Η «μεταβολή φάσης» και οι συνέπειες στην ζωή μας PDF Εκτύπωση E-mail
Επιστήμη - Επιστημονικά άρθρα
Πέμπτη, 06 Νοέμβριος 2008 11:12

Αν θεωρήσουμε ότι η ζωή στο επίπεδο της ύπαρξής μας είναι μία δόνηση, με τρία βασικά στάδια, γέννηση – ζωή – θάνατος, τότε οφείλουμε να εξετάσουμε τη σημασία των διαφόρων φάσεων, τις οποίες περνάμε στην καθημερινή μας κίνηση εντός του πεδίου του κόσμου μας, σε συνάρτηση με τις επιδράσεις των διαφόρων παραγόντων, μέσω και διά των σχέσεων του δημιουργούμενου δικτύου, που συνδέει τα πάντα.

  

Περνώντας ο άνθρωπος, και όχι μόνο, από μία κατάσταση σε μία άλλη ή από μία φάση σε μία άλλη, αναγκαστικά διέρχεται από ένα μεσοδιάστημα – μετάβαση φάσης - εκείνο που παρεμβάλλεται ανάμεσα στις δύο καταστάσεις. Επειδή η ζωή μας στο φυσικό επίπεδο διέπεται από συνεχείς αλλαγές καταστάσεων, τόσο υλικών, όσο και συναισθηματικών και διανοητικών, χρειάζεται να ερευνήσουμε τη σημασία αυτών των διελεύσεων στην πορεία της εξέλιξής μας.

Ας δανειστούμε, κατ’ αρχήν  παραδείγματα από τη φύση. 

Οι μεταβάσεις φάσεων συναντιούνται παντού. Από την κρυστάλλωση του νερού σε πάγο, την ευθυγράμμιση των ηλεκτρονικών σπιν μέσα σ’ ένα σιδηρομαγνήτη, την εμφάνιση υπεραγωγιμότητας σ’ ένα υλικό που ψύχεται όλο και σε χαμηλότερη θερμοκρασία, την μετάβαση ολόκληρης της Γης από ψυχρές, παγετώδεις περιόδους σε θερμές, μεσοπαγετώδεις περιόδους (όπως αυτή που διανύουμε τώρα), την κοινωνικο-οικονομική μετάβαση από την εποχή των κυνηγών στην εποχή των αγροτών και κτηνοτρόφων, από τη φεουδαρχική κοινωνική οργάνωση στην καπιταλιστική, μέχρι τον σχηματισμό του χωροχρόνου κατά το Big Bang. Οι μεταβολές φάσεων, όμως μπορούν να παρατηρηθούν και στη ζωή των ανθρώπων, σε διάφορους τομείς, στις καταστάσεις του ατόμου, στις σχέσεις του με άλλους παράγοντες, στην οικονομία, στο κλίμα κ.λπ. Όλα αυτά τα φαινόμενα περιλαμβάνουν μεταβολές φάσεων. Παρά την διαφορετικότητά τους, οι μεταβάσεις φάσεων συχνά έχουν αρκετά κοινά θεμελιώδη χαρακτηριστικά. Η ειδική θερμότητα όταν το νερό γίνεται ατμός σε μια κρίσιμη πίεση, έχει στον νόμο που την περιγράφει την θερμοκρασία στην ίδια δύναμη όπως και στον νόμο που περιγράφει την απομαγνήτιση του σιδήρου όταν ανυψώνεται η θερμοκρασία.

Η κατανόηση αυτής της ενιαίας συμπεριφοράς, την οποία γενικά αποκαλούμε ως κρίσιμα φαινόμενα αποτέλεσε ένα θρίαμβο της φυσικής του 20ου αιώνα. Μία από τις ανακαλύψεις κλειδιά ήταν ότι η επικείμενη μεταβολή φάσης σηματοδοτείται από τον σχηματισμό βραχύβιων φυσαλίδων που μεγαλώνουν καθώς το σύστημα πλησιάζει στο κρίσιμο σημείο της μεταβολής φάσης. Στο κρίσιμο σημείο, το υλικό κατακλύζεται από φυσαλίδες κάθε μεγέθους. 

Στην πραγματικότητα, μια τέτοια εξαπλούμενη φυσαλίδα κβαντικού κενού θα άλλαζε ακόμη και τις ίδιες τις φυσικές σταθερές. Με άλλα λόγια θα μεταμόρφωνε το Σύμπαν μας, στο εσωτερικό της, σε κάποιο άλλο λίγο ή πολύ διαφορετικό, στο οποίο θα ίσχυε κάποια διαφορετική φυσική. Επομένως θα κατέστρεφε κάθε μορφή ζωής αποσυνθέτοντας τα ίδια τα μόρια της υπάρχουσας Ύλης, προκαλώντας ολική καταστροφή στην διαδρομή της που θα οδηγούσε, μαθηματικά, στην ολική κατάρρευση του Σύμπαντός μας.

Το λιώσιμο του πάγου, σαν τις περισσότερες μεταβάσεις φάσης, προκαλείται από την αυξανόμενη τυχαία θερμική κίνηση των μορίων η οποία συμβαίνει καθώς ανυψώνεται η θερμοκρασία. Η κανονική διάταξη των ατόμων που υπάρχει στο στερεό δεν μπορεί να διατηρηθεί πέραν μίας συγκεκριμένης θερμοκρασίας και το στερεό τήκεται.

Η έρευνα της συμπυκνωμένης κατάστασης κατά την προηγούμενη δεκαετία, αποκάλυψε ένα νέο είδος μετάβασης φάσης, που προκαλείται όχι από θερμική κίνηση, αλλά από τις κβαντικές διακυμάνσεις που σχετίζονται με την αρχή απροσδιοριστίας του Heisenberg. Αυτές οι κβαντικές διακυμάνσεις αποκαλούνται και "κινήσεις μηδενικού σημείου".

Ένα πράγμα που γίνεται ολοένα και πιό σαφές, είναι ότι, αν και η ύλη δεν μπορεί ποτέ να ψυχθεί μέχρι το απόλυτο μηδέν που είναι το κβαντικό κρίσιμο σημείο, διάφορα δραστικά φαινόμενα γίνονται αισθητά πολύ πριν φτάσουμε σ’ αυτό το σημείο. Αυτές ακριβώς οι εκδηλώσεις είναι που κάνουν την κβαντική κρισιμότητα να ξεφεύγει από την αντιμετώπισή της σαν μια διανοητική αφαίρεση, που αφορά μόνο το απόλυτο μηδέν, και την κάνουν ένα πραγματικό φαινόμενο που μπορεί ν’ αλλάξει βαθιά τις ιδιότητες της ύλης σε πεπερασμένες θερμοκρασίες.

Πριν από 100 χρόνια, ο Einstein κοίταζε προς τα άστρα, για να πάρει ιδέες για την κατανόηση των ιδιοτήτων της ψυχρής, σταθερής κβαντικής ύλης. Σήμερα, οι μυστηριώδεις ιδιότητες της κρίσιμης ασταθούς κβαντικής ύλης, όχι μόνο υπαινίσσονται έναν νέο δρόμο προς τον σχεδιασμό νέων υλικών, αλλά αναπτερώνουν επίσης τις ελπίδες μας για μια νέα σύνδεση μεταξύ της ύλης στα εργαστήρια και της ύλης στο σύμπαν.

 

Αλλά και καθημερινά, εφ’ όσον η ζωή στον κόσμο μας είναι μία δόνηση, όλα τα φαινόμενα και τα γεγονότα ακολουθούν κύκλους και ρυθμούς, μικρότερους ή μεγαλύτερους. Στις εναλλαγές των κύκλων των συστημάτων, παρατηρούνται φαινόμενα χάους ή πολυπλοκότητας. Εμφανίζονται αστάθμητοι παράγοντες, οι οποίοι οδηγούν τα συστήματα σε μή προβλέψιμες κατευθύνσεις.

Η θεωρία της πολυπλοκότητας έχει να κάνει με κάθε σύστημα στο οποίο πολλά διαφορετικά μέρη συνδέονται σε ένα δυναμικό δίκτυο, δηλαδή ένα δίκτυο που αλλάζει με τον χρόνο. Ένα χαρακτηριστικό τέτοιων συστημάτων, είναι ότι διέπονται από μη-γραμμικότητες. Αυτό σημαίνει ότι ένα μικρό γεγονός συνήθως έχει μικρή επίδραση στο σύστημα, αλλά κάποιες φορές μπορεί να έχει τεράστια επίδραση.

Τις μεταβολές φάσης, λοιπόν, συχνά ακολουθούν περίοδοι “κρίσιμης αστάθειας”. Σε τέτοιες περιόδους, το σύστημα βρίσκεται σε μεγάλη ένταση και παρουσιάζει μεγάλες ταλαντώσεις, που μοιάζουν χαοτικές. Σε μία τέτοια ανισοροπία το σύστημα τελικά κατασταλάζει σε μια νέα, πιο σταθερή, κατάσταση. Αυτά ονομάζονται “σημεία διακλάδωσης”, γιατί φαίνεται πως το σύστημα θα οδηγηθεί προς μία διαφορετική κατεύθυνση. Σε αυτά τα σημεία το σύστημα μοιάζει με μία μπάλα, η οποία ισορροπεί ασταθώς σε μια κορυφογραμμή και υπάρχουν αρκετές κοιλάδες μέσα στις οποίες θα μπορούσε εύκολα να κατρακυλήσει.

 

Είναι τεράστια η σημασία της μεταβολής φάσης σε οποιοδήποτε σύστημα, από τον μικρόκοσμο μέχρι τον μακρόκοσμο, γιατί κατά το μεσοδιάστημα αυτό της αλλαγής κατάστασης, το σύστημα βρίσκεται μακρυά από την ισορροπία και επομένως η νέα του κατάσταση εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.

 

Ας αναλογισθούμε την μεταβολή φάσης που περνάμε, ως σύστημα, σήμερα και ας δράσουμε ανάλογα, ώστε το σύστημά μας να πάρει μία ορθή κατεύθυνση, στα πλαίσια της εξέλιξής του. Τίποτε δεν εξελίσσεται χωρίς το ανάλογο κόστος! Πέραν όλων των άλλων, είναι και μία μεγάλη ευκαιρία!

Σταμάτης Τσαχάλης

Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από κακόβουλη χρήση. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε την Javascript για να τη δείτε.