Η Ιστορία των Ιδεών στη Φυσική

Η γενική πορεία του ανθρωπίνου πνεύματος, κατά το Γάλλο φιλόσοφο Αύγουστο Κοντ (1798-1857), πέρασε από τρείς διαδοχικές φάσεις,
α) τη θεολογική ή πλασματική
β) τη μεταφυσική ή κριτική και
γ) την επιστημονική ή θετική κατάσταση, που θα μπορούσαμε να τις χαρακτηρίσουμε ως την παιδική του ηλικία, την εφηβεία του και την ωριμότητά του.
Στη θεολογική κατάσταση, το ανθρώπινο πνεύμα, επικαλείται φανταστικά πλάσματα (Θεούς, Δαίμονες, Πνεύματα) για να απαντήσει στο ανεπίλυτο πρόβλημα του «Γιατί;».
Στη μεταφυσική κατάσταση, αντικαθιστά τα Πνεύματα με αφηρημένες έννοιες ή ιδέες όπως, το θερμό, το ξηρό, το κενό, η νόηση, το αγαθό κ.α., με τη γενικότερη από όλες, τη Φύση.
Στη θετική κατάσταση, τέλος, αναζητά σχέσεις μεταξύ των φαινομένων, δηλαδή νόμους και υποκαθιστά, παντού, αφ’ ενός το απόλυτο με το σχετικό και αφ’ ετέρου τον «απρόσιτο καθορισμό των αιτίων» με τους νόμους μεταξύ των φαινομένων και επικεντρώνει την προσοχή του, μόνο, στην ερώτηση του «Πώς;».
Ανάλογη διαδρομή παρατηρούμε και στην εξέλιξη της Φυσικής.
Τα 2500 χρόνια Ιστορίας της Φυσικής, χωρίζονται σε τρείς περιόδους, σε τρία στάδια ανάπτυξης γύρω από την έρευνα των φυσικών φαινομένων και τη δημιουργία νέων θεωριών, με νέες ιδέες και δεδομένα που χαρακτηρίζουν την κάθε περίοδο.
Η πρώτη περίοδος αρχίζει το 500 π. Χ.. ως φυσική φιλοσοφία, με πρωτοπόρους τους Αρχαίους Έλληνες και κυρίως τον Αριστοτέλη, οι θεωρίες του οποίου κυριαρχούν, σχεδόν δογματικά, μέχρι τα τέλη του μεσαίωνα, το 1500 μ. Χ.
Ακολουθεί η δεύτερη περίοδος, στις αρχές του 16ου αιώνα, με την εμφάνιση του Γαλιλαίου και του Νεύτωνα, οι οποίοι, με τις εργασίες τους, διαμόρφωσαν και εδραίωσαν τη Φυσική, ως βασική επιστήμη, ανάμεσα στις άλλες φυσικές επιστήμες, μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα.
Η τρίτη και καθοριστική περίοδος, για τη Φυσική, έρχεται με την είσοδο του 20ου αιώνα και μάλιστα στα 30 πρώτα χρόνια αυτού, με την εμφάνιση δύο σπουδαίων θεωριών, της Σχετικότητας και της Κβαντομηχανικής.
Ο κύκλος αυτής της περιόδου δεν έκλεισε. Πολλά περιμένουμε ακόμη, στην εξερεύνηση του διαστήματος και τη δομή της ύλης.
Η πρώτη περίοδος, με τους «φυσικούς φιλοσόφους» της Αρχαίας Ελλάδος, απάλλαξε την έρευνα από τις προκαταλήψεις και τις μυθοπλασίες.
Συστηματοποίησε την επιστημονική σκέψη, δημιουργώντας τις πρώτες θεωρίες φυσικής, στηριζόμενες στην εμπειρία, την παρατήρηση και τον ορθολογισμό.
Η δεύτερη περίοδος χαρακτηρίζεται από την τεράστια, και όχι αναίμακτη, προσπάθεια απεγκλωβισμού της φυσικής επιστήμης, από την αγκάλη της δογματικής και αυταρχικής θρησκευτικής προκατάληψης.
Ο Γαλιλαίος και ο Νεύτωνας, προτείνοντας το πείραμα ως κύριο κριτή κάθε φυσικής θεωρίας, θεμελίωσαν την «πειραματική Φυσική» σε γερές βάσεις, επάνω στις οποίες οικοδομήθηκε η λεγόμενη κλασική Φυσική από μία πλειάδα χαρισματικών Φυσικών, οι οποίοι εργάστηκαν γόνιμα και αποτελεσματικά, με θεαματικές επιτυχίες, σε όλους τους τομείς Φυσικής, μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα.
Η τρίτη περίοδος σημαδεύτηκε από τις επιστημονικές επαναστάσεις του 20ου αιώνα, που άλλαξαν τις μέχρι τότε αντιλήψεις μας, για τον κόσμο.
Βασικές έννοιες, επάνω στις οποίες είχε θεμελιωθεί η Φυσική, στα 2500 χρόνια της Ιστορίας της, όπως είναι ο χώρος, ο χρόνος, η ύλη και η ενέργεια, τροποποιούνται, μεταβάλλονται, συγχωνεύονται, αμφισβητούνται και ότι άλλο έφερε η σύγκρουση των νέων θεωριών με την ως τότε κοινή λογική και την καθιερωμένη αντίληψη για τη Φύση και τα πράγματά της.
Αυτή η περιπέτεια των φυσικών θεωριών, που γέννησε ο ανθρώπινος νους και δημιούργησε η φαντασία του, περιγράφονται στις σελίδες που ακολουθούν.
Πολλές από τις θεωρίες αυτές, άντεξαν στο χρόνο και έφεραν πρακτικά αποτελέσματα. Αλλες έλαμψαν για λίγο και ξεχάστηκαν, στην πορεία του χρόνου, για να εμφανιστούν αργότερα και να αποτελέσουν τη βάση νέων θεωριών. Οι περισσότερες όμως αγνοήθηκαν ως ανεδαφικές ή παράτολμες.
Όλες όμως συνέβαλλαν στην εξέλιξη της Φυσικής και γενικότερα της ανθρώπινης γνώσης.
Πρέπει να δεχτούμε, όμως ότι, το σημερινό επιστημονικό θαύμα, είναι η συνισταμένη όλων αυτών των θεωριών και ο αγώνας όλων αυτών των επιστημόνων που εργάστηκαν γι’ αυτό το σκοπό.
Όμως, πρέπει να επισημάνουμε ότι, όπως συμβαίνει σε όλες τις ανθρώπινες δραστηριότητες, έτσι και στη δημιουργία φυσικών θεωριών, εκτός εκείνων, που τα ονόματά τους συνδέθηκαν με νόμους Φυσικής και μονάδες αυτής και έτσι τιμήθηκαν για την προσφορά τους στην επιστήμη, υπάρχουν και πολλοί άλλοι οι οποίοι έμειναν «ανώνυμοι». Αν και συνέβαλαν τα μέγιστα στην πρόοδο και την εξέλιξη της Φυσικής, δεν έτυχαν της ανάλογης αναγνώρισης από την επιστημονική κοινότητα.

Περιεχόμενα

Οι πρώτες θεωρίες φυσικής

• Εμπεδοκλής 484 π.Χ.
• Λεύκιππος και Δημόκριτος 460 π.Χ.
• Αριστοτέλης 384-322 π.Χ.
• Η σύγχρονη Φυσική επιστήμη

Η περίοδος της κλασικής φυσικής

• Γαλιλαίος (1564 – 1642)
• Ισαάκ Νεύτων (Sir Isaac Newton) 1642 – 1727
• Μέθοδοι έρευνας – Νόμοι του Νεύτωνα – Παγκόσμια έλξη
• Η μετά το Νεύτωνα εποχή της Φυσικής
• Christian Huygens (1629 – 1695)
• Augustin Fresnel (1788 – 1827)
• H Τεχνολογική ανάπτυξη και η Βιομηχανική επανάσταση

Η φυσική του 20ου αιώνα

Χώρος – χρόνος – ύλη – ενέργεια

• Οι απόψεις της κλασικής και της σύγχρονης Φυσικής
• Α. Διαμόρφωση των εννοιών
• Β. Αντιλήψεις της κλασικής Φυσικής
• Γ. Αντιλήψεις της σύγχρονης Φυσικής
• Δ. Συμπεράσματα – Προοπτικές

Αρχή της απροσδιοριστίας

• Εισαγωγή
• Φυσικό μέρος
• Ιστορική αναδρομή
• Φιλοσοφικό μέρος
• Συμπεράσματα

Θεωρία των κβάντα ή κβαντομηχανική

• Γενικά
• Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
• Φωτόνιο – Σωματίδιο ή κύμα;
• Φαινόμενο Compton
• Yλοκύματα του de Broglie
• Δομή του Ατόμου
• Εξίσωση του Schrödinger
• Το νέο άλμα της Κβαντομηχανικής
• Αλληλεπίδραση σωματιδίων – Διαγράμματα Feynman
• Συμπεράσματα

Θεωρία της σχετικότητας

• A. Γενικά
• Β. Συστήματα Αναφοράς
• Γ. Ειδική θεωρία της σχετικότητας
• Δ. Διαστολή του χρόνου – Συστολή του μήκους
• Ε. Η σχετικότητα του ταυτόχρονου
• ΣΤ. Ισοδυναμία Μάζας – Ενέργειας τύπος Ε = mc^²
• Ζ. Αριθμητικές εφαρμογές στη θεωρία της σχετικότητας
• Η. Χωρόχρονος
• Θ. Το πρόβλημα των διδύμων
• Ι. Γενική θεωρία της σχετικότητας

Η αρχή της αιτιότητας

• A. Η διαχρονική σημασία της
• Β. Η σκοπιμότητα στο Σύμπαν
• Γ. Αιτιότητα και ελευθερία της βουλήσεως
• Δ. Αιτιότητα και φυσικοί νόμοι

Επίλογος

• A. Οι ανατροπές
• Β. Υπάρχει ελεύθερη βούληση;
• Γ. Υπάρχει αντικειμενική πραγματικότητα;
• Δ. Έχουν προέχευση οι φυσικοί νόμοι;
• E. Ποιό είναι το πρωταρχικό στοιχείο η ύλη ή το πνεύμα;