δεσμούς - οι θεωρητικοί παραδέχονται ανοιχτά ότι δεν καταλαβαίνουν γιατί τα μέταλλα συνδεθούν. Οι μη ιονικές ενώσεις απαιτούν παράξενες έννοιες όπως «κοινά ηλεκτρόνια» που ταλαντώνονται μεταξύ των ατόμων για να δημιουργήσουν «δυνάμεις ανταλλαγής», αλλά κανείς δεν εξηγεί πώς προκύπτουν πραγματικά αυτές οι δυνάμεις. Το βανάδιο σχηματίζει τρεις ενώσεις (VO, VN, VC) με πανομοιότυπη κυβική δομή και φαινομενικά πανομοιότυπο δεσμό, αλλά έχει διαφορετικές σθένους σε κάθε μία - κάτι αδύνατο σύμφωνα με την ηλεκτρονική θεωρία. Τα άτομα συνδέονται τόσο εύκολα με ομοειδή φορτία όσο και με αντίθετα φορτία (κάλιο με κάλιο έναντι καλίου με χλώριο), γεγονός που υποδηλώνει ότι η δύναμη δεν είναι ηλεκτρική. Η θεωρία απαιτεί διαφορετικούς μηχανισμούς για κάθε τύπο δεσμού και όχι μια ενιαία εξήγηση.

Ερώτηση 18: Πώς η διάδοση των «στοιχείων σωματιδίων» χωρίς σαφή ρόλο υπονομεύει την έννοια των ατομικών δομικών στοιχείων;

Απάντηση: Η αρχική έννοια υποθέτει ότι τα άτομα αποτελούνται από λίγα στοιχειώδη σωματίδια - ηλεκτρόνια και πρωτόνια. Τώρα οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει εκατοντάδες σωματίδια, πολλά από τα οποία δεν έχουν κανένα κατανοητό ρόλο στην ατομική δομή. Το μεσόνιο μ, για παράδειγμα, δεν έχει γνωστή λειτουργία. Σωματίδια που κάποτε θεωρούνταν στοιχειώδη αποδεικνύονται μετατρέψιμα - δημιουργούνται και καταστρέφονται, μετατρέπονται το ένα στο άλλο και δεν μπορούν να διακριθούν μόνιμα. Οι φυσικοί δεν μπορούν πλέον να ορίσουν καν την έννοια «στοιχειώδες σωματίδιο». Αυτό υποδηλώνει ότι δεν πρόκειται για δομικά στοιχεία, αλλά μάλλον για διαφορετικές μορφές που μπορεί να πάρει η ίδια βασική ουσία - πρωταρχικές μονάδες που σχηματίζονται απευθείας από το θεμελιώδες υπόστρωμα και όχι συστατικά που συνδυάζονται για να σχηματίσουν άτομα.

Ερώτηση 19: Ποιες μεταρρυθμίσεις προτείνει ο Larson για την αξιολόγηση νέων επιστημονικών ιδεών, συμπεριλαμβανομένων των επαγγελματιών κριτικών και των οργανισμών αξιολόγησης;

Απάντηση: Ο Larson προτείνει διάφορες μεταρρυθμίσεις: Πρώτον, τη δημιουργία εξειδικευμένων οργανισμών που θα διεξάγουν προκαταρκτικές ακροάσεις για μη συμβατικές ιδέες, προκειμένου να καθοριστεί αν αξίζουν ευρύτερη εξέταση – όχι για να τις υποστηρίξουν, αλλά για να αφαιρέσουν το στίγμα της «τρελλής ιδέας». Δεύτερον, τη δημιουργία επαγγελματιών επιστημονικών κριτικών (όπως οι λογοτεχνικοί κριτικοί) που δεν είναι προσηλωμένοι σε συγκεκριμένες θεωρίες και μπορούν να παρέχουν αμερόληπτη αξιολόγηση. Τρίτον, την παραγωγή ειδικών εγχειριδίων για ερευνητές που παρουσιάζουν με ειλικρίνεια τις αβεβαιότητες και τις υποθέσεις αντί για ψευδείς βεβαιότητες. Τέταρτον, να εξασφαλιστούν ευκαιρίες για αντίκρουση όταν οι ιδέες απορρίπτονται. Αυτά τα μέτρα θα αποτρέψουν την επανάληψη των περιπτώσεων Mendel και Waterston, όπου πολύτιμες ανακαλύψεις χάθηκαν λόγω αδιαφορίας ή εχθρότητας.

Ερώτηση 20: Με βάση τα πειραματικά στοιχεία, ποια χαρακτηριστικά πρέπει να έχει οποιαδήποτε αντικατάσταση της θεωρίας του πυρηνικού ατόμου (με βάση την κίνηση, κβαντοποιημένη κ.λπ.);

Απάντηση: Η νέα θεωρία πρέπει να εξηγεί: τη μετατρεψιμότητα των σωματιδίων (υποδηλώνοντας ότι όλα είναι μορφές κίνησης, αφού όλα τα σωματίδια μπορούν να μετατραπούν σε ακτινοβολία/κίνηση)· μια δύναμη που εξηγεί τη συνοχή χωρίς ηλεκτρικά φορτία· γιατί τα άτομα είναι πολύ μικρότερα από τις διατομικές αποστάσεις· τη συνεχή συμπιεστότητα χωρίς σταθερές τροχιές· τα φασματοσκοπικά ενεργειακά επίπεδα χωρίς τροχιακά ηλεκτρόνια τις μονάδες Moseley που δεν είναι φορτία ή σωματίδια, τη ραδιενεργή δημιουργία σωματιδίων, τα κβαντισμένα φαινόμενα (επέκταση της κβαντικής έννοιας του Planck) και τα πρωτογενή αντί για στοιχειώδη σωματίδια. Ο Larson προτείνει ότι τα άτομα μπορεί να είναι ολοκληρωμένες μονάδες με διάφορες μορφές. Ο Larson προτείνει ότι τα άτομα μπορεί να είναι ολοκληρωμένες μονάδες με διάφορες μορφές κίνησης που μπορούν να αποσπαστούν, αντί να συναρμολογούνται από μέρη.

Ερώτηση 21: Πώς η άποψη της ερμηνείας της Κοπεγχάγης ότι τα άτομα «δεν έχουν άμεσες και άμεσες ιδιότητες» έρχεται σε αντίθεση με τις πειραματικές παρατηρήσεις;

Απάντηση: Η σχολή της Κοπεγχάγης υποστηρίζει ότι τα άτομα υπάρχουν μόνο ως μαθηματικές αφαιρέσεις - κύματα πιθανότητας χωρίς καθορισμένες ιδιότητες μέχρι να παρατηρηθούν. Ο Heisenberg λέει ότι τα άτομα δεν «υπάρχουν αντικειμενικά» και είναι απλώς «σύμβολα». Ωστόσο, οι πειραματιστές μετρούν συστηματικά τις ατομικές ιδιότητες: μάζα, μαγνητικό ροπή, διατομές, φάσματα. Οι μηχανικοί κατασκευάζουν συσκευές που απαιτούν ακριβή ατομική συμπεριφορά. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο λειτουργεί επειδή τα ηλεκτρόνια έχουν καθορισμένες, ελεγχόμενες ιδιότητες. Αυτή η παράλογη αντίφαση υπάρχει επειδή οι θεωρητικοί περιγράφουν τα όρια του αποτυχημένου μοντέλου τους σαν να περιγράφουν την πραγματικότητα. Το μοντέλο της Κοπεγχάγης δεν έχει ιδιότητες επειδή ασχολείται μόνο με μαθηματικές πτυχές. Τα πραγματικά άτομα έχουν σαφώς καθορισμένες ιδιότητες.

Ερώτηση 22: Ποια συγκεκριμένα παραδείγματα παρέχει ο Larson για τη χρήση της μαθηματικής πολυπλοκότητας με σκοπό την απόκρυψη θεωρητικών αποτυχιών αντί για την επίλυση προβλημάτων;

Απάντηση: Η κβαντομηχανική υποτίθεται ότι επιλύει χημικά προβλήματα «κατ’ αρχήν», αλλά δεν μπορεί να υπολογίσει αποτελέσματα για κανένα συγκεκριμένο μόριο λόγω της «μαθηματικής πολυπλοκότητας». Η θεωρία του σιδηρομαγνητισμού του Heisenberg θεωρείται σωστή, αλλά δεν αποδίδει ποσοτικά αποτελέσματα λόγω της «μεγάλης μαθηματικής πολυπλοκότητας». Όταν τα απλούστερα μαθηματικά αποτυγχάνουν, οι θεωρητικοί προσθέτουν πολυπλοκότητα (μη-κομμωτική άλγεβρα, μη-ευκλείδεια γεωμετρία) γνωρίζοντας ότι θα υπερβεί την υπολογιστική ικανότητα, και στη συνέχεια ισχυρίζονται ότι το πρόβλημα «έχει λυθεί κατ’ αρχήν». Τα μαθηματικά γίνονται αυτό που ο Lande αποκαλεί «πέπλο» που κρύβει απλές έννοιες. Αυτό επιτρέπει στους θεωρητικούς να ισχυρίζονται ότι πέτυχαν, χωρίς να παράγουν επαληθεύσιμα αποτελέσματα – η μαθηματική πολυπλοκότητα γίνεται δικαιολογία για την αποτυχία και όχι δρόμος προς την κατανόηση.

Αν σας άρεσε αυτό το άρθρο, μοιραστείτε το, εγγραφείτε για να λαμβάνετε περισσότερο περιεχόμενο και αν θέλετε να στηρίξετε το συνεχές έργο μου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παρακάτω σύνδεσμο.

---

—Δικτυογραφία:

The Case Against the Nuclear Atom (1963)

The Case Against the Nuclear Atom (1963)