Φυσική & Φιλοσοφία (105 άρθρα)

Πώς ανακαλύφθηκε ο μετρητής ακτινοβολίας Geiger που χρησιμοποιείται ευρέως στα πυρηνικά εργοστάσια;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Η αλληλεπίδραση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ή των φορτισμένων σωματιδίων με την ύλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να την ανίχνευση της ακτινοβολίας ενός ραδιενεργού υλικού ή των προϊόντων μιας πυρηνικής αντίδρασης. Oι διατάξεις που εκμεταλλεύονται την ιδιότητα αυτή και χρησιμοποιούνται στα πειράματα πυρηνικής φυσικής ή στην καταμέτρηση της ραδιενέργειας ονομάζονται ανιχνευτές.
Ένας από τους πρώτους ανιχνευτές κατασκευάστηκε πριν από 105 χρόνια από τον Γερμανό φυσικό Hans Geiger.

Το πείραμα του Rutherford

Geiger και Rutherford

Geiger και Rutherford

Μια συζήτηση για την ιστορία της ανακάλυψης της δομής του ατόμου είναι αδύνατη χωρίς την αναφορά στο περίφημο πείραμα του Rutherford το 1909. Μέχρι τότε κυριαρχούσε το μοντέλο του Thomson, του επιστήμονα που είχε ανακαλύψει το ηλεκτρόνιο. Σύμφωνα με το πρότυπο του Thomson το άτομο αποτελείται από μια σφαίρα θετικού φορτίου, ομοιόμορφα κατανεμημένου, μέσα στο οποίο είναι ενσωματωμένα τα ηλεκτρόνια, όπως οι σταφίδες μέσα σε ένα σφαιρικό σταφιδόψωμο.

Στα πειράματα του Rutherford μια δέσμη θετικά φορτισμένων σωματίων άλφα (πυρήνες ηλίου) κατευθύνονταν σε λεπτό μεταλλικό φύλλο χρυσού (στόχος). Σύμφωνα με το πρότυπο του Thomson, η δέσμη των σωματίων α δεν θα έπρεπε έχει σημαντική απόκλιση.

Ο Rutherford παρατήρησε ότι τα περισσότερα από τα σωμάτια α διέρχονται μέσα από το στόχο σχεδόν ανεπηρέαστα, σαν να κινούνται μέσα σε σχεδόν κενό χώρο. Μερικά όμως απέκλιναν κατά 180°. Αυτό θα μπορούσε να συμβεί μόνο, αν το θετικό φορτίο είναι συγκεντρωμένο σε μικρό χώρο, ώστε να ασκεί στα σωμάτια α μεγάλες απωστικές ηλεκτρικές δυνάμεις.

Για να ερμηνεύσει ο Rutherford τις παρατηρήσεις του, πρότεινε ένα πρότυπο σύμφωνα με το οποίο: Το άτομο αποτελείται από μία πολύ μικρή περιοχή στην οποία είναι συγκεντρωμένο όλο το θετικό φορτίο και σχεδόν όλη η μάζα του ατόμου. Η περιοχή αυτή ονομάζεται πυρήνας. Ο πυρήνας περιβάλλεται από ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια πρέπει να κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε κυκλικές τροχιές, όπως οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο, γιατί, αν ήταν ακίνητα, θα έπεφταν πάνω στον πυρήνα εξαιτίας της ηλεκτρικής έλξης που δέχονται από αυτόν.

(α) Τα σωμάτια α αποκλίνουν κατά μικρή γωνία σύμφωνα με το πρότυπο του Thomson. (β) Τα σωμάτια α αποκλίνουν κατά μεγάλη γωνία σύμφωνα με το πρότυπο τον Rutherford.

(α) Τα σωμάτια α αποκλίνουν κατά μικρή γωνία σύμφωνα με το πρότυπο του Thomson. (β) Τα σωμάτια α αποκλίνουν κατά μεγάλη γωνία σύμφωνα με το πρότυπο τον Rutherford.

Το «πλανητικό» μοντέλο του Rutherford  άνοιξε το δρόμο στον Niels Bohr για να αναπτύξει το δικό του ατομικό πρότυπο, το οποίο σήμερα παίζει σημαντικό παιδαγωγικό ρόλο.

Κρίσιμο ρόλο στο πείραμα Rutherford έπαιξε και ο βοηθός του, ο Hans Geiger.

Ο απαριθμητής Geiger

Ο Hans Geiger γεννήθηκε το 1882 στο Erlangen της Γερμανίας και σπούδασε φυσική στο πανεπιστήμιο του Μονάχου. Μετά την ολοκλήρωση της διδακτορικής του διατριβής σχετικά με τις ηλεκτρικές εκκενώσεις των αερίων, μετακόμισε στην Αγγλία για να εργαστεί στο εργαστήριο του Rutherford, στο Πανεπιστήμιο του Manchester. Εκεί ο Geiger, σε συνεργασία με τον Ernest Marsden, συμμετείχαν στο περίφημο πείραμα του Rutherford, όπου τα σωματίδια άλφα ανιχνεύονταν αρχικά ως σπινθηρισμοί φωτός σε μια οθόνη.

Για πολλά χρόνια μετά την έναρξη της έρευνας του ατομικού πυρήνα, κύριο όργανο για την ανίχνευση ακτινοβολίας υπήρξε ο ανθρώπινος οφθαλμός. Αρκετά νωρίς στην ιστορία της Πυρηνικής Φυσικής ανακαλύφθηκε ότι σωμάτια α, που προκαλούν τον ισχυρότερο ιονισμό από όλα τα παράγωγα της φυσικής ακτινοβολίας, δημιουργούν σπινθηρισμούς όταν προσπίπτουν σε ορισμένα υλικά. Ο σπινθηρισμός αυτός είναι αρκετά ισχυρός ώστε με τη βοήθεια μικροσκοπίου να είναι δυνατή η παρατήρηση και καταμέτρηση μεμονωμένων σωματίων. Πολλά από τα κλασικά πειράματα, όπως το πείραμα του Rutherford, που έδωσαν τις πρώτες βασικές πληροφορίες γύρω από την ατομική δομή, το μέγεθος του πυρήνα ή τους μηχανισμούς αποδιέγερσης πραγματοποιήθηκαν με τον τρόπο αυτό.

Λέγεται μάλιστα ότι σε αρκετά ερευνητικά εργαστήρια των αρχών του αιώνα, ένα από τα καθοριστικά κριτήρια για την πρόσληψη ερευνητών στην έρευνα της Πυρηνικής Φυσικής ήταν η επίδοσή τους στην παρατήρηση και ορθή καταμέτρηση σπινθηρισμών από ακτινοβολία α.

Η οπτική παρατήρηση σπινθηρισμών απαιτούσε μεγάλη υπομονή. Για να γίνει με ακρίβεια έπρεπε στο εργαστήριο να επικρατεί απόλυτο σκοτάδι και ο παρατηρητής έπρεπε να  περιμένει αρκετή ώρα στο σκοτάδι για να προσαρμοστούν τα μάτια του.

Ο Geiger αναζήτησε έναν καλύτερο τρόπο για τη μέτρηση των σπινθηρισμών και το 1911 εφηύρε μια συσκευή αυτόματης καταμέτρησης των σωματιδίων άλφα σε κανονικό φως. Χρησιμοποίησε έναν κυλινδρικό σωλήνα ως ένα ηλεκτρόδιο και ένα λεπτό σύρμα που διατρέχει τον άξονα του σωλήνα ως ένα δεύτερο ηλεκτρόδιο. Εφαρμόζοντας ηλεκτρική τάση μεταξύ του σωλήνα και του σύρματος, στο εσωτερικό του σωλήνα που περιείχε αέριο, δημιουργούνταν ένα στατικό ηλεκτρικό πεδίο. Η διέλευση ενός σωματιδίου άλφα από τον σωλήνα προκαλούσε ιονισμό των ατόμων του αερίου.  Η παρουσία του ηλεκτρικού πεδίου έχει ως αποτέλεσμα την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων και των ιόντων αντίστοιχα προς την άνοδο και την κάθοδο. Η συσσώρευση φορτίου προκαλούσε πτώση τάσης η οποία καταγραφόταν από ένα ηλεκτροσκόπιο. Ο πρώτος απαριθμητής Geiger ήταν γεγονός.

Hans Geiger

Hans Geiger

Το 1914, ο Geiger επέστρεψε στη Γερμανία για να συνεχίσει την έρευνά του, αλλά με το ξέσπασμα του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου υπηρέτησε ως αξιωματικός πυροβολικού στον γερμανικό στρατό. Εξαιτίας των σκληρών συνθηκών στην πρώτη γραμμή των χαρακωμάτων ο Geiger άρχισε να υποφέρει από ρευματισμούς, που τον ταλαιπωρούσαν μέχρι το τέλος της ζωής του.

Μετά το τέλος του πολέμου ο Geiger επέστρεψε στην έρευνα, και στο πανεπιστήμιο του Κιέλου σε συνεργασία με τον υποψήφιο διδάκτορα, Walther Müller, βελτίωσε την αρχική διάταξη του απαριθμητή, κάντοντάς τον φορητό, περισσότερο αποδοτικό και πιο ανθεκτικό. Σε αντίθεση με την προηγούμενη έκδοση, η οποία θα μπορούσε να ανιχνεύσει μόνο τα σωματίδια άλφα, ο νέος βελτιωμένος απαριθμητής Geiger- Müller μπορούσε να ανιχνεύσει διαφορετικά είδη της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Χρησιμοποίησαν το νέο ανιχνευτή για την επιβεβαίωση της ύπαρξης των κβάντων του φωτός το 1925 και στη συνέχεια για την ανακάλυψη των κοσμικών ακτίνων, οι οποίες συγκέντρωσαν την επιστημονική προσοχή του στο υπόλοιπο της καριέρας του.

Στη συνέχεια, η άνοδος του Αδόλφου Χίτλερ και οι διώξεις που ακολούθησαν κατέστρεψαν μια ολόκληρη γενιά των Γερμανών φυσικών. Ο Geiger επέκρινε την πολιτικοποίηση των πανεπιστημίων και υπέγραψε μια διαμαρτυρία μαζί με άλλους 74 συναδέλφους του, όπου προέτρεπαν τη νέα κυβέρνηση να μην παρεμβαίνει στο έργο τους, χωρίς βέβαια κανένα αποτέλεσμα (διαβάστε επίσης: Η Φυσική των Αρίων) .

Έλαβε μέρος στο γερμανικό πρόγραμμα ανάπτυξης και παραγωγής πυρηνικών όπλων, μετά την ανακάλυψη της πυρηνικής σχάσης το 1939. Το πρόγραμμα σταμάτησε το 1942, αφού διαπιστώθηκε (λανθασμένα) πως η πυρηνική σχάση δεν ήταν δυνατόν να παίξει σημαντικό ρόλο στον τερματισμό του πολέμου (διαβάστε σχετικά: Γνώριζε ή όχι πώς να κατασκευάσει μια ατομική βόμβα ο πατέρας της Αρχής της Αβεβαιότητας Werner Heisenberg;).

Ο Geiger πρόλαβε να δει την πτώση του ναζιστικού καθεστώτος. Πέθανε στο Πότσνταμ, στις 24 Σεπτεμβρίου του 1945, σε ηλικία 62 ετών.

Πηγές: physicsgg.me

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Η επιστήμη έκανε την τεχνολογία ή η τεχνολογία την επιστήμη;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Μια ιστοριογραφική εισαγωγή

Όταν άρχισε να συγκροτείται ο κλάδος της Ιστορίας των Επιστημών, στις αρχές του προηγούμενου αιώνα, ένα από τα ζητήματα που απασχολούσαν τους ιστορικούς ήταν η σχέση επιστημών και τεχνολογίας.

Η παραδοσιακή εικόνα, η οποία παραμένει έως σήμερα στη δημόσια σφαίρα, είναι ότι η τεχνολογία εκπορεύεται από τις επιστήμες. Προηγούνται, δηλαδή, η θεωρητική πλαισίωση και η προσπάθεια εξαγωγής της αλήθειας από τη μελέτη του κόσμου και έπεται η όποια τεχνική και πρακτική εφαρμογή. Υπήρχε, επομένως, η αντίληψη ότι η ιστορία των τεχνικών και τεχνολογιών απομάκρυνε τον ιστορικό από το αντικείμενό του. Για αρκετούς ιστορικούς των επιστημών, το σημαντικό ήταν οι ιδέες και πώς προέκυψαν και όχι οι τεχνολογικές εφαρμογές των ιδεών.

Πώς προέκυψε αυτή η πεποίθηση με την οποία είναι σύμφωνοι και αρκετοί επιστήμονες έως τις μέρες μας;

Ένας από τους λόγους είναι καθαρά συντεχνιακός. Αρχικά, ο κλάδος συγκροτήθηκε κατά βάση από επιστήμονες των σκληρών επιστημών, όπως της Φυσικής, της Χημείας και της Βιολογίας. Στόχος ιστορικών, όπως ο Ζορζ Σάρτον, ο Αλεξάντρ Κοϊρέ, ο Χέρμπερτ Μπάτερφιλντ, ήταν η ιδεαλιστική εξιστόρηση των ηρώων του παρελθόντος, όπως του Νεύτωνα, του Γαλιλαίου του Δαρβίνου κ.ο.κ. Κατά συνέπεια, οι τεχνικές πρακτικές και τεχνολογικές εφαρμογές αξιολογήθηκαν ως υποδεέστερες, υποκείμενες στην επιστημονική θεωρία και πέρασαν σε δεύτερη μοίρα.

Οι ιστορικοί των επιστημών αυτής της ιστοριογραφικής προσέγγισης θεωρούσαν ότι η επιστήμη ήταν το αποτέλεσμα θεωρητικών διεργασιών, στοχασμού, σύγκρισης με προηγούμενες ιδέες, διαφορετικής ταξινόμησης και κανονικοποίησης του κόσμου κ.ο.κ. Ως αποτέλεσμα, η ιστορία δεν ήταν παρά η ιστορία εκείνων των επιστημόνων που «κατάφεραν» να επινοήσουν τη νεότερη επιστήμη, όπως ο Γαλιλαίος, ο Νεύτων, ο Αϊνστάιν κ.λπ. Στις αφηγήσεις τους δεν υπήρχε χώρος για οποιαδήποτε άλλη δραστηριότητα.

Ένας δεύτερος λόγος εξαιτίας του οποίου προέκυψε αυτή η αντίληψη για τη σχέση επιστήμης και τεχνολογίας ήταν η αντίδραση των ιστορικών της Δύσης στην αναδυόμενη τάση των μαρξιστών ιστορικών που αντιμετώπιζε τις επιστήμες ως το αποτέλεσμα οικονομικής και τεχνολογικής ανάπτυξης. Σταθμός σε αυτή την ιστορική κατεύθυνση είναι το άρθρο του Σοβιετικού ιστορικού των επιστημών Μπόρις Γκέσεν (Boris Hessen) με τον τίτλο «Οι κοινωνικές και οικονομικές ρίζες των αρχών του Νεύτωνα».

Για τον Γκέσεν, αυτό που έκανε ο Νεύτων ήταν ότι συμπύκνωσε σε θεωρητική γλώσσα την πρακτική γνώση που είχαν παράγει οι τεχνίτες και μηχανικοί της εποχής του. Οι διανοητές της εποχής, δηλαδή, οικειοποιήθηκαν τις καθημερινές πρακτικές και δεξιότητες των τεχνιτών, μαστόρων και εργατών και τις τοποθέτησαν σε ένα αυστηρό θεωρητικό πλαίσιο. Η πραγματική κινητήρια δύναμη με την οποία αναδύθηκε η νεότερη επιστήμη, για τους μαρξιστές ιστορικούς, δεν ήταν άλλη από την ωφελιμότητα που θα είχε. Αυτό σημαίνει ότι η κατανόηση της συγκρότησης της νεότερης επιστήμης, κατά τον 17ο και τον 18ο αιώνα, προϋποθέτει την κατανόηση του αναδυόμενου καπιταλισμού.

 

Ο Γκέσεν παρουσίασε το άρθρο του το 1931 στο 2ο Παγκόσμιο Συνέδριο Ιστορίας των Επιστημών στο Λονδίνο. Σε εκείνο το εμβληματικό συνέδριο συμμετείχαν μερικοί από τους κορυφαίους ιστορικούς και φιλοσόφους της Σοβιετικής Ένωσης, μεταξύ των οποίων ο Νικολάι Μπουχάριν, οι οποίοι έφεραν στους Δυτικούς συναδέλφους τους μια διαφορετική και εξαιρετικά πλούσια προοπτική στην Ιστορία και τη Φιλοσοφία των Επιστημών.

Πιο συγκεκριμένα, ο Γκέσεν έδειξε ότι, αν θέλουμε να διερευνήσουμε πώς παράγεται ένα έργο, ακόμη και οι εμβληματικές “Μαθηματικές αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας” του Νεύτωνα, πρέπει να λάβουμε υπόψη τις ιστορικές συνθήκες μέσα στις οποίες δημιουργήθηκε.

Η παραπάνω διαμάχη έχει μείνει στην Ιστορία ως διαμάχη μεταξύ εσωτερικιστικής και εξωτερικιστικής προσέγγισης της επιστήμης. Από τη δεκαετία του 1960 και έπειτα, αρκετοί ιστορικοί, όπως ο Ντόναλντ Κάρντγουελ, ο Μπρούνο Λατούρ, ο Λάρι Στιούαρτ, ο Σάιμον Σάφερ κ.ά., απέφυγαν να τοποθετηθούν είτε προς τη μία είτε προς την άλλη ιστορική προσέγγιση και επέλεξαν να μελετήσουν αυτή τη σχέση μέσα από την ανάπτυξη της εφαρμοσμένης επιστήμης.

Η στροφή στη μελέτη της σχέσης επιστήμης και τεχνολογίας είχε ως αποτέλεσμα να μη βλέπουμε ως πρωταγωνιστές αποκλειστικά τους επιστήμονες αλλά και τους μηχανικούς, τους τεχνίτες, τις μηχανές, τα εργοστάσια, τις νέες τεχνικές, την ίδια την παραγωγική διαδικασία, τις συνθήκες εργασίας, τη σχέση των τεχνοεπιστημονικών παράγωγων με τον καπιταλισμό κ.ο.κ. Με άλλα λόγια, αρκετοί ιστορικοί των επιστημών επέλεξαν να δουν τη σχέση επιστήμης και τεχνολογίας ως μια αμφίδρομη σχέση αλληλεπίδρασης. Λείαναν τις αιχμές μεταξύ των δύο αρχικών πόλων και προσπάθησαν να «γεμίσουν» τα κενά με ενδιάμεσες συνθετικές αφηγήσεις. Ναι μεν αποδέχονταν ότι δεν γίνεται ένα έργο να δημιουργηθεί αποκομμένο από την ιστορική του πραγματικότητα, ωστόσο δεν κατέληγαν σε ένα σκληρό μαρξιστικό και ντετερμινιστικό σχήμα ότι οι ιστορικές συνθήκες θα γεννήσουν αναπόφευκτα και με συγκεκριμένη μορφή/περιεχόμενο ένα έργο.

Τα τελευταία πενήντα χρόνια οι ιστορικοί των επιστημών επισημαίνουν τη σύνθετη σχέση επιστήμης και τεχνολογίας. Αντιλαμβάνονται την επιστήμη ως μια πρακτική δραστηριότητα και όχι ως μια θεωρητική αφαίρεση. Αυτό συνεπάγεται ότι οι ιστορικοί θα στρέψουν τη ματιά τους σε εκείνα τα χαρακτηριστικά των επιστημών που σχετίζονται περισσότερο με τις τεχνικές και τεχνολογικές πρακτικές καθώς και με το ευρύτερο πολιτισμικό πλαίσιο.

Αυτό σημαίνει, ταυτόχρονα, ότι οι ιστορικοί δεν χρησιμοποιούν ερμηνευτικά σχήματα αποκλειστικά από την Ιστορία, αλλά οικειοποιούνται και μεθόδους από άλλες επιστήμες, όπως η Κοινωνιολογία, η Ανθρωπολογία, η Ιστορία της Εργασίας, οι Σπουδές Πολιτισμού (Cultural Studies), οι Σπουδές Φύλου (Gender Studies) κ.ο.κ. Επομένως, η αλλαγή στον τρόπο θέασης της σχέσης επιστήμης και τεχνολογίας συνοδεύεται και από μια αλλαγή στον τρόπο έρευνας αυτών των δύο εννοιών.

Προφανώς, δεν είναι τυχαίο ότι και στις σκληρές επιστήμες, τις οποίες μελετάει η ιστορία των επιστημών, τα όρια μεταξύ επιστημονικών και τεχνολογικών πεδίων είναι λιγότερο αυστηρά στις μέρες μας. Ακόμη και ο τρόπος που γίνεται η έρευνα σε ένα εργαστήριο ή αστεροσκοπείο απαιτεί τη συνεργασία διαφορετικών ειδικοτήτων και το αποτέλεσμα της έρευνας είναι το αποτέλεσμα της σχέσης ανθρώπων και μηχανών.

Από τη στιγμή που η ίδια η τεχνολογία υπαγορεύει σε μεγάλο βαθμό τα όρια της επιστημονικής έρευνας, πόσο εύκολα μπορεί να διατυπώσει κανείς ένα επιστημονικό/ερευνητικό ερώτημα χωρίς αυτό να είναι και τεχνολογικά υποκαθοριζόμενο;

Το ιστορικό πλαίσιο.

Έως τις αρχές του 18ου αιώνα, όταν και αναδύθηκε μια τεχνολογία βασισμένη σε επιστημονικές αρχές, η νέα επιστήμη είχε διανύσει λίγο παραπάνω από 100 χρόνια ιστορίας. Αν δούμε τις εξελίξεις της εποχής, θα διαπιστώσουμε ότι πρώτον δεν ήταν καθόλου βέβαιο ότι η νέα επιστήμη θα επιβίωνε και δεύτερον ότι οι νέες τεχνολογικές εξελίξεις δεν ήταν το αναπόφευκτο αποτέλεσμά της.

Ας τα πάρουμε με τη σειρά. Γιατί η νέα επιστήμη άντεξε; Ο ιστορικός των επιστημών Φλόρις Κοέν μας δίνει τρεις λόγους.

  • Ο πρώτος λόγος ήταν ότι τα Μαθηματικά ενσωματώθηκαν στη μελέτη της φύσης ως μια ρεαλιστική προσπάθεια απεικόνισης και περιγραφής της πραγματικότητας.
  • Ο δεύτερος λόγος ήταν ότι δεν υπήρχαν σαφή διακριτά όρια μεταξύ επιστημονικών πεδίων. Οι διανοητές διασταύρωσαν διαφορετικά πεδία με τρόπους που δεν είχαν δοκιμαστεί προηγουμένως και προέκυψαν ενδιαφέροντα και χρήσιμα αποτελέσματα. Για παράδειγμα, η Μηχανική έως τον 17ο αιώνα δεν αποτελούσε μέρος της Φυσικής Φιλοσοφίας και ήταν ένας τεχνικός κλάδος. Από τον 17ο αιώνα και έπειτα αποτέλεσε ραχοκοκαλιά στη μελέτη της φύσης.
  • Ο τρίτος λόγος ήταν η ανάγκη για ωφέλιμη επιστήμη σύμφωνα με το ιδεολογικό όραμα του Μπέικον. Ο Μπέικον έδειχνε έναν δρόμο που θα οδηγούσε την κοινωνία σε πρόοδο.

Το κατά πόσο τα πράγματα οδήγησαν εκεί που οραματιζόταν ο Μπέικον αποτελεί μια εντελώς διαφορετική συζήτηση που έχουμε κάνει σε άλλα άρθρα. Για την ώρα, ας σταθούμε στο γεγονός ότι η ιδεολογία της ωφελιμότητας αποτέλεσε τον βασικό κινητήριο μοχλό της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου.

Ωστόσο, σε αυτό το σημείο οφείλουμε να αναρωτηθούμε το εξής: Η νέα επιστήμη ή Φυσική Φιλοσοφία των αρχών του 18ου αιώνα ήταν εκείνη που οδήγησε σε συγκεκριμένες τεχνικές και τεχνολογικές επινοήσεις; Οι τρεις λόγοι που δίνει ο Κοέν σίγουρα δεν μας οδηγούν σε μια θετική απάντηση. Αντιθέτως, μας δείχνουν πώς οι τεχνικοί κλάδοι της εποχής, όπως τα Μαθηματικά ή η Μηχανική, ενσωματώθηκαν στη μελέτη της φύσης με στόχο να της αλλάξουν τη μορφή σε μια κατεύθυνση που υπαγορευόταν από το όραμα του Μπέικον και όχι από μια «άχρηστη» ή άδολη διερεύνηση της αλήθειας.

Επίσης, ένα δεύτερο ερώτημα είναι: Πώς αναδύθηκε μια νέα τεχνολογία βασισμένη σε επιστημονικές αρχές;

Η νέα τεχνολογία αποτέλεσε απλώς εφαρμογή των επιστημονικών μεθόδων και αρχών; Και εδώ η απάντηση είναι αρνητική. Αυτό που προσπαθεί να μας πει ο Κοέν είναι ότι η νέα επιστήμη δεν αποτελούσε το απαραίτητο αίτιο για την εμφάνιση της νέας τεχνολογίας, αλλά ότι τα μεθοδολογικά και ιδεολογικά χαρακτηριστικά της ήταν απαραίτητα όταν η νέα τεχνολογία αναδύθηκε.

Κατά τη διάρκεια του 17ου= αιώνα, ο Φράνσις Μπέικον υποστήριζε ότι η νέα Φυσική Φιλοσοφία (η φυσική επιστήμη της εποχής) θα μπορούσε να αποτελέσει πηγή ωφέλιμων ανακαλύψεων και εφευρέσεων. Οι περισσότεροι μηχανικοί, μαθηματικοί και πειραματιστές στο δεύτερο μισό του 17ου αιώνα διακήρυσσαν, ακολουθώντας το πρόσταγμα του Μπέικον, την ανάγκη για μια ωφέλιμη επιστήμη. Νέοι θεσμοί, όπως η Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου και η Ακαδημία Επιστημών του Παρισιού, συγκροτήθηκαν με αποκλειστικό στόχο την προώθηση και την ανάπτυξη μια χρήσιμης επιστήμης. Οι υποστηρικτές του οράματος του Μπέικον θεωρούσαν ότι η νέα γνώση δεν θα έπρεπε να παράγεται για λόγους πνευματικής ευχαρίστησης και αναψυχής, αλλά να είναι απολύτως χρηστική και να παρακινεί όλους να ασχοληθούν και να παράγουν.

Όπως γίνεται πάντα, έτσι και στο πρώτο μισό του 18ου αιώνα η ίδια η πραγματικότητα κατάφερε να υπερβεί την «καθαρή» διανοητική σκέψη. Εκείνη την περίοδο υπήρχαν αρκετά προβλήματα στους μαθηματικούς κλάδους και αρκετά από αυτά ήταν τόσο πολύπλοκα, ώστε οι κορυφαίοι μαθηματικοί δεν κατέληγαν σε οριστικές απαντήσεις.

Τότε, λοιπόν, εμφανίστηκε ένα νέος είδος τεχνιτών, οι οποίοι έφεραν λύσεις περίπου με τον τρόπο που λύθηκε και ο Γόρδιος Δεσμός. Τεχνίτες, όπως ο Τόμας Νιούκαμεν (Thomas Newcomen, 1664-1729), ο Τζον Χάρισον (John Harrison, 1693-1776), ο Τζον Σμίτον (John Smeaton, 1724-1792), ο Τζέιμς Βατ (James Watt, 1736-1819) και πολλοί άλλοι, κατάφεραν να υπερβούν τις θεωρητικές δυσκολίες και τη σύγχυση που υπήρχε στις μαθηματικές και τεχνικές επιστήμες. Οι άνθρωποι αυτοί έλυσαν προβλήματα της νέας επιστήμης μέσα στις μηχανές. Το γεγονός αυτό, αν και απαραίτητο, δεν ήταν επαρκές για να οδηγήσει στη Βιομηχανική Επανάσταση. Η εκβιομηχάνιση δεν απαιτούσε απλώς μια καλή επιστήμη.

Κλοντ Μονέ – Τρένο στο χιόνι

Η βελτίωση της ατμομηχανής του Νιούκαμεν από τον Βατ, για παράδειγμα, αποτελούσε μια επινόηση που όφειλε πολλά στην επιστήμη. Υπήρχαν, ωστόσο, μηχανές που δεν προέκυψαν λόγω της νέας επιστημονικής γνώσης. Ένα τέτοιο παράδειγμα ήταν οι μηχανές που κατέστησαν δυνατή τη μαζική παραγωγή βαμβακιού και άλλων υφασμάτων. Εφευρέτες και τεχνίτες, όπως ο Τζέιμς Χάργκρεϊβς (James Hargreaves, 1720-1778), ο Ρίτσαρντ Άρκραϊτ (Richard Arkwright, 1732-1792) και ο Σάμιουελ Κρόμπτον (Samuel Crompton, 1753-1827), συνέβαλαν στη δημιουργία των πρώτων κλωστικών μηχανών, οι οποίες αποτέλεσαν κινητήριο δύναμη της Βιομηχανικής Επανάστασης. Στη συνέχεια, όταν προέκυψαν οι απαιτήσεις για μαζική λεύκανση και βαφή των ρούχων, η Χημεία βοήθησε προς αυτή την κατεύθυνση. Η επιστήμη, δηλαδή, ήρθε εκ των υστέρων σε αυτή την περίπτωση.

Επίσης, όλη η τεχνική επινοητικότητα που είχε προκύψει κατά τον 17ο και τον 18ο αιώνα, θα πήγαινε ανεκμετάλλευτη αν δεν μετατρεπόταν σε πραγματική οικονομική και εμπορική καινοτομία. Οι άνθρωποι που ασχολήθηκαν με τις νέες μηχανές επένδυσαν σημαντικά ποσά και στόχος τους ήταν ο πολλαπλασιασμός των κερδών μέσω των προϊόντων που παρήγαγαν οι μηχανές.

Ειδικά στην Αγγλία, το οικονομικό πλαίσιο ενθάρρυνε τέτοιου είδους επενδύσεις. Δεν υπήρχαν υπερβολικά περιοριστικοί νόμοι για πατέντες. Το κοινό ήταν περισσότερο ενημερωμένο σχετικά με την επιστήμη και τη βιομηχανία. Ο τρόπος δανεισμού μεγάλων κεφαλαίων ήταν εξαιρετικά οργανωμένος. Υπήρχε αξιόπιστη προστασία κατά των αυθαίρετων απαλλοτριώσεων. Τέλος, υπήρχε μια ενιαία εθνική αγορά που δεν επιβαρυνόταν από απαγορευτικούς εσωτερικούς ή εξωτερικούς δασμούς, ενώ διεκδικούσε να αποκτήσει και διεθνή χαρακτήρα λόγω των αποικιών στις ΗΠΑ και στην Ινδία.

Η ανάδυση της τεχνολογίας, επομένως, κάθε άλλο παρά αποτελούσε το αναπόφευκτο αποτέλεσμα της νέας επιστήμης. Η νέα τεχνολογία ενσωμάτωνε την ιδεολογία του Μπέικον, νέες επιχειρηματικές πρακτικές, την ανάδυση της αστικής τάξης και την επιχειρηματική καινοτομία που αυτή έφερνε μαζί της, καθώς και μια συγκεκριμένη, τη βρετανική εν προκειμένω, οικονομική πραγματικότητα. Κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα έχει μια ιστορικότητα και όλα όσα παράγονται μέσα από τις ανθρώπινες δραστηριότητες συγκροτούν με τη σειρά τους νέες ιστορικές συνθήκες που θα μπορούσαν, ενδεχομένως, να είναι και διαφορετικές.

***

Δημήτρης Πετάκος

Πηγή: avgi

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Γιατί ο αριθμός «π» έκανε την εμφάνισή του [και] στα βαρυτικά κύματα;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Ο αριθμός π στον ουρανό: Χρησιμοποιώντας τα βαρυτικά κύματα για τον υπολογισμό του π, οι φυσικοί ελέγχουν τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν

Πριν από τουλάχιστον 3.700 χρόνια, οι Βαβυλώνιοι μαθηματικοί προσέγγισαν τον λόγο της περιφέρειας ενός κύκλου προς τη διάμετρό του. Και κατέγραψαν σε μια ταπεινή πήλινη πλάκα, τον πρώτο υπολογισμό της τιμής του π, σύμφωνα με τον οποίο π= 25/8 ή 3,125.

Σήμερα, ο Carl-Johan Haster, ένας θεωρητικός αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, κατάφερε κάτι παρόμοιο: σε δημοσίευσή του με τίτλο «Pi from the sky. A null test of general relativity from a population of gravitational wave observations», υπολόγισε τον αριθμό π περίπου 3,115 (π=3.115+0.048−0.088).

Μέχρι σήμερα οι μαθηματικοί έχουν υπολογίσει 50 τρισεκατομμύρια από τα άπειρα δεκαδικά ψηφία του αριθμού π με τη βοήθεια ισχυρών υπολογιστών (τα πρώτα ψηφία είναι: 3,141592653…). Η προσέγγιση του Haster μπορεί να είναι μερικές χιλιετίες πίσω όσον αφορά την ακρίβεια, αλλά αυτό δεν επηρεάζει καθόλου τον πραγματικό του στόχο: να ελέγξει την γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία συνδέει τη βαρύτητα με τον χώρο και τον χρόνο.

Ο Haster, που  συμμετέχει στην ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων με τον ανιχνευτή LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), χρησιμοποιεί το γεγονός ότι το π εμφανίζεται σε με διάφορους όρους μιας εξίσωσης που περιγράφει τη διάδοση των κυμάτων. Ο Haster συνειδητοποίησε ότι μπορούσε να αντιμετωπίσει τον αριθμό π ως μεταβλητή αντί για σταθερά. Μεταβάλλοντας τον αριθμό π έλεγχε αν οι μετρήσεις ήταν συνεπείς [με την γενική σχετικότητα].

Η θεωρία του Αϊνστάιν ταίριαζε με τις μετρήσεις αν και μόνο αν ο Haster χρησιμοποιούσε τιμές π κοντά στην τιμή που προσδιορίζεται με πολύ μεγάλη ακρίβεια με άλλες μαθηματικές μεθόδους. Δοκιμάζοντας τιμές του π από –20 έως 20, ο Haster έλεγξε περισσότερα από 20 γεγονότα βαρυτικών κυμάτων και διαπίστωσε ότι η κεντρική τιμή για τον αριθμό π, για την οποία συμφωνεί η θεωρία με το πείραμα ήταν 3,115. Έτσι, η θεωρία του Αϊνστάιν αντέχει και σ’ αυτό το περίεργο και διασκεδαστικό τεστ.

O αριθμός π αναδύεται συνεχώς –  όχι μόνο από τους κύκλους – , αλλά και σε πολλές άλλες περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα, στο άτομο υδρογόνου , στο απλό εκκρεμές ή στον τρόπο με τον οποίο η βελόνα του Buffon πέφτει μεταξύ των γραμμών ή στις ελαστικές κρούσεις.

Ποιος είναι ο λόγος που το π εμφανίζεται στις εξισώσεις των βαρυτικών κυμάτων; Τα βαρυτικά κύματα αλληλεπιδρούν με τον εαυτό τους. Όταν διαδίδεται ένα βαρυτικό κύμα, «αντιλαμβάνεται» την καμπυλότητα του χωροχρόνου, συμπεριλαμβανομένης και της ενέργειας που δημιουργήθηκε από τα βαρυτικά κύματα που παράχθηκαν στο παρελθόν. Η πρώτη πέτρα που ρίχνετε σε μια ήρεμη λίμνη δημιουργεί τους γνωστούς κυματισμούς σε όλη την επιφάνεια. Αν ρίξετε άλλη μια πέτρα αμέσως μετά, η επιφάνεια δεν είναι πλέον ήρεμη – οι εναπομείναντες κυματισμοί από την προηγούμενη πέτρα θα επηρεάσουν τους νέους κυματισμούς. Τα βαρυτικά κύματα λειτουργούν παρόμοια, αλλά το μέσο διάδοσης είναι ο χωρόχρονος και όχι το νερό. Και η εξίσωση που περιγράφει αυτό το φαινόμενο αυτο-αλληλεπίδρασης περιέχει τον αριθμό π.

Βέβαια, αυτή η μέθοδος προσδιορισμού του αριθμού π μέσα από τις εξισώσεις των βαρυτικών κυμάτων, προσεγγίζουν τον αριθμό π μεταξύ των τιμών  3,027 έως 3,163. Για να βελτιωθεί η προσέγγιση του π με την μέθοδο Haster πρέπει να υπάρξουν περισσότερα δεδομένα από ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων, προερχομένων όμως από συγχωνεύσεις μικρότερων αντικειμένων, όπως άστρα νετρονίων. Προς το παρόν, υπάρχουν μόνο δύο καταγεγραμμένες συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων στα διαθέσιμα δεδομένα. Και έως ότου το LIGO – που έκλεισε λόγω του COVID-19 – επαναλάβει τη λειτουργία του, αυτή η προσέγγιση του αριθμού π δεν πρόκειται να βελτιωθεί.

πηγή: https://www.scientificamerican.com/article/pi-in-the-sky-general-relativity-passes-the-ratios-test/?utm_medium=social&utm_content=organic&utm_source=twitter&utm_campaign=SciAm_&sf234279574=1

διαβάστε όλες τις λεπτομέρειες εδώ: https://arxiv.org/abs/2005.05472

Πηγή: physicsgg.me

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Αυτός είναι ο πιο λεπτομερής χάρτης της θέσης της Γης στο γνωστό σε μας Σύμπαν

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Μια νέα μελέτη στο περιοδικό Nature διαπιστώνει ότι ο Γαλαξίας είναι μέρος ενός ευρύτερου υπερσμήνους 100.000 γαλαξιών γνωστών ως Laniakea ή μερικές φορές και Lenakaeia (Το όνομα αυτό σημαίνει “ανυπολόγιστοι ουρανοί” στη γλώσσα της Χαβάης).

Γνωρίζουμε ότι η Γη και το ηλιακό σύστημα βρίσκονται σε ένα από τους αναρίθμητους γαλαξίες, τον Γαλαξία μας . Αλλά πού ακριβώς βρίσκεται ο Γαλαξίας ανάμεσα στα δισεκατομμύρια άλλων γαλαξιών στο γνωστό σύμπαν;

Σε μια συναρπαστική μελέτη του 2014  μια ομάδα επιστημόνων χαρτογράφησε χιλιάδες γαλαξίες στο κοντινό μας σύμπαν, και ανακάλυψε ότι ο Γαλαξίας μας είναι μέρος ενός τεράστιου “υπερ-σμήνους” γαλαξιών που ονόμασαν  Laniakea .

Αυτή η δομή είναι πολύ, πολύ,  πολύ μεγαλύτερη από ό, τι είχαν ήδη συνειδητοποιήσει οι αστρονόμοι. Το Laniakea περιέχει περισσότερους από 100.000 γαλαξίες, εκτείνεται σε 500 εκατομμύρια έτη φωτός και μοιάζει κάπως έτσι (ο Γαλαξίας είναι απλώς ένα στίγμα που βρίσκεται σε μια από τις παρυφές του στα δεξιά)

laniakea

Είναι δύσκολο να καταλάβει κάποιος το πόσο τεράστιο είναι αυτή η δομή. Κάθε ένα από αυτά τα σημεία του φωτός είναι ένας μεμονωμένος γαλαξίας. Κάθε γαλαξίας περιέχει εκατομμύρια, δισεκατομμύρια ή ακόμα και τρισεκατομμύρια αστέρια. Ω, και αυτό είναι μόνο η μικρή μας τοπική γωνιά ενός ακόμη ευρύτερου σύμπαντος. Υπάρχουν πολλά άλλα υπερσμήνη γαλαξιών εκεί έξω.

Πώς λοιπόν οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι υπήρχε αυτή η δομή – και πώς τη διέκριναν από άλλα υπερσμήνη;

Η ομάδα των επιστημόνων, με επικεφαλής τον Brent Tully του Πανεπιστημίου της Χαβάης,  μελέτησε για πρώτη φορά την κίνηση περίπου 8.000 γαλαξιών στη γειτονιά μας. Με αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσαν να χαρτογραφήσουν ορισμένα μοτίβα. Το σύμπαν γενικά επεκτείνεται από την εποχή του  Big Bang . Όμως, η ομάδα διαπίστωσε, επίσης, ότι και η βαρύτητα τραβούσε προς τα μέσα κάποιους γαλαξίες.

Αυτό τους βοήθησε να φτιάξουν ένα γράφημα, όπου υπάρχουν οι γαλαξίες που απομακρύνονται από εμάς και οι γαλαξίες που κινούνται προς εμάς.

Αυτό, με τη σειρά του, τους έκανε να δημιουργήσουν έναν χάρτη των τροχιών κατά μήκος των οποίων κινούνται όλοι οι γαλαξίες και οριοθετούν ορισμένα όρια.

Ο παρακάτω χάρτης δείχνει μερικά από τις τροχιές εντός του ευρύτερου υπερσμήνους των γαλαξιών μας. Υπάρχει μια ιδιαίτερα πυκνή περιοχή που ονομάζεται “Ο μεγάλος ελκυστής” (με κόκκινο χρώμα) που τραβά αργά αργά τον Γαλαξία μας και πολλούς άλλους γαλαξίες προς αυτόν:

great_attractor.0

Το ενδιαφέρον είναι ότι αυτή η σούπερ δομή είναι πολύ μεγαλύτερη από ό, τι είχε συνειδητοποιήσει ο καθένας. Οι αστρονόμοι είχαν ομαδοποιήσει εδώ και πολύ καιρό τον Γαλαξία, την Ανδρομέδα και άλλους γαλαξίες γύρω μας στο  υπερσμήνος της Παρθένου , το οποίο περιείχε περίπου 100 ομάδες γαλαξιών.

Αλλά όπως βρήκαν ο Tully και οι συνάδελφοί του, και όπως δείχνει ο παραπάνω χάρτης, αυτό το υπερσμήνος της Παρθένου είναι μέρος ενός πολύ μεγαλύτερου σούπερσμήνους – της Laniakea.

Τι συμβαίνει λοιπόν όταν σμικρύνουμε αυτό τον χάρτη; Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι η Laniakea συνορεύει με έναν άλλο υπερσμήνος γνωστό ως Περσέας-Ιχθύς. Και οι επιστήμονες καθόρισαν τα σύνορα εκεί όπου οι γαλαξίες αποκλίνουν σταθερά:

laniakea_and_perseus-pisces.0

Τι συμβαίνει όμως όταν σμικρύνουμε ακόμη περισσότερο τον χάρτη ; Ακόμη και η Laniakea και ο Περσέας-Ιχθύς είναι μόνο ένας μικρός θύλακας του πολύ ευρύτερου σύμπαντος. Αυτό το σύμπαν αποτελείται από κενά και πυκνά υπερσμήνη γαλαξιών. Μοιάζει με αυτό το σχήμα:

broader_universe_structure.0

Εξακολουθούμε βεβαίως να μην έχουμε λεπτομερείς χάρτες για τον κάθε τελευταίο γαλαξία του υπερσμήνους εκεί έξω. Αλλά τώρα έχουμε ένα για το δικό μας κοντινό υπερσμήνος – και αυτό είναι σίγουρα μια αρχή.

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Πώς τα σκουπίδια μπορούν να γίνουν γραφένιο

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Το γραφένιο, είναι ένα ανθεκτικό και άκρως αγώγιμο υλικό που αποτελείται από δισδιάστατα φύλλα ατόμων άνθρακα, τα οποία σχηματίζουν ένα εξαγωνικό πλέγμα.

Τα χαλασμένα φαγητά, οι πλαστικές συσκευασίες, τα παλιά λάστιχα αυτοκινήτου και πολλά άλλα υλικά που πετιούνται στα σκουπίδια, μπορούν πλέον να μετατραπούν στο «θαυματουργό» υλικό γραφένιο, χάρη σε μια καινοτόμα τεχνολογία που ανέπτυξαν ερευνητές στις ΗΠΑ.

Οι χημικοί μηχανικοί του Πανεπιστημίου Ράις του Τέξας, με επικεφαλής τον Τζέιμς Τουρ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», βρήκαν ένα τρόπο να μετατρέπουν σε γραφένιο όλα τα άχρηστα υλικά που περιέχουν άνθρακα, ουσιαστικά επιταχύνοντας την αντίστοιχη αργή φυσική διαδικασία μέσω της οποίας σχηματίζεται άνθρακας (γραφίτης) στα βάθη της Γης.

Η τεχνική είναι σχετικά απλή και φθηνή, ενώ θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για να μειωθεί το «αποτύπωμα» του άνθρακα στο περιβάλλον. H μετατροπή απαιτεί τα σκουπίδια να υφίστανται επεξεργασία με παλμούς λέιζερ υψηλής ενέργειας, σε υψηλές θερμοκρασίες περίπου 2.600 βαθμών Κελσίου.

«Ο κόσμος πετάει το 30% έως 40% των τροφίμων επειδή χαλάνε, ενώ και τα πλαστικά αποτελούν αιτία παγκόσμιας ανησυχίας. Δείξαμε ότι οποιοδήποτε στερεό υλικό με βάση τον άνθρακα μπορεί να μετατραπεί σε γραφένιο», δήλωσε ο Τουρ. «Ουσιαστικά παγιδεύουμε αέρια του θερμοκηπίου, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο, που τα σκουπίδια θα είχαν αποβάλει στις χωματερές, και τα μετατρέπουμε σε γραφένιο. Μπορούμε μετά π.χ. να προσθέσουμε αυτό το γραφένιο σε μπετόν, μειώνοντας έτσι την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται κατά την παραγωγή του μπετόν», πρόσθεσε.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αρκεί μια προσθήκη μόνο κατά 0,1% του γραφένιου στο τσιμέντο που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μπετόν, προκειμένου να μειωθεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα του τελευταίου κατά το ένα τρίτο. Η παραγωγή τσιμέντου εκτιμάται ότι ευθύνεται για περίπου το 8% των ανθρωπογενών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κάθε χρόνο.

Πρόσφατα Ιταλοί ερευνητές, σύμφωνα με το «Science», ανακάλυψαν ότι η προσθήκη γραφένιου στην άσφαλτο αυξάνει δραστικά την ανθεκτικότητα της και υπερδιπλασιάζει τη διάρκεια ζωής της. Το 2019 η ιταλική εταιρεία Iterchimica ασφαλτόστρωσε δοκιμαστικά ένα δρόμο 250 μέτρων στο Μιλάνο με άσφαλτο αναμιγμένο με γραφένιο.

Το γραφένιο, που ανακαλύφθηκε το 2004 και χάρισε το Νόμπελ στους δημιουργούς του, είναι ένα ανθεκτικό και άκρως αγώγιμο υλικό που αποτελείται από δισδιάστατα φύλλα ατόμων άνθρακα, τα οποία σχηματίζουν ένα εξαγωνικό πλέγμα. Το υψηλό κόστος παραγωγής του (67.000 έως 200.000 δολάρια ο τόνος) έχει όμως εμποδίσει έως τώρα την ευρεία χρήση για βιομηχανικές εφαρμογές του, όπως η ανάμιξη του στα οικοδομικά υλικά, στα πλαστικά, στα μέταλλα κ.α.

Οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα κάνουν στο μέλλον την τεχνική τους ακόμη πιο οικονομική και φιλική στο περιβάλλον. Ήδη δημιούργησαν την εταιρεία Universal Matter για να αξιοποιήσουν εμπορικά την τεχνολογία τους.

Πηγή: https://www.in.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Η φυσική πίσω από τις πιστωτικές κάρτες

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Οι πληροφορίες σχετικά με τον τραπεζικό λογαριασμό σας είναι αποθηκευμένες στην πιστωτική σας κάρτα σε διαφορετικές μορφές: ο αριθμός του λογαριασμού είναι τυπωμένος στην εμπρόσθια όψη της κάρτας. Υπάρχει σε μια μαγνητική ταινία κατά μήκος της κάρτας. Και, είναι καταχωρισμένος σε ένα τσιπ μνήμης ενσωματωμένο σ’ αυτήν. Ο κάθε τρόπος αποθήκευσης στηρίζεται σε διαφορετικές αρχές.(…)

Ο αριθμός του λογαριασμού σας, μαζί με πρόσθετες πληροφορίες, είναι αποθηκευμένος στη μαγνητική ταινία (πλάτους περίπου 6 χιλιοστομέτρων) της πιστωτικής κάρτας σας. Η ταινία περιλαμβάνει μια σειρά μαγνητικών περιοχών, εντός των οποίων οι βόρειοι πόλοι των μικροσκοπικών μαγνητών του μαγνητικού υλικού είναι προσανατολισμένοι προς μια κατεύθυνση ή προς την αντίθετή της. Οι ατομικοί αυτοί μαγνήτες είναι ιδανικοί για την εγγραφή πληροφοριών, όσο τουλάχιστον χρειάζεται να ιχνηλατούμε δύο μόνο αριθμούς. Ο τρόπος για να αναπαριστούμε κάθε αριθμό μέσω δύο μόνο στοιχείων εισόδου (όπως βόρειος/νότιος μαγνητικός πόλος με συγκεκριμένη κατεύθυνση προσανατολισμού ή μεγάλο/μικρό ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα τρανζίστορ) βασίζεται στους «δυαδικούς αριθμούς». (…)

Ως προς τη μαγνητική ταινία της πιστωτικής σας κάρτας, μπορείτε να διαβάσετε τις πληροφορίες με τη βοήθεια του νόμου του Faraday, σύμφωνα με τον οποίο μεταβαλλόμενα μαγνητικά δημιουργούν ηλεκτρικά ρεύματα. Στα περισσότερα μηχανήματα ανάγνωσης πιστωτικών καρτών σύρετε μηχανικά την κάρτα σας στον σαρωτή, οπότε οι μαγνητικές περιοχές περνούν δίπλα από ένα πηνίο (ή κάποιον άλλον αισθητήρα)[1]. Αν οι μικροσκοπικοί μαγνήτες μιας μαγνητικής περιοχής έχουν τέτοιον προσανατολισμό ώστε να αυξάνεται η ένταση του μαγνητικού πεδίου που διαπερνά το πηνίο καθώς θα το πλησιάζουν και να μειώνεται καθώς θα απομακρύνονται από αυτό, τότε το επαγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα στο πηνίο θα ρέει αρχικά με ορισμένη φορά και κατόπιν με αντίθετη φορά, και αυτό θα αναγιγνώσκεται ως «1». Αντιλαμβάνεστε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα στο πηνίο επάγεται από τις μεταβολές του μαγνητικού πεδίου που διαπερνά το πηνίο καθώς θα το πλησιάζουν και θα απομακρύνονται από αυτό θα αναγιγνώσκεται ως «0». Παρότι η πραγματική διαμόρφωση του αναγνώστη πιστωτικών καρτών είναι λίγο πιο περίπλοκη από εκείνη ενός απλού πηνίου, καθώς και η σκουρόχρωμη ταινία της κάρτας αποτελείται στην πραγματικότητα από τρεις ξεχωριστές ζώνες, καθεμία με το δικό της σύνολο πληροφοριών, ωστόσο η υποκείμενη φυσική είναι η ίδια με αυτή που περιγράφεται εδώ[2].

Ο τρίτος τρόπος με τον οποίο οι πληροφορίες του τραπεζικού λογαριασμού σας ενσωματώνονται στην πιστωτική κάρτα είναι με χρήση ενός μικρού τσιπ. Αυτό επικοινωνεί μέσω ραδιοκυμάτων  με έναν ειδικό δέκτη που υπάρχει στον αναγνώστη της κάρτας. Το εν λόγω τσιπ, γνωστό συνήθως ως RFID(Radio Frequency IDentification: ραδιοφωνική αναγνώριση), χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων προκειμένου να παρέχει ταυτοποίηση. Επικοινωνεί με τον αναγνώστη της κάρτας εφαρμόζοντας την ίδια φυσική με το σύστημα e-pass των διοδίων, αλλά με πιο προηγμένα πρωτόκολλα ασφαλείας απ’ ότι το σύστημα αυτομάτου ανοίγματος της γκαραζόπορτας ή το τηλεχειριστήριο κεντρικού κλειδώματος θυρών. Τα περισσότερα τσιπ των πιστωτικών καρτών εφαρμόζουν ένα σύστημα που αποκαλείται «επικοινωνία κοντινού πεδίου», στο οποίο το ραδιοσήμα εξασθενεί σε αποστάσεις μεγαλύτερες των δέκα εκατοστών από την κάρτα, καθιστώντας δύσκολη την υποκλοπή των πληροφοριών της από τον οποιονδήποτε – αυτός είναι ο λόγος που πρέπει να εισάγετε την κάρτα σας στον αναγνώστη ή να την κρατάτε πολύ κοντά σας.(…)

διαβάστε περισσότερα: James Kakalios, «Η φυσική των καθημερινών πραγμάτων», [εκδόσεις κάτοπτρο, μετάφραση επιστημονική επιμέλεια: Βασίλειος Μανιμάνης και Αλέξανδρος Μάμαλης]

 

[1] Πολλοί τέτοιοι αναγνώστες ανιχνεύουν τις μαγνητικές περιοχές με χρήση μιας «κεφαλής ανάγνωσης», παρόμοιας εκείνης του μαγνητικού σκληρού δίσκου του υπολογιστή σας, στην οποία το ρεύμα που διαρρέει τον ανιχνευτή είναι ευαίσθητο στο γειτονικό μαγνητικό πεδίο. Εδώ χρησιμοποίησα το πηνίο ως ένα απλούστερο παράδειγμα.

[2] Αυτός ο μηχανισμός είναι ίδιος με εκείνον στον οποίο οι πληροφορίες κωδικοποιημένες σε μια μαγνητική ταινία (όπως του κασετόφωνου) ή του παλιού μαγνητοφώνου με μπομπίνες) μετατρέπονται σε ηλεκτρικές τάσεις που όταν ενισχυθούν και επεξεργαστούν προκαλούν τη δόνηση των ηχείων. Μια πιο περίπλοκη μέθοδος μαγνητικής αποθήκευσης πληροφοριών εφαρμόζεται στο βιντεοκασετόφωνο, αλλά η φυσική παραμένει η ίδια.

Πηγή: physicsgg.me

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Στέφανος Τραχανάς: «Έρχονται μέρες αβεβαιότητας αλλά και μεγάλης επιστήμης»

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Ο Στέφανος Τραχανάς θεωρείται ο κορυφαίος Έλληνας κβαντικός φυσικός. Διδάσκει, μεταξύ άλλων, κβαντική φυσική και διαφορικές εξισώσεις στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης από το 1983 έως σήμερα.
Είναι συγγραφέας εννέα πανεπιστημιακών συγγραμμάτων που σχετίζονται με τα παραπάνω πεδία καθώς και ενός βιβλίου για το ευρύτερο κοινό με τίτλο «Το φάντασμα της όπερας: Η επιστήμη στον πολιτισμό μας».
Το 2003 ανακηρύχτηκε επίτιμος διδάκτορας του Πανεπιστημίου Κρήτης, ενώ το 2012 του απονεμήθηκε το Εθνικό Βραβείο Εξαίρετης Πανεπιστημιακής Διδασκαλίας. Επίσης, για το σύνολο της προσφοράς του τιμήθηκε το 2015 με τον Ανώτερο Ταξιάρχη του Τάγματος του Φοίνικα της Ελληνικής Δημοκρατίας.
Ως ιδρυτικό μέλος και διευθυντής των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης μέχρι το 2013 είχε τη βασική ευθύνη για τη δημιουργία του πρώτου πανεπιστημιακού εκδοτικού οίκου της χώρας.
Τα τελευταία χρόνια το όνειρό του είναι η διαδικτυακή εκπαίδευση και το νέο είδος εκπαιδευτικού υλικού που θα χρειαστεί για να τη στηρίξει. Πιστεύει ότι η χώρα δεν μπορεί να μείνει έξω από τις επαναστατικές αλλαγές που συντελούνται αλλού σε αυτό το θέμα και γι’ αυτόν το σκοπό πήρε την πρωτοβουλία για την ίδρυση του Mathesis, το οποίο έχει αποκλειστικό σκοπό τη δημιουργία και δωρεάν προσφορά στους φοιτητές, στους επαγγελματίες επιστήμονες και στο ευρύτερο κοινό διαδικτυακών μαθημάτων στο επίπεδο των καλύτερων διεθνών προτύπων.
Στη συνέντευξη που ακολουθεί ο κ. Τραχανάς μιλά για τη φυσική, τα διαδικτυακά μαθήματά του, τα οποία αποτελούν μια καλή εισαγωγή στην κατανόηση των βασικών ιδεών της κατεξοχήν θεωρίας που κυβερνά τον κόσμο μας, την εποχή μας, τον εγκλεισμό, τα προβλήματα της παιδείας αλλά και τι θεωρεί σημαντικό στη ζωή.

— Πώς θα χαρακτηρίζατε την εποχή μας και γιατί;
Ως την εποχή της αβεβαιότητας. Όλες οι παραδοχές πάνω στις οποίες βασίστηκε ο μεταπολεμικός κόσμος και οι ατομικές μας ζωές αποδείχτηκαν εύθραυστες. Ύστερα από μερικές δεκαετίες αδιατάρακτης ειρήνης και ευημερίας, τουλάχιστον στη δική μας πλευρά του κόσμου, πιστέψαμε ότι όλα τα κακά του «παλιού» κόσμου –ολοκληρωτισμοί και πόλεμοι– ήταν πίσω μας. Διαψευστήκαμε οικτρά. Και άρκεσε ένας απλός ιός –ένα πλάσμα διαμέτρου μικρότερης από ένα χιλιοστό του χιλιοστού– για να σχετικοποιηθεί ακόμα μία μεγάλη βεβαιότητα του σύγχρονου δυτικού ανθρώπου, ότι η επιστήμη μπορεί να μας προστατεύσει απ’ όλα. Λοιπόν, δεν μπορεί.

— Ο πολυήμερος εγκλεισμός μας θα μπορούσε να αποδειχτεί ένα μεγάλο μάθημα ανθρωπογνωσίας για τον καθένα μας;
Σε κοινωνικό επίπεδο συνέβη κάτι αξιοθαύμαστο που, αν μας είχε ζητηθεί να το προβλέψουμε λίγους μήνες πριν, θα του δίναμε σχεδόν μηδενική πιθανότητα. Θα αναφέρω ένα παράδειγμα από τον δικό μου χώρο. Θα πίστευε κανείς ότι μέσα σε ελάχιστες μέρες πρακτικά όλα τα πανεπιστημιακά μαθήματα θα γίνονταν διαδικτυακά; Ότι χιλιάδες πανεπιστημιακοί δάσκαλοι –οι περισσότεροι χωρίς καμία προηγούμενη εξοικείωση με τη σχετική τεχνολογία– θα έπαιρναν πάνω τους το στοίχημα και θα το κέρδιζαν; Νομίζω ότι η κρίση του κορωνοϊού είχε αυτή την παράδοξη «παρενέργεια». Ζήτησε από τον καθένα μας τον καλύτερό του εαυτό και τελικά τον έβγαλε. Κι αυτό δεν θα σβήσει εύκολα από τη συλλογική μνήμη. Το είδαμε όλοι να συμβαίνει, άρα γίνεται. Μια πολύτιμη παρακαταθήκη για τις (ακόμα πιο) δύσκολες μέρες που είναι μπροστά μας.

— Ο αόρατος φόβος για τον άλλον και η κοινωνική απομόνωση πού μπορεί να οδηγήσει;
Ο άνθρωπος, ο καθένας από μας, είναι ένα πολύ «παράξενο ζώο» που δεν σταματά να μας εκπλήσσει με τις ικανότητές του για τα «μέγιστα καλά» και τα «μέγιστα κακά», όπως έλεγε η παλιά σοφία. Προς το παρόν, εγώ βλέπω να κυριαρχεί η καλύτερη πλευρά μας. Δεν θα εκπλαγώ, όμως, αν η κοινωνική απομόνωση, σε συνδυασμό με το μεγάλο κύμα των οικονομικών συνεπειών που έρχεται, φέρει στην επιφάνεια άλλα στρώματα του ψυχισμού μας που θα ήταν καλύτερα να μην τα μάθουμε. Δεν υπάρχει πιο άγριο θηρίο από τον άνθρωπο που φοβάται. Όλοι οι μεγάλοι ολοκληρωτισμοί πάνω σ’ αυτόν τον φόβο φύτρωσαν.

— Τώρα που ζούμε μια περίοδο στέρησης, κατά τη γνώμη σας ποια είναι η υπέρτατη ελευθερία για τον άνθρωπο;
«Ελευθερία είναι η επίγνωση της αναγκαιότητας» έλεγε ένας παλιός φιλόσοφος. Και σ’ αυτό το πνεύμα εγώ προσωπικά, έχοντας επίγνωση της αναγκαιότητας αυτής της στέρησης, δεν την αισθάνομαι ως τέτοια. Είναι μια συνειδητή, άρα ελεύθερη επιλογή μου. Η υποταγή του «εγώ» μας σε έναν ευρύτερο σκοπό, τον οποίο οικειοθελώς ενστερνιζόμαστε, είναι μια μορφή ελευθερίας υψηλότερου επιπέδου απ’ ό,τι μας έχει μάθει να πιστεύουμε ο ακραία ατομοκεντρικός πολιτισμός μας.

— Ποιος είναι ο στόχος του μαθήματος «Εισαγωγή στην κβαντική φυσική 1:
Οι βασικές αρχές»; Ήθελα να απευθυνθώ κυρίως σ’ εκείνους τους εκπαιδευτικούς που ασφυκτιούν μέσα στη στειρότητα και τον αναχρονισμό που χαρακτηρίζουν τη διδασκαλία της επιστήμης στη χώρα μας. Όπου το ρολόι της σχολικής μας φυσικής έχει κολλήσει στον 19ο αιώνα και η είδηση για τις μεγάλες επιστημονικές επαναστάσεις που συγκλόνισαν τον κόσμο στις αρχές του περασμένου αιώνα, την κβαντομηχανική και τη θεωρία της σχετικότητας, δεν έχει φτάσει ακόμα στο ελληνικό λύκειο. Ίσως γιατί είμαστε πολύ απασχολημένοι με πιο διεγερτικά θέματα, όπως το κεκλιμένο επίπεδο, το εκκρεμές ή το ελατήριο. Και μετά απορούμε γιατί βαριούνται τα παιδιά στο σχολείο. Μάλλον σημάδι υγείας θα πρέπει να το θεωρήσουμε.

— Τι είναι αυτό που θεωρείτε πιο σημαντικό στα διαδικτυακά μαθήματα;
Την εξίσωση των ευκαιριών στην ποιοτική εκπαίδευση. Το ότι το αγαθό της ποιοτικής εκπαίδευσης γίνεται προσιτό σε κάθε ανήσυχο άνθρωπο, ανεξάρτητα από κοινωνικούς, γεωγραφικούς ή ταξικούς φραγμούς. Τα ανοικτά διαδικτυακά μαθήματα προσφέρουν μια νέα ιστορική ευκαιρία στις δημοκρατικές κοινωνίες να πραγματοποιήσουν αυτό που ήταν κάποτε ένας από τους ευγενέστερους στόχους τους. Θέλω, όμως, να υπογραμμίσω τη λέξη-κλειδί: ποιοτική εκπαίδευση. Γιατί εκεί αρχίζουν τα δύσκολα.

— Αν σας ζητούσα να μου πείτε μερικούς λόγους για τους οποίους αξίζει να μυηθεί κάποιος στην επιστήμη της φυσικής, τι θα μου απαντούσατε;
Ότι εγώ πέρασα υπέροχα μαζί της. Σε πιο αντικειμενικό επίπεδο θα πρόσθετα τα εξής: η φυσική, ιδίως η κβαντική φυσική, είναι η κινητήρια δύναμη της σύγχρονης τεχνολογίας. Αυτή που άλλαξε –και συνεχίζει να αλλάζει– τον κόσμο μας όσο τίποτε άλλο στην ανθρώπινη ιστορία μέχρι τώρα. Κι αν το όνειρο για την κατασκευή κβαντικών υπολογιστών γίνει σύντομα πραγματικότητα, τότε οι σημερινοί νέοι, όταν γίνουν κι αυτοί «ευπαθής ομάδα», θα βλέπουν τον τεχνολογικό πολιτισμό μας περίπου όπως βλέπουμε εμείς σήμερα τον τεχνολογικό πολιτισμό του προϊστορικού ανθρώπου. Ενώ σε επίπεδο θεμελιώδους φυσικής –κυρίως στο μέτωπο της κοσμολογίας– είναι σε πλήρη εξέλιξη μια επιστημονική επανάσταση σημασίας συγκρίσιμης με εκείνη των αρχών του περασμένου αιώνα που γέννησε την κβαντομηχανική και τη θεωρία της σχετικότητας και έθεσε σε κίνηση τη χιονοστιβάδα τεχνολογικών εξελίξεων που ακολούθησε. Τις επόμενες δύο ή τρεις δεκαετίες είναι βέβαιο ότι θα ζήσουμε μέρες μεγάλης επιστήμης.

— Με ποιους τρόπους θα μπορούσε η εκπαίδευση να γίνει πιο δημιουργική, ώστε να ξεφύγουμε από την παθητική κατανάλωση έτοιμων γνώσεων;
Τούτες τις μέρες, χάρη στον κορωνοϊό, κατάφερα να τελειώσω ένα βιβλίο μου με βασικό του «κρυφό ερώτημα» αυτό ακριβώς που μου λέτε. Ο προσωρινός τίτλος του είναι: «Το αμάρτημα της Εύας: Φυσική κάτω από τ’ άστρα και δημιουργική μάθηση». Αν έπρεπε να συνοψίσω τη βασική θέση του βιβλίου σε μία φράση, αυτή θα ήταν ένα απόφθεγμα του Ιρλανδού ποιητή W.B Yeats που χρησιμοποιώ στην εισαγωγή του: «Εκπαίδευση δεν είναι το γέμισμα ενός κουβά αλλά το άναμμα μιας φλόγας». Καταλαβαίνω, βέβαια, ότι ένα μαζικό εκπαιδευτικό σύστημα δεν μπορεί παρά να λειτουργεί και με τον τρόπο που λέτε. Να «παραχώνει» έτοιμες γνώσεις στα κεφάλια των μαθητών του. Έχει όμως, ταυτόχρονα, και μία υποχρέωση απέναντι στους πιο ανήσυχους απ’ αυτούς, να ανάψει μέσα τους τη φλόγα. Γιατί αυτοί είναι που θα πάνε αύριο τη χώρα μπροστά. Δεν είναι εύκολο να πεις πώς θα γίνει αυτό, αλλά αν δεν είναι καν στην ατζέντα του εκπαιδευτικού σου συστήματος –έστω ως «ελάσσων στόχος»–, είναι μάλλον βέβαιο πως δεν θα γίνει.

— Τι είναι αυτό που σας γοητεύει στον ξεχωριστό κόσμο της φυσικής; Τι έχετε μάθει ως άνθρωπος μέσα από την ενασχόλησή σας με αυτή την επιστήμη;

Θεωρώ συναρπαστικό το γεγονός ότι όλη η φαντασμαγορική ποικιλία φαινομένων του φυσικού κόσμου –από τον ατομικό μικρόκοσμο έως το σύμπαν ολόκληρο– διέπεται από έναν ελάχιστο αριθμό θεμελιωδών νόμων που μπορούν να διατυπωθούν στην πυκνή γλώσσα των μαθηματικών σε λιγότερο από μία σελίδα. Η αναλογία με το σκάκι ίσως είναι χρήσιμη. Με ελάχιστους κανόνες μπορούν να «παιχτούν» σχεδόν άπειρες διαφορετικές παρτίδες. Ποια είναι, λοιπόν, η δική μας δουλειά ως φυσικών; Να παρακολουθούμε τη φύση να παίζει το δικό της «σκάκι» και να προσπαθούμε να μαντέψουμε τους κανόνες του. Και δεν τα έχουμε πάει άσχημα μέχρι τώρα. Σε ποιο προσωπικό επίπεδο, αν κάτι έμαθα στην πορεία είναι τούτο: την αξία της αμφιβολίας. Να κρατάς διαρκώς ανοικτό το ενδεχόμενο να έχεις κάνει λάθος και να μη διστάζεις να κάνεις τις αναγκαίες αναθεωρήσεις όταν το διαπιστώνεις.

— Αν σας ζητούσα να ξεχωρίσετε κάποια από τα βασικά προβλήματα της παιδείας στη χώρα μας, ποια θα ήταν αυτά;
Αν κρίνουμε από το γεγονός ότι παίζουμε στην «εθνική κόσμου» όσον αφορά τα ποσοστά των συμπατριωτών μας που παραδίδονται χωρίς αντίσταση στις πιο ακραίες μορφές ανορθολογισμού, συνωμοσιολογίας και ψευδοεπιστήμης, τότε μάλλον κάτι έχει πάει πολύ στραβά στο εκπαιδευτικό μας σύστημα αλλά και στο ευρύτερο παιδευτικό περιβάλλον μέσα στο οποίο λειτουργεί. Αν ξεκινήσουμε απ’ αυτήν τη διαπίστωση –και την επίγνωση των συνεπειών της για το μέλλον μας ως ανοικτής δημοκρατικής κοινωνίας–, τότε ίσως βρούμε μια άκρη.

— Ποιο είναι εκείνο το χαρακτηριστικό που σας ενοχλεί περισσότερο στην ελληνική κοινωνία;
Η μεγαλοστομία μας. Τα μεγάλα λόγια και οι όχι τόσο μεγάλες πράξεις. Παραδείγματα: Είμαστε εναντίον του καπιταλισμού και των κερδοσκόπων, αλλά πόσοι αρνήθηκαν να παίξουν στο χρηματιστήριο το «αλησμόνητο» εκείνο καλοκαίρι του 1999, όταν όλοι «πλουτίζαμε» από τις παραλίες; Οι πολιτικοί μας είναι, συνήθως, αντίθετοι με την ιδιωτική εκπαίδευση. Δεν έχουν, όμως, κανένα πρόβλημα να στέλνουν τα παιδιά τους σε ακριβά ιδιωτικά σχολεία. Κι ούτε εμείς, οι ψηφοφόροι τους, τους εγκαλέσαμε ποτέ γι’ αυτό. Ζητάμε τα πάντα από το κράτος, αλλά δεν θεωρούμε απαραίτητο να πληρώνουμε τους φόρους μας κ.λπ.

— Τι θεωρείτε πιο σημαντικό στη ζωή;
Την ίδια τη ζωή. Μετά ακολουθούν δεκαδικά ψηφία. Στη δική μου ζωή, όπως αντιλαμβάνεστε, το πρώτο δεκαδικό ψηφίο είναι η χαρά της δημιουργίας.

Πηγή: lifo.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Παγκόσμια Ημέρα της Γυναίκας: οι γυναίκες επιστήμονες που άλλαξαν τον κόσμο

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Μερικά από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της επιστήμης, έγιναν από γυναίκες· η επιστήμη δεν έχει φύλο.
Από την Ρόζαλιντ Φράνκλιν στην Μαρί Κιουρί, οι γυναίκες επιστήμονες καταρρίπτουν με την επιτυχία και έργο τους τον μύθο περί «νοητικού προτερήματος» των αντρών στην επιστήμη και τα μαθηματικά.

Για την Παγκόσμια Ημέρα της Γυναίκας, δίνονται μερικές βιογραφίες σπουδαίων επιστημόνων γένους θηλυκού.

Άντα Λάβλεϊς (Ada Lovelace)

   Η Άντα γεννήθηκε στο Λονδίνο στις 10 Δεκεμβρίου 1815, ως το μοναδικό νόμιμο τέκνο του Λόρδου Βύρωνα (Τζορτζ Γκόρντον Μπάιρον, George Gordon Baron of Byron) και της συζύγου του, Άννας Ισαβέλλας (Αναμπέλα) Μίλμπανκ (Anne Isabelle Milbanke). Το ζευγάρι χώρισε τον Ιανουάριο του 1816 επειδή η Αναμπέλα δεν άντεχε πλέον τις απότομες αλλαγές διάθεσης του συζύγου της. Αμέσως μετά την έκδοση του διαζυγίου (Απρίλιος 1816), ο Λόρδος Μπάιρον έφυγε οριστικά από την Αγγλία, όπου ποτέ δεν επέστρεψε, αφού πέθανε στην Ελλάδα (Μεσολόγγι) τον Απρίλιο του 1824, όταν η Άντα ήταν οκτώ ετών.

Ada Lovelace portrait.jpg  

Η επινόηση του κρίσιμου αλγόριθμου

Το 1833, όταν η Άντα ήταν 18 χρονών, έκανε μία απ’ τις πιο καθοριστικές γνωριμίες της ζωής της. Ήταν ο Τσαρλς Μπάμπατζ, ο μελλοντικός «πατέρας του υπολογιστή». Ξεκίνησαν μανιώδη αλληλογραφία και η φιλία τους θα κρατούσε μέχρι το τέλος της ζωής τους.

Σχεδόν μία δεκαετία αργότερα, το 1842, η Άντα συνεργάστηκε στενά με τον Μπάμπατζ. Μετέφρασε τις σημειώσεις ενός Ιταλού επιστήμονα, πάνω στην «Αναλυτική Μηχανή» που είχε εμπνευστεί ο Μπάμπατζ. Χρειάζονταν επειγόντως κάποια χορηγία για να συνεχίσουν τις μελέτες τους και η Άντα αξιοποίησε το κληρονομικό της ταλέντο στη δημιουργική γραφή, για να «διαφημίσει» τον πρώιμο υπολογιστή. Ένα χρόνο χρειάστηκε η Άντα, για να καταγράψει τις μελέτες σχετικά με την «Αναλυτική Μηχανή».

Ταυτόχρονα, έκανε και δική της έρευνα. Οι σημειώσεις της δημοσιεύθηκαν στα «Επιστημονικά Απομνημονεύματα του Τέιλορ», μια σειρά επιστημονικών βιβλίων. Η Άντα είχε υπογράψει μόνο με τα αρχικά της, δηλαδή «ΑΛ». Το «Λ» αντιστοιχούσε στο επίθετο που πήρε μετά τον γάμο της, δηλαδή Λάβλεϊς.

Στο «Παράρτημα Z’» των σημειώσεών της, περιέγραφε με τρομερή λεπτομέρεια, μία μέθοδο μέτρησης των αριθμών «Μπερνούλι» με την «Αναλυτική Μηχανή» του Μπάμπατζ. Οι μελέτες της ήταν ολόσωστες και οραματικές.

Η κόρη του Λόρδου Βύρωνα είχε δημιουργήσει τον πρώτο αλγόριθμο για τον υπολογιστή.

Το 1953, όταν οι σημειώσεις της Άντα αναδημοσιεύτηκαν, αναγνωρίστηκε επισήμως ως η πρώτη προγραμματίστρια υπολογιστών.

Η Άντα, Κόμισσα του Λάβλεϊς, πέθανε στις 27 Νοεμβρίου του 1852, από καρκίνο.Ήταν μόλις 37 χρονών....

Κάθριν Τζόνσον (Katherine Johnson)

Η Κάθριν Τζόνσον (Katherine Johnson) γεννήθηκε στις 26 Αυγούστου του 1918 στη White Sulphur Springs της Δυτικής Βιρτζίνια.

Σπούδασε στο Πανεπιστήμιο της Δυτικής Βιρτζίνια, υπό καθεστώς διακρίσεων σε βάρος των μαύρων σπουδαστών, στις διαρκώς μεταβαλλόμενες ΗΠΑ.

https://www.iefimerida.gr/sites/default/files/archive-files/katherine_johnson_john_glenn.png

   Το 1962, η NASA προετοίμαζε την τροχιακή αποστολή του John Glenn και η Κάθριν Τζόνσον κλήθηκε να εκπονήσει το έργο για το οποίο θα γινόταν πιο γνωστή. Η πολυπλοκότητα της τροχιακής πτήσης είχε απαιτήσει την κατασκευή ενός παγκόσμιου δικτύου επικοινωνιών, συνδέοντας σταθμούς παρακολούθησης σε όλο τον κόσμο με υπολογιστές της IBM στην Ουάσινγκτον, το DC, το ακρωτήριο Canaveral και τις Βερμούδες.

   Οι υπολογιστές είχαν προγραμματιστεί με τις τροχιακές εξισώσεις που θα μπορούσαν να προβλέψουν την τροχιά της κάψουλας από την έκρηξη μέχρι την εκτόξευση για την αποστολή του Glenn, Friendship 7, αλλά οι αστροναύτες ήταν επιφυλακτικοί να εμπιστευθούν τη ζωή τους στις προβλέψεις των ηλεκτρονικών υπολογιστών που ήταν επιρρεπείς σε μικροδιακοπές ρεύματος και μπλακάουτ.

   Ως μέρος της λίστας ελέγχου πριν την πτήση, ο Glenn ζήτησε από τους μηχανικούς να «πάρουν το κορίτσι» – την Κάθριν Τζόνσον – για να κάνουν τους υπολογισμούς που είχαν πραγματοποιηθεί στον υπολογιστή με το χέρι, στην αριθμομηχανή.

«Εάν προκύψει ότι είναι σωστοί, τότε είμαι έτοιμος να πάω», θυμάται η Κάθριν Τζόνσον να λέει ο αστροναύτης.

Η πτήση του Glenn ήταν επιτυχής και σηματοδότησε μια καμπή στον ανταγωνισμό μεταξύ των Ηνωμένων Πολιτειών και της Σοβιετικής Ένωσης στο διάστημα.

   Όταν της ζητήθηκε να αναφέρει τη μεγαλύτερη συνεισφορά της στην εξερεύνηση του διαστήματος, η Κάθριν Τζόνσον μίλησε για τους υπολογισμούς που συνέβαλαν στο συγχρονισμό του Lunar Lander του Project Apollo με το Module Command and Service στη Σελήνη.
Εργάστηκε επίσης στο διαστημικό λεωφορείο και στο διαστημικό δορυφορικό σύστημα Earth Resources, και συνέγραψε ή συνεργάστηκε στην συγγραφή 26 εκθέσεων έρευνας.

Αποτέλεσμα εικόνας για katherine johnson

Συνταξιοδοτήθηκε το 1986, μετά από τριάντα τρία χρόνια στο Langley. “Μου άρεσε πολύ να δουλεύω κάθε μέρα”, λέει.

Το 2015, στην ηλικία των 97 ετών, η Κάθριν Τζόνσον πρόσθεσε μία ακόμη εξαιρετική διάκριση στον μακρύ της κατάλογο: ο Πρόεδρος Ομπάμα της απένειμε το Προεδρικό Μετάλλιο της Ελευθερίας (Presidential Medal of Freedom), την υψηλότερη πολιτική τιμή των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής.

 

Σιέν-Σιούγκ Βου / Μαντάμ Βου (Chien-Shiung Wu / Madam Wu)

Η Σιέν-Σιούγκ Βου, ήταν κινεζο-αμερικάνα πυρηνική φυσικός.
Υπήρξε μέλος της ομάδας του Προγράμματος Μανχάταν, όπου ιδιαίτερα αυτή συνέβαλε στην επίτευξη διαχωρισμού του ουρανίου σε ουράνιο-235 και ισότοπα ουρανίου-238 με αέρια διάχυση.
Chien-Shiung Wu (1912-1997) in 1958.jpg
H Chien-Shiung Wu είναι επίσης γνωστή στους κύκλους των θεωρητικών και πειραματικών φυσικών, για την παραβίαση της ομοτιμίας (μετατόπιση από θετικές σε αρνητικές τιμές αξόνων) στη διάσπαση β και τελικά σε ασθενείς πυρηνικές αλληλεπιδράσεις, με το περίφημο πείραμα του κοβαλτίου.

Η συμμετρία της ομοτιμίας ή αλλιώς parity ουσιαστικά σημαίνει ότι δεν υπάρχει προτίμηση ανάμεσα σε μια δεξιόστροφη και μια αριστερόστροφη “διαδικασία”. Έτσι ένα φαινόμενο που αφορά μια δεξιόστροφη “διαδικασία” μέσα από έναν καθρέφτη θα φαινόταν αριστερόστροφα. Επομένως σε έναν “κατοπτρικό” κόσμο θα μπορούσε να συμβεί το ίδιο γεγονός αριστερόστροφα.

Το πείραμα της Wu απέδειξε ότι κάτι τέτοιο δεν μπορεί να είναι πάντοτε επιτρεπτό.

Έμι Νέτερ (Emmy Noether)

Επιδραστική γερμανίδα μαθηματικός, με ειδίκευση στην αφηρημένη Άλγεβρα και τη θεωρητική Φυσική. Συνάδελφοί της του διαμετρήματος του Άλμπερτ Αϊνστάιν και του Νόρμπερτ Βίνερ, τη χαρακτήρισαν ως την πιο σπουδαία γυναίκα στην ιστορία των μαθηματικών.

Η Έμι Νέτερ (Emmy Noether) γεννήθηκε σε εβραϊκή οικογένεια στις 23 Μαρτίου 1882 στο Έρλανγκεν της Βαυαρίας και ήταν κόρη του διακεκριμένου μαθηματικού Μαξ Νέτερ (1844-1921), με σημαντικό έργο στην αλγεβρική γεωμετρία.

https://cdn.sansimera.gr/media/photos/main/Emmy_Noether.jpg

Σπούδασε μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο του Έρλανγκεν και από το 1922 έως το 1933 δίδαξε στο Πανεπιστήμιο του Γκέτιγκεν, χωρίς, όμως, να καταλάβει κάποια οργανική θέση, αφού αυτό απαγορευόταν τότε στις γυναίκες.

Μετά την ανάληψη της εξουσίας από τον Χίτλερ (30 Ιανουαρίου 1933) εκδιώχθηκε από το πανεπιστήμιο μαζί με άλλους εβραίους καθηγητές και μέσα στον ίδιο χρόνο μετανάστευσε στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου δίδαξε στο κολέγιο θηλέων «Μπριν Μαρ» στην πολιτεία της Πενσυλβάνιας.

Η Έμι Νέτερ πέθανε στις 14 Απριλίου 1935, τέσσερις ημέρες μετά από εγχείρηση για την αφαίρεση κύστης στις ωοθήκες.Αλγεβίστρια με μεγάλη επιρροή ίδρυσε σχολή μαζί με τους Χάσε, Κρουλ, Σράιερ και Βαν ντερ Βέρντεν, η οποία συνέβαλε ουσιαστικά στη δημιουργία της σύγχρονης άλγεβρας, που βασίζεται στην αφηρημένη μελέτη των αλγεβρικών δομών.

Δημοσίευσε δύο βασικές μελέτες για τη θεωρία των ιδεωδών (ειδικά υποσύνολα δακτυλίων) και εξήγαγε ορισμένα σημαντικά συμπεράσματα στη μη αντιμεταθετική άλγεβρα.

Στη φυσική, διατύπωσε το θεώρημα που φέρει το όνομά της (θεώρημα Ναίτερ), το οποίο εξηγεί τη θεμελιώδη σχέση μεταξύ συμμετρίας και των νόμων διατήρησης.             

 

Rosalind Franklin

Από τη λίστα με τις γυναίκες που έμειναν στην αφάνεια η Rosalind Franklin βρίσκεται σίγουρα στην κορυφή. Στη γυναίκα αυτή, χρωστάμε την κατανόηση της δομής του DNA και του RNA.

Αποτέλεσμα εικόνας για rosa;lind franklin

Φυσικά στο σχολείο μαθαίνουμε ότι η δομή του DNA ήταν αποτέλεσμα της σκληρής δουλειάς των Watchon και Crick. Η Rosalind Franklin όμως ήταν αυτή που πραγματοποίησε τα πειράματα κρυσταλλογραφίας που αποκρυπτογραφούν τη δομή με ακτίνες Χ.

Τα δεδομένα από αυτά τα πειράματα της χρησιμοποιήθηκαν από τους Watchon και Crick. Έτσι, το βραβείο Nobel δόθηκε σε αυτούς λίγο μετά το θάνατό της Rosalind από καρκίνο σε ηλικία μόλις 37 ετών.

Δείτε σχετικό άρθρο στο ZimZam Physics: zimzamphysics.gr/rosalind-franklin.

Μαρία Σκουοντόφσκα-Κιουρί

Η πρωτοπόρος επιστήμονας Μαρί Κιουρί ήταν μια παθιασμένη γυναίκα που με ζήλο και ανιδιοτέλεια καταπιανόταν με οτιδήποτε είχε σχέση με τη φυσική και τη χημεία. Στις 10 Δεκεμβρίου 1903 κέρδισε το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής για τη δουλειά της πάνω στη ραδιενέργεια. Έγινε η πρώτη γυναίκα που κέρδισε Νόμπελ.

Το 1911 κέρδισε ακόμη ένα Βραβείο Νόμπελ, αυτή τη φορά στη Χημεία για την ανακάλυψη δύο νέων χημικών στοιχείων, του πολώνιου και του ράδιου.

Τότε, έγινε η πρώτη επιστήμονας που κέρδιζε δύο βραβεία Νόμπελ. Ήταν επίσης η πρώτη γυναίκα που της παραχωρήθηκε έδρα στο πανεπιστήμιο της Σορβόνης το 1906.

https://www.mixanitouxronou.gr/wp-content/uploads/2014/11/1911_solvay_conference3.jpg
Η Σκουοντόφσκα-Κιουρί στο συνέδριο του Σολβέυ, με τους επιφανείς επιστήμονες της εποχής (μεταξύ τους και ο Αϊνστάιν)

Όποιος θέλει να θαυμάσει από κοντά ή να μελετήσει τα σημειωματάριά της, υπογράφει ένα χαρτί που απαλλάσσει τη βιβλιοθήκη από οποιαδήποτε ευθύνη και φορά φυσικά προστατευτικό εξοπλισμό, καθώς τα αντικείμενα έχουν ακόμα υψηλές συγκεντρώσεις από ραδιενεργό ράδιο 226, το οποίο έχει μέσο χρόνο ζωής στα 1.601 χρόνια.

Ακόμα και η σορός της, που φιλοξενείται στο Πάνθεο, είναι κλεισμένη μέσα σε φέρετρο από μόλυβδο, καθώς είναι κι αυτή ραδιενεργή…

Πηγές: wikipedia.gr, mixanitouxronou.gr, maxmag.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Διονύσης Νανόπουλος: «Δεν ήμουν καλός μαθητής. Ένα βιβλίο μού άλλαξε τη ζωή»

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Πάνω σε τι εργάζεστε αυτόν τον καιρό;

Αυτή την εποχή δουλεύω περισσότερο τη φυσική. Πάντα στην Ελλάδα βρίσκω χρόνο για να της αφιερωθώ, γιατί στην Αμερική με καταδυναστεύουν τα ζητήματα οργανωτικής και διοικητικής φύσης. Εδώ τα πράγματα είναι πιο εύκολα και ευχαριστιέμαι να κάνω φυσική. Δηλαδή ασχολούμαι με διάφορα προβλήματα – στην έρευνα προφανώς. Με την ομάδα μου έχουμε εκπονήσει διάφορα σχέδια.

Το πιο φιλόδοξο;

Έχει σχέση με την αρχή του Σύμπαντος. Έχουμε φτιάξει εδώ και έναν χρόνο αυτό που λέμε «ενοποιημένη θεωρία των πάντων», μια θεωρία του παντός που έχει πάρα πολύ ωραίες ιδιότητες. Συμπτωματικά μας βγήκαν, ήταν σαν να είχαμε πάρει τα βιογραφικά μας και κάναμε συρραφή. Οταν ανακαλύπτεις κάτι, δεν σημαίνει ότι στηρίζεται όλο σε αυτό που έχεις κάνει εσύ. Η ανακάλυψη είναι αποτέλεσμα μιας ομαδικής προσπάθειας, είναι προϊόν μιας αλληλουχίας πραγμάτων.

Έτσι δεν είναι δομημένος ο κόσμος; Η αρμονία του Σύμπαντος…

Έτσι μπράβο! Είμαι θεωρητικός φυσικός. Αυτή είναι η δουλειά μου. Βεβαίως πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη τα δεδομένα της στιγμής, αλλά από την άλλη μεριά πρέπει να χρησιμοποιούμε τη φαντασία μας, τη διαίσθησή μας, τη λογική, τα μαθηματικά και αυτά που ξέρουμε ούτως ώστε να τα προχωρήσουμε από εκεί και πέρα. Αυτό βέβαια δεν βασίζεται μόνο στα πειραματικά δεδομένα. Βεβαίως τα πειραματικά δεδομένα μάς δίνουν ένα υπόβαθρο, αλλά αυτό πρέπει να το πάρουμε και να το προχωρήσουμε. Εδώ υπάρχει κοινό πεδίο με τη μουσική – για να έρθουμε και στα δικά σου λημέρια.

Μιλήστε μου λίγο γι’ αυτήν τη συγγένεια…

Όπως ξέρεις, στον εγκέφαλο βρίσκονται πολύ κοντά οι περιοχές όσων έχουν έφεση στα μαθηματικά και στη μουσική. Λένε ότι ο Μότσαρτ θα μπορούσε να γίνει ένας πολύ καλός μαθηματικός. Προφανώς λοιπόν υπάρχει μια μαθηματική αρμονία στη φύση. Από την εποχή του Νεύτωνα – λέω τον Νεύτωνα γιατί ήταν ο πρώτος που εισήγαγε συστηματικά μαθηματικούς νόμους στη συσχέτιση φαινομένων – μέχρι τώρα, υπήρχαν πολλά προβλήματα και οι θεωρίες γίνονταν πολύ περίπλοκες. Τελικά ανακαλύπτουμε ότι η αλήθεια είναι πιο απλή. Σαν να βλέπεις ένα ωραίο κορίτσι παραφορτωμένο με στολίδια και μέικ απ, που κρύβει έτσι την πραγματική ομορφιά του.

Υπάρχει ναρκισσισμός στους επιστήμονες;

Ο σπουδαίος Φάινμαν έλεγε πως ένας καλός φυσικός είναι υποχρεωμένος αυτά που λέει να τα στηρίζει κάπου και να προτείνει πειράματα ούτως ώστε να μπορούν ν’ αποδειχθούν ή ν’ απορριφθούν. Επίσης ότι ο πιο έξυπνος θεωρητικός είναι εκείνος που εγκαταλείπει τη θεωρία του με το πρώτο αρνητικό πειραματικό δεδομένο. Ο μεγάλος βιολόγος Ζακ Μονό που έχει γράψει το βιβλίο «Τύχη και αναγκαιότητα» – επί χούντας το διαβάζαμε – έλεγε: «Ο επιστήμων είναι καλό να είναι μετριόφρων ως πρόσωπο, αλλά δεν πρέπει να είναι στις ιδέες που πρεσβεύει». Η επιστήμη έχει μέσα της έναν ναρκισσισμό. Όπως έλεγε ο Μπρεχτ στο «Βίος του Γαλιλαίου», η επιστήμη δεν είναι δημοκρατική.Ένας μπορεί να είναι σωστός και χίλιοι λάθος.

Ο Μπρεχτ μιλούσε και για την «πρόθεση» των καλλιτεχνών.
Η «πρόθεση» των επιστημόνων;

Ποικίλλει. Υπάρχουν επιστήμονες που θέλουν να καταλάβουν την αλήθεια όσο μπορούν καλύτερα. Γι’ αυτό ακολουθούν πολύ δύσβατους δρόμους και καμιά φορά απομονώνονται. Από μικρός είχα μεγάλη αγάπη και συμπάθεια για περιθωριακούς ανθρώπους. Δεν εννοώ τα ψώνια. Αναφέρομαι σε αυτούς που θα μπορούσαν να είναι οτιδήποτε θέλουν και αυτοί επέλεξαν να ζουν έτσι. Δεν μας ενδιαφέρει το γιατί και το πώς. Με γοητεύουν από μικρό παιδί. Έχουν μια ποίηση, μια αλήθεια και δεν υπολογίζουν κανέναν.

Και με τέτοιες «προθέσεις» πώς καταλήξατε φυσικός;

Θα σου πω κάτι: μου άρεσε πάρα πολύ η φυσική, ήταν η ζωή μου. Ένας από τους λόγους που αφιερώθηκα σε αυτήν ήταν για να μην μπορεί κανείς να μου πει κουβέντα. Να μην έχω ανάγκη κανέναν. Και οι περιθωριακοί με έναν τρόπο το ίδιο έχουν κάνει. Και για να γυρίσω στην πρόθεση, θα σου πω ότι δεν θεωρώ ότι ένα παιδί αν κινείται μόνο από την επιθυμία να γίνει διάσημος μπορεί να πάει μακριά. Βεβαίως το χειροκρότημα και τα λεφτά είναι κίνητρα σημαντικά, αλλά όχι ο μοναδικός σκοπός. Λέω συχνά στους νέους: μην κοιτάτε τις τηλεοράσεις και τις συνεντεύξεις. Πίσω από αυτό υπάρχει κόπος. Δουλεύω ακόμη σαν μαθητής.

Η σχέση σας βέβαια με την επιστήμη σας ξεκίνησε ανάποδα. Δεν ήσασταν άριστος μαθητής.

Α, ναι! Δεν ήμουν κάλος μαθητής γιατί ήμουν αφοσιωμένος στη φυσική. Είχα μια καλή σχέση όμως με τους γονείς μου. Μέχρι τα 14 έπαιζα πολλή μπάλα και εκεί είδα πώς είναι να σε συζητούν, να είσαι στο κέντρο του ενδιαφέροντος. Αυτό μου άρεσε και σίγουρα αυτό έπαιξε ρόλο στη ζωή μου και στην εξέλιξή μου.

Και τη φυσική πώς την ανακαλύψατε;

Το καλοκαίρι, από τη Γ’ προς τη Δ’ Γυμνασίου, τα πράγματα ζόρισαν. Είχα αρχίσει να βαριέμαι την αλητεία και βέβαια έπρεπε να διαβάσω για να περάσω – δίναμε εξετάσεις τότε. Μου πήρε ο πατέρας μου το βιβλίο φυσικής των Κουγιουμζέλη – Περιστεράκη. Αρχίζω να το ξεφυλλίζω και ξαφνικά άρχισα να το διαβάζω σαν αστυνομικό. Τρέμανε τα χέρια μου. Ανακάλυψα λοιπόν από αυτό το τυχαίο γεγονός έναν καινούργιο κόσμο. Άρχισα να λύνω τις ασκήσεις και μου έλεγε ο φυσικός «πας στα φροντιστήρια και σ’ τις λύνουν». Ποια φροντιστήρια; Ο πατέρας μου δεν είχε λεφτά. Θα με σκότωνε αν ζητούσα φροντιστήριο.

Ήταν σημείο καμπής;

Αν θαυμάζω τον εαυτό μου για κάτι, είναι που δεν έγινα αυτό που φαινόταν ότι θα γίνω μικρός. Μπήκα σε έναν δρόμο και από κει και πέρα ήρθαν όλα. Το σημαντικό είναι να μπεις στην αφετηρία.

Ποθούσατε τη διάκριση;

Ναι, ήθελα να βρεθώ μπροστά στους προβολείς, αλλά από ανάγκη να παράγω. Το πιο σπουδαίο όμως που κατάφερα – πέρα από τη δουλειά μου – είναι πως έχω επηρεάσει κόσμο. Μεγάλο δώρο αν μπορώ να εμπνεύσω νέα παιδιά.

Η ευφυΐα σας διευκόλυνε τις σχέσεις σας με τους ανθρώπους ή σας ταλαιπώρησε;

Με ταλαιπώρησε πολύ. Πολλές φορές έπρεπε να κάνω ότι δεν καταλαβαίνω για να μην πληγωθώ.

Η επιστήμη σας σε τι δεν σας «απάντησε»; Ποιο είναι το κενό που σας άφησε;

Στην ομιλία μου στη Σάμο – στα Πυθαγόρεια -, με τίτλο «Η προέλευση των φυσικών νόμων», υπάρχει μια τέτοια αναφορά. Τι θέλω να πω: η ομορφιά αυτών των πραγμάτων, της διερεύνησης του Σύμπαντος κ.λπ., έρχεται και μας απαντάει σε μεγάλες ερωτήσεις. Η κεντρική σχολή της φυσικής, στηριγμένη σε πειραματικά δεδομένα, λέει: «Το Σύμπαν είναι μια τυχαία κβαντική αυθόρμητη διακύμανση από το τίποτα και αυτό έχει ορισμένες επιπτώσεις και τις επιπτώσεις αυτές αρχίζουμε και τις επαληθεύουμε πειραματικά». Αυτό απαντάει αυτομάτως σε όλα τα φιλοσοφικά ερωτήματα. Αν είναι έτσι, για ποιους σκοπούς συζητάμε; Η επιστήμη στηρίζεται σε γεγονότα που είναι αναπαραγωγίσιμα. Τα πράγματα είναι τυχαία, όχι γραμμένα. Και όπως έλεγε και ο Ηράκλειτος τον 6ο αιώνα π.Χ., «μοίρα μας είναι ο χαρακτήρας μας».

Αν ήσασταν άλλος χαρακτήρας, θα είχατε άλλη πορεία;

Βέβαια. Είμαι πεισματάρης. Από την άλλη είμαι πολύ οξύθυμος. Μου στοίχισε αυτό γιατί έκανα πολλούς εχθρούς στην επιστημονική κοινότητα. Έχω υποφέρει. Μου πήρε πολύ καιρό να καταλάβω ότι ο κάθε άνθρωπος έχει διαφορετικό τρόπο σκέψης.

Η επιστημονική κοινότητα έχει χαρακτηριστικά σταρ σίστεμ;

Βέβαια. Είναι χειρότερη από το Χόλιγουντ. Εκεί τουλάχιστον έχουν τα εισιτήρια που – κακώς ίσως – αποδεικνύουν την αντικειμενική αξία σου. Και στους επιστήμονες υπάρχουν papers – εργασίες – και αναφορές. Όμως οι επιστήμονες έχουν μια εξυπνάδα ιδιαίτερη και η ζωή τους είναι πολύ συγκεκριμένη. Λεφτά δεν βγάζουν και έχουν μόνο φήμη. Αυτό τους τρώει.

Επιτεύγματα έχουμε. Πρόοδο;

Έχουμε πια μια καινούργια συνείδηση κόσμου του Σύμπαντος. Ο κόσμος αλλάζει – έστω και αν πολλές φορές αισθάνομαι ματαιότητα. Ίσως η δικαίωση θα έρθει όταν σιγά σιγά θα φύγουμε από δω για να κατοικήσουμε σε άλλους πλανήτες. Δεν είναι ουτοπικό, σε λίγα χρόνια θα γίνει. Και αυτοί που θα φύγουν από δω δεν είναι εκείνοι που θα έχουν χοντρό πορτοφόλι, αλλά υψηλό IQ. Ανήκω σε αυτούς που δεν πιστεύουν στο «εν οίδα ότι ουδέν οίδα». Ξέρουμε πολλά και πρέπει να τα αξιολογήσουμε και να τα αξιοποιήσουμε. Και στην επιστήμη και στην τέχνη.

Πηγή: tanea.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Πώς λειτουργεί το εκκρεμές του Φουκώ;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Το 1851 έγινε στο Παρίσι μια φημισμένη επίδειξη. Χρησιμοποιώντας ένα ατσάλινο σύρμα μήκους περίπου 67μέτρων, ο Γάλλος φυσικός  Jean-Bernard-Lιon Foucault κρέμασε μια σιδερένια μπάλα μάζας περίπου 28Kg  από τον θόλο του Πάνθεου και το έβαλε σε κίνηση ταλάντωσης μπρος – πίσω. Για να καταγράψει την εξέλιξη της κίνησης στερέωσε μια γραφίδα στη μπάλα και σκόρπισε άμμο στο πάτωμα κάτω από την μπάλα. Έτσι η γραφίδα χάραζε γραμμές στην άμμο καταγράφοντας την τροχιά της μπάλας σε σχέση με το πάτωμα. Το κοινό που παρακολούθησε το πείραμα είδε με έκπληξη το επίπεδο ταλάντωσης του εκκρεμούς να στρέφεται ανεξήγητα, αφήνοντας όλο και διαφορετικά ίχνη σε κάθε ταλάντωσή του.

foucault1

Το πείραμα του Φουκώ και η ερμηνεία του

Α. Παρατηρητής που δεν συμμετέχει στην κίνηση της Γης

Ένας παρατηρητής που θα έβλεπε το πείραμα αυτό από το διάστημα, μη συμμετέχοντας ο ίδιος στην κίνηση του δαπέδου μαζί με ολόκληρη την Γη, γνωρίζει ότι εφόσον δεν ασκούνται στο εκκρεμές άλλες δυνάμεις των οποίων ο φορέας δεν βρίσκεται στο αρχικό επίπεδο ταλάντωσής του, αυτό θα συνεχίσει να έχει το ίδιο επίπεδο ταλάντωσης ως προς τον παρατηρητή. Για να εξηγήσει λοιπόν ο παρατηρητής αυτός τις διάφορες γραμμές που αφήνει το εκκρεμές ως ίχνη στο πάτωμα, είναι υποχρεωμένος να δεχτεί ότι το δάπεδο είναι εκείνο που στρέφεται κάτω από το εκκρεμές και κατ’ επέκταση στρέφεται η Γη που φέρει το δάπεδο.  

Η Γη στρέφεται γύρω από τον άξονά της με περίοδο 24 ωρών. ‘Όταν όμως έγινε το ιστορικό πείραμα στο Παρίσι διαπιστώθηκε ότι το εκκρεμές επαναλάμβανε την αρχική του γραμμή μετά από 30 ώρες. Αυτό σημαίνει για τον διαστημικό παρατηρητή ότι η περιστροφή του δαπέδου γύρω από την κατακόρυφο του τόπου αυτού γινόταν με περίοδο 30 ωρών. Ας προσπαθήσουμε να αναλύσουμε το φαινόμενο.

Έστω ότι βρισκόμαστε στον τόπο Α, ο οποίος έχει γεωγραφικό πλάτος θ. Το δάπεδο στον τόπο αυτό είναι εφαπτόμενο στη γήινη σφαίρα στο σημείο εκείνο. Στο παρακάτω σχήμα 1, έχουμε σχεδιάσει το διάνυσμα της γωνιακής ταχύτητας της Γης και το παριστάνουμε με το σύμβολο ωe. Στη συνέχεια αναλύουμε αυτό το διάνυσμα σε δύο συνιστώσες. 

σχήμα 1

Την ωe,εφ. της οποίας η φυσική σημασία είναι ότι αντιστοιχεί σε μια περιστροφή του πατώματος γύρω από τον άξονα της  ωe,εφ. Η συνιστώσα αυτή της γωνιακής ταχύτητας έχει κάποια αποτελέσματα στην κατακόρυφη κίνηση των σωμάτων. Μια πέτρα που ρίχνεται μέσα σ’ ένα βαθύ πηγάδι θα χτυπήσει στον πυθμένα του σ’ ένα σημείο ανατολικότερα από αυτό που προσδιορίζεται με το νήμα της στάθμης, διότι μέσα στον χρόνο που χρειάζεται η πέτρα για να πέσει ο άξονας του πηγαδιού έχει πάρει κάποια κλίση.
Η άλλη κατακόρυφη συνιστώσα ωe,κατ. εκφράζει την περιστροφή ενός οριζόντιου δαπέδου στον τόπο Α, γύρω από έναν κατακόρυφο άξονα, πάντα όπως την αντιλαμβάνεται ένας παρατηρητής που δεν βρίσκεται επί της Γης.
Ένα φαινόμενο που εξηγείται με την ύπαρξη αυτής της περιστροφής είναι ο ρυθμός με τον οποίο βλέπουμε να μετακινούνται οριζόντια τα αστέρια στον ορίζοντα του τόπου.
Η συνιστώσα αυτή της γωνιακής ταχύτητας παίζει σημαντικό ρόλο στην δυναμική των οριζόντιων κινήσεων. Αντικείμενα που ρίπτονται οριζόντια προς οποιαδήποτε κατεύθυνση εμφανίζονται να αποκλίνουν της πορείας τους προς τα δεξιά (εφόσον τα παρατηρούμε εκ των όπισθεν) απλούστατα διότι η γη και το οριζόντιο επίπεδο εξαιτίας της ωe,κατ. έχει περιστραφεί προς τ’ αριστερά.
Αν εξετάσουμε πχ. το εκκρεμές Foucault, μας φαίνεται ότι το επίπεδο ταλάντωσής του περιστρέφεται κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού επειδή η Γη και το δάπεδο έχει περιστραφεί αντίθετα με τους δείκτες του ρολογιού με ρυθμό ωe,κατ. προς τ’ αριστερά.

Πως μπορούμε όμως να υπολογίσουμε τον ρυθμό περιστροφής του οριζόντιου δαπέδου;
Από την παραπάνω εικόνα προκύπτει ότι για την συνιστώσα ωe,κατ έχουμε:
ωe,κατe*ημθ.
Αν λάβουμε υπ’ όψιν ότι η περίοδος περιστροφής της Γης είναι 23h  56′, τότε ωe = 360ο/23h  56′ και για το γεωγραφικό πλάτος των 43ο 32′ προκύπτει: ωe,κατ. = 10,36ο/h.

Η ίδια ανάλυση για το γεωγραφικό πλάτος του Παρισιού δείχνει ότι το εκκρεμές συμπλήρωνε μια πλήρη περιστροφή κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού κάθε 30 ώρες, πράγμα που επιβεβαιώθηκε και πειραματικά.
Στο Νότιο Πόλο όπου θ=90ο προκύπτει ότι ωe,κατ. = 15,04ο/h.και συνεπώς το επίπεδο του εκκρεμούς συμπληρώνει μια πλήρη περιστροφή σε 24h.
Αντίθετα στον Ισημερινό όπου θ=0ο , ωe,κατ. = 0ο/h και το επίπεδο του εκκρεμούς δεν φαίνεται να περιστρέφεται καθόλου. 

Β. Παρατηρητής που συμμετέχει στην κίνηση της Γης.

Αν επιχειρήσει να εξηγήσει την περιστροφή του επιπέδου ταλάντωσης ένας παρατηρητής επί της γης, αυτός δεν αντιλαμβάνεται την περιστροφή της γης αφού περιστρέφεται μαζί της. Είναι συνεπώς υποχρεωμένος να παραδεχτεί την ύπαρξη μιας υποθετικής δύναμης που ασκείται επί του εκκρεμούς και αλλάζει το επίπεδο της κίνησής του.
Αυτή η υποθετική δύναμη που αναφέρεται για κινούμενους περιστροφικά μη αδρανειακούς παρατηρητές, λέγεται δύναμη Coriolis και το μέτρο της δίνεται από τη σχέση: Fc = 2 m ωe,κατ. V , όπου m είναι η μάζα του σώματος, και V η ταχύτητά του. Η δύναμη αυτή δρα πάντα κάθετα στο διάνυσμα της ταχύτητας.
Συνεπώς ο παρατηρητής αυτός αντιλαμβάνεται επί του σώματος δύο συνολικά δυνάμεις: Την δύναμη επαναφοράς Fr , που είναι η συνισταμένη του βάρους και της δύναμης του σχοινιού, και την δύναμη Coriolis Fc , με τα χαρακτηριστικά που προαναφέρθηκαν. Η κίνηση του σώματος κατ’ αυτόν είναι αποτέλεσμα της δράσης και των δύο αυτών δυνάμεων. Μια σχεδιαστική απεικόνιση του πως αυτές οι δυνάμεις επηρεάζουν την κίνηση του εκκρεμούς φαίνεται στο σχήμα 2.

σχήμα 2

Χωρίς την δύναμη Coriolis το εκκρεμές που θα αφεθεί αρχικά από τη θέση Α θα κινείται περιοδικά εμπρός-πίσω, πάνω στην ευθεία οριζόντια γραμμή ΑΕ που διέρχεται από το κέντρο της ταλάντωσης Κ. Η δύναμη Coriolis το εκτρέπει και ακολουθεί την καμπύλη ΑΒC. Κατά την επιστροφή του ακολουθεί την καμπύλη CD.

Ας σημειώσουμε ότι η δύναμη επαναφοράς Fr κατευθύνεται πάντα προς το Κ, κέντρο της απλής αρμονικής κίνησης.  Το Κ είναι το σημείο στο οποίο η κατακόρυφος του τόπου τέμνει το οριζόντιο δάπεδο.  

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία
web design by