Η σανίδα του Ιταλού (Galileo Galilei)

Το έργο Φυσική άρχισε με την μακρόστενη σανίδα του Ιταλού και με την καινοτόμο τότε ιδέα του για τον ρόλο του ΧΡΟΝΟΥ κατά την εξέλιξη των πραγμάτων. Η σανίδα ξύλινη, μακρόστενη, επτά περίπου μέτρα και με ένα αυλάκι ώστε να κυλάει μια μικρή αλλά βαριά μπίλια από ορείχαλκο. Κεκλιμένο επίπεδο είναι ο όρος που θα επικρατήσει αργότερα. Ο Ιταλός , εκείνη την εποχή 40 ετών, ήταν βέβαια ο Galileo Galilei. Η ΙΔΕΑ για τον ρόλο του χρόνου σημάδεψε τα όσα ακολούθησαν στη Φυσική.
Στην άκρη του νήματος βρίσκεται η ΠΡΟΘΕΣΗ του να ερευνήσει το φαινόμενο πτώση κάθε σώματος προς το έδαφος
Η πτώση όμως ήταν και είναι μια κίνηση τρομακτικά «βιαστική». Οποιαδήποτε πέτρα αφήσει κανείς από το χέρι του, ακόμα κι αν το ύψος είναι δύο μέτρα, «εκείνη» θα προσγειωθεί στο έδαφος σε έξι δέκατα του δευτερολέπτου. Με ποιο τρόπο θα μπορούσε εκείνος να ερευνήσει το «πώς εξελίσσεται μέσα στον ελάχιστο αυτό χρόνο» το φαινόμενο ; … Το να ερευνήσει τέτοιες εξελίξεις μέσα σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, χωρίς να διαθέτει κάποιο χρονόμετρο ήταν στα όρια του ανέφικτου. Μπροστά στο κατ’ αρχήν ανέφικτο η σκέψη του Γαλιλαίου λειτούργησε εντυπωσιακά.
Το αστραπιαίο της πτώσης,το αντιμετώπισε με την ιδέα «κεκλιμένη σανίδα επτά μέτρων, αυλάκι και μπίλια» σε μια κίνηση την οποία θεώρησε ΙΔΙΑΣ ΜΟΡΦΗΣ με την ελεύθερη πτώση . Εάν μπορούσε να διακρίνει κάτι σε αυτή την κίνηση και αυτό το κάτι ίσχυε για οποιαδήποτε γωνία κλίσης, η λογική του τον έπειθε ότι θα ίσχυε και για κλίση 90 μοιρών δηλαδή για κατακόρυφη κίνηση. Με την κεκλιμένη όμως σανίδα η κίνηση μιας μπίλιας δεν θα είχε το «αστραπιαίο μιας κατακόρυφης πτώσης», η σανίδα θα προκαλούσε μια πολύ πιο αργή κίνηση.
Ακόμα όμως και στη κεκλιμένη σανίδα με το αυλάκι, η μπίλια κατέβαινε γρήγορα και τα χρονικά διαστήματα έπρεπε να μετρηθούν. Το αντιμετώπισε με την ιδέα «μέτρηση ποσοτήτων νερού».

Γράφει στο Discorsi: Χρησιμοποιήσαμε ένα μεγάλο δοχείο με νερό τοποθετημένο ψηλά. Στον πυθμένα του κολλήσαμε ένα σωλήνα μικρής διαμέτρου που έδινε μια λεπτή ροή νερού, το οποίο μαζεύαμε σε ένα άλλο δοχείο στη διάρκεια κάθε καθόδου, είτε για ολόκληρο το μήκος της διαδρομής είτε για ένα μέρος αυτού του μήκους . Το νερό που μαζεύαμε με αυτόν τον τρόπο το ζυγίζαμε μετά από κάθε κάθοδο με μια ζυγαριά πολύ μεγάλης ακριβείας . Οι διαφορές και οι αναλογίες αυτών των βαρών μας έδιναν τις διαφορές και τις αναλογίες των χρόνων και αυτό με τέτοια ακρίβεια, ώστε αν και οι δοκιμές επαναλήφθηκαν αν και τις δοκιμές τις επαναλάβαμε πολλές, πολλές φορές, δεν υπήρχε αισθητή διαφορά στα αποτελέσματα.

Μετά από επανειλημμένες προσπάθειες, τα δεδομένα– αποστάσεις μετρημένες με χάρακα και αντίστοιχα χρονικά διαστήματα – ήταν πλέον μπροστά του και έπρεπε με τη σκέψη του να τα επεξεργαστεί. Η «ανάκριση» στην οποία είχε υποβάλει τη Φύση – με ξύλινη σανίδα, ορειχάλκινες μπίλιες και νερό – ώστε να ομολογήσει το μυστικό της οποιασδήποτε πτώσης του είχε δώσει ποσότητες με αριθμούς και έπρεπε μέσα από τους αριθμούς – οι οποίοι δεν ήταν απόλυτα ακριβείς – να βρει τον δρόμο.
Ο Γαλιλαίος «έπαιξε» με διάφορους τρόπους τόσο με αυτούς τους αριθμούς όσο και με τα διαστήματα που φαινόταν να καλύπτει η μπίλια κατά τη διάρκεια κάθε διαδοχικής μονάδας χρόνου. Αποδεχόμενος κάποια σφάλματα στις μετρήσεις, είχε βρει το κλειδί. Η απόσταση της μπίλιας από το σημείο που κάθε φορά αφηνόταν ήταν ανάλογη με το τετράγωνο του αντίστοιχου χρόνου.
Ο «κανόνας» έδειχνε να ισχύει για ΚΑΘΕ γωνία, άρα «λογικά» έπρεπε να ισχύει ακόμα κι αν η γωνία της σανιδας με το οριζόντιο έδαφος γινόταν γωνία ενενήντα μοιρών. Ο κανόνας έπρεπε να ισχύει ακόμα κι αν η μπίλια έπεφτε κατακόρυφα. Υποστήριξε γενικεύοντας ότι πρόκειται για έναν ΝΟΜΟ της φύσης η ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΠΤΩΣΗ ΟΠΟΙΟΥΔΗΠΟΤΕ ΣΩΜΑΤΟΣ τα διαστήματα είναι ανάλογα με τα τετράγωνα των αντίστοιχων χρόνων . Κατά τη διάρκεια της πτώσης η επιτάχυνση είναι σταθερή. Στην παγκόσμια γλώσσα των φυσικών η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης συμβολίζεται προς τιμήν με το γράμμα g, αρχικό του ονόματός του.
Η εμπειρία, δίδασκε επίσης ότι όσο μίκραινε τη γωνία της σανίδας με το οριζόντιο έδαφος η επιτάχυνση γινόταν όλο και μικρότερη και οδηγούσε τη σκέψη προς την ιδέα ότι εάν η σανίδα γινόταν οριζόντια – και το σώμα είχε ήδη ταχύτητα – η κίνηση θα γινόταν με επιτάχυνση μηδέν. Η σχετική εμπειρία με τη σανίδα είχε δείξει εξάλλου πώς όταν η μπίλια διέσχιζε όλο το αυλάκι, συνέχιζε τη διαδρομή της στην οριζόντια επιφάνεια του πατώματος με μηδενική επιτάχυνση.
Η ιδέα ήταν – ιδιαίτερα εικονοκλαστική σε σχέση με τα ισχύοντα – ότι η μπίλια κάποτε σταματούσε επειδή στο πάτωμα υπάρχει τριβή και ότι σε οριζόντιο έδαφος χωρίς τριβή η μπίλια θα συνέχιζε να κινείται ίσια με μηδενική επιτάχυνση, χωρίς η κίνησή της να χρειάζεται την οποιαδήποτε «βοήθεια» ώστε να διατηρείται αναλλοίωτη.
Ο Γαλιλαίος είχε οδηγηθεί στον νόμο της αδράνειας.
Τον νόμο της αδράνειας για ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ κίνηση θα τον διατυπώσει ο Descartes – Καρτέσιος στο Αρχές της Φιλοσοφίας, το 1644, θα τον επαναφέρει δέκα χρόνια αργότερα ο Huygens και ο Newton – Νεύτων θα τον θεωρήσει πρώτο αξίωμα – νόμο της κίνησης, στο Principia, το 1686.

 

 

 

Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

 

Εικόνα: https://image.pbs.org/poster_images/assets/phy03_int_galilexp.jpg.resize.710×399.jpg

Ημερ. Δημοσίευσης:18 March 2017 10:02 pm

Πηγή

Συγγραφέας:VN