Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

 

Isaac Newton

 

 

 

 

Τον 17ο αιώνα, ο οποίος επρόκειτο να χαρακτηριστεί ως ο ηρωικός αιώνας της Επιστήμης, η όλη κατάσταση θύμιζε μια ορχήστρα που κουρντίζει τα βιολιά της, με κάθε μουσικό απασχολημένο  μουσικό στο δικό του όργανο και όλοι περιμένουν να κάνει την είσοδό  του ο Μαέστρος. 

Ο Μαέστρος που συγχρόνισε τελικά την ορχήστρα και έβγαλε μια απρόβλεπτη αρμονία από αυτήν ήταν ο  Άιζακ Νιούτον, ο Νεύτων όπως συνήθως τον λέμε στα ελληνικά . Ήρθε στον κόσμο τα Χριστούγεννα του 1642, ένδεκα μήνες μετά τον θάνατο του Γαλιλαίου. «Αν κατόρθωσα να δω πιο μακριά ήταν γιατί στηρίχτηκα σε ώμους γιγάντων » είπε κάποτε. Και είναι γεγονός ότι τα πρώτα πενήντα χρόνια του 17ου αιώνα δεν έλειψαν οι γίγαντες. Εκτός από τον Γαλιλαίο ήταν ο Γιόχαν Κέπλερ και ο Καρτέσιος ενώ από τη νεώτερη γενιά ο Ρόμπερτ Μπόιλ, ο Ρόμπερτ Χουκ και ο Κρίστιαν Χόιχενς ήταν ορισμένοι μόνο από τους μουσικούς που περίμεναν την εμφάνιση του Μαέστρου.

Ο Νεύτων πήρε από τον Γαλιλαίο την ιδέα ότι μολονότι το αντικείμενο της νέας επιστήμης πρέπει να είναι το φαινόμενο ΚΙΝΗΣΗ, το κλειδί δεν βρισκόταν σε αυτή καθαυτή την κίνηση αλλά στις μεταβολές της. Πήρε από τον Κέπλερ την τους νόμους  των πλανητών, πήρε από τον Καρτέσιο το επιχείρημα ότι η καμπυλόγραμμη κίνηση προϋποθέτει εξαναγκασμό ώστε να κατανικάται η αδράνεια και από τον Χόιχενς τη μελέτη για την κεντρομόλο και τη φυγόκεντρο.

Δεν αρκέστηκε όμως στο να συναρμολογήσει τις επιμέρους απόψεις τις οποίες υιοθέτησε αλλά και καινοτόμησε. Συνειδητοποίησε ότι πρέπει να συγκρουστεί με πολλές από τις  πεποιθήσεις των γιγάντων και το τόλμησε. Η τόλμη του αναστάτωσε τους ερευνητές της εποχής. Πέντε τουλάχιστον καινοτομίες του έγιναν αντικείμενα αντιπαραθέσεων στον χώρο της νεογέννητης Επιστήμης.

Η πρώτη από αυτές ήταν η αντίληψη ότι η ΦΥΣΙΚΗ ΕΙΝΑΙ ΕΝΙΑΙΑ. Είναι ίδια τόσο για τα ουράνια όσο και για τα επίγεια σώματα και γεγονότα. Η πτώση του μήλου και η περιφορά του φεγγαριού όφειλαν να υπακούουν στους ίδιους νόμους. Η όλη σύλληψη σήμαινε μία ΡΗΞΗ με το παρελθόν σε επίπεδο αυθάδειας.

Η δεύτερη καινοτομία ήταν η παγκοσμιότητα του νόμου της Αδράνειας. Ήταν μία εξίσου σημαντική με την προηγούμενη ασέβεια στην παράδοση. Η χωρίς εμπειρική υποστήριξη ιδέα ότι ένα σώμα μπορεί να  κινείται χωρίς κινούν αίτιο.  Η αδρανειακή αυτή κίνηση υπάρχει τόσο φυσικά όσο και η ύλη, χωρίς να έχει ανάγκη από κάποια εξήγηση. Διαφωνώντας με τον Γαλιλαίο και συμπαρατασσόμενος με τον Καρτέσιο ισχυρίστηκε ότι η αδρανειακή – χωρίς δυνάμεις – κίνηση είναι για όλο το Σύμπαν η ευθύγραμμη ομαλή. Η ιδέα αυτή ήταν και το θεμέλιο. Από κει και πέρα κάθε απόκλιση από την ευθύγραμμη κίνηση σήμαινε και την ύπαρξη κάποιας αιτίας.

Η τρίτη καινοτομία ήταν η εδραίωση της έννοιας δύναμη. Εδώ συγκρούστηκε με τον Καρτέσιο ο οποίος το 1646, στο Principia Philosophiae  είχε υποστηρίξει ότι «πρέπει να εξαλείψουμε την τόσο σκοτεινή και τόσο συγκεχυμένη έννοια δύναμη» . Ο Νεύτων διαφώνησε με την ιδέα αυτή και όχι μόνο προβίβασε τη δύναμη από σκοτεινή έννοια σε έννοια/μέγεθος που μπορούσε να μετρηθεί αλλά και την ανέδειξε σε πρωταγωνίστρια στο έργο Επιστήμη της Κίνησης,  προτείνοντας όμως την επαναστατική αλλαγή σύμφωνα με την οποία η  δύναμη από «αιτία κίνησης» έγινε «αιτία μεταβολής της κίνησης»

Η τέταρτη καινοτομία ήταν η παγκοσμιότητα της βαρύτητας. Με μία από τις τολμηρότερες γενικεύσεις στην ιστορία της ανθρώπινης σκέψης υποστήριξε ότι «κάθε σώμα του Σύμπαντος έλκει οποιοδήποτε άλλο σώμα με μία δύναμη βαρύτητας». Η βαρύτητα είναι «κάτι» που υπάρχει σε υπεύθυνη όχι μόνο για την πτώση των μηλών αλλά και για όλη τη συγκρότηση του Κόσμου. 

Η πέμπτη καινοτομία, ιδιαίτερα σημαντική ήταν η ανατροπή της ιδέας ότι «η Μηχανική δεν έχει καμία σχέση με τη Γεωμετρία».

Στο Principia μια πρωτοφανής συγκατοίκηση της Γεωμετρίας με την έννοια χρόνος και με τις καινοφανείς έννοιες που παρουσίασε  οικοδομεί τη νέα Επιστήμη της Κίνησης, τη νέα Μηχανική

Μία ακόμα σύλληψη που δεν συνιστούσε ρήξη με το παρελθόν αλλά συνέβαλε στο να ανοίξει ο καινούριος δρόμος ήταν η ιδιαίτερη σημασία που έδωσε στο φαινόμενο πτώση στον σωλήνα κενού.

 

Το έτος 1687 κυκλοφόρησε σε 250 αντίτυπα και σε γλώσσα λατινική το Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, οι Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας, στο οποίο εκτίθεται μία πρωτοφανής «σύντηξη» της Φυσικής Φιλοσοφίας με τα Μαθηματικά και το οποίο έμελλε να αποτελέσει το θεμέλιο της νέας Επιστήμης. Ανάμεσα στα ζητήματα που πραγματεύεται κυρίαρχη θέση έχουν οι νόμοι του φαινομένου Κίνηση και η θεωρία για την Παγκόσμια Βαρύτητα. Από την άποψη της μαθηματικής αξίας, το Principia μόνο με τα Στοιχεία του Ευκλείδη μπορεί να συγκριθεί. Όσο για τη γενικότερη επιστημονική σημασία του και για την επίδραση στη σκέψη των ανθρώπων μόνο με την Προέλευση των ειδών του Δαρβίνου θα μπορούσε ίσως να συγκριθεί.

 

Χρειάζεται ίσως να τονίσουμε ότι η νευτώνεια Επανάσταση δεν ξέσπασε ξαφνικά,.

Eκείνο που φαίνεται να συνέβη ήταν ότι ανετράπη το κυρίαρχο Παράδειγμα, αφού προηγουμένως είχε υπονομευθεί, αλλά η καινούρια θεώρηση ενσωμάτωσε ένα σωρό ιδέες του κυκλοφορούσαν κατά το παρελθόν. Ο Newton, ως τεράστιος προβολέας, φώτισε το συνολικό οικοδόμημα των αιώνων που είχαν προηγηθεί,  έτσι ώστε, μέσα από τα ποικίλα παράθυρα, να διακρίνει τις διαφορετικές μεταξύ τους ιδέες και να προχωρήσει στη Σύνθεση.

 

Τον 14ο αιώνα η έννοια impetus – το γινόμενο «ποσότητα ύλης ενός αντικειμένου επί την ταχύτητά του ήταν για τους ερευνητές  η ΚΙΝΗΤΗΡΙΑ ΔΥΝΑΜΗ,  η αιτία της κίνησης.  Το μέτρο της impetus υπέβαλε στον Γαλιλαίο την ιδέα της impeto ή momentο- ως γινόμενο του βάρους επί την ταχύτητα- την οποία, όμως, θεώρησε μέτρο της κίνησης και όχι ως αιτία της κίνησης. Ο Γαλιλαίος, δήλαδή, ήταν αυτός που έκανε την ανατροπή, για να ακολουθήσει ο Καρτέσιος με την quantité de mouvement- ποσότητα ύλης επί ταχύτητα-και αργότερα ο Νεύτων με την momentum –ποσότητα ύλης επί ταχύτητα- η  οποία καi επεκράτησε ως ορμή.

 

Η ΟΠΤΙΚΗ

Η φύση του φωτός

Σε ολόκληρη σχεδόν την καριέρα του,  ο Νεύτων ενδιαφέρθηκε σοβαρά για Τη φύση του φωτός. 

Στο κλασικό βιβλίο του OPTICS,   που πρωτοεμφανίστηκε το 1675 αλλά σε ολοκληρωμένη μορφή, σε γλώσσα αγγλική,  το 1703,  παρουσίασε μία από τις πρώτες συστηματικές μελέτες για το φως.

Σε αυτήν ομολογεί  ότι

« ΕΑΝ ΗΜΟΥΝ ΥΠΟΧΡΕΩΜΕΝΟΣ ΝΑ ΑΠΟΔΕΧΤΩ ΜΙΑ ΘΕΩΡΙΑ, Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΝ ΟΠΟΙΑ ΘΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΖΑ,  ΕΙΝΑΙ ΑΥΤΗ ΤΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΟΡΑΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΑΠΟ ΤΑ ΦΩΤΕΙΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ. ΕΙΝΑΙ Η ΠΛΕΟΝ ΑΛΗΘΟΦΑΝΗΣ» . 

Τίποτα περισσότερο δεν χρειάζεται για να χρησιμοποιήσει κανείς τις φωτεινές ακτίνες σε εφαρμογές ανάκλασης και ευθύγραμμης διάδοσης  από το να  τις θεωρήσει μικρά σωματίδια που με τις ελκτικές τους ή με κάποιες άλλες δυνάμεις προκαλούν δονήσεις πάνω σε κάθε  αντικείμενο στο οποίο επενεργούν

          Isaac Newton, Optics, Αίτημα 29

Στην ίδια πραγματεία του θα επιτεθεί στην άποψη ότι «το φως είναι ΚΥΜΑ» η οποία είχε στο μεταξύ παρουσιαστεί από τον  Christiaan Huygens.

Η επίθεσή του γίνεται με πειστικά επιχειρήματα. Την απορρίπτει φωτίζοντας τρεις από τις σοβαρές αδυναμίες τις οποίες πράγματι παρουσίαζε. Την απουσία περιεχομένου στην έννοια «περιοδική ταλάντωση», τη δυσκολία της στο να ερμηνεύσει τη δημιουργία σκιάς, την ιδέα των κάθετων ταλαντώσεων στη φωτεινή ακτίνα.

Την ίδια περίπου εποχή στο Παρίσι ο Ολλανδός Christiaan  Huygens στο βιβλίο του - γραμμένο στα γαλλικά,  Traité de la Lumière – Πραγματεία για το Φως – θα υποστηρίξει ότι το Φως ΕΊΝΑΙ ΚΥΜΑ και θα διατυπώσει μία σχετικά ολοκληρωμένη θεωρία με την οποία θα ήταν δυνατόν να ερμηνευτούν τα γνωστά τότε φωτεινά φαινόμενα – η ανάκλαση, η διάθλαση και η διπλή διάθλαση στη λεγόμενη ισλανδική κρύσταλλο.

Σε όλον σχεδόν τον 18ο αιώνα  η εργασία του Christiaan  Huygens για τον ΚΥΜΑΤΙΚΟ χαρακτήρα του φωτός αγνοήθηκε εντυπωσιακά.

Ελάχιστες ήταν οι εργασίες που αναφέρθηκαν σ’ αυτήν και ουσιαστικά επί 100 περίπου χρόνια κανείς δεν πρόσθεσε τίποτε στην κυματική θεωρία του.                                            

Παρά την ισοδυναμία που παρουσίαζαν τα επιχειρήματα των δύο πλευρών για τη φύση του φωτός, η σωματιδιακή θεωρία του Νεύτωνα κυριάρχησε στην ευρωπαϊκή σκέψη σε όλη τη διάρκεια του αιώνα.

Για μία ακόμα φορά η δύναμη της αυθεντίας κυριολεκτικά καθοδήγησε τις περισσότερες από τις πειραματικές προσπάθειες και τις θεωρητικές συνθέσεις προς τη μία μόνο κατεύθυνση.

 

Το ηλιακό φως αναλύεται

Τον 17ο αιώνα η κυρίαρχη άποψη αντίκριζε ΤΟ ΛΕΥΚΟ ΦΩΣ του Ήλιου σαν το ΑΠΛΟΥΣΤΕΡΟ ΕΙΔΟΣ ΦΩΤΟΣ. Το λευκό φως ήταν το καθαρό και αμόλυντο φως που ήταν αδύνατον να περιέχει κάποιο άλλο. Ήταν εξάλλου το σύμβολο της αγνότητας και της καθαρότητας. Το λευκό ήταν αδύνατον να εμπεριέχει οποιαδήποτε συστατικά. Το χρώμα αντίθετα, ήταν το αποτέλεσμα της προσθήκης «όχι καθαρών» προσμίξεων στο αμόλυντο λευκό φως.

 

Η εμπειρία, όμως,  με το πρίσμα,  οδήγησε τη σκέψη του Isaac Newton στην ιδέα ότι ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΦΩΣ ΕΙΝΑΙ ΣΥΝΘΕΤΟ

Η δική του άποψη διατυπωμένη στο Optics ήταν ότι

«Το ηλιακό φως είναι ένα μίγμα ακτινοβολιών διαφόρων χρωμάτων που «συνταξιδεύουν» με την ίδια ταχύτητα και συνυπάρχουν μέσα στο ηλιακό φως εφόσον αυτό διαδίδεται στο κενό. Όταν όμως αυτό το σύνθετο φως πέσει πάνω στη γυάλινη επιφάνεια του πρίσματος, κάθε ακτινοβολία υφίσταται μία διαφορετική διάθλαση από τις υπόλοιπες και ακολουθεί μία δική της διαδρομή τόσο μέσα στο πρίσμα όσο και έξω από αυτό, οπότε πέφτει στο λευκό πέτασμα και το χρωματίζει ανάλογα. Η συνύπαρξη διαλύεται, το φως αναλύεται και πάνω στην οθόνη διακρίνουμε τα χρώματα της ίριδας»

Η πρόταση περιείχε τόλμη. Ερχόταν σε μετωπική σύγκρουση με μια ιδέα ριζωμένη στην κοινή γνώμη της εποχής, την ιδέα ότι το λευκό φως είναι ενιαίο.

Ο  Νεύτων υποστήριξε επίσης ότι ΤΟ ΧΡΩΜΑ  κάθε σώματος δεν καθορίζεται μόνο από το σώμα αυτό

Όταν το ηλιακό φως πέσει πάνω σε ένα αδιαφανές αντικείμενο, το αντικείμενο απορροφά επιλεκτικά ορισμένες μόνο από τις ακτινοβολίες που «συνταξιδεύουν»  μέσα στο ηλιακό φως.

Οι υπόλοιπες ανακλώνται και μεταφέρουν στο ανθρώπινο μάτι το μήνυμα για το είδος του χρώματος.

 

Στα χρόνια που ακολούθησαν η νευτωνική υπόθεση για τη συνθετότητα του φωτός και τα χρώματα κυριάρχησε μολονότι ορισμένοι – κυρίως οι ρομαντικοί – είχαν σοβαρές αντιρρήσεις . O Γκαίτε αφιέρωσε αρκετά χρόνια της ζωής του αναζητώντας τη δική του «αλήθεια» για το φως επιδιώκοντας παράλληλα να αντιπαρατεθεί στη νευτωνική άποψη. Τη δική του αυτή αλήθεια την εξέθεσε στην πραγματεία Zur Farbenlehre ,  « Για τη διδασκαλία των χρωμάτων» που κυκλοφόρησε το 1810. Η εργασία του περιέχει μια επιχειρηματολογία γεμάτη πάθος με το οποίο αρνείται τη νευτωνική υπόθεση, επιμένει στην «καθαρότητα» του λευκού φωτός και υποθέτει ότι τα χρώματα δημιουργούνται από την αλληλεπίδραση ανάμεσα στο σκοτάδι και στο λευκό φως

 

Ωστόσο στον 21ο αιώνα οι φυσικοί εξακολουθούν να πιστεύουν ότι ο Νεύτων  είχε δίκιο.