Κυριακή 16 Ιανουαρίου 2011

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΣΤΟ ΜΕΣΑΙΩΝΑ

ΘΕΜΑΤΑ  1ης ΓΕ
ΘΕΜΑ 1: “Ιστορική Εξέλιξη
της Έννοιας της Δύναμης”
Η καταννόηση της
έννοιας της ‘Δύναμης’ είναι κομβική για την Επιστήμη της Φυσικής.
Περιγράψτε την
ιστορική εξέλιξη της έννοιας επικεντρώνοντας στο έργο των Ντεκάρτ και Λάϊμπνιτζ
καθώς και στην τελική διαμόρφωση της έννοιας από τον Νεύτωνα επισημαίνοντας τις
μεταξύ αυτών διαφοροποιήσεις.
Τον 17ο αιώνα εμφανίζονται στη
Φυσική Φιλοσοφία τρία νέα είδη «δυνάμεων» (υπάρχουν ήδη οι δυνάμεις της
Στατικής). Ο Descartes εισάγει την «ποσότητα κίνησης» (mv) ως μέτρο της
(εσωτερικής) «δύναμης» των κινούμενων σωμάτων. Ο Leibniz προτείνει τη «ζωντανή
δύναμη» (mv2) ως μέτρο της «δύναμης» αυτής. Τέλος, ο Νεύτων,
μετά από μακροχρόνια και βασανιστική πορεία, διαμορφώνει τη νευτώνεια
(σημερινή) δύναμη που είναι εξωτερική στο σώμα που την υφίσταται, μεταβάλει την
κίνηση και έχει ένα διπλό – συστημικό χαρακτήρα (δράση – αντίδραση).
Στην Αριστοτελική Φυσική υπάρχουν δύο είδη (τοπικών 3) κινήσεων: οι
φυσικές κινήσεις και οι βίαιες κινήσεις. Οι πρώτες (όπως π.χ. η πτώση ενός
βαρέως σώματος) οφείλονται σε εσωτερικές αιτίες και δε χρειάζονται εξωτερικές
δυνάμεις (το βάρος θεωρείται εσωτερική ιδιότητα του σώματος). Οι δεύτερες οφείλονται
σε εξωτερική αιτία, σε μια κινούσα δύναμη, η οποία είναι απαραίτητη όχι μόνο
για να ξεκινήσει η κίνηση αλλά και για να συντηρηθεί.[1]
Στην έννοια της δύναμης ο Γαλιλαίος δεν ξεφεύγει πολύ από τις
αριστοτελικές ιδέες. Η ρήξη του με τον αριστοτελισμό βρίσκεται στη διατύπωση
της αρχής της αδράνειας (σε μια πρώτη μορφή), σύμφωνα με την οποία η ομοιόμορφη
κίνηση σε λείο οριζόντιο επίπεδο είναι αέναη, αν δεν υπάρχει δύναμη για να την
διαταράξει. Και η κυκλική κίνηση των πλανητών όμως είναι για το Γαλιλαίο ένα
είδος φυσικής αδρανειακής κίνησης και δε χρειάζεται εξήγηση. [2]
Ο
René Descartes

διατυπώνει το σύστημα της Φυσικής Φιλοσοφίας του στις «Αρχές της Φιλοσοφίας»
(Principia Philosophiae)
. Το σύμπαν του Descartes αποτελείται από αενάως
κινούμενα σωματίδια, τα οποία συγκρούονται συνεχώς και μεταδίδουν την κίνησή
τους το ένα στο άλλο. Ο Θεός είναι αυτός που δημιούργησε την κίνηση στην αρχή
της δημιουργίας και έκτοτε η συνολική ποσότητά της κίνησης στο σύμπαν
διατηρείται σταθερή. Όλες οι δράσεις ανάγονται σε κρούσεις και γίνονται εξ
επαφής. Ακόμα και όταν φαίνεται να υπάρχει δράση από απόσταση (όπως π.χ. στον
μαγνήτη), αυτή στην πραγματικότητα οφείλεται στη δράση εξ επαφής των αόρατων
σωματιδίων του αιθέρα με τα σώματα.
Οι δύο πρώτοι «νόμοι της φύσης» του
Descartes περιγράφουν την αρχή της αδράνειας στην τελική (σημερινή) της μορφή:
«Ο
πρώτος νόμος της φύσης: το καθένα και όλα τα πράγματα, όσο μπορούν, πάντοτε
συνεχίζουν στην ίδια κατάσταση· και έτσι ό,τι βρίσκεται σε κίνηση, πάντοτε
συνεχίζει να κινείται…
Ο
δεύτερος νόμος της φύσης: όλες οι κινήσεις είναι αφ’ εαυτών ευθύγραμμες.
Επομένως κάθε σώμα που κινείται σε κύκλο πάντοτε τείνει να κινείται μακριά από
το κέντρο του κύκλου που διαγράφει.»
Σύμφωνα με την άποψη αυτή η κυκλική
κίνηση δεν είναι φυσική κίνηση και χρειάζεται εξωτερικές αιτίες για να
συντηρηθεί. Τίθεται έτσι για πρώτη φορά το ζήτημα της εξήγησης της τροχιακής
κίνησης των πλανητών και γενικότερα το αίτημα της δημιουργίας μιας Δυναμικής
συνεπούς με την αρχή της αδράνειας.
Ο τρίτος νόμος του Descartes
ασχολείται με την μεταβίβαση της κίνησης, που σύμφωνα με τη φιλοσοφία του
γίνεται μόνο μέσω της κρούσης.
«Ο
τρίτος νόμος: αν ένα σώμα συγκρουσθεί με ένα άλλο σώμα που είναι δυνατότερο
(fortiori) από αυτό, δεν χάνει τίποτα από τη κίνησή του· Αλλά αν συγκρουσθεί με
ένα ασθενέστερο (minus forti) σώμα, χάνει μια ποσότητα κίνησης ίση με αυτή που
προσδίδει στο άλλο σώμα.» [3]
Αυτό που καθορίζει τη συμπεριφορά
των σωμάτων στην κρούση είναι πόσο «δυνατά» είναι τα σώματα ως προς αυτήν, η
«δύναμη» που κατέχουν. Ο Descatres και οι επίγονοί του θα ξεκαθαρίσουν ότι
«δύναμη» αυτή, μια εσωτερική ιδιότητα των κινούμενων σωμάτων, είναι ανάλογη με
την «ποσότητα κίνησης» τους, δηλαδή ανάλογη με το «μέγεθός» τους (αργότερα θα
γίνει μάζα) και με την ταχύτητά τους (m·v ). Η συνολική «δύναμη» -
«ποσότητα κίνησης» στο σύμπαν διατηρείται σταθερή .[4]
Ο
Leibniz
διακρίνει
τις «νεκρές δυνάμεις» (vis mortuae), που είναι οι δυνάμεις της Στατικής, από
τις «ζωντανές δυνάμεις» (vis vivae), που είναι οι «δυνάμεις» της Δυναμικής,
δηλαδή οι «δυνάμε ις» των κινούμενων σωμάτων. Οι «ζωντανές δυνάμεις» παράγονται
από τις συνεχείς δράσεις των «νεκρών δυνάμεων» και ενυπάρχουν μέσα στα
κινούμενα σώματα. Με τη συνεχή δράση της βαρύτητας π.χ. το σώμα που πέφτει
αποκτά «ζωντανή δύναμη», ενώ, όπως θα δείξει ο (οπαδός του Leibniz) Johann
Bernoulli, η συνεχής (αλλά όχι σταθερή) δράση του συσπειρωμένου ελατηρίου
παράγει «ζωντανή δύναμη» στο σώμα που αυτό εκτινάσσει.
Ο Leibniz μετρά τις «ζωντανές
δυνάμεις» με τις αιτίες που τις δημιουργούν (ή με τα αποτελέσματα που μπορούν
να παράγουν). Στην πτώση ενός σώματος π.χ. η αιτία της «ζωντανής δύναμης» είναι
η κάθοδος του βάρους του και μέτρο της το γινόμενο του βάρους με το ύψος
καθόδου. Έτσι, η «ζωντανή δύναμη» προκύπτει ανάλογη με τη μάζα του σώματος και
με το τετράγωνο της ταχύτητας που αυτό αποκτά (δηλαδή ανάλογη με m·v2.
Με τις κρούσεις, οι «ζωντανές δυνάμεις» μεταβιβάζονται από σώμα σε σώμα, χωρίς
να καταστρέφονται. Η συνολική «ζωντανή δύναμη» στο σύμπαν διατηρείται σταθερή.  
Ο
Ισαάκ Νεύτων

ασχολείται με τα ζητήματα που θέτει στη Δυναμική η αρχή της αδράνειας. Τέτοια
είναι π.χ. πώς παράγεται η επιταχυνόμενη κίνηση στην ελεύθερη πτώση, τί
αναγκάζει τους πλανήτες να κάνουν ελλειπτική κίνηση, πώς εξηγούνται οι νόμοι
του Keppler, τί σχέση έχει η κίνηση των πλανητών με την πτώση των σωμάτων κ.α.
Οι έρευνές του αυτές φαίνεται να τον προετοιμάζουν για την ιδέα της ελκτικής
βαρυτικής δύναμης εξ αποστάσεως, τουλάχιστον μέχρι το 1679 όμως οι υπολογισμοί
του πάνω στην τροχιακή κίνηση των πλανητών διατυπώνονται με όρους φυγόκεντρης
δύναμης, δηλαδή με τους όρους του Descartes και του Huygens .[5]
Το 1679 παίρνει μια επιστολή από τον
Robert Hooke, τότε γραμματέα στη Royal Society, στην οποία η κίνηση των
πλανητών σκιαγραφείται με όρους μιας έλξης προς το κέντρο και όχι μιας τάσης
για απομάκρυνση από το κέντρο:
Η επιστολή του Hooke φαίνεται να
δίνει το έναυσμα στο Νεύτωνα να αναδιατυπώσει τις έρευνές του για τις
πλανητικές κινήσεις με όρους ελκτικών δυνάμεων προς το κέντρο και να οδηγηθεί
στις «Μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας»  τις οποίες δημοσιεύει το 1687 . Κεντρικό
μέγεθος σ’ αυτές είναι η δύναμη, ένα εξωτερικό στα κινούμενα σώματα αίτιο, που
μεταβάλει την κίνηση τους.
«Ορισμός
IV. Μια επιβαλλόμενη δύναμη (vis impressa) είναι μια δράση που ασκείται πάνω σε
ένα σώμα για να αλλάξει την κατάστασή του είτε της ηρεμίας είτε της ομοιόμορφης
κίνησης σε ευθεία γραμμή. Αυτή η δύναμη συνίσταται στη δράση μόνο και δεν
παραμένει στο σώμα όταν η δράση σταματήσει.» 
Σχετικός
είναι και ο δεύτερος νόμος του (ο πρώτος αφορά την αρχή της αδράνειας): «Νόμος
II. Η μεταβολή της κίνησης είναι ανάλογη με την επιβαλλόμενη κινούσα δύναμη και
γίνεται στη κατεύθυνση της ευθείας γραμμής στην οποία αυτή η δύναμη
επιβάλλεται.»
Παρατηρούμε ότι για το Νεύτωνα η
δύναμη είναι ανάλογη με τη μεταβολή της κίνησης (δηλαδή, με τον σημερινό
συμβολισμό, ανάλογη με Δmv ) και όχι ανάλογη με το ρυθμό της μεταβολής
της κίνησης ( Δmv/Δt ), όπως είναι η σημερινή διατύπωση του νόμου. Αυτό,
σύμφωνα με τους ιστορικούς, οφείλεται στην επιρροή της καρτεσιανής φυσικής και
της μηχανικής των κρούσεων του 17ου αιώνα, που βλέπει τις κρούσεις
ως τους μοναδικούς τρόπους δράσης και ως ακαριαίες διαδικασίες . [6]
Ένα άλλο χαρακτηριστικό της
νευτώνειας δύναμης είναι ο ουσιαστικά διπλός χαρακτήρας της, όπως παρουσιάζεται
με τον 3ο νόμο.
Κάθε δύναμη συνοδεύεται πάντοτε από μια αντίδραση.
«Νόμος
III. Σε κάθε δράση υπάρχει πάντοτε μια αντίθετη και ίση αντίδραση. Με άλλα
λόγια, οι δράσεις δύο σωμάτων του ενός πάνω στο άλλο είναι πάντοτε ίσες και
πάντοτε σε αντίθετη κατεύθυνση.» [7]
Φαίνεται λοιπόν ο 3ος νόμος  να προκύπτει άμεσα από τους νόμους της
κρούσης (όπως τουλάχιστον είχαν διαμορφωθεί από τον Descartes και τους
επιγόνους του). Αφού ένα σώμα που συγκρούεται δίνει στο άλλο σώμα τόση κίνηση
(«ποσότητα κίνησης») όση ακριβώς είναι αυτή που χάνει και αφού η μεταβολή της
κίνησης είναι ίση με τη δύναμη, οι ίσες μεταβολές στην κίνηση συνεπάγονται και
ίσες δυνάμεις.
Εκτός όμως από την επιβαλλόμενη
εξωτερική δύναμη, παρουσιάζεται στις «Principia» και μια άλλη «δύναμη»:
η «έμφυτη δύναμη» (vis insita) ή «δύναμη της αδράνειας».
Στο σχόλιο που γράφει γι’ αυτήν, ο
Νεύτων επεξηγεί ότι η «έμφυτη δύναμη» ασκείται από το σώμα μόνο όταν μια
εξωτερική δύναμη μεταβάλλει την κατάστασή του (της ηρεμίας ή της κίνησης) και
μόνο κατά τη διάρκεια της μεταβολής αυτής. Η έννοια αυτή, που ο Νεύτων συνδέει
με τη φυγόκεντρη δύναμη, υποδηλώνει έμμεσα ότι η κίνηση συνοδεύεται από μια
εσωτερική «δύναμη» που τη συντηρεί και, κατά πάσα πιθανότητα, είναι ένα
υπόλειμμα καρτεσιανών αλλά και προκλασικών (αριστοτελικών - μεσαιωνικών)
απόψεων για την κίνηση[8] .
 Η ιδέα της εσωτερικής «δύναμης» των κινούμενων
σωμάτων, η οποία κυριαρχεί στη Φυσική Φιλοσοφία του 17ου αιώνα,
φαίνεται να λειτουργεί ως επιστημολογικό εμπόδιο στη διαμόρφωση και στην
αποδοχή της νευτώνειας δύναμης και χρειάσθηκε μακροχρόνια διανοητική προσπάθεια
για να ξεπερασθεί .
Στη
Γαλλία η Νευτώνεια Μηχανική συνδιαλέγεται με τον κυρίαρχο καρτεσιανισμό και
τροποποιείται από αυτόν ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις ενσωματώνονται σε αυτήν
και λαϊβνίτειες ιδέες. Πρακτικά, η Νευτώνεια Μηχανική γίνεται αποδεκτή ως μια
καλή μαθηματική περιγραφή του κόσμου, κρατείται όμως και η Καρτεσιανή Φυσική
για την αιτιακή εξήγηση του κόσμου.
Ο d’ Alembert θεωρεί ότι η ιδέα της
«δύναμης» είναι ασαφής και έχει νόημα μόνο όταν σηματοδοτεί ένα παρατηρούμενο
αποτέλεσμα. Επειδή όμως τα αποτελέσματα ποικίλουν ανάλογα με την περίσταση,
υπάρχουν και διαφορετικές μορφές «δύναμης». Αυτές είναι: η «νεκρή δύναμη», όταν
η κίνηση εμποδίζεται εντελώς· η «ποσότητα κίνησης», όταν η κίνηση είναι
ομοιόμορφη· και η «ζωντανή δύναμη», όταν η κίνηση επιβραδύνεται υπερνικώντας
εμπόδια (d’ Alembert 1743).
Καθώς η ιδέα της νευτώνειας δύναμης,
λόγω και τις αποτελεσματικότητάς της στη λύση των προβλημάτων, γίνεται σταδιακά
αποδεκτή , οι άλλες «δυνάμεις», δηλαδή η «ποσότητα της κίνησης» και η «ζωντανή
δύναμη», εξακολουθούν να βρίσκονται εν χρήσει, πράγμα που δημιουργεί σύγχυση.
Η διαφοροποίηση των εννοιών της
δύναμης θα γίνει τελικά με τη συγκρότηση των ενεργειακών εννοιών γύρω στα μέσα
του 19ου αιώνα. Η νευτώνεια δύναμη θα διατηρήσει το όνομα «δύναμη», η «δύναμη
των κινούμενων σωμάτων» ως «ποσότητα κίνησης» ( m·v ) θα κρατήσει το
όνομα «ορμή» (momentum), ενώ η «ζωντανή δύναμη» ( m·v2 )
θα ονομασθεί «κινητική ενέργεια».
ΘΕΜΑ 2: “Η επιστημονική
μέθοδος”
Κατα την
επιστημονική επανάσταση εισάγεται η νέα επιστημονική μέθοδος η οποία αποτελεί
το κύριο σημείο διαφοροποίησης της νέας επιστήμης από την αρχαία και
μεσαιωνική.
Α) Σχολιάστε τη φράση
του Γαλιλαίου: “το βιβλίο της φύσης είναι γραμμένο στη γλώσσα των μαθηματικών”
και συζητήστε τον συνδυασμό μαθηματικής απόδειξης και πειραματικής επιβεβαίωσης
στη μέθοδο του Γαλιλαίου.
Η
αναβίωση των κινημάτων του νεοπυθαγορισμού και του νεοπλατωνισμού κατά τον
ύστερο μεσαίωνα καλλιέργησε ένα κλίμα για την επικράτηση νέων ιδεών στο χώρο της
επιστήμης.
Παρουσιάζεται
μια εικόνα του κόσμου που ταιριάζει με τον ανθρωπισμό. Στο
σύμπαν κυριαρχούν οι αριθμοί και η
φυσική τάξη. Με την αναβίωση του  επικράτησε μια τάση για τη μαθηματικοποίηση στη γνώση και τη χρήση
γεωμετρικών μεθόδων.
Από τον 13ο αιώνα με τους Γκροσσετέστ και Μπέικον
γίνεται λόγος για μαθηματικοποίηση της επιστήμης και τον πειραματισμό.
Ο Μπέικον θεωρεί τον πειραματισμό ανώτατο κριτήριο της
αλήθειας, αν και τα πειράματα του είναι παρατήρηση του κοινού νου. Διατυπώνει
τις μεθοδολογικές αρχές αλλά δεν τις ακολουθεί. [9]
Toν 14ο αιώνα είχε ξεκινήσει μια συζήτηση περί
πειραμάτων.
Μετά την
καταδίκη του 1277 «η αναγνώριση του γεγονότος ότι ο Θεός θα μπορούσε να είχε
δημιουργήσει όποιον κόσμο επιθυμούσε, οδήγησε τους φυσικούς φιλοσόφους του 14ου
αιώνα να διαμορφώσουν μια εμπειρική φυσική φιλοσοφία, η οποία βοήθησε στην
ανάδυση της νεώτερης επιστήμης.» [10]
 Το 14ο αιώνα το κίνημα του νομιναλισμού δίνει
έμφαση στην εμπειρική πραγματικότητα ως θεμέλιο της επιστημονικής αλήθειας.[11]
Ο Γαλιλαίος προχώρησε στην ερμηνεία της ανάλυσης και
της σύνθεσης όχι μόνο
ως λογικών αλλά ως εμπειρικών διαδικασιών.
Η πρώτη συστηματική σειρά πειραμάτων οργανώθηκε από τον Γαλιλαίο. Μέσα από τα
πειράματα του και τις παρατηρήσεις του γκρέμισε οριστικά το αριστοτελικό
κοσμοείδωλο και έθεσε τα θεμέλια της σύγχρονης φυσικής. Με τις παρατηρήσεις που
έκανε από το τηλεσκόπιο συνέβαλε στην οριστική επικράτηση του κοπερνίκειου
συστήματος.
Διατύπωσε
την αρχή της αδράνειας και έθεσε τα θεμέλια για τη μηχανική ερμηνεία του
φυσικού συστήματος[12] .
Στην
εξέλιξη της πειραματικής μεθόδου συνέβαλε η επινόηση νέων οργάνων και τεχνικών.
Από το σώζειν τα φαινόμενα με τον Γαλιλαίο και την Επιστημονική Επανάσταση
οδηγηθήκαμε στην έρευνα πίσω από τα φαινόμενα, τι κρύβεται δηλαδή πίσω από αυτά
με βάση την έρευνα, το πείραμα.[13] 
Η σπουδαιότητα της συνεισφοράς του
Γαλιλαίου βρίσκεται στο ότι ενάντια στην κυρίαρχη τότε άποψη της Aριστοτελικής
παράδοσης που θεωρούσε ότι τα μαθηματικά δεν μπορούσαν να εφαρμοστούν στα
προβλήματα του φυσικού κόσμου, επεζήτησε να δημιουργήσει μια Φυσική βασισμένη
στη μαθηματικοποίηση.
Oι θεολόγοι μαθηματικοί του μεσαίωνα
συσσώρευσαν ένα όγκο μαθηματικής γνώσης που ποτέ δε διανοήθηκαν να
χρησιμοποιήσουν στη μελέτη των φυσικών προβλημάτων. O Γαλιλαίος ξεκινά από την
πραγματικότητα των φυσικών φαινομένων. Δεν τα εξιδανικεύει ώστε να βρουν
αντίστοιχο στις μαθηματικές μορφές αλλά αντίθετα οι μαθηματικές έννοιες περνούν
στο χώρο της Φυσικής. Aυτή την έννοια έχει η φράση του "Tο βιβλίο της
φύσης είναι γραμμένο στη γλώσσα των Μαθηματικών".[14]
Οι ιστορικοί της επιστήμης ασχολήθηκαν με
το ζήτημα των "νοητικών πειραμάτων" του Γαλιλαίου. Mε την άποψη
δηλαδή ότι ο Γαλιλαίος δεν έκανε πειράματα απλά τα αναπαρήγαγε στο μυαλό του
και τα περιέγραφε στα έργα του σαν να τα είχε κάνει. Όμως,  α) η ανακάλυψη και μελέτη των αρχείων των
πειραματικών μετρήσεων του Γαλιλαίου από τον S. Drake  και  β)
η αναπαραγωγή των πειραμάτων στο κεκλιμένο επίπεδο με τον τρόπο που τα
περιγράφει ο Γαλιλαίος και χρησιμοποιώντας τα όργανα που αναφέρει (υδρόμετρα
και ζυγαριές για τη μέτρηση του χρόνου), τα οποία έδωσαν αποτελέσματα ακριβώς
ίδια με εκείνα που ισχυρίζεται ότι πήρε ο Γαλιλαίος, δεν αφήνουν περιθώρια
αποδοχής πλέον αυτής της άποψης .[15]
 Tα
πειράματα στο κεκλιμένο επίπεδο ήταν πειράματα επιβεβαίωσης της μαθηματικής
απόδειξης με τα αποτελέσματά τους να επαληθεύουν τα μαθηματικά πορίσματα. Xωρίς
την ένταξή τους στο κατάλληλο μαθηματικό εννοιολογικό πλαίσιο, τα αποτελέσματά
τους θα ήταν αναξιόπιστα.[16]
Tα συμπεράσματα που προκύπτουν από την
κριτική θεώρηση του έργου του Γαλιλαίου μπορούν να συνοψισθούν ως εξής:
·        H αντίληψη των θεολόγων
μαθηματικών και σχολαστικών του μεσαίωνα ότι οι μαθηματικές έννοιες της
κινηματικής αναφέρονται σε ένα κόσμο διαφορετικό από τον αισθητό στάθηκε
εμπόδιο στην αξιοποίηση των εμπειρικών δεδομένων και παρατηρήσεων που
αμφισβητούσαν την προηγούμενη αριστοτελική θεώρηση της κίνησης.
·        Στο έργο του Γαλιλαίου
πραγματοποιείται η λειτουργική ενοποίηση του Πειράματος και των Mαθηματικών. Oι
μαθηματικές έννοιες αποκτούν μια άλλη διάσταση, γίνονται συνιστώσες της φυσικής
πραγματικότητας. Επιπλέον, η εμπειρία και τα πειραματικά δεδομένα αποκτούν
σημασία μόνο με τη διαμεσολάβηση του κατάλληλου μαθηματικού εννοιολογικού
πλαισίου.
·        Ο Γαλιλαίος καθιερώνει την
πειραματική μέθοδο ως το σε τελική ανάλυση προσδιοριστικό στοιχείο στην
επιστήμη, ως το κριτήριο της πράξης στη Φυσική.
Πράγματι η διαμόρφωση της Φυσικής ως
επιστήμης συνδέεται οργανικά :
(i) με την καθιέρωση της πειραματικής
μεθόδου ως το σε τελική ανάλυση κριτήριο επιβεβαίωσης ή διάψευσης των
ερμηνευτικών της σχημάτων, και
(ii) με την μαθηματική συγκρότηση των
σχέσεων ανάμεσα στις έννοιες της θεωρίας.
H ανάπτυξη της επιστήμης είναι μια ιστορική
διαδικασία όπου θεωρία και πείραμα βρίσκονται σε ένα δυναμικό αλληλοκαθορισμό.
Tο ερμηνευτικό σχήμα μπορεί να πάρει το χαρακτήρα προτύπου (μοντέλου) στο οποίο
υπάρχει η δυνατότητα απεικόνισης (μορφισμού) ανάμεσα στις δυνατές δομές και
σχέσεις της πραγματικότητας που περιγράφεται (ερμηνεύεται) και στη γλώσσα των
Mαθηματικών.
Θα ήταν λάθος να θεωρηθεί το πρότυπο
(μοντέλο) απλά και μόνο ως μαθηματική κατασκευή. Oι μαθηματικές σχέσεις
εκφράζουν φυσικά μεγέθη, σχέσεις και ιδιότητες που υπάρχουν σ' αυτά. O
μορφισμός στον οποίο αναφερθήκαμε γίνεται κατανοητός στη βάση του ότι τα
Mαθηματικά αναπτύχθηκαν μέσα από την πράξη, ως η έκφραση σχέσεων ανάμεσα σε
στοιχεία της αντικειμενικής πραγματικότητας .
H συνάρθρωση με τα Mαθηματικά είναι
συστατική της φυσικής θεωρίας: κάθε συνέπεια της μαθηματικής δομής οφείλει να
έχει φυσικό αντίστοιχο, φυσικό περιεχόμενο, να είναι πειραματικά επαληθεύσιμη.
Kαι αντίστροφα: κάθε επιμέρους σύνολο πειραματικών δεδομένων διαρθρώνεται
επιστημονικά όταν οργανώνεται στη βάση μιας θεωρίας που υποβαστάζεται από μία
συγκεκριμένη μαθηματική δομή.[17]
β) Τι εννοεί ο
Νεύτωνας με την περίφημη φράση: “Hypotheses non Figo” (“Δεν πιστεύω στις
Υποθέσεις…οι Υποθέσεις δεν έχουν θέση στην Πειραματική Φιλοσοφία”);
Ο
Νεύτωνας κατανοούσε τον εαυτό του κατά κύριο λόγο ως φιλόσοφο. Επιζητούσε να
τοποθετήσει τη φιλοσοφία σε μία καινούργια φυσιοκεντρική βάση και  να κυρώσει τη φυσική εμπειρία ως μοναδικό
θεμέλιο και αναφορά της γνώσης. Και σε αυτή την κατεύθυνση στοχεύουν τα
καταληκτικά μεθοδολογικά κεφάλαια των Principia που καθιερώνουν τους νέους
«κανόνες λογισμού στη φιλοσοφία». Ο πιο σημαντικός από τους κανόνες αυτούς
είναι ο IV:
<<Στην
πειραματική φιλοσοφία θεωρούμε τις προτάσεις οι οποίες συνάγονται διά γενικής
επαγωγής από τα φαινόμενα ως επακριβώς ή σχεδόν αληθείς, ασχέτως αν είναι
δυνατόν να φαντασθούμε κάποιες αντίθετες υποθέσεις. Και αυτό μέχρι τη στιγμή
που θα σημειωθούν άλλα φαινόμενα, διά των οποίων θα καταστούν πλέον ακριβείς ή
επιδεκτικές εξαιρέσεων. >>
Από
τη σκοπιά αυτή η κρίσιμη συνθήκη είναι η αποφυγή αυθαίρετων και εμπειρικά
αστήρικτων υποθέσεων, η χρήση δηλαδή της φαντασίας που έχει αποκοπεί από το
φυσικό υπόβαθρο και επιδίδεται σε εικασίες σχετικά με την οντολογική
αναγκαιότητα των πραγμάτων. Κριτήριο για την εγκυρότητα των θεωριών είναι ο
αποκλεισμός αυτού του τύπου της μεταφυσικής. [18]
Ο
επιστήμονας περιγράφει αποκλειστικά τις αιτιακές διαπλοκές που ξεπροβάλουν μέσα
από τη συστηματική παρατήρηση των φαινομένων της εμπειρίας, χωρίς να προχωράει
στους «βαθείς» μεταφυσικούς λόγους που εξηγούν γιατί είναι ανάγκη να υφίστανται
αυτές οι νομοτελειακές διασυνδέσεις και όχι άλλες.
Αποδίδει
στη φύση μηχανιστικές ιδιότητες. Αν και η μέθοδός του θεμελιώνεται με τα
αξιώματα και μέσω αυτών τολμάει να αναφερθεί σε μια «μαγική» δύναμη που δρα από
απόσταση και μάλιστα στο κενό, οι αποδείξεις στηρίζονται σε εμπειρική βάση, με
συστηματικό πείραμα ακολουθώντας τη βακωνική λογική, καθώς και με πλήρη
ποσοτικοποίηση σύμφωνα με τη μεθοδολογία του Γαλιλαίου.[19]
Ο
Νεύτωνας προσπάθησε να περιορίσει το περιεχόμενο της «πειραματικής του
φιλοσοφίας» σε προτάσεις σχετικές με τις φανερές ποιότητες, σε «θεωρίες», που
παράγονται από αυτές τις προτάσεις και σε ερωτήματα, που κατευθύνουν την
παραπέρα έρευνα. Ειδικότερα, προσπάθησε να αποκλείσει «υποθέσεις» από την
πειραματική φιλοσοφία.
Η
χρήση των όρων «θεωρία» και «υπόθεση» δεν ταιριάζει στη σύγχρονη χρήση. Οι
«υποθέσεις» σε μια από τις σημασίες, που ο Νεύτωνας απέδιδε στον όρο, είναι
προτάσεις για όρους που παριστάνουν «απόκρυφες ποιότητες», για τις οποίες οι
μέθοδοι μέτρησης δεν είναι γνωστές. [20]
Αποφεύγει
ρητά να διερευνήσει ή να προσπαθήσει να εξηγήσει με υποθέσεις τα κρυφά
μεταφυσικά αίτια που βρίσκονται πίσω από αυτό που παρατηρεί. Περιορίζεται στην
περιγραφή των αιτιακών διαπλοκών που παρατηρεί. Δεν επιδίδεται στην κατασκευή
φανταστικών υποθέσεων, εννοώντας αυτές ακριβώς τις υποθέσεις για τα βαθύτερα
αίτια των πραγμάτων με τις οποίες ασχολήθηκε τόσο πολύ η μεσαιωνική φιλοσοφία.
Υπερασπίστηκε
τις παραπάνω θέσεις για την θεωρία του της βαρυτικής έλξης . Η ιδέα του κενού
και της έλξης από απόσταση που εισήγαγε ο Νεύτωνας προκάλεσε αντιδράσεις στην
τότε επιστημονική κοινότητα που ερμήνευε τη βαρυτική έλξη με τη βοήθεια της
καρτεσιανής υπόθεσης των περιδονούμενων στροβίλων του αέρα.
Επειδή
δεν ήθελε να θέσει σε κίνδυνο τη θεωρία του συνδέοντάς την με κάποια ιδιαίτερη
υπόθεση για την υποκείμενη αιτία της έλξης έγραψε:
<< Δεν επινοώ
υποθέσεις>>(<<
Hypotheses
non
fingo>>)[21]
Η
μεθοδολογία του, όχι μόνον δεν αποκλείει, αντιθέτως απαιτεί, τη χρήση υποθέσεων
με την αυστηρή τεχνική σημασία που δίνει στον όρο η σύγχρονη επιστήμη.
Προσπάθησε
να επεξεργαστεί υποθέσεις, που ερμηνεύουν συσχετισμούς ανάμεσα σε φανερές
ποιότητες. Ο Νεύτωνας τόνισε, ότι ο ρόλος τέτοιων υποθέσεων είναι να στοχεύουν
στη μελλοντική έρευνα και όχι να αποτελούν αντικείμενα στείρων συζητήσεων.
Με
την έννοια όμως ότι κράτησε έναν αυστηρό διαχωρισμό ανάμεσα στα αποδεδειγμένα
συμπεράσματα και στις υποθέσεις που είχαν σκοπό να τα εξηγήσουν και ότι
αρνήθηκε να αποδυναμώσει τις αποδείξεις με εικασίες, η δήλωση Hypotheses non
Fingo μπορεί να γίνει αποδεκτή.[22]
Βιβλιογραφία
Β. Καλδής, Φυσικές Επιστήμες: Ιστορία και Φιλοσοφία –
Εγχειρίδιο Μελέτης, ΕΑΠ.
Ε. Μπιτσάκης, Ο Δαίμων του Αϊνστάιν, Gutenberg ,Αθήνα 2000.
Δ. Σαρδέλης ,Ο Νόμος της Ελεύθερης πτώσης, Gutenberg ,Θεμέλιο των  Επιστημών -2ος τόμος , ΕΕΦ
J. Cushing, Φιλοσοφικές Έννοιες στη Φυσική, Leader Books.
J.D. Berndi  , Η Επιστήμη στην Ιστορία , Αθήνα 1983,  Ι. Ζαχαρόπουλος ,2ος τόμος
M. Jammer
,Concepts of Force, chapter 6,7 ,
διαδίκτυο.



[1] D.C. Lindberg,Οι Απαρχές της
Δυτικής Επιστήμης
,  ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΕΜΠ,2003
[2] (R.
Westfall, Η Συγκρότηση της Σύγχρονης Επιστήμης, ΠΕΚ, μτφρ. Ζήση Κρινώ,
Ηράκλειο 1995
).
[3] (R.
Westfall, Η Συγκρότηση της Σύγχρονης Επιστήμης, ΠΕΚ, μτφρ. Ζήση Κρινώ,
Ηράκλειο 1995
).
[4] (R.
Westfall, Η Συγκρότηση της Σύγχρονης Επιστήμης, ΠΕΚ, μτφρ. Ζήση Κρινώ,
Ηράκλειο 1995
).
[5] (R.
Westfall, Η Συγκρότηση της Σύγχρονης Επιστήμης, ΠΕΚ, μτφρ. Ζήση Κρινώ,
Ηράκλειο 1995
).
[6] (J.Powers ,Φιλοσοφία και νέα
Φυσική
, ΠΕΚ, Ηράκλειο
1995,σελ 53-60)
[7]
Κ.Γαβρόγλου κλπ ,Η ιστορία της Φυσικής και της Χημείας ,τόμος Α ΚΕΦ 3,4
[8] (R.
Westfall, Η Συγκρότηση της Σύγχρονης Επιστήμης, ΠΕΚ, μτφρ. Ζήση Κρινώ,
Ηράκλειο 1995
).
[9] Κ.
ΓΑΒΡΟΓΛΟΥ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΤΡΑ 2003
[10]  D.C. Lindberg,Οι Απαρχές της Δυτικής Επιστήμης, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΕΜΠ,2003 σελ 340
[11] D.C. Lindberg,Οι Απαρχές της
Δυτικής Επιστήμης
,  ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΕΜΠ,2003
[12] (R.Westfall σελ 21-34 Η Συγκρότηση της Σύγχροονης Επιστήμης ΠΕΚ )
[13] (A.F. Chamers Τι είναι αυτό που λέμε Επιστήμη ,ΠΕΚ, Ηράκλειο 2007, σελ 111-117)
[14] Μαθηματικές
Έννοιες και Πείραμα : Η Πορεία του Γαλιλαίου
Ευγενία Γ. Κολέζα
& Κων. Δ. Σκορδούλης
[15] J.Losee  σελ 86-88: Α Historical Introduction to the
PHILOSOPHY of SCIENCE, FOYRTH EDITION ,OXFORD UNIVERSITY PRESS
[16] J.LOSEE  Α Historical Introduction to the
PHILOSOPHY of SCIENCE, FOYRTH EDITION ,OXFORD UNIVERSITY PRESS
[17]
Μαθηματικές Έννοιες και Πείραμα : Η Πορεία του Γαλιλαίου
Ευγενία Γ. Κολέζα & Κων. Δ.
Σκορδούλης
[18]http://sites.google.com/site/epistemologiaphysikonepistemon/semeioses,
Η Νευτώνια Σύνθεση και ο θρίαμβος της Μηχανιστικής Φιλοσοφίας, Ενότητα
3.2, σελ 5
[20] J.Losee, A Historical Introduction to the
PHILOSOPHY of SCIENCE, Newton’s Axiomatic Method,OXFORD UNIVERSITY PRESS
.
[21] J.Losee, A Historical Introduction to the
PHILOSOPHY of SCIENCE, Newton’s Axiomatic Method,OXFORD UNIVERSITY PRESS
[22]
R. Westfall, Η Συγκρότηση της
Σύγχρονης Επιστήμης
, ΠΕΚ, μτφρ. Ζήση Κρινώ, Ηράκλειο 1995 σελ. 66

1 σχόλιο:

  1. Αυτά είναι τα θέματα των Γραπτών Εργασιών της ΚΦΕ-60 του ΕΑΠ.
    Σωστά?
    Πως συμβάλλουν στο Β Επίπεδο Επιμόρφωσης? Θα ήθελα να γνωρίζω.

    ΑπάντησηΔιαγραφή