Συνέντευξη του Δηµήτρη Χριστοδούλου

 

Ο ∆. Χριστοδούλου βρέθηκε αυτό τον καιρό στην Ελλάδα και µίλησε στο ΒΗΜΑ για την ερευνητική του εργασία που έχει οδηγήσει σε µια σειρά από σηµαντικές βραβεύσεις σε διάφορα σηµεία του πλανήτη. Επίσης ανίχνευσε τη σχέση Μαθηµατικών και Φυσικής και προχώρησε σε µια παρουσίαση της εξέλιξης των Μαθηµατικών µέσα από τις σηµαντικότερες µορφές που έχουν αφήσει τη σφραγίδα τους σε αυτά, από τον Απολλώνιο µέχρι τον Αϊνστάιν.

Θα θέλατε να µας αναπτύξετε την άποψή σας για τη σχέση Μαθηµατικών και Φυσικής; Αυτά τα δυο πράγµατα που µερικοί θεωρούν ότι είναι τελείως ξεχωριστά;

Αντίθετα από αυτό που πρεσβεύουν ορισµένοι, τα Μαθηµατικά και η Φυσική αποτελούν µια ενιαία επιστήµη. Ακόµη και τοµείς Μαθηµατικών όπως για παράδειγµα η θεωρία των αριθµών που πιστεύεται ότι βρίσκονται µακριά από τη Φυσική ασχολούνται µε φυσικές οντότητες εφ’ όσον εν προκειµένω οι αριθµοί αποτελούν θεµελιώδη δοµή του φυσικού κόσµου. Από την άλλη µεριά δεν υπάρχει φυσική θεωρία άξια λόγου που δεν αποτελεί ταυτόχρονα µαθηµατική θεωρία. Ο Γαλιλαίος είπε ότι το βιβλίο της φύσεως είναι γραµµένο στη γλώσσα των Μαθηµατικών. Είναι σαφές ότι δεν εννοούσε µε αυτή τη φράση πως τα Μαθηµατικά είναι απλώς µια γλώσσα ανάµεσα σε άλλες η οποία µας χρησιµεύει για να διατυπώσουµε µε σαφήνεια φυσικές θεωρίες. Και ότι οι φυσικές αυτές θεωρίες να έχουν ήδη σχηµατιστεί στο µυαλό µας, όπως από µερικούς παρερµηνεύεται η όλη διαδικασία. Αλλά εννοούσε ότι το αρχιτεκτονικό σχέδιο της κτίσεως είναι σχέδιο µαθηµατικό.
Μαθηµατικές δοµές επινοούνται επεκτείνοντας ήδη γνωστές δοµές. Στην αρχή της αλυσίδας τέτοιων γενικεύσεων βρίσκεται πάντοτε µια δοµή που προήλθε από τη φυσική εµπειρία. Οι νέες δοµές που επινοούνται δίνουν αρχικά την εντύπωση πως είναι άσχετες µε το φυσικό κόσµο. Όµως στη συνέχεια αποδεικνύεται ότι όχι µόνο δεν είναι άσχετες αλλά αποτελούν βασικό συστατικό της φυσικής πραγµατικότητας. Θα δώσω τρία παραδείγµατα για να γίνει αυτό κατανοητό:

1. Η Γεωµετρία του Riemann που είναι η Γεωµετρία των πολυδιάστατων χώρων (χώρων δηλαδή µε παραπάνω από τρεις διαστάσεις) προήλθε γενικεύοντας τη Θεωρία του Gauss. Μια θεωρία για την εσωτερική γεωµετρία καµπύλων επιφανειών στον τρισδιάστατο Ευκλίδειο χώρο, µια θεωρία δηλαδή µε άµεση προέλευση από τη φυσική εµπειρία. Αρχικά φαινόταν τελείως άσχετη µε τη Φυσική όµως αργότερα αποτέλεσε την κεντρική δοµή που κατάφερε µε τη βοήθειά της ο Αϊνστάιν να στηρίξει τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.

2. Ένα άλλο παράδειγµα είναι η Γενική Θεωρία των Συνεχών Οµάδων του Νορβηγού Μαθηµατικού Sophus Lie ( 1842-1899). Προέκυψε µε τη γενίκευση της µελέτης του Euler για την οµάδα των στροφών στον τρισδιάστατο Ευκλίδειο χώρο. Κάτι άρρηκτα συνδεδεµένο µε τη φυσική εµπειρία. Αρχικά φαινόταν ότι η γενίκευση του Lie είχε χάσει την επαφή µε τη φυσική πραγµατικότητα. Όµως από τα µέσα του 20ου αιώνα οι οµάδες Lie αποτελούν βασικό συστατικό της φυσικής των στοιχειωδών σωµατίων.

3. Οι µιγαδικοί αριθµοί. Έκαναν την πρώτη εµφάνισή τους το 16ο αιώνα στη λύση του Cardano για την εξίσωση τρίτου βαθµού στην περίπτωση που έχουµε τρεις πραγµατικές ρίζες. Τότε ο τύπος του Cardano εκφράζει κάθε µια από τις λύσεις αυτές ως το άθροισµα δυο συζυγών µιγαδικών. Αργότερα, στην αρχή του 19ου αιώνα, ο Gauss επεκτείνοντας το πεδίο ορισµού των πολυωνύµων στο µιγαδικό επίπεδο επέδειξε το θεµελιώδες θεώρηµα της Άλγεβρας ότι δηλαδή κάθε πολυώνυµο ν-βαθµού έχει ν ρίζες εποµένως εκφράζεται ως το γινόµενο ν µονωνύµων.
Κάτι τόσο απλό δεν ισχύει αν περιοριστούµε στους πραγµατικούς αριθµούς. Φαινόταν λοιπόν τότε ότι οι µιγαδικοί αριθµοί επινοήθηκαν χάριν µαθηµατικής ευκολίας και µόνον. Όµως ο 20ος αιώνας έδειξε ότι οι µιγαδικοί αριθµοί αποτελούν ουσιαστικό συστατικό της κβαντοµηχανικής εποµένως της φυσικής πραγµατικότητας όπως την αντιλαµβανόµαστε σήµερα.

Τα Μαθηµατικά και η Φυσική, ως τµήµατα µιας ενιαίας επιστήµης έχουν µια αµφίδροµη σχέση την οποία θα προσπαθήσω τώρα να περιγράψω. Οι πειραµατικοί Φυσικοί έχουν άµεση επαφή µε τη Φύση µελετώντας τα φυσικά φαινόµενα δια της πειραµατικής µεθόδου. Οι Μαθηµατικοί ανακαλύπτουν νέα µαθηµατικές δοµές είτε γενικεύοντας υπάρχουσες δοµές είτε επειδή οδηγούνται σε νέες δοµές στην προσπάθειά τους να επιλύσουν προβλήµατα που προκύπτουν.
Οι Θεωρητικοί Φυσικοί καταφεύγουν σε µαθηµατικές δοµές που έχουν προηγουµένως ανακαλυφθεί από τους Μαθηµατικούς αναζητώντας δοµή που να µπορεί να χρησιµεύσει ως πλαίσιο πάνω στο οποίο να στηθεί φυσική θεωρία. ∆ηλαδή θεωρία που αναφέρεται σε µια κλάση φυσικών φαινοµένων τα οποία έχουν προηγουµένως παρατηρηθεί από τους Πειραµατικούς Φυσικούς. Η φυσική θεωρία όχι µόνο προσδίδει µια φυσική ερµηνεία στην µαθηµατική δοµή αλλά και τη συµπληρώνει µε νόµους, δηλαδή συνθήκες υπό τη µορφή εξισώσεων τις οποίες ζητούµε να ικανοποιεί η µαθηµατική δοµή. Οι εξισώσεις αυτές είναι διαφορικές εξισώσεις.
Οι Μαθηµατικοί τότε αναπτύσσουν µεθόδους που µας επιτρέπουν την ανάλυση των λύσεων των εξισώσεων αυτών. Κατόπιν τούτου οι λύσεις των εξισώσεων συγκρίνονται µε τα γνωστά πειραµατικά αποτελέσµατα και επιπλέον οδηγούν σε προβλέψεις για τα αποτελέσµατα µελλοντικών πειραµάτων που είναι να σχεδιαστούν και να εκτελεστούν. Από την άλλη µεριά η ανάπτυξη νέων Μαθηµατικών µεθόδων για τη λύση οδηγεί όπως ήδη σηµείωσα στην επινόηση νέων µαθηµατικών δοµών. Βεβαίως υπάρχουν µαθηµατικά προβλήµατα που δεν εµφανίζονται κατά τρόπο που περιέγραψα αλλά είναι ενδογενή, όπως για παράδειγµα προβλήµατα της θεωρίας των αριθµών. Παρ’ όλα αυτά το σηµαντικότερο τµήµα των µαθηµατικών προβληµάτων εµφανίζεται µέσα από την αλληλεπίδραση µε τη Φυσική.

Θα µπορούσατε να µας κάνετε µια σύνοψη αυτών που είπατε στο Ευγενίδειο σχετικά µε τη Γεωµετρία; Πώς θα έπρεπε να διδάσκεται η Γωµετρία στο Γυµνάσιο και το Λύκειο;

Το θέµα της οµιλίας µου στο Ευγενίδειο Ίδρυµα είχε σχέση µε τη θεωρία των εστιακών καµπυλών του Απολλωνίου και τη σχέση της µε τα σύγχρονα Μαθηµατικά. Σκοπός της ήταν να καταστεί σαφής η σηµασία που συνεχίζει να έχει η Γεωµετρία σήµερα, ώστε να µην παραµεληθεί η διδασκαλία της στη χώρα µας.
Ο Απολλώνιος λοιπόν (από την Πέργη της Παµφυλίας 260-190 π.Χ.) ήταν ο τελευταίος µεγάλος Μαθηµατικός της αρχαιότητας και ένας από τους κορυφαίους όλων των εποχών. Το έργο του για τις κωνικές τοµές (έλλειψη, υπερβολή, παραβολή), έπαιξε σηµαντικότατο ρόλο στην επιστηµονική επανάσταση του 17ου αιώνα, αφού αποτελεί τη βάση των ανακαλύψεων του Κέπλερ και του Γαλιλαίου και η επίδρασή του είναι φανερή ακόµη και στο κορυφαίο επίτευγµα της επιστηµονικής επανάστασης, την Principia του Νεύτωνα (ενδεικτικό του σκότους που επικρατεί σήµερα στον Ελλαδικό χώρο είναι η απουσία άρθρου για τον Απολλώνιο στην ελληνική εκδοχή της Wikipedia). Εάν µας δοθεί µια καµπύλη στο επίπεδο η αντίστοιχη εστιακή καµπύλη είναι ο γεωµετρικός τόπος των σηµείων του επιπέδου, όπου µιλώντας κάπως χαλαρά, οι απειροστά γειτονικές κάθετοι προς την αρχική καµπύλη συναντώνται. Ένα σηµαντικό θεώρηµα είναι ότι αν ακολουθήσουµε µια οποιαδήποτε κάθετο προς την αρχική καµπύλη τότε για όποιο σηµείο, επί της καθέτου αυτής βρίσκεται πριν το εστιακό σηµείο, δηλαδή το σηµείο όπου η εν λόγω κάθετος συναντά την εστιακή καµπύλη, το τµήµα της καθέτου µεταξύ του σηµείου αυτού και της αρχικής καµπύλης είναι τοπικά το ελάχιστο ευθύγραµµο τµήµα που συνδέει το σηµείο αυτό µε την αρχική καµπύλη. Ο Απολλώνιος αποδεικνύει το θεώρηµα αυτό (στο 5ο βιβλίο του έργου του «Κωνικά») στην περίπτωση που αρχική καµπύλη είναι κωνική τοµή.
Το θεώρηµα αρχικά επεκτάθηκε σε γενικές καµπύλες στο επίπεδο και σε καµπύλες επιφάνειες στον τρισδιάστατο Ευκλείδιο χώρο. Κατά τον 19ο αιώνα γενικεύθηκε περαιτέρω σε καµπύλους χώρους Riemann και κατά τον 20ο αιώνα στους καµπύλους χωροχρόνους της γενικής θεωρίας της σχετικότητας. Αυτό οδήγησε τελικά τον Penrose το 1965 σε συνδυασµό µε την υπόθεση που εισήγαγε ο ίδιος της ύπαρξης παγιδευµένης επιφάνειας στο θεώρηµα της µη-πληρότητας του χωροχρόνου, ένα από τα σηµαντικότερα θεωρήµατα της σηµερινής Μαθηµατικής Φυσικής, εφ’ όσον προβλέπει, µιλώντας χαλαρά, ότι ο χρόνος θα φθάσει σε κάποιο τέλος.
Οι αρχαίοι Έλληνες Μαθηµατικοί αποτελούν µια λαµπρή σειρά που αρχίζει µε την ίδρυση της σχολής των Πυθαγορείων το 530 π.Χ. στον Κρότωνα και συνεχίζεται µε τους Πυθαγορείους του 5ου π.Χ. αιώνα. Μεταλαµπαδεύεται τον 4ο π.Χ. αιώνα στη Σχολή των Αθηνών, στον Θεαίτητο και τον Εύδοξο. Ο Ευκλείδης που µαθήτευσε στη Σχολή των Αθηνών ιδρύει κατά το τελευταίο τέταρτο του αιώνα την Αλεξανδρινή Σχολή. Τα «Στοιχεία» του Ευκλείδη είναι το αρχαιότερο κείµενο ελληνικών Μαθηµατικών που διασώθηκε πλήρες. Μόνο αποσπάσµατα σώζονται από αρχαιότερα έργα. Στην Αλεξανδρινή Σχολή µαθήτευσε τον 3ο π.Χ. αιώνα ο κορυφαίος όλων των Μαθηµατικών, ο Αρχιµήδης και µετά από αυτόν ο Απολλώνιος, µε τον θάνατο του οποίου το 190 π.Χ.κλείνει η πρώτη χρυσή εποχή στην παγκόσµια ιστορία Μαθηµατικών, εποχή των αρχαίων Ελλήνων.
Επιγραµµατικά τώρα θα πω ποια ήταν η συνεισφορά του καθενός, παραλείποντας τον τελευταίο. Πριν από τους αρχαίους Έλληνες αναπτύχθηκαν οι πανάρχαιοι πολιτισµοί της Αιγύπτου και της Μεσοποταµίας. Αυτοί οι λαοί ανακάλυψαν εµπειρικούς κανόνες χρήσιµους για την αντιµετώπιση προβληµάτων που παρουσιάζονταν στον γεωργικό και τον αστικό βίο, όπως ο υπολογισµός του εµβαδού χωραφιών και ο όγκος στερεών, πρόβληµα που προκύπτει στην ανέγερση κτιρίων. Ο Πυθαγόρας αφού µαθήτευσε επί µακρόν στην Αίγυπτο, άρχισε να ανακαλύπτει λογικές συνδέσεις µεταξύ των διαφόρων εµπειρικών δεδοµένων κάτι που συνεχίστηκε από τους µαθητές του και κατέληξε στην καθιέρωση ενός καινούριου τρόπου σκέψης, την µαθηµατική απόδειξη και το θεώρηµα. Αυτή ήταν και η αρχή της µαθηµατικής επιστήµης µε τη σηµερινή έννοια. Όµως η εξέλιξη δεν ήταν οµαλή. Και τούτο γιατί η βασική φιλοσοφία των Πυθαγορείων ότι τα πάντα εκφράζονται µέσω των αριθµών, δηλαδή των θετικών ακεραίων και εποµένως η αναλογία δυο µηκών εκφράζεται ως ο λόγος δυο αριθµών, υπέστη καταστροφικό πλήγµα κατά τον 5ο π.Χ. αιώνα όταν ένας Πυθαγόρειος ο Ίππασος έφθασε σε άτοπο προσπαθώντας να βρει το λόγο της διαγωνίου προς την πλευρά ενός τετραγώνου ή ενός κανονικού πενταγώνου, τη λεγόµενη «Χρυσή Τοµή». Αυτή η ανακάλυψη των «αρρήτων» αναλογιών έφερε πρόσκαιρα τα Μαθηµατικά σε τέλµα επειδή συνειδητοποιήθηκε ότι σχεδόν όλες οι µέχρι τότε αποδείξεις στη Γεωµετρία ακόµη και εκείνη του Πυθαγορείου Θεωρήµατος βασίζονταν σε εσφαλµένη φιλοσοφία. Νοµίζω ότι αυτή η πρόσκαιρη καταστροφή ήταν εκείνη που οδήγησε τελικά τα ελληνικά Μαθηµατικά στη λογική αυστηρότητα που θαύµασαν οι αιώνες και που δεν ανακτήθηκε πλήρως παρά µόνο από τα µέσα του 19ου µ.Χ. αιώνα και ύστερα. Το πρώτο βήµα ήταν ότι ο συλλογισµός του Ίππασου αποτελούσε νέο τρόπο µαθηµατικής απόδειξης, την «εις άτοπον απαγωγή».
Αυτός είναι ο τρόπος απόδειξης όλων των µεγάλων θεωρηµάτων στα Μαθηµατικά µέχρι σήµερα. Ο Θεαίτητος εισήγαγε τη βασική µέθοδο της ανθυφαίρεσης και έκανε µεγάλες προόδους στη θεωρία των αριθµών και στη µελέτη των αρρήτων αναλογιών. Όµως αυτός που τελικά κατάφερε να ξεπεράσει την κρίση ήταν ο Έυδοξος από την Κνίδο. Σίγουρα ένας από τους µεγαλύτερους Μαθηµατικούς όλων των εποχών. Αυτός ήταν ο δηµιουργός της θεωρίας των αναλογιών, δηλαδή της σχέσης µεταξύ οποιωνδήποτε οµοειδών µεγεθών. Στη σηµερινή ορολογία αυτό λέγεται Θεωρία των Πραγµατικών Αριθµών. Αυτό που έκανε ουσιαστικά ο Εύδοξος ήταν να εισαγάγει τις τοµές Dedekind. Όταν σκεφθούµε ότι ο Γερµανός Μαθηµατικός Dedekind εργάστηκε µετά τα µέσα του 19ουαιώνα, ότι ο ίδιος είχε συνείδηση του γεγονότος ότι έφερνε στα σύγχρονα πλαίσια τη θεωρία του Ευδόξου του 4ουπ.Χ. αιώνα και ότι µέχρι τότε τα ευρωπαϊκά Μαθηµατικά υστερούσαν σε αυστηρότητα σε σχέση µε τα αρχαία Ελληνικά Μαθηµατικά νοµίζω ότι αντιλαµβανόµαστε τι γίγαντες υπήρξαν οι αρχαίοι Έλληνες Μαθηµατικοί. Και αυτό δεν ήταν καν το αποκορύφωµα.
Ο Ευκλείδης ανήγαγε όλη τη Γεωµετρία του επιπέδου και µετά τη Στερεοµετρία σε ορισµένες απλές αρχές , τα «αξιώµατα». Που η ισχύς τους πρέπει να γίνει δεκτή µε βάση την εµπειρία. Ο Ευκλείδης κατόρθωσε να παραγάγει από τα αξιώµατα αυτά όλο το τεράστιο πλήθος των προτάσεων της Γεωµετρίας ως Θεωρήµατα µε καθαρά λογικές διαδικασίες χωρίς καµιά περαιτέρω προσφυγή στην εµπειρία. Ο Ευκλείδης λοιπόν εισήγαγε στην Επιστήµη την Υποθετικο-Αποδεικτική µέθοδο. Όλες οι µεγάλες θεωρίες στη Φυσικο-Μαθηµατική Επιστήµη, που αναπτύχθηκαν έκτοτε ακολούθησαν το παράδειγµά του. Το αποκορύφωµα της αρχαίας ελληνικής Επιστήµης ήλθε µε τον απαράµιλλο Αρχιµήδη, τον άνθρωπο που χαλιναγώγησε το Άπειρο.
Μέχρι την εµφάνιση του Αρχιµήδη, παρόλη την τεράστια πρόοδο που είχε ήδη επιτευχθεί στο χώρο των Μαθηµατικών στο εννοιολογικό, στο λογικό και το µεθοδολογικό επίπεδο, τα πιο απλά προβλήµατα όπως αυτό του εµβαδού της επιφάνειας του απλούστατου στερεού, της σφαίρας παρέµεναν άλυτα. Η λύση τους απαιτούσε κάτι άλλο, τη φαντασία. Και αυτήν ο Αρχιµήδης τη διέθετε όσο κανείς πριν ή µετά από αυτόν. Εισάγοντας µε απόλυτη αυστηρότητα τις άπειρες διαδικασίες δηµιούργησε την Μαθηµατική Ανάλυση και µε αυτήν έλυσε όχι µόνο το γρίφο της σφαίρας αλλά και µια ατελείωτη σειρά από δυσκολότατα προβλήµατα τα περισσότερα από τα οποία οι προηγούµενοι ούτε καν να φανταστούν µπορούσαν.
Όµως εκεί που φαίνεται η µεγαλοφυΐα του Αρχιµήδη σε όλο της το µεγαλείο είναι η Μαθηµατική Φυσική. Ο Αρχιµήδης ίδρυσε τα πεδία της Οπτικής, της Στατικής, της Υδροστατικής. Άρα είναι ο ιδρυτής της Φυσικής ως πραγµατικής Επιστήµης. Ας σκεφθούµε τι σηµαίνει αυτό. Σηµαίνει ότι για κάθε ένα από τα τρία αυτά πεδία µόνος έκανε τις απαιτούµενες παρατηρήσεις και πειράµατα, βρήκε έτσι εµπειρικούς κανόνες, µετά επινόησε τις βασικέςέννοιες και αρχές που τους συνδέουν στηρίζοντας τη θεωρία σε αξιωµατική βάση. Ό,τι χρειάστηκε αιώνες στην περίπτωση της Γεωµετρίας συντελέστηκε σε µια ζωή από έναν και µόνον άνθρωπο. Αλλά ο Αρχιµήδης δεν σταµάτησε τη θεµελίωση θεωριών. Προχώρησε στην πλήρη τους ανάπτυξη λύνοντας και τα πιο δύσκολα ακόµη προβλήµατα που προέκυψαν. Οι λύσεις περιγράφουν φαινόµενα παρατηρηµένα στο φυσικό κόσµο. Το εντυπωσιακότερο έργο του Αρχιµήδη, το αποκορύφωµα της αρχαίας επιστήµης είναι το 2ο βιβλίο, µε τίτλο «Οχούµενα», όπου µελετά τις θέσεις ισορροπίας και την ευστάθειά τους για ένα στερεό µε δεδοµένη πυκνότητα , µε σχήµα παραβολοειδές εκ περιστροφής τεµνόµενο από ένα επίπεδο κάθετο στον άξονα, που επιπλέει σε υγρό µεγαλύτερης πυκνότητας.
Ο κάθε επιστήµων µετριέται µε βάση το πού είχε φθάσει η επιστήµη πριν από αυτόν και πού ο ίδιος την προχώρησε. Αυτό είναι και το µόνο διαχρονικό κριτήριο. Με βάση αυτό το κριτήριο ο Αρχιµήδης είναι η µεγαλύτερη επιστηµονική µεγαλοφυΐα που γέννησε ποτέ ο κόσµος. (Περισσότερο υλικό υπάρχει και στο βιβλίο του ∆. Χριστοδούλου: «Τα Μαθηµατικά στην Αρχαία Αλεξάνδρεια» (Εκδόσεις Ευρασία).

Θα θέλατε να µας εξηγήσετε γιατί έχετε σε τόση εκτίµηση τον Νεύτωνα;

Στην µακραίωνη ιστορία της ανθρωπότητας ο Νεύτων είναι ο µοναδικός άνθρωπος που µπορεί να παραβληθεί µε τον Αρχιµήδη. Ας σκεφθούµε το γεγονός ότι η συνεχής µεταβολή των φυσικών συστηµάτων φαινόταν από τους αρχαίους χρόνους ως το βασικό εµπόδιο που απέκλειε την ακριβή γνώση της Φύσης. Ο Νεύτων όµως εισήγαγε την ιδέα ότι αυτό που µένει αµετάβλητο και µπορούµε να έχουµε την ακριβή γνώση του είναι αυτός ο ίδιος ο νόµος τηςαλλαγής. Αυτή η διαπίστωση της υφής των φυσικών νόµων και η µαθηµατική της ενσάρκωση στις διαφορικές εξισώσεις αποτελεί κορυφαία κατάκτηση του ανθρωπίνου πνεύµατος. Ο Νεύτων βέβαια, είχε προδρόµους στην επιστηµονική επανάσταση του 17ου αιώνα στην Αστρονοµία, στη Φυσική και στα Μαθηµατικά, τον Κέπλερ, το Γαλιλαίο, το Χόιγκενς, το Χουκ, το Φερµά, τον Πασκάλ και το δάσκαλό του τον Μπάροου. Πάνω από όλους όµως είχε σαν πρότυπό του από το µακρυνό παρελθόν τον Αρχιµήδη. Ας θυµηθούµε µάλιστα και τη γνωστή φράση του: «Αν κατάφερα να δω µακριά είναι γιατί σκαρφάλωσα στους ώµους γιγάντων».
Όµως αυτό που ο ίδιος κατάφερε ήταν ένα πραγµατικά ουράνιο επίτευγµα. Ας σκεφθούµε ότι οι κινήσεις σχεδόν όλων των ουρανίων σωµάτων προβλέπονται µε απίστευτη ακρίβεια, σχεδόν στην αιωνιότητα, µε βάση τους νόµους της Ουράνιας µηχανικής του Νεύτωνα. Αλλά όπως είπα προηγουµένως για τον Αρχιµήδη, το πραγµατικό µεγαλείο του Νεύτωνα φαίνεται στο γεγονός ότι δεν σταµάτησε µε τη θεµελίωση θεωριών, αλλά προχώρησε στη λύση των πιο δύσκολων προβληµάτων που προκύπτουν, περιγράφοντας τα φυσικά φαινόµενα.
Από τα πρώτα θεωρήµατα του βιβλίου του Principia είναι το θεώρηµα της διατήρησης της στροφορµής, το οποίο διατυπώνει ως εξής: Αν ένα σώµα κινείται υπό την επίδραση δυνάµεως που κατευθύνεται προς ένα κέντρο, τότε η κίνηση θα περιοριστεί σε ένα ακίνητο επίπεδο και η ακτίνα που ενώνει το κινούµενο σώµα µε το κέντρο της δυνάµεων θα διαγράφει ίσα εµβαδά σε ίσους χρόνους. Εδώ, σε µια σελίδα, αναπαράγει µε την καθαρή σκέψη και µόνο τον εµπειρικό κανόνα για την κίνηση των πλανητών γύρω από τον ήλιο στον οποίο είχε φθάσει ο Κέπλερ µετά από πολυετείς επίπονες προσπάθειες σκυµµένος επάνω στα παρατηρησιακά αποτελέσµατα που του είχε κληροδοτήσει ο Τύχο Μπράχε, καρπός µιας ολόκληρης ζωής του τελευταίου, αφιερωµένης στην ακριβή παρατήρηση.
Ο Νεύτων προχωρεί στο βιβλίο του Principia στο θεώρηµα της διατήρησης της ενέργειας. Ακολουθεί η πλήρης λύση του προβλήµατος της κίνησης δυο ουρανίων σωµάτων υπό την επίδραση της αµοιβαίας βαρυτικής έλξης. Και αυτό όµως είναι µόνο η αρχή. Θέτει το γενικό πρόβληµα της κίνησης τριών ή περισσοτέρων σωµάτων το οποίο µέχρι σήµερα παραµένει άλυτο. Ο ίδιος επινοεί µέθοδο εύρεσης προσεγγιστικής λύσης κάτω από ορισµένες συνθήκες, στην περίπτωση των τριών σωµάτων. Μετά προσδιορίζει το σφαιροειδές σχήµα ενός ουρανίου σώµατος που περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα. Αυτό δίνει εν προκειµένω την πλάτυνση της γήινης σφαίρας.
Το αποκορύφωµα το βιβλίο του Νεύτωνα είναι το επόµενο θεώρηµα. Αυτό όπου συµπεραίνεται από τον Νεύτωνα ότι λόγω του σφαιροειδούς σχήµατός της η Γη συµπεριφέρεται στη δράση εξωτερικών δυνάµεων όχι ως ένα υλικόσηµείο µε όλη την µάζα συγκεντρωµένη σο κέντρο, αλλά ως ένας υλικός δακτύλιος ευρισκόµενος στο επίπεδο που περνά από το κέντρο και είναι κάθετο προς τον άξονα περιστροφής. Καταλήγει δε στο συµπέρασµα ότι οι παλιρροϊκές δυνάµεις του Ηλιου και της Σελήνης, που δρουν στον δακτύλιο αυτό, προξενούν µια αργή κυκλική κίνηση του άξονα περιστροφής της Γης γύρω από την κάθετο προς το επίπεδο της τροχιάς της Γης περί τον Ηλιο, το επίπεδο της εκλειπτικής, κίνηση που χρειάζεται 26 χιλιάδες χρόνια για να συµπληρώσει έναν κύκλο.
Αυτή η κίνηση είναι γνωστή ως «µεταπτωτική» και εµφανίζεται ως αργή µετατόπιση, µε κάθε χρονιά που παρέρχεται, της θέσης του Ηλίου στο φόντο των αστερισµών του ζωδίου τη στιγµή της εαρινής ισηµερίας. Είχε διαπιστωθεί από τον Ίππαρχο το 2ο π.Χ. αιώνα αλλά παρέµενε ανεξήγητη µέχρι την εµφάνιση του Νεύτωνα. Το έργο του Νεύτωνα έχει πολλά να διδάξει τους σύγχρονους Θεωρητικούς Φυσικούς. Εκείνος είχε θέσει ως σκοπό της Φυσικής Επιστήµης όχι µόνο την αναζήτηση των θεµελιωδών νόµων, αλλά την πλήρη µαθηµατική περιγραφή των φαινοµένων της Φύσης ως θεωρήµατα που απορρέουν από τους νόµους. Οι σύγχρονοι έχουν περιοριστεί στο πρώτο ζητούµενο.

Κατά τη γνώµη σας ποιοι είναι οι κορυφαίοι στα Μαθηµατικά και τη Φυσική στους αιώνες που πέρασαν µετά τον Νεύτωνα;

Στους τρεις αιώνες µετά τον Νεύτωνα, 18ο, 19ο και 20ο, οι κορυφαίοι της Φυσικο-Μαθηµατικης Επιστήµης ήταν ο Euler, ο Gauss και ο Einstein αντίστοιχα. Ο Euler ήταν ο πολυγραφότερος επιστήµονας στην ιστορία. Τα έργα του ξεπερνούν τις 30 χιλιάδες σελίδες. Ο κύριος κορµός του έργου του αναφέρεται στη Μαθηµατική Ανάλυση, όµως σχεδόν σε όλα προσέφερε κάτι πολύτιµο. Στην Αριθµοθεωρία επινόησε τον τύπο (Euler Product Formula), που συνδέει ένα άπειρο γινόµενο που αφορά τους πρώτους αριθµούς µε την άπειρη σειρά που ορίζει τη συνάρτηση «ζ», που συνδέθηκε έναν αιώνα µετά µε το όνοµα του Riemann.
Στη Θεωρία των Γραφηµάτων έχουµε τα κυκλώµατα Euler, στην Τοπολογία το Χαρακτηριστικό Euler, στη ∆ιαφορική Γεωµετρία τις κύριες καµπυλότητες µιας καµπύλης επιφάνειας, στο Λογισµό των Μεταβολών τις εξισώσεις EulerLagrange. Επίσης είναι αυτός που διατύπωσε τις εξισώσεις κινήσεως των ρευστών καθώς και τις εξισώσεις κινήσεως ενός άκαµπτου στερεού σώµατος. Όµως, παρ’ όλα αυτά, δεν κατάφερε κάτι πραγµατικά κορυφαίο όπως ο Νεύτων ούτε έφερε επανάσταση στην ανθρώπινη σκέψη. Και ενώ ο κύριος κορµός του έργου του, η Ανάλυση, έχει να κάνει µε άπειρες διαδικασίες δεν κατόρθωσε ποτέ όπως συνέβη µε τον Αρχιµήδη να χαλιναγωγήσει το άπειρο. Από αυτή την άποψη φαίνεται να οπισθοδροµεί σε σχέση µε το Νεύτωνα. ∆ιότι ορισµένες φορές η αδυναµία του αυτή τον οδήγησε σε ανόητα συµπεράσµατα όσον αφορά τις απειροσειρές. Ο Gauss ήταν εκείνος που άρχισε την επιστροφή σε αυτό που ο ίδιος αποκαλούσε «rigor antiquus», δηλαδή τη λογική αυστηρότητα των Αρχαίων Ελλήνων.
Στην Ανάλυση είναι ο πρώτος από την εποχή του Αρχιµήδη που µελετά µε λογική αυστηρότητα τη σύγκλιση απειροσειράς, στην προκειµένη περίπτωση της υπεργεωµετρικής σειράς που είχε εφεύρει ο Euler. ∆εν προχώρησε όµως στη γενική θεµελίωση όλης της Ανάλυσης όπως λίγο αργότερα άρχισε ο Bolzano, συνέχισε ο Cauchy και συµπλήρωσαν µε τα έργα τους οι Dedekind, Weierstrass. Στην Άλγεβρα ο Gauss απέδειξε το θεµελιώδες θεώρηµα όπως ήδη αναφέρθηκε, ενώ στην Αριθµοθεωρία είναι το πιο σηµαντικό και εκτεταµένο έργο του. Επίσης έχει ιδρύσει τη µοντέρνα ∆ιαφορική Γεωµετρία µε το έργο του για την εσωτερική γεωµετρία των επιφανειών, έργο το οποίο γενίκευσε όπως προαναφέρθηκε ο µαθητής του ο Riemann στη θεωρία του για τους καµπύλους χώρους οποιασδήποτε διάστασης. Πρόκειται για ένα έργο που επάνω του έκτισε ο Αϊνστάιν τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Ο Gauss έχει επίσης ουσιαστική συµβολή στη θεωρία των πιθανοτήτων. Γενικά µπορεί να πει κανείς ότι ο Gauss είναι ο επιφανέστερος εκπρόσωπος των καθαρών Μαθηµατικών στους νεότερους χρόνους. Όµως το έργο του δεν περιορίζεται σε αυτά. Η µέθοδος των ελαχίστων τετραγώνων που έχει εφεύρει αποτελεί τη βασική µέθοδο επεξεργασίας αποτελεσµάτων στις εµπειρικές επιστήµες. Σε αναγνώριση µάλιστα της αξίας του έργου του για το µαγνητικό πεδίο της Γης η µονάδα έντασης του µαγνητικού πεδίου φέρει το όνοµά του.
Ο Αϊνστάιν από την άποψη της ευρύτητας δεν συγκρίνεται µε τους προαναφερθέντες. Είχε ένα και µόνο ταλέντο, αυτό της ικανότητας να θεµελιώνει νέες βασικές φυσικές θεωρίες. Όµως αυτό το ταλέντο το είχε όσο κανείς άλλος στους νεότερους χρόνους. Και αυτό σε συνδυασµό µε το γεγονός ότι έζησε σε µια εποχή όπου ακριβώς αυτό το ταλέντο χρειαζόταν, είχε σαν επακόλουθο να συντελέσει σε µια επανάσταση στην ανθρώπινη σκέψη, όσον αφορά τις θεµελιώδεις φυσικές οντότητες του χώρου και του χρόνου. Αυτό όµως δεν είναι κάτι που οφείλεται κατ’ αποκλειστικότητα στον Αϊνστάιν, όπως πολλοί διατείνονται. Σε σχέση µε την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας πρέπει πρώτα να αναλογιστούµε ότι το απόλυτο του χώρου το είχε ήδη ανατρέψει ο Γαλιλαίος στην αρχή του 17ουαιώνα.
Όµως το βασικό επαναστατικό βήµα της ανατροπής αυτής είχε γίνει ήδη τον 3ο π.Χ. αιώνα από τον Αρίσταρχο. ∆ιότι αυτός πρώτος θεώρησε τη Γη κινούµενη. Βέβαια υπήρχε και ένα βασικό επαναστατικό βήµα της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας ήταν η ανατροπή του απόλυτου χρόνου. Όµως ο Poincare είχε προηγουµένως αµφισβητήσει αυτό το απόλυτο και ο Lorentz είχε φθάσει στην οµάδα των µετασχηµατισµών που χαρακτηρίζουν την Ειδική Σχετικότητα.
Μόνο που δεν είχε αντιληφθεί την πραγµατική σηµασία τους. Επίσης, µετά τη συµβολή του Αϊνστάιν, ήταν ο Minkowski εκείνος που εισήγαγε την έννοια του Χωροχρόνου επεκτείνοντας τη Γεωµετρία από το χώρο στον χωροχρόνο. Μια επέκταση καθόλου εύκολη εφ’ όσον βρίσκεται σε µετωπική σύγκρουση µε την ανθρώπινη διαίσθηση.
Αυτό το βήµα του Minkowski έπαιξε ουσιαστικό ρόλο στη µετάβαση του Αϊνστάιν από την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας στη Γενική Θεωρία. Όσον αφορά τη Γενική Θεωρία την ίδια, το βασικό βήµα της συσχέτισης της βαρύτητας µε τη Γεωµετρία του Riemann έγινε ήδη στην εργασία του σε συνεργασία µε τον φίλο του και Μαθηµατικό το Grossmann. Εργασία του 1913, όπου διατυπώνονται οι σωστές εξισώσεις στην περίπτωση απουσίας ύλης. ∆εν είχαν καταλάβει όµως κάτι που αφορά την συναλλοιωτικότητα (δηλαδή να µεταβάλλονταιµαζί) της θεωρίας. Κάτι που ο Αϊνστάιν κατάλαβε δυο χρόνια αργότερα µε τη βοήθεια του Hilbert και έτσι έφθασε στην τελική µορφή των εξισώσεων, που επιτρέπουν την παρουσία ύλης. Αυτό έγινε δυο χρόνια αφ’ ότου ο Πρώτος Παγκόσµιος πόλεµος είχε διακόψει την επαφή µεταξύ Αϊνστάιν και Grossmann. Αφού ο πρώτος βρισκόταν στη Γερµανία και ο δεύτερος είχε παραµείνει στην Ελβετία. Παρ’ όλη όµως τη γνώση της συµβολής όλων αυτών και άλλων όταν αναλογίζοµαι σηµερινούς Φυσικούς που υποστηρίζουν ότι µόνο η δαπάνη δισεκατοµµυρίων µας επιτρέπει να σηµειώσουµε ουσιαστική επιστηµονική πρόοδο αισθάνοµαι άπειρη συµπάθεια για εκείνον τον υπάλληλο του Ελβετικού Γραφείου Ευρεσιτεχνίας που στον λίγο ελεύθερο χρόνο που του απέµενε τα βράδια, µετά την καθηµερινή δουλειά κατόρθωσε να πρωτοστατήσει σε µια πραγµατική επανάσταση στην ανθρώπινη σκέψη.

Γιατί στην αρχή της σταδιοδροµίας σας επιλέξατε θέµα σχετικό µε τις Θεωρίες του Αϊνστάιν;

Η πρώτη µου επιστηµονική εργασία δηµοσιεύθηκε όταν ήµουν 19 ετών. Εποχή των πρώτων ταξιδιών στη Σελήνη τότε, το αχανές Σύµπαν ερχόταν φυσιολογικά σαν επόµενος σταθµός στις αναζητήσεις πολλών νέων Φυσικών και Μαθηµατικών της εποχής, και εκεί περνούµε στην επικράτεια τις Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας που γίνεται απαραίτητη όταν οι ταχύτητες στα διάφορα σχετικά προβλήµατα δεν είναι αµελητέες σε σχέση µε την ταχύτητα του φωτός. «Η θεωρία του Αϊνστάιν έχει επιπλέον τη θέλξη µιας γεωµετρικής θεωρίας εφ’ όσον αποτελεί το αποκορύφωµα µιας πορείας που άρχισε µε τη Γεωµετρία του Ευκλείδη. Αυτά ήταν που µε τράβηξαν προς τον Αϊνσταιν και τη θεωρία του.
Αργότερα προστέθηκε η πρόκληση των µεγάλων µαθηµατικών προβληµάτων. Υπήρχαν, τότε στα τριάντα µου, προβλήµατα που η λύση τους θα οδηγούσε στην κατανόηση φαινοµένων που είχαν ήδη παρατηρηθεί και στην πρόβλεψη άλλων άγνωστων ακόµη. Ο πρώτος σηµαντικός σταθµός στην πορεία µου ήταν σε συνεργασία µε τοΡουµάνο Μαθηµατικό Sergiu Klainerman. Αποδείξαµε την ευστάθεια του επίπεδου χωροχρόνου Minkowski, στην γενική Θεωρία της Σχετικότητας και αυτό το έργο ολοκληρώθηκε όταν ήµουν σχεδόν σαράντα ετών. ∆όθηκε επίσης µια λεπτοµερής περιγραφή της ασυµπτωτικής συµπεριφοράς των λύσεων. Ουσιαστικά µια αρχική διαταραχή στο υφάδι του χωροχρόνου διαδίδεται (όπως η διαταραχή που προκαλείται σε µια ήσυχη λίµνη από το ρίξιµο µιας πέτρας) σε κύµατα, τα βαρυτικά κύµατα. Όµως όπως έδειξα στη συνέχεια µε άλλη εργασία υπάρχει µια λεπτή διαφορά ως προς το παράδειγµα της λίµνης. Γιατί ενώ ο χωροχρόνος γίνεται ξανά επίπεδος, όπως και το νερό της λίµνης, µετά το πέρασµα των κυµάτων ο τελικός (και «επίπεδος» πια) χωροχρόνος σχετίζεται κατά µη-τετριµµένο τρόπο µε τον αρχικό, κάτι που έχει ως συνέπεια ένα παρατηρήσιµο φαινόµενο, την µόνιµη µετατόπιση των πειραµατικών µαζών ενός ανιχνευτή βαρυτικών κυµάτων. Αυτό το φαινόµενο ονοµάστηκε «φαινόµενο µνήµης» και οφείλεται σε µια ειδική ιδιότητα (µη γραµµικότητα) των εξισώσεων του Αϊνστάιν».
Και για όποιον έτσι αυθόρµητα σκεφτεί «ε, και τι έγινε µ’ αυτό», ή ότι έτσι κι αλλιώς βαρυτικά κύµατα δεν έχουµε καταφέρει να ανιχνεύσουµε ακόµη θα πρέπει, όπως λέει ο ίδιος να γνωρίζουµε ότι: «αρχικά οι προσπάθειες για την ανίχνευση βαρυτικών κυµάτων είχαν επικεντρωθεί στην ανίχνευση των ίδιων των κυµατικών ταλαντώσεων, µετρώντας την αλλαγή των αποστάσεων των πειραµατικών µαζών µε την µέθοδο της συµβολής ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων από πηγή λέιζερ.
Τα πειράµατα αυτά που έγιναν στην επιφάνεια της Γης απέτυχαν, κυρίως λόγω της δυσκολίας να εξαλειφθεί ο θόρυβος από µικροσεισµούς. Μετά προτάθηκε να στηθεί µια παρόµοια πειραµατική διάταξη στο ∆ιάστηµα µε τις πειραµατικές µάζες σε αποστάσεις εκατοµµυρίων χιλιοµέτρων. Η πραγµατοποίηση αυτής της µεγαλεπίβολης ιδέας βρίσκεται πολλές δεκαετίες στο µέλλον». Τα τελευταία χρόνια όµως οι αστρονόµοι επινόησαν µια νέα µέθοδο που υπόσχεται αποτελέσµατα πολύ νωρίτερα και µάλιστα χωρίς να απαιτηθεί η δαπάνη δισεκατοµµυρίων. Η µέθοδος επικεντρώνεται στο φαινόµενο µνήµης.

Όπως εξηγεί ο ίδιος ο ∆. Χριστοδούλου:
«Στο ρόλο των πειραµατικών µαζών βάζει τους αστέρες πάλσαρ, οι οποίοι εκπέµπουν ηλεκτροµαγνητικά κύµατα µε ακριβή περιοδικότητα που αντιστοιχεί στην περίοδο περιστροφής τους. Όταν γίνει, σε κοσµολογική απόσταση από το Γαλαξία µας σύγκρουση δυο Γαλαξιών, κάθε ένας εκ των οποίων περιέχει στον πυρήνα του µελανή οπή µάζας δισεκατοµµυρίων ηλίων, η συγχώνευση των µελανών οπών προκαλεί βαρυτικά κύµατα τα οποία όταν φθάσουν στον δικό µας Γαλαξία προξενούν σύµφωνα µε το φαινόµενο µνήµης την µόνιµη µετατόπιση των πάλσαρ του Γαλαξία µας σε σχέση µε τη Γη. Κάτι τέτοιο είναι δυνατόν να διαπιστωθεί από την ακριβή καταγραφή των χρόνων αφίξεως στη Γη των ηλεκτροµαγνητικών παλµών των πάλσαρ».

Σήµερα ποιο είναι το πιο ενδιαφέρον που γνωρίζουµε για τις µαύρες οπές;

Ας αρχίσουµε από τον ορισµό. Μαύρη ή µελανή οπή είναι περιοχή του χωροχρόνου µη παρατηρήσιµη από το άπειρο. Για να γίνει πιο κατανοητό προσθέτω ότι το µέλλον ενός σηµείου (δηλαδή ενός συµβάντος) εντός της µελανής οπής περιέχεται σε αυτήν. ∆ηλαδή η µελανή οπή δεν είναι παρατηρήσιµη για οποιονδήποτε δεν τολµά να πάρει την απόφαση να εισέλθει. Μια απόφαση µη-αναστρέψιµη εφ’ όσον η έξοδος είναι αδύνατη. Η έννοια της µαύρης ή µελανής οπής συνδέεται µε την έννοια της «παγιδευµένης επιφάνειας» που εισήγαγε ο Penrose το 1965.
Ο ορισµός της παγιδευµένης επιφάνειας είναι ο εξής: Πρόκειται για κλειστή χωροειδή επιφάνεια στο χωροχρόνο, τέτοια ώστε µια απειροστή µετατόπιση της επιφάνειας κατά µήκος κάθε µιας από τις δυο οικογένειες προσανατολισµένων προς το µέλλον φωτοειδών, καθέτων προς την επιφανείας. Στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι µια παγιδευµένη επιφάνεια περιέχεται σε µια µαύρη οπή. Εποµένως η ύπαρξη µιας παγιδευµένης επιφάνειας συνεπάγεται την ύπαρξη µιας µαύρης οπής, που την περιέχει.
Ο Penrose απέδειξε το εξής θεµελιώδες θεώρηµα: Ένας χωροχρόνος που περιέχει παγιδευµένη επιφάνεια και είναι προβλέψιµος από δεδοµένες αρχικές συνθήκες αναγκαστικά φθάνει σε ένα τέλος. Και αυτό είναι το πιο ενδιαφέρον θέµα που συνδέεται µε τις µαύρες οπές. ∆ηλαδή ότι µέσα σε µια µαύρη οπή ή έχουµε τον σχηµατισµό ανωµαλίας στο υφάδι του χρόνου ή από ένα σηµείο και πέρα η εξέλιξη, ενώ παραµένει οµαλή, είναι πλέον µη προβλέψιµη από τις αρχικές συνθήκες. Στη δεύτερη αυτή περίπτωση έχουµε ανατροπή της αιτιότητας της βασικής αρχής της Κλασικής Φυσικής από την εποχή του Νεύτωνα. Ότι δηλαδή οι αρχικές συνθήκες µας επιτρέπουν την πρόβλεψη όλης της µελλοντικής εξέλιξης.
Είναι άγνωστο τι συµβαίνει στην πραγµατικότητα. Το Θεώρηµα του Penrose βασίζεται ουσιαστικά στην υπόθεση της ύπαρξης µιας παγιδευµένης επιφάνειας δεν µας λέει όµως πώς σχηµατίζεται µια τέτοια παγιδευµένη επιφάνεια. Η απόδειξη δεν αλλάζει σε τίποτα στην περίπτωση του επίπεδου χωροχρόνου, όπου βεβαίως δεν ισχύει το συµπέρασµα επειδή δεν ισχύει η αρχική υπόθεση. Η απόδειξη του σχηµατισµού παγιδευµένων επιφανειών απαιτεί την µελέτη της βαρυτικής κατάρρευσης, (εποµένως την ανάλυση του µη-γραµµικού συστήµατος µερικών διαφορικών εξισώσεων υπερβολικού τύπου που αποτελούν οι εξισώσεις Αϊνστάιν). Αυτή την ανάλυση κατάφερα να την ολοκληρώσω σε ηλικία 57 ετών ( Είναι και το πρώτο που αναφέρεται στο σκεπτικό της απονοµής στον ∆. Χριστοδούλου του βραβείου Shaw τον Ιούνιο του 2011). Αποδείχθηκε δηλαδή ότι παγιδευµένες επιφάνειες σχηµατίζονται απουσία ύλης, µε την εστίαση ισχυρών βαρυτικών κυµάτων. Το σηµαντικότερο όµως ερώτηµα στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας είναι το αν σχηµατίζονται ανωµαλίες που δεν περιέχονται σε µια µαύρη τρύπα, οπότε θα είναι και ορατές από το άπειρο. Ο Penrose διατύπωσε το 1970 την εικασία ότι τέτοιες «γυµνές ανωµαλίες» δεν σχηµατίζονται, εικασία που πήρε το όνοµα «κοσµική λογοκρισία».
Μετά από προσπάθεια που κράτησε πολλά χρόνια κατάφερα να δώσω µιαν απάντηση. Όµως µόνο στα στενά πλαίσια ενός σφαιρικά συµµετρικού µοντέλου. Απέδειξα ότι, αντίθετα από την εικασία Penrose, η βαρυτική κατάρρευση υπό ορισµένες αρχικές συνθήκες οδηγεί στο σχηµατισµό «γυµνών ανωµαλιών». Όµως απέδειξα επίσης ότι στην περίπτωση αυτή µια κατάλληλη αλλαγή των αρχικών συνθηκών, αλλαγή όσο µικρή θέλουµε σε µέγεθος, έχει σαν συνέπεια τη δηµιουργία µιας µαύρης οπής που να περιέχει την ανωµαλία. Εποµένως το πνεύµα της κοσµικής λογοκρισίας ισχύει. Αυτά όµως αφορούν µόνο το σφαιρικά συµµετρικό µοντέλο. Το γενικό ερώτηµα παραµένει αναπάντητο.

Αντίστοιχα οι µελέτες σας για τη ροή υγρών ποια χρήσιµα καθηµερινά πράγµατα µας έχουν δώσει; Μπορείτε να µας το περιγράψετε χωρίς τη χρήση πολύπλοκων εξισώσεων και µαθηµατικών τύπων;

Το µεγαλύτερο µέρος του Σύµπαντος είναι σε ρευστή κατάσταση. Στη Γη έχουµε την ατµόσφαιρα και τους ωκεανούς, αλλά και τον εξωτερικό πυρήνα, σε ρευστή κατάσταση. Εποµένως η Μηχανική των Ρευστών είναι ένας τοµέας της επιστήµης µε ευρύτατη εφαρµογή και τα σηµαντικότερα φαινόµενα εµπίπτουν στη συνήθη εµπειρία. Το κύριο έργο που έχω δηµοσιεύσει µέχρι στιγµής στον τοµέα της Μηχανικής των Ρευστών ολοκληρώθηκε όταν ήµουν σχεδόν 55 ετών. Έχει να κάνει µε τις εξισώσεις του Euler που διέπουν την εξέλιξη ενός συµπιεστού ρευστού.
Μελετά το σχηµατισµό κυµάτων κρούσεως. Ας θεωρήσουµε ένα ρευστό σε ηρεµία, µε σταθερή θερµοκρασία και πίεση. Ας πούµε ότι η κατάσταση αυτή διαταράσσεται καθ’ οιονδήποτε τρόπο σε µια πεπερασµένη περιοχή του χώρου την αρχική στιγµή του χρόνου. Αυτό που αποδεικνύω είναι ότι µετά από ένα καταλλήλως µεγάλο χρονικό
διάστηµα, που εξαρτάται από το µέγεθος της αρχικής διαταραχής, σχηµατίζονται επιφάνειες χωροχρόνου όπου ο ρυθµός αλλαγής της θερµοκρασίας, της πίεσης και της ταχύτητας του ρευστού απειρίζονται.
Αυτές οι επιφάνειες αποτελούν την αρχή και το γενεσιουργό αίτιο τρισδιάστατων υπερεπιφανειών στο χωροχρόνο όπου η θερµοκρασία, η πίεση και η ταχύτητα είναι ασυνεχείς. Τις υπερεπιφάνειες αυτές ασυνεχείας τις ονοµάζουµε κύµατα κρούσεως. Επίσης αποδεικνύω ότι η ροή παρ’ όλο που µπορεί να είναι αστρόβιλη πριν περάσει το κύµα κρούσεως, µόλις αυτό περάσει, αποκτά «αµέσως», δηλαδή κατ’ ασυνεχή τρόπο, στροβιλισµό.
Το πρόβληµα της µακρόχρονης συµπεριφοράς του στροβιλισµού περιέχει το σηµαντικότερο πρόβληµα της Υδροδυναµικής, το πρόβληµα της τυρβώδους ροής [δηλαδή της ροής που µέσα της σχηµατίζονται στρόβιλοι]. Αυτό το πρόβληµα, το οποίο εµφανίζεται και στην απλουστευµένη περίπτωση που το ρευστό µπορεί να θεωρηθεί ασυµπίεστο, όπως το νερό στην καθηµερινή µας εµπειρία, παραµένει απλησίαστο 260 χρόνια µετά τη διατύπωση των σχετικών εξισώσεων από τον Euler. Η εµπειρία δείχνει ότι µετά από κάποιο χρονικό διάστηµα ο στροβιλισµός αποκτά χαώδη συµπεριφορά, µε τον αέναο σχηµατισµό µιας ατέρµονης ακολουθίας µικρότερων στροβίλων µέσα σε µεγαλύτερους. Αυτό το χάος αποκαλείται «τύρβη». Είναι κάτι που αποτελεί καθηµερινή µας εµπειρία και πρόκληση αξεπέραστη για τον Μαθηµατικό Φυσικό»

Ενα ελάχιστο βιογραφικό

Ο Δ. Χριστοδούλου ζήτησε το όποιο βιογραφικό του να είναι όσο γίνεται πιο λιτό. Αντιστρόφως ανάλογο δηλαδή της επιστημονικής του δραστηριότητας. Ετσι απλά αναφέρουμε ότι:

Γεννήθηκε στην Αθήνα το 1951. Διετέλεσε καθηγητής Μαθηματικών στο Ινστιτούτο Courant του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης (1988-92) και στο Πανεπιστήμιο του Princeton (1992-2001). Από το 2001 είναι καθηγητής των Μαθηματικών και της Φυσικής στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης. Εχει τιμηθεί με το βραβείο του Ιδρύματος Mac Arthur (1993) για τα Μαθηματικά και τη Φυσική. Με το βραβείο Bocher της Αμερικανικής Μαθηματικής Εταιρείας (1999) και με το βραβείο Αστρονομίας Tomalla (2008). Το 2011 του απονεμήθηκε το βραβείο Shaw για το σύνολο των εργασιών του στα Μαθηματικά από κοινού με τον Ρ. Χάμιλτον.

* Το βραβείο Mc Arthur, γνωστό και ως Genius Grant, απονέμεται σε ανθρώπους ηλικίας από 18 ως 82 ετών που θεωρείται ότι δίδουν μεγάλες υποσχέσεις για περαιτέρω εξέλιξη στις επιστήμες.

* Το βραβείο Bocher, στη μνήμη του Maxime Bocher, απονέμεται κάθε πέντε χρόνια από την Αμερικανική Μαθηματική Εταιρεία στην καλύτερη εργασία που έχει δημοσιευτεί σε αμερικανικό περιοδικό γύρω από τον κλάδο των Μαθηματικών που ονομάζεται Ανάλυση.

* Το βραβείο Tomalla απονέμεται κάθε τρία χρόνια και το έχουν πάρει ως τώρα τεράστιας εμβέλειας επιστήμονες όπως ο Σ. Τσαντρσεκχάρ, ο Α. Σαχάροφ, ο Τζ. Τέιλορ και ο Τζ. Πιμπλς.

* Το βραβείο Shaw απονέμεται κάθε χρόνο σε επιστήμονες στους τομείς της Ιατρικής, της Αστρονομίας και των Μαθηματικών. Συνοδεύεται από ένα σεβαστό χρηματικό ποσό.

Δεν είναι τυχαίο ότι ο Δ. Χριστοδούλου μπορεί να μιλάει επί ώρες για τους αρχαίους Έλληνες Μαθηματικούς. Όχι μόνο γιατί έχει γράψει ένα βιβλίο σχετικά με «Τα Μαθηματικά στην Αρχαία Αλεξάνδρεια» (Εκδόσεις Ευρασία) αλλά αναγνωρίζει ότι έργα των μαθηματικών της εποχής εκείνης έπαιξαν ρόλο στη «Άνοιξη» των Μαθηματικών που συνέβη τον 17ο αιώνα.

http://www.tovima.gr/files/1/2012/04/28/BHMA_Christodoulou.pdf

by Αντικλείδι , http://antikleidi.wordpress.com

Συναφές:

Δ. Χριστοδούλου: «Τα ελληνικά ΑΕΙ έχουν μείνει 30 χρόνια πίσω»

Ο Χ. Παπαδημητρίου αποκωδικοποιεί τον κόσμο της γνώσης αλλά και της πολιτικής.

1 σχόλιοLeave a comment

%d bloggers like this: