Η ιστορική φωτογραφία από το 5ο Συνέδριο Σολβέ. Εικονίζονται οι: `Ορθιοι (από αριστερά):Ο. Πικάρ, E. Ενριό, Π. Έρενφεστ, E. Ερζέν, Τ. ντε Ντοντέ, E. Σρέντινγκερ, Ζ.-E. Βερσαφέλτ, Β. Πάουλι, Β. Χάιζενμπεργκ, Ρ.Χ. Φάουλερ, Λ. Μπριλουέν. Μεσαία σειρά (από αριστερά): Π. Ντεμπέι, M. Κνούντσεν, Ο.Λ. Μπραγκ, Χ.A. Κράμερς, Π.A.M. Ντιράκ, A.Χ. Κόμπτον, Λ. ντε Μπρολί, M. Μπορν, N. Μπορ. Πρώτη σειρά (από αριστερά): I. Λάνμουρ, M. Πλανκ, Μ. κιουρί, Χ.Α. Λόρεντζ, A. Αϊνστάιν, Π. Λανζεβέν, Σ.-E. Γκυ, Τ.T.Ρ. Γουίλσον, O.Γ. Ρίτσαρντσον.   

_______________________________________________________________________

Από 24 έως τις 29 Οκτωβρίου 1927, με θέμα «Ηλεκτρόνια και Φωτόνια». έλαβε χώρα το 5ο Συνέδριο Solvay στις Βρυξέλλες, το οποίο θεωρείται ορόσημο για την Κβαντική Θεωρία, καθώς συγκέντρωσε τους κορυφαίους φυσικούς της εποχής και αποτέλεσε το βήμα για τον καθοριστικό διάλογο σχετικά με την ερμηνεία των νέων κβαντικών φαινομένων και τη διαμόρφωση της Σύγχρονης Κβαντικής Μηχανικής.

Το συνέδριο ήταν καθοριστικό για την επίλυση των συγκρουόμενων ερμηνειών της κβαντικής θεωρίας, όπως η αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg, η φύση της κυματοσυνάρτησης και η αρχή της υπέρθεσης, τα οποία άνοιξαν τον δρόμο για την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής. 

Οι μεγαλύτεροι φυσικοί του κόσμου συναντήθηκαν εκεί για να συζητήσουν την πρόσφατα διατυπωμένη κβαντική θεωρία. Οι κορυφαίες μορφές ήταν οι Albert Einstein και Niels Bohr. Δεκαεπτά από τους 29 συμμετέχοντες βραβεύθηκαν με Νόμπελ, συμπεριλαμβανομένης της Curie που είχε βραβευθεί με δυο Νόμπελ, στη φυσική και στην χημεία. Πέντε από τους συμμετέχοντες στο συνέδριο, οι Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Paul Dirac και Erwin Schrödinger, περιλαμβάνονται στην λίστα των δέκα κορυφαίων φυσικών όλων των εποχών.

Το 5ο συνέδριο υπήρξε επίσης η κορύφωση του αγώνα μεταξύ του Αϊνστάιν και των οπαδών του επιστημονικού ρεαλισμού, που ήθελαν τους αυστηρούς κανόνες της επιστημονικής μεθόδου όπως αυτοί είχαν διατυπωθεί από τον Τσαρλς Σάντερς Περς (και αργότερα από τον Καρλ Πόπερ), ενώ ο Μπορ και οι ινστρουμενταλιστές επιθυμούσαν πιο χαλαρούς κανόνες βασιζόμενους στα αποτελέσματα. Από εκεί και πέρα η προσέγγιση του Μπορ επεκράτησε στη σύγχρονη φυσική.

Υπήρξαν δύο ομάδες με αντίπαλες απόψεις.

Η μία ομάδα η “Η Σχολή της Κοπεγχάγης” υπό τον Bohr, στην οποία ήταν επίσης οι: Heisenberg, Pauli, Jordan, Born κ.α.

Βασικά στοιχεία της ερμηνείας της “Σχολής της Κοπεγχάγης” είναι: η “Αρχή της Απροσδιοριστίας” ή “Αβεβαιότητας” του Heisenberg και η “Αρχή της Συμπληρωματικότητας” του Bohr.

Ο Bohr αμφισβητούσε στο μικρόκοσμο την «αιτιότητα» (ανάλογα με την αιτία διαμορφώνεται και το αποτέλεσμα) και την «τοπικότητα» ( λόγω της πεπερασμένης ταχύτητας μετάδοσης της πληροφορίας- με ανώτατο όριο c- τα σώματα δεν μπορούν να αλληλεπιδράσουν ακαριαία). Θεωρούσε πως η πιθανολογική φύση των προβλέψεων στην κβαντομηχανική, ήταν θεμελιώδης για την θεωρία.

Ο παρατηρητής, μέσω της διαδικασίας της μέτρησης, μετέχει στο αποτέλεσμα των μετρήσεων. Άρα δεν έχουμε ακριβείς μετρήσεις των φυσικών φαινομένων και επομένως δεν υπάρχει αντικειμενική πραγματικότητα αλλά πολλές μορφές πραγματικότητας, εξαρτώμενες από τον παρατηρητή που τις μετρά.

Μέσω της αρχής της συμπληρωματικότητας, αποδίδεται από τον Bohr, το χαρακτηριστικό της δυαδικότητας στον υποατομικό κόσμο. Οι ερμηνείες κύμα – σωματίδιο είναι αμοιβαία αποκλυόμενες, δεν είναι αντιφατικές αλλά συμπληρωματικές. (Σε ένα κβαντικό φαινόμενο ο προσδιορισμός των πειραματικών συνθηκών καθορίζει ποιο χαρακτηριστικό θα εκδηλωθεί).

Η “αρχή της συμπληρωματικότητας” αφορά και τα φυσικά μεγέθη, ενώ η “αρχή της αβεβαιότητας” είναι μια εξίσωση που προσδιορίζει τα όρια που επιβάλλονται στη δυνατότητα μας να κάνουμε μετρήσεις στα συμπληρωματικά μεγέθη. Για τον Bohr η παράξενη φύση του κβαντικου κόσμου οφείλεται στη συμπληρωματικότητα.

Στην άλλη ομάδα ήταν οι Einstein, de-Broglie, Schrödinger.

Ο Einstein υποστήριξε τη ρεαλιστική ερμηνεία ότι δηλαδή υπάρχει αντικειμενική πραγματικότητα που δεν εξαρτάται από αυτόν που κάνει τη μέτρηση.

Επομένως ισχύει η «αιτιοκρατία» και η «αρχή της τοπικότητας».

Στο συνέδριο ο Einstein παρουσίασε δύο νοητικά πειράματα ( μονής και διπλής σχισμής) για να αποδείξει ότι η Κβαντομηχανική είναι ελλιπής θεωρία και μπορούμε να προσδιορίσουμε εύκολα τη θέση και συγχρόνως την ορμή ηλεκτρονίου.

Μετά την απάντηση του Bohr ο Einstein παραδέχτηκε την ήττα του σε αυτό το γύρο. Συνέχισε όμως την αμφισβήτηση προς τη Σχολή της Κοπεγχάγης.

Η αντιπαράθεση συνεχίστηκε και στο επόμενο στο 6ο συνέδριο Solvay.

Βασικά Θέματα των Συζητήσεων

• Αρχή της Απροσδιοριστίας: 

  Η συζήτηση εστιάστηκε στην αρχή της απροσδιοριστίας του Heisenberg και στις συνέπειές της για τον προσδιορισμό της θέσης και της ορμής των σωματιδίων. 

• Διπλή Φύση Κυμάτων-Σωματιδίων: 

  Η ιδέα του Louis de Broglie για τη διπλή φύση των σωματιδίων και την κυματική φύση του φωτός αποτέλεσε κεντρικό σημείο συζήτησης. 

• Ερμηνεία της Κβαντικής Θεωρίας: 

  Ο ρόλος και η ερμηνεία των μετρήσεων, η αρχή της υπέρθεσης και η πιθανοκρατική φύση των κβαντικών γεγονότων συζητήθηκαν λεπτομερώς. 

• Εμπλοκή (Entanglement): 

  Η κβαντική εμπλοκή, που υπονοεί την απουσία τοπικότητας μεταξύ των συστημάτων, συζητήθηκε επίσης, θέτοντας τις βάσεις για τη μετέπειτα κατανόηση αυτού του κβαντικού φαινομένου. 

____________________________________________________________________________

Η Κβαντική Φυσική (Παλαιά Κβαντικη Φυσική) ξεκινά το 1900 όταν ο Plank εισάγει την έννοια της κβάντωσης της ενέργειας της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας κατά την αλληλεπίδρασή της με την ύλη.

Πέντε χρόνια αργότερα ο Einstein, γενικεύοντας τις ιδέες του Plank για τη φύση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ότι αυτή αποτελείται από κβάντα, φτάνει στην ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου. Αυτή η ανακάλυψη του έδωσε το βραβείο

Μέχρι και το 1920 ο Einstein και ο Bohr πρωτοστατούσαν στο νέο τομέα της φυσικής, που στηριζόταν πάνω στην έννοια του κβάντου.

Ο Δανός Niels Bohr δημιούργησε στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης την καλύτερη, πιθανότατα ομάδα στην Κβαντική Φυσική, την ονομαζόμενη “Σχολή της Κοπεγχάγης“.

Το 1926 ένας σπουδαίος φυσικός ο Born, από την ομάδα του Bohr, προτείνει πως η κβαντική μηχανική θα πρέπει να εξηγείται βάσει των πιθανοτήτων και όχι βάσει άλλων αιτιοκρατικών κριτηρίων.

Κάπου εκεί, ο δρόμος του Einstein και του Bohr χωρίζει, διχάζοντας τον επιστημονικό κόσμο και ανοίγοντας ίσως τη μεγαλύτερη αντιπαράθεση στον κόσμο της φυσικής.

«Εγώ, σε κανένα βαθμό, δεν πιστεύω ότι ο Θεός παίζει ζάρια» γράφει ο Αϊνστάιν σε γράμμα του στον Γερμανό φυσικό Born, εκφράζοντας του την διαφωνία του. Αυτή η φράση έχει μείνει στην ιστορία, ενώ αρκετοί την συνδέουν εσφαλμένα με την αμφισβήτηση του Einstein προς την κβαντομηχανική, κάτι που δεν ισχύει. Ο Einstein οφείλει το Νόμπελ του στην έννοια της κβάντωσης, ενώ τα έργα του χρησιμοποιήθηκαν ως θεμέλιοι λίθοι για το «χτίσιμο» της κβαντικής θεωρίας. Αυτό που δεν μπορούσε να αποδεχτεί, ήταν η «τυχαιότητα» μέσα στους νόμους της φυσικής.

Πηγές: Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο, Wikipedia, physics4u

Ταινία από το 5ο συνέδριο Solvay