φυσική (52 άρθρα)

Τι ακριβώς είναι ο χρόνος για έναν φυσικό και τι για έναν φιλόσοφο;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Το διαχρονικό γνωστικό έλλειμμα… χρονοσοφίας

Πώς εξηγείται η ανάγκη της φυσικής και μεταφυσικής εξάλειψης του χρόνου;
Το διαχρονικό γνωστικό έλλειμμα… χρονοσοφίας

Αν ο χρόνος είναι μόνο ό,τι μετράνε τα ρολόγια μας, τότε γιατί οι εξελίξεις των πολύπλοκων φυσικών συστημάτων είναι συνήθως απρόβλεπτες και δημιουργικές; Και γιατί η «χρονικότητα» και η «ιστορικότητα» όλων των φυσικών φαινομένων δεν μπορούν πλέον να θυσιάζονται στον βωμό της «αιωνιότητας», δηλαδή να τις παραβλέπουμε στο όνομα της «αντικειμενικής» γνώσης;

Τι ακριβώς είναι ο χρόνος για έναν φυσικό και τι για έναν φιλόσοφο; Είναι κάτι πραγματικό ή, αντίθετα, δεν είναι τίποτα περισσότερο από μια ψευδαίσθηση που «υπάρχει» μόνο στο μυαλό κάποιων πεπερασμένων και ατελώς σκεπτόμενων όντων όπως οι άνθρωποι; Πώς μπορεί ο χρόνος να παρεισφρέει και να δρα καταλυτικά μέσα σε έναν νομοτελειακό Κόσμο, όπου τα πάντα καθορίζονται από αιώνιους-άχρονους φυσικούς νόμους; Κι αν τελικά δεχτούμε ότι ο χρόνος υπάρχει όντως, είναι μόνο καταστροφικός ή, ενίοτε, μπορεί να είναι και δημιουργικός;

Πώς απαντά σε αυτά τα αποφασιστικά ερωτήματα η αρχαιότερη και η πιο ώριμη από τις θετικές επιστήμες, η Φυσική, και πώς αποτιμά γνωσιολογικά και ανθρωπολογικά αυτές τις απαντήσεις η Φιλοσοφία; Εχει περάσει ένας αιώνας απ’ όταν συναντήθηκαν στην περίφημη Φιλοσοφική Εταιρεία του Παρισιού, στις 6 Απριλίου του 1922, δύο μεγάλοι και πολύ διάσημοι στοχαστές, ο φυσικός Αλμπερτ Αϊνστάιν με τον φιλόσοφο Ανρί Μπερξόν, για να ανταλλάξουν απόψεις γύρω από το αίνιγμα του χρόνου.

Στο επίμονο ερώτημα του Μπερξόν αν ο χρόνος που περιγράφει η Θεωρία της Σχετικότητας, και συνεπώς η σύγχρονη Φυσική, έχει να κάνει με τον χρόνο όπως τον βιώνουν καθημερινά οι άνθρωποι, έλαβε από τον Αϊνστάιν την ακόλουθη απάντηση: «Το ερώτημα τίθεται ως εξής: ο χρόνος του φιλοσόφου είναι ο ίδιος με τον χρόνο του φυσικού;»

Και προς μεγάλη απογοήτευση του Μπερξόν, ο δημιουργός της Θεωρίας της Σχετικότητας θα απαντήσει απερίφραστα: «Μόνο η επιστήμη λέει την αλήθεια και κανένα υποκειμενικό βίωμα δεν μπορεί να διασώσει ό,τι αρνείται η επιστήμη».

Στην ατελέσφορη -για πολλοστή φορά- προσπάθεια διαλόγου ενός κορυφαίου φυσικού με έναν μεγάλο φιλόσοφο, αποτυπώθηκε η θεμελιώδης διαφωνία τους σχετικά με τη φύση του χρόνου και την επίδρασή του τόσο στην εξέλιξη του Σύμπαντος όσο και στην Ιστορία των ανθρώπων.

Το διαχρονικό παράδοξο του «άχρονου χρόνου»

Αν έχει δίκιο ο Αϊνστάιν, τότε ο χρόνος που περιγράφουν οι βασικοί νόμοι της Φυσικής, τόσο η κλασική δυναμική του Νεύτωνα όσο και η σχετικιστική φυσική του Αϊνστάιν, δεν συμφωνεί καθόλου με τον ανθρώπινο χρόνο, αφού ο φυσικός χρόνος είναι γραμμικός, συμμετρικός, ομοιότροπος και αντιστρεπτός ως προς το παρελθόν και το μέλλον. Επομένως, το προσωπικό αίσθημα του χρόνου που βιώνουν οι άνθρωποι καθημερινά δεν έχει κανένα απολύτως νόημα για τη Φυσική και μπορεί να «υπάρχει» μόνο ως ιδιωτική ή προσωπική ψευδαίσθηση!

Οπως το έθεσε, ήδη από τον 17ο αιώνα, ο Νεύτων στην εισαγωγή του περίφημου βιβλίου του «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica» (Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας): «Ο απόλυτος, αληθινός και μαθηματικός χρόνος, αφ’ εαυτού και από την ίδια του τη φύση, ρέει ομοιόμορφα χωρίς να εξαρτάται από τίποτα το εξωτερικό…». Με άλλα λόγια, η υποκειμενική εμπειρία του χρόνου που βιώνουν οι άνθρωποι για τον Νεύτωνα (αλλά και για την κλασική Φυσική συνολικά) είναι απλώς μια ψευδαίσθηση που δεν έχει την παραμικρή σχέση με τον απόλυτο κοσμικό χώρο και χρόνο.

Μια θεμελιώδης φυσική και, ταυτοχρόνως, μετα -φυσική δοξασία, που αιώνες μετά φαίνεται πως τη συμμερίζεται και ο Αϊνστάιν, ο βασικός υπαίτιος της «δολοφονίας» του απόλυτου χώρου και χρόνου του Νεύτωνα στη σύγχρονη Φυσική! Πάντως, και για τον δημιουργό της Θεωρίας της Σχετικότητας, ο χρόνος δεν είναι τίποτα άλλο από μία μαθηματική παράμετρος, η τέταρτη διάσταση στην τρισδιάστατη περιγραφή της φυσικής πραγματικότητας: Τίποτα περισσότερο δηλαδή από την επιπρόσθετη διάσταση για την περιγραφή του νέου τετραδιάστατου, σχετικιστικού συνεχούς που είναι ο «χωροχρόνος».

Προσβλέποντας στην αντικειμενική και διαχρονικά έγκυρη περιγραφή του ενιαίου χωροχρόνου, ο πατέρας της Θεωρίας της Σχετικότητας οδηγήθηκε τελικά στην εξάλειψη του χρόνου ως ανεξάρτητου και δημιουργικού φυσικού παράγοντα. Διότι βέβαια, σε αντίθεση με τον υποκειμενικό ανθρώπινο χρόνο, ο φυσικός χωροχρόνος δεν κυλάει ποτέ προς μία μόνο κατεύθυνση, ούτε βέβαια μπορεί να επιφέρει τίποτα νέο στη βαθύτερη δομή του Σύμπαντος. Οπως θα εκμυστηρευτεί ο Αϊνστάιν σε ένα διάσημο παρηγορητικό γράμμα για τον θάνατο ενός πολύ αγαπητού φίλου του: «Η διάκριση ανάμεσα σε παρελθόν και μέλλον αποτελεί μόνο μια (ανθρώπινη) ψευδαίσθηση, μολονότι πρόκειται για μια επίμονη ψευδαίσθηση».

Πώς εξηγείται, ωστόσο, αυτή η τόσο επίμονη ψευδαίσθηση; Γιατί τόσο για τη νευτώνεια δυναμική όσο και για τη σχετικιστική φυσική, αλλά και για την κβαντική μικροφυσική, ο χρόνος δεν θεωρείται θεμελιώδης και ανεξάλειπτη φυσική πραγματικότητα, ούτε καν ως ένας αποφασιστικός φυσικός παράγοντας, αλλά μόνο μία επιπρόσθετη μαθηματική διάσταση για την περιγραφή της κίνησης των υλικών σωμάτων, η οποία μπορεί κάλλιστα να παίρνει είτε θετικές είτε αρνητικές τιμές (από το t στο -t)! Και αυτή η χρονική αντιστροφή στις θεμελιώδεις εξισώσεις, αν δηλαδή ο χρόνος των φυσικών φαινομένων «ρέει» από το παρελθόν προς το μέλλον ή το αντίστροφο, δεν επηρεάζει καθόλου ούτε τη δυναμική ούτε τα ίδια τα φαινόμενα που περιγράφουν αυτές οι εξισώσεις.

Το παράδοξο της απαξίωσης του χρόνου από την κλασική Φυσική, δηλαδή η συστηματική προσπάθεια εξάλειψής του ως αποφασιστικού φυσικού παράγοντα στη διαμόρφωση της δομής και της εξέλιξης του Σύμπαντος, προέκυψε από τη βαθύτερη επιστημολογική και μεταφυσική ανάγκη για μια «αντικειμενική» και διαχρονικά έγκυρη γνωστική κατανόηση του Σύμπαντος, την προσπάθεια δηλαδή επιστημονικής θεώρησης και περιγραφής του από την αχρονική σκοπιά της αιωνιότητας. Ενα μάλλον προεπιστημονικό και σαφώς μετα-φυσικό πρότυπο γνώσης και έρευνας, που επέβαλε στους φυσικούς που το αποδέχονται να αναζητούν παντού άχρονες φυσικές διεργασίες και φαινόμενα που επιδεικνύουν χρονική συμμετρία και αντιστρεψιμότητα.

Πράγματι, όταν κάποτε ρώτησαν τον Αϊνστάιν «τι είναι ο χρόνος;» αυτός απάντησε χωρίς περιστροφές: «Ο,τι μετράνε τα ρολόγια μας!». Με αυτή την προκλητική δήλωση ο μεγάλος ανανεωτής των εννοιών του χώρου και του χρόνου στη Φυσική ήθελε να μας υπενθυμίσει ότι ο χρόνος δεν είναι «κάτι τι» που μπορεί να συλληφθεί ανεξάρτητα από τον τρόπο που τον μετράμε: η ύπαρξή του προκύπτει και εξαρτάται μόνο από το πώς καταγράφουμε την παρουσία του.

Εξάλλου, δεν πρόκειται καθόλου για μια καινοφανή προσέγγιση του προβλήματος του χρόνου, αφού στην προκλητική δήλωσή του ο Αϊνστάιν δεν κάνει τίποτε περισσότερο από το να επαναλάβει ό,τι ρητά είχε υποστηρίξει, πριν από χιλιετίες, ο Αριστοτέλης στο έργο του «Φυσικά» ή «Φυσική Ακρόασις»: «Γιατί αυτό ακριβώς είναι ο χρόνος: αριθμός της κίνησης σύμφωνα με το πριν και το μετά» (μτφρ. Βασίλης Κάλφας, Εκδ. Νήσος).

Απορρίπτοντας την επικρατούσα, τότε, κυκλική σύλληψη του χρόνου και τα παράδοξα της αιωνιότητας που αυτή συνεπάγεται, ο Αριστοτέλης ανοίγει πρώτος τον δρόμο για την εκκοσμίκευση, δηλαδή για τη μαθηματική γνωστική διαχείριση του φυσικού χρόνου, ο οποίος, έκτοτε, πρέπει να διαφοροποιείται επιμελώς από τον χρόνο της ψυχής.

Ο δημιουργικός ρόλος του «βέλους του χρόνου»

Πάντως, η αρχαιότατη επιθυμία να εξαλείψουμε τον χρόνο προσκρούει στη σχεδόν καθολική αναγνώριση και επιβεβαίωση από όλες τις φυσικές και ανθρωπιστικές επιστήμες της εγγενούς και δυσεξάλειπτης «χρονικότητας» όλων των φαινομένων. Γεγονός που έχει ιδιαίτερα ανατρεπτικές συνέπειες για την «κλασική» αχρονική κοσμοαντίληψη και επιβάλλει στη Φυσική όχι μόνο να αναγνωρίσει ότι ο χρόνος δεν είναι μια ανθρώπινη ψευδαίσθηση, αλλά και να εξηγήσει σε τι συνίσταται η ουσιαστική ασυμμετρία ανάμεσα στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον.

Κάτι που, στο πλαίσιο της Φυσικής, επιβεβαιώνεται από τη θερμοδυναμική των ανοιχτών συστημάτων, δηλαδή όσων φυσικών συστημάτων ή δομών μπορούν να ανταλλάσσουν ενέργεια-ύλη με το περιβάλλον τους και έτσι βρίσκονται μακριά από τη θανατηφόρο θερμοδυναμική ισορροπία της μέγιστης εντροπίας. Επιπλέον, σύμφωνα με τη Θερμοδυναμική, όλα τα «ανοιχτά συστήματα» τείνουν, με το πέρασμα του χρόνου, να αυτοοργανώνονται και να δημιουργούν πιο περίπλοκες δομές. Η αχίλλειος πτέρνα της πεσιμιστικής ή καταστροφικής εκδοχής του βέλους του χρόνου, δηλαδή της δήθεν μη αντιστρεπτής και αδυσώπητης ροής του χρόνου στη φύση, ήταν ότι μελετούσε αποκλειστικά «κλειστά» θερμοδυναμικά συστήματα. Ομως, τέτοια κλειστά ή ενεργειακά απομονωμένα φυσικά συστήματα, που δεν ανταλλάσσουν πια ύλη ή ενέργεια με το περιβάλλον τους, δεν είναι ο κανόνας αλλά η εξαίρεση στη Φύση.

Ιδού πώς συνοψίζει αυτή την κοσμοϊστορική μεταστροφή από την αιωνιότητα προς την καθολική αποδοχή της «Αρχής της Χρονικότητας» ο βραβευμένος με Νόμπελ Ιλια Πριγκοζίν στο πολύ ενδιαφέρον βιβλίο του «Το τέλος της βεβαιότητας» (κυκλοφορεί από τις Εκδ. Κάτοπτρο): «Δεν είμαστε εμείς οι άνθρωποι οι γεννήτορες του βέλους του χρόνου. Αντίθετα, είμαστε τα παιδιά του». Επομένως, η εγγενής χρονικότητα, δηλαδή η πανταχού παρούσα «μη αναστρεψιμότητα» (irreversibility) των βασικών φυσικών διαδικασιών, αποτελεί τον κανόνα στη Φύση, ενώ η χρονική «αναστρεψιμότητα» την εξαίρεση.

Συνεπώς, μετά τις εντυπωσιακές και εξαιρετικά ανατρεπτικές ανακαλύψεις σχετικά με τη διαρκή ανάδυση και την εξέλιξη περίπλοκων φυσικών συστημάτων στον πλανήτη Γη, καθώς και τη σταθερή δυναμική των περισσότερων κοσμολογικών φαινομένων στο γνωστό μας Σύμπαν, πρέπει να θεωρείται πλέον επαρκώς τεκμηριωμένο το ότι ο χρόνος δεν είναι απλώς μια γεωμετρική μεταβλητή, αλλά μάλλον ένας από τους αποφασιστικούς παράγοντες που διαμορφώνουν την απρόσμενη οργάνωση και την πολύπλοκη συμπεριφορά των «ανοιχτών συστημάτων»: των συστημάτων δηλαδή που εμφανίζονται, διατηρούνται και εξελίσσονται επειδή μπορούν να ανταλλάσσουν ύλη, ενέργεια και πληροφορίες με το περιβάλλον τους. Και τα αμέτρητα σμήνη γαλαξιών, η ποικιλομορφία των έμβιων οργανισμών, αλλά και των ανθρώπινων κοινωνιών αποτελούν τυπικά παραδείγματα της ευεργετικής δράσης του χρόνου στα ανοιχτά συστήματα.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Ταφόπλακα στο μάθημα της Φυσικής

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

… από το υπουργείο παιδείας

ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΚΕΝΩΝ ΑΝΑ ΚΛΑΔΟ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ

Τα λόγια είναι πολύ φτωχά για να περιγράψουν τον θυμό και την απογοήτευση, μαζί με την αίσθηση εμπαιγμού, που αισθανόμαστε, όπως και το σύνολο των συναδέλφων μας, για την απόδοση ελάχιστων οργανικών θέσεων διορισμού Φυσικών για δεύτερο συνεχόμενο σχολικό έτος. Μετά τον εξωφρενικό αριθμό των μόλις 87 Φυσικών κατά τους περσινούς διορισμούς, είδαμε εφέτος να αποδίδονται τριάντα (!) λιγότερες οργανικές θέσεις Φυσικών για διορισμό στην Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση!

Κανένας νόμος και κανένας αλγόριθμος δεν αρκούν για να εξηγήσουν τα ανεξήγητα. Το πώς είναι δυνατόν μία βασική επιστήμη όπως η επιστήμη της Φυσικής να απαξιώνεται κατ’ αυτόν τον τρόπο και να βρίσκεται υπό διωγμόν τα τελευταία χρόνια από τα σχολεία. Το μάθημα που κατ’ εξοχήν καλλιεργεί την κριτική ικανότητα και ερμηνεύει τον κόσμο μας να υφίσταται περικοπές στο ωρολόγιο πρόγραμμα, προσθαφαιρέσεις κεφαλαίων κατά το δοκούν, ελλιπή ή ανύπαρκτη εργαστηριακή διδασκαλία και σαν να μην έφταναν όλα αυτά, αποκλεισμό των πτυχιούχων Φυσικών από την διδασκαλία του αντικειμένου τους και την προσφορά των γνώσεων και της εμπειρίας τους στους μαθητές.

Η Ε.Ε.Φ. εκφράζει την έντονη διαμαρτυρία της για την απροκάλυπτη υποβάθμιση του μαθήματος της Φυσικής και την άνευ προηγουμένου απαξίωση των Φυσικών από το Υπουργείο Παιδείας. Συνάδελφοι που επί μία δεκαετία και πλέον διδάσκουν ως αναπληρωτές στην Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, στηρίζουν το σχολείο, μετακινούνται κάθε χρόνο εν μία νυκτί σε κάθε άκρη της Ελλάδας για να υπηρετήσουν το λειτούργημα που επέλεξαν, βλέπουν να μένουν εκτός νυμφώνος για άλλη μία φορά. Βλέπουν τις οργανικές θέσεις που τους αναλογούν να δίνονται αναιτιολόγητα σε ειδικότητες για τις οποίες, βάσει και αυτού ακόμα του νόμου, δεν συστήνονται οργανικές θέσεις στην πλειονότητα των σχολικών μονάδων! Βλέπουν την με τόσους κόπους αποκτηθείσα προϋπηρεσία τους να παραγράφεται και στις έως τώρα θέσεις τους να τοποθετούνται εκπαιδευτικοί άλλων ειδικοτήτων, με ελάχιστα συγκριτικά μόρια.

Αυτό το θέατρο του παραλόγου πρέπει να λάβει τέλος. Η Φυσική είναι αυτονόητο ότι πρέπει να διδάσκεται από Φυσικούς και οι Φυσικοί είναι αυτονόητο ότι πρέπει να βρίσκονται στα σχολεία ως αναγνωρισμένοι μόνιμοι εκπαιδευτικοί και όχι ως εκατοντάδες τον αριθμό κάθε χρόνο αναπληρωτές.

Μένει να δούμε πώς θα απορροφηθούν και πού θα τοποθετηθούν οι εκατοντάδες διοριζόμενοι του ενιαίου κλάδου ΠΕ04, πέραν των Φυσικών, στα οργανικά κενά που δεν θα υπάρχουν και καλούμε τους συναδέλφους και τα παραρτήματα σε κάθε πόλη σε επαγρύπνηση, προκειμένου άμεσα να διαπιστώνονται και να επισημαίνονται οι όποιες παράτυπες τοποθετήσεις. Φαινόμενο το οποίο δυστυχώς έχουμε συνηθίσει να βλέπουμε να συμβαίνει κατ’ επανάληψιν…

Έως τώρα έχουμε προτείνει, έχουμε ζητήσει, έχουμε καλέσει σε διάλογο την ηγεσία του ΥΠΑΙΘ για να εξορθολογιστεί αυτό το πέρα από κάθε λογική πλαίσιο. Πλέον δεν παρακαλούμε, δεν εισηγούμαστε απλώς αλλά απαιτούμε να δοθούν στους Φυσικούς οι θέσεις τις οποίες εδώ και χρόνια οι ίδιοι καλύπτουν, οι θέσεις που δικαιωματικά τους αξίζουν, ώστε επιτέλους να επιβραβευθούν για την προσφορά τους στην Δημόσια Εκπαίδευση αντί συνεχώς να τιμωρούνται και να περιθωριοποιούνται.

Μία τέτοια κίνηση μόνο ωφέλιμη μπορεί να είναι για το μέλλον της Εκπαίδευσης αυτής της χώρας και για την ποιοτική μόρφωση των παιδιών μας.

Το Διοικητικό Συμβούλιο της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών – https://eef.gr/articles/anakoinwsi-eef-gia-tin-katanomi-organikwn-kenwn-ana-klado-kai-eidikotita

ΕΕΦΕΕ και Διορισμοί Φυσικών

Η ΕΕΦΕΕ έγκαιρα (στις 17-6-2022), μέσω του Προέδρου της Καθηγητή Γ. Τόμπρα έστειλε επιστολή στην Υφυπουργό Παιδείας κ. Μακρή και στον Γ.Γ. του Υπουργείου κ. Κόπτση και τους ενημέρωνε για τον λανθασμένο αλγόριθμο που χρησιμοποιήθηκε το 2021 και οδήγησε στον διορισμό μόλις 87 συνάδελφων Φυσικών και οδήγησε σε αλυσιδωτά προβλήματα στα σχολεία το σχολικό έτος 2021-2022, τα οποία περιγράφονται αναλυτικά και με παραδείγματα εντός αυτής.

Η επιστολή αποτελεί συνέχεια αντίστοιχης επιστολής  του μέλους της Ελεγκτικής Επιτροπής  της ΕΕΦΕΕ Καθηγητή Γ. Καλκάνη που επισήμαινε τα λάθη στην περυσινής επιλογής και πρότρεπε με επιχειρήματα σε θεραπεία της.

Την 15η Ιουλίου 2022 το Υπουργείο Παιδείας ανακοίνωσε τον προγραμματισμό του όσον αφορά τους μόνιμους διορισμούς για την προσεχή περίοδο. Με έκπληξη διαβάσαμε ότι προτίθεται να διορίσει μόλις 57 συναδέλφους προφανώς αριθμός που προέκυψε με χρήση του ίδιου λανθασμένου αλγορίθμου..

Η απόφαση σίγουρα εκθέτει αυτούς που την έλαβαν και σε κάθε περίπτωση θίγει την μεγάλη ειδικότητα των ΠΕ 04.01 Φυσικών και την τεράστια προσφορά της όχι μόνο στο Ελληνικό Εκπαιδευτικό σύστημα αλλά και στην Ελληνική κοινωνία. Επειδή όμως μας ενδιαφέρει και η μεγάλη εικόνα, υποβαθμίζει ξεκάθαρα την ποιότητα της διδασκαλίας για χιλιάδες μαθητές και μαθήτριες που έχουν ως ελάχιστη απαίτηση η Φυσική στα σχολεία να διδάσκεται από Φυσικούς.

Η ΕΕΦΕΕ θα συνεχίσει με επιχειρήματα και με θεσμικό τρόπο να υποστηρίζει την αναβάθμιση της Φυσικής στην Εκπαίδευση και σε αυτήν την κατεύθυνση καλεί τους υπεύθυνους να αναθεωρήσουν άμεσα την απόφαση τους.

Η Ελληνική Εταιρεία Φυσικής για την Επιστήμη και την Εκπαίδευση –http://physicsmentor.gr/?p=1597

Πηγή

Κατηγορίες:
Νέα

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

Βραβείο 1 εκ. δολλαρίων για δάσκαλο φυσικής που δίνει το 80% του μισθού του σε άπορους μαθητές

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ο Peter Tabichi είναι ένας δάσκαλος μαθηματικών και φυσικής από την . Διδάσκει στο Γυμνάσιο του Keriko, στο χωριό Pwani, του Νακούρου της και πρόσφατα ανακηρύχθηκε ως «ο Καλύτερος Δάσκαλος στον Κόσμο για το 2019» από το Ίδρυμα Varkay, υπό την εποπτεία του Αντιπροέδρου και Πρωθυπουργού των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων και Κυβερνήτη του Ντουμπάι, Μοχάμεντ Μπιν Ράσιντ Αλ Μακτούμ, κερδίζοντας παράλληλα χρηματικό ποσό 1 εκ. δολαρίων.

Ο 36χρονος δάσκαλος από την Κένυα  δίνει το 80% του μηνιαίου εισοδήματός του για να βοηθήσει τους φτωχούς μαθητές του. Η αφοσίωσή του, η σκληρή δουλειά και η παθιασμένη πίστη στο ταλέντο των μαθητών του οδήγησαν το φτωχό σχολείο του, σε μία απομακρυσμένη αγροτική περιοχή της Κένυα να βγει νικητής στον εθνικό διαγωνισμό σχολείων για την επιστήμη.

Το γυμνάσιο που διδάσκει  βρίσκεται σε ένα απομακρυσμένο, ημι-άνυδρο τμήμα της κοιλάδας Rift της Κένυας. Εδώ, οι σπουδαστές προέρχονται από πλήθος διαφορετικών πολιτισμών και θρησκειών και διδάσκονται σε κακά εξοπλισμένες αίθουσες διδασκαλίας. Η ζωή τους μπορεί να είναι δύσκολη σε μια περιοχή όπου η ξηρασία και η πείνα είναι συχνές. Το 95% των μαθητών προέρχονται από φτωχές οικογένειες, σχεδόν το ένα τρίτο είναι ορφανά ή έχουν μόνο έναν γονέα και πολλοί δεν έχουν καν φαγητό στο σπίτι. Η χρήση ναρκωτικών, οι εφηβικές εγκυμοσύνες, η εγκατάλειψη του σχολείου , οι γάμοι ανηλίκων και η αυτοκτονία μαστίζουν την περιοχή.

Η ζωή σε ένα σχολείο με έναν μόνο υπολογιστή, υποτυπώδες διαδίκτυο και αναλογία μαθητών-εκπαιδευτικών 58: 1 δεν είναι εύκολο έργο, ενώ, ακόμη και για να φτάσουν στο σχολείο, οι μαθητές πρέπει να περπατούν 7χλμ κατά μήκος δρόμων που καθίστανται αδιάβατοι την περίοδο των βροχών.

Ο Peter δημιούργησε μία ομάδα Επιστήμης στο σχολείο, βοηθώντας τους μαθητές να σχεδιάσουν ερευνητικά έργα, με τέτοιο τρόπο ώστε το 60% από αυτά να είναι κατάλληλα για τους εθνικούς διαγωνισμούς της πατρίδας του. Το 2018 οι μαθητές του παρουσίασαν σε μία έκθεση επιστήμης την πρώτη συσκευή που επέτρεπε σε τυφλούς και κωφούς να μετρούν τις διαστάσεις αντικειμένων. Λίγους μήνες μετά, είδε το σχολείο του να έρχεται πρώτο σε εθνικό επίπεδο στην κατηγορία των δημοσίων σχολείων. Η Μαθηματική Ομάδα που δημιούργησε κέρδισε επίσης την συμμετοχή της στη Διεθνή Έκθεση Επιστήμης και Τεχνολογίας INTEL 2019 στην Αριζόνα, των ΗΠΑ ενώ οι μαθητές του κέρδισαν επίσης βραβείο από την Βασιλική Εταιρεία Χημείας για την αξιοποίηση της τοπικής χλωρίδας για την παραγωγή ηλεκτρισμού.

Ο Peter και άλλοι τέσσερις συνάδελφοί του, διδάσκουν μαθητές με χαμηλές επιδόσεις δωρεάν τα Σαββατοκύριακα, ενώ επισκέπτονται τακτικά τις οικογένειες αυτών των παιδιών για να εντοπίσουν τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν.

Παρά το γεγονός ότι στο σχολείο του υπάρχει μόνο ένας υπολογιστής για εκατοντάδες παιδιά, και την προβληματική και συχνά διακοπτόμενη σύνδεση στο διαδίκτυο, ο Peter χρησιμοποιεί την πληροφορική στο 80% των μαθημάτων του, για να είναι πιο ελκυστικά στους μαθητές, ενώ αξιοποιεί μαζί τους ακόμη και internet cafe της περιοχής ώστε να αποθηκεύσει περιεχόμενο στο διαδίκτυο για να χρησιμοποιηθεί offline στην τάξη.

Παγκόσμιο βραβείο για υπέροχο δάσκαλο που δίνει το 80% του μισθού του σε άπορους μαθητές

Ένα άλλο μεγάλο επίτευγμα του Peter Tabichi είναι ότι κατάφερε να κάνει τους μαθητές να πιστεύουν στον εαυτό τους, βελτιώνοντας δραματικά τα επιτεύγματα και την αυτοεκτίμησή τους. Οι εγγραφές μαθητών διπλασιάστηκαν σε 400, μόλις σε διάστημα τριών ετών, ενώ οι περιπτώσεις εγκατάλειψης του σχολείου μειώθηκαν από 30 ανά εβδομάδα σε μόλις 3. Το 2017, μόνο 16 από τους 59 μαθητές συνέχισαν στο κολέγιο, ενώ το 2018, 26 φοιτητές πήγαν στο πανεπιστήμιο και το κολέγιο. Ειδικότερα, τα επιτεύγματα των κοριτσιών έχουν ενισχυθεί ακόμη περισσότερο, ενώ τα κορίτσια είναι αυτά που προηγούνται από τα αγόρια και στα τέσσερις διαγωνισμούς που έλαβαν χώρα στο σχολείο  το τελευταίο έτος. Όλα αυτά γίνονται δυνατά σε ένα σχολείο με μεγάλο περιορισμό πόρων από έναν εξαιρετικό δάσκαλο.

Πρόσφατα, ο Peter συναντήθηκε και με τον πρόεδρο των Η.Π.Α. στον Λευκό Οίκο.

Μετάφραση επιμέλεια: Κεφαλονίτικα Νέα

Πηγή: kefalonitikanea.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

O πρώτος βηματοδότης χωρίς μπαταρία!

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ερευνητές στις ΗΠΑ και την Κίνα δημιούργησαν τον πρώτο βηματοδότη που δεν χρειάζεται μπαταρία, αλλά τροφοδοτείται με ενέργεια από τους χτύπους της καρδιάς.

Η εμφυτεύσιμη συσκευή, η οποία προς το παρόν έχει δοκιμασθεί με επιτυχία σε πειραματόζωα (χοίρους) που έχουν καρδιά παρόμοιου μεγέθους με την ανθρώπινη, εκτός από την κυρίως εργασία της, δηλαδή την παραγωγή ηλεκτρικών παλμών για τη ρυθμική σύσπαση της καρδιάς, μπορεί επίσης να διορθώσει την καρδιακή αρρυθμία.

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια (GeorgiaTech) στην Ατλάντα και του Ινστιτούτου Νανοενέργειας και Νανοσυστημάτων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών στο Πεκίνο, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature Communications».

Οι υπάρχοντες βηματοδότες και άλλες εμφυτεύσιμες ιατρικές συσκευές τροφοδοτούνται με ρεύμα από μικρές μπαταρίες, που όμως είναι βραχύβιες, άκαμπτες και εμποδίζουν την περαιτέρω συρρίκνωση του μεγέθους των συσκευών. Οι έως τώρα υπάρχουσες αυτοτροφοδοτούμενες εμφυτεύσιμες συσκευές είχαν δοκιμαστεί μόνο σε μικρά ζώα με μικρές ενεργειακές απαιτήσεις.

Ο νέος βηματοδότης -που δοκιμάσθηκε σε μεγάλο πλέον ζώο- είναι ο πρώτος που μπορεί να αντλήσει από την ίδια την καρδιά αρκετό ρεύμα, ώστε να τροφοδοτήσει με ενέργεια ένα κανονικό βηματοδότη για το εμπόριο. Η νανογεννήτρια μέσα στο βηματοδότη είναι βιοσυμβατή και ανθεκτική στο χρόνο.

Προς το παρόν ο βηματοδότης χωρίς μπαταρία δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ανθρώπους, επειδή πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω και να ελεγχθεί η μακρόχρονη ασφάλεια του. Μελλοντικά, η εν λόγω τεχνολογία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί και σε άλλες εφαρμογές, όπως η εμβιομηχανική ιστών, η αναγέννηση νεύρων και ο επαναπρογραμματισμός βλαστοκυττάρων.

Ο καθηγητής καρδιαγγειακής ιατρικής Τιμ Τσίκο του Πανεπιστημίου του Σέφιλντ δήλωσε ότι «εκατομμύρια ασθενείς υποβάλλονται σε επέμβαση εμφύτευσης βηματοδότη που θεραπεύει τους γρήγορους ή τους αργούς παλμούς της καρδιάς. Οι βηματοδότες είναι πολύ αποτελεσματικοί, αλλά δυστυχώς η ζωή της μπαταρίας τους είναι περιορισμένη. Η αντικατάσταση της μπαταρίας απαιτεί άλλη επέμβαση κάθε λίγα χρόνια, η οποία ενέχει κίνδυνο μόλυνσης. Ο νέος αυτοτροφοδοτούμενος βηματοδότης δημιουργεί ελπίδες ότι θα καταστεί περιττή η αντικατάσταση της μπαταρίας».

Πρόσθεσε ότι «τα αποτελέσματα της έρευνας είναι πολύ ενθαρρυντικά, αλλά χρειάζεται να γίνει ακόμη πολλή δουλειά, προτού η συσκευή χρησιμοποιηθεί στους ανθρώπους».

Πηγή: amna.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Γιατί οι φυσικοί πρέπει να γνωρίζουν τι εστί φιλοσοφία

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Αν θεωρούμε ότι το καθήκον της φυσικής είναι η ανακάλυψη μιας άχρονης μαθηματικής εξίσωσης που συλλαμβάνει κάθε πτυχή του Σύμπαντος, τότε πιστεύουμε πως η αλήθεια του Σύμπαντος βρίσκεται έξω από αυτό. Η συγκεκριμένη συνήθεια της σκέψης έχει καταστεί τόσο οικεία, ώστε αποτυγχάνουμε να διακρίνουμε τον παραλογισμό της: αν το μόνο που υπάρχει είναι το Σύμπαν, τότε πώς μπορεί κάτι που βρίσκεται εκτός του Σύμπαντος να περιγράφεται απ’ αυτό;

Το πρώτο αξίωμα της κοσμολογίας πρέπει να είναι: Δεν υπάρχει τίποτε έξω από το Σύμπαν (Lee Smolin)

Όλες οι σημαντικές θεωρίες της φυσικής αφορούν μέρη του Σύμπαντος – ένα ραδιόφωνο, μια μπάλα στον αέρα, ένα κύτταρο, τη Γη, έναν Γαλαξία. Όταν περιγράφουμε ένα μέρος του Σύμπαντος, αφήνουμε τον εαυτό μας και τα μετρητικά μας όργανα εκτός του υπό μελέτη συστήματος. Παραβλέπουμε τον δικό μας ρόλο στην επιλογή ή την προετοιμασία του συγκεκριμένου συστήματος. Επιπλέον, παραβλέπουμε τα συστήματα αναφοράς με βάση τα οποία γνωρίζουμε πού ακριβώς βρίσκεται το σύστημα. Και το κυριότερο – σε ότι αφορά τη δική μας μελέτη για τη φύση του χρόνου – είναι πως παραβλέπουμε τα ρολόγια με τα οποία μετράμε τις αλλαγές στο σύστημα.
Η απόπειρα να επεκτείνουμε τη φυσική στην κοσμολογία φέρνει νέες προκλήσεις και την ανάγκη για νέα σκέψη. Μια κοσμολογική θεωρία δεν μπορεί να προβλέψει τίποτε. Για να είναι πλήρης, πρέπει να λάβει υπόψη της όλα όσα υπάρχουν στο Σύμπαν – ανάμεσά τους και τον εαυτό μας, ως παρατηρητή. Πρέπει να εξηγεί τα όργανα μέτρησης και τα ρολόγια. Όταν κάνουμε κοσμολογία, ερχόμαστε αντιμέτωποι με μια εντελώς νέα κατάσταση: δεν είναι δυνατόν να «βγούμε» από το σύστημα που μελετούμε όταν αυτό το σύστημα είναι ολόκληρο το Σύμπαν.

Στο βίντεο που ακολουθεί ο Lee Smolin εξετάζει το πρόβλημα της κατανόησης του σύμπαντος, με δεδομένο το γεγονός ότι βρισκόμαστε μέσα σ’ αυτό και εξηγεί γιατί οι φυσικοί πρέπει να είναι εξοικειωμένοι με την φιλοσοφία:

Διαβάστε περισσότερα στο άρθρο του QuantaMagazine: «How to Understand the Universe When You’re Stuck Inside of It» και στο βιβλίο του Lee Smolin: 

«ΧΡΟΝΟS – η αναγέννηση«, εκδόσεις Τραυλός

Πηγή: physicsgg.me

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Μαθηματικά και Γλώσσα

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Βίντεο Φυσικής

Ασκήσεις Φυσικής Γ΄ Λυκείου Κατεύθυνσης - Ρευστά (Μέρος 183)

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Γ' Λυκείου Κατεύθυνσης

Ασκήσεις Φυσικής Γ΄ Λυκείου Κατεύθυνσης - Ρευστά (Μέρος 182)

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Γ' Λυκείου Κατεύθυνσης

Ασκήσεις Φυσικής Γ΄ Λυκείου Κατεύθυνσης - Ρευστά (Μέρος 181)

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Κατηγορίες:
Ασκήσεις, Γ' Λυκείου Κατεύθυνσης
web design by