ΤΑ 4 ΜΗΛΑ ΠΟΥ ΑΛΛΑΞΑΝ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ.

Transcript

1 ΤΑ 4 ΜΗΛΑ ΠΟΥ ΑΛΛΑΞΑΝ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ. θέμα: Το μήλο του Νεύτωνα. Υπόθεμα: Η συμβολή του Νεύτωνα σε άλλες επιστήμες. Εισαγωγή: Ο Σερ Ισαάκ Νεύτων ήταν Άγγλος φυσικός, μαθηματικός, αστρονόμος, φιλόσοφος, αλχημιστής και θεολόγος. Θεωρείται πατέρας της Κλασικής Φυσικής, καθώς ξεκινώντας από τις παρατηρήσεις του Γαλιλαίου αλλά και τους νόμους του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών διατύπωσε τους τρεις μνημειώδεις νόμους της κίνησης και τον περισπούδαστο «νόμο της βαρύτητας» Μεγάλης ιστορικής σημασίας υπήρξαν ακόμη οι μελέτες του σχετικά με τη φύση του φωτός καθώς επίσης και η καθοριστική συμβολή του στη θεμελίωση των σύγχρονων μαθηματικών και συγκεκριμένα του διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού. Δεν είχε κοινοπολιτειακή υπηκοότητα, αλλά είχε αποκτήσει τον τίτλο του Εταίρου της Βασιλικής Εταιρείας, που δίνονταν σε πολίτες ή μόνιμους κατοίκους της Κοινοπολιτείας των Εθνών. Είχε διατελέσει πρόεδρος της Βασιλικής Εταιρίας. Η επιστημονική συνεισφορά του Νεύτωνα:Με την θεωρία της παγκόσμιας έλξης, ο Νεύτων αντιμετώπισε θεμελιώδη ερωτήματα που απασχολούσαν τη φυσική για καιρό και πρόσφερε μία σαφή και γόνιμη κοσμολογική αντίληψη, που γρήγορα υπερίσχυσε της αντίστοιχης καρτεσιανής. Ακόμη, συνεισέφερε με ουσιαστικό τρόπο στην οπτική και συγκεκριμένα στη θεωρία χρωμάτων, όπου απέδειξε πειραματικά ότι το ηλιακό φως αποτελείται από

2 επιμέρους χρώματα παρέχοντας την πιο εναργή θεωρία του 17ου αιώνα στον κλάδο αυτό.με την επινόηση του διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού εισήγαγε στα μαθηματικά ένα εργαλείο έτοιμο να δώσει άμεσες λύσεις σε πολλά μαθηματικά και φυσικά προβλήματα αλλά και με πλατιά περιθώρια βελτίωσης. Τις περισσότερες φορές χάρη σε απειροστικές μεθόδους, ο Νεύτων εργάστηκε αποτελεσματικά επάνω σε προβλήματα που σήμερα φιλοξενούνται σε διακεκριμένα πεδία των μαθηματικών: τριγωνομετρικές σειρές, πεπερασμένες διαφορές, ταξινόμηση καμπυλών. Ασχολήθηκε ακόμη με την γεωμετρία, κλασική και αναλυτική, τη θεωρία αριθμών και την άλγεβρα, για την οποία μάλιστα συνέταξε το σημαντικό Arithmeticæ Universalis, ένα διδακτικό βιβλίο όπου γίνεται σαφής διαχωρισμός και μεθοδολογική αντιπαράθεση ανάμεσα στην (πρακτική) αριθμητική και την άλγεβρα και όπου αναπτύσσονται γενικές μέθοδοι επίλυσης βασικών αλγεβρικών προβλημάτων με σημαντική συνεισφορά στη θεωρία των εξισώσεων. Ισαάκ Νεύτων και Αλχημεία: Όμως υπάρχει και μια άλλη σχετικά άγνωστη, μυστηριώδης πλευρά αυτού του λαμπρού επιστήμονα, μια δραστηριότητά του που κράτησε περίπου τριάντα χρόνια, αν και την κράτησε επιμελώς κρυμμένη από τους συγχρόνους και τους συναδέλφους του: η συμμετοχή του Νεύτωνα στην μαθητεία της αλχημείας, ή όπως αναφερόταν συχνά στα μέσα του δέκατου έβδομου αιώνα στην Αγγλία, της Χημείας. Ο Νεύτων έγραψε και μετέγραψε περίπου ένα εκατομμύριο λέξεις σχετικά με το θέμα της αλχημείας, από τις οποίες μόνο ένα ελάχιστο τμήμα έχει δημοσιευθεί σήμερα. Τα αλχημικά χειρόγραφά του περιλαμβάνουν ένα πλούσιο σύνολο διάφορων τύπων εγγράφων, ανάμεσα στα οποία συμπεριλαμβάνονται σημειώσεις εργαστηρίων, περιγραφές των αλχημικών ουσιών και των διαδικασιών, μεταγραφές από άλλες πηγές, ακόμη και ποίηση. Συμβολή του ήταν σε τρία κύρια πεδία:

3 Μαθηματικά :Στα μαθηματικά η κύρια συνεισφορά του ήταν η διατύπωση - παράλληλα με τον Gottfried Wilhelm Leibniz (Λάιμπνιτς, ) - του Απειροστικού Λογισμού. Η «μέθοδος των ροών», όπως ο ίδιος την ονόμαζε, βασίστηκε στην ιδέα ότι η ολοκλήρωση μιας συνάρτησης (δηλαδή η εύρεση του εμβαδού που ορίζεται από την καμπύλη που την αναπαριστά) είναι ακριβώς η αντίστροφη διαδικασία της διαφόρισης (δηλαδή της εύρεσης της κλίσης της καμπύλης σε κάθε σημείο της). Παίρνοντας τη διαφόριση ως βασική πράξη, ο Νεύτων ανέπτυξε απλές αναλυτικές μεθόδους που ενοποιούσαν μια πληθώρα επιμέρους μαθηματικών τεχνικών, που είχαν αναπτυχθεί για την επίλυση προβλημάτων, όπως η εύρεση εμβαδών, εφαπτομένων, μηκών καμπύλων, μεγίστων και ελαχίστων, κτλ. Παρά το ότι ο Νεύτων δεν μπόρεσε να θεμελιώσει αυστηρά τη μέθοδο του, κατάφερε να αναπτύξει ένα ισχυρό αναλυτικό εργαλείο για την ανάλυση και την επίλυση μιας σειράς προβλημάτων στα μαθηματικά και τη φυσική. Πολύ ουσιαστικές συνεισφορές στα μαθηματικά αποτέλεσαν, επίσης, οι εργασίες του στην άλγεβρα και στις σειρές. Το έργο του στη Δυναμική(Οι μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας):οι μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας ή Principia, όπως είναι γνωστό το βιβλίο αυτό που εξασφάλισε στο Νεύτωνα μια από τις κορυφαίες θέσεις στην ιστορία της επιστήμης, είναι ένα δύσκολο βιβλίο. Είναι πράγματι εντυπωσιακό ότι ένα βιβλίο που είχε τόσο μεγάλη επίδραση διαβάστηκε τελικά από τόσο λίγους. Το βιβλίο είναι διατυπωμένο σε αρχαϊκό φορμαλισμό, στη συνθετική γεωμετρία των Αρχαίων Ελλήνων, στην οποία προτιμούσε να παρουσιάζει τα θεωρήματά του ο Νεύτων. Δυνάμεις, ταχύτητες, επιταχύνσεις, χρόνοι, πυκνότητες και αποστάσεις παρουσιάζονται με εξαιρετικά πολύπλοκες

4 γεωμετρικές κατασκευές, που χρησιμοποιούν γραμμές και επιφάνειες. Όπως ο ίδιος γράφει στον πρόλογο του, φιλοδοξία του ήταν να ενώσει τους κλάδους της γεωμετρίας και της μηχανικής «και για τούτο παρουσιάζουμε αυτό το έργο ως μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας. Γιατί όλη η δυσκολία της φιλοσοφίας φαίνεται ότι συνίσταται στο εξής: από τα φαινόμενα των κινήσεων να διερευνήσει τις δυνάμεις της φύσης και κατόπιν από αυτές τις δυνάμεις να αποδείξει τα άλλα φαινόμενα».ποιο είναι το περιεχόμενο και η δομή του περίφημου αυτού βιβλίου; Περιλαμβάνει μια εισαγωγή και τρία μεγάλα βιβλία ή μέρη. Προκειμένου να δώσει έμφαση στον ποσοτικό γεωμετρικό χαρακτήρα και την αυστηρά λογική συνέπεια του κειμένου, ο Νεύτων χρησιμοποίησε τον τρόπο γραφής που είχε καθιερώσει ο Ευκλείδης στα Στοιχεία: στην εισαγωγή δίνει τους ορισμούς των εννοιών και τα αξιώματα που θα χρησιμοποιήσει, και συνεχίζει με προτάσεις, θεωρήματα, προβλήματα, λήμματα, πορίσματα και σχόλια. Οι έννοιες της μάζας, της ορμής, της αδράνειας και της δύναμης, που ορίζονται στην αρχή, δεν ήταν άγνωστες στους φυσικούς του Που αι., αλλά δίνονται με μαθηματικό τρόπο από το Νεύτωνα, ώστε να μπορεί να τις χρησιμοποιήσει ποσοτικά σε όσα θα πραγματευθεί. Τέλος, καταλήγει δίνοντας τους ορισμούς του απόλυτου και του σχετικού χρόνου και του απόλυτου και σχετικού χώρου και ακολουθεί μια ανάλυση της φύσης του χώρου και του χρόνουαμέσως μετά ο Νεύτων παρουσιάζει τρία «αξιώματα ή νόμους της κίνησης». Ο πρώτος νόμος, «κάθε σώμα διατηρεί την κατάσταση της ακινησίας ή της ομαλής ευθύγραμμης κίνησης μέχρις ότου υποχρεωθεί να αλλάξει την κατάσταση αυτή από δυνάμεις που εφαρμόζονται επάνω του», διατυπώνει την αρχή της αδράνειας με τη μορφή που χρησιμοποιείται και σήμερα, («κάθε σώμα» σημαίνει σ' αυτή την περίπτωση οποιοδήποτε σώμα στη γη ή στον

5 ουρανό.)ο δεύτερος νόμος, «η μεταβολή της κίνησης είναι ανάλογη προς την κινητήρια δύναμη που εφαρμόζεται, και γίνεται κατά τη διεύθυνση της ευθείας κατά την οποία εφαρμόζεται η δύναμη»,με τον τρόπο που διατυπώθηκε στα Principia αποτελεί τη μεγάλη συμβολή του Νεύτωνα στο χώρο της φυσικής, αφού εισάγει δύο νέα και ουσιαστικά στοιχεία: την έννοια-ορισμό της δύναμης, ως μέτρου μεταβολής της κίνησης, και τον ορισμό της μάζας, ως κάτι διαφορετικό από το βάρος.τέλος, ο τρίτος νόμος, «σε κάθε δράση υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση»,γνωστός και ως αρχή της δράσης και της αντίδρασης, είναι επίσης ιδέα του Νεύτωνα, αλλά μπορεί να θεωρηθεί ως επέκταση στον κλάδο της μηχανικής των εργασιών του Christiaan Huygens (Κρίστιαν Χούιχενς, ) για τις μεταβολές της κίνησης κατά την κρούση. Η εισαγωγή ολοκληρώνεται με τη συστηματική παρουσίαση διάφορων γενικών προβλημάτων της κίνησης, συμπεριλαμβανομένου και του νόμου της διατήρησης της ορμής.το πρώτο βιβλίο είναι μια πραγματεία για τη μηχανική, και ασχολείται συστηματικά με την εφαρμογή των τριών νόμων-αξιωμάτων της κίνησης σε σημειακές μάζες και ιδιαίτερα σε σημειακές μάζες που κινούνται σε τροχιά γύρω από κέντρα έλξης. Στην ουσία, στο πρώτο βιβλίο ο Νεύτων προετοιμάζει το έδαφος, για να περιληφθεί η τροχιακή κίνηση σε ένα ενιαίο σύστημα μηχανικής, που θα περιλαμβάνει τόσο τα γήινα, όσο και τα ουράνια φαινόμενα. Για το σκοπό αυτό εισάγει τον όρο «κεντρομόλος δύναμη», για να τονίσει την αντίθεση προς τη «φυγόκεντρη δύναμη» του Huygens. Στη συνέχεια αποδεικνύει με τη μορφή θεωρημάτων ότι οι τρεις νόμοι του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών μπορούν να εξαχθούν από τη Δυναμική με τη χρήση των τριών αξιωμάτων της κίνησης. Η απόδειξή του, όμως, γενικεύει αυτούς τους νόμους, γιατί αποδεικνύει ότι ο νόμος των εμβαδών ισχύει σε όλες τις περιπτώσεις στις οποίες

6 ένα κινούμενο σώμα παρεκκλίνει από την αρχική πορεία του λόγω κάποιας ελκτικής δύναμης. Όταν το μέγεθος μιας τέτοιας δύναμης μεταβάλλεται αντίστροφα προς το τετράγωνο της απόστασης (όπως στο πλανητικό μας σύστημα), τα σώματα θα κινηθούν σε τροχιά που θα έχει το σχήμα μιας κωνικής τομής. Η τροχιά θα είναι έλλειψη, μόνο όταν η εφαπτομενική ταχύτητα είναι μικρότερη από μια «κρίσιμη τιμή». Στην περίπτωση αυτή τα σώματα που κινούνται σε τροχιά γύρω από ένα μόνο κέντρο έλξης πρέπει να υπακούουν στον τρίτο νόμο του Κέπλερ. Ο Νεύτων όχι μόνο αποδεικνύει γιατί η τροχιά των πλανητών πρέπει να είναι έλλειψη, αλλά λύνει και τα άλυτα από την Αρχαιότητα προβλήματα, που σχετίζονται με την τροχιά των κομητών.η απόδειξη ότι ο πρώτος νόμος του Κέπλερ, η ελλειπτική τροχιά των πλανητών, συνάγεται από την ύπαρξη ελκτικής δύναμης που μεταβάλλεται αντίστροφα προς το τετράγωνο της απόστασης αποτελεί μια από τις θεμελιώδεις προτάσεις στις οποίες στηρίχθηκε ο νόμος της παγκόσμιας έλξης. Μέχρι το σημείο αυτό, ο Νεύτων είχε αποδείξει ότι μια ελκτική δύναμη που μεταβάλλεται αντίστροφα προς το τετράγωνο της απόστασης δημιουργεί μια κίνηση, όπως είναι η κίνηση των πλανητών και, αντιστρόφως, ότι μια κίνηση όπως η κίνηση των πλανητών προϋποθέτει απαραιτήτως την ύπαρξη μιας τέτοιας δύναμης. Κι αυτή ήταν η πρώτη μεγάλη συμβολή του με τα Principia. Η δεύτερη μεγάλη συμβολή του ήταν ότι απέδειξε ότι οι δυνάμεις αυτές ήταν της ίδιας φύσης με τη γήινη βαρύτητα. Αυτό γίνεται εν μέρει στο πρώτο βιβλίο, όπου προετοιμάζει το έδαφος με μια σειρά αξιώματα και προτάσεις, αλλά ολοκληρώνεται στο τρίτο βιβλίο των Principia με τον τίτλο «Το σύστημα του Κόσμου». Το δεύτερο βιβλίο των Principia ασχολείται συστηματικά με κινήσεις ρευστών και με σώματα που κινούνται με την παρουσία αντίστασης μέσα σε αυτά τα ρευστά. Σκοπός του είναι όχι μόνο

7 να αποδείξει ότι η πλανητική κίνηση μπορεί να περιγραφεί με τους τρεις νόμους της κίνησης, αλλά να αποδείξει με μαθηματικό τρόπο ότι η καρτεσιανή ερμηνεία των στροβίλων αδυνατεί να κάνει το ίδιο. Έτσι, ενώ στο πρώτο βιβλίο βασίζεται εν πολλοίς σε προηγούμενα επιτεύγματα του Γαλιλαίου, του Descartes και του Huygens, στο δεύτερο βιβλίο επιχειρεί να αναπτύξει μια μαθηματική θεωρία για τη δυναμική των ρευστών. Τέλος, βρίσκει την ευκαιρία να διαπιστώσει ότι η ευστάθεια της τροχιάς των πλανητών πείθει ότι αυτοί κινούνται στο κενό. Αφού είχε προετοιμάσει το έδαφος για τις αρχές και τους νόμους-αξιώματα της δυναμικής στο πρώτο βιβλίο, και είχε καταρρίψει το καρτεσιανό σύστημα στο δεύτερο, στο τρίτο βιβλίο, που φέρει τον τίτλο «Το σύστημα του Κόσμου», ο Νεύτων φτάνει στον τελικό σκοπό του, που ήταν η εφαρμογή των αρχών της δυναμικής του στο πλανητικό σύστημα. Σκοπός του ήταν να αποδείξει ότι οι δυνάμεις που καθορίζουν την κίνηση των πλανητών είναι της ίδιας φύσης με τη γήινη βαρύτητα και ότι οι δυνάμεις αυτές δρουν σε ολόκληρο το σύμπαν. Ας δούμε πώς οργάνωσε τη λύση αυτού του προβλήματος στο πρώτο και στο τρίτο βιβλίο των Principia. Ο Νεύτων είχε τη δυνατότητα να εξετάσει τρία τέτοια συστήματα. Τα δύο από αυτά ήταν το ηλιακό σύστημα και ο Δίας με τους δορυφόρους του, που έχουν πολλά περιφερόμενα σώματα που υπακούουν στον τρίτο νόμο του Κέπλερ. Το τρίτο σύστημα αυτού του είδους το σύστημα Γης-Σελήνης έχει ευτυχώς (και θα δούμε γιατί) ένα μόνο περιφερόμενο σώμα. Αυτό που ήθελε να αποδείξει ήταν όχι μόνο ότι οι δυνάμεις που διατηρούν τους δορυφόρους στις τροχιές τους είναι της ίδιας φύσης, αλλά ότι δε διαφέρουν από κάποια πολύ γνωστή δύναμη στη γη, τη δύναμη που κάνει, π.χ., το μήλο να πέφτει στο έδαφος. Στο σημείο, όμως, αυτό προκύπτει ένα ακόμη πρόβλημα. Τον ήλιο και τους πλανήτες μπορούσε λόγω της σχέσης των

8 μαζών τους προς τις αποστάσεις να τους θεωρήσει σημειακές μάζες και να εφαρμόσει τις αρχές της δυναμικής που είχε παρουσιάσει στο πρώτο βιβλίο ακόμα και στην περίπτωση του συστήματος γης-σελήνης, μια τέτοια υπόθεση θα ήταν αποδεκτή. Αλλά πώς θα μπορούσε να χειριστεί το πρόβλημα της πτώσης ενός μήλου; Ενώ το μήλο απέχει τρία-τέσσερα μέτρα από την επιφάνεια της γης, η σχέση που βρήκε ο Νεύτων αντιστοιχούσε σε μια απόσταση μήλου-γης ίση με την ακτίνα της γης. Η λύση του προβλήματος βρίσκεται στο πρώτο βιβλίο. Εκεί ο Νεύτων εξετάζει την ολική ελκτική δύναμη ενός σώματος που αποτελείται από πολλά έλκοντα σωμάτια. Αποδεικνύει ότι μια ομοιογενής σφαίρα ή γενικότερα μια σφαίρα που αποτελείται από ομοιογενείς φλοιούς έλκει οποιοδήποτε σώμα έξω από αυτήν με δύναμη ανάλογη προς τη συνολική μάζα της και αντιστρόφως ανάλογη προς την απόσταση του σώματος από το κέντρο της. Επομένως, έλκει ως σημείο με μάζα ίση προς τη μάζα της σφαίρας. Με αυτή τη σχέση και με την ακριβή σχέση μεταξύ της κεντρομόλου επιτάχυνσης της σελήνης και της επιτάχυνσης της βαρύτητας ο Νεύτων διατύπωσε τον νόμο της παγκόσμιας έλξης ως εξής: «υπάρχει μια δύναμη βαρύτητας, την οποία διαθέτουν όλα τα σώματα, ανάλογη προς τις διάφορες ποσότητες ύλης που περιέχουν». Επομένως, το σύμπαν συνολικά μπορεί να νοηθεί ως ένα σύνολο σημειακών μαζών που ανά δύο έλκονται μεταξύ τους με δυνάμεις ανάλογες προς το γινόμενο των μαζών και αντιστρόφως ανάλογες προς το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης. Στη συνέχεια εξέτασε μια μεγάλη ποικιλία περιπτώσεων δυνατών τροχιών, δείχνοντας πώς μπορούν να εξαχθούν τα πραγματικά στοιχεία μιας τροχιάς, όταν κάποιος διαθέτει παρατηρησιακά στοιχεία γι' αυτήν. Κατόπιν εφάρμοσε τη μελέτη του στην τροχιά της σελήνης. Αφού απέδειξε ότι και η περιφορά της σελήνης γύρω από τη γη οφείλεται σε μια δύναμη που ελαττώνεται με το

9 τετράγωνο της απόστασης, ο Νεύτων υπολόγισε την επιτάχυνση που θα αποκτούσε το «σεληνιακό μήλο», αν ήταν κοντά στην επιφάνεια της γης, και τελικά έδειξε ότι θα ήταν ακριβώς η ίδια με την επιτάχυνση που τα γήινα σώματα αποκτούν στην ελεύθερη πτώση. Και κατέληξε στην πρώτη του μεγάλη γενίκευση: «Η οικονομία της φύσης απαιτεί από εμάς να αποδώσουμε στη βαρύτητα τη δύναμη που δρα στους πλανήτες». Αυτό σήμαινε ότι αφού η φύση διέθετε ήδη μια δύναμη που δρούσε με αυτό τον τρόπο δεν είχε λόγο να διαθέτει και μια δεύτερη εντελώς όμοια. Αμέσως μετά έκανε το δεύτερο μεγάλο νοητικό βήμα του με μια δεύτερη και μεγάλη γενίκευση. Αφού στο σύστημα γης-σελήνης αυτό που δρούσε ήταν η βαρύτητα, τότε: «η βαρύτητα δρα σε όλα τα σώματα του σύμπαντος». Έχοντας συναγάγει τον νόμο της παγκόσμιας έλξης, ο Νεύτων τον χρησιμοποιεί στο υπόλοιπο του τρίτου βιβλίου, για να εξετάσει μια σειρά από άλλα φαινόμενα. Ερμηνεύει τη διαφορά της περιόδου του εκκρεμούς στα διάφορα σημεία της γης, τις παλίρροιες, τις ανωμαλίες της κίνησης της σελήνης, και την τροχιά των κομητών. Η ερμηνεία της τροχιάς των κομητών ήταν ένα από τα πιο σημαντικά και εντυπωσιακά αποτελέσματά του γιατί έως τότε δεν είχε γίνει δυνατό να υπαχθεί η τροχιά τους σε κάποιο φυσικό νόμο. Τα Principia δεν έγιναν δεκτά χωρίς αντιδράσεις, το αντίθετο μάλιστα. Οι διάσημοι σύγχρονοι του Νεύτωνα, ο Huygens και ο Leibniz πολέμησαν σκληρά το έργο. Δύο ήταν τα σημεία στα οποία εστιάστηκαν οι βασικές αντιρρήσεις που εκφράστηκαν. Το πρώτο αφορούσε τη βαρύτητα. Η βαρύτητα προϋπέθετε την άσκηση δύναμης εξ αποστάσεως, ότι η αλληλοεπίδραση των σωμάτων εισάγει ένα ακόμα μυστήριο, μια αποκρυφιστική δύναμη, που δεν είναι παρά μια ακόμη εκδοχή των αριστοτελικών φυσικών τάσεων των σωμάτων. Το δεύτερο σημείο ήταν η ύπαρξη του κενού.

10 Στη δεύτερη έκδοση των Principia (1713) ο Νεύτων πρόσθεσε ένα «Γενικό Σχόλιο», που αναφέρεται σε μεθοδολογικά ζητήματα. Στην προτελευταία παράγραφο αναφέρει: «Αλλά ως τώρα δεν κατόρθωσα να ανακαλύψω από τα φαινόμενα την αιτία αυτών των ιδιοτήτων της βαρύτητας και δεν επινοώ υποθέσεις (hypotheses non fingo). Γιατί οτιδήποτε δε συνάγεται από φαινόμενα πρέπει να ονομάζεται υπόθεση και οι υποθέσεις είτε μεταφυσικές είτε φυσικές είτε αναφέρονται σε αποκρυφιστικές ιδιότητες είτε σε μηχανικές, δεν έχουν θέση στην πειραματική φιλοσοφία». Oπτική :Στην οπτική οι εργασίες του Νεύτωνα υπήρξαν σημαντικές και ουσιαστικές. Βασιζόμενος και σε μια σειρά πειραμάτων, ανέπτυξε την επαναστατική για την εποχή αντίληψη ότι το λευκό φως δεν είναι μια απλή ομογενής οντότητα, όπως πίστευαν οι φυσικοί φιλόσοφοι από τον καιρό του Αριστοτέλη αλλά σύνθεση πολλών χρωμάτων. Αξίζει να δούμε πιο λεπτομερειακά τις ανακαλύψεις του Νεύτωνα για το φως, γιατί μέσα από αυτές αρχίζει να αναδύεται μια νέα μέθοδος μελέτης της φύσης. Το 1672 έστειλε στη Βασιλική Εταιρεία μια έκθεση για την «πιο παράξενη, αν όχι την πιο αξιόλογη ανακάλυψη που έχει γίνει ως τώρα για τη λειτουργία της φύσης». Γράφει: «Προμηθεύτηκα ένα τριγωνικό γυάλινο πρίσμα, για να εξετάσω με αυτό τα περίφημα φαινόμενα των χρωμάτων. Έχοντας συσκοτίσει το δωμάτιο μου για το σκοπό αυτό, και έχοντας ανοίξει μια μικρή τρύπα στα παραθυρόφυλλα, για να μπαίνει μια ορισμένη ποσότητα από το φως του ήλιου, τοποθετώ το πρίσμα μου στην είσοδο της φωτεινής δέσμης, ώστε το φως να μπορεί να διαθλάται προς τον απέναντι τοίχο. Στην αρχή ήταν πολύ διασκεδαστικό να βλέπω τα ζωηρά και έντονα χρώματα που παράγονται έτσι. Αλλά έπειτα

11 από πολλή ώρα, όταν άρχισα να τα εξετάζω προσεκτικότερα, ένιωσα έκπληξη βλέποντας ότι είχαν επίμηκες σχήμα, ενώ,σύμφωνα με τους γνωστούς νόμους της διάθλασης, περίμενα ότι το σχήμα θα ήταν κυκλικό».ο Νεύτων δεν ήταν ο πρώτος που είδε το ηλιακό φάσμα σε προβολή. Είναι, όμως, ο πρώτος που διέκρινε στο σχήμα του την αδυναμία των προηγούμενων θεωριών για το φως. Αφού απέκλεισε από το πείραμα του κάθε τυχαίο παράγοντα, όπως ατέλειες στο πρίσμα ή λοξοδρόμηση των ακτίνων, εκτέλεσε το «κρίσιμο» πείραμα. Διάθλασε μια ακτίνα από κάθε χρώμα μέσα από ένα δεύτερο πρίσμα και διαπίστωσε ότι η διαθλαστικότητα είναι μέγεθος σταθερό για το κάθε χρώμα, μεγαλύτερο προς το ιώδες και μικρότερο προς το κόκκινο. Αυτό του αρκούσε για να κάνει το μεγάλο βήμα και να ανατρέψει μια αντίληψη που θεωρούνταν θέσφατο για χιλιετίες. Το λευκό φως είναι σύνθετο, «ένα μπερδεμένο σύνολο από ακτίνες εφοδιασμένες με όλα τα είδη χρωμάτων, καθώς εκπέμπονται φύρδην- μίγδην από τα διάφορα τμήματα των φωτεινών σωμάτων». Και τελειώνει τους συλλογισμούς του για τη φύση του φωτός με μια δήλωση που προδιαγράφει μια νέα μέθοδο μελέτης της φύσης: «Αλλά το να προσδιορίσουμε πιο απόλυτα τι είναι το φως, με ποιο τρόπο διαθλάται και με ποιες διαδικασίες ή λειτουργίες παράγει στο μυαλό μας την αίσθηση των χρωμάτων δεν είναι και τόσο εύκολο. Και δεν θα ανακατέψω εικασίες με βεβαιότητες». Η ανακάλυψη του Νεύτωνα για το φως ήταν αντίθετη με ανθρώπινες βεβαιότητες αιώνων, αντιλήψεις τόσο βαθιά ριζωμένες που είχαν καταστεί αξιωματικές. Αυτό που έδινε τόσο ειδικό νόημα στο φως ήταν ακριβώς ότι ήταν απλό και πρωτογενές. Φαίνεται ότι έως τότε κανένα στοιχείο από την προσωπική πείρα του Νεύτωνα δεν τον είχε προειδοποιήσει για την ακαμψία των διανοητικών συνηθειών. Δεν ήταν προετοιμασμένος να συναντήσει αντιδράσεις, ίσως μάλιστα

12 περίμενε την ανταμοιβή της αναγνώρισης. Οι αντιδράσεις που ξέσπασαν με κύριο εκφραστή τον Robert Hooke γνωρίζουμε ότι ήταν γι' αυτόν μια εξαιρετικά δυσάρεστη και τραυματική εμπειρία. Όπως παρατηρεί ο C.C. Gillispie (Γκιλίσπι), «δεν είχε ακόμη συναίσθηση για τη δυσάρεστη πλευρά της λογιοσύνης - παρ' όλο που η δική του μικροψυχία προς τους αντιπάλους του επρόκειτο να γίνει το περιφανέστερο παράδειγμά της - που είναι ότι η φήμη του ενός αυξάνει σε βάρος του γοήτρου του άλλου».αντιμετώπισε στην αρχή υπομονετικά την έλλειψη κατανόησης. Προσπάθησε να απαντήσει αναλυτικά σε όλους τους επικριτές. Το 1675 παρουσιάζει μια δεύτερηπραγματεία για το φως και τα χρώματα με τον τίτλο Υπόθεσις ερμηνεύουσα τις ιδιότητες του φωτός. Οι αλλαγές στο ύφος είναι δραματικές, σε ορισμένα σημεία αλλάζει τις αρχές που ο ίδιος είχε καθορίσει. Προσπαθεί να υποστηρίξει τη θεωρία του υιοθετώντας μεθοδολογίες που φανταζόταν ότι θα γίνουν πιο εύκολα αποδεκτές από τους επικριτές του. Τον παρανοούν και πάλι, με διαφορετικό τρόπο αυτή τη φορά. Αν ανατρέξουμε στα πρακτικά της Βασιλικής Εταιρείας στις 16 Δεκεμβρίου του 1675, μπορούμε να διαβάσουμε ότι η συνεδρίαση έληξε ως εξής: «Αφού διάβασε αυτή τη διατριβή ο κ. Hooke είπε ότι οι κυριότερες θέσεις της περιέχονταν στη Micrographia του, την οποία ο κ. Newton απλώς ανέπτυξε παραπέρα σε μερικά επιμέρους σημεία». Ο Νεύτων απάντησε για μια τελευταία φορά στις επικρίσεις και το 1676 σταμάτησε να υπερασπίζεται τη θεωρία του για τα χρώματα και αποτραβήχτηκε στη μοναξιά του Cambridge. Αργότερα έγραψε στο Leibniz: «Ήμουν τόσο ταλαιπωρημένος με τις συζητήσεις που προκάλεσε η δημοσίευση της θεωρίας μου για το φως που τα έβαλα με την απερισκεψία μου να παρατήσω ένα τόσο βασικό αγαθό, όπως τη γαλήνη μου, για να κυνηγήσω ένα φάντασμα» και στον Henry Oldenburg (Όλντενμπουργκ, 1617/ ), γραμματέα της Βασιλικής Εταιρείας: «Βλέπω ότι ένας άνθρωπος

13 πρέπει να αποφασίσει ή να μην πει τίποτα καινούριο ή να υποδουλωθεί για να το υπερασπιστεί». Όμως, παρά την υπέρμετρη ευαισθησία του σε κάθε είδους κριτική, δεν ήταν ο άνθρωπος που άλλαζε ιδέες και εγκατέλειπε το στόχο του. Συνέχισε αποτραβηγμένος στο Cambridge τις έρευνές του στα μαθηματικά, την αλχημεία, τη φυσική και έγραψε στο διάστημα αυτό πολλά θεολογικά κείμενα.παρά το ότι τα Pnncipia τού εξασφάλισαν γρήγορα την αποδοχή και το θαυμασμό, παρέμεινε πιστός στην αρχική απόφασή του: δημοσίευσε το σύνολο των ερευνών του σε θέματα οπτικής πολύ αργότερα, το 1704, και αφού είχε προηγηθεί ο θάνατος του Hooke. Μεθοδολογία [ αξιωματική μέθοδος ανάλυσης και σύνθεσης ]: ο Νεύτων προτείνει μια ενιαία δομή ανάλυσης και σύνθεσης που βασίζεται σε ορισμένες παραδοχές που δεν αποδεικνύονται αξιώματα. Τα συγκροτούμενα επιχειρήματα πρέπει να βασίζονται στην εμπειρία και στο πείραμα. Συνδυάζοντας τη Γαλιλαιϊκή επιμονή στην ποσοτική προσέγγιση των πειραμάτων και τον εμπνευσμένο από τον Bacon προσανατολισμό στον συστηματικό πειραματισμό, ο Newton πέτυχε την σύνθεση της γεωμετρίας με την πειραματική μέθοδο. Έτσι έδωσε στην επιστήμη της φύσης μια μεθοδολογία σύμφυτη με τη νέα της κατεύθυνση, καθώς τόσο πρακτικά όσο και θεωρητικά, εγκαθίδρυσε τη σωστή σχέση ανάμεσα στη φυσική ως γλώσσα των μετρήσεων και τα μαθηματικά ως γλώσσα των μεγεθών. Βιβλιογραφία: %CE%9D%CE%B5%CF%8D%CF%84%CF%89%CE%BD

14 85%CF%81%CF%89%CF%80%CE%B7-%CE%B5%CF%80%CE%B9%CF%8 3%CF%84%CE%B7%CE%BC%CE%B7-%CE%BF-%CE%BD%CE%B5%CF% 85%CF%84%CF%89%CE%BD%CE%B1%CF%83-%CE%BA-%CF%84%CE %BF-%CE%B5%CF%81%CE%B3%CE%BF-%CF%84/ 6/ Π. Βαλλιανός/ Οι Επίστήμες της φύσης και του ανθρώπου στην Ευρώπη τόμος Β / Εκδ. ΕΑΠ/ Πάτρα 2001 Chalmers Α.F/ Τι Είναι Αυτό Που Το Λέμε Επιστήμη/ μτφρ. Γ. Φουρτούνης/ Εκδ. Παν Εκδ, Κρήτης/ Κρήτη ΕΠΙΜΕΛΥΤΗΣ ΥΠΟΘΕΜΑΤΟΣ: Καρατινισλής Λουκάς ΟΜΑΔΑ:Καγιούλης Πέτρος, Καρατινισλής Λουκάς, Γιάννης Λευτέρης, Αγαθαγγελίδης Χρύσανθος, Ζαβιτσάνου Καλλιόπη ΟΝΟΜΑ ΟΜΑΔΑΣ: LAPD ΤΜΗΜΑ: Β1 ETOΣ: