Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Science fiction

Έτος 1886. Ένας ευρωπαίος φυσικός σκέφτεται . . .

«Τι είναι η θεωρία του Maxwell; Αποκύημα φαντασίας ενός Σκωτσέζου θεωρητικού. Ένα δημιούργημα της ανθρώπινης σκέψης ; Μα είναι δυνατόν να υπάρχει ένας τέτοιος «εσωτερικός» δεσμός ανάμεσα στον ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟ, στον ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ και στο ΦΩΣ; Κι ακόμα. . . Τι είναι αυτά τα ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ που γεννήθηκαν στο γραφείο με μολύβι και χαρτί; Πώς να πιστέψω ότι μπορούμε να τα δημιουργήσουμε με σύρματα και ότι ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός; Αν ήταν έτσι θα μπορούσαμε να στέλνουμε μηνύματα χωρίς κανένα σύρμα να μας συνδέει με τον αποδέκτη. Εγώ δεν πιστεύω ότι υπάρχουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Κανένα πείραμα δεν έδειξε τίποτα γι αυτά. Έστω κάποια ένδειξη . . Κι έχουν περάσει δεκαπέντε χρόνια από τότε . . Τι είναι η Φυσική; Εξισώσεις χωρίς εργαστηριακή επιβεβαίωση; . .»

Mε τη φανταστική αυτή εξιστόρηση που θα μπορούσε να είναι και ομολογία ενός, με ζωηρή σκέψη, μαθητή Λυκείου, επιχειρούμε να σκιαγραφήσουμε το κλίμα της εποχής. Διότι είναι αλήθεια η Θεωρία του Maxwell δεν έδειχνε να γοητεύει τους φυσικούς της εποχής με δεδομένο ότι η Σκέψη των περισσοτέρων ήταν ελάχιστα γυμνασμένη στο να λειτουργεί με όρους πεδίου.

Heinrich Hertz

Το ζητούμενο ήταν να επινοηθεί ένας τρόπος ώστε

να δημιουργηθεί «κάτι» σαν αυτά που προφήτευε ο Maxwell στο εργαστήριο και

να καταδειχθεί ότι πράγματι αυτό το «κάτι» διαδίδεται με μηχανισμό ΚΥΜΑΤΟΣ αλλά και

ότι ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός.

Ήταν η ώρα που ανέβηκε στη σκηνή το γερμανόπουλο από το Αμβούργο, ο Heinrich Hertz, Χάινριχ Χερτς, ετών 30, καθηγητής τότε της Φυσικής στο Πολυτεχνείο της Καλσρούης, και με τον περίφημο σπινθήρα να ανάψει τη φωτιά μιας απίστευτης επικοινωνίας του μέλλοντος. Έτος 1888, δεκαεπτά δηλαδή χρόνια μετά τη δημοσίευση της μεγάλης θεωρητικής σύνθεσης.

Το πείραμα στην Πολυτεχνική Σχολή παρουσία φοιτητών, ήταν η κατάληξη μιας διαδρομής στην οποία κυριάρχησε ένας συνδυασμός θεωρητικού προβληματισμού και αξιοσημείωτης οξυδέρκειας για έμπρακτη υλοποίηση των ιδεών .

Οι ιδέες και η εφαρμογή

1. Ο στόχος ήταν να δημιουργηθεί με ηλεκτρομαγνητικά μέσα η εκπομπή ενός κύματος με συχνότητα που να πλησιάζει τη συχνότητα του φωτός, τα 10¹⁵ δηλαδή περίπου Hz .

2. Η εκφόρτιση ενός πυκνωτή μέσω ενός πηνίου, η ηλεκτρική, με άλλα λόγια, ταλάντωση στο κύκλωμα LC, πρόσφερε τη δυνατότητα ενός ηλεκτρικού πεδίου έστω και παγιδευμένου ανάμεσα στους οπλισμούς του πυκνωτή και ενός μαγνητικού πεδίου έστω παγιδευμένου στο «τούνελ» του σωληνοειδούς το οποίο βέβαια ήταν, και αυτό, χρονικά μεταβαλλόμενο. Από εκεί άρχιζαν και οι δυσκολίες.

Σε ένα τέτοιο κύκλωμα η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος , καθοριζόμενη

( f=1/2π√LC ) από τις τιμές της χωρητικότητας και του συντελεστή αυτεπαγωγής, ήταν γύρω στα 10⁴ Hz ήταν δηλαδή εκατό τρισεκατομμύρια φορές μικρότερη από τη συχνότητα του φωτός.

Από την άλλη πλευρά τα δύο πεδία ήταν βέβαια χρονικώς μεταβαλλόμενα αλλά ήταν και παγιδευμένα μέσα σε περιορισμένο χώρο.

3. Το κύκλωμα-ταλαντωτής έπρεπε «να ανοίξει» και άνοιξε. Οι οπλισμοί του πυκνωτή απομακρύνθηκαν, οι σπείρες του πηνίου εξαφανίστηκαν για να δημιουργηθεί ένα σχεδόν ευθύγραμμο ανοικτό σύρμα. Ο προπάππους του Antena του μέλλοντος είχε γεννηθεί. Η ελάττωση τόσο της χωρητικότητας όσο και του συντελεστή αυτεπαγωγής είχε ως συνέπεια

το να μην είναι παγιδευμένα τα πεδία αλλά και

το να αυξηθεί η συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού ταλαντωτή.

Αυτό βέβαια δεν σημαίνει ότι προσεγγίστηκε η συχνότητα (3. 10¹⁴ Hz) του ερυθρού έστω φωτός. Ακόμα και στην εποχή μας οι υψηλότερες συχνότητες ηλεκτρικών ταλαντώσεων στις περισσότερες από τις σύγχρονες διατάξεις δύσκολα ξεπερνούν τα 10¹² Hz . Ο ίδιος ο Hertz δεν κατάφερε να δημιουργήσει συχνότητα πάνω από 10⁹ Hz . Αυτό που θα μπορούσε να δημιουργηθεί θα ήταν έτσι κι αλλιώς αόρατο και θα έπρεπε να επινοηθεί τρόπος να ανιχνευθεί. Γιατί διαφορετικά καμία εγγύηση δεν μπορούσε να δοθεί για το «εάν όλο αυτό ήταν ένα θεωρητικό κατασκεύασμα, ένα πλάσμα της ανθρώπινης φαντασίας».

4. Κάποιος «σπινθήρας» στη σκέψη του Heinrich Hertz, ίσως άνοιξε τον δρόμο για τη λύση.

Η ιδέα ήταν το να προκληθεί ένας πραγματικός, κυριολεκτικός, σπινθήρας. Δύο μικρά μεταλλικά ραβδάκια καθένα τους μήκους 12 εκατοστών, σε μικρή απόσταση. Στην άκρη του ενός μία μεταλλική σφαίρα, στην άκρη του άλλου μία παρόμοια μεταλλική σφαίρα. Τα δύο ραβδάκια τοποθετημένα οριζόντια σε μικρή απόσταση έτσι ώστε οι δύο σφαίρες να απέχουν ελάχιστα. Ένα ζευγάρι συρμάτων συνέδεε τα ραβδάκια με σύστημα που διοχέτευε παλμούς σχετικά υψηλής συχνότητας αλλά και με ΠΟΛΥ ΥΨΗΛΗ ΤΑΣΗ, τόση ώστε στο διάκενο μεταξύ των σφαιρών να δημιουργούνται ΟΡΑΤΟΙ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΜΟΙ. Ο αέρας δηλαδή στο διάκενο, λόγω της υψηλής τάσης γινόταν αγώγιμος προσφέροντας διέξοδο στην ηλεκτρική ταλάντωση και η δημιουργία του σπινθήρας ήταν ένα ορατό μήνυμα για την ταλάντωση αυτή . Η δημιουργία ενός «κάτι» που άφηνε ορατό ίχνος ήταν πιθανή αλλά αυτό το κάτι αν ήταν ένα διαδιδόμενο κάτι έπρεπε να «ληφθεί» από κάποιον αποδέκτη.

Για να υλοποιηθεί αλλά και να γίνει αισθητή η λήψη ο Hertz, δημιούργησε και έναν δέκτη που τον τοποθέτησε σε ορισμένη απόσταση από τον «πομπό» ταλαντωτή. Ο δέκτης ήταν ένα κυκλικό σύρμα με τις άκρες του σε μικρή απόσταση και στις δύο αυτές άκρες υπήρχαν δύο μεταλλικές σφαίρες σαν εκείνες του πομπού, έτσι ώστε όποτε στο κύκλωμα του δέκτη δημιουργείται εναλλασσόμενο ρεύμα να ανιχνεύεται με παρόμοιους σπινθηρισμούς.

Leyden jar = πυκνωτής

η ΠΡΟΦΗΤΕΙΑ επαληθεύεται

Αν ο Maxwell είχε δίκιο, η διάταξη - πομπός έπρεπε κατά τη διάρκεια κάθε σπινθηρισμού να ακτινοβολεί ηλεκτρομαγνητικά κύματα συχνότητας 5.10⁸ H z και διάταξη - δέκτης να ενεργοποιείται και να ταλαντώνεται με την ίδια συχνότητα.

Η στιγμή ήταν κρίσιμη. Είχαν περάσει 17 χρόνια από την εμφάνιση της προφητείας και κανένα αξιόλογο εργαστηριακό δεδομένο δεν είχε καταγραφεί.

Ο Heinrich Hertz ενεργοποίησε τον πομπό και . . . το πρώτο ΤΗΛΕΜΗΝΥΜΑ ΦΑΝΗΚΕ ΝΑ ΣΥΓΚΙΝΕΙ ΤΟΝ ΔΕΚΤΗ, μολονότι βρισκόταν σε κάποια απόσταση από τον πομπό. Ο Hertz δεν σταμάτησε εκεί. Θέλησε να αποδείξει ότι αυτό το «κάτι» που ταξίδευε από τον πομπό προς τον δέκτη ήταν πράγματι ένα ΚΥΜΑ. Για να το καταφέρει υπέβαλε σε ανάκριση το «κάτι» ώστε να ομολογήσει εάν όντως είναι κύμα. Και πράγματι το ανάγκασε να «ομολογήσει» ότι και ανακλάται και διαθλάται και συμβάλλει, μέχρι και στάσιμα κύματα μπορεί να δημιουργήσει. Και με ένα ευφυέστατο πείραμα το ανάγκασε να ομολογήσει και την τιμή της ταχύτητας διάδοσης. Δημιούργησε στάσιμο κύμα, μέτρησε την απόσταση δύο δεσμών, με βάση αυτήν υπολόγισε το μήκος κύματος και πολλαπλασιάζοντάς το επί τη συχνότητα διαπίστωσε ότι ήταν 300000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, ήταν ίση με την ταχύτητα του φωτός. Ο James Clerk Maxwell είχε δίκιο. Η προφητεία επαληθεύθηκε αν και εκείνος δεν το έμαθε ποτέ. Είχε φύγει από τη ζωή πριν από εννέα χρόνια.

Και σε τι θα μπορούσε να χρησιμεύσει;

Και σε τι θα μπορούσε αυτό να χρησιμεύσει; Τον ρώτησαν οι εντυπωσιασμένοι φοιτητές του. Ο Hertz σήκωσε τους ώμους. – Σε τίποτα , υποθέτω , τους απάντησε.

Τα κύματα του μέλλοντος θα ονομάζονταν κάποτε «ΕΡΤΖΙΑΝΑ» αλλά, ΟΠΩΣ ΚΑΙ Ο όπως κα ο Maxwell, ούτε κι εκείνος είχε σκεφτεί το παραμικρό για την αξιοποίηση της εργαστηριακής ανακάλυψής του. Δημοσίευσε την ανακάλυψή του στην επετηρίδα Annalen der Physik και αργότερα, το 1892, στο πρώτο του βιβλίο με τίτλο Untersuchungen Ueber Die Ausbreitung Der Elektrischen Kraft ( Ερευνες πάνω στη διάδοση της ηλεκτρικής δύναμης).

Guglielmo Marconi

Μία ακόμα δημοσίευση του Hertz σε ένα περιοδικό για τον ηλεκτρισμό «βρέθηκε», έξι χρονια αργότερα, στα χέρια ενός εικοσάχρονου Ιταλού ο οποίος σκέφθηκε αυτό που δεν είχε περάσει από το μυαλό του Hertz. Να φτιάξει μια διάταξη σαν αυτή του Hertz και να στέλνει σήματα χωρίς να χρησιμοποιεί σύρματα. Και δεν έμεινε στα σχέδια. Ήταν ο άνθρωπος που ανακάλυψε τον ασύρματο.

Μερικά χρόνια αργότερα, το έτος δηλαδή 1901, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα δημιουργημένο από τον Ιταλό δεν μεταδόθηκε απλά σε λίγα μέτρα απόσταση αλλά

διέσχιζε τον Ατλαντικό ωκεανό, ταξιδεύοντας από την Αγγλία στην Αμερική και άνοιγε την αυλαία της ΤΗΛΕΕΠΟΧΗΣ στην οποία μεγαλώσαμε.

Ο ασύρματος, το ραντάρ, το ραδιοφωνο και η τηλεόραση άρχισαν το ένα μετά το άλλο να διαμορφώνουν όχι μόνο τη ζωή μας αλλά και τη νοοτροπία μας. Ο νεαρός Ιταλός που αξιοποίησε τη μεγάλη εργαστηριακή ανακάλυψη ήταν βέβαια ο Guglielmo Marconi.

Στις 16 Δεκεμβρίου του 1901, ο παγκόσμιος ημερήσιος τύπος έγραφε για το γεγονός της χρονιάς. ο Guglielmo Marconi είχε καταφέρει να στείλει ένα τηλεγραφικό μήνυμα από την Κορνουάλη της Αγγλίας στην Αμερική. Και το εντυπωσιακό ήταν ότι το κατάφερε παρόλο που τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται ευθύγραμμα ενώ ο Ατλαντικός ωκεανός παρουσιάζει τη γνωστή καμπυλότητα του Πλανήτη. Το ζήτημα διατηρήθηκε ως ένα αίνιγμα της εποχής, ενώ σήμερα μια οποιαδήποτε εγκυκλοπαίδεια μας πληροφορεί ότι το «μυστικό» βρίσκεται στην ανάκλαση στην ιονόσφαιρα.

Κατά τον αιώνα που ακολούθησε οι τηλεγραφητές στα καράβια δεν λεγόντουσαν τηλεγραφητές, λεγόντουσαν «μαρκόνηδες» . Ένας μάλιστα από αυτούς τους μαρκόνηδες ήταν και ο ποιητής Νίκος Καββαδίας.

Ένας άλλος, πολύ λιγότερο γνωστός , ο οποίος, αν και είχε σπουδάσει φυσικός, υπηρέτησε στο ναυτικό ως μαρκόνης, είναι και ο υπεύθυνος της Ιστοσελίδας στην οποία γράφονται όλα αυτά .

Τρεις άνθρωποι διαφορετικοί

O Gerald Holton, ένας από τους καλύτερους συγγραφείς φυσικής της εποχής μας εμπνέεται από την τριάδα Maxwell, Hertz και Marconi και γράφει:

Η ανακάλυψη των ερτζιανών κυμάτων δεν απετέλεσε μόνο τον προσδωκόμενο θρίαμβο της θεωρίας του Maxwell, αλλά και την ΑΠΡΟΣΔΟΚΗΤΗ απαρχή του ραδιοφώνου κα της τηλεόρασης. . . . . Σκεφθείτε πως οι τρεις αυτοί άνδρες με τη συνεργατική και συσσωρευτική φύση του έργου τους αλλά και με τις διαφορές τους ως προς την εθνικότητα, τη θρησκεία, και την εκπαίδευση αποτελούν ιδανικό παράδειγμα της ΑΛΛΗΛΕΞΑΡΤΗΣΗΣ των ανθρώπων και των λαών, δηλαδή της βάσης του ανθρωπιστικού ιδεώδους. Σκεφτείτε κατόπιν τη σημασία της τηλεόρασης ως μιας τεράστιας εθνικής βιομηχανίας και τον τρόπο με τον οποίο η κοινωνία χρησιμοποιεί αυτό το εργαλείο, μερικές φορές με στόχο τη μαζική εκπαίδευση και τη γνήσια ψυχαγωγία αλλά και πιο συχνά ως όργανο μαζικής προπαγάνδας και χυδαιότητας ή ως μαζικό ηρεμιστικό.

Εννοιακές αποσαφηνίσεις

και διδακτικός μετασχηματισμός

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ,

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ,

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ