Άρθρο από το διαδίκτυο του κου Αλέξη Δεληβοριά  για τη βασική έρευνα

Για τον πολύπλευρο προβληματισμό  σας  παρουσιάζω το παρακάτω άρθρο και σας επισημαίνω ότι ο μεγάλος επιταχυντής του CERN στην Ελβετία είναι το μεγαλύτερο παγκόσμιο πείραμα και ότι το 2014-2015 μαθητές από ελληνικό πρότυπο γυμνάσιο βραβεύτηκαν (2ο παγκόσμιο βραβείο) για μια ερευνητική εργασία τους  και κέρδισαν την επίσκεψη στο χώρο του CERN αλλά και την συμμετοχή τους να  πειραματιστούν στα εργαστήρια του.

Η σημασία της βασικής έρευνας Τους τελευταίους μήνες, και με αφορμή την αναμενόμενη έναρξη της πειραματικής λειτουργίας του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων LHC στο CERN, η οποία εντέλει πραγματοποιήθηκε στις 10 Σεπτεμβρίου, αλλά και πιο πρόσφατα, με την αναστολή της λειτουργίας του μέχρι την ερχόμενη άνοιξη εξαιτίας ενός τεχνικού προβλήματος, η κάλυψη του γεγονότος από τα ΜΜΕ υπήρξε συνεχής. Αναπόφευκτα, η δημοσιοποίηση του κόστους κατασκευής του προκάλεσε και συνεχίζει να προκαλεί αντιδράσεις, αφού δεν είναι λίγοι εκείνοι που υποστηρίζουν ότι τα τεράστια ποσά που δαπανώνται στο συγκεκριμένο πείραμα αλλά και στην έρευνα γενικότερα θα μπορούσαν να επενδυθούν σε άλλους, σημαντικότερους τομείς. Το ερώτημα, λοιπόν που τίθεται είναι το εξής: δεδομένων των προβλημάτων που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα, αξίζει άραγε να δαπανώνται τόσο τεράστια ποσά για την έρευνα;  Ή, για να το θέσουμε διαφορετικά, ποια είναι η σημασία της βασικής έρευνας; Σημείωση: Το κείμενο αυτό βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε άρθρο του Christopher Llewellyn Smith, άλλοτε γενικού διευθυντή του CERN, με τίτλο “What is the Use of Basic Science”, αποσπάσματα του οποίου έχουν ενσωματωθεί σε ελεύθερη μετάφραση στο παρόν κείμενο. Για όσους ενδιαφέρονται, ολόκληρο το πρωτότυπο κείμενο μπορεί να αναζητηθεί στην ιστοσελίδα του CERN και συγκεκριμένα στο http://public.web.cern.ch/public/en/About/BasicScience1-en.html . Αν και τα τελευταία χρόνια οι διαχωριστικές γραμμές μεταξύ βασικής και εφαρμοσμένης έρευνας έχουν αμβλυνθεί, αυτό που ακόμα και σήμερα συνεχίζει να τις διακρίνει είναι, όπως σημειώνει και ο  Llewellyn Smith, το βαθύτερο κίνητρο που ωθεί στην ανάπτυξή τους. Μπορούμε έτσι να προσδιορίσουμε τη βασική έρευνα ως τη θεωρητική και πειραματική έρευνα που διεξάγεται αποκλειστικά με κίνητρο την έμφυτη περιέργεια των επιστημόνων να καταλάβουν τον κόσμο και τα φυσικά φαινόμενα (curiosity-driven research). Αυτή η έρευνα, η απαλλαγμένη από κάθε ιδέα άμεσων ανταλλαγμάτων, συντελεί στη βαθύτερη κατανόηση των αιτιών και των νόμων που διέπουν τις φυσικές διεργασίες, ενώ από αυτή πηγάζει κατά το μεγαλύτερο μέρος της και η ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών και της καινοτομίας. Η νέα γνώση που προκύπτει από τη βασική έρευνα είναι συνήθως ευρέως διαθέσιμη και χωρίς τους περιορισμούς και τη μυστικότητα που επιβάλλουν οι κατοχυρώσεις ευρεσιτεχνίας στα προϊόντα της εφαρμοσμένης έρευνας και καινοτομίας.   Αυτός ο απλοϊκός για πολλούς, διαχωρισμός μεταξύ βασικής και εφαρμοσμένης έρευνας σε καμία περίπτωση δεν υπαινίσσεται ότι η βασική έρευνα οδηγεί πάντα στην εφαρμοσμένη έρευνα, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε νέα τεχνολογικά επιτεύγματα ή στη βιομηχανική ανάπτυξη, προκειμένου να καταλήξει στην παραγωγή προϊόντων. Παρ’ όλα αυτά, θα πρέπει να αναγνωριστεί ότι η βασική έρευνα πολύ περισσότερο τροφοδότησε παρά τροφοδοτήθηκε από την εφαρμοσμένη έρευνα αφού, στον τομέα των φυσικών επιστημών τουλάχιστον, σπανίως η ανάγκη της επίλυσης πρακτικών προβλημάτων κατεύθυνε τις επιστημονικές εξελίξεις. Γι’ αυτό και η υποστήριξη της θέσης ότι οι νέες τεχνολογίες και η καινοτομία αναπτύσσονται ανεξάρτητα από τη βασική έρευνα είναι λανθασμένη. Αντιθέτως, αυτή η ανάπτυξη είναι το άμεσο ή έμμεσο αποτέλεσμα της δυνατότητας που έχουν οι επιστήμονες να διερευνούν θεμελιώδη ερωτήματα, τα οποία εκ πρώτης δεν παρουσιάζουν καμιά προφανή πιθανότητα οικονομικής ανταπόδοσης. Αυτό ουσιαστικά υποστήριζε και ο J. J. Thomson, ο οποίος ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο, όταν έλεγε σε μια ομιλία του το 1916: «Με τον όρο έρευνα στις βασικές επιστήμες εννοώ την έρευνα η οποία διεξάγεται με αποκλειστικό στόχο τη διεύρυνση της γνώσης για τους Νόμους της Φύσης, ανεξάρτητα από τις πιθανές εφαρμογές που ενδέχεται να έχει στη βιομηχανία. Θα δώσω ένα μόνο παράδειγμα για τη «χρησιμότητα» αυτού του είδους της έρευνας, παράδειγμα το οποίο αναδείχτηκε ιδιαίτερα από τον Πόλεμο – και εννοώ τη χρήση των ακτίνων Χ στη χειρουργική…Τώρα, πώς ανακαλύφτηκε αυτή η μέθοδος; Δεν ήταν το αποτέλεσμα της έρευνας στην εφαρμοσμένη επιστήμη με στόχο να βρεθεί μια βελτιωμένη μέθοδος εντοπισμού τραυμάτων από σφαίρες. Κάτι τέτοιο ενδεχομένως να οδηγούσε στην κατασκευή βελτιωμένων καθετήρων (probes), δεν μπορούμε όμως να φανταστούμε ότι θα οδηγούσε στην ανακάλυψη των ακτίνων Χ. Όχι, η μέθοδος αυτή οφείλεται στην καθαρή επιστημονική διερεύνηση, η οποία διεξήχθη με στόχο να ανακαλυφθεί η φύση του Ηλεκτρισμού». Προτού όμως αναφερθούμε στα οικονομικά και άλλα οφέλη που προκύπτουν από τη βασική έρευνα, θα πρέπει να σημειώσουμε εξαρχής ότι η συνεισφορά της στη διαμόρφωση και στην εξέλιξη του παγκόσμιου πολιτισμού εν γένει είναι τόσο ουσιαστική που δεν χρειάζεται καν να δικαιολογηθεί με αναφορές σ’ αυτά. Και αυτό, διότι, η αέναη προσπάθεια για την κατανόηση των νόμων της Φύσης μέσα από την έρευνα συνιστά ανεκτίμητη παγκόσμια κληρονομιά που, μαζί με τη Φιλοσοφία, τα Γράμματα και τις Τέχνες, αποτελούν ίσως τα μεγαλύτερα μνημεία της ανθρώπινης νόησης. Οι επαναστάσεις που προκλήθηκαν με την απόρριψη του γεωκεντρικού συστήματος, λόγου χάρη, με τη διαπίστωση ότι το σύμπαν διαστέλλεται ή με την εμπέδωση της αβεβαιότητας και απροσδιοριστίας στο υποατομικό επίπεδο που εισήγαγε η κβαντική φυσική είναι τόσο συγκλονιστικές που οποιαδήποτε αναφορά σε οικονομικά και πρακτικά οφέλη τις υποβαθμίζουν. Την ίδια θέση διατύπωσε εδώ και  αρκετά χρόνια ο Bob Wilson, πρώτος διευθυντής του Fermilab, ενός σπουδαίου ερευνητικού κέντρου στη φυσική των υψηλών ενεργειών, ο οποίος, όταν ρωτήθηκε από μια Επιτροπή του Κογκρέσου «Τι θα συνεισφέρει το ερευνητικό σας κέντρο στην άμυνα των ΗΠΑ;»  απάντησε «Τίποτα, αλλά θα είναι τέτοιο που θα αξίζει να την  υπερασπιστούμε». Ποια είναι όμως η σχέση μεταξύ της δημόσιας δαπάνης για τη βασική έρευνα και της οικονομικής ανάπτυξης; Όσες μελέτες έχουν διεξαχθεί με στόχο να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα καταλήγουν σε ένα κοινό συμπέρασμα, ότι δηλαδή η βασική έρευνα συνεισφέρει σημαντικά στην οικονομική ανάπτυξη. Με το συμπέρασμα αυτό συμφωνούν όχι μόνο οι ίδιοι οι ερευνητές, τα πανεπιστήμια, οι κρατικοί ή και ιδιωτικοί αλλά μη κερδοσκοπικοί φορείς της έρευνας, αλλά και οργανισμοί του κύρους της American Association for the Advancement of Science, του National Science Foundation, της UNESCO κ.λπ.. Εκτός αυτού, επιχειρήματα υπέρ της ενίσχυσης της χρηματοδότησης της βασικής έρευνας παρουσιάζονται συνήθως από τους ίδιους ερευνητές, τους οποίους ένας κακόπιστος θα μπορούσε να θεωρήσει προκατειλημμένους. Γι αυτό και παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον να δει κανείς πώς αντιμετωπίζει το θέμα η αμερικάνικη Επιτροπή για την Οικονομική Ανάπτυξη (Committee for Economic Development, CED), ένας ανεξάρτητος οργανισμός, στο διοικητικό συμβούλιο του οποίου συμμετέχουν εν ενεργεία ή πρώην πρόεδροι, CEO’s και μέλη οικονομικών κολοσσών, όπως για παράδειγμα των Shell,  Ford Motor Company, BankAmerica Corporation, Texaco Inc κ.ά.. Η Επιτροπή Έρευνας και Πολιτικής της CED στη «Δήλωση Πολιτικής» (policy statement) για τη σημασία της βασικής έρευνας στις ΗΠΑ διαπιστώνει μεταξύ άλλων και τα εξής αυτονόητα (ολόκληρο το κείμενο βρίσκεται στο www.ced.org/docs/report/report_basic.pdf): Παρ’ όλο που ορισμένες μεγάλες επιστημονικές ανακαλύψεις βρήκαν άμεσες πρακτικές εφαρμογές, κατά κανόνα τα αποτελέσματα της βασικής έρευνας αξιοποιούνται  αρκετά χρόνια αργότερα. Συχνά μάλιστα, τα μεγαλύτερα οφέλη παρουσιάζονται εκεί που δεν τα περιμένει κανείς. Θεμέλιο των περισσότερων τεχνολογικών ανακαλύψεων είναι η βασική έρευνα.

Παρ’ όλο που ορισμένες μεγάλες επιστημονικές ανακαλύψεις βρήκαν άμεσες πρακτικές εφαρμογές, κατά κανόνα τα αποτελέσματα της βασικής έρευνας αξιοποιούνται  αρκετά χρόνια αργότερα. Συχνά μάλιστα, τα μεγαλύτερα οφέλη παρουσιάζονται εκεί που δεν τα περιμένει κανείς. Θεμέλιο των περισσότερων τεχνολογικών ανακαλύψεων είναι η βασική έρευνα. Η βασική έρευνα διενεργείται κυρίως εντός των πανεπιστημιακών ιδρυμάτων και των κρατικών ερευνητικών κέντρων. Η επιστημονική γνώση που προκύπτει από τη βασική έρευνα είναι προς όφελος του κοινωνικού συνόλου και αποτελεί αυτό που συχνά ονομάζεται «κοινό καλό». Γι’ αυτό και ο σημαντικότερος χρηματοδότης της βασικής έρευνας είναι το κράτος. Η θέση, σύμφωνα με την οποία η κρατική χρηματοδότηση της βασικής έρευνας δεν είναι καθόλου απαραίτητη στην οικονομία της ελεύθερης αγοράς και κατά συνέπεια ότι ο περιορισμός των κεφαλαίων για τη βασική έρευνα θα έχει ελάχιστο οικονομικό αντίκτυπο, αφού η καινοτομία βασίζεται κυρίως στην υπάρχουσα τεχνολογία, είναι εντελώς λανθασμένη. Τα οικονομικά οφέλη που προκύπτουν από τη βασική έρευνα είναι ιδιαιτέρως υψηλά, ενώ η κρατικά χρηματοδοτούμενη βασική έρευνα δίνει μεγάλη ώθηση στην ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών και καινοτομιών από τον ιδιωτικό τομέα. Το γεγονός αυτό αποδεικνύεται και από δύο τεράστιας έκτασης επισκοπήσεις που πραγματοποίησε το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ το 1998 και το 2002 αντίστοιχα, στις οποίες αποκαλύφθηκε ότι η μεγάλη πλειοψηφία των πρόσφατων αιτήσεων ευρεσιτεχνίας παραπέμπουν στη βασική και κρατικά χρηματοδοτούμενη έρευνα ως τη βάση στην οποία στηρίχτηκαν. Όλη η ιστορία της εξέλιξης των φυσικών επιστημών είναι γεμάτη παραδείγματα, κατά τα οποία τόσο οι εφαρμοσμένες επιστήμες όσο και οι νέες τεχνολογίες δανείσθηκαν ιδέες κι τεχνικές, οι οποίες αναπτύχθηκαν αποκλειστικά για τη βασική έρευνα και οι οποίες προσέφεραν τεράστια ανταλλάγματα στην ανθρωπότητα. Ας θυμηθούμε κάποια μόνο από αυτά.

Παρ’ όλο που οι σωματιδιακοί επιταχυντές κατασκευάστηκαν αποκλειστικά για την έρευνα στην πυρηνική φυσική και στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων, η συντριπτική πλειοψηφία τους σήμερα έχει βρει εφαρμογές σε τομείς που ξεκινούν από τη θεραπεία του καρκίνου και καταλήγουν στην ανάπτυξη καινούριων υλικών. Στην ιατρική, οι μαγνητικοί, οι PET και οι SPECT τομογράφοι έγιναν πραγματικότητα εξ αιτίας του σχεδιασμού και της κατασκευής υπεραγώγιμων μαγνητών, κρυστάλλων, φωτοανιχνευτών και της μικροηλεκτρονικής που αναπτύχθηκαν αποκλειστικά για τις ανάγκες της βασικής έρευνας στην υποατομική φυσική. Επεξεργασία δεδομένων και αναλυτικές τεχνικές που αναπτύχθηκαν για τον ίδιο λόγο έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται στις οικονομικές επιστήμες, ενώ αλγόριθμοι που χρησιμοποιήθηκαν σε ανιχνευτές σωματιδίων χρησιμοποιούνται τώρα σε συσκευές ανίχνευσης βιομηχανικής μόλυνσης. Το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας, το οποίο ανακαλύφθηκε το 1911 και κατανοήθηκε στη διάρκεια της δεκαετίας του ‘50, οδήγησε σε μια πληθώρα από τεχνολογικές εφαρμογές όπως για παράδειγμα στην κατασκευή πανίσχυρων μαγνητών. Το ίδιο συνέβη και με την έρευνα ως προς τις ιδιότητες των ημιαγωγών, η οποία και οδήγησε στην ανακάλυψη των τρανζίστορ και των φωτοβολταϊκών κυττάρων. Ας θυμηθούμε παράλληλα τις αναρίθμητες εφαρμογές της Φυσικής Πλάσματος σε τομείς που ξεκινούν από την παραγωγή ενέργειας και φτάνουν μέχρι την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων για ηλεκτρονικούς υπολογιστές και τηλεοράσεις, περιλαμβάνοντας και μια μεγάλη ποικιλία ιατρικών, οικολογικών και υγειονομικών εφαρμογών, όπως τη θεραπεία του καρκίνου, τη διαγνωστική, την αποτέφρωση πυρηνικών αποβλήτων, την απολύμανση του νερού, τη μέτρηση και στον έλεγχο της ατμοσφαιρικής μόλυνσης, στην αποστείρωση επικίνδυνων χημικών αποβλήτων κ.ά.. Και για να πάμε σε ένα άλλο παράδειγμα, ποιος θα περίμενε ότι οι θεωρητικές μελέτες του Αϊνστάιν «Περί της Κβαντικής Θεωρίας της Ακτινοβολίας», που δημοσιεύτηκαν το 1917, θα οδηγούσαν στα laser και στις αναρίθμητες εφαρμογές τους, από την ιατρική μέχρι τα CD; Ίσως όμως, το πιο κλασικό και ευρέως διαδεδομένο παράδειγμα που αναδεικνύει τη σημασία της βασικής έρευνας είναι ο Παγκόσμιος Ιστός (Worldwide Web), ο οποίος αναπτύχθηκε στο CERN από τον Tim Berners-Lee με μοναδικό σκοπό την ανάλυση και ανταλλαγή δεδομένων και πληροφοριών μεταξύ των ερευνητών στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων. Σήμερα, η χρήση του διαδικτύου έχει εξαπλωθεί σε όλες σχεδόν τις πτυχές της καθημερινότητας και μέσω της e-business αντιστοιχεί σε έναν πραγματικά απίστευτο ετήσιο τζίρο. Τι οικονομικό κέρδος έχει το CERN από την παγκόσμια χρήση του διαδικτύου; Απολύτως κανένα! Και αυτό γιατί ο Berners-Lee συνειδητά αποφάσισε να προσφέρει την ανακάλυψή του δωρεάν σε όλο τον κόσμο. Οι όποιες συγκρίσεις με τη στάση των μεγάλων ιδιωτικών φορέων εφαρμοσμένης έρευνας σε τομείς αιχμής όπως η βιοτεχνολογία, η φαρμακευτική και οι τηλεπικοινωνίες, ορισμένοι από τους οποίους  θέλουν να κατοχυρώσουν ως και το ανθρώπινο γονιδίωμα, περιττεύουν. Με δύο λόγια δεν υπάρχει καμιά αμφιβολία ότι, χωρίς τη συμβολή της θεμελιώδους επιστημονικής έρευνας, τα επιτεύγματα του τεχνολογικού μας πολιτισμού και οι οικονομικές, υγειονομικές και πρακτικές απολαβές που απορρέουν από αυτόν θα ήταν δραστικά περιορισμένες.  Τη θέση αυτή υποστήριζε ήδη από τη δεκαετία του ΄60 και ο περίφημος θεωρητικός φυσικός Casimir, ο οποίος έλεγε σε ομιλία του:  «Έχω ακούσει δηλώσεις ότι ο ρόλος της ακαδημαϊκής έρευνας στην πρόοδο και στην καινοτομία δεν είναι ιδιαίτερα σημαντικός. Πρόκειται ενδεχομένως για την πιο κραυγαλέα ανοησία πάνω στην οποία είχα την τύχη να σκοντάψω. Ασφαλώς θα μπορούσε κανείς να διαλογίζεται άσκοπα  για την πιθανότητα να έχουν ανακαλυφθεί τα τρανζίστορ από ανθρώπους που δεν είχαν εκπαιδευτεί και δεν είχαν συμβάλει στη μηχανική των κυμάτων και στην κβαντική θεωρία των στερεών. Στην πραγματικότητα όμως οι δημιουργοί των τρανζίστορ ήταν τέλειοι γνώστες και συνέβαλλαν μάλιστα στην κβαντική θεωρία των στερεών. Θα μπορούσε κανείς να αναρωτηθεί εάν τα βασικά κυκλώματα των ηλεκτρονικών υπολογιστών επινοήθηκαν από ανθρώπους που ήθελαν να φτιάξουν υπολογιστές. Στην πραγματικότητα ανακαλύφθηκαν στη δεκαετία του ΄30 από φυσικούς που αντιμετώπιζαν το πρόβλημα της μέτρησης πυρηνικών σωματιδίων, γιατί ενδιαφέρονταν για την πυρηνική φυσική. Θα μπορούσε να αναρωτηθεί κανείς εάν η πυρηνική ενέργεια εμφανίστηκε γιατί οι άνθρωποι ήθελαν να βρουν νέες πηγές ενέργειας ή εάν η ανάγκη για μια νέα πηγή ενέργειας θα οδηγούσε στην ανακάλυψη του πυρήνα του ατόμου. Ίσως- μόνο που δεν έγινε κατά αυτόν το τρόπο. Θα μπορούσε κανείς να ρωτήσει εάν θα υπήρχε η ηλεκτρονική βιομηχανία χωρίς να έχει προηγηθεί η ανακάλυψη των ηλεκτρονίων από ερευνητές όπως ο Thomson και ο H. A. Lorentz. Και πάλι δεν έγινε έτσι. Θα μπορούσε ακόμα να ρωτήσει κάποιος εάν τα επαγωγικά πηνία στις μηχανές των αυτοκινήτων θα μπορούσαν να έχουν κατασκευαστεί από εταιρείες που ήθελαν να φτιάξουν μηχανοκίνητα οχήματα και εάν στην προσπάθειά τους αυτή θα ανακάλυπταν τυχαία τους νόμους της επαγωγής. Αλλά οι νόμοι της επαγωγής ανακαλύφθηκαν από τον Faraday πολλές δεκαετίες πριν. Ή, εάν σε μια προσπάθεια να προσφέρει καλύτερη επικοινωνία, θα μπορούσε κανείς να έχει βρει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Δεν ανακαλύφθηκαν με αυτό τον τρόπο. Βρέθηκαν από τον Hertz που τόνιζε την ομορφιά των φυσικών νόμων και που στήριξε την έρευνά του πάνω στις θεωρητικές μελέτες του Maxwell. Νομίζω ότι δεν υπάρχει σχεδόν κανένα παράδειγμα κάποιας καινοτομίας στον εικοστό αιώνα που να μη χρωστά κατ’ αυτόν τον τρόπο την ύπαρξή της στη βασική επιστημονική σκέψη».