Ορατά και αόρατα μυστικά του φωτός
Ομάδα του ΕΜΠ για την Παγκόσμια Ημέρα Φωτός, που γιορτάζεται αύριο, 16 Μαΐου, όπως όρισε η UNESCO από το 2015
ΗΛΙΑ ΜΑΓΚΛΙΝΗ «Και είπεν ο Θεός γενηθήτω φως και εγένετο φως». Το περίφημο «Fiat Lux» στα λατινικά ή, αλλιώς, η αφετηρία, η πηγή της ζωής. Η Μεγάλη Εκρηξη και η ταχύτητα του φωτός. Το φως ως «πακέτο» σωματιδίων αλλά και ως κυματισμός. Το ίδιο το σύμπαν στην ολότητά του δεν είναι άλλο από φως, κατά κάποιο τρόπο. Το φως είναι παντού και μια ζωή δίχως αυτό είναι αβίωτη, αδιανόητη. Η τέχνη θα ήταν αδιανόητη χωρίς το φως, ο πολιτισμός αδύνατος. Από τους φωτισμούς μιας θεατρικής σκηνής, που συχνά μεταμορφώνουν μια παράσταση φτιάχνοντας κόσμους μέσα σε άλλους κόσμους, έως το ηλιακό στέμμα που υποχρέωνε έναν Βαν Γκογκ να ζωγραφίζει, το φως είναι η ίδια η ζωή. Η εσωτερική μας ζωή (το εσωτερικό «άκτιστο» φως των Βυζαντινών αγιογράφων) αλλά και η καθημερινότητά μας.
Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο εκλαμβάνουμε το φως ως κάτι δεδομένο, αυτονόητο. Δεν θα έπρεπε όμως. Ειδικά σήμερα, το φως είναι παρόν στις ζωές μας με περισσότερους τρόπους από έναν. Η έννοια-κλειδί εδώ είναι η φωτονική. «Η φωτονική βρίσκεται παντού στη ζωή μας: από τεχνολογίες που βελτιώνουν την όραση και τις δυνατότητες των smartphones που κρατάμε στα χέρια μας, σε τεχνολογίες αιχμής που μας παρέχουν εργαλεία για την παρατήρηση του Διαστήματος και τις οπτικές ίνες που μας βοηθούν να επικοινωνούμε μέσω Διαδικτύου. Η φωτονική θα γίνει η βασική τεχνολογία του μέλλοντος», μου λέει η Πόλυ Βλάση, μέλος του Εργαστηρίου Φωτονικών Επικοινωνιών της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου.
Η ομάδα αυτή, με επικεφαλής τον καθηγητή Ηρακλή Αβραμόπουλο, είναι ο εθνικός εκπρόσωπος για τις δράσεις της Παγκόσμιας Ημέρας Φωτός στη χώρα μας η οποία γιορτάζεται αύριο, 16 Μαΐου.
Η αρχή είχε γίνει με το Παγκόσμιο Ετος Φωτός 2015, οπότε και το Συμβούλιο της UNESCO όρισε μια ημέρα τον χρόνο (16η Μαΐου) ως Παγκόσμια Ημέρα Φωτός. «Η συγκεκριμένη ημερομηνία δεν επιλέχθηκε τυχαία», διευκρινίζει η κ. Βλάση. «Αυτή είναι η επέτειος της πρώτης επιτυχημένης λειτουργίας διάταξης λέιζερ το 1960 από τον φυσικό και μηχανικό Θίοντορ Μέιμαν (Theodore Maiman). Πλέον όλοι γνωρίζουμε ότι το λέιζερ αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα επιστημονικής ανακάλυψης με επαναστατικές εφαρμογές και οφέλη σε πληθώρα δραστηριοτήτων της καθημερινής ζωής, όπως τηλεπικοινωνίες, ιατρική, βιομηχανία και πολλούς ακόμη τομείς».
Εχει κάποια συμβολική σημασία αυτός ο εορτασμός σε παγκόσμιο επίπεδο; «Οχι μόνο», αποκρίνεται η Πόλυ Βλάση. «Ο εορτασμός επιδιώκει να φέρει το
«Η φωτονική θα γίνει η βασική τεχνολογία του μέλλοντος», λέει στην «Κ» η Πόλυ Βλάση, μέλος του Εργαστηρίου Φωτονικών Επικοινωνιών του ΕΜΠ.
ευρύ κοινό σε επαφή με αντίστοιχα σπουδαίες επιστημονικές ανακαλύψεις που έχουν σχέση με το φως, την παραγωγή του και την επεξεργασία του. Αποσκοπεί στο να αναδείξει όλες τις πτυχές της καθημερινότητάς μας, όπου η οπτική τεχνολογία και οι εφαρμογές της παίζουν καθοριστικό ρόλο συμπεριλαμβανομένων της τέχνης, του πολιτισμού, της ψυχαγωγίας – οπουδήποτε υπάρχει φως! Από τις ακτίνες γάμμα έως τα ραδιοκύματα, το φάσμα του φωτός σε όλο το μήκος του μας παρέχει πληροφορίες για την προέλευση του σύμπαντος μέχρι και τις τεχνολογίες που έχουν διαμορφώσει την κοινωνία μας. Για παράδειγμα, η υψηλή έρευνα σε τομείς όπως η νανοφωτονική, η κβαντική οπτική και η μελέτη υπερταχέων φαινομένων εμπνέει νέες θεμελιώδεις ανακαλύψεις και ανοίγει νέα επιστημονικά σύνορα».
Κάπου εδώ μπαίνει η έννοια της φωτονικής. «Ναι, διότι η φωτονική
της Χιλής. Το τηλεσκόπιο Γιεπούν, τμήμα του Πολύ Μεγάλου Τηλεσκοπίου, σημαδεύει τον έναστρο ουρανό με ακτίνα λέιζερ. Δεξιά και αριστερά της ακτίνας διακρίνονται τα Νέφη του Μαγγελάνου.
συνδέει τους πολίτες του κόσμου μέσω του Διαδικτύου και των δικτύων επικοινωνιών και αποτελεί ζωτικό παράγοντα για την επιχειρηματικότητα και την εκπαίδευση. Τα δίκτυα αυτά υποστηρίζουν και την ευθύνη για τη διασφάλιση της ειρήνης, της δικαιοσύνης και των
νομικών θεσμών. Οι οπτικές τεχνολογίες διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην ιατρική, από την απλή διάγνωση και την παρακολούθηση έως τις προηγμένες θεραπευτικές επιλογές και την έρευνα. Οι τεχνολογίες τηλεπισκόπησης προωθούν την ανάπτυξη βιώσιμης γεωργίας για την καταπολέμηση της παγκόσμιας πείνας και για την προστασία της ζωής στην ύπαιθρο, στα ποτάμια, στις λίμνες και στις θάλασσες. Ο σύγχρονος φωτισμός παρέχει σημαντικές ευκαιρίες για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής με αποτελεσματικές και οικολογικές λύσεις. Τέλος, οι τεχνολογίες που βασίζονται στο φως είναι σημαντικές για την παρακολούθηση και την πρόβλεψη της κλιματικής αλλαγής».
Η φωτονική εμφανίζεται σε πολύ απλές και ευρέως διαδεδομένες συσκευές. Οι περισσότεροι είτε δεν γνωρίζουμε είτε λησμονούμε ότι τα παλμικά οξύμετρα χρησιμοποιούν τη μετάδοση φωτός από μια λυχνία LED μέσω ενός δακτύλου για να μετρήσουν τον κορεσμό οξυγόνου και τον καρδιακό ρυθμό, και τα θερμόμετρα δέρματος χρησιμοποιούν ανιχνευτές υπέρυθρου φωτός για να παρέχουν μια ασφαλή και αξιόπιστη μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος.
Η μάχη με τον καρκίνο
«Πολλές θεραπείες με βάση το φως έχουν επίσης αποδειχθεί αποτελεσματικές για την ανίχνευση και τη θεραπεία του καρκίνου», σπεύδει να τονίσει η κ. Βλάση, δίνοντας και ένα παράδειγμα: «Η φωτοδυναμική θεραπεία: ένας ασθενής λαμβάνει ένα μη τοξικό φωτοευαίσθητο φάρμακο που απορροφάται από καρκινικά κύτταρα. Κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, τοποθετείται μια δέσμη φωτός στη θέση του όγκου, η οποία στη συνέχεια ενεργοποιεί το φάρμακο ώστε να καταστεί τοξικό στα στοχευόμενα κακοήθη κύτταρα».
Η αυριανή Παγκόσμια Ημέρα Φωτός σχετίζεται όμως και με ένα μεγάλο πρόβλημα της εποχής μας (αυτό κι αν είναι παγκόσμιο): την κλιματική κρίση. «Οι τεχνολογίες που βασίζονται στο φως βοηθούν τη βιώσιμη ανάπτυξη», σχολιάζει η κ. Βλάση. «Πολλές αναπτυσσόμενες χώρες διαθέτουν άφθονους ηλιακούς ενεργειακούς πόρους (ηλιοφάνεια) και η χρήση ηλιακής ενέργειας είναι ιδανική για την παροχή ενέργειας εκτός δικτύου ως βιώσιμης εναλλακτικής λύσης για τις γεννήτριες ντίζελ που διαφορετικά θα χρησιμοποιούσαν. Υπάρχουν ακόμη αρκετές προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπίσουμε, αλλά η έρευνα προχωράει γρήγορα στην υποκείμενη φυσική και επιστήμη των υλικών, στην ανάπτυξη τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας και στη βελτιστοποίηση και σύγκριση των τεχνολογιών της φωτοβολταϊκής και της ηλιακής θερμικής συλλογής. Πάνω απ' όλα όμως, οι τεχνολογίες του φωτός είναι κρίσιμες για την παρακολούθηση και την πρόβλεψη των συνεπειών της κλιματικής αλλαγής. Χρησιμοποιούνται ευρέως για τη χαρτογράφηση της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης χρησιμοποιώντας ραδιομετρητές, σαρωτές και αισθητήρες τοποθετημένους σε δορυφόρους που περιστρέφονται γύρω από τον πλανήτη μας. Αυτές οι μετρήσεις μεταδίδονται σε σταθμούς εδάφους, όπου τα δεδομένα μετατρέπονται σε εικόνες που παρέχουν πληροφορίες για τα ωκεάνια ρεύματα ή την παγκόσμια κατανομή διοξειδίου του άνθρακα».
Με κίνδυνο να ακουστούμε υπέρμετρα ρομαντικοί, παραθέτουμε τον κλασικό στίχο του Ντίλαν Τόμας: «Εξοργίσου, εξοργίσου ενάντια στον θάνατο του φωτός» (Rage, rage against the dying of the light), όμως ισχύει στο έπακρον: σε άμεση σύνδεση με τη διαθεσιμότητα ενέργειας είναι και η διαθεσιμότητα φωτισμού. «Ναι, διότι δίχως αξιόπιστη πηγή φωτός πολλοί άνθρωποι στις αναπτυσσόμενες κοινότητες εξαρτώνται από λαμπτήρες κηροζίνης για να βλέπουν, οι οποίοι εκτιμάται ότι ευθύνονται για τον θάνατο πάνω από ένα εκατομμύριο ανθρώπων κάθε χρόνο».
Τα παλμικά οξύμετρα χρησιμοποιούν τη μετάδοση φωτός από μια λυχνία LED μέσω ενός δακτύλου για να μετρήσουν τον κορεσμό οξυγόνου.