Ο φιλόσοφος Νεύτωνας και η εποχή του

Αϊνστάιν: Για τον Νεύτωνα, η φύση ήταν ένα ανοικτό βιβλίο που το διάβασε χωρίς προσπάθεια

O Νεύτων, παραφράζοντας ένα παλιό απόφθεγμα, φέρεται να δήλωσε μια μέρα: «Αν κατόρθωσα να δω πιο μακριά από τους άλλους ανθρώπους, είναι γιατί στηρίχτηκα στους ώμους γιγάντων». Πράγματι, ο Νεύτων συνέχισε τις εργασίες του Γαλιλαίου και του Καρτέσιου στη μηχανική, του Κέπλερ και Κοπέρνικου στην αστρονομία, και είναι γνωστό ότι επηρεάστηκε από τις εργασίες του Christian Huygens.

Στα πρώτα πενήντα χρόνια του 17ου αιώνα δεν έλειπαν οι «γίγαντες» στο χώρο της επιστήμης. Τα Principia μπορούν, υπό μια έννοια, να θεωρηθούν κορωνίδα των ρευμάτων (αστρονομία – μηχανική – μαθηματικά) στο χώρο της επινοητικής σκέψης, που ανέδειξε τότε για πρώτη φορά ο άνθρωπος από την εποχή της αρχαιότητας. O Νεύτων όμως δεν αρκέστηκε να συνδυάσει απλώς τα αποτελέσματα τα οποία είχαν επιτύχει άλλοι επιστήμονες. Ήδη από τη διατύπωση των ορισμών και των αξιωμάτων του, καινοτομεί με τέτοια τόλμη, που αναστάτωσε πολλούς από τους συγχρόνους του. Τρεις από τις καινοτομίες αυτές επρόκειτο να γίνουν αντικείμενο των πιο έντονων αντιπαραθέσεων που συνόδευσαν την πρόοδο της φυσικής.

Ενάντια στον Καρτέσιο, ο Νεύτων εισάγει εκ νέου στην επιστήμη την έννοια της δύναμης. O Καρτέσιος, που είχε συγγράψει οι Principia philosophiae (Αρχές της φιλοσοφίας 1644), πίστευε ότι πρέπει να εξαλείψει την έννοια της δύναμης, επειδή τη θεωρούσε σκοτεινή και συγκεχυμένη, συνδεδεμένη με την τελεολογική μεταφυσική του Αριστοτέλη. Ανέλαβε, λοιπόν, το εγχείρημα να αναγάγει την ύλη στο εκτατό, αρνούμενος ότι υπάρχει πραγματική διαφορά ανάμεσα στο εσωτερικό και στο εξωτερικό τμήμα ενός σώματος. Με τον τρόπο αυτό κατόρθωσε να δώσει μια συνολική εικόνα του κόσμου όπου όλες οι κινήσεις πραγματοποιούνται μέσω επαφών, προκαλώντας τεράστιους και συνεχείς «στροβίλους».

Αυθεντικό χειρόγραφο του Νεύτωνα όπως εκτίθεται στο Κέιμπριτζ

O Νεύτων διαφώνησε με αυτές τις πομπώδεις απόψεις, οι οποίες φαίνονταν ακατάλληλες για τη μαθηματικοποίηση της φυσικής, και όχι με την τάση του Καρτέσιου προς την κατεύθυνση αυτή. Όρισε εκ νέου την ποσότητα της ύλης ως «μέτρο που μπορεί να συναχθεί από την πυκνότητα και τον όγκο της», και στη συνέχεια την ποσότητα της κίνησης (ορμή) ενός σώματος ως «μέτρο που συνάγεται από την ταχύτητα και την ποσότητα της ύλης του σώματος». Με βάση αυτούς τους ορισμούς, συμπέρανε ότι τα σώματα κινούνται στο εσωτερικό ενός ακίνητου και κενού κατά τα άλλα χώρου, κατά μήκος τροχιών που καθορίζονται από δυνάμεις μετρήσιμες με την επιθυμητή μαθηματική ακρίβεια.

Έτσι προέκυψε αμέσως και η δεύτερη μεγάλη καινοτομία του Νεύτωνα: η εκπόνηση μιας νέας μεθόδου υπολογισμών, την οποία είχε ήδη παρουσιάσει σε μια εργασία του με τίτλο Method of fluxions and infinite series (Μέθοδος των ροών και άπειρες σειρές 1671), και την ονόμασε «μέθοδο των πρώτων και έσχατων λόγων». Πρόκειται για ένα λογισμό «απειροστών» ή, όπως ονομάζεται σήμερα, για έναν «διαφορικό λογισμό».

O ίδιος ο Νεύτων συνόψισε με εξαιρετικό τρόπο την ουσία της μαθηματικής αντίληψης που αποτέλεσε τη βάση του λογισμού του: «Θεωρώ εδώ ότι τα μαθηματικά μεγέθη δεν συντίθενται από τα μικρότερα δυνατά τμήματα, αλλά ότι αποδίδονται από μια συνεχή κίνηση. Οι γραμμές, έχοντας ήδη περιγραφεί, παράγονται όχι με παράθεση τμημάτων, αλλά από τη συνεχή κίνηση σημείων. Οι επιφάνειες παράγονται από την κίνηση γραμμών, τα στερεά από την κίνηση επιφανειών, οι γωνίες από την περιστροφή των πλευρών τους, ο χρόνος από μια συνεχή ροή… H παραγωγή των πραγμάτων μ’ αυτό τον τρόπο κατέχει μια πραγματική θέση στη φύση και την παρατηρούμε καθημερινά στην κίνηση των σωμάτων».

Από την εφαρμογή αυτής της ορθολογικής μηχανικής προέκυψε το μεγαλειώδες σύστημα που έμελλε να φέρει απαράμιλλη δόξα στον Νεύτωνα. H διατύπωση του νόμου της παγκόσμιας έλξης – η τρίτη καινοτομία – αποδίδει, με την ίδια εξίσωση, την κίνηση «μιας πέτρας που περιστρέφεται στην άκρη ενός νήματος», αλλά και την κίνηση «των πλανητών που περιφέρονται γύρω από άλλους πλανήτες ή άστρα». O Νεύτων δεν έκρυβε την ελπίδα του ότι κάποια μέρα η ίδια εξίσωση θα βοηθούσε να περιγραφούν με τον ίδιο τρόπο οι δυνάμεις που καθορίζουν τις κινήσεις «των σωματιδίων από τα οποία αποτελούνται τα σώματα».

Από τη στιγμή που νικήθηκαν οι επίμονες αντιδράσεις των «καρτεσιανών», η φήμη του Νεύτωνα έγινε παγκόσμια και ο σεβασμός με τον οποίο περιβαλλόταν το έργο του άγγιξε τα όρια της λατρείας. Οι φιλόσοφοι του Διαφωτισμού άρχισαν να θεωρούν τους εαυτούς τους «νευτωνιστές» τόσο σε θέματα επιστήμης, όσο και σε θέματα ηθικής και πολιτικής.

Γίνεται σαφές ότι εδώ και τρεις αιώνες οι φυσικοί δεν έχουν πάψει να εκφράζονται έχοντας ως βάση το έργο του Νεύτωνα. Στις αρχές του 18ου αιώνα αναγνωρίστηκε ότι ο συγγραφέας των Principia κατόρθωσε να παρουσιάσει ένα απόλυτα συνεπές, αν όχι πλήρες, σχήμα των δυνάμεων που διέπουν τον φυσικό κόσμο. Αυτό το πέτυχε υπάγοντας τες σε έναν και μόνο μαθηματικό τύπο, αποδεικνύοντας έτσι ότι η ανθρώπινη γνώση βρήκε το δρόμο μέσα από τον οποίο θα κατανοούσε το σύνολο της φύσης.

Με αυτή την έννοια, ο Νεύτων δικαίωσε τις ελπίδες που είχαν εναποτεθεί στη φυσική από την αυγή της σύγχρονης επιστήμης. Εξάλλου, ο Γαλιλαίος δεν ήταν αυτός που είχε εκφράσει την πεποίθηση ότι το «μεγάλο βιβλίο της φύσης έχει γραφτεί σε μαθηματική γλώσσα»; O Νεύτων απέδειξε ότι ο Γαλιλαίος είχε δίκιο. Με τον τρόπο αυτό οδηγούσε σε θρίαμβο όχι μόνο μια συγκεκριμένη άποψη για τη σχέση ανάμεσα στη σκέψη και στη φύση, αλλά και μια αναπαράσταση της ίδιας της σκέψης που αποτέλεσε αντικείμενο εντονότατων συγκρούσεων.

Σύμφωνα με μια άγονα ορθολογιστική αντίληψη της ιστορίας, η συγκρότηση της σύγχρονης επιστήμης θεωρείται αποτέλεσμα μιας απότομης στροφής του πνεύματος προς την «ενεργό ζωή». O κόσμος στα τέλη του Μεσαίωνα αποσπάστηκε από το λήθαργο του διαλογισμού και υπέβαλε τη φύση στη διαδικασία της «ερώτησης», με το πλήρες νόημα που έδινε στη λέξη αυτή ο μέγας καγκελάριος Φραγκίσκος Βάκων. Πρόκειται όμως για «μεταστροφή» που ωρίμαζε επί μακρόν και προετοιμάστηκε από μια ευρεία πνευματική κίνηση.

Τέτοια ήταν, μεταξύ άλλων, η περίπτωση των «διαβολικών» επαναστατικών έργων του Giordano Bruno (1548-1600). H Ιερά Εξέταση οδήγησε τον Bruno στην πυρά στις 17 Φεβρουαρίου του 1600, κάτω από τις πιο φρικτές συνθήκες. Το εκκλησιαστικό δικαστήριο αντιλήφθηκε πλήρως ποιος ήταν ο κίνδυνος: το αμάρτημα του επαναστάτη δομινικανού δεν ήταν απλώς η αποδοχή των ηλιοκεντρικών θέσεων του Κοπέρνικου. Χωρίς αμφιβολία, ο Bruno είχε διαπράξει το σφάλμα να πρεσβεύει μια «φυσική μαγεία».

Εντούτοις, το σοβαρότερο σφάλμα του, στα μάτια των δημίων του, ήταν το ότι διακήρυξε το άπειρο του σύμπαντος και την πολλαπλότητα των κόσμων, που θεωρήθηκε ως το επικατάρατο σύμβολο ενός τρόπου σκέψης του οποίου η αλαζονεία μπορούσε να εκληφθεί ως δαιμονική. Έκρουε έτσι τον κώδωνα του κινδύνου για τη μεσαιωνική αντίληψη της σχέσης ανάμεσα στη σκέψη και στο είναι.

Μέχρι τότε, κάθε πραγματικότητα έβρισκε τη θέση της στην αμετάβλητη αρχιτεκτονική μιας θεϊκής προέλευσης, ενώ κάθε πλάσμα αποκτούσε μια απόλυτα καθορισμένη «αξία» ανάλογα με την απόσταση του από την «αρχική αιτία». H γνώση, με την άσκηση της φυσικής λογικής, ήταν ισοδύναμη με τη συνειδητοποίηση αυτής της θέσης και την ανακάλυψη αυτής της ιεραρχίας. H φύση έμοιαζε να είναι περιορισμένη πίσω από έναν προκαθορισμένο ορίζοντα, πίσω από ένα αδιαπέραστο όριο, το οποίο, διαχωρίζοντας όλα τα πλάσματα από τον Δημιουργό τους, τα καταδίκαζε εκ των προτέρων σε ατέλεια τόσο των γνώσεων, όσο και των έργων τους.

O Bruno προκάλεσε έναν πραγματικό σεισμό που απείλησε αυτό το οικοδόμημα με κατάρρευση: η φύση, σύμφωνα με αυτόν, συμμετέχει ολόκληρη, από το εσωτερικό της, στο πρωταρχικό θείο «είναι», που αποτελεί έτσι την «ψυχή του κόσμου». Κατά συνέπεια, η δημιουργική δύναμη της σκέψης μπορεί να θεωρηθεί και αυτή άπειρη!

Χωρίς αμφιβολία, ο Γαλιλαίος δεχόταν εν μέρει αυτή την αντίληψη, αλλά την εξέφρασε με εντελώς διαφορετική γλώσσα, χρησιμοποιώντας μια εικόνα που διατηρούσε την ιδέα ενός προσωπικού Θεού, ο οποίος είχε μια εξωτερική σχέση με τα δημιουργήματα του.

Σύμφωνα με τον Γαλιλαίο, ο Θεός είναι ο συγγραφέας του «μεγάλου βιβλίου της φύσης», οπότε θα πρέπει να δεχτούμε ότι έδωσε δύο βιβλία στην ανθρωπότητα, την Βίβλο και τη Φύση. O Γαλιλαίος, λοιπόν, υποστήριζε ότι αντί των ασαφειών του λόγου του Θεού όπως αυτός αποκαλύπτεται στις Γραφές, είναι προτιμότερη η καθαρότητα της μαθηματικής γλώσσας που μπορούμε να διαβάσουμε στη φύση, επειδή αυτή η γλώσσα φαίνεται απόλυτα προσιτή στην ανθρώπινη νόηση. O ίδιος πάντως δεν έλαβε σαφή θέση για τη μεταφυσική άβυσσο που άνοιξε με την αντίληψη του για την ύπαρξη αυτών των δύο βιβλίων.

O Καρτέσιος, αν και θαύμαζε τον Γαλιλαίο ως επιστήμονα, αποδοκίμαζε τη μετριότητα της φιλοσοφίας του. H δική του μεγαλοφυΐα, λοιπόν, καταπιάστηκε με τη θεμελίωση των κατάλληλων φιλοσοφικών αρχών για τη νέα μηχανική. Στο έργο του Meditationes de prima philosophia (Στοχασμοί επί της πρώτης φιλοσοφίας) (1641) έδειξε το δρόμο προς μια τέτοια θεμελίωση: ανανεώνοντας τη σημασία της λέξης «δημιουργία», ο Καρτέσιος παρουσίασε τον Θεό ως το δημιουργό της ουσίας των πραγμάτων και των «αιώνιων αληθειών» που ο ίδιος «έσπειρε» στο πνεύμα μας. Έτσι ο Θεός εμφανίζεται ως ο «εγγυητής» του τρόπου με τον οποίο εφαρμόζουμε αυτές τις αλήθειες στη φύση. Το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να ακολουθήσουμε τη σωστή μέθοδο, αυτήν που μας διδάσκει η αναλυτική γεωμετρία, και το φως της φύσης θα αποκαλύψει τον κόσμο στο πνεύμα μας. Με τον τρόπο αυτό διασφαλίζεται η «σύγχρονη» ορμή της σκέψης και η αυτονομία του νοητικού εγχειρήματος.

Ωστόσο, ο Καρτέσιος απέφυγε το ολίσθημα του Bruno: επειδή ο Θεός είναι άπειρο ον, παραμένει ακατάληπτος για την πεπερασμένη ανθρώπινη σκέψη, η οποία προσκρούει εδώ σε ένα οντολογικό όριο.

Οι φιλόσοφοι του Διαφωτισμού αμφισβήτησαν το πνεύμα του συστήματος του Καρτέσιου, απορρίπτοντας τις αρχικές υποθέσεις του και τα μεταφυσικά συμπεράσματα του. Επιθυμώντας να αποκόψουν και τον τελευταίο δεσμό που απέμενε ανάμεσα στη γνώση της φύσης και σε κάποια υπερφυσική αρχή, πίστεψαν ότι μπορούσαν να επιστρατεύσουν το έργο του Νεύτωνα σ’ αυτή τη διαμάχη. Αντί να αποδώσουν την πρόοδο του ανθρώπινου πνεύματος στις αρετές ενός υποτιθέμενου «φυσικού φωτός», αποφάνθηκαν ότι η ίδια η φύση είναι φαεινή.

O Jean Le Rond d’ Alembert (1717-1783) στο έργο του Elements de Philosophie (Στοιχεία φιλοσοφίας) θέτει το εξής ερώτημα: «Τι σημασία έχει κατά βάθος για μας το να εισχωρήσουμε στην ουσία των σωμάτων (…) αφού το γενικό σύστημα των φαινομένων, που είναι πάντα ομοιόμορφο και συνεχές, δεν εμφανίζει καμιά αντίφαση;» Ας μην αναζητούμε τη θεμελίωση της ενότητας της φύσης στην ενότητα της θείας προέλευσης της, αλλά ας αρκεστούμε στη διαπίστωση ότι η φύση παρουσιάζει μια σταθερή και πλήρη τάξη, απολύτως κατανοητή, όπως ένα κλειστό σύστημα, που αποτελεί αυτό καθ’ εαυτό μια μοναδική και ομοιόμορφη οντότητα.

Με τον τρόπο αυτό και γύρω από την παγκοσμιότητα του νόμου της βαρύτητας αναπτύχθηκε η λατρεία προς τον Νεύτωνα. Αυτή η εκδοχή του «νευτωνισμού» διαμορφώνεται με τον ακόλουθο τρόπο: τα ανθρώπινα όντα δεν θα κατορθώσουν ποτέ να γνωρίσουν τα πράγματα καθ’ εαυτά. Αυτό που θα ονομαζόταν αργότερα το «πεπερασμένο» του ανθρώπινου όντος, καταδικάζει τον άνθρωπο να δημιουργεί, με τη βοήθεια των ικανοτήτων του, απλώς «αντικείμενα» για τα οποία το μόνο που μπορούμε να πούμε είναι ότι αντιστοιχούν στην ύπαρξη των πραγμάτων, επειδή δημιουργούνται στη βάση αισθητηριακών δεδομένων που προέρχονται από αυτά. Έτσι, η αντικειμενικότητα των γνώσεων που παράγει η φυσική εμφανίζεται ως ο ορίζοντας μιας διαδικασίας αντικειμενοποίησης η οποία ρυθμίζεται από την αδιάκοπη απαίτηση για ενοποίηση, που παραπέμπει στην ενότητα του σκεπτόμενου υποκειμένου.

O Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879-1955) είχε επανειλημμένα υπογραμμίσει το χρέος που όφειλε στον Ernst Mach (1838-1916) τον συγγραφέα της Mechanik (Μηχανική). Στο βιβλίο αυτό ο Mach ανακάλυψε τον παράλογο χαρακτήρα της ιδέας για ακαριαία δράση από απόσταση, που δεχόταν ο Νεύτων, και το δεσμό που υπήρχε μεταξύ αυτού του παραλόγου και των εννοιών του απόλυτου χώρου και του απόλυτου χρόνου. O Αϊνστάιν πάντως ουδέποτε έδειξε έστω και την ελάχιστη συμπάθεια για το λογικό θετικισμό του Mach. H αιτία γι’ αυτό ήταν ο θαυμασμός που έτρεφε προς τον ίδιο τον Νεύτωνα, από το έργο του οποίου άντλησε την ιδέα ότι ο σκοπός της φυσικής είναι να δημιουργήσει «μια ενοποιημένη αντίληψη για το σύμπαν» με τη βοήθεια του μικρότερου δυνατού αριθμού μαθηματικών σχέσεων.

Η συνεισφορά του Νεύτωνα στην κατανόηση του χρόνου και του χώρου

Σήμερα, ο Νεύτωνας είναι περισσότερο γνωστός ως φυσικός του οποίου η μεγαλύτερη συνεισφορά ήταν στη διαμόρφωση της κλασικής μηχανικής και της θεωρίας της βαρύτητας, όπως προσδιορίστηκαν στις Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας, που δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά το 1687, ενώ τώρα αναφέρεται απλά ως “Αρχές του Νεύτωνα” (Newton’s Principia) . Οι απόψεις του Νεύτωνα για το χώρο, το χρόνο, και την κίνηση όχι μόνο έδωσαν τη βάση για αυτό το μνημειώδες έργο και, συνεπώς, για το σύνολο της κλασικής φυσικής μέχρι τις αρχές του εικοστού αιώνα, αλλά επίσης έπαιξε πρωταγωνιστικό ρόλο στο ολοκληρωμένο σύστημα της φιλοσοφίας και της θεολογίας του Νεύτωνα (που σε μεγάλο βαθμό δημιουργήθηκε πριν από την Principia). Επειδή ποτέ ο Νεύτωνας δεν συνέταξε μια πραγματεία, ή ακόμα και μία περίληψη αυτού του γενικού συστήματος του, τούτο δεν αναιρεί το ανάστημα του ως ένας από τους μεγάλους φιλοσόφους του δέκατου έβδομου αιώνα, και μάλιστα, όλων των εποχών.

Σε ένα Σχόλιο (Scholium) στην αρχή των Principia, που παρεμβάλλεται μεταξύ των «Ορισμών» και των «νόμων της κίνησης», θέτει τις απόψεις του Νεύτωνα για τον χρόνο, το χώρο, τον τόπο, και την κίνηση. Αρχίζει λέγοντας ότι, επειδή στην συνηθισμένη ζωή, οι ποσότητες αυτές σχεδιάστηκαν με όρους των σχέσεών τους με τα σώματα, είναι απαραίτητο να γίνει η διάκριση μεταξύ, αφενός, της σχετικής, φαινομενικής, κοινής αντίληψης τους, και, από την άλλη, των ίδιων των απόλυτων, των αληθινών, των μαθηματικών ποσοτήτων. Όπως συμπέραινε:

• Ο απόλυτος, αληθινός, και μαθηματικός χρόνος, από τη φύση του, αλλάζει με σταθερό τρόπο χωρίς να έχει σχέση με οτιδήποτε εξωτερικό γεγονός, και, επομένως, χωρίς αναφορά σε οποιαδήποτε αλλαγή ή τρόπο μέτρησης του χρόνου (π.χ., της ώρας, ημέρας, του μήνα ή του έτους).

• Ο απόλυτος, αληθινός, και μαθηματικός χώρος παραμένει όμοιος και ακίνητος, χωρίς καμία σχέση με οτιδήποτε εξωτερικό. (Η συγκεκριμένη έννοια θα καταστεί σαφέστερη αν φανεί η αντίθεση της με την ιδέα του Καρτέσιου για το ‘χώρο’.) Οι σχετικοί χώροι είναι μέτρα του απόλυτου χώρου που ορίζεται σε αναφορά με κάποιο σύστημα των όντων ή κάποιο άλλο, και ως εκ τούτου ένας σχετικός χώρος μπορεί, και πιθανώς θα είναι, σε κίνηση.

• Η θέση ενός σώματος είναι ο χώρος που καταλαμβάνει, και μπορεί να είναι απόλυτη ή σχετική ανάλογα με το αν ο χώρος είναι απόλυτος ή σχετικός.

• Η απόλυτη κίνηση είναι η μετατροπή από μία απόλυτη θέση σε άλλη. Η σχετική κίνηση είναι η μετατροπή από μία σχετική θέση σε άλλη.

  Είναι προφανές από αυτά ότι, σύμφωνα με το Νεύτωνα ο χώρος είναι κάτι ξεχωριστό από τα σώματα και ότι υπάρχει ανεξάρτητα από την ύπαρξη τους. Η θέση αυτή ήταν ένα σημείο μεγάλης τριβής στη φυσική φιλοσοφία του 17ου αιώνα  και δέχθηκε επίθεση από τους επικριτές του, όπως ο Leibniz, ο Huygens και ο Berkeley.

  Αναλυτικά

  Ας ξεκινήσουμε με το χώρο. O Νεύτων δίδασκε ότι όλα όσα συμβαίνουν στο Σύμπαν πραγματοποιούνται στον κενό χώρο, που περιέχει όλα τα σώματα και όλες τις διαδικασίες. Το χώρο αυτόν μπορούμε να τον φαντασθούμε σαν ένα τεράστιο εργαστήριο του οποίου οι τοίχοι, η οροφή και το δάπεδο εκτείνονται ως το άπειρο, αυτό το “απόλυτο”, απεριόριστο κενό που ο Νεύτων αποκαλούσε “απόλυτο χώρο”. Στις Αρχές γράφει: «Ο απόλυτος χώρος με τη δική του φύση, χωρίς αναφορά σε οτιδήποτε εξωτερικό, παραμένει πάντοτε όμοιος και αμετακίνητος».

  Στη νευτώνεια φυσική, ο χρόνος είναι μια ροή διάρκειας που περιλαμβάνει όλες ανεξαιρέτως τις διαδικασίες. Είναι ο “ποταμός του χρόνου”, του οποίου η ροή δεν επηρεάζεται από τίποτα:

  O απόλυτος, πραγματικός και μαθηματικός χρόνος, από μόνος τον και από την ίδια τη φύση τον, ρέει ομαλά, χωρίς αναφορά σε οτιδήποτε εξωτερικό και αποκαλείται αλλιώς διάρκεια.  –  Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας.

  H εικόνα, λοιπόν, του Νεύτωνα για τον κόσμο ήταν σαφής και ξεκάθαρη: τα σώματα κινούνται στο χρόνο και σε έναν άπειρο κενό χώρο. Οι διαδικασίες στο Σύμπαν μπορούν να είναι αρκετά ποικιλόμορφες και πολύπλοκες. Ανεξάρτητα, όμως, από την πολυπλοκότητα τους, δεν επηρεάζουν την αιώνια σκηνή – το χώρο – και την αναλλοίωτη ροή – το χρόνο. O Νεύτων αξιωματικά υποστήριξε ότι τόσο ο χρόνος όσο και ο χώρος δεν μπορούν να επηρεασθούν και γι’ αυτό χρησιμοποιούσε το επίθετο “απόλυτος”. Τόνισε επίσης την αναλλοίωτη ροή του χρόνου με τον ακόλουθο τρόπο:

  Όλες οι κινήσεις μπορούν να επιταχυνθούν ή να επιβραδυνθούν αλλά ο χρόνος ή, ισοδύναμα, η διαδικασία τον απόλυτου χρόνου, δεν αλλάζει. H διάρκεια ή η διατήρηση της ύπαρξης των πραγμάτων παραμένει η ίδια, είτε οι κινήσεις είναι γρήγορες ή είναι αργές, είτε δεν υπάρχουν καθόλου.

  O Άλμπερτ Αϊνστάιν έδωσε την παρακάτω, πολύ διαφωτιστική, περιγραφή των νευτώνειων εννοιών:

  «Η ιδέα της ανεξάρτητης ύπαρξης του χώρου και του χρόνου μπορεί να εκφρασθεί ως εξής: εάν η ύλη εξαφανιζόταν, θα παρέμεναν μόνον ο χώρος και ο χρόνος (ένα είδος σκηνής από την οποία έχουν αποχωρήσει τα φυσικά φαινόμενα)».

  Στο σημείο αυτό ίσως αναφωνήσετε ότι όλα αυτά είναι τόσο προφανή, απλά και σαφή, ώστε ο καθένας θα μπορούσε να ερμηνεύσει το χώρο και το χρόνο με τον ίδιο τρόπο!
  H παρατήρηση είναι δικαιολογημένη, αλλά μόνον επειδή οι έννοιες αυτές έχουν προκύψει από την παρατήρηση της κίνησης των σωμάτων που περιβάλλουν τη Γή, από την παρατήρηση των ουράνιων σωμάτων και από πολυάριθμα πειράματα φυσικής.

  Έχουμε την τάση να θεωρούμε “έμφυτες” στον άνθρωπο τις νευτώνειες έννοιες του χώρου και του χρόνου, επειδή η νευτώνεια φυσική γενίκευσε το σύνολο της εμπειρίας της επιστήμης με την κίνηση των σωμάτων και επειδή αποκτάμε τη γνώση αυτής της συσσωρευμένης εμπειρίας από τα σχολικά βιβλία.

  Δεν πρέπει επίσης να ξεχνάμε ότι κάθε πείραμα είναι περιορισμένης κλίμακας, διάρκειας κ.λπ. Την εποχή του Νεύτωνα, καθώς και αργότερα, όλα τα πειράματα και οι παρατηρήσεις αφορούσαν σώματα που, όπως γνωρίζουμε σήμερα, κινούνται μάλλον αργά. Τα βαρυτικά πεδία που ήταν γνωστά την εποχή του Νεύτωνα, σήμερα χαρακτηρίζονται ασθενή. Τέλος, η ενέργεια των τότε γνωστών διαδικασιών ήταν μικρή σε σύγκριση με τις ενέργειες που αντιμετωπίζει η φυσική σήμερα. Στο πλαίσιο αυτό, όλα όσα είπε ο Νεύτων για το χώρο και το χρόνο ισχύουν και η κίνηση της ύλης πράγματι δεν επηρεάζει ούτε τον έναν ούτε τον άλλον. Αργότερα στη Θεωρία του Αϊνστάιν επιβεβαιώθηκε πως ο χώρος και ο χρόνος μένουν ανεπηρέαστοι μόνον όταν τα σώματα κινούνται αργά και οι ενέργειες είναι μικρές.

  Προς το παρόν, ας τονίσουμε ότι η νευτώνεια θεωρία δεν δημιούργησε ερωτήματα σχετικά με τις ειδικές ιδιότητες της δομής του χρόνου. O χρόνος εκεί είναι ένας ομοιόμορφος “ποταμός” δίχως αρχή ή τέλος, που στη ροή του “μετάφερα” όλα τα γεγονότα. H μόνη του ιδιότητα είναι ότι έχει παντού την ίδια διάρκεια. O “απόλυτος χρόνος” είναι ίδιος σε ολόκληρο το Σύμπαν.

  Στην εικόνα του Νεύτωνα για τον κόσμο το “τώρα”, το “πριν” και το “μετά” ισχύει για όλα τα γεγονότα στο Σύμπαν, είτε συνέβησαν στο ίδιο σημείο του χώρου, είτε απείχαν εκατοντάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα. Εάν τα πάντα μετρούνται με τον ίδιο απόλυτο χρόνο, τότε όλοι κατανοούν, π.χ., τη φράση “ένας σουπερνόβα εξερράγη αυτή τη στιγμή σ’ ένα γαλαξία στον αστερισμό του Τριγώνου”. Παρόλο που ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται τρομακτικά μακριά μας και θα περάσουν εκατομμύρια χρόνια μέχρι το φως της έκρηξης να φθάσει τελικά σε μας, τίποτα δεν εμποδίζει να θεωρούμε ότι η έκρηξη έγινε “τώρα”, αυτήν τη στιγμή του απόλυτου χρόνου του Σύμπαντος.

  H απόλυτη χρονική σύμπτωση και ο κοινός χρόνος για ολόκληρο το Σύμπαν είναι δυνατά επειδή, σύμφωνα με τη νευτώνεια θεωρία, υπάρχουν σήματα που ταξιδεύουν από το ένα σημείο στο άλλο “ακαριαία“, δηλαδή, διαδίδονται με άπειρη ταχύτητα. Ένα παράδειγμα τέτοιων σημάτων είναι η βαρύτητα. Εάν οι αμοιβαίες θέσεις των βαρυτικών μαζών αλλάξουν, οι μεταξύ τους βαρυτικές δυνάμεις θα μεταβληθούν ακαριαία σε όλο τον άπειρο χώρο.

  Αν οι μάζες μετατοπισθούν σε κάποιο σημείο στο Σύμπαν, είναι δυνατόν να “πληροφορηθούμε” αυτό το γεγονός όσο μεγάλη κι αν είναι η απόσταση που μας χωρίζει. Στην κατάσταση αυτή, η έννοια του “τώρα” είναι απολύτως σαφής. Βέβαια, οι βαρυτικές δυνάμεις σε μεγάλες αποστάσεις από τους αστέρες γίνονται πολύ ασθενείς και δύσκολα μπορούν να μετρηθούν, αλλά αυτό είναι ένα δικό μας, τεχνικό πρόβλημα, από αυτά που δεν αναιρούν τη δυνατότητα του ακαριαίου χρονικού προσδιορισμού ενός γεγονότος.

  O Αϊνστάιν είχε ενθουσιαστεί με τη σαφήνεια και απλότητα της νευτώνειας εικόνας του κόσμου και αποκάλεσε το νευτώνειο χρόνο «ευτυχισμένη παιδική ηλικία της επιστήμης». Μάλιστα, έγραψε πως για τον Νεύτωνα, η φύση ήταν ένα ανοικτό βιβλίο που το διάβασε χωρίς προσπάθεια. Οι έννοιες που χρησιμοποίησε ο Νεύτων για να προσδιορίσει τα δεδομένα του φαίνονται να προκύπτουν αβίαστα από την ανθρώπινη εμπειρία και τα θαυμάσια πειράματα, τα οποία περιέγραψε με πολλές λεπτομέρειες και κατέστρωσε προσεκτικά σαν πολύτιμα παιχνίδια.

  Πάντως, αυτή η ηλιόλουστη εικόνα σκιαζόταν από ένα μικρό “νέφος” που προβλημάτισε τον Νεύτωνα. Συγκεκριμένα, κανένα μηχανικό πείραμα δεν μπορούσε να ανιχνεύσει εάν ένα σώμα κινείται ή ηρεμεί στον κενό χώρο. Για να δώσουμε ένα παράδειγμα, όλες οι διαδικασίες που γίνονται στην καμπίνα ενός πλοίου πραγματοποιούνται με τον ίδιο τρόπο, είτε το πλοίο είναι στάσιμο είτε κινείται. Είναι πραγματικά παράξενο: ο απόλυτος χώρος υπάρχει μεν, αλλά καμιά γραμμική κίνηση δεν μπορεί να μετρηθεί ως προς αυτόν. Πρόκειται για μια αντιαισθητική όψη της θεωρίας.

  Καθώς η ιστορία μας προχωρά, είδαμε ότι οι προσπάθειες για να απομακρυνθεί αυτή η “αντιαισθητική όψη” οδήγησαν τελικά, λίγους αιώνες αργότερα, σε θεμελιώδεις ανακαλύψεις στη φυσική από τον Αϊνστάιν.

  Πρέπει στο σημείο αυτό να αναφέρουμε ότι οι απόψεις του Νεύτωνα για το χώρο και το χρόνο δεν ήταν οι μοναδικές εκείνης της εποχής. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι πεποιθήσεις του σύγχρονου του Νεύτωνα, διάσημου γερμανού φιλοσόφου, Γκότφριντ Βίλχελμ Λάιμπνατς (Gottfried Wilhelm Leibniz). O Λάιμπνιτς δεν εργαζόταν μόνο στη φιλοσοφία αλλά και στη φυσική, τα μαθηματικά, την ιστορία, το φυσικό δίκαιο, την ιστορική νομολογία, τη θεολογία και τη διπλωματία. Τα πολυδιάστατα ενδιαφέροντα του οδήγησαν τα επιστημονικά του αποτελέσματα σε κάποια ανομοιογένεια.

  O Λάιμπνιτς επινόησε νέες προσεγγίσεις, υπήρξε δημιουργός νέων ιδεών, σπάνια, όμως, ακολούθησε αυτές τις διαδρομές μέχρι τη λογική και λεπτομερή τεκμηρίωση τους. Προσπάθησε να ενοποιήσει διαφορετικές απόψεις της εποχής του και να επιλύσει όλες τις διαμάχες και τις αντιθέσεις. O Λάιμπνιτς οραματιζόταν μια ειρηνική συνύπαρξη επιστήμης και θρησκείας, καθολικισμού και προτεσταντισμού. Προσπάθησε να κάνει την επιστήμη διεθνή και να επεξεργασθεί μια παγκόσμια γλώσσα. Με δική του πρωτοβουλία, ιδρύθηκε η Ακαδημία Επιστημών του Βερολίνου στα 1700, της οποίας υπήρξε ο πρώτος πρόεδρος. Εργάσθηκε σκληρά για την ίδρυση ακαδημίας στη Βιέννη και τη Δρέσδη. Συνάντησε τον τσάρο της Ρωσίας, Πέτρο το Μέγα, με τον οποίο εξέτασε τρόπους θεμελίωσης της επιστημονικής έρευνας στη Ρωσία, καθώς και τα απαραίτητα μέτρα για την οργάνωση της Ακαδημίας Επιστημών στην Αγία Πετρούπολη.

  O μεγάλος αυτός επιστήμονας απέρριψε τον απόλυτο χώρο του Νεύτωνα. Υποστήριξε ότι ο χώρος είναι απλώς η εκδήλωση μιας τάξης στην ύπαρξη των αντικειμένων και των φαινομένων, πως η φύση δεν διαθέτει απόλυτο χώρο ελεύθερο από φυσικά σώματα. O Λάιμπνιτς είχε καταλήξει ότι ο χώρος είναι σχετικός. Στο ίδιο πνεύμα, απέρριψε έναν απόλυτο χρόνο που ρέει ανεξάρτητα από τις φυσικές ιδιότητες. O Λάιμπνιτς δίδασκε ότι ο κόσμος περιγράφεται από μια ακολουθία διαδοχικών φαινομένων, που οι άνθρωποι αποκαλούν χρόνο.

  Στο σημείο αυτό ας αναφέρουμε την εκπληκτική συγγένεια μεταξύ κάποιων προβλέψεων του Λάιμπνιτς, τρεις αιώνες πριν, και της σύγχρονης γνώσης μας για το χρόνο. Φαίνεται ιδιαίτερα εντυπωσιακό το γεγονός ότι ο Λάιμπνιτς επέμενε πως δεν υπάρχει ο απόλυτος χρόνος που είχε εισαγάγει ο Νεύτων και ότι είχε αναπτύξει μια θεωρία σχετικότητας του χρόνου, του χώρου και της κίνησης.

  Πάντως, μολονότι διατύπωσε αυτά τα πρωτότυπα επιχειρήματα, ο Λάιμπνιτς δεν προχώρησε περισσότερο. Δεν ήταν σε θέση την εποχή εκείνη να κατασκευάσει μια φυσική θεωρία βασισμένη στις φιλοσοφικές του απόψεις. Αντίθετα, η κατανόηση του Νεύτωνα πήγαζε από μια αυστηρή φυσική θεωρία που είχε αναπτύξει. H θεωρία αυτή ήταν το θεμέλιο της μηχανικής, ενώ η μηχανική ήταν το επιστημονικό πλαίσιο για την επερχόμενη βιομηχανική επανάσταση. H θεώρηση του Νεύτωνα είχε κυριαρχήσει.

  H νευτώνεια φυσική άντεξε στη δοκιμασία του χρόνου. Μπορεί η φυσική, όπως τη γνωρίζουμε σήμερα, να έχει μετατοπίσει τα όρια στα οποία μπορεί να διερευνηθεί λεπτομερώς το Σύμπαν πολύ πιο πέρα απ’ όσο ήταν δυνατό στην εποχή του Νεύτωνα,
  μπορεί η εικόνα μας για το χώρο και το χρόνο να είναι πολύ πιο βαθιά και πολυσχιδής, αλλά, όπως έχουμε ήδη αναφέρει, η σημερινή επιστήμη δεν απορρίπτει όλα όσα πέτυχε ο Νεύτων. Οι ιδιότητες του χώρου και του χρόνου, καθώς και οι νόμοι της φυσικής κίνησης τους οποίους θεμελίωσε για τη μελέτη των γνωστών φαινομένων στην εποχή του, ισχύουν ακόμα και θα ισχύουν και στο μέλλον.

  Σήμερα, βέβαια, είμαστε σε θέση να μελετήσουμε φαινόμενα τα οποία ο Νεύτων δεν μπορούσε να διερευνήσει. Φαινόμενα που μας αποκαλύπτουν νόμους της φύσης, που ήταν άγνωστοι παλιότερα, καθώς και τις κρυμμένες ιδιότητες του χώρου και του χρόνου.

  Κλείνοντας την ενότητα αυτή, είναι απαραίτητο να αναφέρουμε μια άλλη πολύ σημαντική ιδιότητα του χρόνου, η οποία για πρώτη φορά υπογραμμίστηκε από το φιλόσοφο Τζον Λοκ (John Locke) που είχε επηρεασθεί, σε μεγάλο βαθμό, από τη νέα φυσική και τον οποίο γνώριζε ο Νεύτων. Σύμφωνα με την ιδιότητα αυτή, η μαθηματική εικόνα του χρόνου είναι μια ευθεία γραμμή. Αντίθετα με το χώρο που είναι τρισδιάστατος (μήκος, πλάτος και ύψος), ο χρόνος είναι μονοδιάστατος και σχηματίζεται από μια αλληλουχία διαδοχικών γεγονότων.

  Αυτή η απεικόνιση του χρόνου σαν μια μαθηματική ευθεία γραμμή αποδείχθηκε πολύ σημαντική για την περαιτέρω εξέλιξη της εικόνας μας για τον κόσμο.

  Πηγές:

• Οι παγκόσμιες σταθερές του Gilles Tannoudji (εκδόσεις Κάτοπτρο) και

• Το ποτάμι του χρόνου του Igor Novikov (εκδόσεις Τραυλός),

• δικτυακός τόπος για την Φιλοσοφία του Πανεπιστημίου του Stanford.

physics4u