Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ (1)

  Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ

JURGEN RENN (Νοέμβριος 2005)

1)      Εισαγωγή.

Η επανάσταση της σχετικότητος είναι ιδιαιτέρως κατάλληλη για να αναλύσουμε την αληθινή σημασία αυτού που είναι μία επιστημονική επανάσταση. Αυτό το είδος αναλύσεων είναι τυπική πρακτική τής ιστορίας τής επιστήμης, ενώ μία άλλη χρήση της είναι το γκρέμισμα των μύθων. Αυτή η τελευταία χρήση φαίνεται ιδιαιτέρως αναγκαία ακριβώς την χρονιά τού Αϊνστάιν, που προσφέρει αρκετό υλικό ώστε να φουσκώσει ακόμα περισσότερο ο μύθος τού Αϊνστάιν, της "μοναχικής ιδιοφυΐας" που αρέσει σε όλους, αλλά που μόνον λίγοι φαίνεται να κατανοούν στα αλήθεια.

Η επιστήμη τού Αϊνστάιν δέν ήταν ούτε και είναι καθ’οποιονδήποτε τρόπο εσωτερική και γι’αυτό η επιρροή της εξαπλώθηκε πολύ πέραν τής φυσικής, ακριβώς διότι οι έννοιές του παίζουν έναν αρκετά σπουδαίο ρόλο στην καθημερινή ζωή. Ο Ελβετός ψυχολόγος Jean Piaget, ο οποίος αφιέρωσε τις έρευνες του στην παιδική ψυχολογία, εμπνεύστηκε απο την ανάλυση τού Αϊνστάϊν τών έννοιών τού χώρου και του Χρόνου, όταν ξεκίνησε τις επαναστατικές μελέτες του γύρω απο την γέννηση αυτών των εννοιών στην οντογένεση. Στο πεδίο της ψυχολογίας, ο Piaget πιστοποίησε την οπτική γωνία τού Αϊνστάιν, κατα την οποία η έννοιες τού χώρου και του Χρόνου δέν είναι απλώς επεξεργασμένες, a priori, αλλά είναι το αποτέλεσμα μίας πολύπλοκης εξελικτικής κατασκευής.

Ο επαναορισμός των εννοιών τού χώρου και του χρόνου απο τον Αϊνστάιν είναι ένα απο τα αποτελέσματα τής επαναστάσεως της σχετικότητος του ίδιου τού Αϊνστάϊν: πρώτον με την διατύπωση της ειδικής θεωρίας τής σχετικότητος το 1905 και κατόπιν με εκείνη της Γενικής σχετικότητος στα 1915.

2) Βιογραφικές σημειώσεις.

Ο Αϊνστάιν υπήρξε μία βασική πολιτική μορφή τού 20^ου αιώνος. Μετανάστης για να αποφύγη τον ναζιστικό εθνοσοσιαλισμό, δέν δίστασε ούτε στιγμή να υψώση την φωνή εναντίον των καταπιέσεων τών μειονοτήτων και την αλματώδη ανάπτυξη τών όπλων μαζικής καταστροφής σχεδόν σε όλη την διάρκεια τής ζωής του. Είχε συνειδητοποιήσει επι πλέον την αμφίσημη σχέση που η πρώτη του Πατρίδα είχε απέναντί του.

Πολύ σημαντικό είναι επίσης το γεγονός πώς ο Αϊνστάιν Ηomo Politicus, ήταν σε μία θέση, όπως ακριβώς πολύ συχνά και στην επιστημονική του σκέψη, να δεχθεί τις προκλήσεις τού καιρού του χωρίς να ανήκει σε καμμία ιδεολογία. Παρότι ήταν ένας θερμός ειρηνιστής , δέχθηκε να ενθαρρύνει τον πρόεδρο Ρούσβελτ να λάβει τα μέτρα του εναντίον τού κινδύνου που αντιπροσώπευε μία Ναζιστική βόμβα. Πώς όμως έφτασε ο Αϊνστάιν να γίνει αυτή η βασική φιγούρα τού 20^ου αιώνος ξεκινώντας απο την ειδική εργασία του στη Φυσική; Όταν προσπαθούμε να κατανοήσουμε την φύση τών επιστημονικών επαναστάσεων τού Αϊνστάιν, πρέπει να έχουμε πάντοτε υπόψιν μας πώς δέν είχε γεννηθεί γέρος. Πρίν περάσουμε στην επιστημολογική ανάλυση, θα ήταν καλύτερα να σχολιάσουμε το ιστορικό περιβάλλον μέσα στο οποίο έζησε ο Αϊνστάιν.

Η οικογένειά του διέθετε μία ηλεκτροτεχνική βιοτεχνία, μέσω της οποίας ο νεαρός Αϊνστάιν είχε την ευκαιρία να έλθει σε επαφή με την τεχνολογική ανάπτυξη τής εποχής του. Μία πρώτη εισαγωγή στην επιστήμη, την έλαβε απο τον θείο του, τον Φοιτητή της Ιατρικής Max Τalmey, ο οποίος επισκέπτοταν τακτικώς την οικογένεια Αϊνστάιν, ο Talmey εισήγαγε τον νεαρό Αϊνστάιν στην εκλαϊκευμένη γραμματεία τής επιστήμης και τής φιλοσοφίας, όπως π.χ. στην εγκυκλοπαιδική εργασία τού Bernstein,ο οποίος προκαλώντας κάθε νοητικό κλείσιμο λόγω τών ειδικοτήτων και προτείνοντας μία διεθνή προοπτική τής επιστήμης, τού πρόσφερε ένα πανόραμα τής συγχρόνου του επιστήμης. Οι ιδέες οπως αυτές που προώθησαν το πρώτο νοητικό πείραμα του Αϊνστάιν γύρω απο την κίνηση μίας ακτίνος φωτός, πολύ πιθανόν να είχαν πάρει την ώθησή τους απο την ανάγνωση εκείνων των διασήμων βιβλίων του Bernstein.

Τέτοιες και παρόμοιες θεωρητικές ιδέες δέν προσφέρουν όμως καμμία εγγύηση για την έλευση μίας επιστημονικής επαναστάσεως. Ο Αϊνστάϊν χρειάστηκε πρώτα απ’όλα να μαθητεύση στο επίπεδο της τέχνης των φυσικών επιστημών,  κάτι που πραγματοποιήθηκε στο πολυτεχνείο Ζυρίχης. Αγαπούσε την εργασία στα εργαστήρια και υπήρξε ένας αυτοδίδακτος παρα ένας καλός μαθητής που παρακολουθούσε τα μαθήματα τών καθηγητών του.

Χωρίς την βοήθεια των σημειώσεων τού συμμαθητού του Marcel Grossmann δέν θα είχε περάσει τις εξετάσεις. Ο ίδιος ο Grossmann επιπλέον τον βοήθησε να λάβη την θέση στο γραφείο ευρεσιτεχνιών τής Berna όπως επίσης και να χρησιμοποιήσει τον μαθηματικό φορμαλισμό τής θεωρίας τής γενικής σχετικότητος. Στην Berna ο Αϊνστάιν δημιουργεί την Ολύμπια ακαδημία, όπου διάβασε μαζί με τους φίλους του έναν μεγάλο αριθμό φιλοσοφικών και λογοτεχνικών έργων τα οποία τού αποκάλυψαν τον δημιουργικό χαρακτήρα των επιστημονικών εννοιών όπως π.χ. του χώρου και του χρόνου.

Πώς ομως επέτρεψε αυτό το είδος επιστημονικής προπαρασκευής στο 26χρονο υπάλληλο τού γραφείου ευρεσιτενιών, να πετύχη μία επιστημονική επανάσταση στα 1905; Και απο τί ακριβώς αποτελείτο αυτή η επανάσταση;

3) Το θαυμαστό έτος τού Αϊνστάιν

Μία απο τις ενδείξεις για την κατανόηση αυτής τής επαναστάσεως είναι τα πρώτα γράμματα τού Αϊνστάιν. Μία πηγή κλειδί είναι το γράμμα που έγραψε ο Αϊνστάιν, την άνοιξη του 1905, στον συμμαθητή του Conrad Habicht, μέλος τής ακαδημίας, στην οποία παρουσιάζει στον φίλο του τα τέσσερα σπουδαιότερα επιστημονικά άρθρα που ετοίμαζε. Ο Αϊνστάιν αρχίζει το γράμμα του μ’αυτή την ερώτηση:

Τότε, λοιπόν πώς σε πετάει, φάλαινα παγωμένη, κομμάτι ψυχής καπνιστό, ξερό, σε κάτι κλεισμένο ή οτιδήποτε θέλω να σου πετάξω στο κεφάλι, γεμάτος όπως είμαι με 70% θυμό και 30% έλεος;

Σχετικά με το πρώτο του επιστημονικό άρθρο -το άρθρο γύρω απο τα κβάντα φωτός- ο Αϊνστάιν γραφει:

Το άρθρο ερευνά την ακτινοβολία και τις ενεργειακές ιδιότητες του φωτός και είναι πολύ επαναστατικό.

Ο ορισμός τού άρθρου σαν επαναστατικού οφείλεται στο γεγονός πώς ο Αϊνστάιν τολμά να προκαλεί την εδραιωμένη πλέον κυματική θεωρία του φωτός, βασισμένης στην ιδέα πώς οι ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες μεταφέρονται απο έναν αιθέρα που αγκαλιάζει τα πάντα.

Αντιθέτως ο Αϊνστάιν προτείνει ότι σε μερικές συνθήκες το Φώς συμπεριφέρεται σαν μία δέσμη σωματιδίων τών οποίων η ενέργεια είναι λειτουργία του χρώματος τού φωτός.

Στο άρθρο του αποδεικνύει κατ’αρχάς πώς η κλασσική θεωρία δέν μπορεί να επιφέρει μία θερμοδυναμική σταθερή ισορροπία ανάμεσα στην ύλη και στο Φώς. Κατόπιν εισάγει την διάσημη υπόθεσή του πάνω στα κβάντα Φωτός, σε σύνδεση με τον τύπο τού Wien για την ενεργειακή διανομή τής θερμικής ακτινοβολίας, παρότι ο τύπος τού Wien αποκρούστηκε απο πειράματα τα οποία είχαν μάλλον επιβεβαιώσει τον ραδιενεργό νόμο τού Πλάνκ (Planck).

Η συμφωνία ανάμεσα στους δύο νόμους διανομής μέσα στο πλαίσιο τών υψηλών συχνοτήτων ήταν αρκετή παρόλα αυτά  για να εξασφαλίσει την χρήση τής υποθέσεως τών κβάντων φωτός ακριβώς σ’αυτό το καθεστώς. Πολύ πιθανόν ο Αϊνστάιν να είχε εφεύρει την υπόθεση τών κβάντων φωτός όσο ακόμη πίστευε πώς ο νόμος τού Wien ήταν ο σωστός και συνέχισε επομένως να την χρησιμοποιεί για να ερμηνεύσει μέ το καθεστώς του Wien, τόν νόμο τής ραδιενέργειας τού Planck. Ο Αϊνστάιν λοιπόν υπήρξε ο πρώτος που κατάλαβε πώς ο νόμος τού Planck αποτελούσε μιά τομή με την κλασσική φυσική έτσι ώστε να καθιστά αναγκαία την απόδοση και των δύο ιδιοτήτων -ευθεία και κυματοειδή- στο Φώς.

Παρότι όμως ο Αϊνστάιν είχε χρησιμοποιήσει την υπόθεση τών κβάντων φωτός για να ερμηνεύσει φαινόμενα αινιγματικά τα οποία αντιπροσώπευαν μεγάλο πρόβλημα για την κυματοειδή θεωρία, όπως το Φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα, στο οποίο η ενέργεια των ηλεκτρονίων που αποβάλλονται απο μία μεταλλική επιφάνεια εξαρτάται απο το χρώμα του φωτός και όχι απο την πυκνότητα του, χρειάστηκαν να περάσουν πάνω απο δύο δεκαετίες πριν το κβάντο (το οποίο κυριολεκτικά σημαίνει ποσότης) τού Φωτός αποκτήσει την σοβαρή αξιολόγηση που εδικαιούτο, απο την επιστημονική κοινότητα, ενώ σ’αυτόν τον χρόνο ο Αϊνστάιν νικούσε το βραβείο Νόμπελ στα 1921 για την εξήγηση τού φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος.

Συνεχίζεται

Αμέθυστος 

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ (3)

 Συνέχεια από: Πέμπτη 14 Απριλίου 2022

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ

JURGEN RENN

4. ΠΡΩΤΟΤΥΠΙΑ!

          

Η Επανάσταση τής σχετικότητος δεν είχε ακόμη ολοκληρωθεί το 1905 αφού ο Αϊνστάιν είχε δημοσιεύσει το ανανεωτικό του άρθρο στην ηλεκτροδυναμική τών σωμάτων σε κίνηση!

          Σύμφωνα με την δομή αυτής τής θεωρίας, οι φυσικές αλληλεπιδράσεις δεν μπορούν να μεταδοθούν ταχύτερα από το φως και γι’αυτό η αναγνωρισμένη ελκτική θεωρία τού Νεύτωνος, η οποία προϋποθέτει μία στιγμιαία ενέργεια σε απόσταση, δεν ήταν πλέον αποδεκτή μετά το 1905. Η επανάσταση τής σχετικότητος ολοκληρώθηκε μόνον όταν και αυτή η θεωρητική διαμάχη λύθηκε δέκα χρόνια αργότερα, τον Νοέμβριο του 1915, χάρις στην διατύπωση τής θεωρίας τής γενικής σχετικότητος!

          Πρόσφατες έρευνες στην επανάσταση τής σχετικότητος άλλαξαν ριζικά όχι μόνον την εικόνα που έχουμε τού Αϊνστάιν, αλλά και τον τρόπο κατανοήσεως τών δομών μιας επιστημονικής επανάστασης. Ο Αϊνστάιν δεν εμφανίζεται πλέον σαν ένας μοναχικός πρωτοπόρος τής φυσικής τού εικοστού αιώνος, αλλά μάλλον σαν αυτός ο οποίος ολοκλήρωσε την κλασσική φυσική ξεριζώνοντας τα θεμέλιά της! Μία επιστημονική επανάσταση μοιάζει περισσότερο με μία αργή γεωλογική πρόοδο παρά με ένα δραματικό κύμα πρωτοτυπίας, από την στιγμή που αυτό που μοιάζει να ανοίγει έναν καινούργιο δρόμο σε μία στιγμή είναι στην πραγματικότητα μία συνέπεια μίας μεγάλης χρονικής προόδου. Στον Αϊνστάιν έλαχε να ανέβει το ηφαίστειο, όταν αυτό επιτέλους εξερράγη!

          Όλες οι πρωτοτυπίες τού 1905 τού Αϊνστάιν, ήταν όπως είδαμε βασισμένες σε προηγούμενα αποτελέσματα προερχόμενα από την κλασσική φυσική, όπως οι εργασίες τού Hendrik Antoon Lorentz, η εργασία τού Max Planck, αλλά και του Wilhelm Wien πάνω στην θερμική ακτινοβολία και η εργασία τού Ludwig Boltzmann στην κινητική θεωρία τής θερμοκρασίας. Προφανώς η “ερασιτεχνική” αντίληψη τού Αϊνστάιν όπως η νεανική του υποστήριξη τών ιδεών τού ατομισμού τού επέτρεψαν να ενεργοποιήσει κρυμμένα δυναμικά τής φυσικής η οποία ήταν σε πολύ υψηλή εξειδίκευση τον δέκατο ένατο αιώνα, δυναμικά τα οποία και άλλοι όπως ο Henri Poincaré, ο Paul Ehrenfest και ο Marian Von Smoluchowski είχαν ήδη εκθέσει ή ήταν έτοιμοι να εκφράσουν.

          Η γενική σχετικότης, αντιθέτως, μπορεί να φανεί σαν ένα παράδειγμα επιστήμης χωρίς σύνδεση, δημιουργημένη ενάντια στην κοινή αίσθηση τής επιστημονικής συγχρόνου κοινότητος.

          Το 1907, αντί να εγκαταλείψει την έμπνευση τού Γαλιλαίου ότι στο κενό όλα τα σώματα πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση, ο Αϊνστάιν έθεσε σε συζήτηση την κινητική δομή, σταθεροποιημένη πλέον, τής ειδικής σχετικότητος και διατυπώνει τήν “Αρχή τής ισοτιμίας” (ισοδυναμίας), υποστηρίζοντας τήν ισότητα ανάμεσα στην έλλειψη βαρύτητος και αδράνειας, προτείνοντας την γενίκευση και επέκταση τής αρχής τής σχετικότητος σε συστήματα επιταχυνόμενης αναφοράς. 
Το 1912, εκπλήσσοντας τούς συναδέλφους του, ο Αϊνστάιν εγκαταλείπει την ελκτική δυναμική προσέγγιση τής φυσικής τού Νεύτωνος υπέρ ενός αντικειμένου με 16 μέρη : ο μετρικός τανυστής (σφιγκτήρ), τού οποίου τα μαθηματικά ίσα που γνώριζε, παρότι ήταν εις θέσιν να διατυπώσει τα μονοσήμαντα κριτήρια που μία εξίσωση τού πεδίου βαρύτητος, θα τόν είχε  ικανοποιήσει μάλλον γι’αυτό το “τερατώδες” αντικείμενο.

          Το 1913 στο πλαίσιο τής λεγόμενης “θεωρίας Entwulf” (Σχέδιο θεωρίας), ο Αϊνστάιν αποκλείει τις γενικές εξισώσεις τής συμφιλίωσης πεδίου, βασισμένες στον τανυστή του Riemann, μία έκφραση που περιλάμβανε παράγωγα δευτέρου βαθμού τού μετρικού τανυστή. Ο Αϊνστάιν πίστευε επίσης ότι διέθετε μία απόδειξη ότι αυτές οι εξισώσεις πεδίου έπρεπε να αποκλειστούν, παρότι αυτές ήταν η μοναδική μαθηματική λύση γενικώς αποδεκτή, πράγμα για το οποίο ο ίδιος επείσθη αργότερα!

          Τέλος, το 1915, ο Αϊνστάιν επιστρέφει υποστηρίζοντας το πρώτο του πρόγραμμα και προς το τέλος τού έτους, επαναπροσλαμβάνει τις εξισώσεις πεδίου βασισμένες στον τανυστή του Riemann, διατυπώνοντας την γενική θεωρία τής σχετικότητος με τις καθόλου κλασσικές συνέπειες, μία θεωρία η οποία ουσιαστικώς παραστάθηκε σε όλες τις επόμενες εξελίξεις τής φυσικής και τής αστρονομίας.

          Τα τελευταία χρόνια, όλα τα παραδοσιακά επιχειρήματα που εξηγούν αυτά τα δραματικά γεγονότα, έγιναν σκόνη από την στιγμή που αναλύθηκαν από κοντά. Αιτία τής παρέκκλισης τού Αϊνστάιν στάθηκε μήπως η μαθηματική του ανεπάρκεια;

          Η υποτιθέμενη διατύπωση τής εξίσωσης τού βαρυτικού πεδίου, πριν από τον Αϊνστάιν, από μέρους τού μαθηματικού David Hilbert (παρότι δεν προσέφερε μία λεπτομερή φυσική ερμηνεία) φάνηκε να υποστηρίζει αυτή την ερμηνεία.

          Αυτός ο υποτιθέμενος θρίαμβος τών μαθηματικών στην φυσική, οφειλόμενος στην πιθανή προτεραιότητα τού Hilbert ως προς τον Αϊνστάιν, διαλύθηκε απέναντι στην ανάλυση τών σχεδίων τού πρώτου άρθρου τού Hilbert η οποία δείχνει ότι τα προτεινόμενα κλειδιά, όπως για παράδειγμα ο συμφιλιωτικός χαρακτήρας τής θεωρίας ή τής σχέσεώς της με την ελκτική θεωρία τού Νεύτωνος, πραγματοποιήθηκαν μόνον μετά την δημοσίευση τού Αϊνστάιν.

          Τον χειμώνα τού 1912-13, επι πλέον, ο Αϊνστάιν ήταν ήδη εις θέσιν να διατυπώσει την ακριβή προσέγγιση στην εξίσωση τού πεδίου τής γενικής σχετικότητος στις “Σημειώσεις τής Ζυρίχης”, ένα ντοκουμέντο κλειδί για την ανασύσταση τής γένεσης τής γενικής σχετικότητος. Στην συνέχεια απέρριψε αυτή την προσέγγιση επειδή προφανώς την έβρισκε φυσικώς απαράδεικτη!

         
5. ΠΑΡΑΔΟΞΑ!

Οι αληθινές προκλήσεις τής επανάστασης τής σχετικότητος ήλθαν στο φώς μόνον μετά την αποτυχία τών παραδοσιακών θρύλων. Αυτές οι προκλήσεις μπορούν να διατυπωθούν με τους όρους τριών παραδόξων:

          
Το παράδοξο τής ατελούς γνώσεως:

          
Πώς ήταν δυνατόν να δημιουργηθεί μία θεωρία σαν εκείνη τής γενικής σχετικότητος, ικανής να προσφέρει εξηγήσεις για ένα πλατύ εύρος φαινομένων, τα οποία ανεκαλύφθησαν μόνον στην συνέχεια διαφόρων επαναστάσεων τής εξερευνητικής αστρονομίας, ποια γνώση εξασφάλιζε αυτή την σταθερότητα σε μία θεωρία η οποία απαρχής δεν φαινόταν ανώτερη από τις άλλες, δεδομένου ότι κάθε γνωστό φαινόμενο εκείνης τής εποχής μπορούσε να εξηγηθεί και με την κλασσική φυσική;

         
Το παράδοξο τής απατηλής Εύρεσης.

         
Πώς μπορούσε ο Αϊνστάιν να διατυπώσει τα κριτήρια για μίαν εξίσωση τού ελκτικού πεδίου χρόνια πριν βρει την λύση; Πώς μπορούσε να αναπτύξει μία ευρετική δομή η οποία τον οδήγησε αμέσως σε μία ακριβή μαθηματική έκφραση η οποία στην πραγματικότητα ήταν απαράδεκτη μόνο και μόνο για να τον επαναφέρει στην ίδια έκφραση τρία χρόνια μετά;

          
Το παράδοξο τής ασυνεχούς προόδου!

          
Πώς μπορούσε να είναι η γενική σχετικότης με τις μη κλασσικές της συνέπειες -- όπως η εξάρτηση τού χώρου και του χρόνου από φυσικές αλληλεπιδράσεις – το αποτέλεσμα μίας σχετικιστικής και ειδικής φυσικής παρά το ότι αυτές οι πλευρές ήταν ασυμβίβαστες αναφορικώς με την έννοιά τους;

          
Αυτά τα παράδοξα μπορούν να λυθούν πολύ δύσκολα στο εσωτερικό τής κλασσικής ιστορίας των ιδεών. Οι προκλήσεις μπορούν να υπολογισθούν και αναφορικώς με εκείνες τις διαστάσεις οι οποίες συνήθως αγνοούνται αλλά οι οποίες είναι κρίσιμες για την ιστορική επιστημολογία τής επιστημονικής γνώσης: τόν χαρακτήρα μεγάλης διαρκείας τής γνωστικής ανάπτυξης, τήν σύνθετη αρχιτεκτονική τής γνώσεως και τού μπλεγμένου μηχανισμού τής δυναμικής τής γνώσεως!

Συνεχίζεται

Αμέθυστος.

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ (1)

 Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ

JURGEN RENN (Νοέμβριος 2005)

1)      Εισαγωγή.

Η επανάσταση της σχετικότητος είναι ιδιαιτέρως κατάλληλη για να αναλύσουμε την αληθινή σημασία αυτού που είναι μία επιστημονική επανάσταση. Αυτό το είδος αναλύσεων είναι τυπική πρακτική τής ιστορίας τής επιστήμης, ενώ μία άλλη χρήση της είναι το γκρέμισμα των μύθων. Αυτή η τελευταία χρήση φαίνεται ιδιαιτέρως αναγκαία ακριβώς την χρονιά τού Αϊνστάιν, που προσφέρει αρκετό υλικό ώστε να φουσκώσει ακόμα περισσότερο ο μύθος τού Αϊνστάιν, της "μοναχικής ιδιοφυΐας" που αρέσει σε όλους, αλλά που μόνον λίγοι φαίνεται να κατανοούν στα αλήθεια.

Η επιστήμη τού Αϊνστάιν δέν ήταν ούτε και είναι καθ’οποιονδήποτε τρόπο εσωτερική και γι’αυτό η επιρροή της εξαπλώθηκε πολύ πέραν τής φυσικής, ακριβώς διότι οι έννοιές του παίζουν έναν αρκετά σπουδαίο ρόλο στην καθημερινή ζωή. Ο Ελβετός ψυχολόγος Jean Piaget, ο οποίος αφιέρωσε τις έρευνες του στην παιδική ψυχολογία, εμπνεύστηκε απο την ανάλυση τού Αϊνστάϊν τών έννοιών τού χώρου και του Χρόνου, όταν ξεκίνησε τις επαναστατικές μελέτες του γύρω απο την γέννηση αυτών των εννοιών στην οντογένεση. Στο πεδίο της ψυχολογίας, ο Piaget πιστοποίησε την οπτική γωνία τού Αϊνστάιν, κατα την οποία η έννοιες τού χώρου και του Χρόνου δέν είναι απλώς επεξεργασμένες, a priori, αλλά είναι το αποτέλεσμα μίας πολύπλοκης εξελικτικής κατασκευής.

Ο επαναορισμός των εννοιών τού χώρου και του χρόνου απο τον Αϊνστάιν είναι ένα απο τα αποτελέσματα τής επαναστάσεως της σχετικότητος του ίδιου τού Αϊνστάϊν: πρώτον με την διατύπωση της ειδικής θεωρίας τής σχετικότητος το 1905 και κατόπιν με εκείνη της Γενικής σχετικότητος στα 1915.

2) Βιογραφικές σημειώσεις.

Ο Αϊνστάιν υπήρξε μία βασική πολιτική μορφή τού 20^ου αιώνος. Μετανάστης για να αποφύγη τον ναζιστικό εθνοσοσιαλισμό, δέν δίστασε ούτε στιγμή να υψώση την φωνή εναντίον των καταπιέσεων τών μειονοτήτων και την αλματώδη ανάπτυξη τών όπλων μαζικής καταστροφής σχεδόν σε όλη την διάρκεια τής ζωής του. Είχε συνειδητοποιήσει επι πλέον την αμφίσημη σχέση που η πρώτη του Πατρίδα είχε απέναντί του.

Πολύ σημαντικό είναι επίσης το γεγονός πώς ο Αϊνστάιν Ηomo Politicus, ήταν σε μία θέση, όπως ακριβώς πολύ συχνά και στην επιστημονική του σκέψη, να δεχθεί τις προκλήσεις τού καιρού του χωρίς να ανήκει σε καμμία ιδεολογία. Παρότι ήταν ένας θερμός ειρηνιστής , δέχθηκε να ενθαρρύνει τον πρόεδρο Ρούσβελτ να λάβει τα μέτρα του εναντίον τού κινδύνου που αντιπροσώπευε μία Ναζιστική βόμβα. Πώς όμως έφτασε ο Αϊνστάιν να γίνει αυτή η βασική φιγούρα τού 20^ου αιώνος ξεκινώντας απο την ειδική εργασία του στη Φυσική; Όταν προσπαθούμε να κατανοήσουμε την φύση τών επιστημονικών επαναστάσεων τού Αϊνστάιν, πρέπει να έχουμε πάντοτε υπόψιν μας πώς δέν είχε γεννηθεί γέρος. Πρίν περάσουμε στην επιστημολογική ανάλυση, θα ήταν καλύτερα να σχολιάσουμε το ιστορικό περιβάλλον μέσα στο οποίο έζησε ο Αϊνστάιν.

Η οικογένειά του διέθετε μία ηλεκτροτεχνική βιοτεχνία, μέσω της οποίας ο νεαρός Αϊνστάιν είχε την ευκαιρία να έλθει σε επαφή με την τεχνολογική ανάπτυξη τής εποχής του. Μία πρώτη εισαγωγή στην επιστήμη, την έλαβε απο τον θείο του, τον Φοιτητή της Ιατρικής Max Τalmey, ο οποίος επισκέπτοταν τακτικώς την οικογένεια Αϊνστάιν, ο Talmey εισήγαγε τον νεαρό Αϊνστάιν στην εκλαϊκευμένη γραμματεία τής επιστήμης και τής φιλοσοφίας, όπως π.χ. στην εγκυκλοπαιδική εργασία τού Bernstein,ο οποίος προκαλώντας κάθε νοητικό κλείσιμο λόγω τών ειδικοτήτων και προτείνοντας μία διεθνή προοπτική τής επιστήμης, τού πρόσφερε ένα πανόραμα τής συγχρόνου του επιστήμης. Οι ιδέες οπως αυτές που προώθησαν το πρώτο νοητικό πείραμα του Αϊνστάιν γύρω απο την κίνηση μίας ακτίνος φωτός, πολύ πιθανόν να είχαν πάρει την ώθησή τους απο την ανάγνωση εκείνων των διασήμων βιβλίων του Bernstein.

Τέτοιες και παρόμοιες θεωρητικές ιδέες δέν προσφέρουν όμως καμμία εγγύηση για την έλευση μίας επιστημονικής επαναστάσεως. Ο Αϊνστάϊν χρειάστηκε πρώτα απ’όλα να μαθητεύση στο επίπεδο της τέχνης των φυσικών επιστημών,  κάτι που πραγματοποιήθηκε στο πολυτεχνείο Ζυρίχης. Αγαπούσε την εργασία στα εργαστήρια και υπήρξε ένας αυτοδίδακτος παρα ένας καλός μαθητής που παρακολουθούσε τα μαθήματα τών καθηγητών του.

Χωρίς την βοήθεια των σημειώσεων τού συμμαθητού του Marcel Grossmann δέν θα είχε περάσει τις εξετάσεις. Ο ίδιος ο Grossmann επιπλέον τον βοήθησε να λάβη την θέση στο γραφείο ευρεσιτεχνιών τής Berna όπως επίσης και να χρησιμοποιήσει τον μαθηματικό φορμαλισμό τής θεωρίας τής γενικής σχετικότητος. Στην Berna ο Αϊνστάιν δημιουργεί την Ολύμπια ακαδημία, όπου διάβασε μαζί με τους φίλους του έναν μεγάλο αριθμό φιλοσοφικών και λογοτεχνικών έργων τα οποία τού αποκάλυψαν τον δημιουργικό χαρακτήρα των επιστημονικών εννοιών όπως π.χ. του χώρου και του χρόνου.

Πώς ομως επέτρεψε αυτό το είδος επιστημονικής προπαρασκευής στο 26χρονο υπάλληλο τού γραφείου ευρεσιτενιών, να πετύχη μία επιστημονική επανάσταση στα 1905; Και απο τί ακριβώς αποτελείτο αυτή η επανάσταση;

3) Το θαυμαστό έτος τού Αϊνστάιν

Μία απο τις ενδείξεις για την κατανόηση αυτής τής επαναστάσεως είναι τα πρώτα γράμματα τού Αϊνστάιν. Μία πηγή κλειδί είναι το γράμμα που έγραψε ο Αϊνστάιν, την άνοιξη του 1905, στον συμμαθητή του Conrad Habicht, μέλος τής ακαδημίας, στην οποία παρουσιάζει στον φίλο του τα τέσσερα σπουδαιότερα επιστημονικά άρθρα που ετοίμαζε. Ο Αϊνστάιν αρχίζει το γράμμα του μ’αυτή την ερώτηση:

Τότε, λοιπόν πώς σε πετάει, φάλαινα παγωμένη, κομμάτι ψυχής καπνιστό, ξερό, σε κάτι κλεισμένο ή οτιδήποτε θέλω να σου πετάξω στο κεφάλι, γεμάτος όπως είμαι με 70% θυμό και 30% έλεος;

Σχετικά με το πρώτο του επιστημονικό άρθρο -το άρθρο γύρω απο τα κβάντα φωτός- ο Αϊνστάιν γραφει:

Το άρθρο ερευνά την ακτινοβολία και τις ενεργειακές ιδιότητες του φωτός και είναι πολύ επαναστατικό.

Ο ορισμός τού άρθρου σαν επαναστατικού οφείλεται στο γεγονός πώς ο Αϊνστάιν τολμά να προκαλεί την εδραιωμένη πλέον κυματική θεωρία του φωτός, βασισμένης στην ιδέα πώς οι ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες μεταφέρονται απο έναν αιθέρα που αγκαλιάζει τα πάντα.

Αντιθέτως ο Αϊνστάιν προτείνει ότι σε μερικές συνθήκες το Φώς συμπεριφέρεται σαν μία δέσμη σωματιδίων τών οποίων η ενέργεια είναι λειτουργία του χρώματος τού φωτός.

Στο άρθρο του αποδεικνύει κατ’αρχάς πώς η κλασσική θεωρία δέν μπορεί να επιφέρει μία θερμοδυναμική σταθερή ισορροπία ανάμεσα στην ύλη και στο Φώς. Κατόπιν εισάγει την διάσημη υπόθεσή του πάνω στα κβάντα Φωτός, σε σύνδεση με τον τύπο τού Wien για την ενεργειακή διανομή τής θερμικής ακτινοβολίας, παρότι ο τύπος τού Wien αποκρούστηκε απο πειράματα τα οποία είχαν μάλλον επιβεβαιώσει τον ραδιενεργό νόμο τού Πλάνκ (Planck).

Η συμφωνία ανάμεσα στους δύο νόμους διανομής μέσα στο πλαίσιο τών υψηλών συχνοτήτων ήταν αρκετή παρόλα αυτά  για να εξασφαλίσει την χρήση τής υποθέσεως τών κβάντων φωτός ακριβώς σ’αυτό το καθεστώς. Πολύ πιθανόν ο Αϊνστάιν να είχε εφεύρει την υπόθεση τών κβάντων φωτός όσο ακόμη πίστευε πώς ο νόμος τού Wien ήταν ο σωστός και συνέχισε επομένως να την χρησιμοποιεί για να ερμηνεύσει μέ το καθεστώς του Wien, τόν νόμο τής ραδιενέργειας τού Planck. Ο Αϊνστάιν λοιπόν υπήρξε ο πρώτος που κατάλαβε πώς ο νόμος τού Planck αποτελούσε μιά τομή με την κλασσική φυσική έτσι ώστε να καθιστά αναγκαία την απόδοση και των δύο ιδιοτήτων -ευθεία και κυματοειδή- στο Φώς.

Παρότι όμως ο Αϊνστάιν είχε χρησιμοποιήσει την υπόθεση τών κβάντων φωτός για να ερμηνεύσει φαινόμενα αινιγματικά τα οποία αντιπροσώπευαν μεγάλο πρόβλημα για την κυματοειδή θεωρία, όπως το Φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα, στο οποίο η ενέργεια των ηλεκτρονίων που αποβάλλονται απο μία μεταλλική επιφάνεια εξαρτάται απο το χρώμα του φωτός και όχι απο την πυκνότητα του, χρειάστηκαν να περάσουν πάνω απο δύο δεκαετίες πριν το κβάντο (το οποίο κυριολεκτικά σημαίνει ποσότης) τού Φωτός αποκτήσει την σοβαρή αξιολόγηση που εδικαιούτο, απο την επιστημονική κοινότητα, ενώ σ’αυτόν τον χρόνο ο Αϊνστάιν νικούσε το βραβείο Νόμπελ στα 1921 για την εξήγηση τού φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος.

Συνεχίζεται

Αμέθυστος 

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ (2)- επανάληψη.

 Συνέχεια από:Πέμπτη 16 Ιουλίου 2020

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ

JURGEN RENN
3) Το θαυμαστό έτος τού Αϊνστάιν(συνέχεια)

Το επόμενο άρθρο που ανακοίνωσε ο Αϊνστάιν στον Habicht ήταν η διδακτορική του εργασία: Γράφει:

          Το δεύτερο άρθρο είναι ένας προσδιορισμός τών αληθινών διαστάσεων τών ατόμων, ξεκινώντας από την διάχυση και από την γλοιότητα τών αραιωμένων διαλυμάτων από ουδέτερες ουσίες. Κατόπιν αναγγέλλει το άρθρο του πάνω στην κίνηση τού Brawn, ένα ακόμη επαναστατικό άρθρο καθότι προσφέρει σημαντικές αποδείξεις για την ύπαρξη των ατόμων, ένα θέμα μάλιστα το οποίο θεωρείται ακόμη αμφίβολο. Ο Αϊνστάιν γράφει: Το τρίτο άρθρο αποδεικνύει πώς, προϋποθέτοντας τήν μοριακή θεωρία τής θερμότητος, τα σώματα τής τάξεως του μεγέθους 1/1000 mm, αιωρούμενα στα υγρά πρέπει να ακολουθήσουν μιά τυχαία κίνηση πού μπορεί νά παρατηρηθεί, δημιουργημένη από μία θερμική πηγή (ή κίνηση).

          Στην πραγματικότητα η κίνηση Brown ήταν γνωστή από έναν αιώνα περίπου. Η ιδέα κλειδί τού Αϊνστάιν, που κατέστησε δυνατή την επαναστατική στροφή, ήταν η ερμηνεία τής ασταθούς κινήσεως των σωματιδίων που αιωρούνται, όχι με όρους μιας συνεχούς κινήσεως με μία ταχύτητα καλώς καθορισμένη σε κάθε σημείο, αλλά σαν μία στοχαστική πρόοδο η οποία ελέγχεται από έναν νόμο τής πιθανότητος.

          Όπως και στην περίπτωση τού άρθρου του σχετικά με τα κβάντα τού φωτός, ο Αϊνστάιν πήρε σαν σημείο εκκινήσεως ένα αποτέλεσμα το οποίο είχε ολοκληρωθεί στο παρελθόν, δίνοντάς του μία διαφορετική ερμηνεία. Στην περίπτωση τού άρθρου του πάνω στα κβάντα φωτός, αυτό το αποτέλεσμα που είχε επιτευχθεί προηγουμένως ήταν ο νόμος τής ακρινοβολίας τού Planck. Στην περίπτωση τής κινήσεως τού Brown, επρόκειτο για την εξίσωση τής διάχυσης τού Fick, την οποία ο Αϊνστάιν επανερμήνευσε σαν συνέπεια του γεγονότος ότι η κίνηση Brown είναι μία στοιχειώδης στατιστική πρόοδος η οποία παράγει το ορατό φαινόμενη τής διάχυσης.          

          Τα χρόνια στα οποία ο Αϊνστάιν  έγραψε στον Habicht, το άρθρο για την σχετικότητα ετοιμαζόταν ακόμη . Έγραψε : το τέταρτο άρθρο είναι μόνον ένα σχέδιο, είναι μία ηλεκτροδυναμική τών σωμάτων σε κίνηση που χρησιμοποιεί μία τροποποίηση τής θεωρίας του χώρου και του χρόνου.

          Χάριν δε τού Habicht ο οποίος δεν ήταν επαγγελματίας, ο Αϊνστάιν ταπεινά προσθέτει: Το αποκλειστικά κινηματικό μέρος αυτού του άρθρου θα σε ενδιαφέρει στα σίγουρα! 
Σε κάθε περίπτωση το κύμα τών επαναστατικών στροφών δεν είχε ακόμη τελειώσει.

          Σε ένα γράμμα ξανά γραμμένο στον Habicht πάνω από έναν χρόνο μετά, ο Αϊνστάιν έγραψε σχετικά με μία άλλη συνέπεια τής εργασίας του στην ηλεκτροδυναμική των σωμάτων σε κίνηση E=mc², μία διατύπωση η οποία, όπως εξηγεί ο ίδιος, υποστηρίζει ότι η μάζα είναι ένα άμεσο μέτρο τής ενέργειας η οποία περιέχεται σε ένα σώμα και ότι το φως μεταφέρει μάζα μαζί του.

          Ακριβώς δε όπως και για τις άλλες επαναστατικές στροφές τού Αϊνστάιν, η θεωρία τής ειδικής σχετικότητος αναδύεται από ένα προηγούμενο αποτέλεσμα τής κλασσικής φυσικής, την ηλεκτροδυναμική τών σωμάτων σε κίνηση, την οποία ανέπτυξε ο Lorentz, μία θεωρία η οποία ήταν ικανή να εξηγήσει τα πιο σπουδαία φαινόμενα, αλλά η οποία βασιζόταν στην ιδέα ενός αιθέρος ο οποίος ήταν σε διάχυση παντού.

          Ο αιθήρ θα έπρεπε να προσφέρει ένα πλεονεκτικό σύστημα αναφοράς για τα σώματα σε κίνηση μέσω αυτού σε καθαρή αντίθεση με την αρχή της σχετικότητος της κλασσικής μηχανικής. Παρ’όλα αυτά δεν στάθηκε δυνατό να εντοπιστεί αυτή η κίνηση μέσω πειραμάτων, μία λεπτομέρεια η οποία, τουλάχιστον στο μυαλό του Αϊνστάιν, προσέφερε επιχειρήματα υπέρ μίας επέκτασης τής αρχής τής σχετικότητος στην ηλεκτροδυναμική. Επι πλέον, η εργασία του στην θερμική ακτινοβολία και στο κβάντο τού φωτός τον είχε πείσει ότι ένας αιθήρ, όπως εκείνος ο οποίος είχε προσληφθεί από τον Lorentz, δεν θα είχε παράγει μία θερμική ισορροπία αρκετά σταθερή ανάμεσα στην ύλη και την ακτινοβολία.

          Ο Αϊνστάιν βρισκόταν σε μία αβέβαιη θέση: η θεωρία του Lorentz φαινόταν αδιαμφισβήτητη, αλλά η εννοιολογική του βασική τάξη, ο αιθήρ, ήταν αστήρικτη. Στην δομή τής θεωρίας του Lorentz ο Αϊνστάιν λοιπόν εφάρμοσε την ίδια μέθοδο την οποία είχε χρησιμοποιήσει πριν για την θεωρία της ακτινοβολίας τού Planck, την κινητική θεωρία τής θερμότητος, και την θεωρία τής διαδόσεως: επανερμήνευσε τα αποτελέσματα από την δική του προοπτική. Θα μπορούσαμε να ονομάσουμε “κοπερνίκειο” αυτή την πρόοδο, χάρις στην αναλογία με το πέρασμα από το γήϊνο πτολεμαϊκό σύστημα στο σύστημα τού Κοπέρνικου. Σ’αυτό το πέρασμα, η απαγωγική δομή μίας παλαιάς θεωρίας διατηρείται ώς επί το πλείστον, ενώ η φυσική της σημαντική αλλάζει, όπως είναι δυνατόν να απεικονισθεί με το παράδειγμα της βοηθητικής μεταβλητής τού Lorentz για τον τοπικό χρόνο ενός συστήματος αναφοράς σε κίνηση! Αυτή η μεταβλητή ή βοηθητική αντιπροσώπευε καταρχάς μία δευτερεύουσα όψη τής θεωρίας, αλλά στην συνέχεια επανερμηνεύθηκε από τον Αϊνστάιν σαν χρόνος πραγματικώς μετρημένος από τα ωρολόγια σε ένα σύστημα αναφοράς σε κίνηση, εμπιστευόμενος μ’αυτόν τον τρόπο στην βοηθητική μεταβλητή έναν κεντρικό ρόλο στην νέα δομή τής κινήσεως η οποία καθορίσθη από την ειδική σχετικότητα!

Συνεχίζεται

ΒΡΙΣΚΟΜΑΣΤΕ ΛΟΙΠΟΝ ΣΤΟΝ ΑΙΩΝΑ ΤΗΣ ΕΠΑΝΕΡΜΗΝΕΙΑΣ, ΤΟΥ ΙΣΤΟΡΙΚΙΣΜΟΥ.
"Σ’αυτό το πέρασμα, η απαγωγική δομή μίας παλαιάς θεωρίας διατηρείται ώς επί το πλείστον, ενώ η φυσική της σημαντική αλλάζει".

ΕΠΑΝΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΤΑΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΑΠΟ ΤΟΝ ΧΑΙΝΤΕΓΚΕΡ, ΕΠΑΝΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΗΣ ΠΑΤΕΡΙΚΗΣ ΠΑΡΑΔΟΣΕΩΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΜΕΤΑΠΑΤΕΡΙΚΗ ΘΕΟΛΟΓΙΑ ΣΤΟΝ ΑΞΟΝΑ ΤΟΥ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΟΥ, δηλ. ΤΟΥ ΥΠΟΚΕΙΜΕΝΟΥ. ΤΟ ΝΕΟ ΣΤΟΥΣ ΠΑΛΗΟΥΣ ΑΣΚΟΥΣ.
ΒΑΖΟΝΤΑΣ ΟΛΟΥΣ ΤΟΥΣ ΣΤΑΘΕΡΟΥΣ ΝΟΜΟΥΣ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ. ΤΑ ΠΑΝΤΑ ΡΕΙ.

ΤΟ ΑΞΙΟΠΕΡΙΕΡΓΟ ΟΜΩΣ ΕΙΝΑΙ ΟΤΙ ΑΥΤΟ ΤΟ ΝΕΟ ΠΟΥ ΧΑΡΑΞΕ ΜΕ ΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΚΛΑΣΙΚΟΥ ΤΟΝ ΝΕΟ ΚΟΣΜΟ, ΠΟΥ ΔΙΕΛΥΣΕ ΗΔΗ ΤΟΝ ΠΑΛΑΙΟ ΚΑΙ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΟ, ΕΜΦΑΝΙΣΘΗΚΕ ΣΤΙΣ ΑΡΧΕΣ ΤΟΥ ΠΕΡΑΣΜΕΝΟΥ ΑΙΩΝΟΣ ΜΑΖΙ ΜΕ ΤΗΝ ΚΟΜΜΟΥΝΙΣΤΙΚΗ ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ, ΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΙΑΚΗ ΕΝ ΕΛΛΑΔΙ ΚΑΙ ΤΗΝ ΟΙΚΟΥΜΕΝΙΣΤΙΚΗ.

Αμέθυστος.

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ (5)

 Συνέχεια από: Τετάρτη 23 Σεπτεμβρίου 2020

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ

JURGEN RENN

7. Η γνωσιακή αρχιτεκτονική

          Η απάντηση στο δεύτερο παράδοξο, πώς δηλαδή ο Αϊνστάιν μπόρεσε να διατυπώσει τα κριτήρια για την εξίσωση τού βαρυτικού πεδίου χρόνια πριν την ανακάλυψη τής λύσης του, προέρχεται από τον υπολογισμό τής αρχιτεκτονικής τής γνώσεως η οποία ήταν στην διάθεσή του. Αυτές οι πηγές ήταν πράγματι, μέρος ενός γνωσιακού συστήματος με ενεργά συστατικά ικανά να δημιουργήσουν έναν ευρηματικό οδηγό στην έρευνά του!

          Τα χαρακτηριστικά τής έρευνας του Αϊνστάιν γίνονται ξαφνικά κατανοητά εάν καταλάβουμε ότι οδηγείτο από μία δομή αντιπαραστάσεως τής ποιοτικής γνώσεως την οποία είχε κληρονομήσει από την κλασσική φυσική: “Το νοητικό μοντέλο” μίας θεωρίας πεδίου η οποία είχε παρουσιασθεί με παραδειγματικό τρόπο από την θεωρία τού ηλεκτρονίου τού Lorentz. Σύμφωνα με το μοντέλο του Lorentz μία πηγή επηρεάζει τόν περίγυρό της με τέτοιον τρόπο ώστε να είναι δυνατόν να περιγραφεί από μία εξίσωση πεδίου, ενώ το περιβάλλον επηρεάζει τήν συμπεριφορά μίας βολίδος μ’έναν τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να περιγραφεί με μία εξίσωση τής κινήσεως.

          Η εσωτερική αρχιτεκτονική ενός νοητικού μοντέλου χαρακτηρίζεται από τερματικά ανοιχτά σε συμπληρωματικές γνώσεις οι οποίες συγκεκριμενοποιούν το μοντέλο. Το μοντέλο τού Lorentz μίας εξισώσεως πεδίου, έχει τερματικά για την πηγή τού πεδίου, για το ίδιο το πεδίο και για τον διαφορικό παρατηρητή ο οποίος περιγράφει πως γεννά το πεδίο η πηγή! Η προετοιμασία τής έρευνας του Αϊνστάιν στην βαρυτική σχετικοποίηση τών ετών ανάμεσα στο 1907 και το 1912 είχε διαπιστώσει στάνταρντ σχεδιασμούς για δύο από τα τερματικά: εκείνο για το πεδίο, που του πρόσφερε η υπόθεση ότι το βαρυτικό δυναμικό αντιπροσωπεύεται από την μετρική ένταση και εκείνο της πηγής, δοσμένον από ελκτική ενέργεια-ώθηση της ύλης όπως το πρότεινε η συνεχής σχετικιστική μηχανική! Για τον διαφορικό παρατηρητή ο οποίος περιγράφει πώς γεννά το πεδίο η πηγή, ο Αϊνστάιν δεν κατόρθωσε να βρει μία ικανοποιητική σχηματοποίηση!

          Η δυσκολία του Αϊνστάιν δεν συνίστατο από το γεγονός ότι γνωρίζαμε πολύ λίγα, μάλλον ότι πολύ γνώση έπρεπε να υπολογισθεί για να διατυπωθεί μία εξίσωση πεδίου η οποία θα αντιστοιχούσε στην κατανόηση της βαρύτητος σαν οριακό πρόβλημα ανάμεσα στην μηχανική και στην θεωρία του πεδίου! Μία σχηματοποίηση φυσικώς πιθανή για τον διαφορικό παρατηρητή προσφερόταν από την γνώση του στατικού βαρυτικού πεδίου του Νεύτωνος και από την σχέση ανάμεσα σε στατικά και δυναμικά πεδία στην θεωρία του ηλεκτροδυναμικού πεδίου. Δομημένη μ’αυτόν τον τρόπο η νέα θεωρία έγινε αυτομάτως ταιριαστή με την θεωρία του Νεύτωνος ικανοποιώντας επομένως μία “Αρχή τής αμοιβαιότητος” τής αναλογίας!

          Από το άλλο μέρος ένας τρόπος, μαθηματικώς αποδεκτός απόκτησης μίας σχηματοποίησης για διαφορικό παρατηρητή, προσφερόταν από την γνώση των δυναμικών πεδίων που ήταν ενσωματωμένα στην “Αρχή τής ισοδυναμίας” τού Αϊνστάιν, ο οποίος πρότεινε γενικώς να προσλάβει σαν σημείο εκκίνησης αντικείμενα συνδυαστικά σαν τον τεντωτή τού Riemann. Δομημένη μ’αυτόν τον τρόπο, η νέα θεωρία θα είχε ικανοποιήσει αυτομάτως μία “Αρχή της Γενικευμένης Σχετικότητος”      

          Η ταλάντωση του Αϊνστάιν ανάμεσα σε μία φυσική στρατηγική η οποία θα ξεκινούσε από μία πραγματοποίηση τής Αρχής της αμοιβαιότητος (αναλογίας) και από μία φυσική η οποία θα ξεκινούσε από την Γενικευμένη Αρχή της Σχετικότητος, μπορεί να υπολογισθεί σαν τον μηχανισμό ο οποίος τού επέτρεψε να ερμηνεύσει τα χωριστά πεδία της γνώσεως τής κλασσικής φυσικής, αναγκαίας στην οικοδόμηση της θεωρίας της γενικής σχετικότητος!

Συνεχίζεται

Αμέθυστος.

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ (4)

 Συνέχεια από: Τρίτη 11 Αυγούστου 2020

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ

JURGEN RENN

6. ΜΑΚΡΟΠΡΟΘΕΣΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΓΝΩΣΗΣ.

          Μία κατάλληλη απάντηση στο παράδοξο της γνωσιακής ανεπάρκειας μπορεί να βρεθεί μόνον αφού έχουμε υπολογίσει την γνωσιακή ανάπτυξη μακροπρόθεσμα. Αυτή η ανάπτυξη, εξ άλλου, γέννησε μία θεωρία, η κατανόηση της οποίας σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η βαρύτης επηρεάζει την κίνηση με όρους χωρο-χρονικής δομής, είναι κατά μία έννοια πιο κοντά στην αριστοτελική έννοια τής φυσικής κινήσεως παρά στην εξήγηση τού Νεύτωνος τής ανθρωπομορφικής δυνάμεως. Η γνώση στην οποία θεμελιώνεται η εκπληκτική σταθερότης τής γενικής σχετικότητος είχε συγκεντρωθεί ήδη πολλά χρόνια πριν από την δική του δημιουργία: από αιώνες φυσικής, αστρονομίας και μαθηματικών.

          Οι νόμοι τής κινήσεως τών πλανητών, για παράδειγμα συμπεριλαμβανόμενης τής περίεργης πρόβλεψης τού περιηλίου τού Ερμή η οποία προσέφερε την πρώτη αστρονομική σύγκριση για την νέα θεωρία, είχαν ήδη σταθεροποιηθεί κατόπιν πολλών παρατηρήσεων. Η μη-ευκλείδιος γεωμετρία και ο διαφορικός απόλυτος υπολογισμός-η μαθηματική γλώσσα τής γενικής σχετικότητος είχαν αναπτυχθεί στην διάρκεια του 19^ου αιώνος και είχαν μάλιστα συνδυαστεί από αστρονόμους όπως ο Schwarzschild με αστρονομικές παρατηρήσεις πολύ πριν από το γεγονός τής σχετικότητος.

          Η αρχή σύμφωνα με την οποία όλα τα σώματα, ανεξαρτήτως της φύσεώς των, πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση, ένα γεγονός υψίστης σπουδαιότητος για τήν ερευνητική διαδρομή τού Αϊνστάιν, ανήκει στους θησαυρούς τής κλασσικής μηχανικής από τους χρόνους του Γαλιλαίου. Αυτή η αρχή στάθηκε το κλειδί τής στροφής του Αϊνστάιν τού 1907, για να πάει πέραν της ειδικής σχετικότητος. Η γνώση πάνω στην οποία στηρίχθηκε στα πρώτα βήματα προς την γενίκευση αυτής της δομής προερχόταν επίσης από την κλασσική φυσική, έτσι όπως και από την κριτική επανεξέταση του Ernst Mach, το βιβλίο του οποίου στην ιστορία τής μηχανικής διάβασε ο Αϊνστάιν με μεγάλη προσοχή.

          Στο διάσημο πείραμα (ιδανικό) τού “ασανσέρ τού Αϊνστάιν”, η καρδιά τής δικής του “Αρχής τής ισοδυναμίας”, εδραιώνει μία σχέση ισοδυναμίας ανάμεσα σε φυσικές προόδους συναντώμενες σε ένα σύστημα που κινείται με ομοιόμορφη επιτάχυνση και με προόδους οι οποίες συναντώνονται σε ένα σύστημα σε ακινησία με στατικό βαρυτικό πεδίο. Μ’αυτόν τον τρόπο στάθηκε ικανός να εκμεταλλευθεί γνώσεις πάνω στα επιταχυνόμενα συστήματα, ενώ μελετούσε τα βαρυτικά φαινόμενα και εν τέλει, κατόρθωσε να συσσωματώσει την βαρύτητα και την αδράνεια μ’έναν παρόμοιο τρόπο με τον οποίο είχε συμβεί η συσσωμάτωση ανάμεσα σε ηλεκτρικά πεδία και μαγνητικά στο πλαίσιο τής ειδικής σχετικότητος! Όλες αυτές οι γνωσιακές πηγές μπορούν να υπολογισθούν σαν διαθέσιμες και αποδεκτές, ήδη από τις αρχές του 20ού αιώνος, για τους επιστήμονες τούς ενδιαφερόμενους στο πρόβλημα τής βαρύτητος. Η εσωτερική δομή τής κλασσικής φυσικής ήταν πλήρως καθορισμένη από την ύπαρξη τριών κυριοτήτων με θεμέλια εννοιολογικά σχετικώς αυτόνομα: μηχανική, θερμοδυναμική, και ηλεκτροδυναμική. Στα σύνορα αυτών των τομέων αναδύθηκαν προβλήματα τα οποία συμπαρέσυραν τίς εννοιολογικές βάσεις περισσότερων από μία από αυτές τις κυριότητες: τα “συνοριακά” προβλήματα της κλασσικής φυσικής, τα οποία γέννησαν εννοιολογικές  εντάσεις  ανάμεσα σ’αυτές τις διαφορετικές δομές. Η ηλεκτροδυναμική τών σωμάτων σε κίνηση παρουσιάζει μία σειρά προβλημάτων τών ορίων τους στα θέματα τών οποίων όπως η ηλεκτροδυναμική θεωρία τής διάδοσης τού φωτός εμπλέκονταν τα θέματα τής μηχανικής, τού ρόλου τών συστημάτων αναφορικά με την κίνηση! Αυτός ο συνδυασμός γέννησε μία αντίθεση ανάμεσα στο μοντέλο τού αιθέρος το οποίο στήριζε την κλασσική ηλεκτροδυναμική και στην αρχή τής σχετικότητος τής κλασσικής μηχανικής!

          Προβλήματα των ορίων σαν αυτά είχαν κεντρικό ενδιαφέρον στις μελέτες τού Αϊνστάιν τού 1905 και ήταν καταλυτικά στο πέρασμα από την κλασσική φυσική στην μοντέρνα. Αφού η ειδική σχετικότης ανέδειξε τις απαιτήσεις τής αιτιότητος οι οποίες είναι υπονοούμενες στην θεωρία των πεδίων σε μία συμπαντική κατάσταση (status), συμπεριλαμβάνοντας την απαίτηση να μην διαδίδεται ταχύτερα από το φως καμία φυσική αλληλεπίδραση, η βαρύτης, η οποία παραδοσιακά ήταν ένα κεντρικό θέμα της μηχανικής, έγινε ένα πρόβλημα του ορίου ανάμεσα στην μηχανική και στην θεωρία των πεδίων.

Όπως και για τις άλλες περιπτώσεις που αφορούν προβλήματα τών ορίων, μία θετική λύση εξαρτάτο από τις πηγές τής κοινής και σύμφωνης γνώσης που υπολογιζόταν. Στην περίπτωση τής δημιουργίας τής ειδικής σχετικότητος η επιτυχία τού Αϊνστάιν εξαρτήθηκε από τον συνδυασμό του, τού θησαυρού τής μηχανικής, τον οποίο ενσωμάτωσε στην αρχή τής σχετικότητος με τον πλούτο τής ηλεκτροδυναμικής, ενσωματωμένο στην αρχή τής σταθερότητος τής ταχύτητος τού φωτός. Στην περίπτωση της σχετικιστικής θεωρίας του πεδίου βαρυτικής ο συνδυασμός ανάμεσα στα κεκτημένα της μηχανικής, της θεωρίας του Νεύτωνος του στατικού ελκτικού πεδίου και αυτό που ήταν γνωστό στα δυναμική πεδία της ηλεκτροδυναμικής δεν ήταν αρκετό για να δημιουργήσει μία νέα θεωρία ικανοποιητική, όπως οι ανταγωνιστές του Αϊνστάιν αναγκάστηκαν να συνειδητοποιήσουν προς απογοήτευσή τους.

          Δεν υπήρχαν σημεία για να κατανοηθούν οι ιδιότητες των ελκτικών πεδίων και η πρόκληση της δημιουργίας μίας θεωρίας του σχετικιστικού πεδίου για την βαρύτητα θα μπορούσε να παρομοιαστεί με την ανάπτυξη της πλήρους θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού μόνον με την γνώση τού νόμου τού Coulomb.

          Σ’αυτό το σημείο η ανοιχτή προοπτική του Αϊνστάιν η οποία συμπεριλάμβανε την φιλοσοφική κριτική στην κλασσική μηχανική του Mach, τού επέτρεψε να συγκεντρώσει επί πλέον πηγές από την κλασσική φυσική. Ο Mach επανεξέτασε ένα ιδανικό πείραμα το οποίο είχε προτείνει κατ’αρχάς ο Νεύτων με ένα περιστρεφόμενο κάδο. Ο Νεύτων ισχυριζόταν ότι η καμπυλότητα τής επιφάνειας τού νερού ενός περιστρεφόμενου κάδου οφειλόταν στην κίνηση του νερού σε σχέση με τον απόλυτο χώρο και επομένως θεώρησε το πείραμα σαν προφανή απόδειξη τής υπάρξεως τού απολύτου χώρου και τής απολύτου κινήσεως! Ο Mach αντιθέτως έλεγξε κριτικά αυτό που θεωρούσε σαν όρους τής μεταφυσικής. Αναρωτήθηκε εάν οι φυγόκεντρες δυνάμεις στον περιστρεφόμενο κάδο τού Νεύτωνος δεν θα μπορούσαν να αποδοθούν σε  μία αλληλεπίδραση ανάμεσα στην μάζα του νερού στον κάδο και της μάζας των ακινήτων αστερισμών. O Mach λοιπόν παρομοίασε ένα επιταχυνόμενο σύστημα-τον περιστρεφόμενο κάδο-με το ίδιο στατικό σύστημα στο οποίο ένα είδος αλληλεπιδράσεως ανάμεσα στις μάζες, οφειλόμενη στα άστρα τα οποία περιστρέφονται γύρω από τον κάδο, το οποίο δικαιολογεί τα ίδια φυσικά φαινόμενα, καθότι δημιουργημένα από δυνάμεις αδράνειας στην περίπτωση τού επιταχυνόμενου συστήματος. Ο Mach πρόσφερε μ’αυτόν τον τρόπο το διάγραμμα για το διανοητικό πείραμα γνωστό με το όνομα τού “ασανσέρ του Αϊνστάιν”.

          Ο Αϊνστάιν εκμεταλλεύθηκε την ερμηνεία τού Mach τών αδρανών δυνάμεων μίας δομής επιταχυνόμενης αναφοράς η οποία ανάγεται στην αλληλεπίδραση της μάζας σε κίνηση, για να καλύψει το κενό στο οποίο αναφερθήκαμε πριν, προς μία θεωρία ελκτικού πεδίου. Ερμηνεύοντας τις δυνάμεις τής αδράνειας σε δομές αναφοράς επιταχυνόμενες, όπως ο περιστρεφόμενος κάδος του Νεύτωνος, σαν μία αναπαράσταση των δυναμικών ελκτικών πεδίων, ο Αϊνστάιν, κατόρθωσε να προκατασκευάσει τις ουσιώδεις ιδιότητες της σχετικιστικής θεωρίας τής βαρύτητος την οποία κατασκεύαζε, ιδιαιτέρως δε την γενίκευση τού χώρο-χρονικού πλαισίου τής ειδικής σχετικότητος η οποία οδήγησε στην έννοια ενός καμπυλωτού χώρο-χρονου!

Συνεχίζεται.

Αμέθυστος.