Φίλοι του Τ.Μ.Θ.

  • Μεγαλύτερο μέγεθος γραμματοσειράς
  • Προκαθορισμένο μέγεθος γραμματοσειράς
  • Μικρότερο μέγεθος γραμματοσειράς

ΑΡΧΗ | Αποθήκευση όλων των δημοσιευμένων άρθρων | Το Πείραμα και η Θεωρία στη Φυσική.

Το Πείραμα και η Θεωρία στη Φυσική.

E-mail Εκτύπωση PDF

Max Born

Οι παρακάτω λέξεις αποτελούν απόσπασμα του βιβλίου: Το Πείραμα και η Θεωρία στη Φυσική, εκδόσεις Τροχαλία και μετάφραση Γ. Γεωργακόπουλου.

Είναι ένα μικρό βιβλίο, μόλις 40 σελίδων και πρόκειται για τη διάλεξη που έδωσε, το 1943 ο διάσημος φυσικός και νομπελίστας Μax Born στο King's College. Ο Born πραγματεύεται εδώ τη φύση της θεωρίας και του πειράματος με βάση τις διιστάμενες απόψεις ως προς το σχετικό βάρος και την αξία τους. Ακολούθως αναλύει λεπτομερώς τους δύο τύπους της θεωρητικής επιστημονικής μεθόδου -συνθετική και αναλυτική- και αποδεικνύει ότι καθεμιά τους στηρίζεται σταθερά στα πειραματικά δεδομένα.

Ο Born εξετάζει επίσης προσεχτικά τα θεωρητικά και μαθηματικά επιτεύγματα των μεγαλύτερων φυσικών του αιώνα (Einstein, Heisenberg, Bohr, Planck, Dirac, κ.ά.). Οι αναλύσεις του δεν είναι απλώς επαγωγικές, όπως ενός ιστορικού κριτικού της επιστήμης, αλλά και διεισδυτικές με όλο το επιστημονικό υπόβαθρο ενός τέλειου γνώστη του θέματος και ενός ανθρώπου που συνέβαλε στην οικοδόμηση της μοντέρνας φυσικής.

Αυτό το σύγχρονο κλασικό έργο θα αποβεί πολύτιμο βοήθημα σε όσους ενδιαφέρονται για τις ευρύτερες εφαρμογές της Θεωρητικής φυσικής και τη λογική μέθοδο της επιστήμης.

Ο Μax Born (1882-1970) υπήρξε από τους θεμελιωτές της Κβαντομηχανικής. Πρότεινε το κύμα πιθανότητας ως ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης του Schrοdinger. Μαζί με τον Heisenberg διατύπωσαν τη μητρομηχανική την πρώτη μαθηματική περιγραφή της κβαντικής θεωρίας. Εξορίστηκε από τους ναζί το 1943. Τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ το 1957.

Είναι φυσικό να θεωρεί κάποιος ότι η εργασία των χεριών και του νου του είναι χρήσιμη και σημαντική. Ουδείς λοιπόν, παρεξηγεί τον μανιώδη πειραματικό όταν υπερηφανεύεται για τις μετρήσεις του και κοιτάζει αφ' υψηλού τη φυσική της «χαρτούρας» του θεωρητικού φίλου του, ούτε τον θεωρητικό, όταν καυχιέται για τις βαρύγδουπες ιδέες του και απεχθάνεται τα «μουντζουρωμένα» δάχτυλα του πειραματικού - προφανώς όμως αυτή η φιλική αντιπαλότητα μεταστράφηκε σε κάτι το σοβαρό: στη Γερμανία μια σχολή ακραίων , πειραματιστών, με ηγέτες τους Lenard και Stark, έχει προχωρήσει τόσο πολύ ώστε να απορρίψει εξ ολοκλήρου, τη θεωρία, σαν επινόηση των Εβραίων, ανακηρύσσοντας το πείραμα τη μόνη γνήσια «αρία» επιστημονική μέθοδο.


Υπάρχει και μια αντίθετη άποψη η οποία, μολονότι δεν έχει ρατσιστικό χαρακτήρα είναι το ίδιο ριζοσπαστική καθώς ισχυρίζεται πως οι νόμοι της φύσεως αποκαλύπτονται σε ένα πνεύμα καλά εκπαιδευμένο στα μαθηματικά και στην επιστημολογία χωρίς καταφυγή στο πείραμα. Δυο διακεκριμένοι αστρονόμοι, ο Μilne και ο Eddington, είναι οπαδοί αυτής της φιλοσοφίας η οποία διακηρύσσει το θρίαμβο της θεωρίας επί του πειράματος. Είμαι θεωρητικός φυσικός (εβραϊκής καταγωγής και θα περίμενε κάποιος να συνηγορήσω με αυτήν τη φιλοσοφία. Και όμως δεν το κάνω. Αντιθέτως θεωρώ πως αυτές οι ιδέες αποτελούν σοβαρό κίνδυνο για τη συνεπή ανάπτυξη της επιστήμης. Αυτή η πεποίθησή μου με ώθησε να δεχθώ την πρότασή σας για τούτο το δύσκολο θέμα. Δεν επιθυμώ όμως να κάνω διάλογο, με τον Eddington για βαθιά φιλοσοφικά ζητήματα, ούτε να τον συναγωνιστώ στην αξεπέραστη διαλεκτική τεχνική του. Θέλω, απλώς να σας δείξω τη συσχέτιση θεωρίας και πειράματος κατά την πραγματική ιστορική ανάπτυξη της επιστήμης και να προσφέρω μια ισορροπημένη άποψη για την παρούσα κατάσταση και τα μελλοντικά ενδεχόμενα.

Αλλά ακόμα κι αυτό το μετριοπαθέστατο σχέδιο δεν είναι εύκολο, διότι οι εν ενεργεία επιστήμονες έχουν ελάχιστο χρόνο να διαθέσουν στην ιστορία της επιστήμης. Έχω μελετήσει πολύ λίγο, ελάχιστα θα 'λεγα, την αυθεντική αρχική αρθρογραφία. Το μεγαλύτερο μέρος των γνώσεών μου είναι δευτερογενές και προέρχεται από διδακτικά εγχειρίδια, επιτομές και εγκυκλοπαίδειες. Υπάρχουν όμως δύο ενθαρρυντικά σημεία: γνωρίζω μερικά από τα κλασικά αριστουργήματα των μαθηματικών και της φυσικής αρκετά καλά, ώστε να είμαι βέβαιος για τις ιστορικές και προσωπικές βάσεις επί των οποίων θεμελιώθηκαν. Έπειτα, η ηλικία μου έχει προχωρήσει αρκετά και, χάρη σ' αυτήν, έτυχε να παρακολουθήσω την ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής, δηλαδή ενός αξιοσέβαστου μέρους της φυσικής. Πιστεύω ότι τα παραπάνω παρέχουν επαρκή στοιχεία για να σχηματίσω μια γνώμη επί του θέματος.

Επισκοπώντας την ιστορία της επιστήμης παρατηρούμε κάποιο είδος κύκλων: περίοδοι πειραματικής ανάπτυξης εναλλάσσονται με περιόδους θεωρητικών εξελίξεων. Οι θεωρίες τείνουν να καθίστανται όλο και πιο αφηρημένες και γενικές. Κατασταλάζουν σε αρχές που έχουν αρχικά προταθεί από φιλοσόφους και που τελικά αφομοιώθηκαν από τη θεωρία. Καθώς όμως καθίστανται μέρη ενός φιλοσοφικού συστήματος, αρχίζει μια διαδικασία δογματισμού και απολίθωσης. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ήδη ορατό σε παλαιότερες ποσοτικές επιστήμες όπως τα μαθηματικά και η αστρονομία. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι πρώτες γεωμετρικές γνώσεις των Σουμερίων, των Βαβυλωνίων και των Αιγυπτίων ήταν καθαρά εμπειρικές. Οι Έλληνες ανακάλυψαν τις λογικές αλληλοσυσχετίσεις των γεωμετρικών αληθειών και θεμελίωσαν την πρώτη απαγωγική επιστήμη, όπως αυτή αναδύεται από τα γραπτά του Ευκλείδη. Ένας σύγχρονος μαθηματικός μπορεί πλέον να αντιμετωπίσει τη γεωμετρία ως προϊόν καθαρών συλλογισμών, θεωρώντας τα αξιώματα ορισμούς και το όλο σύστημα σαν ψυχαγωγικό παιχνίδι. Είναι βέβαιο όμως πως οι Έλληνες φιλόσοφοι κάθε άλλο παρά αυτό εννοούσαν ως γεωμετρία: πίστευαν πως ασχολούνται με τις ιδιότητες των πραγματικών αντικειμένων. Το ότι η εμπειρία επιβεβαίωσε όλες τις προβλέψεις αυτής της θεωρίας τους καλλιέργησε την πεποίθηση ότι τα αξιώματα του Ευκλείδη περιέχουν την έσχατη αλήθεια.

Το ευκλείδειο σύστημα έζησε 2.000 χρόνια. Διατηρήθηκε και μετά την παρακμή και την πτώση του ελληνορωμαϊκού πολιτισμού και όλες τις ανακατατάξεις της μετέπειτα ιστορίας. Πέρασε όλες τις περισσότερο ή λιγότερο συνειδητές φάσεις δογματισμού. Ακόμα και μετά την ανατολή της σύγχρονης επιστημονικής εποχής, της εποχής με την κριτική αναθεώρηση των παραδοσιακών απόψεων, η πραγματική αξία των ευκλείδειων ισχυρισμών δεν αμφισβητήθηκε απλώς αυτό το ενδεχόμενο έγινε αντικείμενο φιλοσοφικών αναζητήσεων. Ο Καντ θεώρησε δεδομένο ότι έχουμε άμεση και ακριβή γνώση μερικών πραγμάτων -χώρος, χρόνος, αιτιότητα κ.λ.π. - και το ερμήνευσε με την υπόθεση ότι δεν έχουμε να κάνουμε με αυτά καθ? εαυτά τα πράγματα αλλά με τις μορφές της διαίσθησής μας γι? αυτά. Είναι εύλογο αυτές οι μορφές της σκέψης μας να δίνονται a priori, πριν δηλαδή από την εμπειρία. Το κύριο παράδειγμα του Καντ για a priori γνώση είναι τα θεωρήματα της γεωμετρίας, ipso verbo ο μανδύας του Ευκλείδη.

Η ιδέα ότι μπορούμε να παράγουμε a priori γνώση έχει τις ρίζες της στο ιστορικό γεγονός της μακροζωίας της ελληνικής γεωμετρίας, η οποία δεν αντικαταστάθηκε από μια γενικότερη θεωρία παρά μόνο στην εποχή μας. Ο πραγματικός λόγος της μακροζωίας της ελληνικής γεωμετρίας είναι η ακρίβεια με την οποία περιγράφει τη συμπεριφορά των σωμάτων στο γήινο περιβάλλον μας. Οι πρώτες αμφιβολίες δεν ανέκυψαν από πειραματικά στοιχεία αλλά από λογικές αφετηρίες. Κάποιοι μαθηματικοί θεώρησαν ένα από τα αξιώματα του Ευκλείδη -το περί των παραλλήλων ευθειών- λιγότερο προφανές από τα υπόλοιπα και άρχισαν να αμφιβάλλουν αν αυτό μπορούσε να προκύψει από τα άλλα αξιώματα. Όλες οι σχετικές απόπειρες όμως ήταν ανεπιτυχείς. Παρ' όλα αυτά συνεχίστηκαν, με στόχο να αποδειχθεί η ανεξαρτησία του εν λόγω αξιώματος από τα υπόλοιπα μέσω ενός γεωμετρικού συστήματος που ικανοποιεί όλα τα άλλα αξιώματα (πρώτος ασχολήθηκε με το ζήτημα ο Gauss, χωρίς όμως να δημοσιεύσει τίποτα, και στη συνέχεια οι Bolyai και Lobachevsky ανεξάρτητα). Αυτές οι προσπάθειες κατασκευής μη ευκλείδειων γεωμετρικών συστημάτων, τελικά, απέφεραν αποτέλεσμα. Ο Gauss μάλιστα έφτασε στο σημείο να κάνει μετρήσεις για να διαπιστώσει ποια γεωμετρία, εφαρμόζεται στον πραγματικό κόσμο μας. Τόσο αυτός όσο και ο διάδοχός του Riemann αναγνώριζαν τον καθαρά εμπειρικό χαραχτήρα της γεωμετρίας. Ο Riemann επινόησε τα μαθηματικά θεμέλια πάνω στα οποία, ο Αϊνστάιν επέτυχε στην , εποχή μας να αναγάγει τη γεωμετρία σε μέρος της φυσικής, μέσω της γενικής θεωρίας της σχετικότητας.

Η ιστορία της αστρονομίας είναι παράλληλη με εκείνη της γεωμετρίας, με τη διαφορά ότι μερικοί Έλληνες φιλόσοφοι είχαν ήδη σαφή ιδέα σχετικά με το σφαιρικό σχήμα της γης, την κεντρική θέση του ήλιου στο πλανητικό σύστημα και τις πραγματικές αποστάσεις των μελών του, ιδέες που χάθηκαν ή συσκοτίστηκαν, κατά τον Μεσαίωνα. Η Εκκλησία αποδεχόταν την ελληνική φιλοσοφία και επιστήμη όπως της παραδόθηκε από τον Αριστοτέλη και τον Πτολεμαίο. Από τη δική μας οπτική γωνία, αυτό το ιστορικό φαινόμενο σημαίνει πως η στασιμότητα της επιστήμης κατά τον Μεσαίωνα οφείλεται σε υπερεκτίμηση των νοητικών δραστηριοτήτων εις βάρος των υλικών φαινομένων -υπερεκτίμηση που οδήγησε στην προτίμηση των θεωρητικών αναζητήσεων εις βάρος των πειραματικών. Πράγματι, η εμφάνιση της σύγχρονης επιστήμης στην Αναγέννηση είχε τη μορφή μιας νέας φιλοσοφίας στην οποία θεωρούμε τον συστηματικό πειραματισμό ως κύρια πηγή της γνώσης.

Προφήτης ήταν ο Βάκων και πραγματικοί θεμελιωτές ο Γαλιλαίος και ο Νεύτων. Η Σχολαστική φιλοσοφία είχε ήδη διαβρωθεί από τον Καρτέσιο και άλλους φιλοσόφους, που όμως χρησιμοποίησαν κυρίως λογικά και μεταφυσικά επιχειρήματα. Η ουσιώδης διάκριση της εποχής μας από τον Μεσαίωνα είναι η παραίτηση από την τότε παράδοση και η ανακήρυξη της εμπειρίας ως πραγματικής πηγής της γνώσης. Η Αναγέννηση δεν επανέφερε μόνο την ελληνική, φιλολογία στο προσκήνιο, αλλά και ανέστησε, το ελληνικό πνεύμα, τη σκεπτική και συνάμα κατασκευαστική στάση της ελληνικής φιλοσοφίας. Στη συνέχεια ισχυροποιήθηκε η μέθοδος της επαγωγικής συλλογιστικής, που οδηγεί από μεμονωμένες παρατηρήσεις σε γενικούς νόμους. Η επαγωγική μέθοδος είναι δυνατόν να καταστεί επίσης αντικείμενο φιλοσοφικής ανάλυσης. Είναι όμως προφανές ότι κάτι τέτοιο προϋποθέτει όχι μόνο τη θεμελιώδη πίστη πως υπάρχουν φυσικοί νόμοι, αλλά και την ύπαρξη κριτηρίων για τη διάκριση των αυθεντικών κανονικοτήτων από τις τυχαίες καθώς και άλλων παρόμοιων αρχών. Δεν θέλω να σχολιάσω αυτά τα αφηρημένα προβλήματα. Θέλω μόνο να διατυπώσω την άποψη ότι η σύγχρονη επιστήμη εκθρόνισε την επαγωγική μέθοδο, κατάργησε την κυριαρχία της και της έδωσε τη θέση που της άρμοζε. Τόσο ο Γαλιλαίος-όσο και ο Νεύτων ήταν σαφέστατοι όσον αφορά τον επαγωγικό, χαρακτήρα της νέας φιλοσοφίας. Χρησιμοποιούσαν τις θεωρίες που διατύπωναν κατά τη σύνθεση των πειραματικών αποτελεσμάτων τους για να προτείνουν περαιτέρω πειράματα, τα οποία όταν κατέληγαν επιτυχώς θεωρούνταν ως επιβεβαιώσεις της θεωρίας. Αυτή είναι η νόμιμη επιστημονική μέθοδος, ένα μείγμα απαγωγής και επαγωγής το οποίο περιγράφεται σε αναρίθμητα βιβλία. Η ιστορία όμως δεν τελειώνει εδώ.

Τόσο ο Γαλιλαίος όσο και ο Νεύτων αγωνιούσαν να αποφύγουν τις μεταφυσικές αναζητήσεις (hypotheses non fingo: δεν επινοώ υποθέσεις). Κι όμως πολύ γρήγορα, μόλις οι νόμοι της μηχανικής είχαν πλήρως διατυπωθεί, εμφανίζονται προσπάθειες να απαχθούν αυτοί από αρχές που φαίνεται να μην έχουν εμπειρική προέλευση. Η σημαντικότερη από αυτές τις αρχές είναι της ελαχίστης δράσεως. Ο Maupertuis οδηγήθηκε σίγουρα σε αυτήν μέσω μιας τελολογικής ιδέας: η φύση θεωρήθηκε ως δρώσα ανθρωπίνως, επιδιώκοντας συγκεκριμένους σκοπούς τους οποίους προσπαθεί να εκπληρώσει με την ελάχιστη δυνατή «δράση». Φυσικά, είναι δύσκολο να εξηγηθεί γιατί αυτή η μαθηματική έκφραση, η δράση, είναι τόσο πολύτιμη στη φύση ώστε να την ξοδεύει τόσο φειδωλά. Σήμερα γνωρίζουμε πως οι πραγματικές τροχιές των σωμάτων δεν αντιστοιχούν σε πραγματικά ελάχιστα δράσης (εκτός από μικρά χρονικά διαστήματα) αλλά σε στάσιμες καταστάσεις, θεωρούμε την αρχή της ελαχίστης δράσεως απλώς ως ιδιαίτερα χρήσιμο και ισχυρό εργαλείο που συμπυκνώνει περίπλοκες διαφορικές εξισώσεις σε μια συνοπτική διατύπωση. [...]


ΠΗΓΗ: http://www.g-physics.com/2015/07/blog-post_13.html

Τελευταία Ενημέρωση στις Παρασκευή, 04 Νοέμβριος 2016 00:05  

ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ

ΜΕΓΑΛΕΣ ΑΝΑΚΑΛΥΨΕΙΣ

1965

Για πρώτη φορά ο άνθρωπος έχει στην κατοχή του φωτογραφίες της επιφάνειας του πλανήτη αρη.

Μαθητικο Συνεδριο Πληροφορικης

ΤVSpot Τεχνικού Μουσείου