Physics/Astronomy/Philosophy

Topic: Sir Arthur Eddington

English version [Ακολουθεί και η ελληνική εκδοχή]

Sir Arthur Stanley Eddington (28 December 1882 - 22 November 1944) was an English astronomer, physicist and mathematician, as well as a philosopher of science and an important populariser. Around 1920, he foresaw the discovery and mechanism of star fusion processes in his article "The Internal Constitution of the Stars." At that time, the source of stellar energy was an absolute mystery. Eddington was the first to correctly assume that the source of the energy was hydrogen fusion in the sun.

Eddington also wrote a number of articles presenting and explaining Einstein's theory of general relativity in the English-speaking world. The First World War had cut off many lines of scientific communication and as a result new discoveries by German scientists were not known in England. He also organized a campaign to observe the Solar Eclipse of May 29, 1919, which offered one of the earliest confirmations of general relativity, in which he became one of the main popularizers and interpreters of the theory.

From the 1920s until his death, Eddington focused on the development of a fundamental theory , as he called it, which he designed to be a fusion of quantum theory, relativity, cosmology and gravity. He initially went on traditional paths, but then turned his attention solely to a numerical analysis of the dimensional ratios of various fundamental constants. His basic approach was to combine various fundamental constants in order to produce a non-dimensional number (with no physical units). In many cases he ended up with numbers about 10 ^ 40, or its square or its root. He was convinced that the mass of the proton and the charge of the electron were a natural absolute standard for the construction of the Universe and that their values ​​were not accidental. One of the founders of quantum mechanics, Paul Dirac, was pursuing a similar line of research, known as Dirac LNH (large numbers hypothesis) .

He also dealt with the fine structure constant α, which was close to 1/136 at the time. Eddington argued for epistemological reasons that it must be exactly 1/136. Later measurements, however, placed the value closer to 1/137. But then Eddington argued without strong argument that the difference of a unit is related to degrees of freedom and that the constant a must be exactly 1/137, the so-called Eddington number .



Ελληνική εκδοχή

O Sir Arthur Stanley Eddington (28 December 1882 – 22 November 1944) ήταν Άγγλος αστρονόμος, φυσικός και μαθηματικός, καθώς και φιλόσοφος της επιστήμης αλλά και σημαντικός εκλαϊκευτής της. Περί το 1920, προέβλεψε την ανακάλυψη και τον μηχανισμό των διαδικασιών πυρηνικής σύντηξης των αστέρων, στο άρθρο του" The Internal Constitution of the Stars. Τον καιρό εκείνο, η πηγή της αστρικής ενέργειας ήταν ένα απόλυτο μυστήριο. Ο Eddington ήταν πρώτος που υπέθεσε σωστά ότι η πηγή της ενέργειας ήταν η σύντηξη υδρογόνου σε ήλιο.

Ο Eddington έγραψε επίσης ένα αριθμό άρθρων που παρουσίαζαν και εξηγούσαν τη θεωρία του Einstein της γενικής σχετικότητας στον Αγγλόφωνο κόσμο. Ο Α’ Παγκόσμιος Πόλεμος είχε διακόψει πολλές γραμμές επιστημονικής επικοινωνίας με αποτέλεσμα νέες ανακαλύψεις Γερμανών επιστημόνων να μην είναι γνωστές στην Αγγλία. Επίσης οργάνωσε μια εκστρατεία για την παρατήρηση της ηλιακής έκλειψης της 29ης Μαΐου 1919 η οποία προσέφερε μια από τις πρωιμότερες επιβεβαιώσεις της γενικής σχετικότητας, σχετικά με την οποία έγινε ένας από τους κύριους εκλαϊκευτές και ερμηνευτές της θεωρίας. Σύμφωνα λοιπόν με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, αστέρες των οποίων οι φωτεινές ακτίνες περνούν κοντά από τον Ήλιο θα φαίνονται ελαφρά μετατοπισμένοι, ένα φαινόμενο που οφείλεται στην καμπύλωση του φωτός λόγω του ισχυρού βαρυτικού πεδίου του Ήλιου. Η μετατόπιση αυτή ήταν διπλάσια από αυτήν που προβλεπόταν από το μοντέλο βαρύτητας του Νεύτωνα, κάνοντας την ανάλογη ερμηνεία. Τα νέα της επιβεβαίωσης της θεωρίας του Einstein καταγράφηκαν στον τύπο σε όλον τον κόσμο. Η ποιότητα των αποτελεσμάτων του 1919 ήταν φτωχή σε σχέση με μεταγενέστερες παρατηρήσεις, αλλά ήταν αρκετή για να πείσει τους επιστήμονες του καιρού του.

Από τη δεκαετία του 1920 μέχρι τον θάνατό του, ο Eddington επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη της fundamental theory, όπως την ονόμαζε και η οποία σχεδίαζε να είναι μια ένωση της κβαντικής θεωρίας, της σχετικότητας, της κοσμολογίας και της βαρύτητας. Αρχικά προχωρούσε σε παραδοσιακά μονοπάτια, στη συνέχεια όμως έστρεψε αποκλειστικά την προσοχή του σε μια αριθμολογική ανάλυση των αδιάστατων λόγων διαφόρων θεμελιωδών σταθερών. Η βασική του προσέγγιση ήταν να συνδυάσει διάφορες θεμελιώδεις σταθερές με σκοπό να παράγει ένα αδιάστατο αριθμό (χωρίς δηλαδή φυσικές μονάδες). Σε αρκετές περιπτώσεις κατέληγε σε αριθμούς περί το 10^40, ή το τετράγωνό του ή την ρίζα του. Ήταν πεπεισμένος ότι η μάζα του πρωτονίου και το φορτίο του ηλεκτρονίου αποτελούσαν μια φυσική απόλυτη προδιαγραφή για την κατασκευή του Σύμπαντος και ότι οι τιμές τους δεν ήταν τυχαίες. Ένας μάλιστα από τους θεμελιωτές της κβαντομηχανικής, ο Paul Dirac, ακολουθούσε μια παρόμοια γραμμή έρευνας, γνωστή ως Dirac LNH (large numbers hypothesis).

Επίσης ασχολήθηκε και με την σταθερά της λεπτής δομής (fine structure constant) α, η οποία στον καιρό του ήταν κοντά στο 1/136. Ο Eddington υποστήριξε για επιστημολογικούς λόγους ότι πρέπει να είναι ακριβώς 1/136. Μεταγενέστερες όμως μετρήσεις τοποθέτησαν την τιμή πιο κοντά στο 1/137. Τότε όμως ο Eddington υποστήριξε χωρίς ισχυρά επιχειρήματα ότι η διαφορά μιας μονάδας έχει σχέση με τους βαθμούς ελευθερίας και ότι η σταθερά α πρέπει να είναι ακριβώς 1/137, ο λεγόμενος αριθμός Eddington. Χιουμορίστες του καιρού του άρχισαν να τον αποκαλούν ‘Arthur Adding-one.Η ιστορία αυτή αφαίρεσε μεγάλο μέρος αξιοπιστίας του Eddington στην επιστημονική κοινότητα. Η τιμή της σταθεράς α σήμερα εκτιμάται: 1/137.035 999 074.

Ο Eddington προέβλεψε τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου του Σύμπαντος = 136 × 2^256, ή ισοδύναμα τον μισό από τον ολικό αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Δεν πρόλαβε να ολοκληρώσει τη θεωρία του λόγω του θανάτου του το 1944. Το βιβλίο του Fundamental Theory εκδόθηκε μετά θάνατον το 1948.

Ο Eddington έγραψε στο βιβλίο του The Nature of the Physical World ότι "Το υλικό του κόσμου είναι μια νοητική ουσία": «Είναι ανάγκη να διατηρούμε στη μνήμη μας ότι όλη η γνώση του περιβάλλοντός μας από την οποία κατασκευάζεται ο κόσμος της φυσικής είναι κατασκευασμένος, ότι έχει εισέλθει μέσα μας με τη μορφή μηνυμάτων μεταδιδόμενων κατά μήκος των νεύρων στην έδρα της συνείδησης... Είναι δύσκολο για τον φυσικό των matter-of-facts να αποδεχθεί την άποψη ότι το υπόστρωμα κάθε πράγματος είναι νοητικού χαρακτήρα. Αλλά κανείς δεν μπορεί να αρνηθεί ότι ο νους είναι το πρώτο και αμεσότερο πράγμα της εμπειρίας μας και ότι όλα τα άλλα μακρινά συμπεράσματα (Eddington, The Nature of the Physical World, 276–81).

Η ιδεαλιστική κατάληξη δεν αφορά ολοκληρωτικά την επιστημολογία του αλλά βασιζόταν σε δυο επιχειρήματα:
Το πρώτο επιχείρημα προκύπτει από την τρέχουσα φυσική θεωρία. Συνοπτικά, οι μηχανικές θεωρίες του αιθέρα και της συμπεριφοράς των θεμελιωδών σωματιδίων έχουν απορριφθεί τόσο στη θεωρία της σχετικότητας όσο και στην κβαντική. Για τον λόγο αυτό, ο Eddington συμπέρανε ότι μια υλιστική μεταφυσική είναι ντεμοντέ και στη θέση της να μπει μια ιδεαλιστική μεταφυσική.
Το δεύτερο και πιο ενδιαφέρον επιχείρημα βασιζόταν στην επιστημολογία του Eddington και συνίσταται από δυο μέρη. Πρώτον, ό,τι γνωρίζουμε από τον αντικειμενικό κόσμο είναι η δομή του και η δομή του είναι ακριβής αντανάκλαση της δικής μας συνείδησης. Συνεπώς δεν έχουμε κανένα λόγο να αμφιβάλλουμε ότι ο αντικειμενικός κόσμος είναι επίσης νοητικής ουσίας (mind-stuff). Δυαδικές μεταφυσικές δεν μπορούν να υποστηριχθούν. Δεύτερον, όπως δεν μπορούμε να γνωρίζουμε ότι ο αντικειμενικός κόσμος είναι μη υλικός (nonmentalistic), επίσης δεν μπορούμε να υποθέσουμε εύλογα ότι είναι υλικός. Αν σκεφτούμε δυαδικά σημαίνει να αποδίδουμε υλικές ιδιότητες στον αντικειμενικό κόσμο. Εν τούτοις, κάτι τέτοιο θα προϋπόθετε ότι μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι ο αντικειμενικός κόσμος έχει υλικές ιδιότητες. Αλλά αυτό είναι παράλογο, καθώς οτιδήποτε παρατηρείται πρέπει τελικά να είναι το περιεχόμενο της δικής μας συνείδησης και συνεπώς μη υλικό.

Σχετικά με τον ντετερμινισμό ή την απροσδιοριστία, ο Albert Einstein και μια μερίδα κβαντικών φυσικών δεν αποδέχονταν την απροσδιοριστία, αλλά ο Eddington έδινε μια άλλη έννοια στην απροσδιοριστία, ότι τα πράγματα είναι απροσδιόριστα από την ίδια τους τη φύση και όχι εξαιτίας των επιστημολογικών περιορισμών της κατανόησης των επιστημόνων, οπότε δεν έχει κανένα νόημα η αναζήτηση κάποιων κρυμμένων παραμέτρων (hidden variables).

Ο Eddington έγραψε μια παρωδία της Rubaiyat του Omar Khayyam, αναφερόμενος στις παρατηρήσεις του κατά την έκλειψη Ηλίου του 1919, όπου περιέχεται και το ακόλουθο τετράστιχο:
Oh leave the Wise our measures to collate
One thing at least is certain, LIGHT has WEIGHT,
One thing is certain, and the rest debate—
Light-rays, when near the Sun, DO NOT GO STRAIGHT.