Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

a. Η αναζήτηση της βεβαιότητας

Η αναζήτηση της βεβαιότητας είναι φυσική ανάγκη για τον άνθρωπο αλλά ταυτόχρονα είναι και ένα πνευματικό μειονέκτημά του. Φυσική ανάγκη είναι προκειμένου για την επιβίωσή του αλλά μειονέκτημα για την πνευματική του ανέλιξη.

ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΗ ΑΝΕΛΙΞΗ

Η διαμόρφωση μιας συνείδησης η οποία θα είναι συμφιλιωμένη με την ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ σχετίζεται και με την ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΗ ΕΝΗΛΙΚΙΩΣΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ. Ο άνθρωπος-παιδί χαρακτηρίζεται από μια ζωτική ανάγκη για βεβαιότητες, για ένα στέρεο έδαφος στο οποίο θα μπορεί να κινηθεί όχι μόνο η επιβίωσή του αλλά και η σκέψη του. Ο άνθρωπος- παιδί λατρεύει το ΑΠΟΛΥΤΟ. Τα πράγματα όμως σοβαρεύουν από τη στιγμή που εμείς οι σημερινοί ενήλικοι συμβαίνει συχνά να μην ενηλικιωνόμαστε πνευματικά και να συνεχίζουμε να αναζητούμε νοησιακές βεβαιότητες και να εμμένουμε στο άοσμο, άγευστο και χωρίς αποχρώσεις ΑΠΟΛΥΤΟ. Γινόμαστε έτσι απαιτητικοί, αυστηροί, φανατικοί και ανικανοποίητοι, χωρίς κανένα εσωτερικό μέτρο και οι πνευματικές μας διαδρομές περιορίζονται στις γειτονιές της θρησκοληψίας. της ταύτισης των εννοιών ‘’προσωπική άποψη και Αλήθεια’’ και των ιδεοληπτικών νευρώσεων, μακριά από τις αποχρώσεις, από το γέλιο και από τη φιλοσοφική οπτική. Και το ΑΠΟΛΥΤΟ δεν είναι μόνο άγευστο. Είναι και επικίνδυνο.

ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΗ ΔΟΜΗ

Ο αιώνας που πέρασε σημαδεύτηκε, πλην των άλλων, και από μία σκληρή αναμέτρηση ανάμεσα στον Ολοκληρωτισμό και τη Δημοκρατία. Από τη μια τα φασιστικά καθεστώτα, οι θεοκρατικές κοινωνίες αλλά και ο σταλινισμός. Στην απέναντι όχθη οι κοινοβουλευτικές δημοκρατίες. Και δεν πρέπει να μας διαφεύγει ότι για εκατομμύρια ανθρώπους και για πολλές δεκαετίες η μία όχθη, εκείνη του ολοκληρωτισμού, υπήρξε πιο ελκυστική από την απέναντι. Γιατί άραγε; Εκτός από τα σοβαρά κοινωνικά μειονεκτήματα των κοινοβουλευτικών καθεστώτων ένας ακόμα λόγος –κατά τη γνώμη μου πολύ σοβαρός- είναι ότι ο Ολοκληρωτισμός είτε ως ισλαμικός φονταμενταλισμός είτε ως ναζιστικό καθεστώς περιέχει μια υπόσχεση ΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑΣ για κάποια μελλοντική σωτηρία. Και μολονότι η ιστορία του εικοστού αιώνα έδειξε ότι την υπόσχεσή του δεν την τηρεί, η υπόσχεση επαναδιατυπώνεται και μπορεί κάθε φορά να υποστηρίζεται ότι η επόμενη φορά θα είναι η «καλή φορά», εκείνη που θα μας σώσει.

Η κοινοβουλευτική δημοκρατία, αντίθετα, δεν προσφέρει μια παρόμοια υπόσχεση. Αυτή ενεργοποιείται μόνο για να επιτρέψει στον καθένα να αναζητήσει την προσωπική του ευτυχία χωρίς να του υπόσχεται τη ΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ότι θα τη βρει.

ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

Η Λογοτεχνία, η Χημεία, τα Καλλιτεχνικά, η Ελληνική γλώσσα, τα Θρησκευτικά, η Ιστορία, η Αγγλική γλώσσα, η Αρχαία ελληνική Γραμματεία, η Φιλοσοφία, η Φυσική. Τα ποικίλα μαθήματα τα οποία έχει επιλέξει η κοινωνία μας για να διδάσκονται στα νεώτερα μέλη της.

Και τα έχει επιλέξει, αυτά και όχι άλλα, διότι θεωρεί ότι - με τη διδασκαλία τους- συμβάλλουν στον τελικό ΣΚΟΠΟ του σχολείου, τον διατυπούμενο με τη φράση ‘’Ολόπλευρη ανάπτυξη του ανθρώπου’’. Υποτίθεται ότι οι αντίστοιχες συνεισφορές είναι ομοπαράλληλες και όλες προς την κατεύθυνση του τελικού σκοπού. Είναι όμως; Δύσκολη η απάντηση δεδομένου ότι εξαρτάται και από το τι ακριβώς εννοεί καθένας από μας με τη διατύπωση ‘’Ολόπλευρη ανάπτυξη του ανθρώπου’’. Μία από τις πτυχές της ολόπλευρης αυτής ανάπτυξης είναι το κρίσιμο ζήτημα των ανθρώπινων βεβαιοτήτων.

Το να υπομείνει κανείς την αβεβαιότητα των θεωρητικών του συλλήψεων και των συλλογισμών του είναι δύσκολο, αλλά αυτό συμβαίνει και με τις υπόλοιπες αρετές.

Για τον εθισμό σε κάθε αρετή υπάρχει μια ειδική αγωγή και για να μάθουμε να υπομένουμε την αβεβαιότητα, η καλύτερη αγωγή είναι είτε η φιλοσοφία είτε η πρωτοθυγατέρα της η φυσική.

Εκείνο ακριβώς το οποίο μπορεί να εξαλείψει η φυσική είναι η ανάγκη μας για μια βεβαιότητα στην Αλήθεια. Η φυσική θέτει ερωτήματα και ομολογεί ότι οι απαντήσεις της είναι ΘΕΩΡΙΕΣ αυτοεκτιθέμενες στη διάψευση του οιουδήποτε. Εξάλλου η σύγχρονη επιστημολογία αποδίδει σε μια θεωρία τον χαρακτηρισμό ‘’επιστημονική’’ μόνον εφόσον η θεωρία διαθέτει διαψευσιμότητα. Εάν υιοθετήσουμε την αντίληψη αυτή όχι μόνο στα επιστημονικά ζητήματα αλλά και σε οποιαδήποτε εκτίμησή μας για τα συμβαίνοντα στη προσωπική και στην κοινωνική μας ζωή θα καταφέρουμε να απελευθερωθούμε από την τυραννία του οποιουδήποτε δόγματος. Και «εάν» το πετύχουμε για τον εαυτό μας, ίσως καταφέρουμε να πείσουμε και τους νεαρούς μαθητές μας να ενστερνιστούν μία παρόμοια αντίληψη.

ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Ας δούμε όμως ειδικότερα το ζήτημα από τη σκοπιά της διδακτικής της Φυσικής.

Σύμφωνα με τη γνωστή ταξινόμηση -των διδακτικών σκοπών- για να εκτιμήσουμε κατά πόσον ένας διδασκόμενος έχει ‘’σκαρφαλώσει’’ στο τέταρτο «σκαλοπάτι της πανάρχαιας πλέον κλίμακας Bloom» οφείλουμε να εκτιμήσουμε εάν είναι σε θέση

να διακρίνει ΤΑ ΓΕΓΟΝΟΤΑ ΑΠΟ ΤΙΣ ΥΠΟΘΕΣΕΙΣ,

να κατανοεί τη διαπλοκή ανάμεσα ΣΤΑ ΕΜΠΕΙΡΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΚΑΙ ΣΤΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ,

να αναγνωρίζει την απόσταση που χωρίζει ΚΑΘΕ ΜΕΜΟΝΩΜΕΝΟ ΓΕΓΟΝΟΣ ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΟΙΚΙΛΕΣ ΑΝΑΓΝΩΣΕΙΣ ΤΟΥ.

Σύμφωνα με μία εκτίμηση, ένα σημαντικό ποσοστό από τους ενηλίκους απόφοιτους Λυκείου δεν διαθέτει τις παραπάνω ικανότητες.

Κατά τη διδασκαλία λοιπόν της φυσικής ο διδάσκων πρέπει να έχει επίγνωση του ότι «η ανάγνωση ενός δεδομένου δεν μπορεί να ταυτίζεται με κάποιο είδος Αλήθειας». Ανάμεσα στο εμπειρικό δεδομένο και την επιστημονική του ανάγνωση παρεμβάλλεται το ‘’βλέμμα’’ της ανθρώπινης σκέψης στο οποίο προϋπάρχουν θεωρητικές δομές αλλά και οι έννοιες -με το ειδικό σημασιακό περιεχόμενο- με τις οποίες θα διατυπωθεί η ανάγνωση

β. Το εμπειρικό δεδομένο και η Αλήθεια

Γεγονός 1. Όταν θερμαίνονται γίνονται βαρύτερα

Είναι σίγουρο πως ορισμένοι Άραβες γνώριζαν ότι μερικά μέταλλα, όταν υπερθερμανθούν, κερδίζουν βάρος.

Τον 17⁰ αιώνα μεμονωμένοι ερευνητές, ξεκινώντας από αυτό το δεδομένο, έκαναν την "ανάγνωση" ότι το μέταλλο που υπερθερμαίνεται, απορροφά κάποια συστατικά της ατμόσφαιρας. Ήταν όμως οι λιγότεροι.

Για τους περισσότερους η ανάγνωση του γεγονότος ήταν διαφορετική. Το βλέμμα της Σκέψης τους περιείχε την εξής λογική: " Αφού οι χημικές αντιδράσεις μπορούσαν να μεταβάλλουν τον όγκο, το χρώμα και την υφή των συστατικών, γιατί να μην μεταβάλλουν και το βάρος;" ΤΟ ΒΑΡΟΣ ΔΕΝ ΕΘΕΩΡΕΙΤΟ ΠΑΝΤΑ ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΠΟΣΟΤΗΤΑΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ.

Τον 18⁰ αιώνα η ανάγνωση του ίδιου γεγονότος άρχισε να γίνεται διαφορετικά. Τρία πράγματα συνέβαλαν σ' αυτό:

α)Η βαθμιαία αλλαγή της κυρίαρχης αντίληψης για τον ρόλο των αερίων

β) Η πράξη του "ζυγίζω" μαζί με τη λογική του "ζυγίζω οτιδήποτε ακόμα και τα αέρια"

γ) Η προοδευτική αφομοίωση της νευτωνικής θεωρίας για τη βαρύτητα η οποία έδειχνε στους ερευνητές ότι "αύξηση του βάρους πρέπει να σημαίνει αύξηση στην ποσότητα της ύλης".

Ο μηχανισμός της ανθρώπινης νόησης είναι ουσιαστικά "διεργασιακός". Η νόηση αλέθει τα εισερχόμενα και επιδιώκει να εντάξει το αλεσμένο υλικό στις εννοιακές δομές τις οποίες διαθέτει.

Η συγκεκριμένη διαπλοκή εμπειρικών δεδομένων και θεωρητικών ιδεών συνιστά «έδαφος» από το οποίο μπορούμε να «εξορύξουμε» διδακτικό υλικό. Ιδιαίτερο βάρος πρέπει να αποδοθεί στην αναγνώριση του ότι η εξέλιξη της Επιστήμης δεν προωθείται μόνο με συσσώρευση δεδομένων. Αυτό κατά τη διδασκαλία μας μπορεί να επιτευχθεί με το να παρουσιάζουμε τις δυσκολίες που εμφανίστηκαν κατά την «ανάγνωση» των εμπειρικών δεδομένων

Γεγονός 2. «Το ΥΔΩΡ είναι συστατικό του ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ»

Το 1781 ο Priestley, το 1783 ο Cavendish και λίγο αργότερα ο Lavoisier έκαναν το ίδιο «πράγμα». Πειραματίστηκαν με την ανάφλεξη εύφλεκτου αέρα (υδρογόνου) με κοινό αέρα και διαπίστωσαν ότι στο εσωτερικό των δοχείων παρέμενε ένα είδος υγρασίας. Ο Cavendish τη συνέλεξε και διαπίστωσε ότι ήταν ύδωρ. Ποια ήταν η σωστή ανάγνωση του γεγονότος; Ότι ΤΟ ΥΔΩΡ ΕΙΝΑΙ ΠΡΩΤΑΡΧΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΕΝΑ ΑΠΟ ΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΟΤΙ Η ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΦΛΕΞΗΣ ΤΟ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΙ; Ότι ΤΟ ΥΔΩΡ ΩΣ ΠΡΩΤΑΡΧΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΕΝΑ ΑΠΟ ΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ (ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΕΙΧΕ ΔΙΑΠΙΣΤΩΘΕΙ ΟΤΙ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΣΤΟΝ ΚΟΙΝΟ ΑΕΡΑ); Ότι ΤΟ ΝΕΡΟ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΠΡΩΤΑΡΧΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ;

Τρεις διαφορετικές αναγνώσεις προτάθηκαν για το συγκεκριμένο αυτό εμπειρικό δεδομένο. Στις δύο από αυτές στηρίζονταν στην ιδέα – Αλήθεια ότι το Ύδωρ είναι πρωταρχικό στοιχείο.

Ποια από τις τρεις αυτές κυρίαρχες αναγνώσεις έπρεπε να γίνει αποδεκτή ;

Γεγονός είναι ότι τα συγκεκριμένα παραδείγματα μας διδάσκουν ότι «στο ‘’βλέμμα’’ της ανθρώπινης σκέψης προϋπάρχουν θεωρητικές δομές

Ας δούμε ένα ακόμα παράδειγμα

Γεγονός 3. «Ηλεκτρόνια στον πυρήνα»

Εμπειρικά δεδομένα του 1920

Ο δρόμος για την οικοδόμηση της πυρηνικής φυσικής που θα οδηγούσε σε πρώτη φάση στην ανακάλυψη του νετρονίου, στη συνέχεια στη διαμόρφωση μιας θεωρίας για τη ραδιενέργεια β και -σε τρίτη φάση- στην πυρηνική σχάση και στην κατασκευή του πυρηνικού αντιδραστήρα δεν ήταν βέβαια ανθόσπαρτος. Ανάμεσα στα ποικίλα εμπειρικά δεδομένα που είχαν συσσωρευτεί, κατά το τέλος της πρώτης εικοσαετίας του αιώνα μπορούμε να επιλέξουμε δύο. Τα επιλέγουμε διότι έθεσαν δύο αντίστοιχα ερωτήματα, για τα οποία -σήμερα μπορούμε να διακρίνουμε ότι- οι ποικίλες απόπειρες απάντησης άνοιγαν τον δρόμο προς την ανακάλυψη του νετρονίου.

Το ένα από τα δύο αυτά εμπειρικά δεδομένα είναι:

α. Το ότι η έρευνα του φαινομένου ‘’ραδιενεργός διάσπαση β’’ κατέληγε στο συμπέρασμα ότι τα εκπεμπόμενα σωματίδια είναι ηλεκτρόνια και το άλλο

β. Η βελτίωση την οποία παρουσίασε η τεχνική της επίδρασης μαγνητικού πεδίου σε φορτισμένα αόρατα σωματίδια και οδήγησε στους φασματογράφους μάζας με τους οποίους -για πρώτη φορά από τον Aston στο Κέιμπριτζ, το 1919- προσδιορίστηκαν οι μάζες των πυρήνων των ατόμων.

Τα ερωτήματα

Απέναντι στα εμπειρικά αυτά δεδομένα τα εύλογα ερωτήματα ήταν

α. Από πού «ξεφύτρωναν» τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονταν κατά τη ραδιενεργό διάσπαση β;

β. Η μάζα κάθε πυρήνα ήταν πολύ μεγαλύτερη από τη συνολική μάζα πρωτονίων ισαρίθμων με τα ηλεκτρόνια ’’. Το άτομο λόγου χάριν του αζώτου με επτά ηλεκτρόνια για να είναι ηλεκτρικά ουδέτερο όφειλε να έχει πυρήνα με επτά πρωτόνια. Οι μετρήσεις όμως παρουσίαζαν τη μάζα του πυρήνα σχεδόν διπλάσια από το άθροισμα των μαζών επτά πρωτονίων. Ποια ερμηνεία θα μπορούσε να δοθεί στο γεγονός αυτό;

Οι απαντήσεις

Ο Μπορ κατά το 1920 υποστήριζε ότι τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονταν κατά τη ραδιενεργό διάσπαση β ήταν ηλεκτρόνια που προϋπήρχαν στον πυρήνα. Διέκρινε δηλαδή τα ηλεκτρόνια σε πυρηνικά και σε ατομικά.

Η κυρίαρχη ιδέα κατά τη δεκαετία του ’20 ήταν ότι ο πυρήνας κάθε ατόμου αποτελείται από πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια ήσαν τόσα ώστε να καθορίζουν το φορτίο του και λόγω της συγκριτικά πολύ μικρής μάζας τους δεν επηρέαζαν τη μάζα του πυρήνα, ενώ τα πρωτόνια ήταν αυτά που καθόριζαν τη μάζα του. Στην περίπτωση λόγου χάριν του αζώτου , ο πυρήνας του περιείχε δεκατέσσερα πρωτόνια και επτά ηλεκτρόνια. Το αρκετά βολικό αυτό μοντέλο προσέφερε ένα είδος απάντησης και στα δύο ερωτήματα.

Η περιθωριακή ιδέα εμπεριείχε την ύπαρξη ενός ουδέτερου άγνωστου σωματιδίου. Ελάχιστοι ήταν εκείνοι που την υιοθέτησαν, εκείνοι που διαισθάνονταν ότι ‘’κάτι άλλο’’ συνέβαινε. Ανάμεσα τους ο Ράδερφορντ και ο συνεργάτης του Τζέημς Τσάντγουικ είχαν ήδη από το 1920 υποθέσει ότι «δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια στους πυρήνες» και ότι ενδεχομένως στην πυρηνική ενδοχώρα υπάρχουν ουδέτερα σωματίδια τα οποία -μολονότι το επιχείρησαν- δεν κατάφεραν να εντοπίσουν.

Μετά όμως το 1927 -χρονολογία κατά την οποία άρχισε να γίνεται αποδεκτή γενικώς η Κβαντομηχανική θεώρηση και ειδικώς η Αρχή της Αβεβαιότητας- παρουσιάστηκαν θεωρητικά εμπόδια τα οποία οδηγούσαν το «βολικό» αυτό μοντέλο σε απόρριψη. Ένα από αυτά είναι ότι η Αρχή της Αβεβαιότητας απαιτεί την ύπαρξη ενός φράγματος δυναμικού πολύ μεγάλης τιμής για να εγκλωβίζει ένα σωματίδιο με τόσο μικρή μάζα όπως το ηλεκτρόνιο σε ένα χώρο με τις διαστάσεις του πυρήνα. Ένα ακόμη εμπόδιο ήταν ότι στην περίπτωση του αζώτου τα πειράματα στη μοριακή φασματοσκοπία είχαν δείξει ότι ο πυρήνας του όφειλε να περιέχει οπωσδήποτε άρτιο αριθμό σωματιδίων που να υπακούουν στην κατανομή Φέρμι ενώ σύμφωνα με το προτεινόμενο μοντέλο ο αριθμός των σωματιδίων –14 πρωτόνια και 7 ηλεκτρόνια- ήταν 21.

Παρόλα αυτά, κατά το τέλος της δεκαετία, το συγκεκριμένο μοντέλο έχει γίνει ευρέως αποδεκτό όπως προδίδεται και από τη διατύπωση του καθηγητή Μάριο Κορμπίνο σε διάλεξή του το 1929. «Οι πυρήνες των διαφόρων στοιχείων, όπως έχουμε πει, συγκροτούνται από πρωτόνια ή πυρήνες υδρογόνου και από ηλεκτρόνια».

Οι δύο αυτές ιδέες ήταν δύο διαφορετικές «αναγνώσεις» των ίδιων εμπειρικών δεδομένων. Ποια από τις δύο ιδέες ήταν η «Αλήθεια»;

Στην τριετία που ακολούθησε ανακαλύφθηκε το νετρόνιο.

Κάπως έτσι λοιπόν οικοδομείται η επιστήμη. Η αξία της φυσικής πρέπει συνεπώς να αναζητηθεί στην ίδια την αβεβαιότητά της. Η μύηση ενός νέου ανθρώπου στη φυσική τον οπλίζει με τη συνείδηση ότι οι κρίσεις του, οι αξιολογήσεις του και οι επιλογές του δεν εκφράζουν κάποια απόλυτη οριστική και αναντίρρητη Αλήθεια. Αυτό κάνει, επομένως, τους ανθρώπους πιο προσεκτικούς, μετριοπαθείς, ανεκτικούς και τους δημιουργεί αντισώματα στο δηλητήριο της μισαλλοδοξίας. Ταυτόχρονα ενώ μειώνει το αίσθημα της βεβαιότητας για το «πώς είναι τα πράγματα» αυξάνει σε μεγάλο βαθμό τη γνώση μας για το «πώς πιθανόν να είναι αυτά».