Η συγκρότηση της σύγχρονης επιστήμης

Richard S. Westfall

^ Η ΣΥΓΚΡΌΤΗΣΗ V.

ΤΗΣ

ΣΎΓΧΡΟΝΗς ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

Μετάφραση: ΚΡΙΝΩ ΖΗΣΗ

Δεύτερη έκδοση

ΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ Ε Κ Α Ο Σ Ε Ι Σ Ιδρυτική δωρεά και χρηματοδότηση Παγκρητικής Ενώσεως Αμερικής ΗΡΑΚΛΕΙΟ

1995

ΚΡΗΤΗΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ Ι Δ Ρ Υ Μ Α ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΕΡΕΥΝΑΣ ΗΡΑΚΛΕΙΟ: Τ.Θ. 1527, 711 10. Τηλ. (081) 239791,239779 FAX: (081) 210090 ΑΘΗΝΑ: ΜΑΝΗΣ 5,106 81. Τηλ. (01) 3818372, FAX: (01) 3301583

Τίτλος πρωτοτύπου: The Construction of Modem Science - Mechanisms and Mechanics © 1977-1990 by Cambridge University Press © για την ελληνική γλώσσα, 1992, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ ISBN: 9 6 0 - 7 3 0 9 ^ 4 - 8

Πρώτη έκδοση: Ιανουάριος 1993 Δεύτερη έκδοση: Ιούνιος 1995

ΣΕΙΡΑ:

ΙΣΤΟΡΙΑ

ΤΗΣ

Μετάφραση: Επιστημονική Φιλολογική

Κρινώ Ζήση

επιμέλεια:

επιμέλεια:

Κώστας Γαβρόγλου

Τασούλα Μαρκομιχελάκη

Εκδοτική και τεχνική επιμέλεια: Μακέτα εξωφύλλου:

ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Διονυσία Δασκάλου - Π.Ε.Κ.

Δημήτρης Τζάνης - Π.Ε.Κ.

Στον Alfred, την Jennifer και την Kristin

ΡΟΛΟΓΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΣΕΙΡΑ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ^^

0

1 επιστήμες διεκδικούν διαρκώς αυξανόμενο μέρος της πνευματικής προσπάθειας του δυτικού κόσμου. Είτε ασχολείται κανείς με την επιστήμη για την επιστήμη, σε συνδυασμό με θρησκευτικές ή φιλοσοφικές φιλοδοξίες, είτε ελπίζοντας σε κάποια τεχνολογική καινοτομία και σε νέες βάσεις για τις οικονομικές δραστηριότητες, οι επιστήμες δημιούργησαν ιδιάζουσες εννοιολογικές αρχές, διατύπωσαν πρότυπα για την επαγγελματική εκπαίδευση και την άσκηση του επαγγέλματος και έγιναν αφορμή να δημιουργηθεί η χαρακτηριστική κοινωνική οργάνωση και οι θεσμοί για την έρευνα. Επομένως, η ιστορία των επιστημών -της αστρονομίας, της φυσικής και των συναφών μαθηματικών μεθόδων, της χημείας, της γεωλογίας, της βιολογίας και διαφόρων πλ£υρών της ιατρικής και της μελέτης του ανθρώπου- και μεγάλο ενδιαφέρον εμφανίζει, και εξαιρετικά σύνθετη είναι, και πολυάριθμες δυσκολίες παρουσιάζει στη διερεύνηση και την ερμηνεία της. Επιστήμονες απ'όλο τον κόσμο ασχολούνται εδώ και περισσότερο από μισό αιώνα με την ιστορική εξέλιξη των επιστημών. Τέτοιες μελέτες απαιτούν συχνά ένα ανώτερο επίπεδο επιστημονικής κατάρτισης εκ μέρους του αναγνώστη. Επιπλέον, οι επιστήμονες αυτοί έχουν την τάση να γράφουν για ένα περιορισμένο κοινό που ειδικεύεται στην ιστορία της επιστήμης. Εμφανίζεται έτσι το παράδοξο οι ιδέες ανθρώπων των οποίων ο επαγγελματικός στόχος είναι να διαφωτίσουν την εννοιολογική εξέλιξη και

τον κοινωνικό αντίκτυπο της επιστήμης να μην είναι άμεσα προσιτές στον σύγχρονο μορφωμένο άνθρωπο που ενδιαφέρεται για την επιστήμη και την τεχνολογία και για τη θέση τους στη ζωή του και στο πολιτιστικό του υπόβαθρο. Οι επιμελητές της έκδοσης και οι συγγραφείς της Σειράς της ιστορίας των επιστημών επιδιώκουν όλοι να φέρουν την ιστορία των επιστημών σ'ένα ευρύτερο κοινό. Τα βιβλία που απαρτίζουν τη σειρά είναι γραμμένα από βαθείς γνώστες των επιστημονικών συγγραμμάτων που αφορούν το θέμα τους. Έργο τους -έργο δύσκολο- είναι να συνθέσουν τις ανακαλύψεις και τα συμπεράσματα των πρόσφατων μελετών της ιστορίας των επιστημών και να παρουσιάσουν στον μέσο αναγνώστη μια ακριβή και σύντομη περιγραφή και ανάλυση της επιστημονικής δραστηριότητας των σημαντικότερων περιόδων της ιστορίας του Δυτικού κόσμου. Κάθε τόμος αποτελεί ολοκληρωμένο πόνημα, ενώ η σειρά συνολικά θα προσφέρει μια περιεκτική γενική άποψη της δυτικής επιστημονικής παράδοσης. Επιπλέον, κάθε τόμος περιλαμβάνει εκτεταμένη κριτική παρουσίαση της σχετικής βιβλιογραφίας.

GEORGE BASALLA WILLIAM COLEMAN

ΙΡΟΛΟΓΟς

'Tj να από τα σημαντικότερα βιβλία στην ιστορία της επιστήμης 1-/ειναι η Καταγωγή της σύγχρονης επιστήμης. Συγγραφέας του είναι ο Η. Butterfield, ένας από τους πιο διακεκριμένους μελετητές της ιστορίας της διπλωματίας. Το 1948 η Επιτροπή για την Ιστορία της Επιστήμης καλεί τον Butterfield να μιλήσει στο Πανεπιστήμιο Cambridge για την επιστημονική επανάσταση. Οι διαλέξεις αυτές αποτελούν και το υλικό του βιβλίου. Στον πρόλογο ο Butterfield διατυπώνει την άποψη πως όσο ωριμάζει η ιστορία της επιστήμης θα μπορέσει να παίξει και τον ρόλο μιας γέφυρας ανάμεσα στις ανθρωπιστικές επιστήμες και στις φυσικές επιστήμες. Και ελπίζει πως το βιβλίο του μπορεί να γίνει αφορμή να αποκτήσει «ο ιστορικός κάποιο ενδιαφέρον για την επιστήμη και ο επιστήμων κάποιο ενδιαφέρον για την ιστορία». Δεν γνωρίζω κατά πόσο, σήμερα, οι ιστορικοί και όσοι ασχολούνται με τις φυσικές επιστήμες και τα μαθηματικά δείχνουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την ιστορία της επιστήμης απ' ό,τι οι συνάδελφοί τους πριν μισό αιώνα περίπου. Το βέβαιο είναι πως στα χρόνια που μεσολάβησαν έχει δημιουργηθεί μια διεθνής κοινότητα ιστορικών της επιστήμης με όλα τα στοιχεία που χαρακτηρίζουν μια επιστημονική κοινότητα: εταιρείες, εξειδικευμένα περιοδικά, εξειδικευμένες εκδόσεις, συνέδρια, πανεπιστημιακά προγράμματα, βραβεία κ.λ.π. Η μελέτη της επιστημονικής επανάστασης, περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο θέμα, συνέβαλε αποφασιστικά στη συγκρότηση αυτής της κοινότητας. Ακόμα

και σήμερα, μετά τη σημαντικότατη συμβολή πολλών διανοητών, η επιστημονική επανάσταση συνεχίζει να είναι μια ανεξάντλητη πηγή προβληματισμού για τους ιστορικούς της επιστήμης σχετικά με το αντικείμενο της επιστήμης τους, τη μεθοδολογία τους, τη διατύπωση των ερωτημάτων, την αξιολόγηση των πηγών και, κυρίως, σχετικά με τη χάραξη διαχωριστικών γραμμών ανάμεσα στο δικό τους αντικείμενο και στην κοινωνιολογία, την ιστορία, τη φιλοσοφία της επιστήμης. Οι εντονότερες διεργασίες στη διάρκεια της επιστημονικής επανάστασης γίνονταν σε μια περίοδο περίπου 150 ετών, από το 1543, όταν πρωτοδημοσιεύεται το έργο του Κοπέρνικου De revolutionibus orbium coelestium έως το 1687, όταν δημοσιεύεται το Philosophiae naturalis principia mathematica του Νεύτωνα. Είναι η

περίοδος στη διάρκεια της οποίας γίνεται οριστική η ρήξη με τη θεώρηση των αρχαίων για τη φύση. Μέσα στο νέο πλέγμα ιδεών, τα φαινόμενα στη φύση θα ερμηνεύονται με τους νόμους που εκφράζουν τη συμπεριφορά τους και όχι με τις αιτίες που προσδιορίζουν την ύπαρξή τους. Το βιβλίο του Westfall πραγματεύεται τα χαρακτηριστικά αυτής της ρήξης και αναλύει συστηματικά τη νέα σύνθεση. Χωρίς να υποτιμά τους κοινωνικούς παράγοντες στην εξέλιξη των νέων ιδεών, η μελέτη του εστιάζεται σχεδόν αποκλειστικά στην ανάδειξη της εσωτερικής τους λογικής. Βέβαια δεν είναι αυτός ο μόνος τρόπος προσέγγισης. Πολλοί έχουν θεωρήσει την εξέλιξη της επιστήμης στη διάρκεια του 16ου και του Που αιώνα ως ένα σύνολο διανοητικών διεργασιών οι οποίες είχαν επηρεαστεί από τις παραγωγικές ανάγκες των νέων κοινωνικών ομάδων. Ο Merton υποστήριξε πως η άνθηση της επιστήμης στην Αγγλία ήταν στενά συνδεδεμένη με το πλέγμα των ιδεών του πουριτανισμού. Ο Koyre τόνισε επανειλημμένα τοη ρόλο του νεοπλατωνισμού της Αναγέννησης στην ανατροπή της αριστοτελικής παράδοσης και στον προωθητικό ρόλο των μαθηματικών στη γένεση της νέας επιστήμης. Ο Drake θεώρησε την επιστημονική επανάσταση, και κυρίως τον ρόλο του Γαλιλαίου, ως μια διαδικασία περιορισμού της κυριαρχίας της Καθολικής Εκκλησίας και του επαναπροσδιορισμού των σχέσεών της με τους λόγιους. Ο Duhem μελέτησε για πρώτη φορά τόσο αναλυτι-

κά τις θεωρίες κίνησης του 13ου αιώνα, υποστηρίζοντας πως οι περισσότερες ιδέες της επιστημονικής επανάστασης είχαν την αφετηρία τους στον Μεσαίωνα. Ο R.S. Westfall χρησιμοποιεί διαφορετικό τρόπο προσέγγισης. Όπως τονίζει και ο ίδιος, «η ιστορία της επιστημονικής επανάστασης πρέπει να αναφέρεται πρώτα πρώτα στην ιστορία των ιδεών», και ο ίδιος είναι ένας από τους κυριότερους εκφραστές αυτής της άποψης.

Κώστας Γαβρόγλου

Η μετάφραση του βιβλίου από το αγγλικό πρωτότυπο παρουσίασε πολλά προβλήματα, τόσο στην ελληνική απόδοση διαφόρων εννοιών όσο και στην ορολογία. Η επίλυσή τους οφείλεται στο υποδειγματικό μεταφραστικό έργο της κας Κρινώς Ζήση. Για τα λάθη και τις παραλεί-ψεις ευθύνεται, τυπικά αλλά, και κυρίως, ουσιαστικά, ο επιμελητής.

ΙΡΟΛΟΓΟΣ

J

Ια τελευταία επτά χρόνια διδάσκω την ιστορία των επιστημών τον 17ο αιώνα. Το βιβλίο αυτό, που απευθύνεται στον μέσο φοιτητή, δίνει μια περιληπτική διατύπωση προσωπικών μου αντιλήχρεων για το Θέμα. Γνωρίζω ότι οι αντιλήψεις μου δεν έχουν πάρει την τελική τους μορφή (μάλιστα απέχουν πολύ ακόμα απ'αυτή) και υποψιάζομαι ότι, αν επρόκειτο να ξαναγράψω αυτό το βιβλίο σε πέντε χρόνια. Θα αφιέρωνα περισσότερο χώρο στη φυσιοκρατία της Αναγέννησης (στην ερμητική παράδοση, όπως την αποκαλώ μερικές φορές) και στις κοινωνιολογικές μορφές τις οποίες περιβλήΘηκε το επιστημονικό κίνημα. Εν τούτοις, νομίζω ότι οι οποιεσδήποτε μεταβολές δεν Θα άλλαζαν εντελώς τον παρόντα τόμο, αλλά Θα αποτελούσαν μάλλον τροποποιήσεις μιας δομής που φιλοδοξεί να παρουσιάσει μια συγκροτημένη ερμηνεία της επιστημονικής επανάστασης που δεν Θα έχει εφήμερη μόνο αξία. Στο μεταξύ, όπως ήταν αναπόφευκτο, δημιούργησα πολυάριΘμες υποχρεώσεις. Θέλω να εκφράσω την ευγνωμοσύνη μου προς το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα και προς το Τμήμα Ιστορίας και Φιλοσοφίας της Επιστήμης για την ευκαιρία που μου έδωσαν να αφοσιωΘώ αδιάλειπτα στη μελέτη που απαιτούνταν για να γράψω αυτό το βιβλίο. Ευχαριστώ διάφορες βιβλιοΘήκες, ιδιαίτερα τις βιβλιοΘήκες των Πανεπιστημίων του Καίμπριτζ, του Χάρβαρντ και της Ιντιάνα, για τη χρήση των μέσων που διαΘέτουν και των υπηρεσιών τους. Οι φοιτητές

μου έδωσαν στις ιδέες μου τη δυνατότητα να αναμετρηθούν με τον εποικοδομητικό σκεπτικισμό τους. Οι συνάδελφοι μου από το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα και από άλλα πανεπιστήμια μου παρείχαν εμπεριστατωμένες συμβουλές και κριτική. Η οικογένειά μου μου προσέφερε συνεχή υποστήριξη χωρίς την οποία καμιά από αυτές τις ευκαιρίες δεν θα είχε οποιοδήποτε αποτέλεσμα. «Και για να γίνω επιτέλους συγκεκριμένος, στον γιο μου Άλφρεντ οφείλω το ευρετήριο». RICHARD S. WESTFALL

ΡΟΛΟΓΟΣ ΊΟΥ RICHARDS. WESTFALL ΠΑ ΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΚΔΟΣΗ

^Τ?γραφα το βιβλίο μου Η συγκρότηση της σύγχρονης επιστήL·μr\ς εδώ και παραπάνω από είκοσι χρόνια. Δίδασκα τότε στο Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα μια σειρά μαθημάτων για την επιστημονική επανάσταση και το βιβλίο^ που απευθυνόταν σε προπτυχιακούς φοιτητές^ είναι το αποστάλαγμα εκείνων των παραδόσεων. Είναι σημάδι ίσως της ακαμψίας μου το ότι οι γενικές γραμμές του μαθήματος, αφού καθορίστηκαν, δεν άλλαξαν πάρα πολύ στα χρόνια που μεσολάβησαν. Αν επρόκειτο ν'αρχίσω σήμερα να γράφω από την αρχή το βιβλίο θα ήθελα πιθανόν να αναπτύξω τα τόσο διαφορετικά θέματα που στρίμωξα στο έκτο κεφάλαιο, αν και για ορισμένα από αυτά δεν μπορώ να πω ότι έμαθα και πολύ περισσότερα έκτοτε. Παρ' όλα αυτά, το βιβλίο που θα έγραφα σήμερα δεν θα διέφερε ουσιαστικά από εκείνο που έγραψα πριν από είκοσι τόσα χρόνια, και το 1992 δεν έχω κανέναν ενδοιασμό να βάλω το όνομά μου στην ελληνική μετάφραση αυτού του έργου του 197Θ. Θα ήθελα να προσθέσω ότι η δημοσίευσή του στην πατρίδα ολόκληρης της δυτικής επιστημονικής παράδοσης αποτελεί για μένα αιτία μεγάλης ικανοποίησης. Μετά το 197Θ επικράτησε, ιδιαίτερα ανάμεσα στα νεώτερα μέλη του κλάδου, η σχολή που ονομάζεται συχνά εξωτερική ιστορία της επιστήμης, δηλαδή η ιστορία της επιστήμης που ασχολείται κυρίως με το κοινωνικό πλαίσιο της επιστήμης παρά με την εσωτερική εξέλιξη των νοημάτων. Αν και η δική μου

συνεισφορά στην εξωτερική ιστορία της επιστήμης δεν υπήρξε μεγάλη^ δεν διστάζω να αποδεχτώ ευχαρίστως πολλές από τις απόψεις που έχει προσφέρει. Ωστόσο η συνεχής ενασχόληση με την επιστημονική επανάσταση αυτά τα χρόνια ενίσχυσε απλώς την πεποίθησή μου ότι, για να αντιμετωπιστεί με επιτυχία το θέμα, πρέπει να αναπτυχθεί με κέντρο το σημείο που επιχείρησα να παρουσιάσω σ'αυτό εδώ το βιβλίο, την αλλαγή του τρόπου του σκέπτεσθαι όσον αφορά την κατανόηση της φύσης και τις μεθόδους μελέτης της, αλλαγή που συνέβη ως επί το πλείστον τον 17ο αιώνα. Θα προχωρούσα μάλιστα και ακόμα πιο πέρα και θα έλεγα ότι, αν μπορούμε να αναφερόμαστε σ' έναν συνδυασμό αλλαγών που εκτείνονται σε διάστημα μεγαλύτερο από έναν αιώνα σαν να ήταν ένα γεγονός, είμαι πεπεισμένος ότι δεν υπήρξε κανένα άλλο γεγονός ανάλογης σημασίας στην ιστορία του ευρωπαϊκού πολιτισμού. Αυτό όρισε τα πρότυπα ολόκληρης της πνευματικής ζωής της Δύσης από τότε ώς σήμερα, και όσα συνέβησαν κατά την επιστημονική επανάσταση δεσπόζουν στον τρόπο που σκεπτόμαστε και τον καθορίζουν. Επιπλέον, καθιστώντας δυνατές τις μετέπειτα και τις τρέχουσες τεχνολογικές μεταβολές, η επιστημονική επανάσταση άλλαξε και την υλική υφή της ζωής στη Λύση και προοδευτικά σε όλο τον κόσμο. Όπως γνωρίζουμε όλοι, όσα παρήγαγε η τεχνολογία δεν είναι όλα καλά και αγαθά, και δικαιολογημένα διερωτώμαστε αν το ανθρώπινο γένος μπορεί να χειριστεί με επιτυχία τη δύναμη που μας προσέδωσε η επιστημονική τεχνολογία. Ακριβώς το γεγονός ότι οδηγούμαστε να διατυπώνουμε τέτοια ερωτήματα χρησιμεύει για να υπογραμμίσει τη σημασία των αλλαγών που επιτελέστηκαν τον 17ο αιώνα. Είναι εντελώς αδύνατο ~το πιστεύω ακράδανταν'αρχίσουμε να καταλαβαίνουμε έστω και στο ελάχιστο τον κόσμο στον οποίο ζούμε αν δεν καταλάβουμε πρώτα την επιστημονική επανάσταση που συνέβη κυρίως τον 17ο αιώνα, και ο στόχος μου καθώς έγραφα αυτό το βιβλίο ήταν να συμβάλλω σ'αυτό τον σκοπό. Richard S. Westfall

ΎΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

^ "^α διαγράμματα που δείχνουν τις γεωμετρικές κατασκευές που .. επινόησε η αστρονομία του Πτολεμαίου αναδημοσιεύονται με άδεια των εκδοτών από το βιβλίο του Thomas S. Kuhn The Copernican Revolution, Cambridge, Mass.: Harvard University Press, copyright 1957 ο Πρόεδρος και οι Εταίροι του Harvard College. Τα αποσπάσματα από τον Διάλογο περί των δύο κυρίων συστημάτων του κόσμου του Γαλιλαίου, μετφρ. Stillman Drake (Berkeley, 1962)· από το Lectures on the Whole of Anatomy του Γουίλιαμ Χάρβεϋ (Berkeley, 1961)· και από τις Μαθηματικές Αρχές της φυσικής φιλοσοφίας του Ισαάκ Νεύτωνα, μετφρ. Florian Cajori (Berkeley, 1960) δημοσιεύτηκαν όλα αρχικά από τις εκδόσεις University of California Press και αναδημοσιεύονται με άδεια της Διοικούσας Επιτροπής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια. Το απόσπασμα από το De refractione του Τζιαμπατίστα ντελλά Πόρτα παρατίθεται με άδεια του καθηγητή Vasco Ronchi από το βιβλίο του Storia della luce (Bologna, 1939). To διάγραμμα που δείχνει τη φυσιολογία του Γαληνού και τα αποσπάσματα από τον Τόμας Μόφετ και από τον Φραντσέσκο Στελούτι πάρθηκαν από το βιβλίο του Charles Singer A History of Biology, copyright 1931,1950 και 1959 Abelard-Schuman, Ltd., με άδεια του εκδότη. To διάγραμμα της διάπλασης της καρδιάς, από το Atlas of Human Anatomy των Spalteholz-Spanner, 10η έκδοση, μετφρ. Α Nederveen (Φιλαδέλφεια, 1967), περιλαμβάνεται με άδεια της εκδο τικής εταιρείας F.A. Davis. Τα αποσπάσματα από τον Μαλπίγγι κα από τον Σβάμερνταμ αναδημοσιεύονται από το έργο του Howard Β Adelmann Marcello Malpighi and the Evolution of Embryology, copy right 1966 Howard B. Adelmann, με άδεια του Cornell University Press Ο Martinus Nijhoff μου έδωσε την άδεια να χρησιμοποιήσω δια

γράμματα για την ανάλυση του φυσικού εκκρεμούς και της κυκλοειδούς καμπύλης από τα Άπαντα του Κρίστιαν Χόυχενς (La Haye, 1888-1950). Τα αποσπάσματα από τα δοκίμια δυναμικής του Λάιμπνιτς αναδημοσιεύονται με την άδεια της εκδοτικής εταιρείας D. Reidel από το Philosophical Papers and Letters του Λάιμπνιτς, επιμ. Leroy Loemker (Σικάγο, 1956). Οι επίτροποι της Βιβλιοθήκης του Πανεπιστήμιου του Καίμπριτζ έδωσαν την άδεια να παραθέσω αποσπάσματα και να αναπαράγω διαγράμματα από το χειρόγραφο του Νεύτωνα «Waste Book».

πΕ Ρ Ι Ε Χ Ο Μ Ε Ν Α Πρόλογος για τη σειρά «Ιστορία της Επιστήμης» Πρόλογος τον επιμελητή Πρόλογος συγγραφέα Πρόλογος για την ελληνική έκδοση Ευχαριστίες Περιεχόμενα

σελ. ix xi χν χνϋ xix xxi

Εισαγωγή

1

ΟΥΡΑΝΊΑ ΔΥΝΑΜΙΚΉ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

3

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

35

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

60

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

91

ΒΙΟΛΟΓΊΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

ΙΙ6

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

149

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

170

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

198

Προτάσεις για περαιτέρω μελέτη Ευρετήριο

229 237

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΉΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΙΐΣ ΑΓΩΓΗ

Δ

ύο ήταν τα μείζονα θέματα που κυριάρχησαν στην επιστημονική επανάσταση του 17ου αιώνα: η πλατωνική-πυθαγόρεια παράδοση, που αντιμετώπιζε τη φύση με τη γεωμετρία, πεπεισμένη ότι ο κόσμος είναι συγκροτημένος σύμφωνα με τις αρχές της μαθηματικής τάξης, και η μηχανοκρατία, η οποία θεωρούσε τη φύση μια τεράστια μηχανή και επιδίωκε να ερμηνεύσει τους μηχανισμούς που κρύβονται πίσω από τα φαινόμενα. Το βιβλίο αυτό διερευνά τη θεμελίωση της σύγχρονης επιστήμης υπό τη διπλή επιρροή αυτών των κύριων τάσεων. Οι δύο αυτές τάσεις δεν συνδυάζονταν πάντοτε αρμονικά. Η πυθαγόρεια παράδοση εξέταζε τα φαινόμενα από την άποψη της τάξης και της αρκούσε να ανακαλύψει μια ακριβή μαθηματική περιγραφή, που τη θεωρούσε έκφραση της τελικής δομής του σύμπαντος. Η μηχανοκρατία, αντίθετα, ασχολήθηκε με τα αίτια των μεμονωμένων φαινομένων. Τουλάχιστον οι καρτεσιανοί ενστερνίζονταν τη θέση ότι η φύση είναι διαπερατή από την ανθρώπινη διάνοια και οι μηχανοκρατικοί γενικότερα προσπάθησαν να εξαλείψουν κάθε ίχνος ασάφειας από τη φυσική φιλοσοφία και να αποδείξουν ότι τα φυσικά φαινόμενα προκαλούνται από αόρατους μηχανισμούς απόλυτα όμοιους με τους γνώριμους μηχανισμούς της καθημερινής ζωής. Έχοντας τόσο διαφορετικούς στόχους, τα δύο θεωρητικά ρεύματα είχαν την τάση να αλληλοσυγκρούονται, επηρεάζοντας κι άλλες επιστήμες εκτός από τις καθαρά μαθηματικές. Αφού

23 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

εισηγούνταν αντικρουόμενα επιστημονικά ιδεώδη και διαφορετικές μεθόδους, επηρεάστηκαν από την αντιπαράθεση και επιστήμες ξένες προς την πυθαγόρεια παράδοση, η οποία εκφραζόταν μέσω της γεωμετρίας, επιστήμες όπως η χημεία και οι επιστήμες της ζωής. Η επινόηση μηχανικών αιτίων για την εξήγηση των φαινομένων συχνά έφραξε τον δρόμο που οδηγούσε προς την ακριβή περιγραφή, και για να τελεσφορήσει η επιστημονική επανάσταση έπρεπε να διαλυθεί η αντίθεση μεταξύ των δύο επικρατέστερων τάσεων. Η επιστημονική επανάσταση ήταν κάτι περισσότερο από αναμόρφωση των κατηγοριών της θεώρησης της φύσης. Ήταν επίσης και κοινωνικό φαινόμενο, που εξέφραζε τον διαρκώς αυξανόμενο αριθμό αυτών που ασχολούνταν με την επιστημονική έρευνα, και παράλληλα έθετε τα σπέρματα νέων θεσμών που έπαιξαν όλο και πιο σημαίνοντα ρόλο στη σύγχρονη ζωή. Ωστόσο, πιστεύω ότι το βασικό στοιχείο στη θεμελίωση της σύγχρονης επιστήμης ήταν η ανάπτυξη ιδεών που ακολουθούσαν τη δική τους εσωτερική λογική και, παρ'όλο που επιχείρησα να υποδείξω εν μέρει τις κοινωνικές πτυχές της επιστημονικής δραστηριότητας, το βιβλίο τούτο εκφράζει την πεποίθησή μου ότι η ιστορία της επιστημονικής επανάστασης πρέπει να αναφέρεται πρώτα πρώτα στην ιστορία των ιδεών.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ

ΟΥΡΑΝΊΑ ΑΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

]^αθώς ανέτελλε ο 17ος αιώνας είχαν περάσει ήδη πενήντα ΐνχρόνια από τότε που ο Κοπέρνικος είχε ξεκινήσει την επανάστασή του στην αστρονομία. Ίσως θα ήταν καλύτερα να πούμε ότι είχαν περάσει ήδη πενήντα χρόνια από τη δημοσίευση του βιβλίου του Περί της περιστροφής των ουρανίων σφαιρών^. Δεν είχε όμως ακόμα διαφανεί αν το σύγγραμμα θα προκαλούσε όντως επανάσταση, και το 1600 εκείνοι που θα γίνονταν πρωτεργάτες της επιβολής της βρίσκονταν μόλις στο ξεκίνημα του επιστημονικού τους έργου. Τόσο ο Γιοχάννες Κέπλερ (Johannes Kepler, 1571-1630) όσο και ο Γαλιλαίος (Galileo Galilei, 1564-1642) αναγνώριζαν τον Κοπέρνικο ως δάσκαλό τους και αφιέρωσαν κι οι δύο τη σταδιοδρομία τους στην εδραίωση της επανάστασης που εκείνος είχε ξεκινήσει στον τομέα της θεωρίας της αστρονομίας. Πραγματικά, συνέβαλαν και οι δύο ουσιαστικά στην εδραίωσή της, αν και ο καθένας τροποποίησε με τη συμβολή του τη θεωρία του Κοπέρνικου με τρόπο που ο εμπνευστής της πιθανόν να μην αποδεχόταν. Ο ίδιος ο Κοπέρνικος είχε εισηγηθεί μια περιορισμένη μεταρρύθμιση της πλανητικής θεωρίας σύμφωνα με τις γενικές κατευθυντήριες γραμμές των παραδεδεγμένων αρχών της αριστοτέλειας επιστήμης. Όταν πλέον ο Κέπλερ κι ο Γαλιλαίος ολοκλήρωσαν την προσφορά τους, η περιορισμένη μεταρρύθ1. De revolutionibus orbium coelestium.

25 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

μιση είχε καταλήξει να γίνει ριζική επανάσταση, και το επιστημονικό έργο του 17ου αιώνα, που έβαλε τα θεμέλια για τη συγκρότηση της σύγχρονης επιστήμης, επικεντρώθηκε στη διερεύνηση αποκλειστικά των ζητημάτων που αυτοί είχαν θέσει. Η ιστορία των ιδεών δεν χωρίζεται πάντα ξεκάθαρα σε επί μέρους κεφάλαια σύμφωνα με το ημερολόγιο, ούτε οι επιστήμονες ενδιαφέρονται να ταξινομήσουν την εργασία τους σε ενότητες που να ταιριάζουν με τα προγράμματα σπουδών. Η ανατολή του 17ου αιώνα, ωστόσο, συνέπεσε πράγματι με την αυγή μιας νέας εποχής για την επιστήμη. Ο Κέπλερ είχε κάνει την εμφάνισή του στο επιστημονικό προσκήνιο τέσσερα χρόνια νωρίτερα, το 1596, με τη δημοσίευση του έργου του Κοσμογραφικό μυστήριο^. Στους αναγνώστες του 20ού αιώνα το σύγγραμμα φαίνεται ακόμα πιο μυστηριώδες από ό,τι προμηνύει ο τίτλος, αλλά όταν το μελετήσει κανείς διεξοδικά, το μυστήριο αυτό φωτίζει μέγαλο μέρος του έργου του Κέπλερ. Ολοφάνερα σύμφωνο με το πνεύμα του Κοπέρνικου, είχε σκοπό να αποδείξει την ορθότητα της ηλιοκεντρικής θεωρίας με βάση τον αριθμό των πλανητών. Επειδή η σελήνη θεωρούνταν πλανήτης στο σύστημα του Πτολεμαίου, το σύστημα του Κοπέρνικου είχε έξι πλανήτες αντί επτά, έναν λιγότερο. Ο Κέπλερ επιχείρησε να εξηγήσει γιατί ο Θεός είχε προτιμήσει να δημιουργήσει ένα σύμπαν με έξι πλανήτες, δηλαδή ένα σύμπαν ηλιοκεντρικό. Η επιλογή αυτή του Θεού, όπως προέκυπτε, είχε υπαγορευθεί από την ύπαρξη πέντε και μόνον κανονικών πολύεδρων. Αν στη σφαίρα που ορίζεται από την (επιβατική) ακτίνα του Κρόνου εγγραφεί ένας κύβος, η ακτίνα της σφαίρας της εγγεγραμμένης στον κύβο θα είναι η ακτίνα του Δία και ούτω καθεξής. Τα πέντε κανονικά πολύεδρα ορίζουν τους χώρους ανάμεσα σε έξι σφαίρες^, και επειδή υπάρχουν πέντε μόνο κανονικά πολύεδρα υπάρχουν και μόνο έξι πλανήτες. Το ζήτημα που έθετε το Κοσμογραφικό μυστήριο δεν είναι από εκείνα που θα έθετε η σύγχρονη επιστήμη. Ακριβώς γι' αυτό τον λόγο, όμως, αποκαλύπτει σαφέστερα τις 2. Mysterium Cosmographicum

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 26

βασικές υποθέσεις στις οποίες στηρίχτηκε ο Κέπλερ για να θεμελιώσει το αστρονομικό του έργο. Ο Κέπλερ, όπως και ο Κοπέρνικος πριν από αυτόν, ειχε γευτεί τα νάματα του νεοπλατωνισμού της Αναγέννησης και πίστευε ακράδαντα ότι το σύμπαν είναι δομημένο σύμφωνα με τις αρχές της γεωμετρίας. Η χρονική απόσταση των δύο γενεών που τον χώριζε από τον Κοπέρνικο του έδινε τη δυνατότητα να διακρίνει σε ποιά σημεία υστερούσε το σύστημα του Κοπέρνικου από το ιδεώδες της γεωμετρικής απλότητας που και ο ίδιος ασπαζόταν. Έργο του Κέπλερ, λοιπόν, θα ήταν να τελειοποιήσει την αστρονομία του Κοπέρνικου σύμφωνα με τις νεοπλατωνικές αρχές. Ο Κέπλερ ήταν εξ ίσου πεπεισμένος ότι η θεωρία της αστρονομίας είναι κάτι περισσότερο από ένα σύνολο γεωμετρικών κατασκευών επινοημένων για να αιτιολογούν τα φαινόμενα που παρατηρούμε. Πίστευε ότι πρέπει επιπλέον να βασίζεται σε εδραιωμένες αρχές της φυσικής και να εξηγεί τις κινήσεις των πλανητών με βάση τα αίτια που τις προκαλούν. Στο σπουδαιότερο έργο του έδωσε τον τίτλο Νέα αστρονομία αιτιολογημένη, ή Φυσική των ουρανίων σωμάτων βάσει ερμηνευτικών σχολίων περί της κινήσεως του Άρτ^. Από την εποχή του Αριστοτέλη, κάπου δυο χιλιάδες χρόνια πριν από τον Κέπλερ, υπήρχε σχεδόν απόλυτη ομοφωνία ότι ο ουρανός αποτελείται πραγματικά από κρυστάλλινες σφαίρες. Η τελειότητα και το αμετάβλητο που αποδίδονταν στον ουράνιο χώρο απαιτούσαν την ύπαρξη μιας άλλης ουσίας, διαφορετικής από τα τέσσερα στοιχεία που συνέθεταν τα φθαρτά σώματα του επίγειου κόσμου, και η αξονική περιστροφή των σφαιρών,^ η μόνη κίνηση που πιστευόταν ότι ήταν δυνατή στον ουρανό, ανταποκρινόταν στην τέλεια κυκλική κίνηση με την οποία έπρεπε να συγκροτήσουν τις θεωρίες τους οι αστρονόμοι. Οι «ουράνιες σφαίρες» στις οποίες αναφερόταν ο τίτλος του Κοπέρνικου ήταν αυτές ακριβώς οι κρυστάλλινες σφαίρες. Ο Κέπλερ, όμως, ήταν πεπεισμένος ότι δεν υπάρχουν κρυστάλλινες σφαίρες. Οι 3. Τίτλος πρωτότυπου στα λατινικά και ελληνικά: Astronomia nova ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΤΟΣ seu physica coelestis tradita commentariis de motibus stellae Martis.

27 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

προσεκτικές παρατηρήσεις του νέου αστέρα του 1572 και του κομήτη του 1577 από τον Τύχο Μπράχε"^ και από άλλους είχαν αποδείξει ότι και οι δύο βρίσκονταν στον χώρο πέρα από τη σελήνη, ο οποίος ώς τότε θεωρούνταν αμετάβλητος. Η κίνηση του κομήτη φαινόταν ασυμβίβαστη με την ύπαρξη κρυστάλλινων σφαιρών. «Δεν υπάρχουν στερεές σφαίρες, καθώς απέδειξε ο Τύχο Μπράχε» - η φράση αυτή επαναλαμβάνεται συνέχεια στα έργθΐ του Κέπλερ. Κι αφού οι κρυστάλλινες σφαίρΕς είχαν συντριβεί, έπρεπε να θεμελιωθεί νέα φυσική των ουράνιων σωμάτων, η οποία να αιτιολογεί τις σταθερές και επαναλαμβανόμενες κινήσεις των πλανητών. Η συνεχής αναζήτηση των φ,υσχκών αιτίων συμβάδιζε με την αναζήτηση γεωμετρικής δομής, εφόσον κατά τον Κέπλερ αυτά τα δύο δεν ήταν παρά διαφορετικές απόψεις μίας και μοναδικής πραγματικότητας. Οι αρχές της φυσικής που χρησιμοποίησε εξέφραζαν τις βασικές θέσεις της αριστοτέλειας δυναμικής, που ο 17ος αιώνας τις υποκατέστησε με άλλες, εντελώς διαφορετικές. Παρ' όλα αυτάΓΤΓΚέΙλερ υπήρξε ο θεμελιωτής της σύγχρονης οχιρά^ας μηχανικής. Ήταν ο πρώτος που επέμενε κατηγορηματικά ότι η επί τόσα χρόνια αποδεκτή l^QUQzάlλm^ δομή-του ουρατού δεν υφίσταται και ότι έπρ£πε«να..διατυπωθούν«νέα^^^^ σχετικά με τις κινήσεις των ουρανίων σωμάτα^χ,,Π^ για την ομοιομορφία της φύσης, επιχείρησε να ερμηνεύσει τα φαινόμενα με τις ίδιες αρχές που χρησιμοποιούνταν στη μηχα-. νική της γης. Περισσότερο από οτιδήποτε άλλο, αυτή η πλευρά του τρόπου σκέψης του Κέπλερ τον αναδεικνύει πρόδρομο της σύγχρονης επιστήμης. Παρατηρούμε ότι στο έργο του μια άλλη ουράνια μηχανική, θεμελιωμένη στις αρχές της μηχανικής της γης, αρχίζει να αντικαθιστά την αμιγώς κινηματική θεώρηση του ουρανού. Η αστρονομία που επιδίωκε να κατανοήσει τις δυνάμεις που ρυθμίζουν τις κινήσεις των πλανητών υποκατέστησε τη χρησιμοποίηση των κύκλων, οι οποίοι θεωρούνταν μόνοι ικανοί να εκφράσουν την τελειότητα και το άφθαρτο 4. Εξελληνισμένο όνομα: Τύχων Βράχιος (Σ.τ.Μ).

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 28

αυτού του άλλου χώρου, του τελείως διαφορετικού. Αν και οι αρχές της δυναμικής του Κέπλερ αποδείχτηκαν τελικά ανεπαρκείς, εκείνος πάντως τις ακολούθησε και έφτασε μ' αυτές στους νόμους που είναι αποδεκτοί σήμερα για τις κινήσεις των πλανητών. Ο Κέπλερ, βέβαια, επιδίωκε να ανακαλύψει την πραγματική μαθηματική δομή και τα πραγματικά φυσικά αίτια, που έπρεπε να συμφωνούν με τις παρατηρήσεις, κι αρνιόταν να επιβάλει στη φύση θεωρίες a priori, κατάφωρα αντίθετες με τις διαπιστώσεις των παρατηρήσεων. Αυτό ακριβώς ήταν το πρόβλημα στο Κοσμογραφικό μυστήριο. Στην περίπτωση του Ερμή και του Κρόνου η θεωρία απέκλινε πολύ από τις γενικά αποδεκτές παρατηρήσεις. Αλλά ο Κέπλερ γνώριζε ότι οι γενικά αποδεκτές παρατηρήσεις ήταν αναξιόπιστες κι ότι ένας σύγχρονός του αστρονόμος, ο Τύχο Μπράχε, συγκέντρωνε στοιχεία κατά πολύ ακριβέστερα. Το 1600 ο Κέπλερ έγινε βοηθός του Τύχο Μπράχε. Το 1601 ο Τύχο Μπράχε πέθανε* και χωρίς κανένα απολύτως δικαίωμα, εκτός από την προνομία της μεγαλοφυίας, ο Κέπλερ απλούστατα οικειοποιήθηκε τις πολύτιμες αυτές παρατηρήσεις του στο σύνολό τους. Αποτέλεσαν τα ανεκτίμητα δεδομένα στα οποία βασίστηκε η μεγαλοφυία του για να διαμορφώσει τους νόμους της κίνησης των πλανητών. Κύριο αντικείμενο των μελετών του ήταν ο Αρης. Ο Κέπλερ, ο οποίος υποστήριζε πάντα την ενότητα της δομής του ηλιακού συστήματος, δεν δίστασε να εφαρμόσει τα συμπεράσματά του τα σχετικά με τον Αρη και στους άλλους πλανήτες. Η Νέα Αστρονομία, που δημοσιεύθηκε το 1609, περιελάμβανε αυτά τα συμπεράσματα. Περιείχε όμως επιπλέον και πολλά άλλα. Σωστή πνευματική αυτοβιογραφία, περιέγραφε με λεπτομέρειες κάθε βήμα των ερευνών του, δίνοντάς μας έτσι τη δυνατότητα να παρακολουθήσουμε την πρόοδο των συλλογισμών του Κέπλερ, δυνατότητα που δεν μας έδωσαν παρά ελάχιστοι επιστήμονες. Η πρόοδος αυτή ήταν διττή: από τη μια απομα.κρυνόχ.αν..από^,.τ^^ πανάρχαιη εμμονή στην κυκλικότητα και έτεινε να αποδεχτεί τις μη κυκλικές τροχιές και από την

29 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

άλλη απομακρυνόταν από τους ανιμιατικοώς τρόπους α3!£έ'ψης και έτεινε προς μια φανερά θεώρ^αη του σύμπαντος. Από την εποχή της άνθησης της ελληνικής επιστήμης η αστρονομία προσπαθούσε να ερμηνεύσει τα ουράνια φαινόμενα συνδυάζοντας διάφορες ομαλές κυκλικές κινήσεις. Επειδή ο κύκλος θεωρούνταν το τέλειο σχήμα, αυτός μόνος ήταν κατάλληλος για την περιγραφή του ουρανού. Και ο Κέπλερ με βάση τον κύκλο ξεκίνησε να μελετήσει τον Άρη, αλλά από την αρχή η δική του θεώρηση διέφερε από τις προηγούμενες. Πριν από αυτόν, για να ερμηνεύσουν τις παρατηρούμενες θέσεις των πλανητών οι αστρονόμοι συνδύαζαν κύκλους, χρησιμοποιώντας έναν βασικό φέροντα κύκλο, όπως τον αποκαλούσαν, με διάφορους συνδυασμούς επίκυκλων και έκκεντρων κύκλων. (Βλ. Σχ. 1.1.) Το διανυσματικό άθροισμα των ακτίνων, αν τοποθετηθούν στη σειρά, πρέπει να μας δίνει τη θέση του πλανήτη, και αυτή πρέπει να συμφωνεί με το αποτέλεσμα των παρατηρήσεων. Αντίθετα, ο Κέπλερ, πεπεισμένος ότι έπρεπε να επικρατήσει νέα θεώρηση στη φυσική κι ότι δεν υπήρχαν κρυστάλλινες σφαίρες, αλλά ότι παρ' όλα αυτά οι πλανήτες ακολουθούν συγκεκριμένες τροχιές στην απεραντοσύνη του διαστήματος, ασχολήθηκε από την αρχή με την τροχιά αυτή καθ' εαυτή. Καμιά προηγούμενη θεωρία δεν είχε ποτέ διατυπώσει την άποψη ότι οι πορείες των πλανητών είναι κύκλοι. Ο Κέπλερ επιχείρησε αρχικά να τοποθετήσει τον Άρη ακριβώς σε μια τέτοια κυκλική τροχιά. Αλλά αν και έκανε χρήση του κύκλου άρχιζε να τον απορρίπτει, εγκαταλείποντας την ομαλή κυκλική κίνηση και υιοθετώντας, όπως απαιτούσαν όλες οι ενδείξεις, την άποψη ότι ο Άρης κινείται στην τροχιά του με μεταβλητή ταχύτητα. Ωστόσο, και αφού ο Κέπλερ είχε επενδύσει δυο χρόνια προσπαθειών στη θεωρία του, τελικά απέτυχε κι αυτή. Παρουσίαζε σφάλμα 8 Π ρ ι ν από αυτόν ο Κοπέρνικος είχε μείνει ικανοποιημένος με ακρίβεια 10', αλλά ο Κέπλερ δεν μπορούσε να ξεχάσει ότι οι παρατηρήσεις του Τύχο Μπράχε επέβαλαν αυστηρότερα κριτήρια. «Εφ' όσον η θεία χάρις μάς παρείχε έναν

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 30

ΣΧΗΜΑ 1.1. Οι γεωμετρικές κατασκευές που είχε επινοήσει η αστρονομία του Πτολεμαίου, (α) Μείζων επίκυκλος σε φέροντα κύκλο, (β) Επίκυκλος σε μείζονα επίκυκλο. (γ) Έκκεντρος κύκλος, (δ) Έκκεντρος σε φέροντα κύκλο, (ε) Πορεία που προκύπτει από ελάσσονα επίκυκλο με περίοδο ίδια με του φέροντα κύκλου, (στ) Πορεία που προκύπτει από ελάσσονα επίκυκλο με περίοδο διπλάσια του φέροντα κύκλου.

31 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

εξαιρετικά φιλόπονο αστρονόμο, τον Τύχο Μπράχε, από τις παρατηρήσεις του οποίου αποκαλύπτεται σφάλμα 8 λεπτών στους υπολογισμούς για τον Άρη, είναι αρμόζον να το αναγνωρίσουμε και να κάνουμε χρήση αυτού του ωραίου δώρου του Θεού με πνεύμα ευγνωμοσύνης.» Κάνοντας λοιπόν χρήση αυτού του δώρου απέρριψε πρώτα πρώτα έργο δύο χρόνων. Προσωρινά αποθαρρυμένος ο Κέπλερ στράφηκε από την τροχιά του Άρη στην τροχιά της Γης. Επεκτείνοντας τις αρχές που είχε χρησιμοποιήσει στην περίπτωση του Άρη, συμπέρανε ότι η ταχύτητα της Γης είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την απόστασή της από τον ήλιο. Αυτόν, το «νόμο των ταχυτήτων», που ο Νεύτων απέδειξε ότι δεν ήταν σωστός, ο Κέπλερ τον χρησιμοποίησε ως γνώμονα στις έρευνές του. Αυτός τον οδήγησε στον νόμο των εμβαδών, τον οποίο σήμερα θεωρούμε σωστό και τον ονομάζουμε δεύτερο νόμο του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών. Άν η ταχύτητα μεταβάλλεται αντίστροφα προς την απόσταση από τον ήλιο, η απόσταση (η διανυσματική ακτίνα) κάθε μικρού τμήματος της τροχιάς από τον ήλιο πρέπει να είναι ανάλογη προς τον χρόνο που χρειάζεται ο πλανήτης για να διανύσει αυτό το τμήμα. Άλλά το άθροισμα των διανυσματικών ακτίνων των μικρών αυτών τμημάτων της τροχιάς μπορεί να θεωρηθεί ίσο με το εμβαδόν που διαγράφει η ακτίνα καθώς κινείται ο πλανήτης. (Βλ. Σχ. 1.2.) Ο χρόνος που παρέρχεται, δηλαδή, είναι ανάλογος με το εμβαδόν που διαγράφεται. Ο μαθηματικός συλλογισμός είναι εσφαλμένος. Δεν είχε σημασία, όμως, γιατί εξ ίσου εσφαλμένος ήταν και ο νόμος των ταχυτήτων που χρησίμευσε ως υπόθεση, ενώ το συμπέρασμα αποδείχτηκε ότι είναι σωστό. Ο νόμος των εμβαδών εξυπηρετούσε συγκεκριμένη τεχνική ανάγκη. Στην παλιά αστρονομία με τους φέροντες κύκλους και τους επικύκλους η θέση ενός πλανήτη προέκυπτε από το διανυσματικό άθροισμα των ακτίνων, που περιστρέφονταν όλες ομοιόμορφα. Η κυριαρχία του κύκλου στην αστρονομία οφειλόταν σε μεγάλο βαθμό στην τεχνική του χρησιμότητα. Αφού αντικατέστησε τη μέθοδο των πολλαπλών κύκλων με έναν μόνο κύκλο, στον οποίο ο πλανήτης κινείται με μεταβλητή ταχύτη-

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 32

ΣΧΗΜΑ 1.2. ο νόμος των εμβαδών του Κέπλερ. Η εκκεντρότητα της έλλειψης δείχνεται πολύ μεγαλύτερη από την πραγματική. Η επιφάνεια μεταξύ δύο γραμμών αντιστοιχεί σε μια μονάδα χρόνου.

τα, ο Κέπλερ χρειαζόταν έναν τύπο για να υπολογίσει τη θέση του πλανήτη. Αυτόν του τον παρείχε ο νόμος των εμβαδών. Κι έτσι, με τον νόμο των εμβαδών, ο κύκλος απέκτησε δευτερεύουσα σημασία, κάτι πρωτοφανές στην αστρονομία. Ο Κέπλερ είχε συναγάγει τον νόμο των εμβαδών από τον (λανθασμένο) νόμο των ταχυτήτων. Ο νόμος των ταχυτήτων τού παρείχε επίσης τα βασικά στοιχεία της ουράνιας μηχανικής του, που απέδιδε την κεντρική δυναμική θέση στον ήλιο. Ο

33 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Κέπλερ ήταν πεπεισμένος ότι ο ήλιος είχε τον πρωτεύοντα ρόλο στο σύμπαν. Πηγή του φωτός και της θερμότητας, ο ήλιος δεν μπορούσε παρά να είναι επίσης και πηγή της κίνησης, το δυναμικό κέντρο του ηλιακού συστήματος. Ο Κέπλερ φανταζόταν ότι ο ήλιος είναι και πηγή μιας δύναμης που έχει τη μορφή ακτίνων όπως του τροχού. Καθώς ο ήλιος περιστρέφεται γύρω από τον άξονα του οι ακτίνες παρασύρουν μαζί τους και τους πλανήτες. (Βλ. Σχ. 1.3.) Στην ουράνια μηχανική του Κέπλερ δεν υπήρχε κάτι που να ενεργεί έτσι ώστε να αιτιολογεί την εγκατάλειψη της εφαπτομενικής πορείας και να διατηρεί τους πλανήτες σε τροχιά γύρω από τον ήλιο. Η συνεχιζόμενη υπεροχή του κύκλου στη σκέψη ακόμα κι αυτού που ανέτρεψε την κυριαρχία του στην αστρονομία επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι ο Κέπλερ δεν αμφέβαλε ποτέ ότι οι πλανήτες, εφόσον κινούνται, διαγράφουν κλειστές τροχιές γύρω από τον ήλιο. Χρησιμοποιούσε προφανώς τις βασικές θέσεις της αριστοτέλειας μηχανικής, σύμφωνα με τις οποίες ένα σώμα συνεχίζει να κινείται μόνο εφόσον το κινεί κάτι άλλο, και η ταχύτητά του είναι ευθέως ανάλογη προς την κινούσα δύναμη. Ο νόμος των ταχυτήτων παρουσιάζεται έτσι ως προφανής συνέπεια της βασικής δυναμικής του ηλιακού συστήματος. Η αποτελεσματικότητα της δύναμης που απορρέει από τον ήλιο θα πρέπει να μειώνεται ανάλογα με την απόσταση, και η ταχύτητα κάθε πλανήτη θα πρέπει να μεταβάλλεται αντίστροφα προς την απόστασή του από τον ήλιο. Η δυναμική της κίνησης των πλανητών θύμιζε στον Κέπλερ όλο και περισσότερο τις βασικές αρχές της λειτουργίας του μοχλού. Όσο πιο απομακρυσμένος από τον ήλιο είναι ένας πλανήτης τόσο μειώνεται και η δύναμη του ήλιου να τον κινεί. Όταν εμφανίστηκε πρώτη φορά στο Κοσμογραψίκό μυστήριο η έννοια της δύναμης που εκπέμπεται από τον ήλιο, ο Κέπλερ την ονόμασε «anima matrix», «κινητήρια ψυχή», φράση που απέπνεε ανιμιστικές επιρροές. Το 1621, καθώς προετοίμαζε τη δεύτερη έκδοση του Μυστηρίου, προσέθεσε μια υποσημείωση: «Εάν αντικαταστήσουμε τη λέξη «ψυχή» [anima] με τη λέξη «δύναμη» [vw], θα έχουμε ακριβώς την ίδια αρχή στην οποία

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 34

ΣΧΗΜΑ 1.3. Η

μηχανική του Κέπλερ για τα ουράνια σώματα. Καθώς ο πλανήτης διαγράφει κύκλο γύρω από τον ήλιο, η θέση του άξονά του διατηρεί σταθερή διεύθυνση. Ο ήλιος εμφανίζεται σαν ιδιόμορφος μαγνήτης, αφού η επιφάνειά του αποτελεί τον ένα πόλο και το κέντρο του τον άλλο. Ο πλανήτης έλκεται από τον ήλιο στο μισό της τροχιάς του και απωθείται στο άλλο μισό.

βασίζεται η ουράνια φυσική στα Ερμηνευτικά σχόλια περί τον Άρη [Νέα Αστρονομία]. Διότι στο παρελθόν πίστευα απολύτως ότι αιτία της κίνησης των πλανητών είναι κάποια ψυχή, έχοντας επηρεαστεί βαθύτατα από τις διδασκαλίες του Ι.Κ.

35 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Σκάλιγκερ περί κινητήριας νοημοσύνης. Όταν όμως αντιλήφθηκα ότι αυτό το κινητήριο αίτιο εξασθενεί καθώς αυξάνεται η απόσταση από τον ήλιο, ακριβώς όπως μειώνεται το φως του ήλιου, συμπέρανα ότι αυτή η δύναμη πρέπει να θεωρήσουμε ότι έχει υλική υπόσταση.» Από την anima motrix στη vis, από τον ανιμισμό στη μηχανοκρατία - η εξέλιξη της σκέψης του Κέπλερ προοιωνιζόταν την πορεία της επιστήμης τον 17ο αιώνα. Ωστόσο στην ουράνια μηχανική του απέμενε άλλο ένα πρόβλημα που ζητούσε λύση. Τι είναι αυτό που προκαλεί μεταβολές στην απόσταση των πλανητών από τον ήλιο; Η ενασχόληση μ' αυτό το ζήτημα οδήγησε τον Κέπλερ ακόμα πιο μακριά από την κυκλική τροχιά. Η αστρονομική παράδοση προσέφερε μια προφανή απάντηση για τη μεταβολή της απόστασης, έναν επίκυκλο που περιστρέφεται πάνω στον φέροντα κύκλο. Το γεγονός ότι ο Κέπλερ επιχείρησε αρχικά να εξηγήσει τη μεταβολή με επίκυκλο μαρτυρεί τη δύναμη που ασκούσε και στον ίδιο η παράδοση των κύκλων. Το σύστημα των επίκυκλων, όμως, έθιγε όσα αυτός πίστευε ότι ισχύουν αληθινά στη φύση. Οι πλανήτες θα έπρεπε να διαθέτουν νοημοσύνη για να περιστρέφονται σε επίκυκλους γύρω από ένα κινητό σημείο στο οποίο δεν υπήρχε κανένα ουράνιο σώμα. Όταν επέστρεψε στη μελέτη του Άρη ανακάλυψε ότι, αν χρησιμοποιούσε την έλλειψη για να να περιγράψει κατά προσέγγιση την τροχιά, την οποία τώρα θεωρούσε ωοειδή, η επιβατική ακτίνα μεταβαλλόταν σε μήκος σύμφωνα με μια ομαλή ημιτονοειδή συνάρτηση. Η ομαλή μεταβολή υποδήλωνε δράση καθαρά φυσική, που δεν απαιτούσε την παρουσία εποπτεύουσας νοημοσύνης. Το σύστημα των επικύκλων μπορούσε επιτέλους να απορριφθεί μια για πάντα. Αυτό το αντιλήφθηκε, έγραφε ο Κέπλερ, «σαν κάποιος που ξυπνάει και αντικρύζει έκπληκτος ένα νέο φως». Αποφάσισε τελικά ότι κάποια μαγνητική δράση εξαιτίας του ήλιου έλκει τους πλανήτες όσο αυτοί διαγράφουν το^ ήμισυ της τροχιάς τους, όταν έχουν στραμμένο τον έναν πόλο προς τον ήλια,, και τους απωθεί καθώς διανύουν το υπόλοιπο μισό, οπότε έχουν στραμμένο προς αυτόν τον άλλο πόλο. (Βλ.

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 36

Σχ. 1.3.) Στο μεταξύ η κυριαρχία του κύκλου είχε ανατραπεί και ο Κέπλερ έφτασε επιπλέον στο συμπέρασμα ότι η τροχιά δεν είναι ελλειπτική μόνο κατά προσέγγιση, αλλά είναι πράγματι έλλειψη, στη μία εστία της οποίας βρίσκεται ο ήλιος στο συμπέρασμα που εμείς αποκαλούμε πρώτο νόμο του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών. Αν και ο Κέπλερ ανακάλυψε αργότερα αυτόν που ονομάστηκε τρίτος νόμος του (ο οποίος συνδέει την περίοδο (Τ) των πλανητών με τη μέση απόστασή τους (R) από τον ήλιο, έτσι ώστε ο λόγος T^/R^ να παραμένει σταθερός, για το ηλιακό σύστημα), η άμεση σημασία του έργου του έγκειται στους πρώτους δύο νόμους. Έναν σχεδόν αιώνα νωρίτερα ο Κοπέρνικος είχε βαλθεί να βρει το πλανητικό σύστημα που θα ικανοποιούσε το αίτημα για γεωμετρική απλότητα. Ο Κέπλερ έδωσε τη λύση στο πρόβλημα του Κοπέρνικου, και έδωσε μάλιστα μια λύση με τόση απλότητα όση δεν είχε καν διανοηθεί κανείς ως τότε στην ιστορία της αστρονομίας. Αν δεχτούμε την αρχική υπόθεση του Κοπέρνικου, ότι κέντρο του ηλιακού συστήματος είναι ο ήλιος κι όχι η γη, μια κωνική καμπύλη αρκεί για να περιγράψει την τροχιά των πλανητών. Όλο αυτό το πολύπλοκο σύστημα με τους έκκεντρους κύκλους και τους επίκυκλους είχε καταβαραθρωθεί στην απλότητα της έλλειψης. Βέβαια η δελεαστική αυτή λύση έκρυβε κι έναν σκόπελο. Το κόστος της αποδοχής της απλότητας της έλλειψης ήταν η εγκατάλειψη του κύκλου, του σχήματος που συσχετιζόταν από τα πανάρχαια χρόνια με την τελειότητα, με το αμετάβλητο και με την τάξη. Ο ίδιος ο Κέπλερ είχε απελευθερωθεί βαθμιαία μόνο -και πάλι όχι εντελώς- από την εξουσία που ασκούσε ο κύκλος στη φαντασία του, και δεν ξέχασε ποτέ όσα τον έλκυαν σ' αυτόν. Η μεγάλη αξία του δεύτερου νόμου, κατά τη γνώμη του, ήταν η νέα ομοιομορφία που προσέφερε σε αντικατάσταση της ομοιομορφίας της κυκλικής κίνησης. Σε κάποιον φίλο του που διαμαρτυρήθηκε για την έλλειψη περιέγραψε τον κύκλο σαν φιλήδονη εταίρα που παρασύρει τους αστρονόμους μακριά από την αγνή κόρη, τη φύση. Ο δάσκαλός του, ο Κοπέρνικος, είχε προτιμήσει το γύναιο. Αν αληθεύει ότι ο Κέπλερ τελειοποίησε

37 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

την αστρονομία του Κοπέρνικου, αληθεύει επίσης και ότι ο ίδιος την κατέστρεψε. Μεγάλο μέρος της γοητείας και ταυτόχρονα της πολυπλοκότητας του έργου του Κέπλερ έγκειται στο γεγονός ότι οι τρεις «νόμοι» του, όπως τους ονομάσαμε, είναι κρυμμένοι ανάμεσα σε απέραντους συλλογισμούς που δύσκολα θα μπορούσαν να είναι περισσότερο ξένοι προς τη νοοτροπία του 20ού αιώνα, συλλογισμούς που συνδέουν τις μουσικές αρμονίες με τις κινήσεις των πλανητών, και άλλους σχετικά με τη γεωμετρική αρχιτεκτονική του σύμπαντος, χωρίς να ξεχνάμε κι εκείνους για την ουράνια δυναμική, οι οποίοι χρησιμοποιούσαν απόψεις που σύντομα θα τις αντικαθιστούσαν άλλες. Πώς να εξηγήσουμε την προέλευση νόμων που θεωρούμε σωστούς από αρχές που έχουμε απορρίψει εδώ και πολύ καιρό; Για να εξηγήσουμε την ανωμαλία αυτή πρέπει να κάνουμε διάκριση ανάμεσα στα μέσα ανακάλυψης και στα μέσα επαλήθευσης. Οι νόμοι του Κέπλερ άντεξαν στη δοκιμασία του χρόνου επειδή συμφωνούν με τα παρατηρούμενα φαινόμενα. Τα στοιχεία που είχε πάρει από τον Τύχο Μπράχε ήταν αποτέλεσμα αξιόπιστων παρατηρήσεων κι αρνιόταν να αποδεχτεί οποιοδήποτε συμπέρασμα ασυμβίβαστο μ' αυτά. Πώς όμως θα προχωρούσε σε συμπεράσματα; Το μόνο δεδομένο από τις παρατηρήσεις ήταν οι θέσεις των πλανητών ανάμεσα στους απλανείς αστέρες, οι γραμμές πάνω στις οποίες βρίσκονταν οι πλανήτες την εποχή των παρατηρήσεων. Η σκέψη ότι αρκούσε να τις αναπαραστήσει γραφικά για να αντιληφθεί ότι το σχήμα που προκύπτει είναι έλλειψη, ήταν αδιανόητη. Αν ήταν δυνατό αυτό, δεν θα χρειαζόταν να περιμένει η αστρονομία να ανακαλύψει ο Κέπλερ τις ελλειπτικές τροχιές. Έλειπαν οι αρχές που θα καθοδηγούσαν τις έρευνες, κι όλες οι παλιές αρχές φαίνονταν να καταρρέουν. Τα επακόλουθα από τον ισχυρισμό του ότι οι κρυστάλλινες σφαίρες είχαν συντριβεί ήταν τεράστια. Η ίδια η δομή του σύμπαντος, που θεωρούνταν χρόνια αποδεκτή ασυζητητί, είχε αμφισβητηθεί και απορριφθεί. Οι αρχές του Κέπλερ προσέφεραν το απαραίτητο υπόβαθρο. Χωρίς αυτές δεν μπορούσε να υπάρξει έρευνα και, όσο περίεργες

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 38

κι αν μας φαίνονται, δεν πρέπει να παραβλέψουμε τη σημασία τους. Ακόμα κι αν και οι δικές του αρχές της μηχανικής επρόκειτο να αντικατασταθούν σύντομα από άλλες, ας μην ξεχνάμε ότι πρώτος ο Κέπλερ αντιλήφθηκε όλα τα επακόλουθα της νέας αστρονομικής θεώρησης και διατύπωσε το πρόβλημα της ουράνιας δυναμικής. Η εύστοχη διατύπωση των προβλημάτων, στην επιστήμη όπως και σε άλλα ζητήματα, είναι πιο σημαντική από την εξεύρεση λύσης, και από τότε κι έπειτα η επιστήμη αντιμετώπισε τις κινήσεις των ουράνιων σωμάτων ως προβλήματα της μηχανικής. Ποια θα ήταν άραγε η αντίδραση του μέσου σκεπτόμενου ανθρώπου στην εκδοχή του Κέπλερ για την ηλιοκεντρική αστρονομία; Τα πλεονεκτήματά της από γεωμετρική σκοπιά ήταν προφανή, αλλά υπήρχαν άραγε άλλοι λόγοι να δεχτεί κανείς ότι αυτό είναι το σύστημα που ισχύει αληθινά στο σύμπαν; Αν εξετάσουμε αυτούς τους άλλους λόγους γίνεται φανερό ότι πλεα^κτούσε κυρίως γεωμετρικά. Εκτός από τη γεωμετρική της απλότητα, δηλαδή, η ηλιοκεντρική θεωρία δεν είχε παρά ελάχιστα άλλα πλεονεκτήματα. Το τηλεσκόπιο είχε βέβαια εφευρεθεί και ο Γαλιλαίος το είχε στρέψει στον ουρανό ήδη από το 1609. Αρκετά από αυτά που είχε παρατηρήσει μαρτυρούσαν μάλλον υπέρ του ηλιοκεντρικού συστήματος, αλλά σχεδόν όλα ενίσχυαν απλώς επιχειρήματα ήδη γνωστά και βασισμένα σε άλλες αιτίες. Οι κρατήρες της σελήνης και οι κηλίδες στον ήλιο φαίνονταν να διαψεύδουν την τελειότητα και το αμετάβλητο του ουρανού, αλλά το ίδιο είχε συμβεί και με τον νέο αστέρα του 1572 και τον κομήτη του 1577. Οι δορυφόροι του Δία αποτελούσαν ίσως άλλη περίπτωση. Πριν από την ανακάλυψή τους, η σελήνη, πλανήτης που περιφέρεται γύρω από άλλον πλανήτη όπως νόμιζαν, φαινόταν σαν ανεξήγητη ανωμαλία στο ηλιοκεντρικό σύστημα, και επομένως ένα ελάττωμά του. Αν οι δορυφόροι του Δία δεν εξηγούσαν το φαινόμενο, τουλάχιστον κατέστρεφαν τη μοναδικότητά του και η περίπτωση της σελήνης φαινόταν λιγότερο ανώμαλη. Πάντως οι δορυφόροι του Δία δεν προσφέρονταν για την υποστήριξη του ηλιοκεντρικού συστήματος. Προσφέρονταν όμως οι φά-

39 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σεις της Αφροδίτης. Στο γεωκεντρικό σύστημα η Αφροδίτη βρίσκεται πάντα λίγο-πολύ ανάμεσα στον ήλιο και τη γη, και πρέπει να φαίνεται πάντα δρεπανοειδής. Στο ηλιοκεντρικό σύστημα κινείται πίσω από τον ήλιο και μπορεί να φαίνεται σχεδόν ολόκληρη - γεγονός που, βέβαια, αποκάλυψε το τηλεσκόπιο. (Βλ. Σχ. 1.4.) Υπήρχε όμως και κάτι άλλο που δεν έδειξε το τηλεσκόπιο, και, όσον αφορά την επανάσταση του Κοπέρνικου, ήταν η τηλεσκοπική παρατήρηση που δημιουργούσε τη μεγαλύτερη αμηχανία. Το τηλεσκόπιο δεν έδειξε αστρική παράλλαξη. Από τη στιγμή που γεννήθηκε το κοπερνίκειο σύστημα είχε γίνει φανερή η ζωτική σημασία της αστρικής παράλλαξης. Αν η γη κινείται γύρω από τον ήλιο σε μια τεράστια τροχιά, τότε οι θέσεις των απλανών αστέρων θα πρέπει να μεταβάλλονται καθώς ο παρατηρητής κινείται από το ένα άκρο της τροχιάς στο άλλο. (Βλ. Σχ. 1.5.) Με γυμνό οφθαλμό δεν φαινόταν αστρική παράλλαξη, όπως ονομάζεται. Αλλωστε αστρική παράλλαξη δεν φαινόταν ούτε με το τηλεσκόπιο. Όπως γνωρίζουμε σήμερα, οι απλανείς αστέρες βρίσκονται τόσο μακριά ώστε για να διακρίνουμε την πολύ μικρή γωνία απαιτούνται τηλεσκόπια σχετικά μεγάλης ισχύος, τα οποία κατασκευάστηκαν μόλις τον 19ο αιώνα. Το τηλεσκόπιο του Γαλιλαίου δεν μπορούσε να τη διακρίνει και η φαινομενική απουσία αστρικής παράλλαξης, αν δεν εξουδετέρωνε, τουλάχιστον μείωνε κατά πολύ τη θετική μαρτυρία που προσέφεραν οι φάσεις της Αφροδίτης. Το επιχείρημα, λοιπόν, της γεωμετρικής αρμονίας και της απλότητας θα έκρινε αν θα γινόταν αποδεκτό το σύστημα του Κοπέρνικου και του Κέπλερ. Για το πλεονέκτημα αυτό και σχεδόν για τίποτα άλλο ζητούσαν να ανατραπεί μια θεωρία στην οποία εμπλέκονταν, εκτός από τα ζητήματα της φυσικής, της φιλοσοφίας και της ψυχολογίας, και θεμελιώδη θρησκευτικά ζητήματα. Ήταν ίσως φορτίο βαρύτερο από αυτό που μπορούσε να σηκώσει η γεωμετρική απλότητα. Αλλη μια θυσία, και όχι αμελητέα, που απαιτούνταν στο όνομα της απλότητας ήταν και η θυσία κι αυτής ακόμα της κοινής λογικής. Έχει επισημανθεί πολλές φορές ότι η σύγχρο-

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 40

(b)

ΣΧΗΜΑ 1.4. Οι φάσεις της Αφροδίτης. (α) Το σύστημα του Πτολεμαίου, (β) Το σύστημα του Κοπέρνικου. Στο σύστημα του Πτολεμαίου η Αφροδίτη πρέπει να φαίνεται πάντοτε λίγο-πολύ δρεπανοειδής. Στο σύστημα του Κοπέρνικου μπορεί να φαίνεται σχεδόν ολόκληρη καθώς διέρχεται πίσω από τον ήλιο και το μέγεθός της παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις.

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ Ώ Ε ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΣΧΗΜΑ 11 Αστρική παράλλαξη. Η τροχιά της γης απεικονίζεται α π ό το πλάι. Για θέσεις της γης με απόσταση έξι μηνών μεταξύ τους, οι δύο γωνίες α υπό τις οποίες παρατηρείται ένας απλανής αστέρας θα έπρεπε να διαφέρουν μεταξύ τους αν η γη κινείται πράγματι γύρω από τον ιίλιο.

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

νη επιστήμη απαίτησε την αναδιάπλαση της κοινής λογικής. Ποια άλλη άποψη για το σύμπαν μπορούσε να είναι τόσο σύμφωνη με την κοινή λογική όσο η γεωκεντρική; Ακόμα λέμε ότι ο ήλιος ανατέλλει και μιλάμε για τη σταθερότητα της γης. Το ηλιοκεντρικό σύμπαν απαιτούσε να θεο^ρήσει ο κόσμος απλή ψευδαίσθηση τη μαρτυρία των αισθήσεων σ' αυτά τα θέματα, και να την απαρνηθεί. Αναμφισβήτητα, το σοβαρότερο εμπόδιο για να γίνει αποδεκτή η νέα αστρονομία ήταν η κοινή λογική που τη διακωμωδούσε κάθε μέρα. Αλλωστε και η επικρατούσα θεωρία για την κίνηση ουσιαστικά δεν εξέφραζε παρά την κοινή λογική, αν και κάπως πιο σύνθετα. Όπως το έθετε ο Σιμπλίκιος στον /ΙιάΑογο του Γαλιλαίου, «το σπουδαίο είναι να μπορείς να κινείς τη γη χωρίς να προκαλείς χίλιες δυο ανωμαλίες.» Οι «ανωμαλίες» στις οποίες αναφερόταν είχαν κυρίως σχέση με την κίνηση. Σύμφωνα με τις παραδεκτές απόψεις για την κίνηση, ο ισχυρισμός ότι η γη περιστρέφεται καθημερινά γύρω από τον άξονά της ήταν παράλογος. Για να γίνει γενικά αποδεκτό το ηλιοκεντρικό σύστημα έπρεπε να εξηγηθούν οι «ανωμαλίες», κι εκείνος που το πέτι^χε αυτό ήταν ο ίδιος που έβαλε τον Σιμπλίκιο να λέει τα παραπάνω λόγια, ο Γαλιλαίος. Η σταδιοδρομία του Γαλιλαίου επικεντρώθηκε από την αρχή στην κινηματική. Το πρώτο σημαντικό έργο του, που γράφτηκε λίγο μετά το 1590, την ίδια περίπου περίοδο με το πρώτο έργο του Κέπλερ, είχε τίτλο Περί κινήσεως^. Το σύγγραμμα δείχνει καθαρά ότι ο Γαλιλαίος ξεκίνησε ως οπαδός της σχολής της όρμησης^ στη μηχανική. Η έννοια της όρμησης είχε εισαχθεί στα τέλη του Μεσαίωνα για να δώσει λύση στο εμφανέστερο πρόβλημα στο οποίο είχε σκοντάψει η μηχανική του Αριστοτέλη. Ο Αριστοτέλης είχε βασίσει τη μηχανική του στην αρχή -την τόσο προφανή στην κοινή λογική όσο και η σταθερότητα της γης- ότι κάθε κίνηση απαιτεί αίτιο, ότι ένα σώμα 5. De motu. 6. Αφού έχει πλέον καθιιρωΟεί η λέξη «momentum» να αποδίδεται ως «ορμή», προτείνεται η λέξη «όρμηση» για να αποδοθεί ο όρος «impetus». (Σ.τ.Μ.)

22

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

κινείται τότε και μόνον τότε όταν κάτι το κινεί. Στην περίπτωση της κίνησης της άμαξας που τη σέρνει ένα βόδι, ή ακόμα και της γαλέρας που κινείται με κουπιά (αν δεν το εξετάσει κανείς πολύ διεξοδικά), η αρχή φαινόταν προφανής, σχεδόν αυταπόδεικτη. Ωστόσο οι αρχαίοι Έλληνες επιδίδονταν και στη δισκοβολία, και με βλήματα όπως ο δίσκος παρουσιάζονταν δυσκολίες. Τι είναι αυτό που διατηρεί την κίνηση του βλήματος αφού απομακρυνθεί από αυτόν που το έριξε; Η λύση του Αριστοτέλη απέδιδε το αίτιο στο μέσο δια του οποίου κινείται το βλήμα. Η έννοια της όρμησης, από την άλλη, μετέθετε το αίτιο της συνεχιζόμενης κίνησης -το αναγκαίο αίτιο, που απαιτούνταν από τη φύση της κίνησης- στο βλήμα αντί στο μέσο. Αρχίζοντας να κινείται, το σώμα αποκτά όρμηση η οποία συνεχίζει να το κινεί και αφού απομακρυνθεί από αυτόν που το έριξε. Από τον 14ο ώς τον 16ο αιώνα η έννοια της όρμησης είχε την πρώτη θέση σε όλες τις πρωτοποριακές μελέτες της μηχανικής και δεν πρέπει να μας εκπλήσσει το ότι ο Γαλιλαίος την ασπάστηκε στη νεότητά του. Συνδυάζοντάς τη με τις απόψεις του Αρχιμήδη βρήκε τρόπο να ερμηνεύσει την όρμηση με όρους της στατικής των ρευστών και επιχείρησε έτσι να συγκροτήσει μια ποσοτική δυναμική με αυστηρή διατύπωση για να συμπληρώσει τη στατική του Αρχιμήδη. Αν και δέκα χρόνια αργότερα ο Γαλιλαίος απέρριψε τη θεωρία της όρμησης, χο Περί κινήσεως σφράγισε το επιστημονικό του έργο. Σ' όλη του τη ζωή αναζητούσε το ιδεώδες μιας ποσοτικής επιστήμης για την κίνηση, και η επιστημονική επανάσταση οικοδόμησε το λαμπρότερο επίτευγμά της, τη μηχανική της, στα θεμέλια που αυτός έβαλε. Ο Γαλιλαίος εγκατέλειψε τη μηχανική που παρουσίαζε στο σύγγραμμα Περί κινήσεως όταν αποδείχθηκε ανίκανη να επιλύσει το βασικό πρόβλημα που τον απασχολούσε. Το πρόβλημα αυτό ήταν η φαινομενική ανακολουθία ανάμεσα στα φαινόμενα κίνησης που παρατηρούμε γύρω μας και στον ισχυρισμό ότι η γη περιστρέφεται καθημερινά γύρω από τον άξονά της. Ας υποθέσουμε ότι από έναν πύργο ρίχνεται μια σφαίρα. Σύμφωνα με το σύστημα του Κοπέρνικου ο πύργος κινείται με

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

44

τεράστια ταχύτητα από τα δυτικά προς τα ανατολικά. Μόλις αφεθεί η σφαίρα και πάψει να ασκείται η δύναμη του χεριού που την ανάγκαζε να ακολουθεί την κίνηση του πύργου, θα πρέπει να σταματήσει και η κίνηση της προς τα ανατολικά και, καθώς πέφτει στη γη με τη φυσική κίνηση κάθε βαρέος σώματος, θα πρέπει να πέσει εμφανώς δυτικότερα από τον πύργο. Στην πραγματικότητα, βέβαια, όλοι γνωρίζουμε ότι η σφαίρα πέφτει κατευθείαν κάτω, παράλληλα με τα πλευρικά τοιχώματα του πύργου. Άρα η γη δεν είναι δυνατό να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της. Κι ενώ οι «ανωμαλίες» που συνεπάγεται η κίνηση της γης, και στις οποίες αναφερόταν με τόση έμφαση ο Σιμπλίκιος στον Διάλογο του Γαλιλαίου, μπορούσαν να εκφραστούν με πολλούς τρόπους, το πρόβλημα της κατακόρυφης πτώσης ήταν λογικό να θεωρείται το πιο χαρακτηριστικό απ' όλα. Πρέπει να καταλάβουμε ότι το επιχείρημα δεν ήταν γελοίο. Σύμφωνα με την αριστοτελική αντίληψη για την κίνηση, δηλαδή σύμφωνα με το σύστημα μηχανικής που ήταν αποδεκτό απ' όλους, ήταν παράλογο να διατυπώσει κανείς την άποψη ότι η γη κινείται. Για να αντικρουστεί η ένσταση απαιτούνταν η δημιουργία νέου συστήματος μηχανικής. Με λίγα λόγια, τη λύση στο πρόβλημα που είχε θέσει η αστρονομία του Κοπέρνικου την ^wxm η αδράτεϋα, και η βάση της νέας μηχανικής. Κάθε κινούμενο σώμα συνεχίζει να κινείται με σταθερή ταχύτητα ωσότου να ασκηθεί κάποια εξωτερική δύναμη και να τη μεταβάλει. «Απόλυτα συνδεδεμένη με τη γη», διαβεβαίωνε ο Γαλιλαίος για να δώσει λύση στο πρόβλημα της σφαίρας που πέφτει, «είναι η αρχέγονη και διηνεκής κίνηση στην οποία συμμετέχει αναπόφευκτα αυτή η σφαίρα ως γήινο αντικείμενο, κίνηση την οποία έχει από τη φύση της και θα τη διατηρεί παντοτινά.» Εφόσον δεν επενεργήσει κανένα αίτιο ώστε να εμποδίσει την κίνησή της από τα δυτικά προς τα ανατολικά, η σφαίρα καθώς πέφτει στη γη θα ακολουθεί την κίνηση του πύργου από τον οποίο ρίχνεται. Στον σωκρατικό του διάλογο με τον Σιμπλίκιο, ο Σαλβιάτι (που εκφράζει τις απόψεις του Γαλιλαίου στη μεγάλη του πο-

24

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

λεμική εναντίον του συστήματος του Κοπέρνικου, στο έργο του Διάλογος περί των δύο κυρίων συστημάτων του κόσμου^, 1632) ρωτάει τι θα συνέβαινε αν η σφαίρα είχε τοποθετηθεί σε κεκλιμένο επίπεδο. Θα κυλούσε προς τα κάτω με ταχύτητα σταθερά αυξανόμενη. Θα μπορούσε να κυλήσει προς τα επάνω; Όχι, εκτός αν της είχε δοθεί μια αρχική ώθηση, αλλά και πάλι η κίνησή της θα επιβραδυνόταν συνεχώς. Κι αν είχε τοποθετηθεί σε οριζόντιο επίπεδο και της είχε δοθεί ώθηση προς κάποια κατεύθυνση; Δεν θα υπήρχε καμιά αιτία επιτάχυνσης ή επιβράδυνσης της κίνησής της, συμφωνεί ο Σιμπλίκιος, και άρα η σφαίρα θα συνέχιζε να κινείται σ' όλη την έκταση της επιφάνειας. «Τότε, αν αυτή η επιφάνεια ήταν απεριόριστη, η κίνηση επάνω της θα ήταν κι αυτή απεριόριστη; Δηλαδή αέναη;» «Έτσι μου φαίνεται», απαντά ο αριστοτελικός, ηττημένος κατά κράτος. Όπως θα συνόψιζε αργότερα το θέμα ο Καρτέσιος, οι άνθρωποι δεν έθεταν το σωστό ερώτημα σχετικά με την κίνηση. Ρωτούσαν τι είναι εκείνο που κάνει ένα σώμα να συνεχίζει να κινείται. Το σωστό ερώτημα ήταν τι είναι εκείνο που το αναγκάζει να σταματά. Ο Γαλιλαίος δεν χρησιμοποίησε τη λέξη «αδράνεια». Άλλωστε, άσχετα με τη φρασεολογία του, ούτε την ίδια την έννοια τη χρησιμοποιούσε όπως εμείς σήμερα. Κανείς δεν μπορεί να αποβάλει ολοκληρωτικά την επίδραση του παρελθόντος, ούτε καν ένας γίγαντας όπως ο Γαλιλαίος, και δεσμευόταν από ορισμένα στοιχεία της παλιάς κοσμολογίας ακόμα κι όταν διαμόρφωσε νέα αντίληψη για την κίνηση. Το σύμπαν του δεν ήταν ένα απρόσωπο σύμπαν μηχανικών νόμων και κινούμενης ύλης. Ήταν μάλλον ένας κόσμος με τάξη κι αρμονία, οργανωμένος με απεριόριστη νοημοσύνη, και γι' αυτό η διάταξή του βασιζόταν αναπόφευκτα στο τέλειο σχήμα, τον κύκλο. Ακολουθώντας την παλιά παράδοση, ο Γαλιλαίος θεωρούσε ότι μονάχα η κυκλική κίνηση βρίσκεται σε αρμονία με την τάξη του κόσμου. Στη φυσική τους θέση τα σώματα μόνο κυκλικά μπορούν να κινούνται επ' άπειρον, διατηρώντας πάντα την 7. Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo.

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

46

ίδια απόσταση από το ιδιο σημείο, και μόνο κινούμενα κυκλικά μπορούν τα σώματα του σύμπαντος να διατηρούν παντοτινά τις μεταξύ τους αρχέγονες σχέσεις. Η ευθύγραμμη κίνηση υποδηλώνει την αταξία. Αν ένα σώμα μετακινηθεί από τη φυσική του θέση επιστρέφει σ' αυτή κινούμενο σε ευθεία γραμμή. Μόλις βρεθεί και πάλι εκεί παραμένει στη θέση του ανακτώντας τη φυσική του κυκλική κίνηση. Έτσι, η αστρονομία του Αιαλόγον ήταν τέτοια που δεν μπορούσε να την αποδεχτεί κανείς σοβαρός αστρονόμος. Ο Διάλογος, που δημοσιεύθηκε 20 περίπου χρόνια μετά τη Νέα Αστρονομία του Κέπλερ και είχε σκοπό να υποστηρίξει το ηλιοκεντρικό σύστημα, αντιπαρερχόταν τα συμπεράσματα του Κέπλερ, όπως άλλωστε και την τεχνική αναγκαιότητα των επικύκλων των προγενέστερων θεωριών. Αναφερόταν στο σύστημα του Κοπέρνικου θεωρώντας ως δεδομένο ότι όλοι οι πλανήτες κινούνται σε απλή κυκλική τροχιά. Η σχέση του Γαλιλαίου με τον Κέπλερ είναι αντιφατική. Ο Κέπλερ, ο οποίος πραγματεύτηκε το ηλιακό σύστημα με όρους της μηχανικής και επιδίωξε να κατανοήσει τις φυσικές δυνάμεις που διέπουν τις κινήσεις του, χρησιμοποίησε ένα σύστημα μηχανικής βασισμένο σε αρχές που απέρριπτε ο Γαλιλαίος. Ο Γαλιλαίος πάλι, που διαμόρφωσε τις βασικές έννοιες της νέας μηχανικής, αγνόησε τα προβλήματα με τα οποία καταπιανόταν η ουράνια μηχανική του Κέπλερ και πίστευε ότι φυσική τροχιά των πλανητών είναι η κυκλική. Παρόμοιους συλλογισμούς ακολούθησε ο Γαλιλαίος και όταν αντιμετώπισε το πρόβλημα της κίνησης στην περιστρεφόμενη γη, και η έννοια της αδράνειας που διαμόρφωσε αντικατοπτρίζει τη μορφή με την οποία του παρουσιάστηκε το πρόβλημα. Όπως είδαμε και πιο πάνω, ο Σαλβιάτι πείθει τον Σιμπλίκιο να συμφωνήσει ότι σε μια σφαίρα που κυλά σε οριζόντιο επίπεδο δεν επενεργεί κανένα αίτιο που να την επιταχύνει ή να την επιβραδύνει και άρα θα πρέπει η κίνησή της να συνεχίζεται στο διηνεκές. Αλλά τι σημαίνει οριζόντιο επίπεδο; Σημαίνει, βέβαια, εκείνο το επίπεδο κάθε σημείο του οποίου «απέχει εξ ίσου από το κέντρο». Η αδρανειακή κίνηση θεω-

26

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ρούνταν ομαλή κυκλική κίνηση, η φυσική κίνηση των σωμάτων στη φυσική τους θέση στην απόλυτη τάξη του σύμπαντος. Πίσω από την αρχή της αδράνειας κρυβόταν μια ριζικά νέα αντίληψη για την ίδια την κίνηση. Κατά τον Αριστοτέλη η κίνηση είναι διαδικασία που συνδέεται άμεσα με την ίδια την ουσία των σωμάτων, διαδικασία που ενισχύει και ολοκληρώνει την οντότητά τους. Η τοπική κίνηση -ό,τι σημαίνει για μας μόνη η λέξη «κίνηση»- ήταν για τον Αριστοτέλη ένα παράδειγμα μιας πολύ ευρύτερης έννοιας που περιέκλειε κάθε είδους μεταβολή. Η εκπαίδευση των νέων ή η ανάπτυξη των φυτών ήταν κι αυτές κινήσεις ακριβώς όπως η κατακόρυφη πτώση ενός βαρέος σώματος, και μάλιστα ήταν και καλύτερα παραδείγματα της διαδικασίας που είχε υπόψη του εκείνος. Ακριβώς όπως ο σπόρος εκπληρώνει τον προορισμό του όταν αναπτύσσεται και γίνεται φυτό, έτσι κι ένα βαρύ σώμα εκπληρώνει τον φυσικό προορισμό του κινούμενο προς τη φυσική του θέση. Η έννοια που απέδιδε ο Γαλιλαίος στην κίνηση διέφερε κυρίως επειδή διαχώριζε την κίνηση από την ουσιώδη φύση των σωμάτων. Τίποτα σ' ένα σώμα δεν επηρεάζεται από την (ομαλή και οριζόντια) κίνηση. Η κίνηση είναι απλώς μια κατάσταση στην οποία βρίσκονται τα σώματα και, όπως επαναλάμβανε διαρκώς ο Γαλιλαίος, για τα σώματα είναι αδιάφορο αν βρίσκονται σε κατάσταση κίνησης ή ηρεμίας. Μάλιστα δεν υπάρχει καμία διάκριση ανάμεσα στην ηρεμία και την κίνηση: η ηρεμία είναι απλώς «άπειρος βαθμός βραδύτητας». Η ιδέα αυτή της αδιαφορίας είναι βασική για τη λύση που έδωσε ο Γαλιλαίος στο πρόβλημα της κίνησης στο κοπερνίκειο σύμπαν. Επειδή μένουμε αδιάφοροι στην κίνηση μπορούμε να κινούμαστε με τεράστια ταχύτητα χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε - ισχυρισμός παράλογος στον αριστοτελισμό, σύμφωνα με τον οποίο η κίνηση εκφράζει τη φύση των σωμάτων. «Διότι αναλογιστείτε το εξής [εξηγούσε ο Γαλιλαίος]: Η κίνηση, σε σχέση με τα αντικείμενα που δεν κινούνται, υφίσταται μόνον εφόσον συντελείται* και σε αντικείμενα που συμμετέχουν εξ ίσου σε οποιαδήποτε κίνηση αυτή δεν

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 48

είναι εμφανής και είναι σαν να μην υπάρχει. Αυτό συμβαίνει με τα εμπορεύματα που είναι φορτωμένα σ' ένα πλοίο που φεύγει από τη Βενετία, περνάει από την Κέρκυρα, την Κρήτη, την Κύπρο και πάει στο Χαλέπι. Η Βενετία, η Κέρκυρα, η Κρήτη κ.λ.π. μένουν αμετακίνητες, δεν κινούνται με το πλοίο. Αλλά όσον αφορά τους σάκκους, τα κουτιά και τα δέματα που είναι φορτωμένα στο πλοίο, ως προς το πλοίο αυτό καθ' εαυτό η κίνηση από τη Βενετία στη Συρία είναι σαν να μην υπάρχει και δεν αλλάζει κατά κανένα τρόπο τη μεταξύ τους σχέση. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι κοινή σε όλα και συμμετέχουν σ' αυτή όλα εξ ίσου. Αν από το φορτίο του πλοίου μετακινούνταν ένας σάκκος από ένα κιβώτιο έστω κι έναν πόντο, αυτό και μόνο θα αποτελούσε γι' αυτόν μεγαλύτερη μετακίνηση από ό,τι το ταξίδι των τριών-τεσσάρων χιλιάδων χιλιομέτρων που θα έκαναν όλα αυτά μαζί.» Μ' αυτή την έννοια η κίνηση δεν απαιτεί αίτιο, όπως δεν απαιτεί ούτε η ηρεμία. Αίτιο απαιτείται μόνο για τις μεταβολές της κίνησης. Επειδή τα σώματα δεν επηρεάζονται από την κίνηση μπορούν να συμμετέχουν ταυτόχρονα σε πολλές κινήσεις. Καμιά δεν παρεμποδίζει την άλλη και συνδυάζονται όλες αρμονικά διαγράφοντας τροχιά, όσο σύνθετη κι αν είναι αυτή. Ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα του Γαλιλαίου ήταν να δείξει ότι η οριζόντια κίνηση των βλημάτων συνδυάζεται με την ομαλά επιταχυνόμενη πτώση τους προς τη γη, με αποτέλεσμα το σώμα να ακολουθεί παραβολική πορεία. Τα σώματα μένουν ανεπηρέαστα ακόμα και από βίαιες κινήσεις, όπως αυτή του βλήματος πυροβόλου. Η πιο σοβαρή παρουσίαση των επιχειρήματων εναντίον της κίνησης της γης βασιζόταν ακριβώς στην αντίθετη άποψη, ότι τα σώματα είναι αδύνατο να μην επηρεάζονται από μια τέτοια κίνηση. Ο Τύχο Μπράχε πρόβαλε το επιχείρημα ότι η υπερβολική βία της βολής πυροβόλου δεν μπορεί παρά να παρεμποδίζει τις φυσικές κινήσεις που αποδίδονταν στο βλήμα, και ώσπου να πάψει να υφίσταται η βίαιη

49 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

κίνηση οι φυσικές κινήσεις δεν μπορούν να επιβληθούν. Άρα, εάν η γη περιστρέφεται κάτω από το βλήμα όσο αυτό βρίσκεται στον αέρα, οι βολές προς τα δυτικά θα πρέπει να ρίχνουν τα βλήματα πολύ μακρύτερα απ' ό,τι οι βολές προς τα ανατολικά. Ακολουθώντας τα καθιερωμένα, ο Τύχο Μπράχε άφηνε να εννοηθεί ότι η τροχιά του βλήματος είναι ευθύγραμμη ώσπου να εξαφανιστεί ολοκληρωτικά, ή σχεδόν ολοκληρωτικά, η βίαιη επενέργεια της βολής. Αντίθετα ο Γαλιλαίος ισχυριζόταν ότι η τροχιά είναι καμπύλη από τη στιγμή που το βλήμα φεύγει από το στόμιο του πυροβόλου. Αν και η ιδέα της φυσικής κίνησης συνέχιζε να απασχολεί τη σκέψη του, η διάκριση την οποία αποδεχόταν κι αυτός προηγουμένως, ανάμεσα στη φυσική και τη βίαιη κίνηση, είχε χάσει τη σημασία της. Όλες οι κινήσεις είναι από τη φύση τους ισοδύναμες μεταξύ τους. Η ίδια λογική που εξηγούσε γιατί η σφαίρα πέφτει στη βάση του πύργου αν η γη περιστρέφεται εξηγούσε επίσης και γιατί πέφτει στη βάση του ιστού μιας κινούμενης γαλέρας. Τα σώματα δεν επηρεάζονται από την κίνηση - από οποιαδήποτε κίνηση. Η έννοια της αδράνειας που πρόβαλε ο Γαλιλαίος, μαζί με τον περαιτέρω ισχυρισμό ότι η αδρανειακή κίνηση είναι ευθύγραμμη, αποτέλεσε τον θεμέλιο λίθο στον οποίο στηρίχτηκε ολόκληρη η σύγχρονη φυσική. Ακριβώς γι' αυτό έχει εντυπωθεί σε όλους μας στη διάρκεια των σχολικών μας χρόνων, σε σημείο που να τη θεωρούμε φυσική και αυταπόδεικτη. Δεν μπορούμε καν να την εξετάσουμε αντικειμενικά, πόσο μάλλον να φανταστούμε τις δυσκολίες της αρχικής διαμόρφωσης της ιδέας σ' έναν κόσμο προδιατεθειμένο να τη θεωρήσει όχι απλώς μη προφανή αλλά και προφανώς παράλογη. Αλλωστε αυτά που διαπιστώνουμε κι εμείς παρατηρώντας την κίνηση δεν εκφράζει η αρχή της αδράνειας; Η πρόταση περικλείει την πεποίθησή μας ότι η σύγχρονη επιστήμη στηρίζεται στα στέρεα θεμέλια των εμπειρικών δεδομένων και γεννήθηκε όταν οι άνθρωποι στράφηκαν από τις κενές σοφιστείες του μεσαιωνικού σχολαστικισμού στην απευθείας παρατήρηση της φύσης. Δυστυχώς, όμως, ο Γαλιλαίος είναι δύσκολο να ενταχθεί σ' αυτή την εικόνα, κι ακόμα πιο δύσκολο είναι να ενταχθεί σ'

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

29

αυτή η έννοια της αδράνειας. Σ' ολόκληρο τον Διάλογο ο Σιμπλίκιος, δημιούργημα του Γαλιλαίου για να αναπτύξει την άποψη των αριστοτελικών, υποστηρίζει το ιερό και το απαραβίαστο της παρατήρησης. Ο Σαλβιάτι, που μιλάει εκ μέρους του Γαλιλαίου, πρέπει διαρκώς να απορρίπτει τη μαρτυρία των αισθήσεων έναντι των μεγαλύτερων δικαιωμάτων της λογικής. «Είναι αδύνατο να εκφράσω επαρκώς το θαυμασμό μου για την εξαιρετική οξυδέρκεια αυτών που παρέλαβαν αυτή την άποψη [του Κοπέρνικου] και την υιοθέτησαν αποδέχομενοι την αλήθειά της με τη δύναμη και μόνο της διανοίας τους, παραβιάζοντας την ίδια τους τη φύση σε τέτοιο βαθμό ώστε να προτιμούν αυτά που τους υπαγορεύει η λογική, αντί εκείνα, τα τελείως αντίθετα, που διδάσκει η πείρα των αισθήσεων.» Κάτι πολύ σημαντικό από αυτά που αποκάλυπτε στους ανθρώπους η πείρα των αισθήσεων -ή μάλλον φαινόταν να τους αποκαλύπτει πριν τους διδάξει ο Γαλιλαίος να ερμηνεύουν διαφορετικά αυτή την πείρα- ήταν ότι απαιτείται κάποια δύναμη για να συνεχίσει να κινείται ένα σώμα. Πράγματι, πόσες εμπειρίες έχουμε από την αδρανειακή κίνηση; Καμία. Η αδρανειακή κίνηση είναι το ιδεώδες που δεν μπορεί να συμβεί στην πραγματικότητα. Αν βασιστούμε στις εμπειρίες μας θα τείνουμε ακόμα περισσότερο να καταλήξουμε στη μηχανική του Αριστοτέλη, μια εξαιρετικά σύνθετη ανάλυση των εμπειριών. Ο Γαλιλαίος, αντίθετα, ξεκίνησε αναλύοντας ιδανικές συνθήκες, ανύπαρκτες σύμφωνα με τις εμπειρίες μας. «Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια επίπεδη επιφάνεια, λεία σαν καθρέφτη και καμωμένη από κάποιο σκληρό υλικό όπως ο χάλυβας, και επάνω της τοποθετούμε ένα σφαιρίδιο με τέλεια σφαιρικότητα από σκληρό και βαρύ υλικό όπως ο ορείχαλκος». Αλλά για τις ανάγκες του δεν ήταν αρκετό ούτε αυτό το τέλειο σφαιρίδιο στην επιφάνεια τη λεία σαν καθρέφτη, και σ' ένα από τα χειρόγραφά του, για να δείξει σαφέστερα τι εννοούσε, πρότεινε

30

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τη χρήση ενός άυλου, ιδεατού επιπέδου. Τα πειράματα του Γαλιλαίου, δηλαδή, γίνονταν κυρίως στα επίπεδα χωρίς τριβή που συναντάμε σήμερα στη στοιχειώδη μηχανική των πρώτων τάξεων του σχολείου. Ήταν νοητά πειράματα, που πραγματοποιούνταν στη φαντασία του, όπου και ήταν δυνατά. «Συλλογίσου τι θα παρατηρούσαμε», λέει ο Σαλβιάτι στον Σιμπλίκιο, «αν όχι με τα ίδια μας τα μάτια, τότε με τα μάτια της φαντασίας μας». Όπως το έθεσε κάποιος σύγχρονος ιστορικός, ο Γαλιλαίος έφτασε στο άλλο άκρο. Ενώ ο Αριστοτέλης είχε βασιστεί στις εμπειρίες, αυτός βασίστηκε στο ιδεώδες, του οποίου η πραγματικότητα δεν είναι παρά ατελής πραγμάτωση. Αφού καθόρισε το ιδεώδες μπορούσε μετά να κατανοήσει τους περιορισμούς που συνεπάγονται οι υλικές συνθήκες, στις οποίες υπάρχει αναπόφευκτα τριβή. Από την άποψη αυτή τα εμπειρικά δεδομένα απέκτησαν καινούργια σημασία, και περιπτώσεις όπως η κίνηση των βλημάτων, που για τον Αριστοτέλη ήταν ανωμαλίες, έγιναν αμέσως απόλυτα κατανοητές για τον Γαλιλαίο. Ένα από τα προβλήματα που επέλυσε ήταν η κίνηση των σωμάτων εφόσον κινείται και η γη. Στο σημείο αυτό των συλλογισμών του ο Γαλιλαίος ήρθε σε επαφή με τον πλατωνισμό, που είχε αποτελέσει έναυσμα τόσο για τον Κοπέρνικο όσο και για τον Κέπλερ. Πραγματικότητα για τον Γαλιλαίο ήταν ο ιδεατός κόσμος των αφηρημένων μαθηματικών σχέσεων. Ο υλικός κόσμος είναι ατελής πραγμάτωση του ιδεατού κόσμου, σύμφωνα με τον οποίο μορφοποιείται. Για να κατανοήσουμε επαρκώς τον υλικό κόσμο πρέπει να τον εξετάσουμε με τη φαντασία μας από τη σκοπιά του ιδεατού. Μόνο στον ιδεατό κόσμο τέλειες σφαίρες κυλούν αέναα σε απόλυτα λείες επιφάνειες. Στον υλικό κόσμο οι επιφάνειες δεν είναι ποτέ απόλυτα λείες και οι κυλιόμενες σφαίρες, που δεν είναι ποτέ απόλυτα σφαιρικές, καταλήγουν να σταματούν. Η γραφή της φύσης είναι κρυπτογραφική, έλεγε ο Γαλιλαίος, και η κλείδα για την αποκρυπτογράφισή της είναι τα μαθηματικά. Το ίδιο θα μπορούσε να είχε πει κι ο Κέπλερ, και ο Γαλιλαίος αποδεχόταν όπως κι εκείνος ότι η αστρονομία έπρεπε να βασίζεται στην αρχή της γεωμετρικής απλότητας.

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 52

Αλλά ο Γαλιλαίος επέκτεινε ακόμα περισσότερο την ερμηνεία της φύσης με γεωμετρικούς όρους. Κατά τον Κέπλερ, όπως άλλωστε και σύμφωνα με όλη την αστρονομική παράδοση πριν απ' αυτόν, μόνο οι κινήσεις των ουράνιων σωμάτων, τέλειες και αέναες, προσφέρονται για γεωμετρική ανάλυση. Ο Γαλιλαίος πρότεινε να εφαρμοστεί η γεωμετρία και στις κινήσεις της γης. Αυτό είναι το τελικό νόημα του ισχυρισμού του ότι η γη γίνεται ουράνιο σώμα στο σύστημα του Κοπέρνικου. Αν και το πρόβλημα της μηχανικής με το οποίο καταπιανόταν στο έργο του είχε τεθεί από την επανάσταση του Κοπέρνικου, η αρχή της αδράνειας που διαμόρφωσε για να το λύσει του προσέφερε το μέσο για να αναπτύξει μια μαθηματική επιστήμη για την κίνηση, κάτι που είχε ήδη επιχειρήσει στο νεανικό του έργο Περί κινήσεως. Η σημασία που απέδιδε στο επίτευγμά του αυτό αντανακλάται στον τίτλο που έδωσε στο έργο με το οποίο το παρουσίαζε: Πραγματείες περί δύο νέων επιστημών^ (1638). Η μια από τις δύο νέες επιστήμες ήταν η δυναμική, που περιοριζόταν μόνο στην περίπτωση της ομαλά επιταχυνόμενης κίνησης των βαρέων σωμάτων κατά την πτώση τους. Αν και απέφυγε να σχολιάσει τα αίτια που προκαλούν την πτώση των βαρέων σωμάτων και αρκέστηκε να περιγράψει την κίνησή τους, πραγματεύτηκε την ελεύθερη πτώση με όρους της δυναμικής, λέγοντας ότι το σταθερό αίτιο προκαλεί σταθερό αποτέλεσμα. Αν συγκρίνουμε τις Πραγματείες με το σύγγραμμα Περί κινήσεως είναι φανερό ότι η πρόοδος του Γαλιλαίου συνίσταται στο ότι συνέλαβε τον ξεχωριστό χαρακτήρα της δυναμικής δράσης. Στο Περί κινήσεως είχε επιχειρήσει να εξομοιώσει τη δυναμική με τη στατική των ρευστών. Στις Πραγματείες αναγνώριζε ότι η δυναμική πρέπει να βασίζεται σε δικές της αρχές. «Όταν βλέπω ότι η ταχύτητα μιας πέτρας, η οποία ξεκινώντας από την ηρεμία πέφτει από κάποιο ύψος, αυξάνε8. Στα ιταλικά: Discorsi intorno ά due nuove scienze.

32

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ται συνεχώς, γιατί δεν θα έπρεπε να πιστέψω ότι αυτές οι προσαυξήσεις γίνονται κατά τον απλούστερο και ευκολότερο τρόπο; Το σώμα καθώς πέφτει παραμένει αναλλοίωτο, και το ίδιο αναλλοίωτη παραμένει κι η αρχή της κίνησης. Γιατί δεν θα έπρεπε και οι άλλοι παράγοντες να παραμένουν επίσης σταθεροί; Θα πείτε: τότε η ταχύτητα είναι σταθερή. [Η θέση που εξέφραζε γράφοντας το Περί κινήσεως] Καθόλου! Τα γεγονότα τεκμηριώνουν ότι η ταχύτητα δεν είναι σταθερή και ότι η μετακίνηση δεν γίνεται ομοιόμορφα. Είναι λοιπόν αναγκαίο να αποδώσουμε την ομοιότητα, ή αν προτιμάτε την ομοιομορφία και την απλότητα, στις προσαυξήσεις της ταχύτητας, δηλαδή στην επιτάχυνση, και όχι στην ταχύτητα.» Είναι φανερό ότι η νέα αντίληψη για την κίνηση έδειξε και το δρόμο προς την καλύτερη κατανόηση της ελεύθερης πτώσης. Στο Περί κινήσεως ο Γαλιλαίος την είχε πραγματευτεί βασιζόμενος στη θεωρία των ρευστών, εκφράζοντας την αριστοτέλεια αρχή ότι η κίνηση αυτή καθ' εαυτή είναι αποτέλεσμα και απαιτεί αίτιο. Όταν η κίνηση άρχισε να θεωρείται κατάσταση που διατηρείται συνεχώς, εκτός αν μεταβληθεί από εξωτερικούς παράγοντες, διαπιστώθηκε κι ένα νέο αποτέλεσμα. Στο παραπάνω απόσπασμα ο Γαλιλαίος προσδιόρισε ότι το δυναμικό αποτέλεσμα της «αρχής της κίνησης» (δηλαδή του βάρους στη συγκεκριμένη περίπτωση) είναι η επιτάχυνση. Και επειδή η αρχή της κίνησης παραμένει σταθερή, είναι σταθερή και η επιτάχυνση. Επιπλέον συμπέρανε ότι όλα τα σώματα, αφού αποτελούνται όλα από την ίδια ύλη περισσότερο ή λιγότερο πυκνά συμπιεσμένη, πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση. Η ανάλυση της πτώσης παρείχε το πρότυπο της βασικής εξίσωσης της σύγχρονης δυναμικής. Ο ίδιος ο Γαλιλαίος, όμως, ποτέ δεν θεώρησε το βάρος παράδειγμα της ευρύτερης έννοιας που αποκαλούμε δύναμη. Για τον Γαλιλαίο το βάρος, η βαρύτητα, ήταν ιδιότητα χαρακτηριστική των σωμάτων, και την τάση των βαρέων σωμάτων να κινούνται προς το κέντρο τ^ης γηζ την αποκαλούσε πάντοτε φυσική τους κίνηση. Δεν

ΟΥΡΑΝΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΓΗΙΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

54

ήταν ο μόνος που δεν θεωρούσε τη βαρύτητα εξωτερική δύναμη η οποία ασκείται στην ύλη, και ώς τα τέλη του αιώνα, ώσπου να μάθουν να τη θεωρούν δύναμη, οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να εκμεταλλευτούν όλες τις δυνατότητες της θεωρίας του. Πάντως ο Γαλιλαίος κατόρθωσε να βάλει τα θεμέλια της μαθηματικής κινηματικής. Αυτός έδωσε τον ορισμό τόσο,της ομαλής κίνησης όσο και της ομαλά επιταχυνόμενης κίνησης και περιέγραψε και τις δυο με μαθηματικούς όρους. Κι επειδή η γεωμετρία αποτελούσε κατά τη γνώμη του το αρχέτυπο των επιστημών, εξέφρασε τα αποτελέσματά του με γεωμετρικούς λόγους κι όχι με αλγεβρικές εξισώσεις. Οι λόγοι αυτοί όμως ισοδυναμούσαν με τις βασικές εξισώσεις της κίνησης που συνδέουν την ταχύτητα, την επιτάχυνση, τον χρόνο και την απόσταση, αυτές που πρωτομαθαίνει σήμερα στη μηχανική κάθε μαθητής. v = at s = ll2af iP-^las Μπόρεσε επίσης να δείξει ότι τα σώματα υφίστανται τις ίδιες επιταχύνσεις σε ίσες κατακόρυφες μετατοπίσεις. Αν ένα σώμα αφεθεί να πέσει ελεύθερα από την ηρεμία κι ένα άλλο ξεκινήσει επίσης από την ηρεμία και διανύσει την ίδια κατακόρυφη απόσταση αλλά σε κεκλιμένο επίπεδο (που σημαίνει βέβαια ότι η πορεία του επάνω στο κεκλιμένο επίπεδο θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη, όπως άλλωστε και ο χρόνος της μετακίνησης), θα αποκτήσουν ίσες ταχύτητες. Το τελευταίο συμπέρασμα έπαιξε σημαντικό ρόλο στην αντίληψη που είχε ο Γαλιλαίος για το σύμπαν και μας παραπέμπει και πάλι στο σύστημα του Κοπέρνικου, που του παρείχε την κοσμολογία του. Η κυκλική κίνηση, που διατηρεί την αρτιότητα της τάξης του σύμπαντος, ταυτίζεται με την αδρανειακή κίνηση των βαρέων σωμάτων γύρω από ένα κέντρο έλξης. Όσο δεν πλησιάζουν στο κέντρο ούτε απομακρύνονται από αυτό, κανένα αίτιο δεν επενεργεί ώστε να αλλάξει η ταχύ-

55 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τητά τους. Η αδρανειακή κίνηση όμως μπορεί να διατηρεί απλώς την ταχύτητα, δεν μπορεί να την παράγει. Η κίνηση των βαρέων σωμάτων προς το κέντρο έλξης είναι το μοναδικό φυσικό αίτιο αύξησης της ταχύτητας, και η απομάκρυνση από το κέντρο η αιτία που οι ταχύτητες παύουν να υφίστανται. Και στις δύο περιπτώσεις ίσες προσαυξήσεις της ταχύτητας αντιστοιχούν σε ίσες ακτινικές μετατοπίσεις. Ο Γαλιλαίος πίστευε ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας ήταν σταθερή σε οποιαδήποτε απόσταση από το κέντρο, ακριβώς όπως το βάρος ήταν σταθερή ιδιότητα όλων των σωμάτων, όσο κι αν ήταν άγνωστη η αιτία της. Οι δύο αυτοί πρωτοπόροι, ο Κέπλερ κι ο Γαλιλαίος, εδραίωσαν και ολοκλήρωσαν την επανάσταση του Κοπέρνικου. Όταν πέθανε ο Γαλιλαίος, το 1642, αυτοί που αποδέχονταν το ηλιοκέντρικο σύστημα αποτελούσαν πιθανότατα μειονότητα ακόμα και μεταξύ των αστρονόμων. Παρ' όλα αυτά, με το έργο του Κέπλερ και του Γαλιλαίου είχαν αναδειχθεί τα πλεονεκτήματά του και είχαν δοθεί απαντήσεις στις κυριότερες αντιρρήσεις. Η γενική αποδοχή του ήταν πλέον απλώς θέμα χρόνου. Ωστόσο η σημασία του Κέπλερ και του Γαλιλαίου έγκειται λιγότερο στη σχέση τους με τον Κοπέρνικο και το παρελθόν και περισσότερο στη σχέση τους με τον 17ο αιώνα που ακολούθησε. Επιλύοντας τα προβλήματα του παρελθόντος έθεσαν τα προβλήματα του μέλλοντος, ο Κέπλερ ανακινώντας το ζήτημα της ουράνιας δυναμικής κι ο Γαλιλαίος το ζήτημα της γήινης μηχανικής. Με την ολοκλήρωση του έργου που αυτοί εγκαινίασαν, πραγματοποιήθηκαν τα μεγαλύτερα επιτεύγματα του 17ου αιώνα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ

J

Ο

ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

Κέπλερ και ο Γαλιλαίος δεν ήταν οι μόνοι επιστήμονες

στην ανατολή του 17ου αιώνα που προσέφεραν έργο τόσο σημαντικό για την πορεία της επιστήμης. Ακριβώς το 1600, ένας Άγγλος γιατρός, ο Γουίλιαμ Γκίλμπερτ (William Gilbert, 1544-1603), δημοσίευσε ένα σύγγραμμα με τίτλο Περί τον μαγνήτον^, ένα από τα ελάσσονα κλασικά έργα της επιστημονικής επανάστασης. Ο Γκίλμπερτ αναγνωρίζεται απ' όλους ως θεμελιωτής του σύγχρονου μαγνητισμού, και το βιβλίο του εκθέτει με χαρακτηριστικό τρόπο την επικρατούσα φιλοσοφία για τη φύση. Το Περί τον μαγνήτον, με τον φανερά πειραματικό -αν όχι εμπειρικό- τρόπο που αντιμετωπίζει το θέμα, έρχεται σε σαφή αντίθεση με το έργο του Γαλιλαίου. Ο Γαλιλαίος θεωρούσε τα πειράματα κυρίως επινοήσεις για να πείσει τους άλλους. Ο ίδιος ήταν έτοιμος να ανακοινώσει με απόλυτη βεβαιότητα τα αποτελέσματά τους χωρίς να μπει στον κόπο να τα εκτελέσει. Ο Γκίλμπερτ, αντίθετα, ανέλαβε να τεκμηριώσει εμπειρικά τα βασικά δεδομένα για τον μαγνητισμό. Μερικά από αυτά που αναφέρει, και που θέλησε να διαπιστώσει κι ο ίδιος, μας δίνουν μια ιδέα για το ιδιαίτερο δέος που περιέβαλλε τον μαγνήτη. Ήταν το χαρακτηριστικότερο παράδειγμα των άρρητων και μυστικών δυνάμεων με τις οποίες πίστευαν ότι έβριθε το 9. De ma^nete.

57 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σύμπαν. Λέγονταν πολλές τέτοιες ιστορίες, όπως για μαγνητικά όρη που ορθώνονταν στη θάλασσα κι άρπαζαν τα καρφιά απ' όσα καράβια αρμένιζαν κοντά τους. Χρησιμοποιούσαν τους μαγνήτες σαν φυλαχτά για τις μάγισσες, κι επίσης τους κατάπιναν σαν φάρμακο (αφού πρώτα έσπαζαν τον μαγνητίτη και τον έκαναν σκόνη) για να γιατρεύουν διάφορες αρρώστιες. Πίστευαν ότι ένας μαγνήτης κάτω από το μαξιλάρι διώχνει τις μοιχαλίδες από το κρεβάτι τους. (Η δοξασία είχε προφανώς αντρική προέλευση και δεν ήταν μόνο η τύχη που έκανε απ' ό,τι φαίνεται άτρωτους τους μοιχούς.) Ο Γκίλμπερτ βάλθηκε να διαχωρίσει την πραγματικότητα από τον μύθο και να εξακριβώσει πειραματικά την αλήθεια για τη μαγνητική δράση. Είναι άραγε αλήθεια ότι τα διαμάντια έχουν τη δύναμη να μαγνητίζουν τον σίδηρο; Αφού πειραματίστηκε με εβομήντα πέντε διαμάντια, ο Γκίλμπερτ ήταν έτοιμος να δώσει την απάντηση: δεν είναι αλήθεια. Ο Γκίλμπερτ δεν ήταν ο πρώτος που ερεύνησε συστηματικά τους μαγνήτες, ούτε ήταν δικές του ανακαλύψεις όλα όσα διαπίστωσε. Παρ' όλα αυτά, η συστηματική παρουσίαση στο Περί τον μαγνήτον μπορούμε να πούμε ότι προσδιόρισε τις βασικές αλήθειες για τον μαγνητισμό. Ώς τότε τα μαγνητικά φαινόμενα συγχέονταν συχνά με φαινόμενα στατικού ηλεκτρισμού. Ο Γκίλμπερτ έκανε τη διάκριση ανάμεσα στα μεν και στα δε, οριστικά και με σαφήνεια. Με άφθονα πειραματικά στοιχεία έδειξε ότι και η ίδια η γη είναι ένας τεράστιος μαγνήτης και υποστήριζε ότι η έλξη είναι απλώς ένα από τα πέντε μαγνητικά φαινόμενα (ή «κινήσεις» όπως τα αποκαλούσε). Τα άλλα τέσσερα, η διεύθυνση, η μεταβολή (εμείς την ονομάζουμε απόκλιση), η έγκλιση και η περιστροφή, είχαν όλα σχέση με το μαγνητικό πεδίο της γης και ο Γκίλμπερτ απέδιδε μεγαλύτερη σημασία σ' αυτά παρά στην έλξη. Το σύγγραμμα του Γκίλμπερτ, στο οποίο τεκμηριώνονται με ακλόνητα στοιχεία πολλά από αυτά που μας είναι σήμερα γνωστά από τη στοιχειώδη φυσική, συχνά χαρακτηρίζεται το πρώτο παράδειγμα εφαρμογής της σύγχρονης πειραματικής επιστήμης. Ωστόσο, αν το διαβάσουμε προσεκτικά και προ-

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

^

σπαθήσουμε να καταλάβουμε όχι μόνο αυτά που ενστερνίστηκε η σύγχρονη επιστήμη αλλά και όσα υποστήριζε ο Γκίλμπερτ, εμφανίζονται και πολλά που μας είναι λιγότερο οικεία. Ο τίτλος υπόσχεται ήδη περισσότερα απ' όσα περιμένει ο αναγνώστης του 20ού αιώνα από ένα κείμενο με θέμα τον μαγνητισμό: Περί τον μαγνήτον, των μαγνητικών σωμάτων και περί της Γης, τον μέγα μαγνήτον: Νέα Φνσιολογία αποδεδειγμένη δια πλείστων επιχειρημάτων και πειραμάτων. Νέα φυσιολογία, δηλαδή νέα φιλοσοφία για τη φύση. Ο Γκίλμπερτ δεν θεωρούσε τον μαγνητισμό απλό φαινόμενο, ένα από τα πολλά που εμφανίζονται στη φύση, αλλά κλείδα για την κατανόηση του όλου. Το όλον, όπως το εννούσε αυτός, δεν ήταν λιγότερο άρρητο και μυστικό από τις θρυλούμενες δυνάμεις του μαγνήτη, που τις εξέτασε τόσο προσεκτικά. Στη φιλοσοφία του Γκίλμπερτ, ενώ η ηλεκτρική έλξη είναι η ορατή δράση που επιφέρουν αόρατες αναθυμιάσεις, η μαγνητική έλξη είναι άυλη δύναμη. Τα υλικά σώματα δεν την αναχαιτίζουν και οι μαγνήτες έλκουν τον σίδηρο ακόμα κι όταν βρίσκονται πίσω από γυαλί, ξύλο ή χαρτί. Κι αν ο σίδηρος προστατεύει τα σώματα από την έλξη, αυτό γίνεται όχι επειδή εμποδίζει την ελκτική δύναμη αλλά επειδή την εκτρέπει. Ιδιαίτερα αποκαλυπτικό για τον Γκίλμπερτ ήταν το προσόν του μαγνητίτη να διεγείρει τη μαγνητική ικανότητα που διαθέτει ένα κομμάτι σίδερο χωρίς να χάνει στο ελάχιστο τη δική του δραστικότητα. Ο σίδηρος (ή ο μαγνητίτης, γιατί αυτά τα δύο είναι όμοια κατά τη γνώμη του) είναι γνήσια γήινη ύλη. Ο μαγνητισμός είναι εγγενής του δύναμη, δύναμη που τη χάνει πολύ δύσκολα και είναι πάντοτε έτοιμος να την ανακτήσει. Χρησιμοποιώντας τις κατηγορίες της αριστοτέλειας μεταφυσικής, υποστήριξε ότι αν ο ηλεκτρισμός είναι ενέργεια της ύλης, ο μαγνητισμός είναι ενέργεια της μορφής. Ο μαγνητισμός είναι η ενεργητική αρχή της αρχικής γήινης ύλης. «Τα μαγνητικά σώματα έλκουν λόγω πρωταρχικών ιδιοτήτων της μορφής τους, ή μάλλον λόγω πρωτεύουσας έμφυτης δύναμης. Η μορφή αυτή είναι μοναδική και ιδιαί-

59 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τερη· είναι η μορφή των πρωτων και κυρίων σφαιρών και αποτελείται από ομογενή και μη αλλοιωμένα μέρη τους* είναι η ίδια η οντότητα και η ύπαρξη που μπορούμε να ονομάσουμε πρωτεύουσα ριζική και αστρική μορφή' δεν είναι η πρώτη μορφή του Αριστοτέλη, αλλά εκείνη η μοναδική μορφή που διατηρεί και διέπει τη δική της σφαίρα. Τέτοια μορφή υφίσταται μία μέσα σε κάθε σφαίρα - στον ήλιο, στη σελήνη, στα άστρα* και στη γη μία υφίσταται, κι αυτή τη γνήσια μαγνητική δύναμη ονομάζουμε πρωτεύουσα ενέργεια.» Όπως ανέφερε σ' ένα άλλο σημείο, «η γνήσια γήινη ύλη είναι προικισμένη με μια αρχέγονη και με μια ενεργό μορφή». Με κάποιους σαφέστερους ίσως όρους, ταύτιζε τον μαγνητισμό με την ψυχή της γης. Η λέξη «έλξη» είναι ακατάλληλη για τη μαγνητική δράση. Όπως έλεγε ο Γκίλμπερτ, η έλξη υπονοεί βία και εξαναγκασμό, και χρησιμοποιείται σωστά για την ηλεκτρική δράση. Αντίθετα, η μαγνητική κίνηση εκφράζει εκούσια συγκατάθεση και ενότητα. Αναπόφευκτα οι δύο πόλοι παρέπεμπαν στα δύο φύλα και, με γλώσσα που ταίριαζε μάλλον στη ελευθεριότητα της εποχής της Αγγλικής Παλινόρθωσης παρά στην εποχή της Μεταρρύθμισης, είπε ότι ο μαγνητίτης εναγκαλίζεται τον σίδηρο κι έτσι γεννιέται ο μαγνητισμός. Τα άλλα είδη μαγνητικής δράσης φαίνονταν στον Γκίλμπερτ πιο σημαντικά απ' ό,τι η λεγόμενη έλξη. Η διεύθυνση, η μεταβολή, η έγκλιση -αυτές οι κινήσεις (ή περιστροφές) εκφράζουν το νου που βρίσκεται πίσω απ' όλα και που διατηρεί την τάξη του κόσμου. Ο Γκίλμπερτ θεωρούσε ότι ο Βορράς και ο Νότος είναι υπαρκτές διευθύνσεις στο σύμπαν και ότι η μαγνητική ψυχή της γης υπάρχει για να κατευθύνει και να διευθετεί. Η πυξίδα ήταν «ο δάκτυλος του Θεού» και έλεγαν ότι ο σίδηρος, όταν του στερούσαν τον μαγνητισμό του, περιπλανιόταν άσκοπα, χαμένος. Η έγκλιση της βελόνας μετρούσε το γεωγραφικό πλάτος και η μεταβολή ίσως μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μετριέται το γεωγραφικό μήκος. Η πέμπτη κίνηση του Γκίλμπερτ, η περιστροφή, προϋπέθετε ότι η μαγνητική ψυχή της γης είχε ακόμα

Η MHXANOKPATIA

39

και διανοητική ικανότητα. Με τη λέξη περιστροφή εννοούσε την ημερήσια περιστροφή της γης γύρω από τον άξονά της, κίνηση που απέδιδε στον μαγνητισμό, όπως απέδιδε σ' αυτόν και τη σταθερή διεύθυνση του πόλου της γης καθώς αιττή κινείται γύρω από τον ήλιο. Καθώς βρίσκεται κοντά στον ήλιο, διαβεβαίωνε ο Γκίλμπερτ, η ψυχή της γης αντιλαμβάνεται το μαγνητικό του πεδίο και, κάνοντας τη λογική σκέψη ότι η μια πλευρά θα καεί ενώ η άλλη θα παγώσει αν δεν ενεργήσει, επιλέγει να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της. Μάλιστα επιλέγει να έχει κλίση ως προς τον άξονά της για να προκαλεί τη μεταβολή των εποχών. Το πρότυπο σύγγραμμα της σύγχρονης πειραματικής επιστήμης αποδεικνύεται πραγματικά πολύ παράξενο βιβλίο. Ή μάλλον είναι παράξενο για τους αναγνώστες του 20ού αιώνα. Το 1600, ωστόσο, όσα ανέφερε θα πρέπει να φαίνονταν πολύ οικεία, γιατί εξέφραζε μία από τις επικρατέστερες φιλοσοφίες για τη φύση, αυτή που ονομάστηκε φυσιοκρατία της Αναγέννησης. Στον Γκίλμπερτ, όπως και σε πολλούς σύγχρονούς του, η φύση φαινόταν πραγματικά να σφύζει από ζωή. Ο μαγνητισμός της αρχικής γήινης ύλης ήταν αντίστοιχος με τις ενεργητικές αρχές που ήταν παρούσες στα πάντα. Δεν υπήρχε πουθενά ύλη χωρίς ζοίή, ούτε ύλη χωρίς αντίληψη. Όπως συνδέονται τα μαγνητικά σοψατα ^«l ενο)νονται με εκούσια συγκατάθεση, έτσι και όλα τα σώματα έχουν μεταξύ τους σχέσεις συμπάθειας και αντιπάθειας, με τις οποίες τα όμοια ανταποκρίνονται στα όμοια και απορρίπτουν τα ανόμοια. Η μαγνητική έλξη ήταν πραγματικά το καλύτερο παράδειγμα των άρρητων δυνάμεων που αφθονούν στο ανιμιστικό σύμπαν της φυσιοκρατίας της Αναγέννησης. Ο ίδιος ο εμπειρισμός του Γκίλμπερτ εμφανίζεται ως άλλη άποψη της ίδιας φιλοσοφίας. Ενώ ο σχολαστικός αριστοτελισμός είχε υποστηρίξει τη λογική τάξη της φύσης, που μπορούσε να τη διερευνήσει ο ανθρώπινος νους, η φυσική φιλοσοφία του 16ου αιώνα διακήρυσσε ότι το μυστήριο της φ^ύσης είναι αδιαπέραστο από την ανθρώπινη διάνοια. Με την εμπειρία, και μόνο με την εμπειρία, μπορεί να γνωρίσει κανείς τις απόκρυφες δυνάμεις που δεσπόζουν στο

40

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σύμπαν. Όπως υποδηλώνοιτν οι λέξεις «συμπάθεια» και «αντιπάθεια», και όπως δείχνει καθαρά η μαγνητική "ψυχή του Γκίλμπερτ, οι απόκρυφες δυνάμεις της φύσης αποδίδονταν με όρους συναφείς προς την ψυχή, Η φυσιοκρατία της Αναγέννησης ήταν προβολή του ανθρώπινου ψΐίχισμού στη φύση και απεικόνιζε ολόκληρη τη φύση σαν μια τεράστια φαντασμαγορία ψιλικών δυνάμεων. Το Περί τον μαγνήτον του Γκίλμπερτ ήταν μια σχετικά συγκρατημένη αν και γνήσια έκφραση ενός από τους καθιερωμένους τρόπους αντιμετώπισης της φύσης. Αν και η φυσιοκρατία της Αναγέννησης γνώρισε τη μεγαλύτερη ακμή της τον 16ου αιώνα, ο Γκίλμπερτ δεν ήταν ο τελευταίος της εκπρόσωπος, κάθε άλλο. Στις αρχές του Που αιώνα η επίδρασή της διαμόρφωσε τις χαρακτηριστικές από-ψεις των χημικών που ήταν οπαδοί του Παράκελσου. Ο Ιωάννης Βαπτιστής Βαν Χέλμοντ (Jean-Baptiste van Helmont, 1579-1644) ήταν ο τελευταίος μεγάλος αυτής της σχολής. Είναι γνο^στό ότι ο Βαν Χέλμοντ θεωρούσε ότι η ύλη από την οποία σχηματίζονται τα πάντα είναι το νερό. Στο περίφημο πείραμά του φύτεΛ|)ε ένα μικρό δέντρο σε χώμα που είχε ζυγίσει προσεκτικά, το πότιζε ανελλιπώς, κι όταν μεγάλωσε αρκετά χώρισε το χώμα από τις ρίζες και το ζύγισε ξανά. Η ποσότητα του χώματος είχε μεΐ03θεί ελάχιστα, άρα όλη η αύξηση του βάρους του δέντρου θα έπρεπε να οφείλεται στο νερό, που είχε στο μεταξύ μετατραπεί σε στερεό ξύλο. Κατά τον Βαν Χέλμοντ το πείραμα με το δέντρο ταίριαζε απόλιπα με τις θεωρίες της βιταλιστικής φυσικής φιλοσοφίας. Το νερό - η ύλη, δηλαδή- αντιστοιχεί στη θηλυκή αρχή, που για να γονιμοποιηθεί και να ζωντανέψει χρειάζεται την αρσενική σπερματική ή ζωτική αρχή. Τίποτα δεν γεννιέται στη φύση «ή μη μόνον εκ καταστάσεως του ύδατος εγκύου», έλεγε, και δεν εννούσε μόνον αυτά που θεωρούμε σήμερα οργανικά. Βέβαια, η ζωτική ή σπερματική αρχή αποτελούσε το βαθύτερο είναι του κάθε όντος, την ίδια την πηγή όσων είναι και όσων κάνει. Την αποκαλούσε εικόνα του αρχιεργάτη, μια εικόνα κάθε άλλο παρά νεκρή, με «πλήρη γνώση» του τι πρέπει να κάνει και με τη δύναμη να πραγματώνεται. Η ζωτική αρχή «ενδύεται ευθύς μανδύα σαρκός» και

Η SmXANOKPATLA

41

πλάθοντας την ύλη κατ' εικόνα δημιουργεί, το σώμα που ζωντανεύει. Η μαγνητική έλξη κάθε άλλο παρά ανώμαλη φαινόταν στον Βαν Χέλμοντ, όπο^ς άλλωστε και στον ΓκΙλμπερτ. Ήταν μάλιστα το πρότυπο της ενέργειας σ' αυτόν τον έμψυχο κόσμο. Υπάρχουν, έλεγε, «μαγνητισμός και δυνάμεις επιρροής έμφυτες και ίδιες εις τα πάντα». Τα πάντα είναι εφοδιασμένα με κάτι σαν αντίληψη, με την οποία αντιλαμβάνονται ποια σώματα είναι όμοια μ' αυτά και ποια είναι ξένα, τις συμπάθειες και τις αντιπάθειες όπως τις ονόμαζε. Ένα από τα θέματα που ενδιέφεραν περισσότερο τον Βαν Χέλμοντ ήταν η συμπαθητική αλοιφή που θεραπεύει τις πληγές με επάλειψη όχι της πληγής αλλά του όπλου που την προκάλεσε. Παρόμοια ήταν και η (χρχή που εξη^/ούσε γιατί τρέχει το αίμα των δολοφονημένίον όταν πλησιάσει ο δολοφόνος: το πνεύμα του αίματος αντιλαμβάνεται την παρουσία του θανάσιμου εχθρού του, βράζει από οργή, και γι' αυτό χύνεται. Ο Βαν Χέλμοντ θεωρούσε το δόγμα του ενσυνείδητη απόρριψη του υλισμού, επιβεβαίωση της ανίοτερότητας του πνεύματος. Η αριστοτέλεια φιλοσοφία αποδίδει ενεργητικό ρόλο μέσα στη φύση σ' αυτό που ο Βαν Χέλμοντ αποκάλεσε πολύ εντυπωσιακά «έφεση της ύλης προς την ακολασία». Ισχύει ακριβώς το αντίθετο, διαβεβαίωνε, ο υλικός κόσμος «διέπεται πάντα και οριοθετείται από το Άυλο και το Αόρατο». Πώς μπορεί ο άνθρο^πος να αποκτήσει γνώση των ζωτικών αρχών που συνιστούν ττ]ν πραγματικότητα της φύσης; Οπωσδήποτε όχι με τη διανοητική ικανότητα, που πάντοτε παραποιεί και διαστρεβλώνει. «Η Λο^/ική», διακήρυσσε ο Βαν Χέλμοντ, «είναι αλυσιτελής», κι επίσης «δεκαεννέα συλλογισμοί δεν επιφ^έρουν ^'/νο^ση». Αντί για τη διάνοια, που μένει στην επιφάνεια, προτείνει τη νόηση, γιατί μόνον αντί] είναι αντάξια της αλήθειας τιυν πραγμάτων. Ο νους πρέπει να διεισδύσει ώς το βάθος, η νόηση πρέπει να πάρει «τη μορφήν των νοητών και τότε πράγματι η νόησις προς στιγμήν γίγνεται (ούτο^ς ειπείν) αυτό τούτο το νοητόν». Τα πράγματα «ομοιάζουν να συνομιλούν μεθ' ημών άνευ λόγων και η νόησις διατρυπά

42

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

αυτά, κλειστά όντα, κατά τρόπον ουχί διάφορον ή ως εάν ανέτεμνε και διηνοιγε αυτά». Μόνον η νόηση, με άμεση ενόραση της αλήθειας, γνωρίζει τα πράγματα όπως είναι και, γνωριζοντάς τα, γνωρίζει και τη λειτουργία τους. Πρόκειται για ένα ιδεώδες επιστημονικής γνώσης σύμφωνο με την παράδοση της φυσιοκρατίας της Αναγέννησης, εντελώς διαφορετικό από αυτό που έχουμε εμείς. Είναι το ιδεώδες του Φάουστ, ο επιστήμων-μάγος που οφείλει τις γνώσεις του στις άρρητες δυνάμεις της φύσης. «Διατί φοβούμαστε τόσον την λέξιν Μαγεία», διερωτάται ο Βαν Χέλμοντ, «δεδομένου ότι το σύνολον των ενεργειών είναι μαγικόν; Ουδέν διαθέτει οιανδήποτε δύναμιν προς ενέργειαν, η οποία δεν παράγεται από την φαντασίαν της μορφής αυτού και δη κατά τρόπον μαγικόν. Επειδή όμως η φαντασία αύτη είναι περιορισμένης ταυτότητος ή ομοιότητος, εις σώματα στερούμενα εκλογής, το αιτιατό απεδόθη λόγω αμαθείας, και μάλιστα χονδροειδώς, ουχί εις την φαντασίαν αυτού του πράγματος, αλλ' εις φυσικήν τινα ιδιότητα* πράγματι, εξ αγνοίας των αιτιών, υπεκαταστάθη το αίτιον δια του αιτιατού: ενώ, αντιθέτως, κάθε παράγων δρα επί του ιδίου αντικειμένου, και δη δια προαισθήματος του αντικειμένου τούτου, δια του οποίου διασπείρει την ίδιαν ενεργητικήν ιδιότητα μόνον επ' αυτού του αντικειμένου και ουχί ως έτυχεν δηλαδή, διεγερθείσης της φαντασίας εξ αισθήσεως του αντικειμένου, δια διαδόσεως ιδεατής οντότητος και συζεύξεώς της μετά της ακτίνος της παθητικής οντότητος. Τούτη δε είναι η μαγική ενέργεια των φυσικών πραγμάτων. Η φύσις είναι τω όντι μάγισσα από πάσης απόψεως». Και να ποια ήταν η απάντηση του Καρτέσιου σ' όλα αυτά: «Είναι φυσικό να θαυμάζουμε περισσότερο τα πράγματα που βρίσκονται πιο πάνω από εμάς παρά εκείνα που βρίσκονται πιο κάτω ή στο ίδιο επίπεδο μ' εμάς. Αν και τα

Η ΝίΗΧΑΝΟΚΡΑΉΑ

43

σύννεφα βρίσκονται ελάχιστα πιο αρηλά από τις κορυφές ορισμένων βοιτνών, παρ' όλα αυτά, εμείς, επειδή πρέπει να στρέψουμε το βλέμμα στον ουρανό για να τα δούμε, φανταζόμαστε ότι είναι τόσο ψηλά που οι ποιητές και οι ζωγράφοι βλέπουΛ' σ' αιπ:ά τον θρόνο του Θεού. Όλα αυτά με κάνουν να ελπίζω ότι αν με την πραγματεία τούτη εξηγήσω τη φύση των νεφ(όν τόσο καλά ώστε να μην συντρέχει πλέον λόγος να θαυμάζουμε όσα βλέπουμε σ' αυτά ή ό,τι έρχεται στη γη απ' αυτά, τότε Οα γίνει πιστευτό και ότι με τον ίδιο τρόπο είναι δυνατό να ανακαλύι|)ουμε τις αιτίες όσων βρίσκονται πάνοο από τη γη και μας φαίνονται θαυμαστά.» Τον 17ο aiojva ο Καρτέσιος εκπροσωπούσε την ανερχόμενη τάση της φυσικής φιλοσοφίας, ενώ η φωνή του Βαν Χέλμοντ ήταν ένας από τους τελευταίους αντίλαλους μιας φθίνουσας παράδοσης. Η φυσιοκρατία της Αναγέννησης βασιζόταν σε τελική ανάλυση στην πεποίθηση ότι η φύση είναι ένα μυστήριο που η ανθρώπινη διάνοια δεν μπορεί ποτέ να μετρήσει το βάθος του. Η πς)οτροπή του Καρτέσιου, από την άλλη, να αντικατασταθεί το δέος με την κατανόηση, εξέφραζε την απόλυτη πεποίθηση ότι η φύση δεν περικλείει κανένα απρόσιτο μυστήριο, ότι είναι απολύτως διαπερατή από το λογικό. Σ' αυτό το υπόβαθρο ο 17ος αιώνας οικοδόμησε τη δική του θεωρία για τη φύση, τη μηχανοκρατία. Η μηχανοκρατία δεν είναι δημιούργημα ενός ανθρώπου. Σ' όλους τους επιστημονικούς κύκλους της Δυτικής Ευρώπης παρατηρούμε την πρώτη πεντηκονταετία του Που αιώνα κάποια μετακίνηση προς τη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση, μετακίνηση που φJαίvεται να είναι αυθόρμητη, από αντίδραση στη φυσιοκρατία της Αναγέννησης. Ενώ διαφαίνεται ήδη στα έργα του Γαλιλαίου και του Κέπλερ, απέκτησε σαφείς διαστάσεις στα κείμενα του Μερσέν, του Γκασαντί και του Χομπς, για να μην αναφέρουμε κι άλλους, λιγότερο γνωστούς. Πάντως στη στροφή προς τη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση με^'αλύτερη ήταν η επιρροή του Καρτέσιου (Ren^ Descartes, 1596-1650), που παρά τις υπερβολές του έδωσε στη διατύπωσή

44

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

της έναν βαθμό φιλοσοφικής αυστηρότητας που έλειπε ιδιαίτερα και που δεν επιτιτ|^άνεται πουθενά αλλού. Με τον περίφημο καρτεσιανό δυαδισμό ο δημιουργός του προσέφερε στην αντίδραση προς τη φυσιοκρατία της Αναγέννησης τη μεταφυσική της δικαίωση. Καθετί που έχει υπόσταση, υποστήριζε, αποτελείται από δυο ουσίες. Αυτό που θα λέγαμε πνεύμα είναι ουσία που χαρακτηρίζεται από την ενέργεια της σκειρης, ενώ ουσία του υλικού κόσμου είναι η έκταση. Res cogitans και res extensa - ο Καρτέσιος τα όρισε με τέτοιο τρόπο ώστε να τα διακρίνει και να τα διαχωρίσει απόλυτα. Στη νοητική ουσία δεν μπορούμε να αποδώσουμε καμία ιδιότητα χαρακτηριστική της ύλης - ούτε έκταση, ούτε τόπο, ούτε κίνηση. Ιδιότητα της είναι η σκέψη και μόνον η σκέψη, που περιλαμβάνει όλες τις νοητικές ενέργειες. Από την άποψη της φυσικής επιστήμης το σημαντικότερο αποτέλεσμα της διχοτομίας ήταν ο αυστηρός αποκλεισμός κάθε ψυχικού χαρακτηριστικού από την υλική φύση. Η μαγνητική ψυχή που απέδιδε στον κόσμο ο Γκίλμπερτ δεν είχε θέση στον φυσικό κόσμο του Καρτέσιου, ούτε και οι ενεργητικές αρχές του Βαν Χέλμοντ. Ο Καρτέσιος διάλεξε σκόπιμα την παθητική μετοχή, extensa, για να δείξει την αντίθεση με την ενερ^/ητική μετοχή, cogitans, που τη χρησιμοποίησε για να χαρακτηρίσει το χώρο του πνεύματος, επειδή ήθελε να τονίσει ότι η φ^ύση είναι αδρανής και δεν διαθέτει δικές της ενεργητικές πηγές. Στη φυσιοκρατία της Αναγέννησης, ο νους και η ύλη, το πνεύμα και το σώμα, δεν θεωρούη'ται χωριστές οντότητες. Η βαθύτερη υπόσταση κάθε σο)ματος είναι η ενεργητική αρχή του, που διαθέτει έστω και εν μέρει τα χαρακτηριστικά του νου ή του πνεύματος. Η αριστοτέλεια αρχή της «μορφής» είχε διαδραματίσει ανάλογο ρόλο σε μια πιο εκλεπτυσμένη φιλοσοφία για τη φύση. Αποτέλεσμα του καρτεσιανού δυαδισμού, αντίθετα, ήταν να αφαιρέσει με χειρουργική ακρίβεια κάθε ψυχικό ίχνος από την υλική φύση, αφ;ήνοντάς τη χωρίς ζωή, σαν έναν τόπο που τον χτυπούν βίαιες ριπές αδρανούς ύλης. Ήταν μια αντίληψη για τη φύση που κατέπλησσε με την ψυχρότητά της, αλλά και επινοημένη με θαυμαστή τέχνη για τους σκοπούς της σύγχρονης επιστή-

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΊΊΑ

45

μης. Ελάχιστοι ακολούθησαν κατά γράμμα την αυστηρότητα της καρτεσιανής μεταφυσικής κι ωστόσο σχεδόν όλοι οι σημαντικοί επιστήμονες στη δεύτερη πεντηκονταετία του αιώνα αποδέχτηκαν ασυζητητί τον δυαδισμό σώματος και πνεύματος. Η φύση της σύγχρονης επιστήμης είχε γεννηθεί. Ο Καρτέσιος είχε πλήρη επίγνωση του επαναστατικού του ρόλου σε σχέση με την ώς τότε φιλοσοφική παράδοση. Στο έργο του Λόγος περί της Μεθόόον^^ (1637) περιέγραψε την αντίδρασή του στην παράδοση, όπο3ς τον είχε εισαγάγει σ' αυτή η εκπαίδευσή του. Είχε ξεκινήσει πιστεύοντας στη διαβεβαίωση ότι στο τέλος θα κατακτούσε τη γνώση. Δυστυ*χώς, αντί γι' αυτό, βρέθηκε στο έλεος της αμφιβολίας. Έρευνες και αντιπαραθέσεις επιχειρημάτων δυο χιλιάδων χρόνων είδε τελικά ότι δεν είχαν καταλήξει σε κανένα οριστικό συμπέρασμα. Στη φιλοσοφία, έλεγε, «ό,τι και να σκεφτεί κανείς, όσο παράξενο κι απίστειπο κι αν είναι, έχει υποστηριχτεί κάποτε από κάποιον φιλόσοφο». Ο Καρτέσιος πήρε την απόφαση να καθαρίσει το μυαλό του από το παρελθόν. Αμφισβητώντας συστηματικά τα πάντα, θα υπέβαλλε κάθε ιδέα σε αυστηρή εξέταση και θα απέρριπτε εκείνα για τα οποία υπήρχε και η παραμικρή αμφιβολία, ώσπου να καταλήξει σε κάποια πρόταση που δεν θα επιδεχόταν αμφισβήτηση, αν υπήρχε καμία τέτοια. Πάνο3 στην πρόταση αυτή, όπως σε στέρεο βράχο, θα έκτιζε από την αρχή το οικοδόμημα της •'^ώσης που θα είχε την ίδια στερεότητα με τα θεμέλιά του, οικοδόμημα καινούριο που θα θεμελιωνόταν με το λογικό και μόνο. Από την πλεονεκτική θέση που μας δίνει η χρονική απόσταση διαπιστώνουμε ότι είχε αποκηρύξει το παρελθόν πολύ λιγότερο απ' όσο πίστευε. Παρ' όλα αυτά, η μηχανοκρατική του αντίληψη για τη φύση ήταν μια απότομη ρήξη με την επικρατούσα θεώρηση, δηλαδή τη φυσιοκρατία της Αναγέννησης, κι επίσης εξ ίσου σχεδόν και με τον αριστοτελισμό. Ami] η αντίληψή του, να κάνει καινούρια αρχή, εξέφραζε και την επιστήμη του 17ο αιώνα συνολικά. Ο Καρτέσιος, όπως ξέρουμε όλοι, βρήκε τον στέρεο βράχο 10. Discours de la Methode.

46

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

που αναζητούσε, αυτό που δεν μπορούσε να αμφισβητηθεί. Ήταν η πρόταση cogito ergo sum (σκέπτομαι, άρα υπάρχω). Το cogito έγινε το θεμέλιο του νέου οικοδομήματος της ^^νώσης. Από αυτό έφτασε με λογικούς συλλογισμούς στην ύπαρξη του Θεού, κι έπειτα στην ύπαρξη του υλικού κόσμου. Κατά τη διαδικασία της αμφισβήτησης, ένα από τα πρώτα που είχαν απαλειφθεί ήταν η ύπαρξη του εξωτερικού κόσμου, επειδή φαινόταν να εξαρτάται από τη μαρτυρία των αισθήσεων, και η φανερή τάση των αισθήσείον να σφάλλουν την είχε θέσει υπό αμφισβήτηση. Με τα νέα σταθερά θεμέλια πίστευε ότι ήταν πλέον ικανός να αποδείξει, ως συμπέρασμα επίσης αναμφισβήτητο, ότι ο εξωτερικός κόσμος υπάρχει. Ωστόσο στο συμπέρασμα αυτό προσέθεσε κι έναν όρο, που για το έργο της επιστημονικής επανάστασης ήταν ίσως η πιο σημαντική ρήση του 1 Του αιώνα. Αν και η ύπαρξη του φυσικού κόσμου αποδεικνύεται με αναγκαία επιχειρήματα, αυτός ο κόσμος δεν είναι κατ' ανάγκη όμοιος με εκείνον που αναπαριστούν οι αισθήσεις. Οι αληθινές ιδιότητες της αριστοτέλειας φιλοσοφίας έμπαιναν κι αντές στο περιθθ)ριο του φυσικού κόσμου, όπου βρίσκονταν ήδη οι συμπάθειες, οι αντιπάθειες και οι απόκρυφες δυνάμεις. Τα σώματα φαίνονται κόκκινα, είχε πει ο Αριστοτέλης, λόγω της ερυθρότητας της επιφάνειάς τους, και ζεστά ςχχίνονται επειδή διαθέτουν την ιδιότητα της θερμότητας. Οι ιδιότητες υπάρχουν αληθινά, αποτελούν μία από τις κατηγορίας τού είναι, και με τις αισθήσεις μας αντιλαμβανόμαστε απευθείας την πραγματικότητα. Δεν είναι έτσι, αντέτεινε ο Καρτέσιος. Αν νομίζουμε ότι το κόκκινο χρώμα ή η θερμότητα ενυπάρχουλ' στα σώματα, αυτό σημαίνει ότι προβάλλουμε στον φυσικό κόσμο τα δικά μας αισθήματα, ακριβώς όπως η φυσιοκρατία της Αναγέννησης προέβαλλε σ' αυτόν τις ψΐ-ίχικές λειτουργίες. Στην πραγματικότητα τα σώματα αποτελούνται μόνο από κινούμενα υλικά σωμάτια και όλες οι φαινομενικές τους ιδιότητες (με μόνη εξαίρεση την έκταση) είναι απλώς αισθήματα, που προκαλούνται όταν στα νεύρα προσκρούουν κινούμενα σώματα. Ο οικείος κόσμος της εμπειρίας των αισθήσεων αποδεικνύεται απλή \|^ευδαίσθηση, σαν τις άρ-

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΊΑ

47

ρητές όίΓνάμεις της φυσιοκρατίας της Αναγέννησης. Ο κόσμος είναι μηχανή που απαρτίζεται από αδρανή σώματα και κινείται από φυσική αναγκαιότητα, ανεξάρτητα από το αν υπάρXOirv νοήμονα όντα. Αυτή ήταν η βασική θέση της μηχανοκρατικής αντίληψης για τη φύση. Στις πραγματείες του Διοπτρική (1637) και Μετεωρολίχ/ία (1637), καθώς και στις Αρχές της φιλοσοφίας^^ (1644), ο Καρτέσιος παρουσίασε αναλυτικά τις λεπτομέρειες της μηχανοκρατικής του άποψης. Ένας από τους θεμέλιους λίθους της ήταν η αρχή της αδράνειας. Η μηχανοκρατία υποστήριζε ότι όλα τα φυσικά φαινόμενα προκαλούνται από κινούμενα υλικά σίομάτια - ότι έτσι πρέπει να προκαλούνται αφού η φυσική υπόσταση απαρτίζεται από κινούμενα υλικά σο^μάτια. Ποια είναι όμως η αιτία της κίνησής τους; Εφ' όσον η ύλη είναι εξ ορισμού κάτι αδρανές, συνειδητά απογυμνωμένο από ενεργητικές αρχές, είναι φανερό ότι δεν μπορεί να αποτελεί η ίδια την αιτία της κίνησής της. Τον 17ο αιώνα όλοι συμφωνούσαν ότι η κίνηση προέρχεται από τον Θεό. Εν αρχή, ο Θεός δημιούργησε την ύλη και την έθεσε σε κίνηση. Γιατί όμως η ύλη συνεχίζει να κινείται; Η επιμονή, ακριβώς, με την οποία η μηχανοκρατική αντίληψη αποκήρυσσε τις ενεργητικές αρχές σήμαινε ότι μόνο η αρχή της αδράνειας μπορούσε να την κάνει να γίνει βιο^σιμη φιλοσοφία για τη φύση. Δεν απαιτείται κανένα αίτιο για να συνεχίζει να κινείται η ύλη, υποστήριζε. Η κίνηση είναι κατάσταση και συνεχίζεται όσο δεν επενεργεί κανένας εξωτερικός παράγοντας για να τη μεταβάλει, όπως συμβαίνει με ό>χς οι καταστάσεις στις οποίες μπορεί να βρεθεί η ύλη. Μπορεί να μεταβιβαστεί από το ένα σώμα στο άλλο, με την κρούση, αλλά η κίνηση καθ' εαυτή παραμένει ακατάλυτη. Ο Καρτέσιος επιχείρησε να αναλύσει την κρούση με βάση τη διατήρηση της συνολικής ποσότητας της κίνησης, αρχή που προσε^;^/ίζει την αρχή για τη διατήρηση της ορμής που διαμορφώθηκε αρ^/ότερα τον ίδιο αιώνα. Αφού, όμως, πίστευε ότι η μεταβολή της διεύθυνσης και μόνο (χο^ρίς μεταβολή της ταχύ11. La diopirique, Les meteores, Principia philosophiae.

4«

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΉΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΗΙΕΤΉΜΗΣ

τητας) δεν συνεπάγεται αλλαγή της κατάστασης του άλλου σώματος, τα συμπεράσματα στα οποία οδηγήθηκε διαφέροιη' πολύ από αυτά που αποδεχόμαστε εμείς. Ωστόσο η ανάλυση της κρούσης από τον Καρτέσιο αποτέλεσε αφετηρία για τις επόμενες προσπάθειες, που απέδωσαν περισσότερους καρπούς. Πάντως, οι δικοί του νόμοι για την κρούση παρείχαν το πρότυπο κάθε δυναμικής δράσης. Στο μηχανοκρατικό σύμπαν, όπου δεν επιζούν οι ενεργητικές αρχές, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τουν σωμάτων οφείλονται μόνο στην κρούση. Δεν είναι τΐ7,σίο ότι αυτοί που συ^/κρότησαν τα δύο σπουδαιότερα μηχανοκρατικά συστήματα για τη φύση, ο Καρτέσιος κι ο Γκασαντί, συνέβαλαν επίσης σημαντικά στη διαμόρφωση της έννοιας της αδράνειας. Ο Γαλιλαίος είχε ορίσει την αδράνεια με βάση την κυκλική κίνηση που αντιστοιχεί στην ημερήσια περιστροφή της γης γύρω από τον άξονά της. Ο Καρτέσιος και ο Γκασαντί ήταν οι πρώτοι που υποστήριξαν ότι η αδρανειακή κίνηση πρέπει να είναι ευθύγραμμη κι ότι η κυκλική και η καμπυλόγραμμη κίνηση των σωμάτων οφείλονται σε εξωτερικά αίτια. Τότε, ισχυριζόταν ο Καρτέσιος, τα σώματα ασκούν συνεχώς μια τάση για να απομακρυνθούν από το κέντς>ο γύρω από το οποίο κινούνται. Αν και δεν επιχείρησε να εκφράσει το ποσοτικό μέτρο της τάσης, αποδεικνύοντας ότι υπάρχει αυτή η τάση απομάκρυνσης από το κέντρο, έκανε το πρίότο βήμα προς την ανάλυση των μηχανικών στοιχείων της κυκλικής κίνησης. Αν και για τον Καρτέσιο η κυκλική κίνηση έπαψε να εκφράζει την τέλεια κίνηση, συνέχισε να διατηρεί κεντρικό ρόλο στη φιλοσοφία του για τη φύση. Έπαψε να τη θεωρεί φυσική, αλλά συνέχισε να τη θε(ορεί αναγκαία. Στο σύμπαν του Καρτέσιου δεν υπάρχει κενό. Η εξίσωση της ύλης με την έκταση σημαίνει ότι κάθε εκτεταμένος χώρος εξ ορισμού πρέπει να είναι γεμάτος με ύλη, ή μάλλον, πρέπει να είναι ύλη. Κενό δεν μπορεί να υπάρξει. Αν δεν υπάρχει αδειανός χώρος όπου να μπορεί να κινηθεί ένα σώμα, τότε πώς είναι δυνατό να υπάρχει κίνηση; Είναι διτνατό, απαντά ο Καρτέσιος, μόνο επειδή κάθε κινούμενο σώμα κινείται στον χώρο που εκκενώνει, όπως θα

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

70

λέγαμε, την ίδια στιγμή. Με άλλα λόγια, δηλαδή, κάθε κινούμενο σωματίδιο στον γεμάτο αυτό χώρο πρέπει να συμμετέχει σε μια κυκλική κίνηση κινούμενης ύλης, όπως η στεφάνη ενός τροχού που περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Άρα κάθε κίνηση πρέπει να είναι κυκλική, αν και, βέβαια, η λέξη «κυκλική» εδώ αναφέρεται σε κλειστή τροχιά οποιουδήποτε σχήματος, όχι στον τέλειο κύκλο της Ευκλείδειας γεωμετρίας. Επειδή η κυκλική κίνηση, αν και αναγκαία, είναι αφύσικη, προξενεί φυγόκεντρες πιέσεις στον γεμάτο χώρο. Ο Καρτέσιος απέδιδε τα σπουδαιότερα φυσικά φαινόμενα σε τέτοιες πιέσεις. Η εισαγωγή της κίνησης στο άπειρο αυτό σύμπαν όπου δεν υπάρχει κενό συνεπάγεται πρώτα-πρώτα άπειρο αριθμό στροβίλων. Ο Καρτέσιος φανταζόταν τον στρόβιλο στον οποίο βρίσκεται το ηλιακό μας σύστημα σαν μια δίνη ύλης, τόσο μεγάλη ώστε η τροχιά του Κρόνου δεν αποτελεί παρά σημείο σε σχέση με το σύνολο. Ο στρόβιλος είναι γεμάτος κυρίως με μικρά σφαιρίδια που εξελίσσονται σε τέλειες σφαίρες με τις συνεχείς προσκρούσεις μεταξύ τους. Αυτές τις σφαίρες τις αποκαλούσε «δεύτερο στοιχείο». Το «πρώτο στοιχείο», ο «αιθέρας» όπως ονομαζόταν συχνά τον 17ο αιώνα, αποτελείται από απειροελάχιστα σωμάτια που γεμίζουν τους χώρους ανάμεσα στις σφαίρες του δεύτερου στοιχείου, καθώς και κάθε άλλο πόρο. Στο σύμπαν του Καρτέσιου υπάρχει και τρίτη μορφή ύλης, σωμάτια μεγαλύτερα, τα οποία απαρτίζουν τα μεγάλα σώματα που ονομάζουμε πλανήτες. Καθώς ολόκληρος ο στρόβιλος γυρίζει γύρω από τον άξονά του, τα σωμάτια που περιέχονται σ' αυτόν πασχίζουν να απομακρυνθούν από το κέντρο, αλλά αφού δεν υπάρχει πουθενά κενό, ένα σωμάτιο μπορεί να το κατορθώσει αυτό μόνο αν κινηθεί προς το κέντρο κάποιο άλλο. Όπως όλα τα σώματα, έτσι και οι πλανήτες τείνουν να απομακρυνθούν από το κέντρο, αλλά σε κάποια απόσταση απ' αυτό η τάση του πλανήτη να απομακρυνθεί εξουδετερώνεται από την τάση της ύλης του στροβίλου, η οποία κινείται με μεγάλη ταχύτητα πέρα από τον πλανήτη. Η τροχιά καθορίζεται από τη δυναμική ισορροπία μεταξύ της φυγόκεντρης τάσης του πλανήτη και της αντίθετης πίεσης που προκαλεί η φυγόκε-

50

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ντρη τάση της υπόλοιπης ύλης από την οποία αποτελείται ο στρόβιλος. Η θεωρία των στροβίλων ήταν το πρώτο ευλογοφανές σύστημα από αυτά που προτείνονταν για να αντικαταστήσουν τις κρυστάλλινες σφαίρες. Βέβαια, η ουράνια μηχανική του Κέπλερ είχε προηγηθεί, αλλά το σύστημα του Κέπλερ είχε θεμελιωθεί σε αρχές που απέρριπτε η μηχανοκρατία. Ο στρόβιλος του Καρτέσιου έγινε αποδεκτός, όπως ήταν αναμενόμενο, και επί μισό αιώνα κυριαρχούσε στη φυσιογραφία του ουρανού. Για να καταλάβουμε τον επιστημονικό τρόπο σκέψης του 17ου αιώνα πρέπει πρώτα να αντιληφθούμε τι προσπαθούσε και τι δεν προσπαθούσε να εξηγήσει. Ο στρόβιλος προσέφερε τη μηχανική αιτιολογία των σπουδαιότερων ουράνιων φαινομένων. Εξηγούσε γιατί μετακινούνται οι πλανήτες γύρω από τον ήλιο, όλοι στην ίδια κατεύθυνση και όλοι στο ίδιο (περίπου) επίπεδο. Εισάγοντας κάπως συγκαλυμμένα ορισμένους αυθαίρετους συντελεστές, εξηγούσε γιατί όσο πιο απομακρυσμένοι είναι οι πλανήτες από τον ήλιο τόσο πιο αργά κινούνται. Επιπλέον, όλα αυτά τα εξηγούσε ως αναγκαίες συνέπειες της κινούμενης ύλης, χωρίς να καταφεύγει στις άρρητες δυνάμεις. Ο στρόβιλος προσέφερε έναν τύπο μηχανοκρατικής εξήγησης πολύ σημαντικό για την επιστήμη του 17ου αιώνα και δεν είναι δύσκολο να καταλάβουμε τη γοητεία της θεωρίας. Εκείνο που δεν έγινε καμιά προσπάθεια να αντιμετωπιστεί με τον στρόβιλο ήταν οι ακριβείς λεπτομέρειες των πλανητικών τροχιών, ο χώρος δηλαδή της πρακτικής αστρονομίας. Ο Καρτέσιος δεν αναφέρει τους τρεις νόμους του Κέπλερ και είναι δύσκολο να φανταστούμε πώς θα μπορούσε να τους είχε συναγάγει από τον στρόβιλο. Αλλά εξ ίσου σημαντικό για την επιστήμη του 17ου αιώνα ήταν και το είδος της μαθηματικής περιγραφής που εκφράζουν οι νόμοι του Κέπλερ. Η μηχανοκρατία, που ασχολείται πρώτα απ' όλα με τη φυσική αιτία, εξέφραζε μια τάση αντίθεσης προς την πυθαγόρεια παράδοση της μαθηματικής περιγραφής. Το μεγαλύτερο επιστημονικό επίτευγμα του 17ον αιώνα, το έργο του Ισαάκ Νεύτωνα, διέλυσε αυτή τη διαχωριστική τάση.

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ 72

Το ηλιακό σύστημα δεν ήταν το μοναδικό θέμα της φιλοσοφίας του Καρτέσιου για τη φύση, ούτε ήταν το πιο δύσκολο. Η θεμελιώδης θέση της μηχανοκρατιας ήταν ότι όλα τα φαινόμενα της φύσης προκαλούνται από κινούμενη αδρανή ύλη. Και το φως; Καμιά φιλοσοφία για τη φύση δεν μπορεί να λέγεται ολοκληρωμένη αν δεν ασχολείται με το φως, και το φως φαίνεται να είναι από πρώτη άποψη το λιγότερο μηχανικό φαινόμενο. Ωστόσο, στο σύστημα του Καρτέσιου αποκαλύπτεται ως αναγκαία μηχανική συνέπεια του στροβίλου. Στο σύστημά μας κύρια πηγή φωτός είναι ο ήλιος, και ο ήλιος βρίσκεται επίσης στο κέντρο του στροβίλου. Είδαμε ήδη ότι η κυκλική κίνηση προξενεί φυγόκεντρες πιέσεις σε όλον τον στρόβιλο και η φυσική υπόσταση του φωτός δεν είναι παρά τέτοια πίεση. Όταν φτάνει στον αμφιβληστροειδή γίνεται αιτία να κινηθεί το οπτικό νεύρο, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί το αίσθημα που ονομάζουμε «φως». Επιπλέον, προσθέτει ο Καρτέσιος, εφόσον η πίεση είναι τάση προς κίνηση, ακολουθεί τους νόμους της κίνησης, και μπορεί να αποδειχθεί ότι οι νόμοι της ανάκλασης και της διάθλασης είναι αναγκαίες συνέπειές της. Το βάρος {gravitas, δηλαδή η βαρύτητα των σωμάτων κοντά στην επιφάνεια της γης) εμφανίζεται να έχει προέλευση ελάχιστα πιο μηχανική από το φως. Για να το εξηγήσει, ο Καρτέσιος θεώρησε ότι γύρω από τη γη υπάρχει ένας μικρός στρόβιλος που περιστρέφεται μαζί με τη γη και περατώνεται στο ύψος της σελήνης. Επικαλέστηκε και πάλι τις φυγόκεντρες τάσεις που ενυπάρχουν στην κυκλική κίνηση, καθώς και τις αναγκαίες συνέπειες της ανυπαρξίας κενού. Τι είναι το βάρος; Είναι κάτι που οφείλεται σε ανεπάρκεια της φυγόκεντρης τάσης, με αποτέλεσμα ορισμένα σώματα να πλησιάζουν προς το κέντρο, επειδή τα αναγκάζουν κάποια άλλα, με μεγαλύτερη φυγόκεντρη τάση, που ανυψώνονται. Τότε, βέβαια, από τη θεωρία του Καρτέσιου προκύπτει ένα δυσάρεστο επακόλουθο, ότι τα σώματα θα έπρεπε να πέφτουν όχι κάθετα προς την επιφάνεια της γης, αλλά κάθετα προς τον άξονα. Οι μηχανοκρατικοί φιλόσοφοι, που ήθελαν να αποκαλύψουν την αιτία όλων των φαινομένων, έπρεπε να μάθουν να ανέχονται κάποιες μι-

52

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

NiJ^

ΣΧΗΜΑ 2.1. Τα ελικοειδή κομμάτια που προκαλούν τη μαγνητική δράση περνούν μέσα από τη γη και μέσα από πέντε μαγνητίτες, που παρουσιάζονται σε διάφορες θέσεις καθώς ακολουθούν την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της γης.

κρές ασυμφωνίες. Το κρίσιμο ζήτημα για τη μηχανοκρατική φυσική φιλοσοφία ήταν ίσως ο μαγνητισμός. Ώς τότε εξέφραζε το αποκορύφωμα των απόκρυφων δυνάμεων. Επομένως η μηχανοκρατία έπρεπε να εξηγήσει τη μαγνητική έλξη εφευρίσκοντας κάποιο μηχανισμό που θα τον αιτιολογούσε χωρίς να καταφεύγει στα άρρητα. Η ερμηνεία του Καρτέσιου ήταν ιδιαίτερα ευρηματική. Περιέγραφε με αρκετές λεπτομέρειες πώς παράγονται ελι-

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ 74

κοειδή σωμάτια από την περιστροφή του στροβίλου, τα οποία εφαρμόζουν στους πόρους που έχει ο σίδηρος και που έχουν παρόμοιο σχήμα. (Βλ. Σχ.2.1.) Η μαγνητική έλξη προκαλείται από την κίνηση των σωματίων, τα οποία, καθώς περνούν μέσα από τους πόρους του μαγνήτη και του σιδήρου, διώχνουν τον αέρα που υπάρχει ανάμεσά τους και τους αναγκάζουν να πλησιάσει ο ένας τον άλλον. Και η ύπαρξη δύο μαγνητικών πόλων; Είναι απλούστατο, απαντά ο Καρτέσιος, υπάρχουν αριστερόστροφοι και δεξιόστροφοι κοχλίες. Ο τρόπος με τον οποίο αντιμετωπίζεται ο μαγνητισμός αποκαλύπτει και ποια ήταν τα βασικά κίνητρα της καρτεσιανής επιστήμης. Ο Καρτέσιος, αντίθετα από τον Γκίλμπερτ, δεν προσπάθησε να διερευνήσει λεπτομερώς τα μαγνητικά φαινόμενα. Θεωρούσε τα φαινόμενα δεδομένα και δεν έβλεπε για ποιο λόγο έπρεπε να μπλέξει ψάχνοντας και για άλλα. Το πρόβλημα δεν ήταν τα φαινόμενα, ήταν η ερμηνεία τους, και σκοπός του Καρτέσιου ήταν να αποδείξει ότι δεν υπάρχουν μαγνητικά φαινόμενα που δεν ερμηνεύονται με μηχανικούς όρους. Επίσης και στις Αρχές της φιλοσοφίας, όταν έφτασε στη λεπτομερή περιγραφή της φύσης, θεώρησε κι εκεί δεδομένο ότι τα φαινόμενα ήταν γνωστά. Η επιστήμη του δεν είχε στόχο να διερευνήσει προσεκτικά τη φύση, ούτε να ανακαλύψει νέα φαινόμενα, αλλά να επεξεργαστεί μια νέα εξήγηση για όσα ήταν ήδη γνωστά. Δεν είναι αναγκαίο ο φυσικός κόσμος να είναι οπωσδήποτε όμοιος μ' αυτόν που μας παρουσιάζουν οι αισθήσεις μας, και αποτελείται μόνο από κινούμενα σωμάτια ύλης. Σκοπός του Καρτέσιου ήταν να δείξει ότι μπορεί να φανταστεί κανείς αιτιώδεις μηχανισμούς για όλα τα φαινόμενα. Κι αφού η μηχανοκρατία από τη φύση της δεν προσφέρει κανένα κριτήριο για το τι είναι ή τι δεν είναι δυνατό, στο σύμπαν του Καρτέσιου παρεισφρύουν και ορισμένα μάλλον παράξενα φαινόμενα. Όσα έγραφε ο Βαν Χέλμοντ για το αίμα που τρέχει όταν πλησιάζει ο δολοφόνος, εμάς μας φαίνονται σαν το αποκορύφωμα του παράλογου. Ο Καρτέσιος το αποδεχότΟΚ/ όμως, και επινόησε για να τα εξηγήσει έναν μηχανισμό αναθυμιάσεων. Η συμπαθητική αλοιφή δεν εμφανίζεται στο δικό

54

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

του έργο, αλλά ο μηχανοκρατικός Κένελμ Ντιγκμπι, της επόμενης γενιάς, περιέγραψε δεόντως τον αόρατο μηχανισμό με τον οποίο επιτελείται η θεραπεία. Οι προηγούμενες φιλοσοφίες αντιμετωπίζουν τη φύση με οργανικούς όρους. Ο Καρτέσιος έκανε το αντίστροφο, θεώρησε μηχανικά ακόμα και τα οργανικά φαινόμενα. Στο σύμπαν του ο άνθρωπος είναι πλάσμα μοναδικό, το μόνο που είναι ταυτόχρονα ψυχή και σώμα. Ωστόσο, ακόμα και στην περίπτωση του ανθρώπου, δεν θεωρείται η ψυχή έδρα της ζωής, και όλες οι οργανικές λειτουργίες περιγράφονται με καθαρά μηχανικούς όρους. Η καρδιά γίνεται βραστήρας με θερμότητα ανάλογη με τη θερμότητα ζύμωσης - που είναι από τη φύση της μηχανική διαδικασία κατά τον Καρτέσιο. Έργο της είναι να βράζει και να διαστέλλει τις σταγόνες του αίματος, οι οποίες διοχετεύονται εκεί από τις φλέβες, και με την πίεση από την εξάτμιση διοχετεύονται και πάλι έξω. Τα άλλα ζώα, έμψυχα αλλά όχι και έλλογα, δεν είναι παρά πολύπλοκες μηχανές. Αν υπήρχαν αυτόματα, υποστήριζε ο Καρτέσιος, «που να διαθέτουν τα όργανα και την εξωτερική μορφή του πιθήκου ή κάποιου άλλου ζώου χωρίς λογικό, δεν θα είχαμε κανέναν τρόπο να διαπιστώσουμε ότι δεν θα ήταν από τη φύση τους ίδια με τα ζώα αυτά». Πολλές εξηγήσεις του Καρτέσιου για ορισμένα φαινόμενα διαφέρουν τόσο πολύ από αυτές που θεωρούμε εμείς σήμερα σωστές, ώστε συχνά τις αντιμετωπίζουμε με σκωπτική διάθεση. Θα ήταν καλύτερα αν προσπαθούσαμε να καταλάβουμε τι ήθελε να κάνει και ποια ήταν η συνεισφορά του στο έργο της επιστημονικής επανάστασης. Ο ακρογωνιαίος λίθος ολόκληρης της φιλοσοφίας του για τη φύση ήταν ο ισχυρισμός ότι η πραγματικότητα της φύσης δεν είναι κατά κανένα τρόπο όμοια με όσα μας παρουσιάζουν οι αισθήσεις. Όπως ο Κοπέρνικος είχε απορρίψει την κοινή αντίληψη ότι η γη δεν κινείται και ο Γαλιλαίος την κοινή αντίληψη για την κίνηση, έτσι και ο Καρτέσιος με τη σειρά του γενίκευσε την επανερμηνεία των καθημερινών εμπειριών. Δεν είχε στόχο να κάνει επιστημονικές έρευνες σαν κι αυτές που συνηθίζονται σήμερα. Ο σκοπός

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

55

του ήταν μάλλον μεταφυσικός: πρότεινε μια νέα εικόνα της πραγματικότητας πέρα από την εμπειρία. Όσο εξωφρενικές κι απίστευτες κι αν μας φαίνονται οι εξηγήσεις του, ας μην ξεχνάμε ότι η σύγχρονη επιστήμη διαγράφει την πορεία της ακολουθώντας τον δρόμο που κι αυτός διάλεξε, κι όχι επιστρέφοντας στην προηγούμενη φιλοσοφία για τη φύση. Η γοητεία της μηχανοκρατίας ήταν ασφαλώς ακατανίκητη τον 17ο αιώνα. Τη μηχανοκρατία, όμως, δεν την εκπροσωπεί μόνο η καρτεσιανή φιλοσοφία, και ανάμεσα στους άλλους μηχανοκρατικούς τρόπους προσέγγισης της φύσης ένας τουλάχιστον, ο ατομισμός του Γκασαντί, ξεχώριζε ως βιώσιμη και ελκυστική εναλλακτική λύση. Αναπόφευκτα, η ατομική φιλοσοφία της αρχαιότητας είχε επανεμφανιστεί στη Δυτική Ευρώπη κατά την Αναγέννηση, όταν ανακλήθηκαν από την αφάνεια και τα άλλα νοήματα της αρχαιότητας. Είχε επηρεάσει ήδη τον Γαλιλαίο, και η μηχανοκρατική της θεώρηση της φύσης πιθανόν να συντέλεσε στη διαμόρφωση του συστήματος του Καρτέσιου. Ωστόσο, αυτός που ασπάστηκε τον ατομισμό και τον ανέπτυξε ως εναλλακτική μηχανοκρατική άποψη ήταν ένας σύγχρονος του Καρτέσιου, ο Πιερ Γκασαντί (Pierre Gassendi, 1592-1655). Ο τρόπος σκέψης του Γκασαντί ήταν εντελώς διαφορετικός από του Καρτέσιου. Ενώ ο Καρτέσιος πίστευε ότι ήταν συστηματικός φιλόσοφος που ανασκεύαζε τη φιλοσοφική παράδοση με νέες αρχές, δημιουργημένες από τον ίδιο, ο Γκασαντί πρέσβευε ότι ήταν λόγιος ο οποίος συνδύαζε τα καλύτερα στοιχεία που είχε να προσφέρει η παράδοση. Το κύριο έργο του, το Φιλοσοφικό Σύνταγμα}^ (1658), είναι ένα δυσανάγνωστο συνονθύλευμα όλων όσα είχαν ειπωθεί για τα θέματα που πραγματευόταν, συνονθύλευμα που είχε επιπλέον στόχο να εξαντλήσει όλα τα εξετάσιμα θέματα. Το έργο όλο μεγάλωνε, και εκδόθηκε στην τελική του μορφή μετά τον θάνατο του Γκασαντί, όταν πλέον ο συγγραφέας του δεν είχε τη δυνατότητα να προσθέσει ή να διορθώσει τίποτα άλλο. Με δυο λόγια, ο Γκασαντί ήταν πρότυπο συμπιλητή, και το βιβλίο 12. Syntagma Philosophicum.

56

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

του περιέχει όλες τις αντιφάσεις των εκλεκτικών ερανισμάτων. Προέβαλε τρεις τουλάχιστον διαφορετικές απόψεις για την κίνηση, χωρίς καμιά απολύτως προσπάθεια να τις συμβιβάσει μεταξύ τους. Ωστόσο, ένα σύστημα από τα γνωστά τον προσέλκυε περισσότερο από τα άλλα, και το Σύνταγμα είναι μια σαφής έκθεση του ατομισμού. Οπαδός του ατομισμού ο Γκασαντί, είχε διαφορετική γνώμη από τον Καρτέσιο για ορισμένα συγκεκριμένα ζητήματα. Ο Καρτέσιος υποστήριζε ότι η ύλη είναι απείρως διαιρετή, ενώ, βέβαια, ο Γκασαντί διατεινόταν ότι υπάρχουν κάποιες τελικές μονάδες οι οποίες δεν διατέμνονται ποτέ. Άλλωστε η λέξη «άτομο» αυτό ακριβώς σημαίνει. Στο σύμπαν του Καρτέσιου δεν υπήρχε κενό, ενώ, αντίθετα, ο Γκασαντί υποστήριζε ότι υπάρχουν κενά, χώροι άδειοι από κάθε ύλη. Και οι δύο απόψεις αποτελούν σημαντικά θρησκευτικά ζητήματα, αλλά οι διαφωνίες των δύο επιστημόνων ξεθωριάζουν μπροστά σ' όλα εκείνα για τα οποία συμφωνούν. Και οι δύο ήταν βέβαιοι ότι η φύση αποτελείται από ύλη ποσοτικά ουδέτερη και ότι όλα τα φυσικά φαινόμενα προκαλούνται από κινούμενα υλικά σωμάτια. Για τη μετέπειτα πορεία της επιστήμης πολύ σημαντικότερη είναι μια άλλη διαφορά ανάμεσα στον Καρτέσιο και τον Γκασαντί, διαφορά που συνδέεται λογικά με το ζήτημα της ανυπαρξίας κενού. Ο ισχυρισμός του Καρτέσιου ότι στη φύση δεν υπάρχει κενό είναι αναγκαία συνέπεια της ταύτισης της ύλης με την έκταση, και η ταύτιση της ύλης με την έκταση κάνει με τη σειρά της δυνατή τη χρήση γεωμετρικών συλλογισμών στην επιστήμη. Επειδή ο γεωμετρικός χώρος ισοδυναμεί με την ύλη, η φυσική επιστήμη μπορούσε να ελπίζει ότι θα έφτανε σε αποδείξεις εξ ίσου αυστηρές με εκείνες της γεωμετρίας, του κοινά αποδεκτού προτύπου. Πραγματικά, η μέθοδός του, τέσσερις κανόνες για να κατευθύνουν τις έρευνες, είναι σχεδόν αναδιατύπωση των αρχών της γεωμετρικής απόδειξης. Αν και επαναστάτησε στα καθιερωμένα, ο Καρτέσιος αποδεχόταν ένα επιστημονικό ιδεώδες αριστοτέλειας προέλευσης, στο οποίο προβαλλόταν η άποψη ότι το όνομα «επιστήμη» δεν αρμόζει σε ει-

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ 78

κασίες, ούτε σε πιθανές εξηγήσεις, αλλά μόνο σε αναγκαίες αποδείξεις που συνάγονται αυστηρά από αναγκαίες αρχές. Αν αυτός ο βαθμός τελειότητας δεν μπορεί να επιτευχθεί στις λεπτομέρειες των αιτιωδών εξηγήσεων, όπου είναι δυνατό να φανταστεί κανείς αρκετούς ικανοποιητικούς μηχανισμούς, τουλάχιστον είναι αναμφισβήτητες οι γενικές αρχές, ο αυστηρός διαχωρισμός από τα πνευματικά όσων έχουν υλική υπόσταση, και η συνέπειά του, η ανάγκη μηχανικής αιτίας. Όταν ο Γκασαντί αρνήθηκε να δεχτεί την ταύτιση της ύλης με την έκταση, απέρριψε και τις άλλες κατευθυντήριες γραμμές της καρτεσιανής επιστήμης. Τα άτομα έχουν έκταση, αλλά δεν είναι η έκταση το καθοριστικό τους στοιχείο. Ήταν πραγματικά πεπεισμένος ότι ο πεπερασμένος άνθρωπος δεν μπορεί να γνωρίσει το είναι των πραγμάτων. Ο Γκασαντί αποδεχόταν εν μέρει τον σκεπτικισμό θεωρώντας τον αναπόφευκτο συστατικό στοιχείο της ανθρώπινης φύσης. Ο Θεός και μόνο γνωρίζει το είναι. Χαρακτήριζε λοιπόν απατηλό το ιδεώδες της επιστήμης που προέβαλε η κυρίαρχη φιλοσοφική σχολή της δυτικής παράδοσης, από τον Αριστοτέλη ώς τον 17ο αιώνα, και που επικύρωνε τώρα και ο Καρτέσιος. Ωστόσο, αντί να καταλήξει στον πλήρη σκεπτικισμό, ο Γκασαντί προσέφερε ένα νέο ορισμό της επιστήμης. Η φύση δεν είναι τελείως διαπερατή από την ανθρώπινη διάνοια, ο άνθρωπος μπορεί να τη γνωρίσει μόνο εξωτερικά, μόνο από τα φαινόμενα. Επομένως, για τον άνθρωπο, η μόνη δυνατή επιστήμη είναι η περιγραφή των φαινομένων, ένα νέο επιστημονικό ιδεώδες που είχε διατυπωθεί προηγουμένως πρώτη φορά στα λογικά κείμενα του Γκασαντί. Το ιδεώδες αυτό διαφαινόταν ήδη στα συγγράμματα του Γαλιλαίου, όταν περιέγραφε τη σταθερή επιτάχυνση κατά τη διάρκεια κάθε ελεύθερης πτώσης από οποιαδήποτε αιτία, αλλά διατυπώθηκε τυπικά από τον Γκασαντί ως ένας από τους λόγους για τους οποίους απέρριπτε το παραδοσιακό ιδεώδες. Ήταν αντίληψη που δεν γινόταν εύκολα κατανοητή, και οι μηχανοκρατικοί φιλόσοφοι του 17ου αιώνα συνέχισαν να φαντάζονται μικροσκοπικούς μηχανισμούς για να αιτιολογούν τα φυσικά φαινόμενα. Ωστόσο, ο Γκασαντί απέκτησε

58

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

έναν οπαδό, τον Ισαάκ Νεύτωνα, που με το έργο του απέδειξε σε τι μπορούσε να συντελέσει αυτός ο ορισμός της επιστήμης. Σήμερα, συνυφασμένος καθώς είναι σε κάθε διαδικασία της σύγχρονης πειραματικής επιστήμης, μας φαίνεται δύσκολο να καταλάβουμε το καρτεσιανό (και αριστοτελικό) ιδεώδες των αναγκαίων αποδείξεων, μολονότι το ιδεώδες αυτό φαινόταν αυταπόδεικτο πριν από τον 17ο αιώνα. Άλλο ήταν όμως οι αναλύσεις του Γκασαντί για τη μέθοδο κι αλλιώς τις έβαζε σε πράξη. Στο ογκώδες έργο του, όπου ασχολείται με τις λεπτομέρειες της φυσικής φιλοσοφίας, τα ωραία λόγια για το πώς η επιστήμη πρέπει να περιορίζεται στην περιγραφή των φαινομένων δεν τον προφύλαξαν από το χαρακτηριστικό ελάττωμα όλων των μηχανοκρατικών να κατασκευάζουν με τη φαντασία τους αόρατους μηχανισμούς για να αιτιολογήσουν τα φαινόμενα. Στα κείμενά του επανεμφανιζόταν, συγκαλυμμένη με διάφορους τρόπους, η ποιοτική φιλοσοφία του Αριστοτέλη, υποστηριζόταν δηλαδή ότι υπάρχουν ειδικά σωμάτια με ιδιότυπο σχήμα για να αιτιολογούν τις συγκεκριμένες ιδιότητες. Ο Καρτέσιος ταύτιζε τη θερμότητα με την κίνηση των μερών των σωμάτων και θεωρούσε την ψυχρότητα έλλειψη θερμότητας. Ο Γκασαντί, από την άλλη, μιλούσε για θερμαντικά και ψυκτικά σωμάτια. Πάντως, διατηρώντας τα σωμάτια και περιορίζοντας τις διαφορές μόνο στο σχήμα και στην κίνηση, δήλωνε την προσήλωσή του στις βασικές φυσικές αρχές της μηχανοκρατίας. Ο Ρόμπερτ Μπόυλ, εξέχων μηχανοκρατικός και χημικός της επόμενης γενιάς, θεώρησε τον ατομισμό και τον καρτεσιανισμό ως εκφράσεις της ίδιας άποψης για τη φύση. Στον Μπόυλ οφείλουμε τον όρο «μηχανοκρατία» (μηχανική φιλοσοφία). Όπως ο ίδιος την περιέγραψε συνοπτικά, η μηχανοκρατία ανάγει όλα τα φυσικά φαινόμενα στις «δύο καθολικές αρχές», την ύλη και την κίνηση. Θα μπορούσε να προσθέσει ότι στη μηχανοκρατία η λέξη «ύλη» σημαίνει κάτι ποιοτικά ουδέτερο, χωρίς καμιά ενεργητική αρχή και χωρίς ίχνος αντίληψης. Όσες ατέλειες κι αν είχε η άποψη του 17ου αιώνα για τη φύση, ο αυστηρός αποκλεισμός των ψυχικών ιδιοτήτων από τη φύση παραμένει παντοτινή

Η ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

80

προσφορά της. Τον 17ο αιώνα, πάντως, η μηχανοκρατία καθόρισε το πλαίσιο μέσα στο οποίο συντελούνταν ολόκληρο σχεδόν το δημιουργικό επιστημονικό έργο. Στη δική της γλώσσα διαμορφώνονταν τα ερωτήματα, στη δική της γλώσσα δίδονταν οι απαντήσεις. Επειδή οι μηχανισμοί του τρόπου σκέψης του 17ου αιώνα ήταν σχετικά ατελείς, η επιρροή τους σε επιστημονικούς τομείς για τους οποίους ήταν ακατάλληλοι μάλλον αποθάρρυνε παρά ενθάρρυνε την έρευνα. Καθώς οι επιστήμονες επιδίωκαν να βρουν τους τελικούς μηχανισμούς, ή ίσως επειδή θεωρούσαν ότι έπρεπε να τους φανταστούν, παρέβλεψαν άλλες, πιθανόν αποδοτικότερες, αναζητήσεις και δυσκολεύτηκαν να αποδεχτούν αρκετές ανακαλύψεις. Η απαίτηση, κυρίως, να υπάρχει πάντα μηχανική εξήγηση ανέκοψε την εξέλιξη του άλλου θεμελιώδους επιστημονικού ρεύματος του 17ου αιώνα, της πυθαγόρειας αντίληψης ότι η φύση μπορεί να περιγραφεί με ακριβείς μαθηματικούς όρους. Αν και απέρριπτε την ποιοτική φιλοσοφία για τη φύση, η μηχανοκρατία στην αρχική της μορφή εμπόδισε την ολοκληρωτική ερμηνεία της φύσης με μαθηματική ορολογία, και το ασυμβίβαστο των δύο θέσεων της επιστήμης του 17ου αιώνα δεν επιλύθηκε παρά με το έργο του Ισαάκ Νεύτωνα. Στο μεταξύ, σχεδόν κανένα επιστημονικό έργο του 17ου αιώνα δεν απέφυγε την επιρροή της, και τα περισσότερα δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς αυτή.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ

I ΕΠΙςΤΗΜΗ ΤΗς ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑς

ΤΤσημασια που απέκτησαν ξαφνικά στα μέσα του 17ου αιώνα ϋ ορισμένα φαινόμενα γνωστά από παλιά μπορεί να αποδοθεί στη διάδοση της μηχανοκρατίας και των μηχανοκρατικών εξηγήσεων. Η βεντούζα, το γυάλινο ποτήρι που ζεσταίνεται και τοποθετείται πάνω στο μέρος που πονάει, είναι η σικύα που μεταχειρίζονταν από τα αρχαία χρόνια για να απομακρύνουν τις μολυσμένες ουσίες. Ήταν επίσης γνωστό ότι το νερό δεν τρέχει έξω από τα μπουκάλια με στενό λαιμό όταν τα γεμίσουμε και τα αντιστρέψουμε. Ανάλογη είναι και η λειτουργία της αντλίας και του σίφωνα. Στη δική τους περίπτωση, ωστόσο, εμφανίζεται καμιά φορά ένα φαινόμενο ενοχλητικά δυσανάλογο. Οι αντλίες δεν τραβούν νερό περισσότερο από δέκα περίπου μέτρα ύψος και οι σίφωνες δεν λειτουργούν σε λόφους με ύψος μεγαλύτερο από αυτό. Και στις δύο περιπτώσεις, όμως, όλοι παραδέχονταν ότι αιτία αυτής της αδυναμίας ήταν οι ατέλειες των υλικών. Το συμπέρασμα φαινόταν δικαιολογημένο γιατί χρησιμοποιούνταν ξύλινοι σωλήνες. Στην τότε καθιερωμένη φιλοσοφία για τη φύση όλα τα φαινόμενα αποδίδονταν στην απέχθεια της φύσης για το κενό, εξήγηση που εμπεριείχε όλες εκείνες τις αρχές που είχε σκοπό να καταστρέψει η μηχανοκρατία, αφού άφηνε να εννοηθεί ότι η φύση έχει την ικανότητα να αισθάνεται και να ενεργεί, κι έτσι αντιλαμβάνεται όσα απειλούν τη συνέχειά της και ενεργεί για να τους αντιταχθεί. Άλλωστε, για τέτοια φαινόμενα, οι εναλλακτικές μη-

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 82

χανικές εξηγήσεις ήταν προφανείς. Αφορμή για ν' αρχίσει η συζήτηση στάθηκε ένα απόσπασμα από τις Πραγματείες τον Γαλιλαίου, που δημοσιεύτηκαν το 1638. Ο Γαλιλαίος, για να ολοκληρώσει την ανάλυσή του για το όριο αντοχής των δοκών, χρειαζόταν μια θεωρία για τη συνοχή των σωμάτων. Το γεγονός ότι ένας σίφωνας μεταφέρει νερό σε μέγιστο ύψος περίπου δέκα μέτρα φαινόταν να προσφέρει ένα υπόβαθρο για να βασιστεί. Παρείχε κυρίως έναν ακριβή ποσοτικό συντελεστή, το βάρος μιας μονάδας, της στήλης νερού με ύψος περίπου δέκα μέτρα. Απέδωσε τη στήλη του νερού σ' αυτό που αποκάλεσε έλξη του κενού και, υποστηρίζοντας ότι τα σώματα αποτελούνται από απειροελάχιστα σωμάτια χωρισμένα μεταξύ τους από απειροελάχιστα κενά, ξεκίνησε από την έλξη του κενού για να συγκροτήσει μια θεωρία για τη συνοχή. Η εξήγηση του Γαλιλαίου για τη συνοχή δε σημείωσε ποτέ ιδιαίτερη επιτυχία, αλλά με τη δημοσίευση των Πραγματειών έβαλε στο ρεύμα του επιστημονικού διαλόγου τα φαινόμενα στα οποία στηρίχτηκε. Ανάμεσα σ' αυτούς που ασχολήθηκαν με τη θεωρία του ήταν κι ένας κύκλος επιστημόνων της Ρώμης. Εκεί τέθηκε σε εφαρμογή η πρόταση να απομονωθεί το ένα σκέλος του σίφωνα, κι έτσι κατασκευάστηκε το πρώτο βαρόμετρο λίγο μετά το 1640, ένα βαρόμετρο με νερό, με μια γυάλινη σφαίρα στην κορυφή. Το νερό έφτανε στα δέκα περίπου μέτρα και η επιφάνειά του ήταν ορατή μέσα από το γυαλί. Τι υπήρχε πάνω από το νερό; Δεν ήταν καθόλου φανερό ότι υπήρχε κάτι από πάνω. Μερικοί τουλάχιστον που το παρατήρησαν υποστήριξαν ότι ο χώρος ήταν κενός, και ισχυρίστηκαν ότι το βάρος της ατμόσφαιρας δημιουργεί αυτή τη στήλη νερού ίσου βάρους. Βρέθηκε τότε ένας προφανής τρόπος να ελεγχθεί η εξήγηση. Το θαλασσινό νερό είναι βαρύτερο, οπότε αν έβαζαν θαλασσινό νερό το ύψος της στήλης θα έπρεπε να μειωθεί. Αυτός που πρότεινε να χρησιμοποιηθεί ένα άλλο ρευστό, πάρα πολύ βαρύτερο από το νερό, ήταν ο Τορικέλλι (Torricelli, 1608-1647), ένας νεαρός θαυμαστής του Γαλιλαίου, κι έτσι το 1644 κατασκεύασε το πρώτο βαρόμετρο υδραργύρου. Η ονομασία «βαρόμε-

83 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τρο», που υπονοεί οργανο που μετράει την πίεση της ατμόσφαιρας, δεν είναι βέβαια η κατάλληλη για τον σωλήνα του Τορικέλλι. Αντί να μετράει την πίεση ή το βάρος της ατμόσφαιρας, αυτός χρησιμοποίησε την ατμόσφαιρα ως σταθερά για να μετρήσει το βάρος της στήλης του ρευστού που ήταν κλεισμένο στον σωλήνα. Το πρώτο βαρόμετρο ήταν ένα πείραμα υπολογισμένο τόσο καλά όσο κι όλα τα πειράματα στην ιστορία της επιστήμης. Αν ήταν θέμα απλής μηχανικής ισορροπίας, με την ατμόσφαιρα από τη μια μεριά και το ρευστό του σωλήνα από την άλλη, μετά την αντικατάσταση του νερού με υδράργυρο, που είναι δεκατέσσερις φορές πιο πυκνός, θα έπρεπε να εμφανιστεί μια στήλη δεκατέσσερις φορές χαμηλότερη. Όταν η στήλη του υδραργύρου στον σωλήνα του έφτασε τα εβδομήντα τέσσερα εκατοστά, ο Τορικέλλι είχε επαληθεύσει τη μηχανική εξήγηση. Αν και απαιτήθηκαν τουλάχιστον δυο δεκαετίες με ανταλλαγή επιχειρημάτων και πειράματα για να γίνει γενικά αποδεκτή η μηχανική εξήγηση, η κατασκευή του πρώτου βαρόμετρου υδραργύρου από tov Τορικέλλι μας φαίνεται τώρα επαλήθευση πέρα από κάθε λογική αμφισβήτηση. Οι συζητήσεις για το βαρόμετρο έθιγαν αναπόφευκτα και το ζήτημα του κενού. Τα επιχειρήματα εναντίον της ύπαρξης κενού ήταν σταθερά εδραιωμένα, αφού προέρχονταν από τα κείμενα του Αριστοτέλη. Εκτός από το επιχείρημα που βασιζόταν στην κίνηση και έλεγε ότι η αντίσταση θα είναι μηδενική σε κενό και άρα η ταχύτητα θα είναι άπειρη, υπήρχε και το επιχείρημα της λογικής που υποστήριζε ότι ο όρος «ύπαρξη κενού», «μη όντος» (λογοπαίγνιο που υπήρχε και στα αρχαία ελληνικά), είναι αντίφαση. Το βαρόμετρο αυτό καθ' εαυτό δεν ήταν βέβαια γνωστό στον Αριστοτέλη, και για να συμμετέχουν στον διάλογο οι αριστοτελικοί αναγκάζονταν να καταφεύγουν στις δικές τους ιδέες. Αφού ήταν απαραίτητο να είναι γεμάτος ο χώρος, κάποια σχολή πρότεινε ότι θα πρέπει να υπάρχει μια φυσαλίδα αέρα. Όταν στήνεται όρθιος ο σωλήνας η φυσαλίδα διαστέλλεται, ή μάλλον εκτείνεται, ώσπου η τάση της επαρκεί για να ανακόπτει την πορεία του υδράργυρου. Μια άλλη σχολή προέβαλε την άποψη ότι πάνω από το υγρό

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 84

σχηματίζεται ατμός, ο οποίος το ωθεί προς τα κάτω, και ότι χωρίς τον ατμό ο υδράργυρος θα γέμιζε ολόκληρο τον σωλήνα. Οι εξηγήσεις ήταν προφανώς ad hoc. To γεγονός υποδηλώνει πόσο εξαιρετική ήταν η ευκαιρία που προσέφερε το βαρόμετρο στη μηχανοκρατία. Φαινόμενο απλό, μ' έναν ποσοτικό συντελεστή, ήταν το προσφορότερο για να στηριχτεί η μηχανοκρατία και να επιτεθεί στις ανιμιστικές αντιλήψεις. Επιπλέον, ο ποσοτικός συντελεστής έκανε το ζήτημα ιδανικό για την πειραματική έρευνα. Εξ αιτίας του ποσοτικού συντελεστή ήταν πλέον δυνατό να προγραμματιστούν πειράματα για να δοκιμαστούν μία-μία οι αριστοτελικές εξηγήσεις ad hoc, και με τη διευθέτηση του θέματος το βαρόμετρο έγινε κλασικό παράδειγμα των δυνατοτήτων που παρέχει η πειραματική έρευνα. Ο Μπλαίζ Πασκάλ (Blaise Pascal, 1623-1662) διαδραμάτισε τον σημαντικότερο ρόλο στην πειραματική απόδειξη. Νέος ακόμα, πλησιάζοντας μόλις στην ωριμότητα, είχε την τύχη να βρεθεί στον κατάλληλο τόπο και να ασχοληθεί με το ζήτημα όταν η τεχνική πρόοδος της υαλουργίας έκανε εφικτά τα πειράματα που επινοούσε. Η Ρουέν, όπου έμενε, ήταν από τα σπουδαία κέντρα της υαλουργίας. Πρώτη φορά άρχιζαν να κατασκευάζονται σωλήνες ώς και 15 μέτρα, κι έτσι ο Πασκάλ μπορούσε να κάνει πειράματα είτε με υδράργυρο είτε με νερό. Το επιχείρημα ότι οι ατμοί ωθούν τη στήλη προς τα κάτω, ενώ αλλιώς θα έφτανε στην κορυφή του σωλήνα, υπέβαλε την ιδέα της σύγκρισης του νερού με το κρασί. Όλοι θεωρούσαν το κρασί το πιο οινοπνευματώδες υγρό και άρα αυτό που παράγει και τους περισσότερους ατμούς. Το κρασί όμως είναι ελαφρότερο από το νερό, κι αν η μηχανοκρατική εξήγηση ήταν σωστή η στήλη του κρασιού θα έπρεπε να ανεβαίνει ψηλότερα. Στο περίφημο περιστατικό στο λιμάνι της Ρουέν ο Πασκάλ έστησε δυο μακριούς σωλήνες πλάι στο κατάρτι ενός πλοίου, τον ένα γεμάτο με κρασί και τον άλλο με νερό. Πριν από την εκτέλεση του πειράματος είχε ζητηθεί από το κοινό να προβλέψει το αποτέλεσμα, και οι υποστηρικτές της οινοπνευματικής θεωρίας την είδαν να καταστρέφεται μπροστά στα μάτια τους. Ο Πασκάλ επινόησε κι άλλα παρόμοια πειράματα που υπέ-

64

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

βαλαν και τις υπόλοιπες περιπατητικές εξηγήσεις στη δοκιμασία της ποσοτικής εξέτασης. Αν ήταν αλήθεια ότι ο σωλήνας περιείχε μια φυσαλίδα αέρα που απωθούσε τη στήλη του υγρού με την τάση της, τότε θα έπρεπε να βρεθεί κάποια σχέση ανάμεσα στο μήκος της στήλης και στον χώρο από πάνω. Ο Πασκάλ έστησε ένα βαρόμετρο υδραργύρου με σωλήνα τεσσεράμισι μέτρα και έναν άλλον με μια μεγάλη σφαίρα στην άκρη. (Βλ Σχ. 3.1.) Και στις δύο περιπτώσεις, όπως και σε όσες άλλες δοκίμασε, ο σταθερός συντελεστής ήταν το μήκος της στήλης του υδραργύρου, όποιο κι αν ήταν το μέγεθος του χώρου από πάνω. Επιπλέον, όταν έγερνε τον σωλήνα, το ύψος της στήλης έμενε σταθερό, έτσι ώστε ο χώρος επάνω από τον υδράργυρο μειωνόταν, ώσπου στο τέλος δεν φαινόταν ούτε η φυσαλίδα όταν το άκρο του σωλήνα κατέβαινε κάτω από τα εβδομήντα τέσσερα εκατοστά. Στις πρώτες του μελέτες για το κενό του Τορικέλλι ο Πασκάλ άντλησε από τα πειράματα ένα συμπέρασμα που εκπλήσσει τον αναγνώστη του 20ού αιώνα, για να μην πούμε ότι τον αφήνει άναυδο. Το συμπέρασμα αυτό ήταν ότι η φύση απεχθάνεται το κενό. Ωστόσο το πρώτο αυτό συμπέρασμα τροποποιήθηκε ουσιαστικά από το δεύτερο, που έλεγε ότι η απέχθεια της φύσης προς το κενό είναι πεπερασμένη και μετριέται με μονάδα το βάρος στήλης υδραργύρου με ύψος εβδομήντα τέσσερα εκατοστά. Αν εφαρμοστεί μεγαλύτερη δύναμη μπορεί να δημιουργηθεί κενό (ή τουλάχιστον ένας χώρος χωρίς απτή ύλη). Αυτό που μοιάζει με συμβιβασμό, στην πραγματικότητα προέβαλε απαιτήσεις μεγαλύτερες από τις παραχωρήσεις που ήταν διατεθειμένη να κάνει η αριστοτελική φιλοσοφία, επειδή παραδεχόταν το ενδεχόμενο ύπαρξης κενού σε ορισμένες συνθήκες. Η αληθινή γνώμη του Πασκάλ πήγαινε πολύ πιο πέρα, αλλά τον απασχολούσε ο βαθμός ορθότητας των επαγωγικών συμπερασμάτων. Καθώς έκανε τα πειράματά του πριν από την εφεύρεση της αντλίας αέρος, δεν μπορούσε να μεταβάλει το βάρος στο ένα σκέλος της λεπτής ισορροπίας που πίστευε ότι υπήρχε, κι έτσι παρέμενε σταθερό και το βάρος στο άλλο σκέλος. Έως ότου μπορέσει να το μεταβάλει θε-

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

65

ΣΧΗΜΑ 3.1. Αναλογία κενού προς τον υδράργυρο. Όποιο κι αν είναι το μέγεθος του χώρου επάνω από τον υδράργυρο, το υψος της στήλης παραμένει στα εβδομήντα τέσσερα εκατοστά περίπου.

66

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ωρούσε ότι οι ενδείξεις στήριζαν με αξιοπιστία μόνο το συμπέρασμα ότι η απέχθεια της φύσης για το κενό είναι περιορισμένη και μετριέται με μονάδα το βάρος της στήλης. Στο τέλος ο Πασκάλ σκέφτηκε έναν τρόπο να μεταβάλει το ένα σκέλος της ισορροπίας αυτής και να αποδείξει αυτό που πίστευε ακράδαντα. Αν δεν μπορούσε να αλλάξει την ατμόσφαιρα, μπορούσε να αλλάξει το βάθος στο οποίο έφτανε το βαρόμετρο στην ατμόσφαιρα. Ο γαμπρός του έμενε στην κεντρική Γαλλία κοντά στο όρος Πυί ντε Ντομ. Ο Πασκάλ του ζήτησε να κάνει το πείραμα. Εκείνος, για να κάνει τον έλεγχο, άφησε ένα βαρόμετρο στους πρόποδες και μετέφερε ένα άλλο στην κορυφή. Κι εκεί, φυσικά, το ύψος της στήλης στο βαρόμετρο μειώθηκε. Το πείραμα στο Πυί ντε Ντομ είναι από τα πιο διάσημα σ' ολόκληρη την ιστορία της επιστήμης. Καθορίζοντας προσεκτικά τις συνθήκες, ο Πασκάλ μεθόδευσε ένα πείραμα για να επαληθεύσει άμεσα το πρόβλημα και το τελικό αποτέλεσμα ενίσχυσε το συμπέρασμά του ότι το φαινόμενο που παρατηρείται στο βαρόμετρο οφείλεται σε απλή ισορροπία βαρών, του βάρους της ατμόσφαιρας και του βάρους της στήλης του υγρού. Λιγότερο γνωστό, αλλά εξ ίσου ιδιοφυές στη σύλληψή του, είναι το πείραμα που ο Πασκάλ αποκάλεσε κενό εν κενώ. Χρησιμοποίησε έναν γυάλινο σωλήνα λυγισμένο έτσι ώστε να έχει δυο κατακόρυφα σκέλη, το καθένα λίγο πιο μακρύ από εβδομήντα τέσσερα εκατοστά, μ' έναν διευρυμένο χώρο ανάμεσα τους, όπου μπορούσε να συγκεντρωθεί κάποια ποσότητα υδραργύρου. (Βλ. Σχ. 3.2.) Όταν γέμισε τη συσκευή και την έστησε σ' ένα δοχείο με υδράργυρο, το κατώτερο σκέλος λειτούργησε σαν κοινό βαρόμετρο. Στην κεντρική κοιλότητα, όμως, η ατμόσφαιρα δεν πίεζε την επιφάνεια του υδράαργύρου και ο υδράργυρος στον ανώτερο σωλήνα έμεινε στο ίδιο ύψος μ' αυτόν. Στην κορυφή του κάτω σκέλους υπήρχε μια τρύπα, κλεισμένη με πώμα, που ανοιγόταν για να περνάει σιγά-σιγά ο αέρας. Καθώς εισχωρούσε ο αέρας, ο υδράργυρος στο κάτω σκέλος άρχισε να πέφτει και στο άνω να ανυψώνεται, ώσπου το άνω σκέλος λειτούργησε σαν κοινό βαρόμετρο

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

ΣΧΗΜΑ 3.2. Το κενό εν κενώ τ ο υ Πασκάλ.

67

89 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

όταν ανοίχτηκε τελείως η τρύπα, ενώ ο υδράργυρος στο κάτω σκέλος σταμάτησε στο ίδιο επίπεδο με τον υδράργυρο στο δοχείο. Μετά τα πειράματα του Πασκάλ κανείς δεν μπορούσε πια να αμφισβητήσει λογικά ότι η λειτουργία του βαρομέτρου είναι αποτέλεσμα απλής μηχανικής ισορροπίας. Στις μελέτες του θεώρησε καθοριστικό συντελεστή του ύψους στο οποίο φτάνει ένα δεδομένο υγρό μόνον το βάρος της ατμόσφαιρας. Μετά το 1650, η εφεύρεση της αντλίας αέρος οδήγησε στην ανάπτυξη μιας πιο σύνθετης ιδέας από τον Ρόμπερτ Μπόυλ (Robert Boyle, 1627-1691). Όταν κλεινόταν ένα βαρόμετρο στον υποδοχέα της αντλίας, το ύψος της στήλης υδραργύρου έφτανε αρχικά στο κανονικό ύψος, αλλά μειωνόταν καθώς αντλούνταν έξω ο αέρας. Δεν μπορούσε να είναι θέμα ισορροπίας των βαρών, επειδή το βάρος του αέρα μέσα στον υποδοχέα ήταν πολύ μικρότερο από το βάρος του υδραργύρου. Σ' ένα άλλο πείραμα, μια κύστη που περιείχε μικρή ποσότητα αέρα διογκωνόταν συνεχώς καθώς απομακρυνόταν ο αέρας από τον υποδοχέα. Τέτοια φαινόμενα οδήγησαν τον Μπόυλ να διατυπώσει την άποψη ότι ο αέρας είναι ελαστικό ρευστό που επεκτείνεται όταν δεν συμπιέζεται. Εξ αιτίας της ελαστικότητάς του ο αέρας ασκεί πίεση, και η πίεση του αέρα μάλλον, παρά απλώς το βάρος του, δημιουργεί τη στήλη του υδράργυρου στο βαρόμετρο. Στον ανοιχτό χώρο, βέβαια, το βάρος της ατμόσφαιρας συνεχίζει να ασκεί πίεση, αλλά όταν το βαρόμετρο κλειστεί σε γυάλινο κώδωνα η στήλη φτάνει και πάλι στα εβδομήντα τέσσερα εκατοστά επειδή ο υποδοχέας της αντλίας, ο οποίος δέχεται το βάρος της ατμόσφαιρας, ασκεί την ίδια πίεση και σε περιορισμένο χώρο. Ο Μπόυλ αποκαλούσε την ελαστικότητα «ικανότητα εκτίναξης του αέρα», και σαν καλός μηχανοκρατικός φαντάστηκε πως κάθε σωμάτιο αέρα είναι ένα μικρό ελατήριο που μπορεί να συμπιεστεί από κάποια εξωτερική δύναμη. Η δημοσίευση των πειραμάτων και των συμπερασμάτων του Μπόυλ στο σύγγραμμά του Νέα φυοίκομηχανικά πειράματα, Θίγοντα το θέμα της ικανότητας εκτίναξης τον αέρος

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 90

(1660) προκάλεσε την αντεπίθεση ενός Άγγλου Ιησουίτη, του πατρός Λίνου. Απορρίπτοντας την υπόθεση της ελαστικότητας ο Λίνος επισήμανε τη συνέπεια της ιδέας του Μπόυλ, συνέπεια που φαινόταν παράλογη, ότι ο αέρας θα έπρεπε να μπορεί να συμπιέζεται αφού μπορεί να επεκτείνεται. Η πρόκληση αυτή χάρισε στον Μπόυλ την αθανασία, γιατί έγινε αφορμή να ξεκινήσει τις έρευνες που κατέληξαν στη διατύπωση του νόμου του Μπόυλ. Κυρτώνοντας το κλειστό άκρο ενός γυάλινου σωλήνα και κλείνοντας μέσα λίγο αέρα επάνω από τον υδράργυρο, μπόρεσε να υποβάλει τον αέρα σε πιέσεις που ασκούν πιο πολλές ατμόσφαιρες, διοχετεύοντας υδράργυρο στο άλλο σκέλος. Ο όγκος του αέρα ήταν εύκολο να μετρηθεί από το μήκος του χώρου που καταλάμβανε και τότε εμφανίστηκε αμέσως η αμοιβαία σχέση πίεσης και όγκου, που την είχε διαβλέψει και πριν αρχίσει να πειραματίζεται. Ο νόμος του Μπόυλ είναι το ιδανικό προϊόν της επιστήμης του 17ου αιώνα. Μια απλή ποσοτική σχέση, ικανοποίησε αμέσως την απαίτηση να περιγραφούν τα φαινόμενα με ακριβείς μαθηματικούς όρους και να δοθούν μηχανικές εξηγήσεις. Η στατική των ρευστών προσέφερε το πλεονεκτικότερο έδαφος που έλπιζε ποτέ να βρει η μηχανοκρατία για να επιτεθεί στην επικρατούσα φιλοσοφία για τη φύση. Οι βασικές σχέσεις του μοχλού και του ζυγού ήταν γνωστές από την αρχαιότητα. Η αναλογία του βαρομέτρου μ' αυτές φάνηκε αμέσως και έδωσε τη δυνατότητα να επινοηθούν αναρίθμητα πειράματα που επαναλάμβαναν τις απλές ποσοτικές σχέσεις. Οι μη μηχανικές εξηγήσεις, αντίθετα, με τον υποβόσκοντα ανιμισμό τους, δεν αρκούσαν για να δικαιολογήσουν την ποσοτική πλευρά των φαινομένων. Ήταν προφανώς εξηγήσεις ad hoc, ενώ η μηχανική εξήγηση δεν επιδεχόταν καμιά σοβαρή αμφισβήτηση. Η οπτική φαίνεται λιγότερο κατάλληλη από τη στατική των ρευστών για τον τρόπο σκέψης των μηχανοκρατικών. Παρ' όλα αυτά, η μελέτη της οπτικής, επιστήμης στην οποία ο 17ος αιώνας αφιέρωσε μεγάλη προσοχή, επηρεάστηκε κι αυτή βαθιά από τη μηχανοκρατία, αν και η φύση της επιρροής ήταν αναπόφευκτα διαφορετική κάθε φορά. Στην περίπτωση του

70

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

βαρομέτρου η μηχανοκρατια βοήθησε να αναγνωριστούν οι βασικοί συντελεστές μιας καθαρά μηχανικής ισορροπίας. Στην περίπτωση της οπτικής η μηχανοκρατία συνέτεινε να διαμορφωθούν μηχανοκρατικές αντιλήψεις για το φως, οι οποίες θα μπορούσαν να αιτιολογήσουν τα γνωστά φαινόμενα. Δεν είναι εύκολο να υποστηρίξει κανείς ότι η μηχανοκρατία οδήγησε σε οποιαδήποτε ανακάλυψη στην οπτική, ίσως μάλιστα να έκανε δυσκολότερη την κατανόηση ορισμένων ανακαλύψεων. Αναμφισβήτητα, όμως, παρείχε το ιδίωμα στο οποίο συζητούνταν τα θέματα της οπτικής τον 17ου αιώνα. Η πρώτη μεγάλη μορφή της οπτικής του 17ου αιώνα επαληθεύει στο έπακρο αυτή την άποψη. Ο Γιοχάννες Κέπλερ ασχολήθηκε με το θέμα θεωρώντας το μέρος της αστρονομίας, και στο μεγάλο έργο του όπου καθόριζε τις θεμελιώδεις θέσεις στις οποίες βασίστηκε από τότε η οπτική έδωσε τον τίτλο Το οπτικό μέρος της αστρονομίας^^ (1604). Ο Κέπλερ έδειξε κυρίως ενδιαφέρον για το φυσιολογικό πρόβλημα της όρασης. Στην αρχαιότητα το ζήτημα είχε αντιμετωπιστεί με την οπτική πυραμίδα, η οποία είχε βάση το αντιληπτό αντικείμενο, ενώ η κορυφή της βρισκόταν στο μάτι. (Βλ. Σχ. 3.3.) Σύμφωνα με τον ατομισμό, που απέδωσε στο φως υλική διάσταση, τα αντικείμενα μεταδίδουν συνεχώς ομοιώματά τους, μια σειρά λεπτά είδωλα από άτομα που αναπαράγουν το αντικείμενο κατά το σχήμα και το χρώμα του. Τα ομοιώματα αυτά συμπτύσσονται στις γραμμές της οπτικής πυραμίδας και εισχωρούν στο μάτι όπου και γίνονται αντιληπτά. Όλες οι σχολές, είτε θεωρούσαν ότι το φως απορρέει από το μάτι είτε ότι εισχωρεί σ' αυτό, συμφωνούσαν πως κατά την όραση βλέπουμε κάθε αντικείμενο ως ενιαίο σώμα. Η αναμόρφωση της οπτικής, την οποία πραγματοποίησε ο Κέπλερ αντλώντας στοιχεία από τα έργα του Άραβα Αλχάζεν και του Βιτέλου, που μελέτησε το θέμα τον Μεσαίωνα, οφείλεται ουσιαστικά στο ότι το αντικείμενο της όρασης αναλύθηκε σε άπειρο αριθμό σημείων. 13. Astronomiae pars optica.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

71

(b)

ΣΧΗΜΑ 3.3. (α)

Η οπτική πυραμίδα,

(β)

Η θεωρία του Κέπλερ για την

όραση.

Το φως, έλεγε ο Κέπλερ, έχει την ιδιότητα να εκρέει από σημειακές πηγές σε άπειρο αριθμό ευθειών που ονομάζουμε ακτίνες. Κάθε σημείο ενός ορατού αντικειμένου μπορεί να θεωρηθεί σημειακή πηγή, και το βασικό πρόβλημα της οπτικής είναι να καταγράψει την πορείας μιας δέσμης ακτινών που ξεκινούν από κάποιο σημείο ώς το σημείο όπου εστιάζονται. Αυτό ήταν το κύριο θέμα της οπτικής του Κέπλερ, και ακολουθώντας την πορεία των ακτινών έφτασε να αντιστρέψει

72

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

την οπτική πυραμίδα (Βλ. Σχ. 3.3). Με κορυφή τα σημεία ενός ορατού αντικειμένου οι ακτίνες ορίζουν μια πυραμίδα (ή μάλλον έναν κώνο) που έχει βάση την κόρη του ματιού. Μέσα στο μάτι, με την ίδια βάση, ορίζεται δεύτερος κώνος που έχει την κορυφή του στον αμφιβληστροειδή. Εκεί σχηματίζεται το σημειακό είδωλο του σημείου του ορατού αντικειμένου, και αυτό που βλέπουμε εμείς είναι η εικόνα των σημειακών ειδώλων των αντικειμένων. Επεκτείνοντας αυτή την ανάλυση ο Κέπλερ μπόρεσε να λύσει τα βασικά προβλήματα που παρουσιάζει η ανάκλαση και η διάθλαση. Γιατί στον καθρέφτη τα αντικείμενα φαίνονται σαν να είναι τοποθετημένα πίσω του; Το μάτι που δέχεται τις δέσμες των ακτίνων από τα σημεία του αντικειμένου δεν έχει τη δυνατότητα να αντιληφθεί την πορεία που ακολουθούν οι ακτίνες για να φτάσουν σ' αυτό. Όσον αφορά το μάτι, οι ακτίνες διαδίδονται μόνον ευθύγραμμα. Εστιάζει τις δέσμες και τοποθετεί το αντικείμενο σαν να ακολουθούσαν οι ακτίνες την πορεία που καθορίζεται από τα τελικά τμήματα των ευθειών, και επομένως το μάτι τοποθετεί το αντικείμενο πίσω από τον καθρέφτη. Μια παρόμοια ανάλυση εξηγεί τη φαινομενική μετατόπιση λόγω της διάθλασης. Στα τέλη του 16ου αιώνα ο Ιταλός Ντε λα Πόρτα είχε επιχειρήσει να ερμηνεύσει τη διάθλαση με τις παλιές αντιλήψεις. «Όταν ο οφθαλμός παρατηρεί ένα αντικείμενο μέσα στο νερό κατά μήκος ευθείας κάθετης προς την επιφάνεια, το αντικείμενο [sic] αναπηδά από το νερό και εισέρχεται απευθείας στον οφθαλμό* αντίθετα, εαν παρατηρείται κατά μήκος πλαγίας, το αντικείμενο επίσης αναπηδά από το νερό αλλά αποκλίνει από την κατακόρυφο». Ενώ τέτοιες έννοιες ήταν εντελώς ακατάλληλες για να αναλυθεί ικανοποιητικά το ζήτημα, η άποψη του Κέπλερ φαίνεται να δίνει την απαιτούμενη βάση για να αποσαφηνιστεί. Όταν έγραφε το Οπτικό μέρος της αστρονομίας, το τηλεσκόπιο ήταν ακόμα άγνωστο και ο Κέπλερ δεν έκανε ιδιαίτερη αναφορά

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 94

στους φακούς. Επτά χρόνια αργότερα ο Γαλιλαίος είχε ήδη κάνει το τηλεσκόπιο αντικείμενο προσοχής και ο Κέπλερ δημοσίευσε ένα άλλο έργο, τη Διοτιτρίκή^^ (1611), με θέμα τη θεωρία των φακών. Η θεωρία έμεινε ημιτελής γιατί δεν κατόρθωσε να ανακαλύψει το νόμο της διάθλασης. (Διάθλαση είναι η μεταβολή διεύθυνσης, η κλίση που υφίστανται οι ακτίνες του φωτός όταν περνούν πλάγια από ένα διαφανές μέσο σε άλλο στην περίπτωση αυτή από τον αέρα στο γυαλί.) Η Αίοπτρική του, πάντως, αποτέλεσε το θεμέλιο όλων των μετέπειτα έργων για τους φακούς, όπως άλλωστε και το πρώτο του βιβλίο έγινε το θεμέλιο ολόκληρης της οπτικής επιστήμης. Διασπώντας την ενότητα των ορατών αντικειμένων σε σημεία τα οποία για την οπτική αποκτούν μεγαλύτερες διαστάσεις απ' ό,τι το αντικείμενο συνολικά, ο Κέπλερ χρησιμοποίησε μια από τις βασικές έννοιες της μηχανοκρατικής αντίληψης για τη φύση. Τα σημεία και τα ορατά αντικείμενα έχουν μεταξύ τους την ίδια σχέση που έχουν στη μηχανοκρατία τα σωμάτια, τα άτομα, με τα συνήθη σώματα του κόσμου της εμπειρίας. Με ανάλογους, σχεδόν παρόμοιους συλλογισμούς, αντιμετώπισε τα ζητήματα της οπτικής και ο Καρτέσιος. Για να ολοκληρώσει τη φιλοσοφία του για τη φύση ήταν απαραίτητο να διασαφηνίσει με τις γενικές της αρχές και το φως. Μάλιστα έκανε κάτι περισσότερο από το να διασαφηνίσει το θέμα με τις γενικές του αρχές: θεώρησε το ηλιακό φως αναγκαία συνέπεια της κίνησης της ύλης σε στρόβιλο. Οι γενικές παρατηρήσεις του Καρτέσιου για το φως χρειάστηκε να γίνουν συγκεκριμένες όταν ξεκίνησε να γράψει τη δική του Αίοπτρική (1637). Θεωρούσε ουσιαστικά το φως πίεση που μεταδίδεται ακαριαία περνώντας από διαφανή μέσα. Στη Αίοπτρική προέβαλε ως ανάλογο παράδειγμα το ραβδί με το οποίο «βλέπουν» οι τυφλοί. Όταν το ραβδί χτυπάει σε μια πέτρα μεταδίδει την κίνηση από το άκρο στο χέρι και ο τυφλός «βλέπει» με τον δικό του τρόπο το εμπόδιο. Εφ' όσον στη φύση δεν υπάρχει πουθενά κενό, μπορούμε να πούμε ότι τα δια14.

Dioptrice.

74

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

φανή μέσα είναι στερεά ύλη που φτάνει ώς το μάτι. Η πίεση που προκαλείται από ένα φωτεινό σώμα ωθεί τον αμφιβληστροειδή να κινήσει το οπτικό νεύρο κι αυτή η κίνηση μεταδίδεται στον εγκέφαλο και ερμηνεύεται ως φως. Για να εξηγήσει πλήρως το φως ο Καρτέσιος μεταχειρίστηκε άλλα δύο ανάλογα μηχανικά παραδείγματα και με το δεύτερο συνέκρινε το φως με την κίνηση της μπάλας όταν χτυπιέται μ' ένα ξύλο. Επειδή η πίεση είναι τάση προς κίνηση, είπε, υπακούει στους ίδιους νόμους με την κίνηση. Χωρίς να ασχοληθεί περισσότερο, επιδίωξε με την αναλογία αυτή να βρει τους νόμους της ανάκλασης και της διάθλασης. Ο νόμος της ανάκλασης προέκυψε αρκετά εύκολα από το παράδειγμα της μπάλας. Η ευθύγραμμη διάδοση του φωτός παραλληλίζεται με την αδρανειακή κίνηση της μπάλας αφού τη χτυπήσει το ξύλο και, αναλύοντας την κίνηση σε μια συνιστώσα που δεν μεταβάλλεται με το χτύπημα, παράλληλη προς την ανακλώσα επιφάνεια, και σε μια κατακόρυφη που αντιστρέφεται, έδειξε εύκολα ότι η γωνία ανάκλασης ισούται με τη γωνία πρόσπτωσης. (Βλ. Σχ. 3.4.) Ο νόμος της ανάκλασης ήταν γνωστός από αιώνες κι έτσι η απόδειξη δεν ήταν και μεγάλος θρίαμβος, ό,τι κι αν σκεφτόμαστε εμείς για την αυστηρότητα της μεθόδου της. Η διάθλαση, όμως, ήταν άλλο θέμα - ο νόμος της, αν υπήρχε, παρέμενε άγνωστος. Ο Καρτέσιος την αντιμετώπισε με τις ίδιες αρχές, αντικαθιστώντας την ανακλώσα επιφάνεια με ένα ύφασμα μέσα από το οποίο περνάει η μπάλα και το οποίο παραβάλλεται με τη διαχωριστική διαθλαστική επιφάνεια των δύο μέσων. (Βλ. Σχ. 3.4.) Ας υποθέσουμε ότι το δεύτερο μέσο είναι τέτοιο ώστε το φως να διαδίδεται σ' αυτό πιο αργά απ' ό,τι στο πρώτο. Η μεταβολή της ταχύτητας συντελείται εξ ολοκλήρου στην επιφάνεια, υποστήριζε ο Καρτέσιος, και έχει σχέση μόνο με την κατακόρυφη συνιστώσα που κάνει τη μπάλα να διαπερνά την επιφάνεια. Στη συνέχεια, από τα συμπεράσματα αυτών των υποθέσεων έδειξε ότι, όποτε το φως διαθλάται στο δεύτερο μέσο, το ημίτονο της γωνίας πρόσπτωσης είναι ανάλογο προς το ημίτονο της γωνίας διάθλασης.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 96

ΣΧΗΜΑ 3.4 (α) Ανάκλαση, (β)

Διάθλαση, (γ) Ο νόμος της διάθλασης. Για δύο δεδομένα διαφανή μέσα, KM/LN = AH/IG. Δηλαδή, για οποιαδήποτε γωνία πρόσπτωσης, {Ύΐμί)/(ϊΐμτ) = η , μια σταθερά γι' αυτά τα δύο μέσα.

76

Η

ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Ως απόδειξη το επιχείρημα ήταν απαράδεκτο. Το υπόβαθρο του αποτελούσαν εικασίες αυθαίρετες και αντιφατικές. Θεωρούσε ότι η πίεση, που την αποκαλούσε τάση προς κίνηση, υπόκειται στους ίδιους νόμους με την καθαυτό κίνηση. Στην περίπτωση που το φως διαδίδεται πιο γρήγορα όταν βρεθεί στο δεύτερο μέσο χρειάστηκε να φανταστεί ότι η μπάλα δέχεται και δεύτερο χτύπημα καθώς περνά από το ύφασμα, επινόηση για την οποία δύσκολα μπορεί να φανταστεί κανείς οπτική αντιστοιχία. Κυρίως, όμως, η απόδειξη προϋπέθετε ότι το φως διαδίδεται με διαφορετική ταχύτητα στα δύο μέσα, ενώ ο Καρτέσιος υποστήριζε αλλού ότι το φως μετακινείται ακαριαία. Ο Καρτέσιος δεν θέλησε να δοκιμάσει πειραματικά τον νόμο, αν και δεν θα του ήταν δύσκολο. Η απόδειξη ήταν απαράδεκτη, αλλά το αποτέλεσμα είναι ακόμα παραδεκτό: είναι ο νόμος των ημιτόνων για τη διάθλαση. Αργότερα, ο Φερμά τοποθέτησε σε άλλη βάση αυτόν τον νόμο, δείχνοντας ότι το φως ακολουθεί τη συντομότερη οδό ανάμεσα σε δύο σημεία σε διαφορετικά μέσα καθώς διαθλάται σύμφωνα με τον νόμο των ημιτόνων. Κάποια σχολή εξηγεί την ανωμαλία της απόδειξης του Καρτέσιου θεωρώντας τη λογοκλοπία. Είναι γνωστό ότι ένας Ολλανδός επιστήμονας, ο Σνελ, ανακάλυψε κι αυτός τον νόμο των ημιτόνων, κι αφού ο Καρτέσιος κατοικούσε στις Κάτω Χώρες ίσως είχε δει τα δοκίμια του Σνελ πριν δημοσιευθούν. Ωστόσο δεν υπάρχουν στοιχεία που να στηρίζουν την κατηγορία και φαίνεται πολύ πιο πιθανό να τον οδήγησε στην ανακάλυψή του η μαθηματική έρευνα. Η χρήση του τηλεσκοπίου είχε δείξει ότι στους σφαιρικούς φακούς οι παράλληλες ακτίνες μετά τη διάθλαση δεν εστιάζονται στο ίδιο σημείο και ο Καρτέσιος ήθελε να ανακαλύψει την «ανακλαστική» καμπύλη, ένα σχήμα με επιφάνεια τέτοια ώστε οι ακτίνες να διαθλώνται και να συγκεντρώνονται στην ίδια εστία. Ήταν φυσικό, λοιπόν, να δοκιμάσει μια κωνική τομή, αφού ήταν γνωστό ότι στα παραβολικά κάτοπτρα οι παράλληλες ακτίνες μετά την ανάκλαση περνούν από την ίδια εστία. Ερευνώντας την έλλειψη και την υπερβολή ο Καρτέσιος πιθανόν να ανακάλυψε

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

77

αυτό που απέδειξε στη Αίοπτρική, ότι αν το φως διαθλάται σύμφωνα με τον νόμο των ημιτόνων οι ελλειπτικοί ή οι υπερβολικοί φακοί θα εστιάζουν τις παράλληλες ακτίνες στο ίδιο σημείο. Εφόσον κανείς δεν μπορούσε να κατασκευάσει τέλειο ελλειπτικό ή υπερβολικό φακό για να κάνει τη δοκιμή, η απόδειξη μόνο δεν αποτελούσε σοβαρό λόγο για να γίνει αποδεκτός ο νόμος των ημιτόνων. Υπήρχε, όμως, μια αποδεδειγμένη συνέπεια. Στην πραγματεία του Μετεωρολογία^^, έδειξε ότι δεν μπορούμε ποτέ να δούμε το πρωτεύον ουράνιο τόξο ψηλώτερα από 41 ° 47' ή το δευτερεύον χαμηλότερα από 51 ° 3 7 Η απόδειξη βασιζόταν στον νόμο των ημιτόνων και οι παρατηρήσεις την επιβεβαίωσαν. Ο Καρτέσιος συνέδεσε και τα χρωματικά φαινόμενα με την οπτική. Ώς τότε το φως και το χρώμα θεωρούνταν διαφορετικά μεταξύ τους. Τα χρώματα ήταν αληθινές ιδιότητες των σωμάτων, που φωτίζονταν από το φως αλλά ήταν διαφορετικά από αυτό. Όχι όλα τα χρώματα, όμως, γιατί υπήρχαν φαινόμενα, όπως το ουράνιο τόξο, στα οποία εμφανίζονταν χρώματα που προφανώς δεν υπήρχαν στις επιφάνειες των σωμάτων. Αυτά ονομάζονταν «φαινόμενα χρώματα» για να διακρίνονται από τα αληθινά, και αποδίδονταν στη μεταβολή που υφίσταται το φως περνώντας από ένα σκοτεινό μέσο. Η φιλοσοφία του Καρτέσιου δεν παραδέχεται ότι υπάρχουν αληθινές ιδιότητες όπως τα χρώματα. Όλα τα χρώματα είναι εξ ορισμού απλώς φαινόμενα και ήταν υποχρεωμένος να δείξει ότι μπορούν να αποδοθούν στις ίδιες αρχές που ισχύουν και για το φως. Το φως είναι πίεση, κι έτσι μεταδίδεται με μέσα που αποτελούνται, όπως υποστήριζε, από μικρά σφαιρίδια. Τα χρώματα είναι προφανώς αισθήματα που προκαλούνται από την τάση προς την άλλη κίνηση που μπορούν να κάνουν αυτά τα σφαιρίδια, δηλαδή την περιστροφή γύρω από τον άξονά τους. Με ένα πολύπλοκο επιχείρημα που βασιζόταν σ' ένα πείραμα με πρίσμα, συμπέρανε ότι η διάθλαση μπορεί να μεταβά15. Les Meteores. Μετεωρολογία είναι η πιο ικανοποιητική, αν και όχι απόλυτα ακριβής, μετάφραση του τίτλου.

78

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

λει τον ρυθμό της περιστροφής και ότι η αύξηση του προκαλεί το αίσθημα του κόκκινου ενώ η μείωση το αίσθημα του γαλάζιου. Αν η διάθλαση μπορεί να μεταβάλει την περιστροφή, τότε μπορεί να τη μεταβάλει και η ανάκλαση, όπως μεταβάλλεται και ο τρόπος με τον οποίο περιστρέφεται η μπάλα όταν αναπηδά. Το είδος της επιφάνειας καθορίζει και τη μεταβολή, και γι' αυτό εμφανίζονται οι επιφάνειες με διαφορετικά χρώματα. Αν και βασίστηκε σε στοιχεία αυθαίρετα και καθόλου πειστικά, η ερμηνεία αυτή των χρωμάτων αποτέλεσε σπουδαίο γεγονός στην ιστορία της οπτικής. Ο Καρτέσιος, εκτός του ότι κατάργησε τη διαφορά ανάμεσα στα αληθινά και στα φαινόμενα χρώματα τοποθετώντας τα όλα στην ίδια κατηγορία, επιπλέον κατέταξε τα χρωματικά φαινόμενα στην οπτική, όπου και παραμένουν. Ωστόσο ο τρόπος θεώρησης των χρωμάτων δεν έμεινε ο ίδιος. Ο Καρτέσιος, παρά την αντίδρασή του προς την αριστοτέλεια αντίληψη για την ποιότητα, απλώς απέδωσε με μηχανοκρατική ορολογία τον περιπατητικό διάλογο για τα φαινόμενα χρώματα. Ξεκίνησε με την υπόθεση -άλλη μια κοινή αντίληψη της επιστημονικής παράδοσης, σαν τη σταθερότητα της γης, που θεωρούνταν τόσο προφανής ώστε δεν χαρακτηριζόταν υπόθεση- ότι το φως στην αρχική και φυσική του κατάσταση εμφανίζεται λευκό. Τα χρώματα παρουσιάζονται όταν το λευκό φως περνά από μέσο το οποίο το μεταβάλλει. Συνδέοντας το κόκκινο με τη γρήγορη περιστροφή και το γαλάζιο με την πιο αργή, βρήκε ακόμα και τη μηχανική αντιστοιχία με τα φωτεινά και τα σκοτεινά χρώματα των παραδοσιακών θεωριών. Ολόκληρο τον 17ο αιώνα οι μηχανοκρατικοί είχαν την τάση, αντί να επαληθεύουν τις θεωρίες, να φαντάζονται μηχανισμούς που θα τις δικαιολογούσαν. Το ίδιο έκανε και ο Καρτέσιος όταν ασχολήθηκε με τα χρώματα, και την ίδια στάση υιοθέτησαν αργότερα στα κείμενά τους ο Γκριμάλντι, ο Χουκ και ο Μπόυλ. Αν και άλλαξαν τις λεπτομέρειες του μηχανισμού, δεν σκέφτηκαν να επαληθεύσουν την υπόθεση της μεταβολής του φωτός. Η επαλήθευση ήταν έργο ενός φοιτητή του Πανεπιστημίου

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

79

του Καίμπριτζ, που ονομαζόταν Ισαάκ Νεύτων (Isaac Newton, 1642-1727). Εξετάζοντας τους έγχρωμους κροσσούς των σωμάτων που παρατηρούνται μέσα από πρίσμα, ο Νεύτων πρότεινε μια νέα άποψη για τα χρώματα. Οι ακτίνες που προκαλούν τα αισθήματα των διαφορετικών χρωμάτων ίσως διαφέρουν εντελώς μεταξύ τους και διαθλώνται υπό διαφορετικές γωνίες. Τότε τα χρώματα που εμφανίζονται με το πρίσμα θα

ν

Λ

(b)

ΣΧΗΜΑ 3.5. (α) Πρισματική προβολή, (β) Το experimentum

crucis.

101 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

πρέπει να οφείλονται στον διαχωρισμό των ακτινών αντί στη μεταβολή τους. Για να ελέγξει την αλήθεια της ιδέας του, ο Νεύτων παρατήρησε με το πρίσμα ένα νήμα που το μισό ήταν κόκκινο και το άλλο μισό γαλάζιο. Τα δυο άκρα φαίνονταν σαν να μην ήταν ενωμένα μεταξύ τους. Η νέα ιδέα, που την επιβεβαίωσε το πείραμα, επρόκειτο να ανατρέψει την εξήγηση των χρωμάτων -ή ίσως να τη φέρει στη σωστή της θέση- τοποθετώντας τη στο υπόβαθρο στο οποίο συνεχίζει να βρίσκεται από τότε. Η Οπτική του Νεύτωνα, που δεν δημοσιεύτηκε παρά το 1704, σαράντα χρόνια μετά τη σύλληψη της αρχικής λαμπρής αυτής ιδέας, αποτελεί διεξοδική επεξεργασία της πρωτότυπης άποψης. Η νέα θεωρία χρειαζόταν πολύ εκτενέστερη πειραματική απόδειξη για να αναπτυχθεί σοβαρά. Ο Νεύτων αποφάσισε να την τεκμηριώσει με όργανο το πρίσμα. Το βασικό του πείραμα ήταν τροποποίηση του πειράματος του Καρτέσιου. Το πρίσμα προέβαλε το φάσμα μιας λεπτής δέσμης φωτός σε οθόνη που, αντί να βρίσκεται ακριβώς πίσω του, ήταν τοποθετημένη στον απέναντι τοίχο, σε απόσταση δηλαδή αρκετά μεγάλη για να μπορούν οι ακτίνες να διαχωρίζονται. (Βλ. Σχ. 3.5.) Το φάσμα που χρωμάτιζε τον τοίχο είχε μήκος κάπου πέντε φορές μεγαλύτερο από το πλάτος του, ενώ θα έπρεπε να εμφανιζόταν μια στρογγυλή κηλίδα αν όλες οι ακτίνες διαθλώνταν όμοια. Η θεωρία της μεταβολής του φωτός είχε πιθανή εξήγηση για το επίμηκες φάσμα. Υποστήριζε ήδη ότι τα χρώματα του φάσματος παρουσιάζονται επειδή το πρίσμα μεταβάλλει το λευκό φως, οπότε και η ανάλυση της δέσμης μπορούσε να είναι άλλη μια τέτοια μεταβολή. Για να αποκρούσει το επιχείρημα ο Νεύτωνας επινόησε αυτό που ονόμασε experimentum crucis^^. (Βλ. Σχ. 3.5.) Πίσω από το πρίσμα έστησε μια σανίδα με μια μικρή τρύπα, τοποθετημένη έτσι ώστε περιστρέφοντας ελαφρά το πρίσμα γύρω από τον άξονά του να μπορεί να προβάλλει διαφορετικά μέρη του φάσματος μέσα από την τρύπα. 16. Κρίσιμο πείραμα. Θα μπορούσε να αποδοθεί και ως «βασανιστική δοκι^ασία» ή «μαρτυρία δια του σταυρού». (Σ.τ.Μ.)

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 102

Στη μέση του δωματίου μια άλλη σανίδα με τρύπα επέτρεπε τη διέλευση της δέσμης. Εφόσον οι δυο σανίδες ήταν στερεωμένες σε σταθερή θέση, καθόριζαν σταθερή πορεία για τη δέσμη και σταθερή γωνία πρόσπτωσης σ' ένα άλλο πρίσμα, τοποθετημένο σε σταθερή θέση πίσω από τη δεύτερη σανίδα. Όταν προβαλλόταν μέσα από τις τρύπες, το κόκκινο άκρο του φάσματος διαθλόταν στο δεύτερο πρίσμα υπό γωνία αντίστοιχη με τη γωνία διάθλασης στο πρώτο πρίσμα, ενώ το γαλάζιο διαθλόταν υπό μεγαλύτερη γωνία, και πάλι αντίστοιχη με τη γωνία διάθλασης στο πρώτο πρίσμα. Οπωσδήποτε όμως το δεύτερο πρίσμα δεν προκαλούσε περαιτέρω διάθλαση. Το λευκό φως, συμπέρανε ο Νεύτων, είναι προϊόν ετερογενούς μίξης ακτίνων που διαφέρουν τόσο στο αίσθημα του χρώματος που προκαλούν όταν έρθουν σε επαφή με το μάτι όσο και στο βαθμό της διάθλασης που υφίστανται σ' ένα πρίσμα. Τα φαινόμενα των χρωμάτων δεν προέρχονται από τη μεταβολή του λευκού φωτός, προέρχονται από την ανάλυση στις ακτίνες που το συνθέτουν. Τα πρισματικά φάσματα αποτελούν μικρό μόνο μέρος των χρωματικών φαινομένων που υπάρχουν, ακόμα κι αν συμπεριληφθούν σ' αυτά και φαινόμενα όπως το ουράνιο τόξο. Για να μπορεί να λέγεται ολοκληρωμένη η θεωρία του ο Νεύτων έπρεπε να την επεκτείνει και να συμπεριλάβει και τα χρώματα των σωμάτων, έπρεπε δηλαδή να αποδείξει ότι και η ανάκλαση μπορεί να διαχωρίσει το προϊόν της μίξης στα συστατικά του. Ανέπτυξε το επιχείρημά του στο δοκίμιο που υπέβαλε στη Βασιλική Εταιρεία το 1675. Η έρευνα είχε βάση την παρατήρηση του Χουκ, που καταγράφεται στη ΜίκρογραφίοΡ του (1665), ότι τα λεπτά πλακίδια ή φυλλάρια διαφανών υλικών όπως οι μαρμαρυγίες φαίνονται έγχρωμα, με χρώματα που μεταβάλλονται ανάλογα με το πάχος. Ο Χουκ δεν μπορούσε να φανταστεί πώς να μετρήσει φυλλάρια τόσο λεπτά, αλλά ο Νεύτων μπόρεσε. Πιέζοντας έναν φακό γνωστής καμπυλότητας επάνω σε μια επίπεδη γυάλινη πλάκα, δημιούργησε ένα λεπτό στρώ17. Micrographia.

103 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΣΧΗΜΑ 3.6. Στο κάτω μέρος εικονίζεται μια εγκάρσια τομή του φακού, ο οποίος πιέζεται επάνω σε επίπεδη γυάλινη πλάκα, δημιουργώντας ένα λεπτό στρώμα αέρα ανάμεσά τους. Επάνω εικονίζονται οι σκοτεινοί και οι φωτεινοί δακτύλιοι που παρατηρούνται με μονοχρωματικό φως, καθώς αυτό ανακλάται στο σύστημα. Όποτε το φως μεταβαίνει σε άλλο μέσο εμφανίζεται ένας σκοτεινός δακτύλιος, αφού στο μάτι δεν φτάνει εξ ανακλάσεως καθόλου φως.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 104

μα αέρα ανάμεσα στα δύο. (Βλ. Σχ. 3.6.) Στο στρώμα αυτό εμφανίστηκαν έγχρωμοι δακτύλιοι (οι «δακτύλιοι του Νεύτωνα»), και από τη διάμετρο τους μπορούσε να υπολογιστεί το αντίστοιχο πάχος του φυλλαρίου. Ο Νεύτων απέδειξε για το μονοχρωματικό φως ότι αν εμφανιστεί ένας δακτύλιος πάχους χ, τότε οι άλλοι θα έχουν πάχος 3χ, 5χ, 1χ και ούτω καθεξής επ' άπειρον, ενώ οι μεταξύ τους σκοτεινοί δακτύλιοι εμφανίζονται με πάχος 2χ, Αχ, 6χ και ούτω καθεξής. Οι μετρήσεις ίσχυαν για το ανακλώμενο φως, ενώ αν δούμε το σύστημα από την άλλη μεριά, οι θέσεις των φωτεινών και των σκοτεινών δακτυλίων είναι αντίστροφες. Αυτό σημαίνει ότι οι δακτύλιοι εμφανίζονται επειδή το φως είτε ανακλάται είτε μεταβαίνει στο διαφανές φύλλο δεδομένου πάχους, και τα πάχη που προκύπτουν είναι περιοδικά. Επιπλέον, το ίδιο πάχος που ανακλά το ιώδες δεν ανακλά το κόκκινο. Ο Νεύτων μέτρησε με μεγάλη ακρίβεια τα πάχη που αντιστοιχούν στα διάφορα χρώματα του φάσματος και συγκέντρωσε έτσι τα πραγματικά δεδομένα στα οποία βασίστηκαν οι επόμενες έρευνες γι' αυτά που ονομάζουμε σήμερα φαινόμενα συμβολής. Ο ίδιος θεωρούσε σημαντικά τα αποτελέσματα επειδή του προσέφεραν την εξήγηση για τα χρώματα των σωμάτων. Οι ακτίνες του φωτός, εκτός από τις διαφορές στο χρώμα που παρουσιάζουν και στον τρόπο που διαθλώνται, διαφέρουν και στον τρόπο που ανακλώνται. Το πάχος του συστήματος που ανακλά το κόκκινο δεν ανακλά το ιώδες. Η μηχανοκρατία όμως μας λέει ότι τα σώματα αποτελούνται από σωμάτια με δεδομένο μέγεθος και σχήμα. Προφανώς τα σώματα που φαίνονται κόκκινα αποτελούνται από (διαφανή) σωμάτια, το πάχος των οποίων είναι τέτοιο ώστε να ανακλάται μόνο το κόκκινο, και ούτω καθεξής· Όταν δημοσιεύτηκε η θεωρία των χρωμάτων, οι σύγχρονοι του Νεύτωνα δεν μπόρεσαν να την καταλάβουν ως επί το πλείστον. Πάνω από δυο χιλιάδες χρόνια, από την αρχή της συστηματικής φυσικής φιλοσοφίας, το λευκό φως θεωρούνταν απλό και βασικό. Ο Νεύτων, ωστόσο, προέβαλε την άποψη ότι το λευκό φως είναι προϊόν μίξης ετερογενών ακτίνων, που η

105 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

κάθε μια τους προκαλεί το αίσθημα ενός συγκεκριμένου χρώματος. Απλό φως δεν είναι το λευκό φως, το προϊόν, απλά είναι αυτά που το συνθέτουν. Όταν έγινε κατανοητή η αντιστροφή αυτή των εννοιών φάνηκε ότι το έργο του αποτελούσε σημαντική συνεισφορά στη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση, καθώς τοποθετούσε σε πειραματική βάση αυτά που ο Καρτέσιος είχε θεμελιώσει σε απλές εικασίες. Με την παραδοχή ότι τα χρώματα δεν είναι αληθινές ιδιότητες των σωμάτων και είναι απλώς αισθήματα που προκαλεί το φως, ο Νεύτων ενσωμάτωσε πλήρως στην οπτική τη θεωρία των χρωμάτων, κατάργησε τη διάκριση ανάμεσα στα αληθινά και τα φαινόμενα χρώματα και απέδωσε κάθε αίσθημα χρώματος στην ίδια αρχή. Ο Νεύτων ήταν πεπεισμένος, όπως και ο Καρτέσιος, ότι το φως είναι από τη φύση του μηχανικό φαινόμενο. Ο Καρτέσιος είχε υποστηρίξει ότι το φως είναι συνεχής πίεση σε διαφανές μέσο. Άλλοι, όπως ο Χουκ, τροποποίησαν στη συνέχεια αυτή την άποψη και θεώρησαν το φως ξεχωριστούς παλμούς που μεταδίδονται με τα μέσα. Από τις θέσεις αυτές αναπτύχθηκε η θεωρία για το φως που εμείς ονομάζουμε κυματική. Ο Νεύτων ασπάστηκε μια ριζικά διαφορετική αντίληψη, συνεπή με τις βασικές υποθέσεις των συλλογισμών της φυσικής φιλοσοφίας του 17ου αιώνα, την αντίληψη ότι το φως αποτελείται από μικρά υλικά σωματίδια που κινούνται με τεράστια ταχύτητα. Εκτός του ότι η ευθύγραμμη διάδοση του φωτός ανταποκρίνεται στην αδρανειακή κίνηση των σωμάτων, ο Νεύτων ήταν βέβαιος ότι υλική υπόσταση προϋπέθεταν και οι αμετάβλητες ιδιότητες των ακτίνων, η διαθλαστικότητα, η ανακλαστικότητα και το χρώμα που εμφανίζει η κάθε μια, ιδιότητες που δεν βρήκε κανένα τρόπο να τις μεταβάλει στις διάφορες ακτίνες. Πίστευε, λοιπόν, ότι τα υλικά σωματίδια που προκαλούν το αίσθημα του κόκκινου είναι μεγαλύτερα από αυτά που προκαλούν το αίσθημα του γαλάζιου. Μετά το 1670 ανέπτυξε μια περίπλοκη θεωρία για να εξηγήσει τα οπτικά φαινόμενα με μηχανικούς όρους. Φαντάστηκε ότι ολόκληρος ο χώρος είναι γεμάτος με μια πιο εκλεπτυσμένη ύλη που ονομάζεται αιθέρας

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 106

και ότι οι μεταβολές της πυκνότητας του αιθέρα γίνονται αιτία να αλλάζουν διεύθυνση και τα υλικά σωματίδια του φωτός που διαδίδονται μέσα σ' αυτόν. Εξήγησε έτσι την ανάκλαση, τη διάθλαση και την έγκλιση (ή περίθλαση όπως την αποκαλούμε εμείς, την κλίση των ακτίνων καθώς περνούν, υπό ορισμένες συνθήκες, κοντά από τα σώματα) και αποδίδοντας περιοδικές δονήσεις στον αιθέρα εξήγησε ακόμα και τα φαινομένα των δακτυλίων του Νεύτωνα. Η «Υπόθεσις του φωτός» του Νεύτωνα, με την οποία ανέπτυσσε τη θεωρία του, ήταν τυπικό προϊόν της μηχανοκρατίας του 17ου αιώνα. Τέσσερα περίπου χρόνια αργότερα ο εμπνευστής της έπαψε να πιστεύει ότι υπάρχει αιθέρας. Όταν δημοσίευσε την Οπτική, στις αρχές του 18ου αιώνα, μεταχειρίστηκε τις έλξεις ανάμεσα στα σωμάτια για να εξηγήσει όλα εκείνα τα φαινόμενα που απέδιδε προηγουμένως στις μεταβολές της πυκνότητας του αιθέρα. Ή μάλλον όλα εκτός από ένα: δεν μπορούσε να εξηγήσει τα περιοδικά φαινόμενα των λεπτών συστημάτων. Η ύπαρξη των περιοδικών φαινομένων ήταν αναμφισβήτητη, όπως αποδείκνυαν τα πειράματά του, αλλά οι δονήσεις του αιθέρα που είχε χρησιμοποιήσει για να τα εξηγήσει δεν ήταν πλέον δυνατές. Κι έτσι η Οπτική του Νεύτωνα εμφανίστηκε μ' ένα ιδιαίτερα παράξενο κομμάτι για «αιφνίδιες απρόσκοπτες μεταβάσεις» και «αιφνίδιες απρόσκοπτες ανακλάσεις», στο οποίο αντιμετώπιζε ως δεδομένα αυτά που ήταν ανεξήγητα στη θεωρία του. Η θεωρία του Νεύτωνα δεν ήταν η μόνη που εφάρμοζε τέτοια μέθοδο. Τον 17ο αιώνα δεν υπήρχε καμιά θεωρία για το φως που να μπορεί να αιτιολογήσει τα περιοδικά φαινόμενα δεν τα εξηγούσαν ούτε καν οι λεγόμενες κυματικές αντιλήψεις. Αν ο Νεύτων ήταν ο κορυφαίος εκπρόσωπος της σωματιδιακής θεωρίας, ο Ολλανδός επιστήμονας Κρίστιαν Χόυχενς (Cristiaan Huygens, 1629-1695) είχε τον αντίστοιχο ρόλο για την κυματική θεωρία. Ο Χόυχενς είχε σοβαρές αντιρρήσεις για τη σωματιδιακή άποψη. Οι ακτίνες του φωτός δεν είναι απαραίτητο να συμβάλλουν αφού διασταυρωθούν, αλλά οι ροές των σωματίων συμβάλλουν αναγκαστικά. Επιπλέον, το φως διαχέ-

107 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

εται σε μια τεραστία σφαίρα γυρω απο την πηγή, και αν ο ήλιος, για παράδειγμα, εξέπεμπε συνεχώς σωμάτια για να γεμίζει τη σφαίρα που φωτίζει, η ουσία του θα αναλωνόταν και το μέγεθος του θα φαινόταν να ελαττώνεται. Το φως, λοιπόν, δεν μπορεί να είναι υλικά σωματίδια. Κι αφού είναι μηχανικό φαινόμενο πρέπει να είναι κίνηση που μεταδίδεται με κάποιο μέσο. «Είναι αδύνατο να αμφισβητηθεί ότι το φως είναι κίνηση κάποιου είδους ύλης. Γιατί, αν εξετάσουμε πώς παράγεται, παρατηρούμε ότι εδώ στη γη έχει κυρίως αιτία το πυρ και τη φλόγα που αναμφισβήτητα περιέχουν ταχέως κινούμενα σωμάτια, αφού διαλύουν και λυώνουν πολλά άλλα σώματα που είναι ιδιαιτέρως στερεά* ή, αν εξετάσουμε τα αποτελέσματά του, βλέπουμε ότι όταν το φως εστιαστεί, όπως με κοίλα κάτοπτρα, έχει τη δύναμη να καίει σαν φωτιά, δηλαδή διαχωρίζει τα μέρη των σωμάτων, κάτι που υποδηλώνει οπωσδήποτε κίνηση, τουλάχιστον στην αληθινή φιλοσοφία, στην οποία οι αιτίες όλων των φυσικών επακόλουθων θεωρούνται μηχανικές. Και κατά τη γνώμη μου έτσι πρέπει να γίνεται, αλλιώς πρέπει να εγκαταλείψουμε κάθε ελπίδα να καταλάβουμε ποτέ οτιδήποτε στη φυσική». Όταν μια πέτρα πέφτει στο νερό δημιουργούνται κύματα που απλώνονται από το κέντρο τους σ' όλη την επιφάνεια. Το ίδιο το νερό δεν απομακρύνεται από το κέντρο, αλλά η διαταραχή κινείται πραγματικά προς τα έξω, περνώντας από το ένα σωμάτιο νερού στο επόμενο. Η μεγάλη συμβολή του Χόυχενς στην οπτική ήταν ότι απέδειξε πως ένας παρόμοιος τρόπος διάδοσης σε μέσο το οποίο αποτελείται από σκληρά σωμάτια (δηλαδή σε αιθέρα) είναι σύμφωνος με την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός. Η αρχική ιδέα ήταν η έννοια της ισοφασικής επιφάνειας. Όταν διαδίδεται στον αιθέρα κάποια διαταραχή, αποτέλεσμα της ταχείας κίνησης των σωματίων ενός φωτεινού σώματος, κάθε σωμάτιο του αιθέρα γίνεται με τη σειρά του κέντρο ενός μικρού κυματισμού που μεταδίδεται γύρω απ' αυτό.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

ΣΧΗΜΑ 3.7.

Η κυματική αντίληψη του Χόυχενς.

87

109 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

(Βλ. Σχ. 3.7.) Ένας τέτοιος κυματισμός, επειδή είναι αδιόρατος, δεν μπορεί να γίνει αντιληπτός ως φως, και μόνο στα σημεία όπου συνδυάζονται περισσότεροι και ενισχύουν ο ένας τον άλλον η κίνηση γίνεται τόσο έντονη ώστε να αποτελεί φως. Ο Χόυχενς ονόμασε τον τόπο αυτών των σημείων ισοφασική επιφάνεια και έδειξε ότι η ισοφασική επιφάνεια που δημιουργείται γύρω από ένα φωτεινό σημείο θα είναι σφαίρα με κέντρο το σημείο αυτό. Στην πραγματικότητα την ισοφασική επιφάνεια συνθέτουν άπειρα κυμάτια που ενισχύουν το ένα το άλλο, αλλά το τελικό αποτέλεσμα είναι ακριβώς το ίδιο με της σφαιρικής επιφάνειας που δημιουργείται γύρω από το σημείο. Η κύρια ένσταση προς την κυματική θεωρία προέβαλλε το επιχείρημα ότι τα φωτεινά κύματα θα εκτείνονταν και στη σκιά πίσω από ένα εμπόδιο, ακριβώς όπως και τα κύματα στην επιφάνεια του νερού. Ο Χόυχενς το κατέρριψε εφαρμόζοντας την ιδέα της ισοφασικής επιφάνειας. Κάθε κυματισμός διαδίδεται στη σκιά, αλλά σ' αυτή τη διεύθυνση δεν σχηματίζεται ισοφασική επιφάνεια όπου να ενισχύονται οι κυματισμοί. Ενεργός ισοφασική επιφάνεια σχηματίζεται μόνο κατά μήκος των ευθειών που ξεκινούν από την πηγή, κι έτσι η κυματική αντίληψη για το φως οδηγεί κι αυτή, όπως και η σωματιδιακή, στην ευθύγραμμη διάδοσή του. Επιπλέον, ο Χόυχενς διατύπωσε τις αποδείξεις που παρουσιάζονται ακόμα στα σχετικά εγχειρίδια, στις οποίες οι νόμοι της ανάκλασης και της διάθλασης συνάγονται από την ισοφασική επιφάνεια. Η κυματική αντίληψη του Χόυχενς και η σωματιδιακή αντίληψη του Νεύτωνα αιτιολογούσαν και οι δυο το ίδιο περίπου ποσοστό από τα βασικά οπτικά φαινόμενα. Ο Νεύτων μπόρεσε να ενσωματώσει την ετερογένεια του φωτός στη σωματιδιακή θεωρία, ενώ ο Χόυχενς δεν κατόρθωσε ποτέ να αιτιολογήσει τα χρώματα με τη δική του, αν και ο Μαλμπράνς πρόβαλε λίγο αργότερα την άποψη ότι κάθε χρώμα ισοδυναμεί με διαφορετική συχνότητα. Οι δύο θεωρίες διαφέρουν ως προς τις σχετικές ταχύτητες που αποδίδουν στο φως καθώς διαδίδεται σε διάφορα μέσα. Για τη θεωρία του Νεύτωνα είναι απαραίτητο να κινείται γρηγορότερα το φως στα μέσα στα

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 110

οποία διαθλάται ελάχιστα (όπως στο γυαλί ή στο νερό όταν το φως εισέρχεται σ' αυτά από τον αέρα). Στη θεωρία του Χόυχενς απαιτείται ακριβώς το αντίθετο, το φως πρέπει να διαδίδεται πιο αργά σε τέτοια μέσα. Και στις δυο περιπτώσεις η αναγκαιότητα δεν υπαγορεύεται από αυθαίρετες γνώμες, εμφανίζεται επειδή η διάθλαση πρέπει να ακολουθεί υποχρεωτικά τον νόμο των ημιτόνων. Κατ' αυτό τον τρόπο προέκυψε το πείραμα που θα έκρινε τις δύο θεωρίες, και στα μέσα του 19ου αιώνα το πείραμα αυτό επαλήθευσε την κυματική θεωρία. Τον 17ο αιώνα ήταν πέρα από οποιαδήποτε δυνατότητα πειραματισμού διέθετε η οπτική. Ωστόσο, ακόμα και τον 18ο αιώνα, η κυματική θεωρία είχε ήδη εδραιωθεί απόλυτα όταν έφτασαν να μετρηθούν οι σχετικές ταχύτητες, επειδή η επιχειρηματολογία απέδιδε μεγαλύτερη βαρύτητα στα περιοδικά φαινόμενα παρά στις ταχύτητες. Γιατί δεν μπορούσε να συμβεί το ίδιο τον 17ο αιώνα; Η απάντηση βρίσκεται στο γεγονός ότι η λεγόμενη κυματική θεωρία του Που αιώνα δεν περιλάμβανε τα περιοδικά κύματα. Κύριος σκοπός της θεωρίας του Χόυχενς ήταν να εξηγήσει την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός, κι όταν αναφερόταν σ' ένα κύμα δεν είχε στο νου του την περιοδική παλμική κίνηση αλλά τη διαταραχή που μεταδίδεται σ' όλη την επιφάνεια γύρω από το σημείο όπου πέφτει μια πέτρα. Διευκρίνισε μάλιστα ρητά ότι οι παλμοί αυτοί δεν είναι περιοδικοί. Στην Πραγματεία περί του φωτός^^ (169Θ) ο Χόυχενς δεν ανέφερε καν τα περιοδικά φαινόμενα που είχε ανακαλύψει ο Νεύτων και που είχε παρατηρήσει και ο ίδιος στα ίδια ακριβώς πειράματα. Υπήρχαν όμως κι άλλα που δεν ανέφερε ο Χόυχενς. Στα μέσα του 17ου αιώνα ο Ιταλός επιστήμονας Γκριμάλντι είχε ανακαλύψει την περίθλαση. Μερικά χρόνια αργότερα ο Βαρθολίνος ανακάλυψε ένα φαινόμενο που ονομάστηκε διπλή διάθλαση, το οποίο είχε σχέση με την πολικότητα. Η περιοδικότητα, η περίθλαση (φαινόμενο περιοδικό, αν και δεν θεωρήθηκε τέτοιο τον 17ο αιώνα) και η πολικότητα αποτέλεσαν τον 19ο αι18. Traite de la lumiere.

90

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ώνα τα θεμέλια της κυματικής θεωρίας του φωτός. Ο Χόυχενς δεν ανέφερε κανένα από αυτά. Ο Νεύτων, αν και ασχολήθηκε και με τα τρία, ουσιαστικά τήρησε ανάλογη στάση. Αφού εγκατέλειψε την ερμηνεία του παλλόμενου αιθέρα, τα περιοδικά φαινόμενα του φαίνονταν ανεξήγητα. Η εξήγησή του για την περίθλαση είναι ασυμβίβαστη με τα φαινόμενα και η εξήγησή του για την πολικότητα δύσκολα εναρμονίζεται με το υπόλοιπο της θεωρίας του για το φως. Στο τέλος του 17ο αιώνα η μηχανοκρατία, η οποία στις αρχές του είχε υποβοηθήσει την εξέλιξη της οπτικής και είχε προσφέρει το ιδίωμα στο οποίο συζητούσαν αυτά τα ζητήματα όλοι οι ερευνητές, συμπεριλαμβανομένων και του Νεύτωνα και του Χόυχενς, εξελίχτηκε σε εμπόδιο για την περαιτέρω πρόοδό της. Με τα πειράματα είχαν ανακαλυφθεί τρεις ιδιότητες, ή φαινόμενα, που ήταν πραγματικά ακατανόητα και για τα δύο μηχανοκρατικά πρότυπα που χρησιμοποιούνταν. Ώσπου να αναπτυχθεί μια πιο λεπτομερής κυματική μηχανική, που να δίνει έμφαση στην κυματική κίνηση αυτή καθ' εαυτή και όχι στο μηχανικό μέσο, η οπτική παρέμεινε στάσιμη επί έναν αιώνα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ

I ΧΗΜΕΊΑ Τ Η ς Μ Η Χ Α Ν Ο Κ Ρ Α Τ Ι Α ς

ΤΤχημεΙα που κληροδοτήθηκε στον 17ο αιώνα ήταν διαμορϋ φ ω μ έ ν η σύμφωνα με πρότυπα τόσο διαφορετικά από τα πρότυπα της σύγχρονης χημείας ώστε ο αναγνώστης του 20ου αιώνα πρέπει να μεταφερθεί με την φαντασία του σ' ένα πνευματικό κλίμα εντελώς διαφορετικό από το δικό του. Σε επιστήμες όπως η αστρονομία και η μηχανική τα βασικά θεωρητικά προβλήματα του παρελθόντος μάς είναι οικεία, έστω κι αν φαίνονται παράξενες οι έννοιες με τις οποίες αντιμετωπίστηκαν. Στην περίπτωση της χημείας, όμως, απαιτείται μεγάλη προσπάθεια ακόμα και για να αναγνωρίσουμε απλώς τα προβλήματα. Ένα μέρος της δυσκολίας προκύπτει από την ιδέα των σύνθετων σωμάτων. Οι χημικοί θεωρούσαν ότι όλα τα σώματα (οι ύλες) που μεταχειρίζονταν ήταν σύνθετα σώματα. Συμφωνούσαν όλοι ότι υπήρχε ένας περιορισμένος αριθμός στοιχείων, ή αρχών, που ενώνονταν σε διάφορες αναλογίες και συνέθεταν όσες ύλες βρίσκονται στην επιφάνεια της γης. Για τον σύγχρονο αναγνώστη η λέξη «αρχή» είναι λιγότερο παραπλανητική από τη λέξη «στοιχείο», επειδή το στοιχείο χρησιμοποιήθηκε αργότερα στη χημεία για να δηλώσει μια έννοια που δεν έχει σχεδόν τίποτα κοινό με την προηγούμενη. Ο αριθμός των αρχών (των στοιχείων) κυμαινόταν ανάλογα με το σύστημα. Συνήθως υπήρχαν τρείς, τέσσερις ή πέντε αρχές, πάντα όμως ήταν ένας αριθμός όχι απλώς μικρότερος, αλλά διαφορετικής

92

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τάξης από τον αριθμό των στοιχείων στον οποίο έχουμε μάθει να αναφερόμαστε εμείς. Οι αρχές αυτές ήταν τα κοινά συστατικά όλων των σωμάτων που απαντώνται στην επιφάνεια της γης, και πιστευόταν ότι σε κάθε σύνθετο σώμα συνυπήρχαν σε κάποια αναλογία όλες οι αρχές, τα στοιχεία. Η εντυπωσιακή ποικιλία των υλών που βρίσκονται στη φύση φαινόταν να οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι δυνατές αναλογίες ήταν άπειρες τον αριθμό. Αυτή ήταν άλλη μια σημαντική διαφορά από τη μεταγενέστερη χημεία: αν και ο αριθμός των αρχών ήταν σαφέστατα μικρότερος, ο αριθμός των χημικών ουσιών ήταν απείρως μεγαλύτερος. Ο χημικός του 1600, αντί να έχει να κάνει με έναν διακριτό αριθμό ενώσεων, ασχολούνταν με μια συνεχή σειρά δυνατών αναλογιών. Τα νίτρα δεν ήταν όλα απολύτως όμοια και ο χημικός έπρεπε να καθορίζει την προέλευση της ουσίας που μεταχειριζόταν. Η αντίληψη αυτή υπαγορευόταν αναμφίβολα από την παρουσία προσμείξεων, αλλά η ίδια η ιδέα της ύπαρξης σύνθετων σωμάτων σε μια συνεχή σειρά διαφόρων αναλογιών έκανε ουσιαστικά αδύνατο το διαχωρισμό μιας δεδομένης χημικής ουσίας από τις προσμείξεις. Αφού δεν υπήρχε κανένα κριτήριο προσδιορισμού του είδους των χημικών ουσιών, πώς θα ήταν δυνατό να αναγνωρίζονται οι προσμείξεις; Στην περίπτωση των πολύτιμων μετάλλων είχαν καθιερωθεί από καιρό κριτήρια καθαρότητας εξαιτίας τελείως πρακτικών ζητημάτων, αλλά οι χημικοί συνέχιζαν να συζητούν για διάφορους «χρυσούς» και «αργύρους». Συνέχιζαν επίσης να θεωρούν τα μέταλλα σύνθετα σώματα. Δυο δοκίμια του Ρόμπερτ Μπόυλ σχετικά με την αποτυχημένη έκβαση των πειραμάτων, γραμμένα πενήντα περίπου χρόνια μετά την περίοδο που πραγματεύονται, μας βοηθούν περισσότερο από οτιδήποτε άλλο να κατανοήσουμε τα πρακτικά προβλήματα που είχε να αντιμετωπίσει ο χημικός του 17ου αιώνα. Η χημεία στις αρχές του αιώνα έψαχνε ακόμα να βρει τις κατάλληλες έννοιες και δυσκολευόταν να αντιμετωπίσει την ποικιλία των φαινομένων. Έργο της χημείας ήταν η ανάλυση. Ο χημικός χώριζε τα σύνθετα σώματα στα στοιχεία τους, στις αρχές τους, με διάφο-

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 114

ρους τρόπους, χρησιμοποιώντας σχεδόν πάντα φωτιά. Καθώς επισήμανε κάποιος ιστορικός του 20ού αιώνα, η «ανάλυση» είχε σημασία πολύ διαφορετική από αυτή που της αποδίδουμε εμείς, όπως ακριβώς και η λέξη «στοιχείο». Επειδή τα δικά μας στοιχεία είναι συγκεκριμένες, προσδιορίσιμες ουσίες, βασιζόμαστε στην ανάλυση για να τα απομονώσουμε. Το 1600 η ανάλυση των χημικών ήταν λογική μάλλον παρά πραγματική. Στόχος των ενεργειών τους ήταν να αποκαλύψουν τα συστατικά των σύνθετων σωμάτων, αλλά δεν περίμεναν να απομονώσουν συγκεκριμένες ουσίες που να μπορούν να τις χρησιμοποιήσουν. Ο ίδιος ο τρόπος με τον οποίο ορίζονταν οι αρχές απέκλειε τη δυνατότητα να υπάρχουν μεμονωμένα. Ένα άλλο γνώρισμα της χημείας των αρχών του 17ου αιώνα ήταν η σχέση της με τον ευρύτερο τομέα της φυσικής φιλοσοφίας. Η χημεία σχεδόν δεν υπήρχε ως ξεχωριστή επιστήμη. Εφόσον αποτελούσε ξεχωριστό κλάδο, γενικά δεν θεωρούνταν επιστήμη. Εάν πάλι ήταν μέρος της επιστήμης, δεν ήταν ξεχωριστός κλάδος. Οι ίδιοι οι χημικοί θεωρούσαν το αντικείμενό τους τέχνη στην υπηρεσία της ιατρικής και συγκέντρωναν τις προσπάθειές τους στην παρασκευή φαρμάκων. Οι επιστήμονες τους περιφρονούσαν και αναφέρονταν σ' αυτούς με μια φράση που δύσκολα μπορεί να παρεξηγηθεί το νόημά της, αποκαλώντας τους «καπνισμένους εμπειρικούς». Μια από τις πιο αναπτυγμένες μορφές της χημείας εμφανίζεται στο έργο του Παράκελσου (Paracelsus, 1493;-1541). Είναι δύσκολο να διαβάσει κανείς τον Παράκελσο και να μην καταλήξει στο συμπέρασμα ότι χρησιμοποιούσε τα χημικά φαινόμενα κυρίως για να αποσαφηνίσει μια φιλοσοφία που ασχολούνταν βασικά με θρησκευτικά ζητήματα. Αν και η επίδραση που άσκησαν στη χημεία τα νοήματα και οι θεωρίες του διατηρήθηκε ολόκληρο τον 17ο αιώνα, αρχικά δεν είχαν διαμορφωθεί για να αντιμετωπιστούν τα χημικά φαινόμενα. Συνέβαινε μάλιστα εντελώς το αντίθετο, τα φαινόμενα προσαρμόζονταν ανάλογα με τα πρότυπα που παρείχαν τα νοήματα. Στις αρχές του 17ου αιώνα η επίδραση του Παράκελσου ήταν η επικρατέστερη στη χημεία. Με βάση τη διδασκαλία του

94

Η

ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

είχε σχηματιστεί η σχολή των «ιατροχημικών» ή «σπαγυριστών», σχολή που ήθελε τη χημεία στην υπηρεσία της ιατρικής. Τα συγγράμματα που δημοσίευσαν -και υπήρχε μια παράδοση ιατροχημικών κειμένων που εκτεινόταν αδιάσπαστη σε όλον τον 17ο αιώνα- απαρτίζονταν κυρίως από ιατρικές συνταγές που παρουσιάζονταν με ελάχιστες θεωρητικές σημειώσεις. Η θεωρία βασιζόταν στη διδασκαλία του Παράκελσου που παραδεχόταν τρεις αρχές, το άλας, το θείο, και τον υδράργυρο. Αυτές οι τρεις αρχές είναι τα συστατικά από τα οποία παράγονται όλα τα σύνθετα σώματα. Για τον Παράκελσο, το άλας, το θείο και ο υδράργυρος αντιστοιχούσαν στο σώμα, στην ψυχή και στο πνεύμα, στα τρία μεταφυσικά συστατικά στοιχεία όλων των υπαρχόντων σωμάτων. Αν και οι ιατροχημικοί έτειναν λιγότερο προς τις μεταφυσικές εικασίες, δεν άλλαξαν ποτέ εντελώς τον χαρακτήρα των τριών αρχών. Ο Ζαν Μπεγκέν (Jean Beguin, περίπου 1550 - περίπου 1620), κορυφαίος ιατροχημικός των αρχών του 17ου αιώνα, όρισε τον υδράργυρο ως όξινο υγρό, διαπερατό, διεισδυτικό και αιθέριο. Σ' αυτόν οφείλονται η αντίληψη και η κίνηση των σωμάτων, οι δυνάμεις τους και τα χρώματά τους. Το θείο είναι ένα ήπιο βάλσαμο, ελαιώδες και κολλώδες, που διατηρεί τη φυσική θερμότητα των σωμάτων και τα κάνει εύφλεκτα. Είναι το μέσο που επιφέρει τη βλάστηση, την ανάπτυξη και τη μεταστοιχείωση, και πηγή των οσμών. Έχει τη δύναμη να συμφιλιώνει τα αντίθετα, συνδυάζοντας τη ρευστότητα του υδραργύρου με τη στερεότητα του άλατος. Η τελευταία αρχή, το άλας, είναι ξηρό και αλμυρό, το αίτιο της στερεότητας των σωμάτων. Αν και διατηρούσε τα χαρακτηριστικά της ιδέας του Παράκελσου που συνέδεε τις αρχές με το σώμα, με την ψυχή και με το πνεύμα, ο ορισμός του Μπεγκέν μας θυμίζει περισσότερο τα στοιχεία του Αριστοτέλη. Το άλας αναλογεί στη γη, το θείο στη φωτιά, και ο υδράργυρος στο νερό. Όπως και τα αριστοτελικά στοιχεία, έτσι και οι τρεις αρχές θεωρούνταν ποιοτικοί παράγοντες, οι υλικοί φορείς συγκεκριμένων ιδιοτήτων. Πίστευαν ότι ένα σώμα ήταν στερεό επειδή περιείχε αλάτι σε μεγάλη αναλογία και εύφλεκτο επειδή είχε μεγάλο ποσοστό θείου.

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

116

Αφού λοιπόν η ιατροχημεΐα είχε υιοθετήσει μια ποιοτική αντίληψη για τη φύση ερχόταν σε αντίθεση με την ποσοτική άποψη που κυριαρχούσε όλο και περισσότερο στις φυσικές επιστήμες τον. 17ο αιώνα. Η παράδοση των ενεργητικών αρχών της σχολής του Παράκελσου, μια πλευρά της φυσιοκρατίας της Αναγέννησης, συγκρουόταν κι αυτή εξίσου με τη μηχανοκρατία. Συνήθως οι ιατροχημικοί, αν και όχι όλοι, θεωρούσαν ενεργητικές τις τρεις αρχές του Παράκελσου και παραδέχονταν μαζί μ' αυτές και δύο παθητικές αρχές, το νερό και τη γη. Ο Βαν Χέλμοντ, ίσως ο τελευταίος μεγάλος της σχολής αυτής, υποστήριζε ότι το θεμελιώδες συστατικό κάθε σώματος είναι κάποια ενεργητική αρχή, ανάλογη προς τον υδράργυρο του Παράκελσου, άποψη εκ διαμέτρου αντίθετη με την αντίληψη της μηχανοκρατίας για τα σώματα. Ένας άλλος κλάδος που προηγήθηκε της χημείας του 17ου αιώνα, η αλχημεία, δείχνει ακόμη πιο καθαρά τη διάσταση που υπήρχε ανάμεσα στην επικρατούσα άποψη για τη χημεία και στη μηχανοκρατική αντίληψη, η οποία έτεινε να υπερισχύσει. Αν και οι ιατροχημικοί του 17ου αιώνα ήταν ως επί το πλείστον μετριοπαθείς και προσγειωμένοι και ελάχιστα ικανοί για τις εξάρσεις της φαντασίας που απαιτούσε η αλχημεία, ο ίδιος ο Παράκελσος είχε συμμαχήσει στενά μαζί τους και η αλχημική αντίληψη για τη φύση ήταν σε πλήρη συμφωνία με τη δική του. Η αλχημεία θεωρούσε ότι τα μέταλλα είναι κατά βάση όμοια μεταξύ τους και ότι διαφέρουν μόνο στον βαθμό ωριμότητας. Ο χρυσός είναι βέβαια το τελειότερο μέταλλο, όπως δείχνει η ανθεκτικότητά του στην αποσύνθεση και στη φθορά. Επόμενος στη σειρά είναι ο άργυρος και ακολουθούν όλα τα υπόλοιπα. Όταν ολοκληρώνεται η φυσική διαδικασία με την οποία παράγονται τα μέταλλα στη γη, γεννάται ο χρυσός. Όταν διακόπτεται, όταν αποτυγχάνει, αποδίδει κάποιο από τα ταπεινότερα μέταλλα. Έργο της αλχημείας ήταν, όπως δηλωνόταν με παρρησία, να παράγει χρυσό, χρησιμοποιώντας την τέχνη για να φέρει σε αίσιο πέρας τη φυσική διαδικασία με την οποία παράγεται ο χρυσός στη γη. Η αλχημεία εξέφρα-

96

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ζε την οργανική αντίληψη για τη φύση στην πιο ζωντανή της μορφή. Το λεξιλόγιο της έβριθε από λέξεις με σαφή υπονοούμενα: ζύμωση, βλάστηση, χώνευση, γένεση, ωρίμανση. Οι αλχημιστές είχαν την τάση να εκμεταλλεύονται την οργανική θερμότητα στις χρονοβόρες μεθόδους επεξεργασίας που χρησιμοποιούσαν, όπως όταν έθαβαν διάφορες ύλες σε κοπριά για την περίοδο της κύησης. Κατά τον 17ο αιώνα, ενώ έφθινε η επιρροή της, η αλχημεία συμμάχησε με την ιατροχημεία και υποστήριξαν την αντίληψη ότι τα μέταλλα είναι οργανικές ουσίες που αναπτύσσονται στη γη και σύνθετα σώματα που δημιουργούνται από τις χημικές αρχές. Στα μέσα του 17ου αιώνα κάθε σημαντική τάση της χημικής παράδοσης εξέφραζε μια άποψη για τη φύση βαθιά αντίθετη προς αυτή που άρχιζε να κυριαρχεί σε ορισμένες από τις επιστήμες της φύσης. Την απόκλιση των απόψεων δηλώνει έμμεσα η αοριστία του Καρτέσιου σε σχέση με τη χημεία. Ενώ η παρουσίαση θεμάτων όπως ο μαγνητισμός και το φως εκτείνεται σε κεφάλαια, στα χημικά ζητήματα δεν αφιέρωσε παρά παραγράφους το πολύ. Το γεγονός όμως ότι εμφανίζονται στο έργο του έστω και λίγα ζητήματα χημείας ήταν ενδεικτικό για το μέλλον, γιατί η χημεία ήταν άμεσα και αναπόφευκτα συνδεδεμένη με τη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση. Αν οι ιδιότητες των σωμάτων είναι φαινόμενα που προκαλούνται από τα σωμάτια που τα αποτελούν, τότε η χημεία θα είχε πολλά να πει και η μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση δεν μπορούσε να τα αγνοήσει. Η ιστορία της χημείας στο δεύτερο ήμισυ του αιώνα είναι η αφήγηση της μεταστροφής της στη μηχανοκρατία, ίσως μάλιστα θα έπρεπε να λέγαμε της υποταγής της στη μηχανοκρατία, αφού ο αυξανόμενος ρόλος των μηχανισμών στα συγγράμματα χημείας φαίνεται ότι επιβλήθηκε μάλλον από εξωτερικούς παράγοντες παρά από τα φαινόμενα αυτά καθ' εαυτά. Όπως κι αν είναι, από τη σκοπιά του 2θού αιώνα δεν μπορούμε να πιστέψουμε ότι θα ήταν ποτέ δυνατό να είχε παραμείνει η χημεία άθικτη. Και πραγματικά, κάτι τέτοιο δεν συνέβη. Αν και οι περισσότεροι από τους κορυφαίους χημικούς του πρώτου ημίσεος του αιώνα ήταν οπα-

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

118

δοΐ του Παράκελσου, αυτοί που διακρίθηκαν στο δεύτερο ήμισυ ήταν σχεδόν όλοι μηχανοκρατικοί. Για να εκτιμήσουμε την αλλαγή που συνέβη στον τρόπο σκέψης των χημικών πρέπει να λάβουμε επίσης υπόψη και την ιστορία της ίδιας της ιατροχημείας. Αρχικά, όταν διατυπώθηκαν, οι αρχές του Παράκελσου αφορούσαν περιορισμένο αριθμό χημικών δεδομένων, τα περισσότερα από τα οποία είχαν σχέση με οργανικές ενώσεις. Η λέξη «πνεύμα»^^, την οποία εισήγαγε ο Παράκελσος, χρησιμοποιείται ακόμα για να περιγράψει τα προϊόντα ορισμένων οργανικών αποστάξεων, που αποτελούσαν σημαντικό ποσοστό του συνόλου των γνωστών χημικών ουσιών. Τον 17ο αιώνα οι χημικές γνώσεις επεκτάθηκαν πολύ. Επιπλέον, τα περισσότερα από τα καινούρια δεδομένα είχαν σχέση με την ανόργανη χημεία και πολλά από αυτά απαιτούσαν ιδιαίτερη προσπάθεια ώστε να ταιριάξουν στις κατηγορίες της θεωρίας του Παράκελσου. Η εμφανής κατάρρευση της ιατροχημείας το δεύτερο ήμισυ του αιώνα πρέπει να κριθεί σε σχέση και με την αύξηση των χημικών γνώσεων. Η ιατροχημική παράδοση κατέγραφε τις αντιδράσεις και την παρασκευή των χημικών ουσιών. Απέτυχε εντελώς να οργανώσει τα δεδομένα και να σχηματίσει μια συγκροτημένη και χρήσιμη θεωρία, και η αποτυχία της συντέλεσε στο θρίαμβο της μηχανοκρατικής χημείας. Το κυριότερο ερώτημα που αντιμετώπιζε η χημεία στο δεύτερο ήμισυ του αιώνα ήταν αν μπορούσε η μηχανοκρατία να κάνει αυτό που δεν είχε κατορθώσει να κάνει η ιατροχημεία. Ο Νικολά Λεμερύ (Nicolas Lemery, 1645-1715) ήταν ο κορυφαίος χημικός της Γαλλίας κατά το δεύτερο ήμισυ του αιώνα. Το σύγγραμμά του Μαθήματα χημείας^^ δημοσιεύτηκε το 1675 και με τις πολλές εκδόσεις και τις μεταφράσεις του άσκη-

19. Στα ελληνικά, μ' αυτή τη σημασία, δεν χρησιμοποιείται πια παρά σε λέξεις όπως οινόπνευμα, ξυλόπνευμα κ.λ.π. Η ίδια αγγλική λέξη όμως (spirit) αποδίδεται και με τη λέξη «σπίρτο», κυρίως όταν αναφέρεται σε οξέα. (Σ.τ,Μ.) 20. Cours de

chimie.

119 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σε εκτεταμένη επίδραση στη χημεία. Χαρακτηριστική του ύφους του έργου είναι η παρουσίαση των τρόπων με τους οποίους το σπίρτο του θαλασσίου άλατος (υδροχλωρικό οξύ, HC1) προκαλεί καθίζηση των μετάλλων που έχει διαλύσει το aquafortis (νιτρικό οξύ, ΗΝΟ3). Τα αιχμηρά σωμάτια του σπίρτου του θαλασσίου άλατος, που είναι πιο ογκώδη, πιέζουν και δονούν τα σωμάτια του aquafortis ώσπου να καθιζάνει το μέταλλο που περιέχεται στο διάλυμα. Ορισμένοι χημικοί, προσέθετε, αποδίδουν την αντίδραση στη συνένωση της οξύτητας του σπίρτου με το πτητικό και θειικό άλκαλι του aqua fortis, που αναγκάζεται έτσι να εγκαταλείψει το μέταλλο. «Αλλά κατ' αυτόν τον τρόπο είναι σοίν να επεξηγούμε κάτι δυσνόητο με κάτι άλλο που είναι ακόμα πιο δυσνόητο* γιατί τι πιθανότητα υπάρχει να είναι άλκαλι το πτητικό πνεύμα του Aqua fortis; Και πώς γίνεται να παραμένει σε τόσο μεγάλη κίνηση με το σταθερό όξινο πνεύμα αυτού του ίδιου νερού χωρίς να καταστρέφει ή να χάνει τη φύση του, αυτό είναι κάτι που δεν μπορεί ποτέ κανείς να το συλλάβει εύκολα. Επιπλέον, όμως, αν υποθέσουμε ότι αυτό το πνεύμα είναι άλκαλι, και πάλι θα ήταν αναγκαίο να ερμηνευθεί μηχανικά για ποιο λόγο αυτό το άλκαλι εγκαταλείπει το σώμα του μετάλλου και μεταβαίνει στο σπίρτο τον άλατοςγιατί το να πούμε απλά ότι με τη συνένωση του πνεύματος και του σπίρτου το Aqua fortis υποχρεώνεται να εγκαταλείψει το μέταλλο που είχε διαλύσει, δεν συντελεί καθόλου στη διελεύκανση του ζητήματος, εκτός αν αποδώσει κανείς αναγκαστικά ευφυία σ' αυτά τα δύο. Οπότε, για να βρούμε τον αληθινό λόγο πρέπει να ανατρέξουμε και πάλι στις δονήσεις και στις πιέσεις». Εξ αιτίας του σημαντικού ρόλου που είχαν στη χημεία του οι όξινες αντιδράσεις, αποσπάσματα παρόμοια με το παραπάνω εμφανίζονται συχνά στο κείμενο του Λεμερύ. Υποστήριζε ότι τα οξέα αποτελούνται από αιχμηρά σωμάτια που συχνά τα αποκαλούσε «οξέα σημεία». Είναι επίσης πολύ ελαφρά, έτσι

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ 120

ώστε τα οξέα σημεία να μπορούν να ανυψώνονται μαζί με τα μεταλλικά σωμάτια που διατρυπούν, ακριβώς όπως επιπλέει το ξύλο μαζί με το μέταλλο με το οποίο είναι συνδεδεμένο. Κατά σύμπτωση, η παρομοίωση αυτή εξηγούσε επίσης γιατί μια δεδομένη ποσότητα οξέως διαλύει ορισμένη μόνο ποσότητα μετάλλου: όταν κάθε σημείο έχει δεσμεύσει ένα σωμάτιο μετάλλου, το οξύ δεν μπορεί πλέον να συνεχίσει να διαλύει. Τότε όμως γιατί οι διαλύτες εγκαταλείπουν τα σώματα που διαλύουν και πηγαίνουν σε άλλα; Δηλαδή, για παράδειγμα, γιατί ένα αλκαλικό άλας κάνει τον χρυσό να καθιζάνει στο aqua regia (ένα μείγμα νιτρικού και υδροχλωρικού οξέως -ΗΝΟ3 και HQ); Το πρόβλημα είναι ένα από τα δυσκολότερα στη φυσική φιλοσοφία, παραδεχόταν ο Λεμερύ, αλλά προφανώς όχι τόσο δύσκολο ώστε να μην μπορεί να το λύσει η μηχανοκρατική του θεωρία. Όταν στο διάλυμα προστίθεται κάποια ύλη που λόγω της μορφής και της κίνησης των σωματίων της μπορεί να δεσμεύει και να σπάζει τα οξέα σημεία που διατρυπούν τα σωμάτια του χρυσού, τότε ο χρυσός καθιζάνει. Τα πτητικά αλκαλικά πνεύματα συμβαίνει να περιέχουν «λίαν ενεργητικά άλατα» που κινούν και δονούν τόσο βίαια τα σώματα τα οποία συναντούν ώστε τα σημεία σπάζουν. Αλλά ακόμα και σπασμένα τα σημεία συνεχίζουν να είναι αρκετά αιχμηρά και ενεργητικά ώστε να διατρυπούν τα σωμάτια του άλατος, κι έτσι τα διαλύουν με θερμότητα και βρασμό. Η φύση όλων, διαβεβαίωνε ο Λεμερύ, εξηγείται κατά τον καλύτερο τρόπο «αν παραδεχτούμε ότι τα μέρη τους έχουν μορφές ανάλογες προς τα αποτελέσματα που προκαλούν». Η φράση έχει ιδιαίτερη σημασία. Δείχνει ότι ο τελικός στόχος της μηχανοκρατικής χημείας του Λεμερύ δεν ήταν η διατύπωση χημικής θεωρίας, αλλά η εξήγηση των ιδιοτήτων που παρατηρούνταν. Οι ιδιότητες των οξέων υποδήλωναν την ύπαρξη κοφτερών αιχμηρών σωματίων. Τα διαβρωτικά άλατα που σχηματίζονται από οξέα, όπως το βιτριόλι του χαλκού, αντλούν τη δύναμή τους να διαβρώνουν από τα όξινα σωμάτια που προσκολλώνται σ' αυτά και προεξέχουν σαν γυμνά μαχαίρια που κόβουν και κατατεμαχίζουν όσες ύλες συναντούν. Η

121

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

μηχανοκρατία αυτή καθ' εαυτή ως μέθοδος εξήγησης δεν προσέφερε ορισμένη χημική θεωρία. Αντίθετα, είχε τη δυνατότητα να προσαρμόζεται σε οποιαδήποτε θεωρία. Τα σωμάτια με δεδομένο σχήμα στα οποία αναφέρονταν ο Λεμερύ και άλλοι δεν παρατηρούνταν κατά κανένα τρόπο, συνάγονταν απλώς από τις παρατηρούμενες ιδιότητες και στην πράξη ήταν δυνατό να φανταστεί κανείς σωμάτια οποιουδήποτε σχήματος και με οποιαδήποτε κίνηση απαιτούνταν για όποια συγκεκριμένα φαινόμενα. Στην περίπτωση του Λεμερύ η μηχανοκρατία χρησιμοποιήθηκε για να εξηγήσει μια τροποποιημένη εκδοχή της ιατροχημείας. Ουσιαστικά διέγραψε από τη χημεία τον υδράργυρο, το πνεύμα, και υποστήριξε ότι όλα τα υλικά που ονομάζονταν συνήθως πνεύματα στην πραγματικότητα είναι πτητικά άλατα. Υπάρχει ένα κοινό πνεύμα (δύσκολα μπορούμε να πούμε αν εννοούσε υλικό ή άυλο) που είναι η τελική αιτία όλων των συγκεκριμένων ουσιών, αλλά ο Λεμερύ το θεωρούσε υπερβολικά μεταφυσικό και αφηρημένο για να το συμπεριλάβει σε μια πραγματεία περί χημείας. Το θείο, ή έλαιο όπως προτιμούσε να το λέει, αποτελείται από ευλύγιστα, κλαδωτά σωμάτια που συμπλέκονται με άλλα και μεταξύ τους, και παρουσιάζεται έτσι το γνωστό ιξώδες του ελαίου και του λίπους. Το έλαιο συνέχιζε να είναι η αρχή της ευφλεκτότητας για τον Λεμερύ, αλλά πίστευε και ότι υπήρχαν μικρά στρογγυλά πύρινα σωμάτια, έτσι ώστε ο τρόπος με τον οποίο πραγματεύεται την καύση γίνεται εντελώς ακατανόητος. Στην πραγματικότητα, ο Λεμερύ δεν αφιέρωσε στο έλαιο πολύ χώρο στο έργο του, που ασχολείται σχεδόν όλο με την τρίτη αρχή του Παράκελσου, το άλας. Στη φύση ένα άλας υπάρχει, υποστήριζε ο Λεμερύ, ένα άλας όξινο που σχηματίζεται από τη στερεοποίηση ενός όξινου υγρού στις φλέβες της γης. Όλα τα άλλα άλατα σχηματίζονται απ' αυτό. Τα αλκαλικά άλατα δεν υπάρχουν στα σύνθετα σώματα, αλλά δημιουργούνται σ' αυτά με τις χημικές διεργασίες που φαίνονται σαν να τα διαχωρίζουν από τα σύνθετα σώματα. Ο Λεμερύ θεωρούσε αυτή την αρχή βασική για την κατανόηση των χημικών φαινομένων. Είναι ίσως περιττό

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

101

να πούμε ότι ήταν δική του ανακάλυψη. Ωστόσο δεν τη χρησιμοποίησε ευρύτερα, ενώ η ύπαρξη των αλκαλίων, όποια κι αν ήταν η προέλευσή τους, είχε τον πιο σημαντικό ρόλο στη χημεία του. Αν υπήρχε κάποιο οργανωτικό σχήμα στα Μαθήματα χημείας του Λεμερύ αυτό ήταν η προφανής προσπάθεια να αναγάγει τις περισσότερες αντιδράσεις σε αντιδράσεις εξουδετέρωσης οξέος από άλκαλι. Αφού όμως ο Βαν Χέλμοντ είχε ήδη περιγράψει πρώτος εξουδετέρωση τέτοιου είδους, η σημασία της στη χημεία του Λεμερύ αποτελεί άλλη μια πλευρά της σχέσης του με τη σχολή του Παράκελσου. Τα οξέα αποτελούνται από πολύ αιχμηρά σωμάτια, σαν καρφίτσες. Τα αλκάλια αποτελούνται από πορώδη σωμάτια στα οποία καρφώνονται οι αιχμές όπως οι καρφίτσες στην πελότα, το ειδικό μαξιλαράκι. Ενώ αναγνωρίζεται πως όταν αναμειγνύονται παρατηρείται αναβρασμός, το γεγονός δεν εξηγείται με ικανοποιητικό τρόπο. Η καρφίτσα καρφώνεται στην πελότα και εξουδετερώνεται, και ανάλογα εξουδετερώνεται και η πελότα αφού οι πόροι της γεμίζουν με καρφίτσες. Ο Λεμερύ επαναλάμβανε αδιάκοπα την παρομοίωση με διάφορες μορφές σε όλο του το έργο, δηλαδή με οξύτερες ή με αμβλύτερες αιχμές, με μεγαλύτερους ή με μικρότερους πόρους. Γνήσιο τέκνο της ιατροχημικής παράδοσης, ενδιαφερόταν για τις ιατρικές εφαρμογές του έργου του και εφάρμοσε το βασικό του σχήμα και σ' αυτόν τον τομέα. Οι ασθένειες είναι όξινες μολύνσεις που μεταδίδονται με τον αέρα κι έτσι ουσιαστικά είναι σαν τα δηλητήρια. Στόχος ολόκληρης της ιατρικής είναι η εξουδετέρωσή τους από τα αλκάλια. Όπως προειδοποιούσε στο κεφάλαιο για την άχνη υδραργύρου, πρέπει κανείς να είναι βέβαιος ότι γνωρίζει τη φύση των δηλητηρίων πριν συστήσει αντίδοτο. Επειδή το σύνολο του έργου του Λεμερύ τόνιζε περισσότερο τις ομοιότητες παρά τις διαφορές των αλκαλίων, δεν έλυσε τις απορίες των γιατρών και τους άφησε ελάχιστες χρήσιμες οδηγίες. Η μεγαλύτερη ίσως επίδραση της ιατροχημείας στον Λεμερύ εκδηλώνεται στην τάση να χρησιμοποιεί στη θεωρία του λίγες ' μόνο ευρείες κατηγορίες ουσιών. Ερμήνευε τα οξέα με ένα θε-

123

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

μελιώδες σχήμα και τα αλκάλια μ' ένα άλλο, και ό,τι κι αν υπαγόρευε η εμπειρία εκείνος υπαινισσόταν συνεχώς ότι όλα τα οξέα και όλα τα αλκάλια, ίσως μάλιστα και όλες οι ουσίες, ταυτίζονται σε τελική ανάλυση. Κατά την άποψή του, σκοπός της χημείας δεν ήταν ο διαχωρισμός και ο συνδυασμός ανθεκτικών ουσιών, αλλά η διαμόρφωση των εύπλαστων σωματίων και ο περιορισμός τους σε λίγα γενικά σχήματα. Η προηγούμενη αντίληψη ότι υπήρχε μια συνεχής σειρά σύνθετων σωμάτων βρήκε το αντίστοιχό της στη συνεχή μεταβολή των σχημάτων που υπονοείται στην ανάπτυξη της θεωρίας του Λεμερύ. Τα οξέα διαφέρουν ανάλογα με την αιχμηρότητα των σημείων τους. Αλλά κάθε σημείο έχει άραγε διαφορετικό και αμετάβλητο σχήμα το οποίο αντιστοιχεί σε ένα ορισμένο οξύ; Μάλλον όχι, γιατί υποστήριζε ότι τα αιχμηρότερα σωμάτια είναι προϊόντα ζύμωσης μεγαλύτερης διάρκειας στη γη, με την οποία φθείρονται και γίνονται οξύτερα σημεία. Επίσης και για να παραχθεί mercurius dulcis (καλομέλας, Hg2Cl2) από άχνη υδραργύρου (HgCy, αυτή πρέπει να εξαχνωθεί τρεις φορές για να αμβλυνθούν τα οξέα σημεία. Αν εξαχνωθεί μόνο δυο φορές, τα σημεία θα παραμείνουν υπερβολικά αιχμηρά και η καθαρτική τους ικανότητα θα είναι υπερβολικά ισχυρή. Αν πάλι εξαχνωθεί πέντε φορές, η καθαρτική του δύναμη καταστρέφεται τελείως και γίνεται απλώς εφιδρωτικό. Μια από τις θεμελιώδεις θέσεις της μηχανοκρατίας ήταν η ομοιογένεια της ύλης που διαφοροποιείται μόνο από τα σχήματα, τα μεγέθη, και τις κινήσεις των σωματίων της. Η ιδέα της συνεχούς σειράς των αναλογιών εύκολα μπορούσε να αποδοθεί με μηχανικούς όρους και ο Λεμερύ δεν δίστασε καθόλου να το κάνει. Οι μηχανοκρατικές προκαταλήψεις του όμως μπορούσαν να επισκιάσουν τη σημασία σημαντικών παρατηρήσεων, κι αυτό φαίνεται καλύτερα από τον τρόπο που πραγματεύτηκε την αποσύνθεση του νιτρικού άλατος του υδραργύρου (Hg(N03)2) σε οξείδιο του υδραργύρου (Hg202) με τη θερμότητα. Όταν θερμαίνονται οι λευκοί κρύσταλλοι που σχηματίζονται από την εξάτμιση ενός διαλύματος υδραργύρου σε σπίρτο του νί-

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

103

τρου (ΗΝΟ3), το βάρος τους ελαττώνεται και γίνονται κόκκινοι, προφανώς επειδή αποκόπτονται οι αιχμές των οξέων σημείων. Μπορεί επίσης να σχηματιστεί κι ένα άλλο κόκκινο ίζημα με απλή αποτέφρωση του υδραργύρου. Στην περίπτωση αυτή, στους πόρους του υδραργύρου εισέρχονται πύρινα σωμάτια και προσδίδουν στα σωμάτιά του διαφορετική συμπεριφορά και κίνηση, από τις οποίες προκύπτει το κόκκινο ίζημα. Ο Λεμερύ δεν σκέφτηκε καθόλου ότι οι δύο κόκκινες ενώσεις μπορεί να ήταν όμοιες. Το έργο του περιέχει έναν εκτενή κατάλογο συγκεκριμένων χημικών ουσιών με οδηγίες παρασκευής τους. Ακριβώς το γεγονός ότι υπάρχουν ορισμένες ουσίες που αναγνωρίζονται από τις αμετάβλητες ιδιότητές τους φαίνεται να έρχεται σε άμεση αντίθεση με τις αναλύσεις του για την πλαστικότητα της ύλης. Όλα τα παρασκευάσματα υδραργύρου, έλεγε, «δεν είναι παρά διαφορετικά σχήματα Υδραργύρου που παράγονται από όξινα πνεύματα, τα οποία ανάλογα με τους τρόπους συνένωσης προκαλούν και διαφορετικά αποτελέσματα». Ωστόσο, όπως ο ίδιος σημείωνε επίσης, ο αρχικός υδράργυρος μπορεί να ανακτηθεί από τις ενώσεις του. Το γεγονός αυτό φαίνεται να διαψεύδει την απεριόριστη πλαστικότητα της ύλης, αλλά ο Λεμερύ δεν έκανε καμιά προσπάθεια να εξαλείψει την αντίφαση. Στην περίπτωση του Λεμερύ η μηχανοκρατία δεν του χρησίμευσε ούτε για να αξιολογήσει τη χημική θεωρία που είχε διδαχτεί ούτε για να προτείνει κάποια εναλλακτική λύση. Συγκεντρώνοντας την προσοχή του στα φανταστικά σχήματα των σωματίων και θεωρώντας ότι εξηγούσαν τις ιδιότητες των ουσιών, αμελούσε να επανεξετάζει τα εκτενή δεδομένα που διέθετε. Ήταν σαν να είχε καταληφθεί κι αυτός, όπως και οι άλλοι μηχανοκρατικοί χημικοί, από τη μανία να εξηγήσει όλες τις ιδιότητες και όλα τα φαινόμενα. Το μόνο που έκανε η μηχανοκρατία ήταν ότι συντέλεσε στη διατήρηση των παραδοσιακών θεωριών, παρακινώντας τους χημικούς να φαντάζονται αόρατους μηχανισμούς που φαίνονταν να τις εναρμονίζουν με την παραδεδεγμένη φιλοσοφία για τη φύση. Αν και η ιατροχημεία είχε αποτύχει ως ανεξάρτητη θεωρία, με συγκα-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

λυμμένη όψη επηρέασε τη μορφή της μηχανοκρατικής χημείας. Το έργο του Τζων Μάγιοου (John Mayow, 1640-1679), του Άγγλου γιατρού και χημικού, δείχνει ακόμα καλύτερα πόσο εύκολο ήταν να χρησιμοποιηθεί η μηχανοκρατία για να συντηρήσει παραδοσιακές απόψεις στη χημεία. Ο Μάγιοου ήταν ένας από τους πειραματιστές που ενδιαφέρονταν για τις αναλογίες που εμφανίζονται ανάμεσα στην αναπνοή και στην καύση. Ήταν γνωστό πως όταν ένα κερί καίει σε κλειστό δοχείο πάνω από νερό, το νερό ανυψώνεται στο δοχείο και ο όγκος του αέρα μειώνεται καθώς το κερί σβήνει. (Βλ. Σχ. 4.1.) Τώρα τα πειράματα έδειχναν ότι το ίδιο φαινόμενο (στην ίδια ποσότητα περίπου) συμβαίνει κι όταν εκπνεύσει ένα μικρό ζώο μέσα σε παρόμοιο κλειστό δοχείο. Η μείωση του όγκου υποδήλωνε ότι κάτι απομακρύνεται από τον αέρα και το συμπέρασμα στήριξαν επιπλέον και τα πειράματα με αντλία αέρος, δείχνοντας ότι η παρουσία αέρα είναι απαραίτητη τόσο για την καύση όσο και για τη ζωή. Σ' αυτά τα γνωστά πειράματα ο Μάγιοου προσέθεσε άλλο ένα. Έκλεισε σ' ένα δοχείο ένα μικρό ζώο μαζί με κάποιο εύφλεκτο υλικό που μπορούσε να αναφλεγεί με έναν συγκλίνοντα φακό. Όταν πλέον το ζώο είχε εκπνεύσει, ούτε το εύφλεκτο υλικό δεν μπορούσε να αναφλεγεί, οπότε συμπέρανε ότι τόσο η αναπνοή όσο και η καύση χρειάζονται την ίδια ουσία του αέρα. Ο Μάγιοου την αποκάλεσε νιτρο-αέριο πνεύμα, ονομασία που προερχόταν από το νίτρο και εξέφραζε το γεγονός ότι οι ύλες που περιέχουν νίτρο, όπως η πυρίτιδα, έχουν δικό τους νιτρο-αέριο πνεύμα και μπορούν να καίγονται χωρίς την παρουσία αέρα. Τον 18ο αιώνα, μετά το έργο του Λαβουαζιέ που ερμήνευε τον ρόλο του οξυγόνου στην καύση και στην αναπνοή, ο Μάγιοου χαιρετίστηκε ως πρόδρομος της ανακάλυψής του. Στην πραγματικότητα, όμως, το έργο του μπορεί να γίνει κατανοητό πολύ καλύτερα σε σχέση με την παράδοση της σχολής του Παράκελσου, από την οποία αντλεί την καταγωγή η ονομασία νιτρο-αέριο πνεύμα. Εκείνο που βοηθάει περισσότερο να καταλάβουμε τον Μάγιοου είναι η ερμηνεία του για τη μείωση του όγκου του αέρα. Σύμφωνα με τη δική μας χημεία το

105

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

ί ΣΧΗΜΑ4.1 • Το π ε ί ρ α μ α του Μάγιοου. οξυγόνο ενώνεται με τον άνθρακα τόσο στην αναπνοή όσο και στην καύση και σχηματίζεται διοξείδιο του άνθρακα που διαλύεται στο νερό. Αντίθετα, ο Μάγιοου υποστήριζε ότι μειώνεται η ελαστικότητα του αέρα. Θεωρούσε το νιτρο-αέριο πνεύμα αιτία της ελαστικότητας του αέρα και όχι ξεχωριστό αέριο που αποτελεί μέρος του αέρα. Χρησιμοποιώντας μηχανική ορολογία, μίλησε για νιτρο-αέρια σωμάτια που σφηνώνονται στα σωμάτια του αέρα και τα κάνουν ελαστικά. Μια ταιριαστή ίσως αναλογία (που δεν την χρησιμοποίησε) θα ήταν να φανταστεί τα σωμάτια του αέρα σαν άδειους σωλήνες που αποκτούν σταθερότητα και ελαστικότητα από σύρματα (τα

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

νιτρο-αέρια σωμάτια) που εκτείνονται κατά μήκος του εσωτερικού τους. Το νιτρο-αέριο σωμάτιο του Μάγιοου δεν είναι τίποτα διαφορετικό από τις ενεργητικές αρχές του Παράκελσου, εμφανιζόταν όμως με μηχανοκρατική περιβολή. Είναι η αιτία της ελαστικότητας του αέρα, ευθύνεται για την καύση, και αν χωριστεί από τον αέρα στην αναπνοή διατηρεί τα ζώα στη ζωή. Όταν υφίσταται ζύμωση στο αίμα, μαζί με αλατούχα-θειώδη σωμάτια, προκαλεί τη ζωική θερμότητα και όταν αναβράζει κατά τη ζύμωση με άλλα αλατούχα-θειώδη σωμάτια που μεταφέρουν τα νεύρα προκαλεί συσπάσεις των μυών και άρα είναι και το αίτιο της κίνησης των ζώων. Το νιτρο-αέριο πνεύμα είναι επίσης αυτό που συντηρεί και τη ζωή των φυτών. Εδώ αρχίζει κανείς να υποψιάζεται τον ανώμαλο ρόλο που έπαιξε το νίτρο (νιτρικό κάλλιο) στη θεωρία του Μάγιοου. Συστατικό της πυρίτιδας, το νίτρο έβγαινε από τη γη μαζί με μεγάλη ποσότητα οργανικών λιπασμάτων, οπότε είχε συνδεθεί μ' αυτά. Επιπλέον, απ' αυτό μπορούσε να παραχθεί σπίρτο του νίτρου (νιτρικό οξύ). Το νιτρο-αέριο πνεύμα του Μάγιοου μπορεί να ταυτιστεί με τρία τουλάχιστον διαφορετικά στοιχεία από αυτά που ξέρουμε εμείς. Ως παράγων της καύσης και της ζωής των ζώων παραπέμπει στο οξυγόνο, ως παράγων της ζωής των φυτών στο άζωτο και ως πνεύμα που σχηματίζει οξύ στο ιόν υδρογόνου. Η χημεία του 17ου αιώνα δεν ήταν τόσο εξελιγμένη ώστε να κάνει αμέσως τέτοιες διακρίσεις. Κατά τον Μάγιοου τα νιτρο-αέρια σωμάτια ήταν η μηχανοκρατική απόδοση του ενεργητικού πνεύματος της χημείας του Παράκελσου. Ο πιο σημαντικός μηχανοκρατικός χημικός ήταν αναμφισβήτητα ο Ρόμπερτ Μπόυλ. Ο Μπόυλ ήθελε να εμφανίζεται ως εμπειριστής οπαδός του Μπέικον, που είχε στόχο να συγγράψει μια φυσική ιστορία, ανενόχλητος από θεωρητικές υποθέσεις. Πολλές φορές, σε προλόγους, διαβεβαίωνε ότι είχε αποφύγει να διαβάσει τον Καρτέσιο και τον Γκασαντί μήπως παρασυρθεί από τα συστήματά τους. Ήταν μια δήλωση εντελώς παραπλανητική. Από την πρώτη στιγμή της επιστημονικής του σταδιοδρομίας ο Μπόυλ αφοσιώθηκε στη μηχανοκρα-

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

^

τία και ολόκληρο το επιστημονικό συγγραφικό του έργο μπορεί να ερμηνευθεί ως παρουσίαση της πορείας της. Γόνος πάμπλουτης οικογένειας (πατέρας της χημείας και αδερφός του κόμητα του Κορκ, όπως έλεγε κάποιος ευφυολόγος), ο Μπόυλ είχε τα μέσα να ακολουθήσει τις σπουδές που προτιμούσε. Μετά το 1650 εγκαταστάθηκε στην Οξφόρδη, έγινε μέλος της ομάδας που σχημάτισε αργότερα τον πυρήνα της Βασιλικής Εταιρείας, και διάλεξε τη χημεία. Ο περίγυρός του αναστατώθηκε, η χημεία δεν ήταν επιστήμη. Ο Μπόυλ όμως είχε διαφορετική γνώμη, πίστευε ότι μόνο η χημεία ήταν σε θέση να παράσχει στη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση μια θεωρία περί ύλης βασισμένη σε πειράματα. Στον σκοπό αυτό αφιέρωσε την επιστημονική του σταδιοδρομία. Ξεκινώντας έβαλε στόχο ένα μεγάλο έργο σχετικά με τη σωματιδιακή θεωρία για την ύλη. Το έργο δεν ολοκληρώθηκε ποτέ, αλλά ολοκληρώθηκαν πολλές ξεχωριστές πραγματείες που μπορούν να θεωρηθούν μέρη του κύριου έργου. Το θέμα που κυριαρχεί είναι το επιχείρημα ότι οι χημικές αντιδράσεις είναι απλώς ανακατάταξη των σωματίων και ότι όλες οι χημικές ιδιότητες οφείλονται σε κινούμενα υλικά σωμάτια. Στον Σκεπτικιστή Χνμικό^^ (1661), ένα από τα πρώτα έργα του, ο Μπόυλ όρισε το στοιχείο - είναι ίσως τα πιο γνωστά του λόγια. «Με τη λέξη στοιχεία εννοώ ορισμένα αρχέγονα και απλά, ή τελείως αμιγή σώματα* τα οποία επειδή δεν έχουν γίνει από ΐνωση διαφόρων άλλων σωμάτων, ή έστω από ένωση ίδιων, είναι τα συστατικά από τα οποία συνθέτονται άμεσα όλα τα ονομαζόμενα τέλεια σύνθετα σώματα και στα οποία αναλύονται τελικά». Είναι λόγια που αναφέρονται συχνά και παρανοούνται εξίσου συχνά. Αντί να προτείνουν μια νέα άποψη, εκφράζουν την παραδοσιακή αντίληψη για τα στοιχεία, τις αρχές, ως συστατικά των σύνθετων σωμάτων, τα οποία

21. Sceptical Chymist. [Σ.τ.Ε.: Η λέξη χημεία προέρχεται από το αρχαιοελληνικό χέειν. Οι ίδιοι οι Έλληνες χρησιμοποιούσαν και την εσφαλμένη γραφή χυμεία ή χνμία, απ' όπου το πήραν οι λατινοι, οι οποίοι χρησιμοποιούσαν και τους δύο τύπους. Chemist και Chymist.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

απορρίπτει ο Μπόυλ στην επόμενη πρόταση της ίδιας περιόδου. Στη θέση τους έβαλε τη δική του εκδοχή της μηχανοκρατίας. Η ύλη αποτελείται από πλήθος ομοιόμορφα μικρά σωματίδια που ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν μεγαλύτερα σωμάτια, που με τη σειρά τους αποτελούν τις ύλες και τα σώματα με τα οποία ασχολείται η χημεία. Όλες οι διαφορές που παρατηρούμε στα σώματα πρέπει να οφείλονται σε διαφορές στο σχήμα και στην κίνηση των δευτερογενών συσσωματωμάτων, των ενεργών σωματίων από τα οποία συνθέτονται τα σώματα. Ακριβώς αυτό το σημείο, που επαναλαμβάνεται αδιάκοπα σε ατέλειωτες προτάσεις του Μπόυλ, αποτελεί το βασικό θέμα του έργου του. Ο Μπόυλ ενδιαφερόταν ιδιαίτερα να εφαρμόσει τη μηχανοκρατική αντίληψη στις χημικές αντιδράσεις. Μια από τις πιο χαρακτηριστικές μελέτες του έφερε τον τίτλο «Η αποκατάσταση του νίτρου». Περιέγραφε ένα πείραμα στο οποίο το νίτρο (ΚΝΟ3) διαχωριζόταν σε ένα πτητικό σπίρτο (ΗΝΟ3) και σε ένα σταθερό άλας (K^COg, ο άνθρακας του οποίου προερχόταν από το κάρβουνο που είχε χρησιμοποιήσει στο πείραμα). Αν και δεν μπόρεσε να συλλέξει το σπίρτο του νίτρου που απομακρύνθηκε, μπόρεσε να το μετρήσει από την απώλεια του βάρους του αρχικού νίτρου. Όταν έριχνε στο σταθερό άλας μια ποσότητα σπίρτου του νίτρου σχεδόν ίση με αυτή που είχε απομακρυνθεί, επανεμφανιζόταν νίτρο με βάρος ίσο με το αρχικό δείγμα. Δεν ήταν απαραίτητο να ξεκινήσει από την αρχή με νίτρο. Αφού το νίτρο είναι συνδυασμός συγκεκριμένου όξινου σπίρτου με συγκεκριμένο αλκαλικό άλας, μπορεί να παρασκευαστεί τεχνητά ένα νίτρο που να μη διαφέρει καθόλου από τη φυσική ουσία. Επιπλέον, τα δύο συστατικά έχουν ιδιότητες αντίθετες μεταξύ τους και προς τις ιδιότητες του νίτρου, και είναι δύσκολο να δει κανείς πώς είναι δυνατό να προκύπτουν οι ιδιότητες του νίτρου από τα συστατικά του, όπως ήθελε να ισχυρίζεται η παραδοσιακή χημεία. Οι ιδιότητες του νίτρου προέρχονται μάλλον από το σχήμα των σωματίων του, που είναι προϊόν σύνθεσης των σωματίων των δύο ουσιών που συνθέτουν το νίτρο. Στόχος του Μπόυλ δεν ήταν η ανάπτυξη

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

109

μιας ικανοποιητικής αυτό καθ' εαυτό χημικής θεωρίας. Η χημεία ήταν γι' αυτόν το μέσο για να αποδείξει την ορθότητα τ^ηζ μηχανοκρατικής αντίληψης για τη φύση. Πίσω από τη μηχανοκρατική όψη της χημείας του Μπόυλ, όπως και του Λεμερύ και του Μάγιοου, διατηρούνταν ακόμα σε μεγάλο βαθμό η επίδραση της παραδοσιακής χημείας του Παράκελσου. Όταν επιχείρησε να αναλύσει το νίτρο στα συστατικά του, ο Μπόυλ χρησιμοποίησε χωρίς να διστάσει ως παράγοντα αποσύνθεσης τη φωτιά, και τα δύο προϊόντα που εμφανίστηκαν ήταν ένα πτητικό σπίρτο και ένα σταθερό άλας. Παραδεχόταν ότι το όξινο σπίρτο αντιστοιχούσε στο ενεργητικό συστατικό του νίτρου. Η έννοια των ενεργητικών ουσιών επιβαλλόταν στη συνείδηση του χημικού, και το μηχανικό ανάλογο της κίνησης εμφανιζόταν τόσο προφανές που δεν του περνούσε από το νου να αναρρωτηθεί αν οι «ενεργητικές» ουσίες συμφωνούν όντως με τη μηχανοκρατική άποψη για τη φύση. Ο Μπόυλ δεχόταν ότι τα μέταλλα αναπτύσσονται στη γη και ότι τα παράγουν οι «σπερματικές αρχές» (που ήταν όρος του Βαν Χέλμοντ). Το πείραμα του Βαν Χέλμοντ με το δέντρο, που οδήγησε στο συμπέρασμα ότι τα πάντα είναι από νερό, συμφωνούσε με τη μηχανοκρατική υπόθεση ότι όλα τα σώματα αποτελούνται από μια ενιαία ύλη που διαφέρει μόνο στο σχήμα και στην κίνηση των σωματίων της. Ο Μπόυλ αναφερόταν συνεχώς στο πείραμα αυτό και το έκανε και ο ίδιος δυο φορές. Η μηχανοκρατική αντίληψη, λοιπόν, οδήγησε στη μεταβλητότητα όλων των ουσιών, στην άποψη ότι κάθε ουσία μπορεί ν' αλλάξει και να γίνει άλλη. «Δεν θα έλεγα πως από τα πάντα μπορεί αμέσως να γίνει οτιδήποτε, όπως ένα χρυσό δαχτυλίδι από ένα κομμάτι χρυσό, ή το έλαιο ή η φωτιά από το νερό* ωστόσο, αφού τα σώματα, που είναι όλα από την ίδια κοινή ύλη, ξεχωρίζουν μόνο κατά τα συμβεβηκότα, τα οποία φαίνεται να είναι αποτελέσματα και συνέπειες τοπικής κίνησης, δεν βλέπω γιατί θα ήταν παράλογο να σκεφτούμε ότι (τουλάχιστον με-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ταξύ των άψυχων σωμάτων) με μια πολύ μικρή αύξηση ή μείωση της ύλης (αν και στις περισσότερες περιπτώσεις δεν χρειάζεται καν) και με μια ορισμένη σειρά από μετατροπές που μετουσιώνουν βαθμηδόν την ύλη^ σχεδόν από οτιδήποτε μπορεί τελικά να γίνει οτιδήποτε άλλο». Από οτιδήποτε μπορεί να γίνει σχεδόν οτιδήποτε: η μηχανοκρατία είχε έτοιμη την εικόνα με την οποία μπορούσε να αποδοθεί η παλιά δοξασία της μετουσίωσης κι έτσι ο Μπόυλ δεν την αμφισβήτησε ποτέ. Τα πειράματα, πάντως, έδειχναν ότι ορισμένες ουσίες είναι αρκετά ανθεκτικές. Από τον άργυρο ή τον υδράργυρο, με διάφορες αντιδράσεις, προέκυπταν πολλές και διάφορες ουσίες από τις οποίες μπορούσε να ανακτηθεί ο αρχικός άργυρος ή ο υδράργυρος. Η άποψη του Μπόυλ για την ύλη προσέφερε κάποια λογική εξήγηση γι' αυτά τα γεγονότα. Τα σωμάτια του αργύρου και του υδραργύρου είναι δευτερογενή προϊόντα συνένωσης των βασικών σωματιδίων που είναι πολύ στερεά συνδεδεμένα μεταξύ τους, οπότε τα σωμάτια διατηρούνται ανέπαφα σε όλη τη σειρά των πειραμάτων, και το ίδιο ακριβώς μέταλλο υπάρχει και στις ενώσεις του. Η εξήγηση φαίνεται να κλείνει μέσα της πολλαπλές δυνατότητες. Όχι μόνο μερικά μέταλλα αλλά και άλλες ουσίες -τα δυο συστατικά του νίτρου για παράδειγμα- αποτελούνται όπως φαίνεται από ανθεκτικά σωμάτια, και βλέπουμε ότι ο Μπόυλ προσέγγιζε μια χημεία που θα ασχολούνταν αποκλειστικά με τον συνδυασμό και τον διαχωρισμό ενός διακριτού αριθμού συγκεκριμένων ουσιών. Ωστόσο ο Μπόυλ έζησε τον 17ο αιώνα και όχι τον 18ο και οι δυνατότητες που βλέπουμε εμείς δεν ήταν καθόλου προφανείς γι' αυτόν. Η πειραματική μαρτυρία που παρέθετε δεν τον έκανε ποτέ να αμφισβητήσει ότι τα μέταλλα είναι ενώσεις, και άλλη μια φορά η μηχανική του παρομοίωση τον βοήθησε να ενισχύσει και πάλι την παραδοσιακή αντίληψη. Αν και οι δευτερογενείς συμπαγείς ενώσεις είναι σχετικά ανθεκτικές, παραμένουν δευτερογενείς ενώσεις και μπορούν να διασπαστούν. Ο Μπόυλ συνέχισε να αναζητά το μέσο για να μετουσιώσει τον χρυσό και να ανταλλάσσει

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

111

μυστικούς τύπους με άλλους γνωστούς αλχημιστές, όπως ο Τζων Λοκ και ο Ισαάκ Νεύτων. Συνέχισε να θεωρεί τα μέταλλα σύνθετα σώματα και πιο στοιχειώδεις τις ουσίες όπως το νερό και το οινόπνευμα. Παρ' όλα αυτά, ο Μπόυλ προχώρησε περισσότερο από οποιονδήποτε άλλο χημικό της γενιάς του όταν αμφισβήτησε τη δομή της τότε χημικής θεωρίας. Ο Λεμερύ έδωσε απλώς στην υπάρχουσα θεωρία μια λεπτή επικάλυψη από μηχανικές εξηγήσεις. Όποια κι αν ήταν τα στοιχεία των παραδοσιακών αντιλήψεων που επιβίωσαν στη χημεία του, ο Μπόυλ υπέβαλε τόσο τις αρχές του Παράκελσου όσο και τα αριστοτελικά στοιχεία σε κριτική διερεύνηση στον Σκεπτικιστή Χνμικό του. Αφού και τα στοιχεία όσο και οι αρχές θεωρούνταν υλικοί φορείς των ιδιοτήτων, ήταν αναμενόμενο να αμφισβητηθούν από έναν σκεπτόμενο μηχανοκρατικό όπως ο Μπόυλ, αλλά το κύριο σημείο της κριτικής του είχε άλλη βάση. Το χημικό δόγμα υποστήριζε ότι η ανάλυση διαχωρίζει τα σύνθετα σώματα σε αρχές. Ο Μπόυλ χρησιμοποίησε χημικές μεθόδους για να αποδείξει ότι διαφορετικά σώματα αποδίδουν εντελώς διαφορετικές ουσίες με την ανάλυση, και ότι με διαφορετικούς τρόπους ανάλυσης η ίδια ουσία διαχωρίζεται σε διαφορετικά συστατικά. Τα πειράματα χημικής ανάλυσης για τον προσδιορισμό των ουσιών δεν είναι εφεύρεση του Μπόυλ, αλλά αυτός τα χρησιμοποίησε περισσότερο και τα έκανε πολύ πιο αποτελεσματικά απ' ό,τι οι άλλοι χημικοί προηγουμένως. Το ξύλο του πύξου, όπως και τα άλλα ξύλα, δίνει με την απόσταξη μια ουσία που ο Μπόυλ έδειξε ότι διαφέρει από το κοινό ξυλόπνευμα. Το πνεύμα του πύξου διαλύει κοράλια και αναβράζει και αφρίζει με το τρυγικό άλας, ενώ το συνηθισμένο ξυλόπνευμα δεν διαλύει το κοράλι και μένει ήρεμο με το τρυγικό άλας. Το πνεύμα του πύξου κάνει κόκκινο το ιώδες διήθημα ενώ το κανονικό ξυλόπνευμα το αφήνει μπλε. Το νίτρο αναλύεται σε όξινο σπίρτο του νίτρου και στο αλκαλικό άλας που λέγεται σταθερό νίτρο (ανθρακικό κάλλιο). Το σπίρτο του νίτρου διαλύει πολλά μέταλλα, το σταθερό νίτρο τα κάνει να καθιζάνουν. Το σταθερό νίτρο διαλύει πολλά ελαιώδη και θει-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ώδη σώματα, το σπίρτο του νίτρου τα κάνει να καθιζάνουν. Το σπίρτο του νίτρου κάνει κίτρινο το κόκκινο βάμμα βραζιλεΐνης, το σταθερό νίτρο το κάνει πάλι κόκκινο. Το ίδιο το νίτρο δεν αλλάζει το χρώμα του διαλύματος. Τα στοιχεία και οι αρχές της χημείας προσδιορίζονταν ώς τότε κυρίως από τις φυσικές ιδιότητες: το άλας από τη στερεότητα, για παράδειγμα, και το πνεύμα του υδραργύρου από την πτητικότητα. Η χρήση των χημικών αναλύσεων εκ μέρους του Μπόυλ δήλωνε έμμεσα την εντελώς νέα ιδέα της ύπαρξης μιας χημικής ουσίας που επιβεβαιώνεται από μια σειρά χημικών αναλύσεων. «Και πραγματικά, αφού σε κάθε ορισμένο είδος σωμάτων ανήκουν περισσότερες από μια ιδιότητες, και ως επί το πλείστον η ταυτόχρονη παρουσία τους είναι τόσο ουσιώδης γι' αυτού του τύπου τα σώματα ώστε η έλλειψη οποιασδήποτε από αυτές να αρκεί για να πούμε ότι κάποιο σώμα δεν ανήκει στο συγκεκριμένο είδος, δεν χρειάζεται τίποτα περισσότερο για να διακρίνουμε με σαφήνεια οποιαδήποτε κατηγορία σωμάτων από όλα τα άλλα σώματα του κόσμου που δεν ανήκουν σ' αυτήν την κατηγορία». Τα θεμέλια της σύγχρονης χημικής θεωρίας μπήκαν όταν τελικά η χημεία ακολούθησε όσα υποδηλώνει αυτή η αντίληψη. Κι αυτό που υποδηλώνει δεν είναι η άπειρη συνεχής σειρά των αναλογιών ούτε η απεριόριστη πλαστικότητα της ύλης, αλλά η ύπαρξη ενός διακριτού αριθμού ουσιών που προσδιορίζονται με συγκεκριμένη σειρά αναλύσεων. Ο Μπόυλ δεν μπόρεσε να ακολουθήσει απόλυτα το δόγμα του, γιατί διατύπωσε μεν την παραπάνω ιδέα, αλλά παράλληλα πίστευε πως οτιδήποτε μπορεί να προέλθει από οτιδήποτε. Η μηχανοκρατία του φαίνεται ότι έδρασε και πάλι ανασταλτικά για εκείνη την πλευρά της χημείας του που φαινόταν να έχει τις περισσότερες δυνατότητες. Στηρίζοντας τις παραδοσιακές έννοιες και αποδίδοντάς τους κίβδηλη αξία ενθαρρύνθηκε να συνεχίσει να ασχολείται με τη μετουσίωση, παρά το γεγονός ότι η συνεπής εφαρμογή των αναλύσεών του αναπόφευκτα θα τον έπειθε

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

^

ότι εκείνος τουλάχιστον δεν μπορούσε να κάνει οτιδήποτε από οτιδήποτε. Στις δεκαετίες του 1660 και του 1670 ο Ισαάκ Νεύτων, νεαρός τότε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ, μελέτησε προσεκτικά τα γραπτά του Μπόυλ, και το υλικό που άντλησε από αυτά είχε εξέχουσα θέση στους συλλογισμούς του για τη δομή της ύλης. Το 1706 οι σκέψεις του σχετικά με τη χημεία δημοσιεύτηκαν ως ένα από τα «Ερωτήματα» που συνόδευαν την πρώτη λατινική έκδοση της Οπηκής, αυτό που έχει τώρα τον αριθμό 31 στις αγγλικές εκδόσεις. Αντιπροσωπεύει ένα από τα υψηλότερα επίπεδα στα οποία έφτασε η χημική σκέψη τον 17ο αιώνα. Η χημεία του Νεύτωνα ήταν εξίσου υποταγμένη με τη χημεία του Μπόυλ στη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση, αν και ο Νεύτων διέφερε από τον Μπόυλ και από τους περισσότερους επιστήμονες του 17ου αιώνα στο ότι υποστήριζε πως ανάμεσα στα σωμάτια ασκούνται δυνάμεις. Ενώ ο Μπόυλ έβλεπε τη χημεία ως μέσο για να αποδείξει ότι όλα τα φαινόμενα της φύσης οφείλονται σε κινούμενα υλικά σωμάτια, ο Νεύτων έβλεπε στα φαινόμενά της την απόδειξη ότι τα υλικά σωμάτια έλκονται και απωθούνται μεταξύ τους. «Όταν τοποθετηθεί οποιοδήποτε μέταλλο σε κοινό νερό, το νερό δεν μπορεί να εισέρθει στους πόρους του, να επιδράσει σ' αυτό και να το διαλύσει. Όχι ότι το νερό αποτελείται από μέρη πολύ μεγάλα για τον σκοπό αυτό, αλλά επειδή δεν μπορεί να συγχρωτιστεί με το μέταλλο. Γιατί υπάρχει στη φύση μια ορισμένη μυστική αρχή σύμφωνα με την οποία τα υγρά συγχρωτίζονται με ορισμένα και δεν συγχρωτίζονται με άλλα. Αλλά ένα υγρό που μόνο του δεν συγχρωτίζεται με κάποιο σώμα μπορεί να συγχρωτιστεί όταν αναμιχθεί με το κατάλληλο μέσο. Και το νερό με τη μεσολάβηση των σπίρτων των αλάτων αναμιγνύεται με τα μέταλλα. Και όταν οποιοδήποτε μέταλλο τοποθετηθεί σε νερό όπου υπάρχουν διαλυμένα τέτοια σπίρτα, όπως σε Aquafortis, σε Aqua Regis, σε σπίρτο βιτριολιού ή σε άλλα παρόμοια, τα σωμάτια των σπίρτων καθώς επιπλέουν στο

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

νερό συναντούν το μέταλλο και λόγω της ικανότητας συγχρωτισμού τους μ' αυτό εισχωρούν στους πόρους του και συγκεντρώνονται γύρω από τα εξωτερικά του σωμάτια, και χάρη στη συνεχή δόνηση των σωματίων του μετάλλου εγκαθίστανται βαθμηδόν ανάμεσα σ' αυτά τα σωμάτια και στο σώμα και τα αποσπούν από αυτό». Αν προστεθεί κάποια ουσία, όπως το τρυγικό άλας (K2CO3), η οποία να συγχρωτίζεται ευκολότερα με το οξύ, τα όξινα σωμάτια θα συγκεντρωθούν γύρω της και το μέταλλο θα καθιζάνει. Η εξήγηση του Νεύτωνα για τις αντιδράσεις δεν ήταν λιγότερο εικοτολογική από του Μπόυλ, ούτε οι δυνάμεις έλξης (αυτό που αποκαλούσε ικανότητα συγχρωτισμού στο παραπάνω απόσπασμα) βασίζονταν στην εμπειρία περισσότερο από ό,τι βασίζονταν τα σχήματα των σωματίων του Μπόυλ. Ωστόσο για τη χημεία είχαν το πλεονέκτημα να συγκεντρώνουν την προσοχή σ' εκείνη την πλευρά του έργου του Μπόυλ η οποία προσέφερε τις μεγαλύτερες δυνατότητες, την ιδέα του προσδιορισμού μιας ουσίας από συγκεκριμένες χημικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, από τον Μπόυλ έμαθε ο Νεύτων τη σειρά των αντιδράσεων αντικατάστασης που αναφέρονται εν μέρει παραπάνω: ο χαλκός αντικαθιστά τον άργυρο σε ένα όξινο διάλυμα, ο σίδηρος αντικαθιστά τον χαλκό, το τρυγικό άλας αντικαθιστά τον σίδηρο. Τα χημικά κείμενα του Νεύτωνα δεν ασχολούνταν με ευρείες κατηγορίες όπως τα άλατα ή τα σπίρτα, αλλά με συγκεκριμένες χημικές ουσίες και συγκεκριμένες αντιδράσεις. Ίσως τη στάση του αυτή να ενίσχυσε η πεποίθησή του ως οπαδού του ατομισμού ότι τα σωμάτια των ουσιών είναι αναλλοίωτα αντί εύπλαστα. Πίστευε πάντως ότι ανάμεσα στα σωμάτια των διαφόρων ουσιών υφίστανται ιδιαίτερες έλξεις και απώσεις, επομένως τα χημικά πειράματα θα έπρεπε να ασχολούνται κυρίως με τις χημικές ιδιότητες των ουσιών. Το 31ο Ερώτημα του Νεύτωνα άσκησε τη μεγαλύτερη επιρροή στη μελέτη των συγγενειών, που έπαιξαν πρωταγωνιστικό ρόλο στη χημεία στις αρχές του 18ου αιώνα και βοήθησαν να προετοιμαστεί ο δρόμος για τον Λαβουαζιέ.

Η ΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑΣ

115

Με το τέλος του 17ου αιώνα τα δεδομένα που είχε στη διάθεση της η χημεία ήταν αφάνταστα περισσότερα από ό,τι έναν αιώνα πριν. Τα εντατικά πειράματα εκατό χρόνων δεν ήταν χωρίς κέρδη. Δεν μπορούμε, όμως, να αγνοήσουμε το γεγονός ότι στη χημική θεωρία δεν είχε γίνει μεγάλη πρόοδος. Η μηχανοκρατία, που κυριάρχησε στον τρόπο σκέψης των χημικών στο δεύτερο ήμισυ του αιώνα, προσέφερε μόνο τη γλώσσα για να περιγραφούν οι αντιδράσεις. Εφόσον δεν υπήρχαν κριτήρια με τα οποία να κριθεί η ανωτερότητα ενός φανταστικού μηχανισμού έναντι κάποιου άλλου, η μηχανοκρατία κατακερματίστηκε σε τόσες απόψεις όσοι ήταν και οι χημικοί. Σε κανένα άλλο τομέα της επιστήμης δεν έφτασε σε πιο παράλογα και ακραία αποτελέσματα η τάση να φαντάζονται αόρατους μηχανισμούς. Δύσκολα μπορεί να πει κανείς ότι η μηχανοκρατία συνεισέφερε οτιδήποτε στην πρόοδο της χημείας από επιστημονική άποψη. Ωστόσο, υπήρξε και κάτι που πέτυχε η μηχανοκρατία, κι αυτό ήταν να περιληφθεί η χημεία στην κατηγορία της φυσικής επιστήμης. Στην αρχή του αιώνα η χημεία γενικά δεν θεωρούνταν μέρος της φυσικής επιστήμης. Στη χειρότερη περίπτωση ήταν απόκρυφες και συσκοτιστικές ασάφειες, στην καλύτερη ήταν τέχνη στην υπηρεσία της ιατρικής. Με το τέλος του αιώνα οι χημικοί είχαν εξέχουσες θέσεις στις επιστημονικές εταιρείες της Ευρώπης. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η χημεία της μηχανοκρατίας έπαιξε σημαντικό ρόλο στην αλλαγή αυτή. Διατυπώνοντας τα χημικά θέματα με όρους αποδεκτούς από την επιστημονική κοινότητα, προσέφερε στη χημεία το κύρος που της έλειπε ώς τότε. Όταν ο Καρτέσιος διαμόρφωνε το σύστημά του για τη φύση στη δεκαετία του 163Θ και του 1640, σχεδόν αγνόησε τα χημικά φαινόμενα. Το 17ΘΘ δεν θα τολμούσε να κάνει κάτι τέτοιο.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ

ΒΙΟΛΟΓΊΑ ΚΑΙ Μ Η Χ Α Ν Ο Κ Ρ Α Τ Ι Α

υμεγάλη επιτάχυνση του ρυθμού των επιστημονικών ερευνών 11 τον 17ο αιώνα δεν περιορίστηκε στις επιστήμες της φύσης. Αν και στο τέλος τα πιο λαμπρά επιτεύγματα καταγράφηκαν σ' αυτόν τον τομέα, εν τούτοις τεράστια προσοχή αποδόθηκε και στη βιολογία (αν και ακόμα δεν της είχε δοθεί αυτό το όνομα), στην οποία επίσης σημειώθηκαν σπουδαίες ανακαλύψεις. Επιστημονική επανάσταση υπήρξε τόσο για τις οργανικές όσο και για τις ανόργανες επιστήμες. Κατά τη διάρκεια του αιώνα οι επιστήμες της ζωής κατακλύστηκαν από πλημμυρίδα νέων στοιχείων. Οι υπερπόντιες εξερευνήσεις έκαναν γνωστά πλήθος νέα φυτά και ζώα, και το μικροσκόπιο φανέρωσε νέους χώρους ζωής, ενώ οι εντατικές ανατομικές έρευνες αποκάλυψαν καινούρια στοιχεία γι' αυτά που θεωρούνταν ήδη γνωστά. Η προσπάθεια του Τόμας Μόφετ να ταξινομήσει τις ακρίδες έδειξε τους κινδύνους που προέκυπταν από τόσο πολλά καινούρια στοιχεία. «Ορισμένες είναι πράσινες, άλλες μαύρες, άλλες μπλε. Μερικές πετούν με ένα ζευγάρι φτερούγες, άλλες με περισσότερα* αυτές που δεν έχουν φτερούγες αναπηδούν, αυτές που δεν μπορούν ούτε να πετάξουν ούτε να πηδήξουν, περπατούν μερικές έχουν μακρύτερα πόδια, άλλες κοντύτερα. Υπάρχουν κι ορισμένες που τραγουδούν, άλλες είναι σιωπηλές. Και αφού υπάρχουν πολλά είδη στη φύση, τα ονόματά

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

138

τους είναι σχεδόν άπειρα, μα λόγω αδιαφορίας των φυσιοδιφών έχουν περιπέσει σε αχρηστία». Η πληθώρα των νέων γνώσεων, που ξεπερνούσε την ικανότητα της βιολογίας να τις αφομοιώσει αμέσως, υποδηλώνει μια σημαντική διαφορά από τη φυσική. Η επανάσταση στις φυσικές έννοιες ήταν κυρίως θέμα όχι νέων δεδομένων αλλά νέων τρόπων μελέτης των παλαιών. Αντίθετα, στην επιστήμη της βιολογίας σημειώθηκε ως επί το πλείστον τεράστια διεύρυνση των πραγματικών δεδομένων, προσφέροντας το υλικό που χρησιμοποίησε μια μεταγενέστερη εποχή για να αναδιαρθρώσει τις κατηγορίες του τρόπου σκέψης των βιολόγων. Μ' αυτές τις συνθήκες η ταξινομία απέκτησε αναπόφευκτα μεγάλη σημασία. Ενώ ο Γκασπάρ Μπωέν περιέγραψε κάπου έξι χιλιάδες διαφορετικά είδη στη φυτογραφική του πραγματεία στις αρχές του 17ου αιώνα, ο Τζων Ρέυ συμπεριέλαβε περισσότερα από δεκαοκτώ χιλιάδες είδη στη Γενική ιστορία των φντών^^, που δημοσιεύτηκε στο τέλος του αιώνα. Για να οργανωθούν τόσα στοιχεία ήταν απαραίτητο κάποιο σύστημα ταξινόμησης. Ώς το 1750, οπότε εμφανίστηκε το έργο του Λινναίου και αποτέλεσε καμπή στη βοτανική, είχαν προταθεί ούτε λίγο ούτε πολύ είκοσι πέντε συστήματα. Τα περισσότερα ήταν τεχνητά, όπως συνηθίζουν να τα αποκαλούν οι βοτανικοί, βασίζονταν δηλαδή αυθαίρετα σ' ένα χαρακτηριστικό ως κριτήριο ταξινόμησης αντί να χρησιμοποιούν ολόκληρο το φυτό και τις φυσικές του συγγένειες για να διαμορφώσουν αυτό που ονομάζεται φυσικό σύστημα. Όποιες κι αν ήταν οι αδυναμίες τους, τα συστήματα πέτυχαν να οργανώσουν τον τεράστιο αριθμό των ειδών σε εύχρηστα σχήματα και όντως προλείαναν το έδαφος για τους μεγαλύτερους ταξινόμους του 18ου αιώνα. Η βοτανική έφτασε στο υψηλότερό της επίπεδο στο έργο του Γάλλου Ζοζέφ Πιτόν ντε Τουρνεφόρ (Joseph Pitton de Toumefort, 1656-1708) και του Άγγλου Τζων Ρέυ (John Ray, 162722. Historia plantarum generalis

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

1705). Ο Τουρνεφόρ ήταν ο πρώτος που ταξινόμησε συστηματικά τις κατηγορίες τις ανώτερες από τα γένη, διαιρώντας όλα τα φυτά σε είκοσι δύο ομοταξίες, που με τη σειρά τους χωρίζονται σε οικογένειες μέσα στις οποίες βρίσκουν τη θέση τους τα γένη. Ο Ρέυ καθιέρωσε τη βασική διάκριση ανάμεσα στα μονοκοτυλήδονα και στα δικοτυλήδονα (τα φυτά των οποίων η εκβλάστηση γίνεται με ένα μόνο ή με δύο φύλλα). Ο Τουρνεφόρ αντέτεινε ότι το γένος είναι η πιο σημαντική κατηγορία ταξινόμησης και αναμόρφωσε την ονοματολογία για να εκφράσει τα γένη μονολεκτικά. Ο Ρέυ υποστήριζε το ίδιο επίμονα ότι η τελική μονάδα είναι το είδος. Τον 18ο αιώνα ο Λινναίος άντλησε στοιχεία και από τους δύο για να αναπτύξει τη διώνυμη ονοματολογία, με την οποία τα φυτά χωρίζονται σε γένη και είδη, και αυτές οι δύο λέξεις στην ονομασία τους προσδιορίζουν την ακριβή θέση τους στο σύστημα. Τα συστήματα του Τουρνεφόρ και του Ρέυ κάθε άλλο παρά τέλεια ήταν και η βοτανική θεωρεί τον Λινναίο τον μεγαλύτερο ταξινόμο, κατά πολύ ανώτερό τους. Η μεγάλη οφειλή του Λινναίου στο έργο τους, ωστόσο, μαρτυρεί τη συνεισφορά των φυσιοδιφών του 17ου αιώνα. Στην περίπτωση της ζωολογίας το πλήθος των μορφών ζωής, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι υπήρχε ένα σύστημα φαινομενικά ικανοποιητικό, δεν επέτρεψε να σημειωθεί παρόμοια πρόοδος. Η επιτυχία στη βοτανική περιοριζόταν σέ μεγάλο μέρος σε φυτά με τον γνωστό τύπο ριζών, στελεχών και φύλλων. Οι δύσκολες μορφές όπως τα φύκη και τα βρύα αποτελούσαν άλυτα αινίγματα και τοποθετούνταν στο περιθώριο ως ατελή φυτά. Αντίθετα, η ζωολογία αντιμετώπιζε πλήθος μορφές που δεν μπορούσαν να αποφευχθούν, όπως τα τετράποδα, τα πουλιά, τα ερπετά, τα ψάρια, τα οστρακόδερμα και τα έντομα, στα οποία προστέθηκαν κατά τη διάρκεια του αιώνα και οι μικροσκοπικές μορφές ζωής. Ευτυχώς όμως, όπως τουλάχιστον φάνηκε στην αρχή, η αρχαιότητα είχε προσφέρει το σύστημα του Αριστοτέλη που έφερε τάξη σ' αυτή την πολύπλοκη ποικιλία. Αναμφισβήτητα, η ύπαρξη του αριστοτελικού συστήματος βοηθά να εξηγηθεί το γεγονός ότι ο 17ος αιώνας

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

140

έδωσε στη ζωολογική ταξινόμηση πολύ λιγότερη προσοχή από ό,τι στη βοτανική, και χρειάστηκε να περάσει άλλος ένας αιώνας για να ξεφύγει η ζωολογία από την αριστοτελική ταξινόμηση. Το πόσο επηρέασε η παράδοση τη ζωολογία φαίνεται στα ογκώδη έργα του Αλντροβάντι που δημοσιεύτηκαν από το 1599 ώς το 1616 και ήταν συνολικά δέκα τόμοι μεγάλου σχήματος με περισσότερες από επτά χιλιάδες σελίδες. Δυστυχώς, το μεγαλύτερο μέρος αυτής της σοφίας ήταν δάνειο. Από τις 294 σελίδες που αφιερώνει στο άλογο, τρεις τέσσερεις ασχολούνται με τα ζωολογικά χαρακτηριστικά του, ενώ οι υπόλοιπες παρουσιάζουν ένα συνονθύλευμα όλων όσα είχαν ειπωθεί για τη συμπεριφορά των αλόγων, τη χρησιμότητά τους στον πόλεμο, τις συμπάθειες και τις αντιπάθειές τους και τα παρόμοια. Ο Αλντροβάντι ακολούθησε την αριστοτελική ταξινόμηση χωρίς να την αμφισβητήσει. Και ο Τζων Ρέυ, αν και προσπάθησε να αναμορφώσει την ταξινόμηση των έναιμων ζώων (εμείς θα τα λέγαμε σπονδυλωτά) χρησιμοποιώντας συγκριτικές μελέτες του κυκλοφοριακού και του αναπνευστικού συστήματος, κατέληξε σε πέντε ομοταξίες ουσιαστικά όμοιες με του Αριστοτέλη. Παρά τις ελλείψεις που θα παρουσίαζε αργότερα, η ζωολογική ταξινόμηση του Αριστοτέλη βοήθησε να οργανωθούν οι γνώσεις σε μεθοδικά σχήματα, όπως τα βοτανικά συσστήματα, που ήταν πιο πρωτότυπα γιατί είχαν λιγότερα στοιχεία από το παρελθόν. Η ταξινομία προσέφερε το ευρύ πλαίσιο μέσα στο οποίο οργανώθηκαν οι βιολογικές γνώσεις. Μέσα στο πλαίσιο αυτό γινόταν λεπτομερής έρευνα μιας μεγάλης ποικιλίας προβλημάτων της βιολογίας. Η μελέτη των διαφόρων οργάνων ξεχωριστά συμπλήρωνε τα κενά της ανθρώπινης ανατομίας που είχε περιγράψει ο Βεσάλιος και οι διάδοχοί του τον 16ο αιώνα. Η ανατομία σήμερα είναι γεμάτη ονόματα που θυμίζουν τους μόχθους των ερευνητών του 17ου αιώνα: η γλισσώνειος κάψα (Francis Glisson), τα μαλπιγγιανά σωμάτια (Malpighi), ο βαρθώνειος πόρος (Thomas Wharton), ο υδραγωγός του Σύλβιους (Sylvius), οι αδένες του Μπρούνερ (Brunner). Το γεγονός ότι

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ελάχιστοι μη ειδικοί έχουν ακούσει ποτέ τα μέρη που ονομάζονται έτσι μαρτυρεί το βάθος στο οποίο έφτασε η ανατομία του 17ου αιώνα. Και η ανατομική έρευνα δεν περιορίστηκε στο ανθρώπινο σώμα. Κατά το δεύτερο ήμισυ του αιώνα παρόμοιες λεπτομερείς μελέτες από τον Κλωντ Περώ, τον Έντουαρντ Τάισον και άλλους ασχολήθηκαν με άλλα είδη. Η Πραγματεία περί βόμδνκος^^ (1669) του Μαρτσέλλο Μαλπίγγι περιείχε την πρώτη επιτυχημένη μελέτη της εσωτερικής οργάνωσης του βασιλείου των εντόμων. Είναι αλήθεια ότι η συγκριτική ανατομία τον 17ο αιώνα δεν έκανε σχεδόν τίποτα περισσότερο από το να υποδηλώσει τη δική της δυνατότητα ύπαρξης, όπως δείχνει η αποτυχία των ταξινόμων να βελτιώσουν την ταξινόμηση του Αριστοτέλη με περισσότερες ομάδες. Μια αρχή, όσο διστακτική κι αν είναι, είναι πάντως μια αρχή, και η ιστορία της συγκριτικής ανατομίας ανάγεται στην εποχή της επιστημονικής επανάστασης. Τίποτα δεν συντέλεσε τόσο στη βιολογική έρευνα κατά τη διάρκεια του αιώνα όσο η εφεύρεση του μικροσκοπίου, το 1624 μάλλον. Το μικροσκόπιο ήταν για τη βιολογία ό,τι ήταν το τηλεσκόπιο για την αστρονομία. Η ανακάλυψη νέων πλανητών (όπως αποκάλεσε τους δορυφόρους του Δία) από τον Γαλιλαίο είχε ήδη διεγείρει τη φαντασία της Ευρώπης, και η αποκάλυψη του μικροσκοπίου ότι υπάρχουν επίπεδα ζωής που δεν είχε καν υποψιαστεί κανείς όχι επάνω από τον δικό μας χώρο αλλά γύρω μας και μέσα μας, έγινε αιτία να εξαφθεί ακόμα περισσότερο η φαντασία όλων. «Χρησιμοποίησα το μικροσκόπιο για να εξετάσω τις μέλισσες και όλα τα μέρη τους», ανακοίνωνε ο Φραντσέσκο Στελούτι στην πρώτη έκδοση με μικροσκοπικές παρατηρήσεις. «Επίσης απεικόνισα χωριστά όλα τα μέλη που ανακάλυψα κατ' αυτόν τον τρόπο, προς μεγάλη μου χαρά αλλά και έκπληξη, αφού ήταν άγνωστα στον Αριστοτέλη και σε κάθε άλλο φυσιοδίφη». Ο Στελούτι έφτασε σε μεγεθύνσεις σχεδόν πέντε διαμέτρων. Στο τέλος του αιώνα ο

23. Dissertatio de bombyce

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

121

£

CA···

JB-

(IFR

ΣΧΗΜΑ 5 1 Τα σχήματα των βακτηριδίων του

Λέβενχουκ από το ανθρώ-

πινο στόμα.

Λντονυ Βαν Λέβενχουκ (Anthony van Leeuwenhoek, 1632-1723) πέτυχε μεγεθύνσεις που πλησίαζαν τις τριακόσιες διαμέτρους και παρατήρησε μορφές ζωής που ούτε καν είχε φανταστεί ο Στελούτι. (Βλ. Σχ. 5.1.) Την αίσθηση που προκάλεσε αντικατοπτρίζει ακόμα και ο κυνισμός του Τζόναθαν Σουίφτ. «Οι χρύλλοί, λένε οι φυσιοδίφες, έχουν ψύλλους μικρότερους που τους απομυζούν. Κι αυτοί άλλους μικρότερους ακόμα να τους τσιμπούν, και ούτω καθεξής επ' άπειρον.»

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Το δεύτερο ήμισυ του 17ου αιώνα ήταν η ηρωική εποχή του μικροσκοπίου. Από τότε κι έπειτα, ώς το 1830, σπάνια έγιναν μικροσκοπικές παρατηρήσεις ισάξιες εκείνων των πρώτων και ποτέ καλύτερες. Ο Λέβενχουκ ξεχωρίζει ως γίγας ακόμα και μεταξύ των ηρώων αυτής της εποχής. Χρησιμοποιώντας μονούς φακούς, μεγεθυντικά σφαιρίδια μάλλον παρά μικροσκόπια, πέτυχε μεγεθύνσεις που δεν επαναλήφθηκαν τα επόμενα εκατό χρόνια. Οι ψύλλοι των ψύλλων του Σουίφτ παρέπεμπαν στα μικρά ζώα του Λέβενχουκ, τα εγχυματικά και τα τροχόζωα που παρατήρησε στο βρόχινο νερό. «Όταν αυτά τα μικρόζωα, αυτά τα ζωντανά άτομα, κινούνταν, πρόβαλλαν δυο μικρές κεραίες, κινούμενα συνεχώς. Η περιοχή ανάμεσα στις δύο αυτές κεραίες ήταν επίπεδη, αν και το υπόλοιπο σώμα ήταν στρογγυλεμένο και στένευε λίγο προς το τέλος, όπου είχαν ουρά, σχεδόν τετραπλάσια από ολόκληρο το σώμα σε μήκος, πάχους (με το μικροσκόπιό μου) όσο ο ιστός της αράχνης· στο τέλος της εμφανιζόταν ένα σφαιρίδιο μεγέθους όσο και αυτά που αποτελούσαν το σώμα». Παρατήρησε σπερματοζωάρια και ανακάλυψε τα αιμοσφαίρια, - «επίπεδα μακρόστενα σωμάτια, που επιπλέουν σ' ένα καθαρό υγρό». Χρειάστηκε να περάσει περισσότερο από ένας αιώνας ώσπου να βελτιωθούν οι παρατηρήσεις, και ανάλογο διάστημα χρειάστηκε για να γίνει πλήρως κατανοητή η σημασία τους. Στο μεταξύ, αποτέλεσαν ένα λαμπρό συμπλήρωμα των βιολογικών γνώσεων. Η τεράστια διεύρυνση των γνώσεων στον τομέα της βιολογίας, πολύ μεγαλύτερη από ό,τι στον τομέα της φυσικής, συνοδευόταν από την επανεξέταση της φύσης της ζωής, καθώς η μηχανοκρατία επέκτεινε την επιρροή της και στο τελευταίο οχυρό του αριστοτελισμού. Η σύγκριση ανάμεσα σε δυο σύγχρονους, τον Γουίλιαμ Χάρβεϋ και τον Καρτέσιο, που έπαιξαν κι οι δυο σημαντικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίστηκαν τα θέματα βιολογίας τον 17ο αιώνα, αποκαλύπτει εν μέρει πόσο πολύπλοκη ήταν η σχέση της βιολογίας με τη μηχανοκρατία. Σε μια εποχή όπου η αγγλική ιατρική εκπαίδευση παρέμενε πρωτόγονη, ο Γουίλιαμ Χάρβεϋ (William Harvey, 1578-1657)

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

123

ταξίδεψε το 1600 στην Πάδουα για να σπουδάσει γιατρός. Η Πάδουα ήταν το κυριότερο κέντρο της ιατρικής επιστήμης στην Ευρώπη. Εκεί είχε διδάξει και είχε ασχοληθεί με την ανατομία ο Βεσάλιος, και την παράδοση μιας σειράς από εξέχοντες ανατόμους που τον διαδέχτηκαν συνέχιζε την περίοδο της διαμονής του Χάρβεϋ ο Φαβρίκιος του Ακουαπεντέντε. Το αποτέλεσμα μισού αιώνα προσεκτικής μελέτης συντέλεσε ώστε να εγερθούν αμφιβολίες στον Χάρβεϋ για το έργο και τη λειτουργία της καρδιάς. Η επικρατούσα φυσιολογία του Γαληνού θεωρούσε ότι κύριο όργανο του σώματος είναι το συκώτι. (Βλ. Σχ. 5.2.) Εκεί

ΕΙΣΟΔΟΣ ΚΑΙ ΕΞΟΔΟΣ ΑΕΡΑ

ΠΝΕΎΜΟΝΑς

ΣΧΗΜΑ 5.2. Διάγραμμα της δράσης της καρδιάς και των αιμοφόρων αγγείων κατά τον Γαληνό. Δεξιά, διάγραμμα της κυκλοφορίας στον πνεύμονα κατά τον Σερβέτο.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

γίνεται η πρώτη επεξεργασία της τροφής και μετατρέπεται σε αίμα. Αναμεμειγμένο με φυσικά πνεύματα το αίμα μεταφέρεται με το φλεβικό σύστημα από το συκώτι στα όργανα και στα άλλα μέρη του σώματος, όπου απορροφάται ως τροφή. Μέρος του αίματος εισέρχεται στη δεξιά κοιλία της καρδιάς, εισδύει στους πόρους του διαφράγματος, του χωρίσματος ανάμεσα στις δυο κοιλίες, και περνάει στην αριστερή κοιλία όπου υφίσταται δεύτερη επεξεργασία με την παρουσία αέρα που έρχεται από τους πνεύμονες. Από την αριστερή κοιλία φεύγουν και μεταφέρονται στο σώμα με το αρτηριακό σύστημα τα ζωτικά πνεύματα, ένα ρευστό τόσο διαφορετικό από το αίμα όσο και το αίμα από την τροφή. Μέρος των ζωτικών πνευμάτων που ανέρχονται στον εγκέφαλο υφίσταται εκεί και τρίτη επεξεργασία και μετατρέπονται σε ζωικά πνεύματα, τα οποία διαμοιράζονται στο σώμα με τα νεύρα. Η φυσιολογία του Γαληνού, όπως περιγράφηκε εν συντομία, διατηρούσε την υπεροχή της εν μέρει επειδή εκφραζόταν με αντιλήψεις παραδεκτές την προμηχανοκρατική εποχή και εν μέρει επειδή η χρησιμότητα που απέδιδε στα όργανα συμφωνούσε με τα ευρήματα της ανατομίας, ή μάλλον συμφωνούσε ώσπου ο Βεσάλιος προσπάθησε να βρει τους πόρους στο διάφραγμα και δεν το κατόρθωσε. Ούτε οι άλλοι μετά από αυτόν δεν κατόρθωσαν να τους βρουν. Ευτυχώς, όμως, μια δεύτερη ανακάλυψη βοήθησε να διασωθεί η φυσιολογία του Γαληνού με μικρές αναθεωρήσεις. Οι ανατόμοι βρήκαν ότι το αίμα περνάει από τη δεξιά κοιλία στην αριστερή μέσω των πνευμόνων. Αυτοί που υποστήριξαν τη διέλευση από τους πνεύμονες, τη θεωρούσαν εναλλακτική οδό τώρα που η δίοδος μέσω του διαφράγματος αναγνωριζόταν ότι ήταν κλειστή. Το φλεβικό και το αρτηριακό σύστημα συνέχιζαν να θεωρούνται ξεχωριστά και πίστευαν ότι το καθένα διακινεί κι ένα ιδιαίτερο ρευστό στο σώμα. Η φυσιολογία του Γαληνού παρέμεινε ουσιαστικά ανέπαφη. Δεν αμφισβητήθηκε ούτε όταν ο Φαβρίκιος ανακάλυψε μεμβρανώδεις πτυχές στις φλέβες. Εμείς ονομάζουμε τις μεμβράνες «βαλβίδες» και λέμε ότι εμποδίζουν τη ροή προς τα άκρα.

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

146

Ο Φαβρίκιος τις αποκάλεσε «ostiola», θυρίδες, και υποστήριξε ότι εμποδίζουν απλώς τη ροή προς αυτή τη διεύθυνση, μετριάζοντας την υπερβολική της δύναμη έτσι ώστε να μην διαρρηγνύονται τα μαλακά τοιχώματα των φλεβών, και επιβραδύνοντας την ταχύτητά της τόσο ώστε να μπορούν να τρέφονται τα μέλη. Μια άλλη επιρροή της Πάδουας στον Χάρβεϋ ήταν ο αριστοτελισμός που κυριαρχούσε εκεί. Στη φυσιολογία ο Αριστοτέλης είχε υποστηρίξει την υπεροχή της καρδιάς αντί του ήπατος που υποστήριζε η φυσιολογία του Γαληνού. Στις αρχές του 17ου αιώνα υπήρξαν πολλές συζητήσεις μεταξύ των αριστοτελικών, στις οποίες ο ρόλος της καρδιάς στο σώμα παρομοιαζόταν με τον ρόλο του ήλιου στον κόσμο. Και από τα δύο εκρέει ζωογόνος θερμότητα. Η κυκλική κίνηση του ήλιου γύρω από τη γη παίζει σημαντικό ρόλο στο κοσμικό γίγνεσθαι. Δεν θα έπρεπε να υπάρχει μια παρόμοια κυκλοφορία σε σχέση με την καρδιά; Η σύνδεση κάποιου είδους κυκλοφορίας με την καρδιά ήταν συνηθισμένη στα συγγράμματα της περιόδου, αν και η λέξη «κυκλοφορία» είχε διάφορες σημασίες. Σύμφωνα με μια από αυτές ήταν κυκλική επαναλαμβανόμενη κίνηση, συστολή και διαστολή. Η χημεία τη συνέδεε με την απόσταξη και έλεγε ότι το αίμα θερμαίνεται στην καρδιά και συμπυκνώνεται στους πνεύμονες. Η ιδέα του Χάρβεϋ ήταν ουσιαστικά να εφαρμόσει την ιδέα της κυκλοφορίας στα καθιερωμένα πλέον δεδομένα της ανατομίας και να επιμείνει να αναγνωριστεί και η μηχανική σημασία της κυκλοφορίας. Ξεκίνησε αντιστρέφοντας την παραδεδεγμένη αντίληψη για την κίνηση της καρδιάς. Κάνοντας ζωοτομία σε σκύλους (διαβάζοντας κανείς τους φυσιολόγους του 17ου αιώνα μερικές φορές απορεί πώς κατόρθωσε να επιβιώσει αυτό το είδος) και παρατηρώντας την κίνηση της καρδιάς, ιδιαίτερα όταν επιβραδυνόταν καθώς πλησίαζε ο Θάνατος και μπορούσε να μελετηθεί πιο εύκολα, αποφάσισε ότι η ενεργητική κίνηση της καρδιάς είναι η συστολή της. Στη συστολή έβλεπε την καρδιά να σφίγγεται και, καθώς συμπτυσσόταν, η κορυφή της προέβαλλε προς τα έξω και χτυπούσε

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

στο τοίχωμα του στέρνου. Η φυσιολογία του Γαληνού, αντίθετα, θεωρούσε κύρια κίνηση της καρδιάς τη διαστολή. Όταν διαστελλόταν η καρδιά προσήλκυε, αντλούσε μέσα της, μια ποσότητα αίματος. Η έλξη αυτή δεν νοούνταν ως μηχανική, κατ' αναλογία προς την αντλία κενού, αλλά είχε μάλλον περισσότερη σχέση με τις συμπάθειες της φυσιοκρατίας της Αναγέννησης. Η αντίληψη αυτή, διατεινόταν ο Χάρβεϊ), ήταν λανθασμένη. Η «ενδογενής κίνηση της καρδιάς δεν είναι η διαστολή αλλά η συστολή». Τότε προέκυψε αμέσως το επόμενο ερώτημα: τι συμβαίνει στο αίμα μέσα στην καρδιά; Οι βαλβίδες στην είσοδο κάθε κοιλίας είναι τοποθετημένες έτσι ώστε το αίμα δεν μπορεί να εκρέει από τη δίοδο από την οποία εισρέει, αφού οι βαλβίδες στην έξοδο το εμποδίζουν να ξαναμπεί όταν φύγει. (Βλ. Σχ. 5.3.) Το ίδιο επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά και κάθε κτύπος ωθεί αμέσως καινούρια ποσότητα αίματος. Το αίμα από τη δεξιά κοιλία οδηγείται βέβαια στους πνεύμονες κι από εκεί στην αριστερή κοιλία. Τι γίνεται στη συνέχεια αυτό το αίμα; Στην επιμονή του για τις μηχανικές ανάγκες της καρδιάς ο Χάρβεϋ προσέθεσε τώρα άλλο ένα επιχείρημα, εντελώς τυπικό

— T r u n c u s pulmonalis Systole atrii dextr

V. cava inferior ' Anulus

Diastole atrii dextri

fibrosus

Valva atrioventricularis dextra '

Diastole ventriculi dextri

ΣΧΗΜΑ 5.3. Ένα

σύγχρονο διάγραμμα που δείχνει τη δράση των βαλβίδων της δεξιάς κοιλίας κατά τη διαστολή και κατά τη συστολή.

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

148

της επιστήμης του 17ου αιώνα. Ανατέμνοντας και μετρώντας τη χωρητικότητα μιας καρδιάς, καθόρισε ότι κάθε κοιλία χωράει περισσότερο από δυο ουγγιές αίμα και για σιγουριά θεώρησε μέγιστη χωρητικότητα τις δυο ουγγιές. Ας υποθέσουμε ότι το ένα τέταρτο αυτού του αίματος οδηγείται έξω με κάθε συστολή· αλλά για να είναι σίγουρος μείωσε την ποσότητα στο ένα όγδοο. Κι ας υποθέσουμε ότι η καρδιά χτυπά χίλιες φορές σε μισή ώρα, ένας αριθμός επίσης σκόπιμα χαμηλός. Σύμφωνα με τις σημερινές γνώσεις μας, ο υπολογισμός του Χάρβεϋ για το αίμα που διοχετεύεται από την καρδιά ήταν λιγότερο από τρία τοις εκατό της πραγματικής ποσότητας. Δεν είχε σημασία όμως, γιατί δεν τον ενδιέφερε η μέτρηση αυτή καθ' εαυτή, αλλά η χρησιμότητα ενός ποσοτικού επιχειρήματος σκόπιμα υποτιμημένου. Με έναν απλό υπολογισμό έδειξε ότι ακόμα και με τις πιο συγκρατημένες εκτιμήσεις η καρδιά διοχετεύει στις αρτηρίες σε μισή ώρα περισσότερο αίμα από όσο περιέχει ολόκληρο το σώμα. Πού μπορεί να πηγαίνει, αν όχι πίσω στην καρδιά από άλλη οδό; Ο Χάρβεϋ είχε αποδείξει την αναγκαιότητα της κυκλοφορίας. Το πρόβλημα ήταν να αποδείξει και ότι η κυκλοφορία συμβαίνει πραγματικά. Χωρίς μικροσκόπιο δεν μπορούσε να παρατηρήσει τα τριχοειδή αγγεία που συνδέουν το αρτηριακό με το φλεβικό σύστημα. Εν τούτοις, με ένα ευφυές πείραμα στον εαυτό του, ο Χάρβεϋ μπόρεσε να δείξει ότι το αίμα περνά πράγματι από τις αρτηρίες στις φλέβες. Εφαρμόζοντας την ονομαζόμενη τέλεια απολίνωση στο μπράτσο του, διέκοψε τη ροή στις φλέβες και στην αρτηρία. Το μπράτσο σιγά σιγά κρύωσε αλλά δεν άλλαξε χρώμα, ενώ πάνω από την απολίνωση η αρτηρία ήταν γεμάτη και παλλόταν. Χαλαρώνοντας την απολίνωση τόσο ώστε να ελευθερώσει την αρτηρία και κρατώντας τις φλέβες αποφραγμένες, ένοιωσε το μπράτσο του να ζεσταίνεται καθώς εισέρεε καινούριο αίμα. Αμέσως το μπράτσο έγινε μελανό και οι φλέβες διογκώθηκαν φανερά κάτω από την απολίνωση. Δεν είχαν γεμίσει από το φλεβικό σύστημα, που παρέμενε αποκλεισμένο, άρα το αίμα έπρεπε να φτάνει σ' αυτές από τις αρτηρίες.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Το κύριο στοιχείο της απόδειξης του Χάρβεϊ) για την κυκλοφορία του αίματος ήταν το ότι έδωσε ιδιαίτερη προσοχή στις μηχανικές ανάγκες του αγγειακού συστήματος. Στο ζήτημα αυτό ο μηχανοκρατικός τρόπος σκέψης, που τον ακολουθούσαν αυτομάτως όλοι τον 17ο αιώνα, μπορούσε να βοηθήσει την επιστήμη της βιολογίας. Η καρδιά λειτουργεί σαν αντλία που κινεί ένα υγρό μέσω ενός κλειστού δικτύου αγωγών, ένα σύστημα που θυμίζει τα υδραυλικά έργα που έκαναν να λειτουργούν οι περίτεχνες κρήνες που θαύμαζαν οι μονάρχες του 17ου αιώνα. Όπως λέει μια παράγραφος από τις σημειώσεις των παραδόσεών του, «Από τη διάπλαση της καρδιάς γίνεται φανερό ότι το αίμα μεταφέρεται συνεχώς μέσω των πνευμόνων στην αορτή όπως ανυψώνεται το νερό με τις βαλβίδες ενός υδραυλικού φυσερού». Ο ίδιος αυτός Γουίλιαμ Χάρβεϋ, στο ίδιο βιβλίο όπου ανέπτυσσε την κυκλοφορία του αίματος, αποκάλεσε επίσης την καρδιά «αρχή της ζωής». «Η καρδιά είναι ο ήλιος του μικρόκοσμου, ακριβώς όπως ο ήλιος με τη σειρά του θα μπορούσε θαυμάσια να χαρακτηριστεί καρδιά του κόσμου* γιατί εξ αιτίας της καρδιάς και των παλμών της κινείται το αίμα, τελειοποιείται και γίνεται κατάλληλο να τρέφει, και προστατεύεται από τη σήψη και την πήξη* είναι η εφέστια θεότητα που, εκτελώντας το έργο της, τρέφει, συντηρεί, αναζωογονεί ολόκληρο το σώμα και είναι πραγματικά η βάση της ζωής, πηγή κάθε ενέργειας». Αν και ο Χάρβεϋ έβλεπε την καρδιά σαν αντλία, δεν την έβλεπε μόνο σαν αντλία, ή έστω κυρίως σαν αντλία. Η κυκλοφορία του αίματος, το μηχανικό αποτέλεσμα μιας μηχανής επινοημένης με τέχνη, υπάρχει για να εξυπηρετεί έναν σκοπό που δεν είναι μηχανικός. Η κυκλοφορία του θυμίζει τον κύκλο

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

150

της εξάτμισης και της βροχής, ο οποίος μιμείται την «κυκλική κίνηση των ανωτέρων σωμάτων» που τον προκαλεί, και επίσης επιφέρει τη γένεση όλων των ζώντων όντων. «Και το ίδιο, κατά πάσα πιθανότητα, συμβαίνει και στο σώμα με την κίνηση του αίματος, τα διάφορα μέρη τρέφονται, συντηρούνται, αναζωογονούνται από το θερμότερο, το τελειότερο, το ατμώδες, το πνευματώδες και, θα έλεγα, το θρεπτικό αίμα* το οποίο, αντιθέτως, σε επαφή με αυτά τα μέρη, ψύχεται, πήγνυται και, τρόπον τινά, εξασθενεί* από εκεί επιστρέφει στην ύπατη αρχή, την καρδιά, σαν να ήταν η πηγή του, στην εσώτατη εστία του σώματος, για να ανακτήσει εκεί την αρτιότητα, την τελειότητά του. Εδώ επανακτά την πρέπουσα ρευστότητα και δέχεται ένα ρεύμα φυσικής θερμότητας -δυνατό, ορμητικό, έναν πακτωλό ζωής- και διαποτίζεται με πνεύματα, θα μπορούσαμε να πούμε με βάλσαμο, κι από εκεί διανέμεται και πάλι». Ο Χάρβεϋ ήταν ένας άκαμπτος αριστοτελικός που έβλεπε την κυκλοφορία του αίματος ως εκδήλωση της υπεροχής της καρδιάς. Αντίθετα από τον δάσκαλό του, έκρινε σημαντικό και τον ρόλο του αίματος, θεωρώντας ότι η λειτουργία της καρδιάς δεν μπορεί να διαχωριστεί από τη λειτουργία του αίματος και ότι αποτελούν ενιαίο σύνολο, είναι η ίδια η έδρα της ζωής, η βάση της, που δεν έχει καμία σχέση με μηχανισμούς και ύλη. Το αίμα είναι πνευματική ουσία. «Είναι επίσης και ουσία ουράνια, γιατί η φύση, η ψυχή, εκείνο που ισοδυναμεί με το ουσιαστικό στοιχείο των άστρων, ενυπάρχει στο πνεύμα, με άλλα λόγια είναι κάτι ανάλογο προς τον ουρανό, όργανο του ουρανού, αντίστοιχο του ουρανού». Μελετώντας τη γένεση των ζώων, ο Χάρβεϋ είχε παρατηρήσει μια πάλλουσα κηλίδα αίματος, το πρώτο σημάδι ζωής στο έμβρυο. Τελευταία ενέργεια πριν τον θάνατο ήταν μια ανατα-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ραχή του αίματος - «η φύση κατά τον θάνατο, επανακάμπτοντας, επιστρέφει εκεί από όπου ξεκίνησε, επανέρχεται στο τέλος της πορείας της στο σημείο από το οποίο άρχισε». Για τον Χάρβεϋ, λοιπόν, όπως και για τον Αριστοτέλη, η κυκλοφορία είχε πολλές σημασίες, αφού αναπαρήγε την κυκλική αναγέννηση που είναι το μέσο διατήρησης του κόσμου και όλων όσα περιέχονται σ' αυτόν. Στην κυκλική εναλλαγή της γέννησης, της αναπαραγωγής και του θανάτου, έβλεπε άλλη μια απεικόνιση και μια έκφραση των αιώνιων τροχιών που καθορίζουν τη γένεση και τη φθορά των γήινων όντων. Διαγράφοντας την κυκλική αυτή πορεία τα είδη επιτυγχάνουν την αθανασία: «τη μια ορνίθι, την άλλη αυγό, η σειρά αυτή συνεχίζεται εις το διηνεκές· από αδύναμα και θνησιμαία όντα γεννάται ένα αθάνατο είδος. Με τον τρόπο αυτό, και με παρόμοιους, βλέπουμε πολλά κατώτερα, γήινα όντα να φτάνουν να συναγωνίζονται το αιώνιο των ανώτερων, των ουράνιων όντων. Και είτε πούμε είτε δεν πούμε ότι η ζωτική αρχή ενυπάρχει στο αυγό, πάντως είναι ολοφάνερο από την κυκλική πορεία που διαγράφεται ότι κάποια αρχή πρέπει να επενεργεί σ' αυτή την ανακύκληση από το πουλί στο αυγό και από το αυγό πάλι στο πουλί, και να τους δίνει την αδιάλειπτη συνέχεια». Έτσι, λοιπόν, κάποια αρχή πρέπει να διέπει και την κυκλοφορία του αίματος. Η μηχανική αναγκαιότητα της κυκλοφορίας εκφράζει μόνο τις υλικές της συνθήκες. Αλλά το αίμα είναι πνευματικό υγρό, φορέας της ζωτικής αρχής από την οποία εξαρτάται η ζωή. Η κυκλοφορία του είναι στην πραγματικότητα ο κύκλος της ανανέωσης και της παρακμής. Αφήνει την καρδιά θερμή και όλο σφρίγος, φέρνοντας ζωή στα άκρα, και επιστρέφει πηγμένο και εξασθενημένο για να αναζωογονηθεί. Με την κυκλοφορία του το αίμα επαναλαμβάνει στον μικρόκοσμο τον κοσμικό κύκλο της γένεσης και της φθοράς και με τη συνεχή ροή του συντηρεί τη ζωή κάθε όντος.

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

131

Όταν δημοσιεύτηκε το 1628 το σύγγραμμα του Χάρβεϊ) Περί της κινήσεως της καρδιάς και τον αίματο(^^, ο Καρτέσιος ασχολούνταν ήδη με την ανασυγκρότηση της φυσικής φιλοσοφίας. Αναπόφευκτα, η ανακάλυψη του Χάρβεϋ του προκάλεσε το ενδιαφέρον και, εξίσου αναπόφευκτα, την κατάλαβε σύμφωνα με τις απόψεις του. Η αντίληψη ότι το αίμα κινείται ακολουθώντας κλειστή κυκλική πορεία, μια ιδέα που αντιστοιχούσε στη δική του παρουσίαση της κίνησης στον χώρο, όπου καθώς υποστήριζε δεν υπάρχει πουθενά κενό, δεν μπορούσε να μην του κινήσει την προσοχή. Κι έτσι όταν εκδόθηκε ο Λόγος περί της μεθόδου, δέκα χρόνια μετά το βιβλίο του Χάρβεϋ, περιλάμβανε και την κυκλοφορία του αίματος ως παράδειγμα μιας καθαρά μηχανικής φυσιολογικής λειτουργίας. «Και για να διευκολυνθεί η κατανόηση αυτού που πρόκειται να πω επί του θέματος,» συμβούλευε καθώς άρχιζε, «συνιστώ σε όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με την ανατομία, πριν αρχίσουν την ανάγνωση αυτών των παρατηρήσεων, να μπούν στον κόπο να παρευρεθούν στην ανατομική εξέταση της καρδιάς κάποιου μεγάλου ζώου που διαθέτει πνεύμονες (γιατί είναι γενικά αρκετά όμοια με την ανθρώπινη)». Η συμβουλή φαινόταν πιθανότατα στον αναγνώστη του 17ου αιώνα όσο παράδοξη φαίνεται και στον αναγνώστη του 20ού. Για χάρη εκείνων των αναγνωστών που δεν είχαν κανέναν να τεμαχίσει παρουσία τους μια καρδιά και προτιμούσαν να μην το κάνουν μόνοι τους, ο Καρτέσιος περιέγραψε τη διάπλασή της, δίνοντας έμφαση στις βαλβίδες που «επιτρέπουν να περνά το αίμα εύκολα, αλλά εμποδίζουν την επιστροφή του». Επισήμανε επίσης ότι η καρδιά έχει περισσότερη θερμότητα από το υπόλοιπο σώμα. Μέσα της ανάβει κάτι που ονόμαζε «μια από αυτές τις φωτιές χωρίς φως, που δεν διαφέρει από τη θερμότητα σ' ένα σωρό σανό καθώς στεγνώνει, ή από αυτή που προκαλεί τη ζύμωση στα καινούρια κρασιά». Τη ζύμωση αυτή τη θεωρούσε βέβαια μηχανικό φαινόμενο. Όταν κάποιες ποσότητες αίματος εισέρχονται στις δυο κοι24. De motu cordis et sanguinis

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

λιες, «αμέσως αραιώνονται και διαστέλλονται από τη θερμότητα που συναντούν εκεί». «Κατ' αυτόν τον τρόπο γίνονται αιτία να διαστέλλεται ολόκληρη η καρδιά και ταυτόχρονα ωθούν στη θέση τους και κλείνουν τις πέντε μικρές βαλβίδες που βρίσκονται στις εισόδους των δύο αγγείων από τα οποία ρέουν, εμποδίζοντας να εισέλθει άλλο αίμα στην καρδιά, και αφού αραιωθούν ακόμα περισσότερο ωθούν και ανοίγουν τις έξι μικρές βαλβίδες που βρίσκονται στα στόμια των άλλων δυύο αγγείων, από τα οποία εξέρχονται, κάνοντας μ' αυτόν τον τρόπο όλους τους κλάδους της αρτηριακής φλέβας και της μεγάλης αρτηρίας να διαστέλλονται σχεδόν ταυτόχρονα με την καρδιά - η οποία αρχίζει αμέσως να συστέλλεται, όπως άλλωστε και οι αρτηρίες, επειδή το αίμα που εισήλθε σ' αυτές έχει κρυώσει, και οι έξι μικρές βαλβίδες κλείνουν, ενώ οι πέντε της κοίλης φλέβας και της φλεβικής αρτηρίας ανοίγουν ξανά και επιτρέπουν τη διέλευση άλλων δύο σταγόνων αίματος, που κάνουν την καρδιά και τις αρτηρίες να διασταλούν και πάλι όπως πριν». Αυτοί που δεν αναγνωρίζουν το κύρος των μαθηματικών αποδείξεων, προσέθετε, ας έχουν υπόψη τους «ότι η κίνηση που εξήγησα τώρα ακολουθεί εξίσου αναγκαστικά από την ίδια τη διάταξη των μερών, που μπορεί να παρατηρηθεί στην καρδιά και με το μάτι μόνο, και από τη θερμότητα που μπορεί να γίνει αισθητή με τα δάχτυλα, και από τη φύση του αίματος όπως τη διδάσκει η εμπειρία, όσο και η κίνηση ενός ωρολογιού ακολουθεί από την ισχύ, την κατάσταση, και το σχήμα των αντίβαρων και των τροχών του». Αυτό που έκανε ο Καρτέσιος ήταν ότι οικειοποιήθηκε την ανακάλυψη του Χάρβεϋ αλλά απάλειψε συστηματικά τον βιταλισμό του που τον θεωρούσε απόκρυφο. Στην Πραγματεία περί τον ανθρώπον^^ περιέγραψε μια μηχανή που εκτελεί όλες 25. Traite de Vhomme

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

154

τις φυσιολογικές λειτουργίες του ανθρώπου: την κυκλοφορία, την πέψη, τη θρέψη και την ανάπτυξη, την αντίληψη. «Θέλω να θεωρήσετε [κατέληγε] ότι όλες αυτές οι λειτουργίες στη μηχανή αυτή είναι φυσικό επακόλουθο της διάταξης των οργάνων της και μόνο, ακριβώς όπως οι κινήσεις ενός ωρολογίου ή κάποιου άλλου αυτόματου είναι επακόλουθα της διάταξης των αντίβαρων και των τροχών του* ώστε, λοιπόν, για να εξηγήσουμε τις λειτουργίες της δεν είναι απαραίτητο να φανταστούμε μια φυτική ή μια αισθητική ψυχή στη μηχανή, ή καμιά άλλη αρχή κίνησης και ζωής εκτός από το αίμα και τα πνεύματά της, που τίθενται σε κίνηση από τη φωτιά που καίει συνεχώς στην καρδιά της και που δεν διαφέρει σε τίποτα από όλες τις άλλες φωτιές σε άψυχα σώματα». Δεν είναι απαραίτητο να φανταστούμε μια αρχή ζωής αυτό ήταν το βασικό σημείο της καρτεσιανής φυσιολογίας. Η ίδια η ζωή ήταν μια παρουσία που ξένιζε σ' έναν μηχανικό κόσμο. Μάλιστα δεν ήταν καν ξεχωριστή παρουσία, αλλά ένα απλό φαινόμενο που έπρεπε να εξηγηθεί μαζί με τις άλλες απόκρυφες ιδιότητες. Το να πούμε ότι ο Καρτέσιος οικειοποιήθηκε την ανακάλυψη του Χάρβεϊ) είναι μόνο η μισή αλήθεια, αν δεν προσθέσουμε ότι ταυτόχρονα την ακρωτηρίασε κατά τον χειρότερο τρόπο. Αποφασισμένος να εξαλείψει οποιαδήποτε μυστηριώδη οντότητα όπως η ζωή, επέμενε να αποδίδει την κίνηση της καρδιάς σε γνωστές φυσικές διεργασίες κι έτσι μετέτρεψε την καρδιά σε βραστήρα. Επιπλέον, η φυσιολογία του ριζοσπάστη ανανεωτή ήταν ένα αντιδραστικό βήμα προς τα πίσω σε σύγκριση με τη φυσιολογία του Χάρβεϋ, του συντηρητικού αριστοτελικού. Ενώ ο Χάρβεϋ προσδιόρισε τον θεμελιώδη ρόλο της συστολής, η ατμοποίηση του Καρτέσιου επέστρεφε στη διαστολή του Γαληνού. Παραδεχόταν, είναι αλήθεια, την κυκλοφορία, αλλά το ατμοποιημένο αίμα που φεύγει από την καρδιά στο σύστημά του θυμίζει τα ζωτικά πνεύματα του Γα-

125

Η

ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ληνού, και μιλούσε για τον διαχωρισμό του εγκεφάλου των πιο αραιών σωματίων του αίματος που σχηματίζουν έτσι τα ζωικά πνεύματα τα οποία κυκλοφορούν μέσω των νεύρων. Η καρτεσιανή φυσιολογία ήταν κατά βάθος η φυσιολογία του Γαληνού περιβεβλημένη με τον μανδύα της μηχανοκρατίας. Έχοντας περάσει όλη του τη ζωή παρατηρώντας τα φαινόμενα της ζωής, ο Χάρβεϊ) ήταν πεπεισμένος ότι δεν μπορούσαν να υποβιβαστούν σε υλικές εξηγήσεις. Για λόγους α priori που δεν συνάγονταν κατά κανένα τρόπο από βιολογικές παρατηρήσεις, ο Καρτέσιος παρέφθειρε το έργο του Χάρβεϋ για να του αποδώσει πιο εύκολα μηχανική εξήγηση. Στην πορεία, όμως, έχασε ακόμα και τα κύρια στοιχεία της μηχανικής ερμηνείας του Χάρβεϋ για την καρδιακή κίνηση. Δεν ήταν καλός οιωνός για τη συνεισφορά της μηχανοκρατίας στην επιστήμη της βιολογίας. Πάντως, στα τέλη του 17ου αιώνα, η κατεύθυνση που ακολούθησαν οι βιολογικές μελέτες καθορίστηκε περισσότερο από τον Καρτέσιο παρά από τον Χάρβεϋ, και αναπτύχθηκε μια σχολή μηχανοκρατικής βιολογίας γνωστή ως ιατρομηχανική. Στη βιολογία διατηρήθηκε μεγαλύτερη ποικιλία απόψεων απ' ό,τι στη χημεία και η ιατρομηχανική ποτέ δεν επιβλήθηκε απόλυτα, όπως έφτασαν να επιβληθούν στη χημεία οι μηχανισμοί. Ωστόσο η ιατρομηχανική ήταν κάτι περισσότερο από ένας ακόμα παράγων στην επιστήμη της βιολογίας στο τέλος του 17ου αιώνα: ήταν το διακριτικό της γνώρισμα. Το Περί της κινήσεως των ζώων^^ (1680-1) του Τζιοβάνι Αλφόνσο Μπορέλλι (Giovanni Alfonso Borelli, 16Θ8-1679) συγκαταλέγεται ανάμεσα στα καλύτερα έργα της ιατρομηχανικής. Ο Μπορέλλι εφάρμοσε τις αρχές της απλής μηχανικής για να αναλύσει τις κινήσεις πρώτα του ανθρώπου κι έπειτα άλλων ζώων, συμπεριλαμβανομένων και των πουλιών και των ψαριών. (Βλ. Σχ. 5.4.) Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι ένας άνθρωπος λυγίζει τα γόνατα, έτοιμος να αναπηδήσει. Ο Μπορέλλι εξέτασε τη θέση των μυών που πρέπει να συσπα26. De motu animalium

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

TABVJLA

135

S £ C V N D A .

ΣΧΗΜΑ 5.4 Πίνακας διαγραμμάτων του Μπορέλλι, που απεικονίζουν τις μηχανικές αρχές που εφαρμόζονται στη λειτουργία των μυών και των συνδέσμων.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

στούν και τη σχέση τους με τον σκελετό. Η βασική του ιδέα, τόσο εδώ όσο και σε άλλες περιπτώσεις, ήταν ότι οι μύες λειτουργούν πάντα με σημαντικές μηχανικές απώλειες. Θεωρώντας το οστό μοχλό και την άρθρωση το υπομόχλιό του, έδειξε ότι ο μυς που παρέχει την κινητήρια δύναμη βρίσκεται πολύ κοντά στο υπομόχλιο, ενώ το φορτίο τοποθετείται συνήθως κοντά στο άλλο άκρο ενός οστού με βραχίονα μοχλού πάνω από δέκα φορές μεγαλύτερο απ' ό,τι του μυός. Στις πολύπλοκες κινήσεις που έχουν σχέση με πολλές αρθρώσεις οι απώλειες γίνονται ακόμα μεγαλύτερες. Έτσι, στην περίπτωση του άλματος, συμπέρανε ότι για να σηκωθεί όρθιος ο άνθρωπος οι μύες πρέπει να ασκήσουν δύναμη περίπου τετρακόσιες είκοσι φορές μεγαλύτερη από το βάρος του και, με ένα επιχείρημα που δεν αντέχει σε αυστηρό έλεγχο, συμπέρανε επιπλέον ότι απαιτείται δύναμη επτά φορές μεγαλύτερη για να εκτιναχτεί ψηλά. Συνολικά, λοιπόν, ένας άνθρωπος πρέπει να ασκήσει δύναμη δυο χιλιάδες εννιακόσιες φορές μεγαλύτερη από το βάρος του για να πηδήξει ψηλά. Ούτε η ανάλυση του άλματος ούτε καμιά άλλη από τις αναλύσεις του Μπορέλλι δεν ισχύει, αφού χρησιμοποιούσε τη στατική ισορροπία για να εξετάσει την κίνηση. Εκτός από αυτό, όμως, ο ζήλος του να εφαρμόσει τις αρχές της στατικής στον ανθρώπινο σκελετό ήταν ένα σωστό αν και μικρό βήμα προς την κατανόηση των βιολογικών φαινομένων. Ούτε ο Μπορέλλι ούτε οι ιατρομηχανικοί γενικότερα αρκέστηκαν σε τόσο περιορισμένα προβλήματα. Η ανακάλυψη του Χάρβεϋ για την κυκλοφορία άνοιξε ένα ευρύ πεδίο για μηχανικές έρευνες. Οι ιατρομηχανικοί υπολόγισαν την ταχύτητα του αίματος και την αντίσταση που προβάλλουν σ' αυτό τα αγγεία διαφόρων διαστάσεων. Στόχος τους ήταν να εξηγήσουν τη ζωική θερμότητα, όχι με τη φωτιά χωρίς φλόγα του Καρτέσιου, αλλά με την τριβή του αίματος στα τοιχώματα των αρτηριών. Συγκρότησαν μια θεωρία για τις εκκρίσεις βασισμένη στην ταχύτητα κυκλοφορίας των υγρών και υποστήριζαν ότι το σώμα είναι γεμάτο με πορώδη φίλτρα που χωρίζουν τα σωμάτια ανάλογα με το μέγεθος και το σχήμα. Είναι γενικά παραδεκτό, διακήρυσσε ο δόκτωρ Ρίτσαρντ Μηντ, ότι το σώμα του

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ MHXANQKPATIA

ανθρώπου είναι «μια υδραυλική μηχανή επινοημένη με την πιο εξαίρετη τέχνη, στην οποία υπάρχουν αμέτρητοι σωλήνες προσαρμοσμένοι και διατεταγμένοι κατάλληλα ώστε να μεταφέρουν υγρά διαφόρων ειδών. Γενικά η υγεία συνίσταται σε κανονικές κινήσεις των υγρών, σε συνδυασμό με την καλή κατάσταση των στερεών, και οι ασθένειες είναι ανωμαλίες αυτών των κινήσεων». Μια τέτοια άποψη για τη ζωή δεν μπορούσε παρά να επηρεάσει τις παρατηρήσεις των φυσιοδιφών. Σε τουλάχιστον δύο τομείς της βιολογίας εμπόδισε να εκτιμηθούν ανακαλύψεις μεγάλης σημασίας. Οι πρώτοι από αυτούς που ασχολήθηκαν με τη μικροσκοπική έρευνα παρατήρησαν την κυτταρική δομή του ξύλου. Η ίδια η λέξη «κύτταρο», που έχει τόσο θεμελιώδη ρόλο στην επιστήμη της βιολογίας, χρησιμοποιήθηκε πρώτη φορά ως βιολογικός όρος από τον Ρόμπερτ Χουκ (Robert Hooke, 1635-1703) στη Μικρογραφία, (1665). Καθώς παρατηρούσε ένα κομμάτι φελλό στο μικροσκόπιο, του θύμισε κηρήθρα και ονόμασε αυτά που έβλεπε πόρους ή κύτταρα. Η λέξη «πόροι» εξέφραζε καλύτερα την ερμηνεία του Χουκ. Φαίνεται, έλεγε, «ότι είναι οι αγωγοί, οι σωλήνες, με τους οποίους μεταφέρονται οι Succus nutritius, οι φυσικοί χυμοί των φυτών, και φαίνεται να αντιστοιχούν στις φλέβες, τις αρτηρίες και τα άλλα αγγεία των πλασμάτων που διαθέτουν αισθήσεις». Αναζητούσε ακόμα και βαλβίδες που να ελέγχουν τη διεύθυνση της ροής και, αν και δεν κατόρθωσε να τις παρατηρήσει, θεωρούσε παρ' όλα αυτά πιθανό ότι η φύση δεν είχε αμελήσει να δημιουργήσει τέτοια «ιδιαίτερα όργανα και μέσα» για να επιτύχει τους σκοπούς της. Η γενικότερη κατεύθυνση του τρόπου σκέπτεσθαι τον 17ο αιώνα έκανε όσους ασχολούνταν με τις μικροσκοπικές έρευνες να βλέπουν σ' αυτήν την ανακάλυψη, αντί την τελική μονάδα ζωής, σωλήνες κατάλληλους να μεταφέρουν υγρά. Όπως έθετε το ζήτημα ο Νεεμίας Γκριου που επεξέτεινε τις αρχικές παρατηρήσεις του Χουκ σε μια ολοκληρωμένη θεωρία της φυσιολογίας των φυτών: «Για ποιο σκοπό υπάρχουν τα αγγεία, αν όχι για τη μεταφορά υγρού;» Ακόμα μεγαλύτερη ειρωνεία αποτε-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

λεί το γεγονός ότι οι ερευνητές παρατηρούσαν επίσης στο μικροσκόπιο μονοκύτταρα πλάσματα όπως τα σπερματοζωάρια. Δεν μπορούσαν ούτε καν να φανταστούν ότι τα «μικρά ζώα» τους είχαν καμιά σχέση με τους πόρους που παρατηρούνταν στα φυτά. Μια πολύ πιο σύνθετη ιστορία περιβάλλει τη μελέτη της εμβρυολογίας. Η αρχαιότητα δεν είχε να δώσει στον 17ο αιώνα ενιαία θεωρία για τη γένεση, αλλά μάλλον διαφορετικές θεωρίες για διαφορετικές ομοταξίες. Η γένεση των ζωοτόκων τετράποδων (και του ανθρώπου) διέφερε προφανώς από τη γένεση των ωοτόκων ζώων. Τα έντομα θεωρούνταν ότι γεννώνται αυτόματα από την ύλη που αποσυντίθεται, και η αναπαραγωγή των φυτών ήταν εντελώς άλλο θέμα. Πρώτη φορά επιχειρήθηκε να αντιμετωπιστεί συνολικά η γένεση όλων των ζώων με το έργο του Γουίλιαμ Χάρβεϋ, ο οποίος εκτός του ότι ανακάλυψε την κυκλοφορία ήταν και ένας από τους πρώτους μεγάλους εμβρυολόγους του σύγχρονου κόσμου. Η εικόνα πριν από την προμετωπίδα του βιβλίου του Περί της γενέσεως των ζώων^^ (1651), δείχνει τον Δία να ανοίγει ένα αυγό από το οποίο προβάλλουν ζώα κάθε είδους, συμπεριλαμβανομένου κι ενός ανθρώπου, και επάνω στο αυγό φαίνεται η επιγραφή «Εχ ονο omnia» ή, όπως διατύπωνε την ίδια ιδέα στην πραγματεία του, «κοινή αρχή όλων των ζώων είναι το αυγό». Με προσεκτικότερη εξέταση η λέξη «αυγό» αποδεικνύεται εξαιρετικά διφορούμενη. Στην περίπτωση των ωοτόκων ζώων είναι αρκετά σαφής. Ωστόσο ο Χάρβεϋ δεν μπόρεσε ποτέ να καταλάβει τη λειτουργία των οργάνων που ονομάζουμε ωοθήκες στα ζωοτόκα ζώα. Αυτό που αποκαλούσε αυγό του ελαφιού ήταν το εμβρυοθυλάκιο, στο οποίο το έμβρυο ήταν ήδη αρκετών εβδομάδων. Στην περίπτωση των εντόμων ήταν το κουκούλι από το οποίο βγαίνει η πεταλούδα. Λέγοντας αυγό, λοιπόν, δεν εννοούσε κάτι που παράγεται στην ωοθήκη του θηλυκού, αλλά αυτό που αποκαλούσε επίσης και «αρχέγονο», την πρώτη ύλη, την απαρχή, όπως κι αν παραγόταν. Ήταν μια έννοια αρκετά 27. De generatione animalium.

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

139

ευρεία ώστε να περιλαμβάνει ακόμα και την αυτόματη γένεση των εντόμων, την οποία δεν αμφισβήτησε ο Χάρβεϋ. Πάντως ο ορισμός του Χάρβεϋ αποτελούσε μια σημαντική γενίκευση. Όσο κι αν ήταν διφορούμενη η σημασία που έδινε στο αυγό, είχε προσπαθήσει να συμπεριλάβει κάθε είδος γένεσης σε ένα κοινό σχήμα. Ακόμα και ο σπόρος ενός φυτού μπορούσε να θεωρηθεί αρχέγονο. Οι λεπτομέρειες της γένεσης μπορεί να ποικίλουν από είδος σε είδος, αλλά σε όλα το αυγό αντιστοιχεί σ' ένα σημείο στον αιώνιο κύκλο της αναπαραγωγής με τον οποίο διατηρείται το είδος. Το αυγό, η αρχή κάθε όντος, ήταν για τον Χάρβεϋ ένα ομοιογενές σημείο ύλης που το διαμορφώνει μια εσωτερική ειδοποιός αρχή και το μετατρέπει σε ξεχωριστό ον ικανό να παράγει, ως μέγιστη ενέργειά του, ένα ομοιογενές σημείο ύλης, το αρχέγονο μιας άλλης γένεσης. Όταν εξέτασε μια ελαφίνα ο Χάρβεϋ δεν μπόρεσε να βρει ούτε ίχνος από το σπέρμα του αρσενικού στη μήτρα και διέκρινε πρώτη φορά το αυγό του ελαφιού επτά εβδομάδες μετά τη συνουσία. Προφανώς, λοιπόν, το σπέρμα του αρσενικού δεν μπορούσε να παίζει υλικό ρόλο στη γένεση. Ο Χάρβεϋ περιέγραψε τη δράση του με τη λέξη «μεταδοτική», μια μη υλική επιρροή που παραμένει και διεγείρει το αυγό που βρίσκεται σε νάρκη. Αφού διεγερθεί και ενεργοποιηθεί, το αυγό έχει πλέον μέσα του και την εσωτερική αρχή και ύλη για να την επεξεργαστεί. Ο Χάρβεϋ εισήγαγε τη λέξη «επιγένεση» για να περιγράψει τη διαδικασία που παρατήρησε στα κοτόπουλα. Ανοιξε ένα αυγό τρεις μέρες αφότου γεννήθηκε και είδε μέσα του μια πάλλουσα κηλίδα αίματος που έγινε η καρδιά, το πρώτο όργανο που σχηματίστηκε και το κέντρο από το οποίο δημιουργήθηκε το υπόλοιπο κοτόπουλο. Η επιγένεση ήταν η φυσική έκφραση του βιταλισμού του Χάρβεϋ, μια δημιουργική γένεση υπό την καθοδήγηση της ειδοποιού δύναμης που εκφράζει τη θεία ιδέα του είδους. Ο Καρτέσιος ήταν έτοιμος να θεωρήσει και την επιγένεση μηχανικό φαινόμενο, όπως και ολόκληρη τη ζωή. Στην Περιγραφή τον ανθρωπίνου σώματος^^ περιέγραψε πώς γίνεται η 28. La description du corps humain.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ζύμωση του αρσενικού και του θηλυκού σπέρματος όταν ενωθούν και πώς από τις κινήσεις που προκύπτουν, κατά μηχανική αναγκαιότητα, δημιουργείται η καρδιά, το κυκλοφοριακό σύστημα και όλα τα υπόλοιπα. Ο 17ος αιώνας θεώρησε την εξήγηση εντελώς ανόητη, όπως και εμείς, και η εναλλακτική εμβρυολογία που πρότεινε ο Γκασαντί κέρδισε περισσότερους οπαδούς. Για τον Γκασαντί θεμελιώδης πράξη της γένεσης ήταν η παραγωγή ενός σπέρματος. Τόσο στα φυτά όσο και στα ζώα το σπέρμα είναι ένα μικρό σώμα που περιέχει σωμάτια από όλα τα μέρη του ατόμου. Μερικές φορές αναφερόταν στην ψυχή του σπέρματος, αλλά αφού η ψυχή αποτελούνταν ούτως ή άλλως από αιθέρια ύλη, δεν έβλαπτε τον ουσιαστικό μηχανισμό της εξήγησης. Ο ρυθμιστικός παράγων στη γένεση είναι η έλξη μεταξύ των όμοιων, μια ιδέα που θύμιζε δυσάρεστα τη φυσιοκρατία της Αναγέννησης, αλλά που όπως φαινόταν μπορούσε να μεταφραστεί σε αρμονικά σχήματα και κινήσεις. Σ' ένα σπέρμα τα όμοια σωμάτια (που προέρχονται από τα ίδια μέρη του σώματος) συγκεντρώνονται και προσελκύουν άλλα όμοια σωμάτια από τη διαθέσιμη τροφή. Επομένως, κατά κάποια έννοια, το προϊόν της γένεσης είναι ήδη παρόν στο σπέρμα. Όπως δήλωνε ο Γκασαντί, «το σπέρμα περιέχει το είδος, αλλά το περιέχει σε υποτυπώδη μορφή που δεν έχει αναπτυχθεί ακόμα». Ο όρος «προσχηματισμός>> συνδέεται μ' αυτήν την αντίληψη για τη γένεση. Η επιγένεση θεωρούσε τη γένεση δημιουργική διαδικασία στην οποία η ειδοποιός δύναμη διαμορφώνει και μεταβάλλει την υπάρχουσα ύλη, αναπαράγοντας την ετερογένεια από την ομοιογένεια. Η θεωρία του προσχηματισμού, από την άλλη, υποστήριζε ότι η ετερογένεια πρέπει να είναι παρούσα από την αρχή και ότι η γένεση είναι απλώς η διαδικασία της εξέλιξής της (κυριολεκτικά, του ξετυλίγματος), της αποκάλυψής της (κυριολεκτικά, της αφαίρεσης του καλύμματος). Η «ετερογένεια» ήταν ένας όρος απόλυτα κατανοητός από τους οπαδούς του ατομισμού, που κι αυτοί πίστευαν ότι είναι παρούσα από την αρχή με τη μορφή σωματίων διαφορετικού σχήματος. Όχι μόνο η εμβρυολογία αλλά και γενικότερα

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

141

η μηχανοκρατία θεωρούσε ότι καθετί σχηματίζεται με μια διαδικασία με την οποία προϋπάρχοντα κατάλληλα σωμάτια ενώνονται μεταξύ τους. Η προσπάθεια του Καρτέσιου να επιβάλλει και την επιγένεση ως μηχανικό φαινόμενο ήταν ολοφάνερη αποτυχία, αλλά ο προσχηματισμός προσέφερε μια μηχανική εναλλακτική λύση στην απαράδεκτη ιδέα της ειδοποιού δύναμης. Ο Μαρτσέλλο Μαλπίγγι (Marcello Malpighi, 1628-1694), ο μεγαλύτερος ίσως εμβρυολόγος του αιώνα, ανέπτυξε την εξήγηση του Γκασαντί. Τελειοποιώντας μια τεχνική να αφαιρεί το έμβρυο από τον κρόκο ενός αυγού που μόλις είχε σπάσει και να το απλώνει σε γυαλί, ο Μαλπίγγι μπόρεσε να εισαγάγει το μικροσκόπιο στην εμβρυολογία. Μόλις έξι ώρες μετά τη γέννηση του αυγού διέκρινε την κεφαλική περιοχή και τη σπονδυλική στήλη. Το περίγραμμα των σπονδύλων εμφανίστηκε μετά από δώδεκα ώρες. Τη δεύτερη μέρα είδε την πάλλουσα καρδιά, που ο Χάρβεϊ), χωρίς μικροσκόπιο, είχε δει μόλις την τέταρτη. Μαζί με την καρδιά είδε και το κεφάλι και την αρχή των ματιών. Οι φυσιοδίφες, δήλωσε, ζητούσαν να ανακαλύψουν τη γένεση ξεχωριστών μερών σε διαφορετικά στάδια, αλλά «ενώ εμείς μελετάμε προσεκτικά τη γένεση των ζώων από το αυγό, ιδού! στο ίδιο το αυγό βλέπουμε το ζώο σχεδόν σχηματισμένο ήδη». Όταν ο Μαλπίγγι έφτασε να ασχοληθεί με τα κοτόπουλα είχε αποκτήσει ήδη σχετική πείρα ερευνώντας τα φυτά και τους μεταξοσκώληκες. Στον μεταξοσκώληκα είχε βρει ότι οι φτερούγες και οι κεραίες της πεταλούδας υπήρχαν ήδη σε υποτυπώδη μορφή στο σώμα της κάμπιας, και σε ένα μπουμπούκι είχε ανακαλύψει «μια μικρογραφία του φυτού που δεν είχε αναπτυχθεί ακόμα». Ήταν λοιπόν προετοιμασμένος να βρει ότι το κοτόπουλο υπάρχει στο αυγό από την αρχή. Υπάρχει, όμως, σε υποτυπώδη μορφή. Μιλούσε για κυστίδια και σφαιρικά κυστίδια μέσα στα οποία αναπτύσσονται τα διάφορα μέρη του σώματος. Απομονωμένα από το υπόλοιπο του αυγού από μεμβράνες που παίζουν ρόλο ηθμών, τα κυστίδια «επιτρέπουν να περνάει η κατάλληλη ύλη, που καταναλώνεται για τη δημι-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ουργια των μερών του σώματος», και όταν τα κυστίδια ενώνονται μεταξύ τους εμφανίζεται η μορφή του ζώου. Είναι φανερό ότι η διηθητική δράση της πορώδους μεμβράνης ήταν μια άλλη εκδοχή της έλξης των ομοίων του Γκασαντί, ακριβώς όπως ο όρος του «υποτυπώδης μορφή» επαναλάμβανε τη φράση του Γκασαντί. Ενώ ο Μαλπίγγι διακρίθηκε κυρίως στην παρατήρηση, άλλοι ενδιαφέρονταν περισσότερο για τη συστηματοποίηση, και σ' αυτούς οι λεπτότερες αποχρώσεις της θεωρίας του προσχηματισμού του Μαλπίγγι παραμερίστηκαν εντελώς. Τα αυγά, ανακοίνωνε ο Σβάμερνταμ, δεν μετασχηματίζονται σε κοτόπουλα, «αλλά μεγαλώνουν και γίνονται κοτόπουλα με την ανάπτυξη των ήδη σχηματισμένων μερών του σώματος». «Ποτέ δεν συμβαίνει γένεση στη φύση,» προσέθετε, «αλλά μόνο επέκταση, αύξηση, των μερών του σώματος». Αν δεν συμβαίνει ποτέ γένεση στη φύση, τότε και τα αυγά ακόμα δεν μπορεί να γεννώνται. Στο κοτόπουλο, που υπάρχει προσχηματισμένο στο αυγό, υπάρχουν επίσης προσχηματισμένα αυγά, και βέβαια μέσα σ' αυτά τα αυγά προσχηματισμένα κοτόπουλα με τα προσχηματισμένα αυγά τους. «Στα αυγά, έτσι λένε οι φυσιοδίφες...» Στο τέλος του 17ου αιώνα η εμβρυολογία παρουσίασε τη θεωρία του εγκιβωτισμού (emboitement), που υποστήριζε, για παράδειγμα, ότι ολόκληρο το ανθρώπινο γένος ήταν ήδη παρόν στην Εύα. Το ότι η θεωρία του εγκιβωτισμού αναφερόταν στην Εύα και στο ανθρώπινο γένος και συνάμα και στα κοτόπουλα οφειλόταν σε περαιτέρω ανακαλύψεις που φαίνονταν τότε να επιβεβαιώνουν τη θεωρία του προσχηματισμού. Το 1667 ο Νίκολας Στένο ανακάλυψε ωοθήκες γεμάτες ωάρια στο σκυλόψαρο, πλάσμα ζωοτόκο. Πέντε χρόνια αργότερα, ο Ρενιέ ντε Γκράαφ (Regnier de Graaf, 1641-1673) ανακάλυψε κυστίδια στους γυναικείους όρχεις (όπως ονομάζονταν τότε) των κουνελιών, των σκύλων, των αγελάδων και των ανθρώπων. Νόμι-

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

143

σε ότι τα κυστίδια ήταν αυγά και διαβεβαίωνε ότι οι λεγόμενοι όρχεις είναι στην πραγματικότητα ωοθήκες. Με μια σειρά από ιδιοφυή πειράματα με κυοφορούντα κουνέλια βρήκε ότι ο αριθμός των εμβρύων στη μήτρα ταυτιζόταν με τον αριθμό των ωχρών σωμάτιων που έμεναν από τα κυστίδια στις ωοθήκες μετά την ωορρηξία. Αν και ο ντε Γκράαφ έκανε λάθος και νόμισε ότι το κυστίδιο ήταν ωάριο, (το ωάριο των θηλαστικών είναι τόσο μικρό ώστε δεν παρατηρήθηκε παρά τον 19ο αιώνα), η ερμηνεία του γι' αυτό που ανακάλυψε ήταν στην ουσία σωστή και συνεχίζουμε να τη θυμόμαστε με την ονομασία γραφιανό ωοθυλάκιο. Το απόφθεγμα του Χάρβεϋ αποκτούσε τώρα μια νέα και πιο ακριβή σημασία: τα ζωοτόκα θηλαστικά γεννιούνται πραγματικά από ωάρια. Η θεωρία του προσχηματισμού είχε εδραιωθεί με τη μελέτη της γένεσης στα αυγά και ο ωαρισμός, όπως ονομάστηκε το δόγμα της καθολικότητας της γένεσης από ωάρια, φάνηκε να της προσφέρει ισχυρή υποστήριξη. Η αδιαμφισβήτητη βασιλεία του ωαρισμού διήρκησε ακριβώς πέντε χρόνια. Το μικροσκόπιο προσέφερε πολλά νέα δεδομένα, αλλά μπορούσε και να τα ανατρέπει. Το 1677 ο Λέβενχουκ παρατήρησε σπερματοζωάρια. (Βλ. Σχ. 5.5.) «Αυτά τα μικρόζωα ήταν μικρότερα από τα αιμοσφαίρια που κάνουν το αίμα κόκκινο, έτσι ώστε υπολογίζω ότι ένα εκατομμύριο από αυτά δεν είναι ίσα σε μέγεθος με έναν μεγάλο κόκκο άμμου. Είχαν στρογγυλεμένα σώματα, αμβλυμένα εμπρός, αλλά που κατέληγαν να στενεύουν πίσω* διέθεταν μια λεπτή διαφανή ουρά πέντε ή έξι φορές μακρύτερη από το σώμα και περίπου είκοσι πέντε φορές λεπτότερη, έτσι ώστε η καλύτερη παρομοίωση θα ήταν να συγκρίνω το σχήμα τους με ένα μικρό ραπανάκι με μακριά ρίζα. Προχωρούσαν με μια οφιοειδή κίνηση της ουράς, σαν χέλια που κολυμπούν στο νερό». Όπως φαινόταν τώρα, ο ωαρισμός ήταν ένα τερατώδες λάθος. Το παθητικό ωάριο δεν μπορούσε να είναι παρά τροφή

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΣΧΗΜΑ 5.5. Τα σπερματοζωάρια όπως τα σχεδίασε ο Λέβενχουκ. Τα 1-4 δείχνουν ανθρώπινα σπερματοζωάρια, τα 5-8 σπερματοζωάρια σκύλων.

για τους αληθινούς παράγοντες της αναπαραγωγής, για τα προφανώς ζωτικής σημασίας μικρόζωα ή, όπως τα αποκαλούσε επίσης, για τους «σπερματικούς σκώληκες» του σπέρματος του αρσενικού. Ένας Σουηδός γιατρός βρήκε το νέο δόγμα πιο σύμφωνο με την αξιοπρέπεια του ανθρώπου. Ο Νικλάας Χαρτσέκερ (Niklaas Hartsoeker, 1656-1725) έδειξε το παράλογο του ωαρισμού υπολογίζοντας ότι ένα αρχικό αυγό θα ήταν μεγαλύτερο από κάποιο άλλο που θα προοριζόταν για γονιμοποίηση εξήντα αιώνες αργότερα (εφόσον η δημιουργία του κόσμου τοποθετούνταν συνήθως το 4ΘΘ4 π.Χ., συνέκρινε την Εύα

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

145

ΣΧΗΜΑ 5.6. Η αντίληψη του Χαρτσέκερ για το πώς έπρεπε να είναι ένας ανθρωπίσκος σε ένα μικρόζωο στο σπέρμα.

με τη δική του γενιά) κατά έναν συντελεστή της τάξης του Θα μπορούσε λοιπόν να υποθέσει κανείς ότι ο ζωισμός (όπως ονομάστηκε το νέο δόγμα) απέρριπτε τον προσχηματισμό. Τίποτα δεν απείχε περισσότερο από την αλήθεια. Οι ίδιοι παράγοντες που έκαναν τη θεωρία του προσχηματισμού ελκυστική στους ωαριστές την έκαναν ελκυστική και στους ζωι-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

στές. Ο Χαρτσέκερ ο ίδιος, που έδειξε το παράλογο του ωαρισμού, δεν κατόρθωσε να δει ότι και ο ζωισμός παρουσίαζε το ιδιο ακριβώς πρόβλημα. «Μπορούμε να πούμε ότι κάθε ζώο, στην πραγματικότητα και σε μικρογραφία, περιέχει και προστατεύει σε μια λεπτή και εύθραυστη μεμβράνη ένα αρσενικό ή ένα θηλυκό ζώο του ίδιου είδους, όπως αυτό στο σπέρμα του οποίου βρίσκεται». Δημοσίευσε μάλιστα μια εικόνα ενός ανθρωπίσκου συσπειρωμένου στην κεφαλή ενός σπερματοζωαρίου. (Βλ. Σχ. 5.6.) Σατιρίζοντάς τον, ένας Γάλλος γιατρός, ο Φρανσουά ντε Πλαντάντ, δημοσίευσε εις απάντηση μια παρόμοια μορφή και έλεγε πώς είχε παρατηρήσει έναν ανθρωπίσκο τη στιγμή που απέρριπτε το κάλυμμά του. «Έδειξε καθαρά, γυμνά και ακάλυπτα, τα δυο του πόδια, τους μηρούς, την κοιλιά, τα δυο του χέρια* η μεμβράνη, τραβηγμένη στην κορυφή, τον έκανε να μοιάζει με καπουτσίνο. Σταμάτησε λίγο καθώς γδυνόταν». Δυστυχώς η ειρωνεία δεν έγινε αντιληπτή, και το σκίτσο του Πλαντάντ έγινε δεκτό ως επιβεβαίωση του σκίτσου του Χαρτσέκερ. Είναι δύσκολο να διαβάσουμε τους εμβρυολόγους του τέλους του 17ου αιώνα χωρίς να νοιώσουμε κάπως μπερδεμένοι. Η συνεισφορά τους στις γνώσεις μας για τη γένεση ήταν τεράστια. Εκτός του ότι ανακάλυψαν τα σπερματοζωάρια και επίσης ανακάλυψαν στην ουσία και τα ωάρια των θηλαστικών, επιπλέον ανέτρεψαν στην πράξη και την επικρατούσα άποψη ότι τα σκουλήκια, τα έντομα, και τα μικρά ζώα δημιουργούνται με αυτόματη γένεση και επίσης απέδειξαν την ύπαρξη φύλων στα φυτά. Ο Φραντσέσκο Ρέντι διεξήγαγε ελεγχόμενα πειράματα στα οποία εμφανίζονταν σκουλήκια σε αποσυντιθέμενο κρέας που ήταν ξεσκέπαστο και μπορούσαν να το φτάσουν

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΚΡΑΤΙΑ

147

οι μύγες, ενώ δεν εμφανιζόταν κανένα σε δείγματα που ήταν προσεκτικά προστατευμένα. Συμπέρανε ότι τα σκουλήκια κάθε άλλο παρά γεννώνται αυτόματα και ότι είναι προνύμφες που αναπτύσσονται από αυγά που έχουν εναποτεθεί στο κρέας. Στην περίπτωση των φυτών, ο Ρ.Γ. Καμεράριος απέδειξε ότι τα σπέρματα απαιτούν γύρη από τους στήμονες για να φτάσουν στην ωρίμανση. Αναγνώρισε ότι η γύρη είναι ανάλογη με το σπέρμα του αρσενικού. Έτσι, η επιστήμη της βιολογίας τοποθετήθηκε μέσα στο πλαίσιο μιας γενικής θεωρίας της γένεσης που περιλάμβανε όλες τις μορφές ζωής. Πάντως, τελικά, με τη θεωρία του προσχηματισμού αναπτύχθηκε μια θεωρία που δεν μπορούσε να αιτιολογήσει ικανοποιητικά το πιο προφανές γεγονός της γένεσης, το ότι οι απόγονοι είναι δυνατό να κληρονομήσουν -και κληρονομούν- χαρακτηριστικά και από τους δύο γονείς. Μπαίνει κανείς στον πειρασμό να συμπεράνει ότι η μηχανοκρατία, μη μπορώντας να αναγνωρίσει στη γένεση τίποτα άλλο πέρα από την ανάπτυξη μερών του σώματος που προϋπάρχουν, εμπόδισε την εμβρυολογία του 17ου αιώνα να κατανοήσει τις ανακαλύψεις της. Πριν δεχτούμε ένα τέτοιο συμπέρασμα, θα πρέπει να θυμηθούμε ότι ο βιταλιστής Χάρβεϋ, ο υπέρμαχος της επιγένεσης, ήταν επίσης και ωαριστής και δεν παραδεχόταν οποιαδήποτε συμμετοχή του σπέρματος του αρσενικού στο έμβρυο. Για λόγους σχεδόν εκ διαμέτρου αντίθετους από τους λόγους των μηχανοκρατικών, δηλαδή για να επιβεβαιώσει τη μη υλικότητα της γένεσης, ο Χάρβεϋ απέρριψε την πιθανότητα υλικής επαφής ανάμεσα στο σπέρμα και το ωάριο. Δεν ήταν μόνο η μηχανοκρατία που εμπόδιζε την κατανόηση των νέων ανακαλύψεων. Για να γίνει βαθύτερα αισθητή η σημασία των ανακαλύψεων του 17ου αιώνα απαιτούνταν πολύπλευρες πρόσθετες γνώσεις και ευρεία κατανόηση των ζωτικών λειτουργιών, που έλειπαν ώς τον 19ο αιώνα. Άλλωστε δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι οι ανακαλύψεις στην εμβρυολογία, όπως και πολλές άλλες σε ολόκληρο τον τομέα της βιολογίας, έγιναν στην πραγματικότητα σε μια εποχή που η μηχανοκρατία ασκούσε απόλυτη εξουσία στην επιστημονική

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σκέψη. Όσο κι αν ήταν ακατάλληλες οι κατηγορίες της για την κατανόηση της βιολογίας, δεν εμπόδισε τη μεγάλη επέκταση των βιολογικών γνώσεων. Επίσης πρέπει να αντισταθούμε και σ' έναν άλλο πειρασμό, τον πειρασμό να χαιρετήσουμε τους ιατρομηχανικούς ως τους πρώτους βιοφυσικούς και βιοχημικούς. Η ιατρομηχανική δεν προέκυψε από τις απαιτήσεις των βιολογικών μελετών, αλλά ήταν μάλλον κάτι σαν καθεστώς ανδρείκελων που εγκατέστησε εισβάλλοντας η μηχανοκρατία. Σε μεμονωμένα προβλήματα -η κυκλοφορία του αίματος είναι το κλασικό παράδειγμαοι μηχανοκρατικοί τρόποι σκέψης, η ικανότητα να βλέπει κανείς τη μηχανική αναγκαιότητα σε μια ζωτική λειτουργία, μπορούν να οδηγήσουν σε νέες πρωτότυπες ιδέες. Ο ίδιος ο Χάρβεϊ), ωστόσο, ήταν βιταλιστής, όχι μηχανοκρατικός. Η ιατρομηχανική ήταν ως επί το πλείστον τελείως άσχετη με τη βιολογία. Δεν εμπόδισε το σημαντικότατο έργο των λεπτομερών παρατηρήσεων, αλλά δεν συνεισέφερε σχεδόν καθόλου στην κατανόηση αυτών των παρατηρήσεων. Δίπλα στις λεπτές βιολογικές λειτουργίες η μηχανοκρατία του 17ου αιώνα φαντάζει εντελώς χονδροειδής. Της έλειπε πάνω απ' όλα μια πιο εξελιγμένη χημεία, που όπως αποδείχθηκε είναι απαραίτητη για να επιτευχθεί προσέγγιση των επιστημών της φύσης και της βιολογίας. Δεν μπορεί παρά να απορεί κανείς που οι μηχανικές εξηγήσεις θεωρούνταν επαρκείς για τα βιολογικά δεδομένα, και στην πραγματικότητα η ιατρομηχανική δεν έκανε καμιά απολύτως σημαντική ανακάλυψη.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ

Η ΟΡΓΆΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΎ ΕΡΓΟΥ

T

bvl7o αιώνα πραγματοποιήθηκε κάτι περισσότερο από μια απλή αναδιατύπωση των επιστημονικών εννοιών, αν και η αναδιατύπωση αυτή ήταν τόσο ευρείας κλίμακας ώστε να δικαιολογεί τη λέξη «επανάσταση» που της αποδίδεται συχνά. Επίσης τότε εμφανίστηκε η επιστήμη ως οργανωμένη κοινωνική δραστηριότητα. Βέβαια, μεγάλη επιστημονική δραστηριότητα είχε σημειωθεί και σε προηγούμενες περιόδους. Ωστόσο, πριν από τον 17ο αιώνα, δύσκολα μπορούμε να διακρίνουμε την επιστήμη από τη φιλοσοφία και θα δυσκολευόμασταν εξίσου να βρούμε πολλούς τους οποίους θα χαρακτηρίζαμε πρωτίστως επιστήμονες. Η ύπαρξη ενός Λάιμπνιτς δείχνει ότι ο απόλυτος διαχωρισμός αυτού που αποκαλούμε τώρα επιστήμη κάθε άλλο παρά είχε ολοκληρωθεί στα τέλη του 17ου αιώνα. Πάντως, ήδη τότε, η Δυτική Ευρώπη δεν είχε απλώς λίγους, αλλά ολόκληρες ομάδες ανθρώπων τους οποίους μπορούμε να ονομάσουμε χωρίς να διστάσουμε επιστήμονες. Επιπλέον, δεν εργάζονταν απομονωμένοι και μεμονωμένα, αλλά είχαν οργανώσει εταιρείες ώστε να μπορούν να έρχονται σε ουσιαστική επικοινωνία με πολλούς άλλους με τους οποίους είχαν κοινές επιδιώξεις. Εκεί που κάποτε έφταναν μονάχα οι προφήτες υπήρχε τώρα μια οργανωμένη Εκκλησία. Ο 20ός αιώνας μαθαίνει με έκπληξη ότι η λέξη «πανεπιστήμιο» δεν εμφανιζόταν στη μετόπη των ναών της. Έχουμε συνηθίσει να θεωρούμε τα πανεπιστήμια κύρια κέντρα της επι-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

στημονικής έρευνας, ή τουλάχιστον μεταξύ των κύριων κέντρων της. Κάπως έτσι ήταν η κατάσταση τον Μεσαίωνα, όταν ουσιαστικά κάθε πνευματική δραστηριότητα, συμπεριλαμβανομένης και της επιστημονικής, πραγματοποιούνταν στα πανεπιστήμια. Τον 17ο αιώνα επικράτησε μια κατάσταση εντελώς διαφορετική. Τα πανεπιστήμια της Ευρώπης όχι μόνο δεν αποτελούσαν επίκεντρα της επιστημονικής δραστηριότητας -οπότε και η φυσική επιστήμη έπρεπε να αναπτύξει δικά της κέντρα δράσης, ανεξάρτητα από αυτά- αλλά αντίθετα, αποτελούσαν τα κύρια κέντρα αντίδρασης προς τη νέα αντίληψη που διαμόρφωσε για τη φύση η σύγχρονη επιστήμη. Για να καταλάβουμε τη σχέση των ευρωπαϊκών πανεπιστημίων με τη σύγχρονη επιστήμη πρέπει να θυμηθούμε τον σκοπό και τις περιστάσεις που είχαν υπαγορεύσει τη γέννησή τους. Αφορμή της δημιουργίας των πανεπιστημίων ως κέντρων μάθησης στάθηκε η απόκτηση του συνόλου των έργων της αριστοτέλειας φιλοσοφίας τον 13ο αιώνα. Ήταν από την αρχή αφιερωμένα στην εξήγηση και στην επέκταση του έργου του Αριστοτέλη, και οι ακαδημαϊκοί κύκλοι της Ευρώπης είχαν επενδεδυμένα συμφέροντα στη διατήρηση της φιλοσοφίας του. Επιπλέον, το πανεπιστήμιο είχε συνδεθεί, επίσης από την αρχή, με την Καθολική Εκκλησία. Όταν η Εκκλησία ήταν ο κύριος αποδέκτης της μάθησης, το πανεπιστήμιο δεν μπορούσε να υπάρχει ανεξάρτητα από αυτή. Η Εκκλησία δεν επέβαλε τη θέλησή της σε ένα θεσμό που υπήρχε έξω από τα δικά της πλαίσια, αντίθετα, δημιούργησε και ενίσχυσε το πανεπιστήμιο ως το κύριο ίδρυμα μάθησης σε μια κοινωνία που αλλιώς δεν θα είχε τίποτα παρόμοιο. Όλοι οι διδάσκοντες στα ευρωπαϊκά πανεπιστήμια ήταν κληρικοί και για τον εκκλησιαστικό κλάδο προετοιμάζονταν και οι περισσότεροι σπουδαστές. Στα μεσαιωνικά πανεπιστήμια ο Αριστοτέλης βαπτίστηκε, εκχριστιανίστηκε και αποκαλούνταν πλέον «ο φιλόσοφος», όπως αναφέρεται σε αμέτρητες πραγματείες. Το 1600 πολύ λίγα από τα ουσιώδη χαρακτηριστικά αυτών των ιδρυμάτων είχαν αλλάξει. Η επιρροή της Αναγέννησης είχε προφανώς εισαγάγει κι άλλους κλασικούς συγγραφείς στο πρόγραμμα σπουδών, αλλά

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

172

τα πανεπιστήμια δεν ήταν κέντρα ανθρωπιστικών σπουδών. Σε προτεσταντικές περιοχές κατέληξαν να εξυπηρετούν άλλα δόγματα χωρίς καμιά σημαντική αλλαγή. Καθώς οι γιοι των ευγενών φιλοδοξούσαν να αποκτήσουν κάποια καλλιέργεια, τα πανεπιστήμια έπαψαν να έχουν μόνο κληρικούς, αλλά ο εκκλησιαστικός τους ρόλος δεν άλλαξε. Έτσι, το 1600 τα πανεπιστήμια συγκέντρωναν στους χώρους τους ορισμένους ιδιαίτερα καταρτισμένους διανοούμενους που έτειναν μάλλον να θεωρήσουν την εμφάνιση της σύγχρονης επιστήμης απειλή τόσο για την ορθή φιλοσοφία όσο και για την εξ αποκαλύψεως θρησκεία, παρά να την καλωσορίσουν. Ένα παράδειγμα της σχέσης της επιστήμης με το πανεπιστήμιο είναι και ο Γαλιλαίος. Ξεκίνησε την επαγγελματική του σταδιοδρομία ως καθηγητής μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο της Πίζας και το 1592 ανέλαβε μια παρόμοια έδρα στο πιο σημαντικό ιταλικό πανεπιστήμιο, στο Πανεπιστήμιο της Πάδουας. Ολόκληρο τον 16ο αιώνα η Πάδουα ήταν κέντρο επιστημονικών σπουδών, έδρα φιλοσόφων των οποίων τα συγγράμματα λογικής συνεισέφεραν σημαντικά στη φιλοσοφική θεμελίωση της επιστημονικής μεθόδου. Το έργο τους ήταν στερεά θεμελιωμένο στη λογική του Αριστοτέλη και δεν έγινε αφορμή να αμφισβητηθεί η επικρατούσα παράδοση. Ο Γαλιλαίος, αντίθετα, δεν ασχολήθηκε με τη λογική. Ασχολήθηκε με την κοσμολογία και τη μηχανική, και το έργο του ανέτρεψε, όπως είδαμε, τη διάρθρωση της αριστοτελικής επιστήμης. Είναι αλήθεια ότι ο Γαλιλαίος διατήρησε την έδρα στην Πάδουα δεκαοκτώ χρόνια, την πιο δημιουργική περίοδο της ζωής του, κατά τη διάρκεια της οποίας έστησε τη δομή της μηχανικής του και με το τηλεσκόπιό του βοήθησε να καταστραφεί η δομή του αριστοτελικού ουρανού. Στο τέλος, ωστόσο, έφυγε από την Πάδουα και πήγε στη Φλωρεντία, και δημοσίευσε τα μεγάλα έργα του, τον Διάλογο και τις Πραγματείες, όχι ως καθηγητής πανεπιστημίου, αλλά ως μαθηματικός του Μεγάλου Δούκα της Τοσκάνης. Η ενέργεια αυτή ήταν χαρακτηριστική του 17ου αιώνα. Με την εξαίρεση ορισμένων διδακτόρων, σχεδόν κανείς από τους κορυφαίους επιστήμονες δεν κατείχε πανεπιστη-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

μιακή έδρα και τα πανεπιστήμια μάλλον εμπόδια έφεραν παρά συνέβαλαν στην επίτευξη της επιστημονικής επανάστασης. Εξίσου συμβολικό με το γεγονός ότι ο Γαλιλαίος εγκατέλειψε την Πάδουα, είναι και το ότι η κύρια κινούσα δύναμη πίσω από τη δίκη του στη Ρώμη δεν ήταν οι θεολόγοι της εκκλησίαςήταν οι περιχαρακωμένοι ακαδημαϊκοί που έβλεπαν τον σφοδρό αντιαριστοτελισμό του ως απειλή για τα δικά τους επενδεδυμένα συμφέροντα στον «φιλοσόφο». Δεν εργάζονταν όμως όλοι οι κορυφαίοι επιστήμονες έξω από τα πανεπιστήμια. Ο μεγαλύτερος απ' όλους, ο Ισαάκ Νεύτων, διατηρούσε τη λουκασιανή έδρα (Lucas) των μαθηματικών στο Καίμπριτζ σ' ολόκληρη τη δημιουργική περίοδο της σταδιοδρομίας του. Στο διάστημα αυτό (και τα προηγούμενα πέντε χρόνια, όταν επίσης ήταν στο πανεπιστήμιο), ο Νεύτων ανακάλυψε τον λογισμό, τη σύνθεση του λευκού φωτός και τον νόμο της παγκόσμιας έλξης. Παρ' όλα αυτά, η περίπτωση του Νεύτωνα δεν αναιρεί τον ισχυρισμό ότι τα πανεπιστήμια δεν ήταν κέντρα επιστημονικής δραστηριότητας τον 17ο αιώνα. Είναι αλήθεια ότι ο Νεύτων δεν αντιμετώπιζε την εχθρότητα που είχε αντιμετωπίσει ο Γαλιλαίος, γιατί το Καίμπριτζ στο τέλος του αιώνα δεν ήταν ό,τι ήταν η Πάδουα στις αρχές του. Ως επιστήμων, ωστόσο, δεν έπαιξε ουσιαστικό ρόλο στην εκπαιδευτική ζωή του πανεπιστημίου. Πριν δημοσιεύσει τις ανακαλύψεις του στην οπτική και στη μηχανική τις παρουσίασε στην αίθουσα διδασκαλίας, αλλά δεν υπάρχει ούτε το παραμικρό στοιχείο που να υποδηλώνει ότι οι παραδόσεις του γίνονταν κατανοητές ή ότι προκάλεσαν οποιαδήποτε αντίδραση, ενώ είναι αρκετές οι ενδείξεις ότι συχνά οι σπουδαστές ούτε καν τις άκουγαν. Άλλωστε πώς θα μπορούσε να συμβαίνει κι αλλιώς; Τίποτα στο συνηθισμένο πρόγραμμα σπουδών δεν προετοίμαζε τους σπουδαστές για τις διαλέξεις του. Στα κολλέγια το σύστημα διδασκαλίας σε μικρές ομάδες, το οποίο αποτελούσε τη βάση της εκπαιδευτικής μεθόδου, είχε εντελώς διαφορετικούς στόχους. Λιγότερο παράξενο κι αταίριαστο θα φαινόταν σήμερα να μιλάει ένας κάτοχος του βραβείου Νόμπελ για τις έρευνές του σε πρωτοετείς φοιτητές κάποιου αμε-

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

153

ρικανικού πανεπιστημίου, απ' ό,τι θα φαινόταν τον 17ο αιώνα αν ανακοίνωνε ο Νεύτων τις ανακαλύψεις του στους φοιτητές του Καιμπριτζ. Αν και απολάμβανε τον σεβασμό του πανεπιστημίου και πρωτοστάτησε στις αντιδράσεις που σημειώθηκαν όταν ο βασιλιάς προσπάθησε να υπονομεύσει το κύρος του Καίμπριτζ στην περίοδο πριν από την Ένδοξη Επανάσταση, ως επιστήμων ο Νεύτων ζούσε εκεί ουσιαστικά σε απομόνωση. Στη δημοσίευση του έργου του τον οδήγησε η επαφή του με τη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου, ενώ στο Καίμπριτζ δεν είχε βρει κανένα παρόμοιο έναυσμα. Τα αγγλικά πανεπιστήμια κάθε άλλο παρά οπισθοδρομικά ήταν σε σχέση με άλλα στον τρόπο που υποδέχτηκαν τη νέα επιστήμη και ήταν εξίσου εξελιγμένα με τα πανεπιστήμια της υπόλοιπης Ευρώπης. Στο Καίμπριτζ, η λουκασιανή έδρα (Lucas) των μαθηματικών δημιουργήθηκε το 1663. Η Οξφόρδη είχε προηγηθεί του Καίμπριτζ σχεδόν μισό αιώνα. Ο σερ Χένρυ Σάβιλ είχε προικοδοτήσει το 1619 έδρες γεωμετρίας και αστρονομίας (που ονομάστηκαν βέβαια σαβιλιανές) και δυο χρόνια αργότερα το παράδειγμά του είχε ακολουθήσει ο γαμπρός του με μια σαντλεριανή έδρα της φυσικής φιλοσοφίας. Σε γενικές γραμμές, σ' όλη τη διάρκεια του αιώνα τις θέσεις κατείχαν άνθρωποι με ικανότητες. Είδαμε ήδη ότι ο Νεύτων δεν έκανε το Καίμπριτζ επιστημονικό κέντρο και το ίδιο μπορεί να ειπωθεί και για εκείνους που κατείχαν τις σαβιλιανές έδρες στην Οξφόρδη. Στο μεταξύ, από την αρχή ώς το τέλος του αιώνα, δεν έπαυαν να ακούγονται κατηγορίες για τη συνεχιζόμενη κυριαρχία των παραδοσιακών σπουδών στα πανεπιστήμια, σπουδών που φαίνονταν κενές και άσκοπες σ' αυτούς που έκαναν τις καταγγελίες. Δεν πρέπει όμως να ξεχνάμε ότι σχεδόν όλοι οι σημαντικοί επιστήμονες του αιώνα προέρχονταν από κάποιο πανεπιστήμιο. Πάντως είναι αλήθεια ότι η επιστήμη δεν μπόρεσε να εισχωρήσει ποτέ ουσιαστικά ούτε στις αίθουσες των κολλεγίων ούτε στα προγράμματα σπουδών των πανεπιστημίων. Στο τέλος του αιώνα, το καθιερωμένο πρόγραμμα σπουδών, που χρονολογούνταν από τον Μεσαίωνα, δεν είχε αντικατασταθεί συστηματικά.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Η κατάσταση στα άλλα ευρωπαϊκά πανεπιστήμια δεν ήταν διαφορετική απ' ό,τι στα αγγλικά, και μάλιστα στις περισσότερες περιπτώσεις ήταν ακόμα χειρότερη. Ουσιαστικά αποκλεισμένο από τις κύριες εστίες μάθησης, το επιστημονικό κίνημα δημιούργησε τους δικούς του θεσμούς, όχι εκπαιδευτικά ιδρύματα αλλά ομίλους που έκαναν την επιστήμη και κοινωνικό φαινόμενο εκτός από πνευματικό. Ο 17ος αιώνας γνώρισε τη γέννηση των επιστημονικών εταιρειών. Το πρώτο γνωστό ίδρυμα που θα μπορούσε να ονομαστεί επιστημονική εταιρεία ήταν η Ακαδημία των Λνγκέων που ήκμασε στη Ρώμη στις αρχές του αιώνα. Μέλος της ήταν και ο Γαλιλαίος και όταν στον Λίάλογό του έβαζε τον Σαλβιάτι, που εκφράζει τις απόψεις του δημιουργού του, να αναφέρεται στον «Ακαδημαϊκό», ήταν φανερό ότι αναφερόταν στον ίδιο τον Γαλιλαίο. Οργανωμένη άτυπα και διαμορφωμένη ανάλογα με τις φιλολογικές ομάδες των Ιταλών ανθρωπιστών, η Ακαδημία των Αυγκέων ήταν μια συνάθροιση ομοφρονούντων φίλων που συζητούσαν θέματα φυσικής φιλοσοφίας. Όταν έπαψε να υπάρχει, γύρω στο 1630, οργανώθηκε στη Φλωρεντία στα μέσα του αιώνα μια άλλη παρόμοια ομάδα υπό την αιγίδα του Δούκα των Μεδίκων. Η Ακαδημία τον Πειράματος είχε σκοπό, όπως υποδηλώνει η ονομασία της, την ακριβή πειραματική έρευνα των ζητημάτων που απασχολούσαν εκείνη την εποχή τη φυσική φιλοσοφία. Πιο οργανωμένη από την Ακαδημία των Αυγκέων, ασχολούνταν κυρίως με πειράματα που πραγματοποιούσαν από κοινού τα μέλη και τα οποία δημοσίευε σ' έναν τόμο με τον τίτλο Δοκίμια περί φυσικών πειραμάτων^^ (1667). Όμιλοι παρόμοιοι με την Ακαδημία των Λνγκέων, χωρίς επίσημη οργάνωση, εμφανίστηκαν κατά το πρώτο ήμισυ του αιώνα και σε άλλες χώρες της Δυτικής Ευρώπης. Στη Γαλλία, ο πατήρ Μερσέν, φραγκισκανός μοναχός του τάγματος των ελαχίστων, έγινε το επίκεντρο ενός ευρέος κύκλου που καθόριζε την πορεία της ευρωπαϊκής επιστήμης μια σύντομη περίοδο 29. Saggi di natumli esperienze.

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

155

στα μέσα του αιώνα. Ακατάβλητος επιστολογράφος, ο Μερσέν αποτέλεσε μέσο επικοινωνίας όχι μόνο μεταξύ των Γάλλων αλλά και μεταξύ των Ευρωπαίων επιστημόνων. Αυτός εισήγαγε το έργο του Γαλιλαίου στη Βόρεια Ευρώπη και μάλιστα αυτός ανέλαβε και την ευθύνη της πρώτης έκδοσης των Πραγματειών στην Ολλανδία, όταν ο Γαλιλαίος, τιμωρημένος από την Ιερά Εξέταση σε κατ' οίκον περιορισμό, δεν τολμούσε να τις δημοσιεύσει ο ίδιος. Μερικά χρόνια αργότερα ανήγγειλε την είδηση για το πείραμα του Τορικέλλι με το κενό κι ακόμα ενθάρρυνε τους πειραματισμούς του Πασκάλ και συνέβαλε στη δημοσίευση του μαθηματικού του έργου. Αλλά και ο Καρτέσιος, κυρίως μέσω του Μερσέν, βρήκε τον τρόπο να επικοινωνήσει με τον υπόλοιπο επιστημονικό κόσμο. Όταν συνέταξε τη μεταφυσική του πραγματεία Στοχασμοί περί της πρώτης φιλοσοφίας, ο Μερσέν μοίρασε αντίγραφά της στους κορυφαίους επιστήμονες της εποχής, έτσι ώστε παρουσιάστηκε στην πρώτη της έκδοση με επτά κεφάλαια αντιρρήσεων και με τις απαντήσεις του Καρτέσιου, μια προσθήκη πολλές φορές μεγαλύτερη από το αρχικό έργο. Δεν είναι υπερβολή να πούμε ότι ο Μερσέν αποτελούσε επιστημονική εταιρεία μόνος του. Με την ίδρυση της Γαλλικής Ακαδημίας από τον Ρισελιέ το 1635 η γαλλική γραμματεία απέκτησε ένα μέσο οργάνωσης και η γαλλική γλώσσα μια ασπίδα προστασίας της καθαρότητάς της. Τότε άρχισαν και οι Γάλλοι επιστήμονες να αντιλαμβάνονται την ανάγκη μιας πιο συστηματικής οργάνωσης. Στο πρόσωπο του Αμπέρ ντε Μονμόρ βρήκαν έναν πλούσιο μαικήνα. Στο σπίτι του γίνονταν οι συνεδριάσεις της Ακαδημίας Μονμόρ, στις οποίες προήδρευε μέχρι τον θάνατό του ο Πιερ Γκασαντί. Εκεί απέκτησε και η γαλλική επιστήμη σαφέστερη μορφή στη δεκαετία του 165Θ. Μια από τις συνεδριάσεις της Ακαδημίας Μονμόρ είναι ενδεικτική για το έργο των πρώτων άτυπων ομίλων, οι οποίοι εξελίχτηκαν τελικά σε επιστημονικές εταιρείες. Το 1658 διαβάστηκε στην ακαδημία μια εργασία του Κρίστιαν Χόυχενς -νεαρού τότε, στο ξεκίνημα της σταδιοδρομίας του- μια εργασία που εξηγούσε το σχήμα του Κρόνου με την άποψη ότι περιβάλ-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

λεται από δακτυλίους. Η συνεδρίαση ήταν και λίγο κοσμικό γεγονός. Ήταν παρόντες αρκετοί ανώτεροι κρατικοί αξιωματούχοι, μαζί με αββάδες αριστοκρατικής καταγωγής και διδάκτορες της Σορβόννης, και οι απλοί επιστήμονες φαίνεται ότι ήταν τυχεροί αν έβρισκαν θέση στην πίσω σειρά. Κι αυτό δείχνει ότι οι πρώτες άτυπες εταιρείες ασχολούνταν με το προσηλυτιστικό έργο όσο και με την προαγωγή της έρευνας. Δημιουργούνταν μια νέα αντίληψη για τη φύση και για τη θέση του ανθρώπου σ' αυτήν, και η νέα αντίληψη προκαλούσε την κοινή γνώμη και τη σχολαστική τυποποίησή της στην αριστοτέλεια φιλοσοφία, τη φιλοσοφία που ήταν γνωστή σε όλους τους μορφωμένους και αποδεκτή από τους περισσότερους. Ο πιο σημαντικός ίσως σκοπός των πρώτων εταιρειών ήταν να παρουσιάσουν τη νέα αντίληψη για τη φύση ως βιώσιμη εναλλακτική λύση στο μορφωμένο κοινό. Ο σκοπός αυτός αποτυπώθηκε ανεξίτηλα στη συζήτηση των τριών αντρών που συνομιλούν στον διάλογο του Γαλιλαίου, ενώ και η περιγραφή της συγκέντρωσης στην Ακαδημία Μονμόρ αφήνει να διαφανεί ότι κι εκεί υπήρχαν παρόμοιες αντιπαραθέσεις απόψεων. Στην Αγγλία οι άτυπες συναθροίσεις σαν της ομάδας που είχε συγκεντρώσει ο Μερσέν βρήκαν στέγη στο Κολλέγιο Γκρέσαμ. Είχε δημιουργηθεί όπως όριζε η διαθήκη του σερ Τόμας Γκρέσαμ, στο σπίτι του στο Λονδίνο, με χρηματοδότηση από το εισόδημα από την περιουσία του, και ήταν μια προσπάθεια να επεκταθούν κάποιες από τις δραστηριότητες της ανώτερης εκπαίδευσης στο κέντρο της πρωτεύουσας. Από τις επτά καθηγητικές του έδρες οι τρεις είχαν σχέση με την επιστήμη, οι έδρες της ιατρικής, της γεωμετρίας και της αστρονομίας. Πολύ λίγα γνωρίζουμε για την επιτυχία του ως εκπαιδευτικής προσπάθειας, αλλά ξέρουμε ότι οι Αγγλοι επιστήμονες σύντομα συνήθισαν να συγκεντρώνονται εκεί. Δύο περιγραφές καταγραμμένες πολύ αργότερα από τον Τζων Γουόλις, εξέχοντα μαθηματικό και φυσικό, μιλούν για συγκεκριμένες συνεδριάσεις που ξεκίνησαν το 1645. Μια ομάδα δέκα ανδρών συναντώνταν τακτικά στο Λονδίνο για να συζητήσουν ζητήματα φυσικής φιλοσοφίας. Η ιστορία αποκά-

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

157

λεσε την ομάδα το «Αόρατο Κολλέγιο», από μια φράση που εμφανίζεται σε μια επιστολή του Ρόμπερτ Μπόυλ, αν και αργότερα βρέθηκε κάποιος που είχε την αγένεια να παρατηρήσει ότι ο Μπόυλ αναφερόταν προφανώς σε διαφορετική ομάδα. Εν πάση περιπτώσει, ο κύκλος του Γουόλις συνέχισε να συνεδριάζει στο Λονδίνο μέχρι τη νίκη του Κοινοβουλίου, οπότε με την αναδιοργάνωση της φιλοβασιλικής Οξφόρδης πολλοί από αυτούς πήγαν εκεί το 1649. Ο Τζων Γουίλκινς έγινε διευθυντής του Κολλεγίου Γουόνταμ στην Οξφόρδη στη διάρκεια της μεσοβασιλείας, και για μια περίοδο περίπου δέκα χρόνων στο Κολλέγιο Γουόνταμ και στην Οξφόρδη γενικότερα σημειώθηκε η πιο έντονη επιστημονική δραστηριότητα σε όλη την Αγγλία. Με την Παλινόρθωση της δυναστείας των Στιούαρτ, το 166Θ, ο κύκλος της Οξφόρδης διασκορπίστηκε τελειωτικά και οι περισσότεροι επανεγκαταστάθηκαν στο Λονδίνο, όπου ορισμένοι, γνωστοί μεταξύ τους, δημιούργησαν μια ομάδα με τριάντα περίπου μέλη, που ενδιαφέρονταν και εργάζονταν για την επιστήμη. Μετά από μια διάλεξη του τότε καθηγητή της αστρονομίας στο Γκρέσαμ, του Κρίστοφερ Ρεν, συγκεντρώθηκαν σε μια κοντινή ταβέρνα και αποφάσισαν να οργανωθούν επίσημα. Δυο χρόνια αργότερα πήραν το όνομα Βασιλική Εταιρεία. Στις αρχές της δεκαετίας σημειώθηκαν και στη Γαλλία σημαντικές πολιτικές εξελίξεις που έστρεψαν την προσοχή στην ίδρυση της Βασιλικής Εταιρείας. Αμέσως μετά τον θάνατο του καρδινάλιου Μαζαρίνου, το 1661, ο Λουδοβίκος ΙΔ' ανακοίνωσε ότι στο εξής θα ήταν ο ίδιος και πρωθυπουργός. Τα μέλη της Ακαδημίας Μονμόρ άρχισαν να ονειρεύονται τη βασιλική υποστήριξη, όπως αυτή που φαντάζονταν ότι παρείχε γενναιόδωρα ο Κάρολος Β' στη δική του εταιρεία. Αλλωστε η Ακαδημία Μονμόρ βάδιζε ολοταχώς προς τη διάλυση, καθώς τη χώριζαν εσωτερικές διαμάχες. Αυτή ήταν η κατάσταση, όταν το 1663 ο Σαμουέλ Σορμπιέρ, που είχε επισκεφτεί την Αγγλία και είχε γίνει δεκτός στη Βασιλική Εταιρεία, συνέταξε ένα υπόμνημα όπου εξηγούσε την ανάγκη κρατικής ενίσχυσης. Τρία χρόνια αργότερα, το 1666, ο Ιωάννης Βαπτιστής Κολ-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

μπέρ, ο υπουργός των οικονομικών του Λουδοβίκου ΙΔ', ίδρυσε επίσημα τη Βασιλική Ακαδημία των επιστημών. Η Ακαδημία των επιστημών ήταν από την αρχή πολύ διαφορετική από την Ακαδημία Μονμόρ. Με τον αριθμό των μελών της περιορισμένο στα δεκαέξι, επιχείρησε να συγκεντρώσει τους κορυφαίους της επιστήμης, όχι να προσηλυτίσει τους μορφωμένους αλλά να προωθήσει το ερευνητικό έργο. Και δεν περιοριζόταν στους κορυφαίους της γαλλικής επιστήμης. Έφερε στο Παρίσι από την Ολλανδία τον Κρίστιαν Χόυχενς, από τη Δανία τον αστρονόμο Ρέμερ, από την Ιταλία τον Κασίνι -ήταν μια πρώτη μορφή του σύγχρονου φαινομένου της άντλησης επιστημόνων από διάφορες χώρες. Το γαλλικό κράτος, που διόριζε τα μέλη, πλήρωνε και τους μισθούς τους και η Ακαδημία ήταν υποχείριό του. Μια συνέπεια αυτής της κατάστασης ήταν ότι η Ακαδημία είχε στη διάθεσή της ένα σχετικά γεμάτο ταμείο. Οι επιστήμονές της ήταν εφοδιασμένοι με τα αρτιότερα μέσα στην Ευρώπη και σε θέση να πραγματοποιούν προγράμματα αδύνατα σε άλλους. Η Ακαδημία χρηματοδότησε τη μέτρηση του μήκους του ενός λεπτού του τόξου της επιφάνειας της γης, προσδιορίζοντας έτσι το μέγεθος της γης με ακρίβεια κατά πολύ μεγαλύτερη από των προηγούμενων μετρήσεων. Μια αποστολή στη Νότια Αμερική συνέβαλε στον προσδιορισμό της απόστασης του Αρη από τη γη και έμμεσα στον προσδιορισμό των διαστάσεων του ηλιακού συστήματος. Προγράμματα αυτού του εύρους ήταν πέρα από τις δυνατότητες μεμονωμένων επιστημόνων και ολόκληρη η επιστημονική κοινότητα όφειλε ευγνωμοσύνη στην Ακαδημία των επιστημών που τα πραγματοποίησε. Για τα οφέλη αυτά, όμως, υπήρχε και αντίτιμο. Η Ακαδημία, εκτός του ότι λειτουργούσε με κρατική χρηματοδότηση, λειτουργούσε και υπό κρατικό έλεγχο. Ήταν ένα είδος κρατικής υπηρεσίας ευρεσιτεχνίας, γεγονός που γινόταν αιτία να κατασπαταλάται ο χρόνος των κορυφαίων επιστημόνων σε πράγματα ασήμαντα. Μερικές φορές λειτουργούσε ως σωματείο και επέβαλλε συγκεκριμένα καθήκοντα σε επιστήμονες

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

180

που πιθανόν να ασχολούνταν με άλλα αν έμεναν απερίσπαστοι. Η επίδραση της Ακαδημίας στη γαλλική επιστήμη είναι δύσκολο να εκτιμηθεί, και μάλιστα ακόμα και να διαχωριστεί από άλλες επιρροές. Ωστόσο ένα είναι σαφές. Η Ακαδημία ιδρύθηκε ως απόκριση στο εκφρασμένο κοινό αίσθημα ότι το καλό της γαλλικής επιστήμης απαιτούσε την κρατική υποστήριξη. Όταν δημιουργήθηκε, η Γαλλία ήταν επικεφαλής της ευρωπαϊκής επιστήμης. Τριάντα χρόνια αργότερα τον ηγετικό ρόλο είχε αναλάβει αναμφισβήτητα η Αγγλία. Δεν υπάρχουν στοιχεία που να δείχνουν ότι τη σχετική παρακμή προκάλεσε η ίδρυση της Ακαδημίας· μπορούμε μόνο να πούμε ότι δεν κατόρθωσε να διατηρήσει την ηγεσία που είχε κερδίσει η γαλλική επιστήμη πριν την ίδρυσή της. Στην Αγγλία, εν τω μεταξύ, η επιστημονική κοινότητα οργανώθηκε σ' ένα πολύ διαφορετικό σώμα, τη Βασιλική Εταιρεία. Ιδρύθηκε αυθόρμητα από την ομάδα που είχε συγκεντρωθεί να ακούσει μια διάλεξη στο Κολλέγιο Γκρέσαμ και ήταν τυπική έκφραση της αγγλικής ικανότητας για αυτοδιοίκηση. Με εξέχοντες αυλικούς στις τάξεις της, επιδίωξε τη βασιλική υποστήριξη και με τον καιρό τιμήθηκε με το επίθετο «Βασιλική». Το θησαυροφυλάκιο του Καρόλου Β'δεν μπορούσε ποτέ να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις που προβάλλονταν. Αντιμέτωπος με το δίλημμα να επιδοτήσει είτε τη Νελ Γκουίν είτε την επιστήμη, δεν δίστασε στιγμή εμπρός στο καθήκον του, και το επίθετο «Βασιλική» ήταν αναμφισβήτητα η πιο πολύτιμη παροχή που έλαβε από αυτόν η Βασιλική Εταιρεία. Παρά το όνομά της, και παρά την επίσημη έγκριση του καταστατικού της, ήταν ιδιωτικό ίδρυμα με όλη τη σημασία της λέξης· Συνέπεια αυτής της κατάστασης ήταν ότι η σύνθεση της Βασιλικής Εταιρείας ήταν εντελώς διαφορετική από της Ακαδημίας των επιστημών. Ενώ η γαλλική Ακαδημία επιχείρησε να συγκεντρώσει την αφρόκρεμα της επιστήμης, η Βασιλική Εταιρεία άνοιξε τις πόρτες της σε όποιον εκδήλωνε ενδιαφέρον και σύντομα γέμισε με φλύαρους ερασιτέχνες. Φαίνεται ότι τον 17ο αιώνα εξελέγησαν όλοι όσοι προτάθηκαν να γίνουν μέλη

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

και το να είναι κανείς μέλος της Βασιλικής Εταιρείας ήταν πολύ της μόδας στην καλή κοινωνία της Παλινόρθωσης. Στη δεκαετία του 1660 αυτή η πρώτη έξαρση ενθουσιασμού βοήθησε την εταιρεία να αναπτυχθεί. Δέκα χρόνια αργότερα ο τόσος ερασιτεχνισμός της κόντεψε να την οδηγήσει στη διάλυση. Εν τούτοις η Βασιλική Εταιρεία δεν έσβησε και είναι σήμερα η αρχαιότερη επιστημονική εταιρεία. Εν μέρει επιβίωσε γιατί υπήρξε τυχερή στους ανθρώπους που είχε στην υπηρεσία της. Έφορος Πειραμάτων ήταν ο Ρόμπερτ Χουκ, άνθρωπος ευρέων ικανοτήτων που μπορούσε να δίνει πάντα κάποιο επιστημονικό περιεχόμενο στις συνεδριάσεις, ακόμα και όταν τα μέλη προτιμούσαν να συζητούν για δικέφαλα μοσχάρια. Για την εταιρεία εργάστηκε και ο Χένρυ Όλντενμπουργκ (Henry Oldenburg, περίπου 1620-1677), Γερμανός πρόσφυγας που έγινε γραμματέας της. Η αλληλογραφία του αποτέλεσε τον συνεκτικό δεσμό όχι μόνο για την επιστημονική κοινότητα της Αγγλίας αλλά και για την ευρύτερη διεθνή κοινότητα. Εκδίδοντας τα Φιλοσοφικά Πεπραγμένα {Philosophical Transactions), το αρχαιότερο επιστημονικό περιοδικό που κυκλοφορεί σήμερα, ο Όλντενμπουργκ καθιέρωσε τη θέση του ως θεσμό και συνέβαλε στη δημιουργία του νέου είδους γραφής που ευνόησε η σύγχρονη επιστήμη. Μέσω του Όλντενμπουργκ και των Φιλοσοφικών Πεπραγμένων ανακοίνωσαν τις ανακαλύψεις τους ο Ολλανδός ερευνητής Βαν Λέβενχουκ και ο Ιταλός Μαλπίγγι. Μέσω αυτού και των Φιλοσοφικών Πεπραγμένων ο Ισαάκ Νεύτων ξεπέρασε τους φόβους του και ήρθε σε επαφή με τον υπόλοιπο επιστημονικό κόσμο. Αλλά το να πούμε ότι ο Χουκ και ο Όλντενμπουργκ έσωσαν τη Βασιλική Εταιρεία είναι σαν να λέμε τη μισή αλήθεια. Ο Όλντενμπουργκ πέθανε το 1677 και δέκα χρόνια αργότερα είχε σταματήσει να εργάζεται και ο Χουκ. Τα καθήκοντα που είχαν εκτελέσει τόσο καλά τα ανέλαβαν άλλοι. Κι αυτό δείχνει ίσως καθαρότερα από οτιδήποτε άλλο γιατί επιβίωσε τελικά η Βασιλική Εταιρεία και γιατί δημιουργήθηκαν, επιβίωσαν και αναπτύχθηκαν κι άλλες εταιρείες. Οι επιστημονικές εταιρείες

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

161

απέκτησαν υπόσταση λόγω της ανάγκης επικοινωνίας ανάμεσα στους επιστήμονες και η ανάγκη αυτή υπερέβαινε τα μεμονωμένα πρόσωπα. Στις αρχές του 17ου αιώνα η επιβίωση των ομάδων συνδεόταν απόλυτα με την ύπαρξη ανθρώπων όπως ο Μερσέν. Στο τέλος του αιώνα η κατάσταση είχε αλλάξει και άρχισαν να εμφανίζονται και σε άλλα μέρη της Ευρώπης διάφορες εταιρείες σαν τη Βασιλική Εταιρεία. Υπάρχουν λόγοι που ενισχύουν την άποψη ότι η ανεπίσημα οργανωμένη και συχνά χαώδης Βασιλική Εταιρεία ανταποκρινόταν στις ανάγκες της επιστήμης του 17ου αιώνα καλύτερα από την Ακαδημία των επιστημών, που είχε ανθηρότερα οικονομικά αλλά και πιο αυστηρή οργάνωση. Τα α>^ριβά προγράμματα όπως η μέτρηση της γης ήταν πέρα από τις δυνατότητες της Βασιλικής Εταιρείας, αλλά τα προγράμματα αυτού του είδους περιορίζονταν σε μεγάλο βαθμό στη μέτρηση σταθερών. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων ήταν απαραίτητα για την πρόοδο της ποσοτικής επιστήμης, ωστόσο οι ίδιες οι μετρήσεις σπάνια αποτελούσαν σημαντικά βήματα προς την καλύτερη κατανόηση των επιστημονικών ζητημάτων. Στο μεταξύ, αν και η Βασιλική Εταιρεία δεν μπορούσε να χρηματοδοτήσει τέτοια προγράμματα, μπορούσε να ενθαρρύνει έργο που είχε πολύ μεγαλύτερη σημασία τελικά. Το σπουδαίο ήταν ακριβώς ότι ενθάρρυνε. Με τη χαλαρή της διάρθρωση, η εταιρεία δεν μπορούσε να διανοηθεί να επιβάλλει και να καθορίζει το έργο των μελών της. Με την ύπαρξή της και μόνο και με δηλωμένο το ενδιαφέρον της μπορούσε να προσφέρει μια ήπια ενθάρρυνση, και με τέτοιους τρόπους συνέβαλε στη δημοσίευση των έργων ενός από τους μεγάλους επιστήμονες που ασχολήθηκαν με τις έρευνες με μικροσκόπιο, του Ρόμπερτ Χουκ, ενός από τους μεγάλους φυσιοδίφες, του Τζων Ρέυ, του μεγάλου φυσικού Ισαάκ Νεύτωνα, και, σε μικρότερο βαθμό, του μεγάλου χημικού Ρόμπερτ Μπόυλ. Η γαλλική Ακαδημία των επιστημών δεν είχε να ισχυριστεί ότι είχε συμβάλει και στο ελάχιστο σε τίποτα παρόμοιο. Η δημιουργία των εταιρειών είναι μια ένδειξη της αυξανό-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

μενης ισχύος του επιστημονικού κινήματος και άλλη μια τέτοια ένδειξη είναι η εφεύρεση διαφόρων οργάνων. Στον 17ο αιώνα οφείλουμε έναν σημαντικό αριθμό των εργαλείων που υπήρξαν έκτοτε απαραίτητα για την επιστημονική έρευνα. Στις αρχές του αιώνα η εφεύρεση του τηλεσκοπίου έδωσε στην αστρονομία το όργανο που έφερε επανάσταση στη μελέτη του ουρανού. Μέσα σε μια δεκαετία εμφανίστηκε και το μικροσκόπιο, που έκανε αργότερα το ίδιο στη βιολογία. Το πρώτο χρονόμετρο ακριβείας έκανε δυνατή τη μέτρηση του χρόνου με ακρίβεια που δεν είχε φανταστεί κανείς ώς τότε. Με το θερμόμετρο επιτεύχθηκε και η μέτρηση της θερμοκρασίας, αν και ως τον 18ο αιώνα δεν είχε εφευρεθεί μια τυποποιημένη κλίμακα που θα έκανε δυνατή τη σύγκριση των θερμομέτρων μεταξύ τους. Η ατμοσφαιρική πίεση μπορούσε να μετρηθεί με το βαρόμετρο, ενώ με την αντλία αέρος η επιστήμη απέκτησε τη δυνατότητα να μεταβάλλει την πίεση και να δημιουργεί σχεδόν κενό για εργαστηριακή χρήση. Κανένας αιώνας στο παρελθόν δεν είχε προσφέρει τόσα πολλά όργανα έρευνας. Μαζί με τα άλλα όργανα πρέπει να αναφέρουμε κι ένα μεγαλύτερης σημασίας, που όμως δεν είναι ορατό, την πειραματική μέθοδο. Ένας από τους λόγους της ολοκληρωτικής απόρριψης των προηγούμενων φιλοσοφιών για τη φύση, κάτι που ήταν κεντρικό χαρακτηριστικό της επιστημονικής επανάστασης, ήταν το αίσθημα της απογοήτευσης από τις προηγούμενες μεθόδους. Μετά από αιώνες ερευνών δεν είχε εδραιωθεί τίποτα αδιαμφισβήτητο. Επομένως η μέθοδος έρευνας θα έπρεπε να ήταν λανθασμένη. Μάλιστα ο αριθμός αυτών που έστρεψαν την προσοχή τους στη μέθοδο κατά τη διάρκεια του αιώνα είναι ένδειξη του πόσο εκτεταμένο ήταν αυτό το αίσθημα. Το Νέον Όργανον του Μπέικον ακολούθησε ο Λόγος περί της μεθόδου του Καρτέσιου, και για το ίδιο ζήτημα έγραψαν, άλλος περισσότερο άλλος λιγότερο, και ο Πασκάλ, ο Γκασαντί κι ο Νεύτων, για να μην αναφέρουμε κι άλλους. Καμιά από αυτές τις αναλύσεις δεν είναι απόλυτα ικανοποιητική. Λέγεται συνήθως ότι ο Μπέικον^^ (Francis Bacon, 30. Στα ελληνικά και Βάκων. (Σ.τ.Μ.)

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

184

1561-1626) είναι αυτός που επινόησε την πειραματική μέθοδο, αλλά δεν μπορεί κανείς να συνεχίσει να υποστηρίζει αυτή την άποψη αν διαβάσει προσεκτικά το Νέον Όργανον^^ (1620). Όποια κι αν ήταν η αξία της επιμονής του για άμεση εξέταση της φύσης, το γεγονός ότι ζητούσε να υπάρξει μια γενική φυσική ιστορία ως αναγκαία βάση της επιστήμης αντανακλά την τάση που επικρατεί στο έργο του, την τάση για συνεχείς παρατηρήσεις χωρίς καθορισμένη κατεύθυνση. Ο Καρτέσιος, από την άλλη μεριά, υποστήριζε ότι ο πειραματισμός έχει σχέση μόνο με τις λεπτομέρειες της επιστήμης, ενώ μονάχα η λογική μπορεί να καθορίσει τις γενικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας. Η βεβαιότητά του ότι τα όρια της φύσης μπορούν να διερευνηθούν με το λογικό άσκησε μεγάλη επίδραση στη σκέψη του Που και του 18ου αιώνα, αλλά ελάχιστα συντέλεσε στη διαμόρφωση της ονομαζόμενης επιστημονικής μεθόδου. Οι σύντομες μελέτες του Πασκάλ για τη μέθοδο επιχειρούσαν να συνδέσουν τον πειραματισμό πιο στενά με τις καρτεσιανές γενικές κατευθυντήριες γραμμές, έμειναν όμως ημιτελείς. Η καλύτερη ίσως διατύπωση για την πειραματική μέθοδο κατά τη διάρκεια του αιώνα περιλαμβάνεται σ' ένα χειρόγραφο του Ρόμπερτ Μπόυλ. Σύντομη αλλά εκφραστική, βρίσκεται σ' έναν κατάλογο με τα χαρακτηριστικά της βέλτιστης υπόθεσης. «Να επιτρέπει σε έναν ικανό φυσιοδίφη να προβλέπει τα μέλλοντα φαινόμενα δια της συμφωνίας ή της ασυμφωνίας τους προς αυτή, και ιδιαιτέρως το αποτέλεσμα εκείνων των πειραμάτων τα οποία έχουν σχεδιασθεί καταλλήλως για να τη δοκιμάσουν, ως γεγονότα τα οποία θα έπρεπε ή δεν θα έπρεπε να είναι συνεπή προς αυτήν». Τα περισσότερα από τα κείμενα που γράφτηκαν για τη μέθοδο τον 17ο αιώνα ασχολούνται με το ζήτημα της επαλή31. Novum Organum. Όργανον ήταν η ονομασία που είχε δοθεί στο σύνολο των λογικών συγγραμμάτων του Αριστοτέλη.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

θευσης. Η σύντομη διατύπωση του Μπόυλ μιλάει για τη διεξαγωγή έρευνας, η οποία και διακρίνει την πειραματική μέθοδο της σύγχρονης επιστήμης από τη λογική. Αντίθετα από τους τρεις νόμους για την κίνηση των πλανητών ή από το νόμο των ημιτόνων για τη διάθλαση, η πειραματική μέθοδος δεν ήταν μια ιδιαίτερη ανακάλυψη που μπορεί να αποδοθεί μόνο στην επιστήμη του 17ου αιώνα. Βέβαια, δεν υπάρχει μια μόνο πειραματική μέθοδος, και μπορεί κανείς να μιλά γι' αυτή μόνο με γενικούς όρους, για να υποδείξει έναν τύπο ερευνητικής διαδικασίας που ξεχωρίζει από άλλους, όπως η ιστορική έρευνα ή η λογική διερεύνηση. Επιπλέον υπάρχουν αρκετοί πρόδρομοι και άφθονα προηγούμενα παραδείγματα πειραματικής έρευνας. Ορισμένα τέτοια βρίσκονται στο κείμενο του Γαληνού για τη φυσιολογία. Κάτι που μοιάζει πολύ με το υποθετικό-παραγωγικό σύστημα είχε εξεταστεί εκτενώς από τη μεσαιωνική σχολή των οπαδών του Ρόμπερτ Γκρόστεστ και από τους λογικούς στο Πανεπιστήμιο της Πάδουας τον 16ου αιώνα. Πάντως η πειραματική μέθοδος, η υποβολή ερωτημάτων προς τη φύση υπό συνθήκες καθορισμένες από τον πειραματιστή, σε αντίθεση με την απλή παρατήρηση των φαινομένων που παρουσιάζει μόνη της η φύση, έγινε ευρείας χρήσης εργαλείο της επιστημονικής έρευνας τον 17ο αιώνα. Αν και μπορούν να αναφερθούν ορισμένοι άλλοι ως πρόδρομοι, οι περισσότεροι από τους πρώτους κλασικούς της πειραματικής έρευνας έζησαν τον 17ο αιώνα. Η απλότητα των πειραμάτων φυσιολογίας του Γουίλιαμ Χάρβεϋ φωτίζει τις βασικές πλευρές του πειραματικού τρόπου αντιμετώπισης. Όταν διέκοψε την κυκλοφορία στο μπράτσο του κάνοντας απολίνωση και παρατήρησε τις μεταβολές που ακολούθησαν, επέβαλε στη φύση ορισμένες τεχνητές συνθήκες τις οποίες υπαγόρευε το ερώτημά του. Επίσης και το πρώτο βαρόμετρο ήταν πείραμα στο οποίο ένα προσεκτικά διατυπωμένο ερώτημα οδήγησε τον πειραματιστή να γεμίσει έναν γυάλινο σωλήνα με υδράργυρο και να τον στήσει όρθιο σ' ένα δοχείο. Χωρίς σχεδιασμό εκ μέρους του πειραματιστή, το φαινόμενο που παρατήρησε ο Τορικέλλι δεν θα είχε συμβεί ποτέ.

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

186

Από τις καλύτερες πειραματικές έρευνες του 17ου αιώνα ήταν η σειρά των πειραμάτων του Νεύτωνα για την προέλευση των χρωμάτων. Είναι δύσκολο να μιλήσουμε για φυσικά φαινόμενα σε σχέση με τα χρώματα. Ο Νεύτων επινόησε συγκεκριμένες τεχνητές συνθήκες υπό τις οποίες το ερώτημα του πειραματιστή προς τη φύση καθοριζόταν αποκλειστικά και μόνο από την επιδιωξή του. Βέβαια, ο πειραματιστής έπρεπε να αποδεχτεί την απάντηση, αλλά ο σχεδιασμός του πειράματος καθόριζε ότι η φύση δεν μπορούσε να απαντήσει παρά «ναι» ή «όΣτο τέλος του 17ου αιώνα η επιστημονική επανάσταση είχε σφυρηλατήσει ένα όργανο έρευνας που δεν έπαψε να το χρησιμοποιεί από τότε. Μεγάλο μέρος της επιτυχίας της έγκειται στο ότι ανέπτυξε μια μέθοδο που κάλυψε τις ανάγκες της και από τότε το παράδειγμα της επιτυχίας της είχε ως αποτέλεσμα να το μιμούνται όλο και περισσότεροι τομείς. Κατά τη διάρκεια του αιώνα η επίδραση της πειραματικής μεθόδου στην έρευνα έγινε ελάχιστα αισθητή έξω από τον χώρο της φυσικής επιστήμης, με εξαίρεση τα ζητήματα που άρχιζε να θέτει στην επιστημολογία. Στενά συνδεδεμένο με τη μέθοδο, ωστόσο, ήταν το θέμα της αυθεντίας, και σ' αυτό το ζήτημα η επιστημονική επανάσταση έπαιξε κορυφαίο ρόλο στην αναμόρφωση του βασικού τρόπου σκέψης της Δύσης. Ο ευρωπαϊκός πολιτισμός είχε εμφανιστεί τον Μεσαίωνα στη σκιά του αρχαίου πολιτισμού και το βάρος της αυθεντίας κρεμόταν πάνω του από την αρχή, εμπνέοντας το δέος. Από τη μια μεριά οι θεόπνευστες Γραφές και η εξ αποκαλύψεως Εκκλησία κήρυσσαν τη θέληση του Θεού σε πνευματικά θέματα. Από την άλλη, όσον αφορά τα επίγεια, η παρακαταθήκη του αρχαίου πολιτισμού, ελάχιστα λιγότερο επιβλητική, υπαγόρευε στάση σεβασμού προς ένα επίτευγμα προφανώς πέρα από τις ικανότητες του ανθρώπου της εποχής. Οι προτεσταντικές Εκκλησίες της Μεταρρύθμισης δέχονταν τη Βίβλο ως λόγο του Θεού χωρίς να την αμφισβητούν, και ο πνευματικός πολιτισμός της Αναγέννησης είχε υποταχτεί πρόθυμα στον ζυγό της αρχαίας αυθεντίας. Κι ενώ ο Αούθηρος θεωρούσε ότι μπορούσε να

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

αντικρούσει τον Κοπέρνικο παραθέτοντας αποσπάσματα από τις Γραφές, ένας Ιταλός ανθρωπιστής συμβούλευε κάποιον νεαρό να περάσει δυο χρόνια χωρίς να διαβάζει τίποτα άλλο εκτός από τον Κικέρωνα και να αποβάλει από το λεξιλόγιό του όποια λέξη δεν έβρισκε εκεί. Η προθυμία για αποδοχή της αυθεντίας, η παραδοχή ότι πρέπει να υπάρχει κάποια αυθεντία που είχε περισσότερες πιθανότητες από τους μεμονωμένους ανθρώπους να είναι αλάνθαστη, συνέχισε να είναι η κυρίαρχη αντιμετώπιση ώς τα μέσα περίπου του 17ου αιώνα. Ο Γαλιλαίος επέπληττε τους περιπατητικούς που δέχονταν τον λόγο του Αριστοτέλη εις πείσμα της αντίληψης και της λογικής, και τα λόγια του Αλεξάντερ Ρος, ενός ευφυούς Σκώτου αριστοτελικού, δείχνουν ότι ο Γαλιλαίος δεν μονομαχούσε με πλασματικό αντίπαλο. «Ακολουθώ το παράδειγμα των μεγαλύτερων και σοφότερων φιλοσόφων [απάντησε στον Τζων Γουίλκινς όταν αυτός υποστήριξε την αστρονομία του Κοπέρνικου], έτσι λοιπόν δεν είμαι μόνος* και είναι καλύτερα να πλανάσαι με τους καλύτερους παρά με τους χειρότερους, μαζί με άλλους παρά μόνος». Ήταν μια αντιμετώπιση που δεν οδηγούσε σε επιστημονικό έργο, μια νοοτροπία που δεν μπορούσε να επιβιώσει χωρίς να αμφισβητηθεί σε μια εποχή επιστημονικής επανάστασης. Στο τέλος του 17ου αιώνα η στάση του τυφλού σεβασμού είχε αλλάξει και η ευρωπαϊκή σκέψη προχωρούσε γρήγορα προς την απόλυτη αισοδοξία που χαρακτήριζε τον Διαφωτισμό. Αναμφισβήτητα στην αλλαγή συντέλεσαν πολλοί παράγοντες, όπως η οικονομική ανάπτυξη και η πολιτική σταθερότητα. Και η ίδια η αλλαγή συντέλεσε επίσης στην πρόοδο της επιστήμης. Επιπλέον φαίνεται ότι η επιτυχία της επιστήμης έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανατροπή της επικρατούσας νοοτροπίας. Το σύγγραμμα Plus Ultra, που δημοσίευσε το 1668 ο Τζόζεφ Γκλάνβιλ, αποτελεί ένα τέτοιο παράδειγμα. Το Plus Ultra συμμετείχε στη λεγόμενη μάχη των βιβλίων, τη διαμάχη για τα

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

167

σχετικά επιτεύγματα των αρχαίων και των συγχρόνων, και βασιζόταν κυρίως στην επιστήμη για να υποστηρίξει ότι τα σύγχρονα επιτεύγματα υπερτερούσαν των αρχαίων. Ο τίτλος άφηνε να φανεί ποιο είναι το περιεχόμενο. Ένα σκόπιμο παιχνίδι με τον αρχαίο μύθο ότι οι Ηράκλειες Στήλες στον πορθμό του Γιβραλτάρ έφεραν την επιγραφή «ne plus ultra» (μη περαιτέρω), ο τίτλος του Γκλάνβιλ, Περαιτέρω, διακήρυσσε ότι τα στενά όρια του αρχαίου πνευματικού κόσμου είχαν καταρρεύσει. Το Plus Ultra είναι ένας κατάλογος των σύγχρονων επιτευγμάτων, κυρίως των επιστημονικών ανακαλύψεων. Ο Γκλάνβιλ παρέθετε επιτεύγματα στην ανατομία, στα μαθηματικά, στην αστρονομία, στην οπτική και στη χημεία. Ανέφερε εφευρέσεις: το μικροσκόπιο, το τηλεσκόπιο, το βαρόμετρο, το θερμόμετρο, την αντλία αέρος. Το ύφος του όλου έργου εκφράζει το γεγονός ότι δεν αισθανόταν υποταγμένος σε καμιά αυθεντία. Η Βίβλος συνέχιζε να διατηρεί ιδιαίτερη θέση ως λόγος του Θεού, αλλά ούτε αυτή έμεινε άθικτη από τις αμφισβητήσεις. Το κείμενό της είχε αρχίσει να υποβάλλεται σε ιστορική κριτική από τα πρώτα ακόμα βήματα των σύγχρονων βιβλικών σπουδών. Από την άποψη της επιστήμης, αποκαλυπτικό της αλλαγής που συνέβαινε είναι ένα σχετικά άγνωστο κομμάτι από την αλληλογραφία του Ισαάκ Νεύτωνα. Σε απάντηση σε μια επιστολή του Τόμας Μπερνέτ, ο Νεύτων έγραψε μια σύντομη αφήγηση της δημιουργίας, χρησιμοποιώντας τη μαρτυρία της επιστήμης για να επαληθεύσει το αξιόπιστο της Γενέσεως. Σε σύγκριση με την προσπάθεια του Λούθηρου να αντικρούσει τον Κοπέρνικο με εδάφια από τη Βίβλο, το απόσπασμα αυτό ανατρέπει εντελώς τους ρόλους. Η επιστολή του Νεύτωνα ζητούσε από την επιστήμη να κρίνει αν μπορεί να γίνει αποδεκτή η Γένεση. Αν το θέμα είχε τεθεί στον Νεύτωνα μ' αυτόν τον τρόπο, θα είχε αναμφισβήτητα διαφωνήσει, αλλά δεν μπορεί να παραβλεφθεί η (πιθανόν ασυνείδητη) υπονοούμενη σημασία του κειμένου. Η επιστήμη, λοιπόν, έτεινε όλο και περισσότερο να απορρίψει την αυθεντία και να εγκαταστήσει στην έδρα της, που έμενε τώρα κενή, μόνες τις ανθρώ-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

πίνες ικανότητες. Η επιστήμη συνέβαλε επίσης στη δημιουργία ενός νέου ιδανικού όσον αφορά τον σκοπό της γνώσης. Ενώ η γνώση θεωρούνταν σκοπός η ίδια και η αδιατάρακτη ενατένιση της αλήθειας θεωρούνταν η υψηλότερη δραστηριότητα στην οποία μπορεί να επιδοθεί ο άνθρωπος, προβαλλόταν τώρα ο ισχυρισμός ότι σκοπός του ανθρώπου είναι η δράση και σκοπός της γνώσης η χρησιμότητα. Το όνομα του Φράνσις Μπέικον έχει συνδεθεί στενότερα από οποιοδήποτε άλλο με τη νέα αντίληψη που αποκαλείται συχνά βακωνικός ωφελιμισμός. «Ο κόσμος έγινε για τον άνθρωπο, Χαντ, όχι ο άνθρωπος για τον κόσμο», έλεγε ο Μπέικον στον υπηρέτη του. Συνόψισε την άποψή του με τη φράση «το βασίλειο του ανθρώπου», που ίσως είναι η βασική ιδέα σε όλα τα έργα του. Το βασίλειο του ανθρώπου είναι ο φυσικός κόσμος, η επικράτεια που προόρισε ο Θεός για τον άνθρωπο, ένα κληροδότημα στο οποίο μπορεί κανείς να αποκτήσει πρόσβαση μόνο από τον δρόμο της φυσικής επιστήμης. Για τον Μπέικον η γνώση ήταν δύναμη, δύναμη με την οποία ο άνθρωπος μπορεί να υποτάξει τη φύση στη θέλησή του και να την αναγκάσει να εξυπηρετεί τις ανάγκες του. Στη Νέα Ατλαντίδα (1627), την πρώτη επιστημονική ουτοπία, ο Μπέικον περιέγραφε τον Οίκο του Σολομώντα, ένα ίδρυμα με στόχο «να επεκτείνει τα όρια της ανθρώπινης αυτοκρατορίας, να πραγματοποιήσει πάντα τα δυνατά». Σχεδόν όλες οι έρευνες που περιέγραφε στον Οίκο του Σολομώντα ήταν πρακτικές: βελτιωμένοι οπορώνες, βελτιωμένες ράτσες ζώων, βελτιωμένη ιατρική. Ο ίδιος ο Μπέικον πίστευε ότι πρακτικά αποτελέσματα απορρέουν μόνο από την ορθή θεωρία και κάθε άλλο παρά αντίθετος ήταν προς τη λεγόμενη θεωρητική έρευνα. Η περιγραφή, πάντως, του Οίκου του Σολομώντα αποτελεί ακριβή παρουσίαση του τελικού στόχου του. Σκοπός της γνώσης είναι η βελτίωση των συνθηκών της ζωής του ανθρώπου, η ανακούφιση και η εξυπηρέτησή του. Με το ιδεώδες του βακωνικού ωφελιμισμού δεν συμφωνούσαν όλοι οι επιστήμονες του 17ου αιώνα. Άλλωστε συνδεόταν λιγότερο με τη μηχανοκρατική επιστήμη και περισσότερο με

Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

169

τη φυσιοκρατία της Αναγέννησης και τη φυσική μαγεία, καθώς είχε στόχο να κυριαρχήσει στη φύση μέσω της γνώσης των άρρητων δυνάμεών της. Η φυσική μαγεία επηρέασε βαθειά τον Μπέικον και αφού το έργο του συνεχίζει να διαβάζεται, αντίθετα από τα έργα των φυσικών μάγων, αποδώσαμε την ονομασία «βακωνικός ωφελιμισμός» σε μια άποψη που εκφράστηκε ευρέως πριν από τον Μπέικον. Οι πολύπλευρες οικονομικές και κοινωνικές μεταβολές που μεταμόρφωσαν τον δυτικό κόσμο μετά τον 17ο αιώνα συνέβαλαν στο να ξεχωρίσει και να τονιστεί το ιδεώδες του βακωνικού ωφελιμισμού. Η τεχνολογία έχει παίξει σημαντικό ρόλο σ' αυτές τις μεταβολές και επίσης έχει συνδεθεί ακόμα περισσότερο με τη φυσική επιστήμη. Αυτή ήταν η συνεισφορά του επιστημονικού κινήματος του 17ου αιώνα στη διαμόρφωση ενός ιδεώδους του γνωστικού σκοπού που έφτασε σχεδόν να γίνει η ηθική αρχή του σύγχρονου πνευματικού πολιτισμού. Στο τέλος του 17ου αιώνα η σύγχρονη φυσική επιστήμη είχε εξελιχτεί σε πρωτεύοντα παράγοντα στην ευρωπαϊκή σκηνή. Είχε περάσει η εποχή του μοναχικού ερευνητή όπως ο Κοπέρνικος, που ασχολούνταν με τις μελέτες του στην απομόνωση της Ανατολικής Πρωσίας, και η συνεχής ανάπτυξη του επιστημονικού κινήματος ήταν πια εξασφαλισμένη με τις οργανωμένες εταιρείες που είχε δημιουργήσει. Η επιρροή του γινόταν ήδη αισθητή και σε άλλες πλευρές του ευρωπαϊκού πνευματικού πολιτισμού, προαναγγέλοντας τον Διαφωτισμό του 18ου αιώνα, όταν το παράδειγμα της επιστήμης θα πρόβαλλε τη δυνατότητα της αναδιάρθρωσης ολόκληρου του δυτικού πολιτισμού. Δεν είναι υπερβολή να πούμε ότι από εκείνη την εποχή κι έπειτα η δυτική ιστορία μπορεί να συνοψισθεί στη σταθερή διεύρυνση του ρόλου που έπαιζε η επιστήμη, μεταμορφώνοντας τον πνευματικό πολιτισμό, που ήταν αρχικά οργανωμένος γύρω από τον χριστιανισμό, στον σημερινό που περιστρέφεται γύρω από την επιστήμη. Η μεταμόρφωση αυτή είχε ήδη ξεκινήσει πριν ολοκληρωθεί η επιστημονική επανάσταση.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΒΔΟΜΟ

I ΕΠΙςΤΗΜΗ ΤΗς ΜΗΧΑΝΙΚΗς

j ύο ήταν τα θέματα που κυριάρχησαν στην επιστήμη του ΙΛίΙον αιώνα. Το ένα, που εκφράστηκε με τη μηχανοκρατία, ήταν η έντονη τάση να αφαιρεθεί από τη φυσική φιλοσοφία ό,τι θύμιζε τον αποκρυφισμό. Εμπνεόμενη από τον ατομισμό της αρχαιότητας, η νέα αντίληψη για τη φύση βάλθηκε να παρουσιάσει τη μηχανική εξήγηση που πρέπει να υπάρχει πίσω από κάθε φαινόμενο. Κανένας τομέας της επιστήμης δεν έμεινε άθικτος από την επιρροή της. Από αρχαία πηγή, από τους πυθαγόρειους, αντλούσε την καταγωγή και το δεύτερο θέμα και, καθώς είχε σχέση με την ακριβή μαθηματική περιγραφή των φαινομένων, συνέβαλε στη δημιουργία της ηλιοκεντρικής αστρονομίας. Κατά τη διάρκεια του 17ου αιώνα κύρια έκφρασή του ήταν η μηχανική. Η ιστορία της σύγχρονης μηχανικής απαρτίστηκε από μια σειρά συμπληρωματικών αναλύσεων της νέας αντίληψης που είχε παρουσιάσει ο Γαλιλαίος για την κίνηση. Η πρώτη συμπληρωματική ανάλυση προήλθε από τον Καρτέσιο. Ενώ ο Γαλιλαίος είχε αφοσιωθεί στο πρόβλημα που έθετε η αστρονομία του Κοπέρνικου, ο Καρτέσιος συγκέντρωσε την προσοχή του στη διατύπωση μια νέας φιλοσοφίας για τη φύση. Ακριβώς αυτή του η προσήλωση τον βοήθησε να κάνει ένα βήμα που δεν κατόρθωσε να κάνει ποτέ ο Γαλιλαίος και να αντιμετωπίσει κάθε κίνηση με τον ίδιο τρόπο. Για τον Γαλιλαίο η αδρανειακή (κυκλική) κίνηση γύρω από ένα κέντρο ήταν πά-

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

171

ντα κάτι ξεχωριστό από την κίνηση προς το κέντρο, την οποία ονόμαζε «φυσική κίνηση». Αυτού του είδους οι διακρίσεις εξαφανίστηκαν εντελώς από το σύμπαν του Καρτέσιου. Κάθε κίνηση, ως κίνηση και μόνο, αντιμετωπιζόταν με τον ίδιο τρόπο. Κάθε μεταβολή της κίνησης αποδιδόταν στην ίδια αιτία, στη σύγκρουση ενός υλικού σωματίου με ένα άλλο. Σ' αυτό το πλαίσιο ήταν πιο εύκολο να αμφισβητηθεί η άποψη του Γαλιλαίου ότι η αδρανειακή κίνηση είναι κυκλική κίνηση γύρω από ένα κέντρο έλξης. Ο Καρτέσιος συμπέρανε ότι κάθε σώμα που κινείται τείνει πάντοτε να ακολουθεί ευθύγραμμη πορεία. Κινείται διαγράφοντας καμπύλη μόνο αν κάτι το εκτρέψει από την πορεία του. Εφόσον δεν υπάρχει κενό στη φύση, στην πραγματικότητα κάθε σώμα εκτρέπεται συνεχώς, αλλά παρ' όλα αυτά η αδρανειακή κίνηση είναι ευθύγραμμη. Συνάγοντας τις συνέπειες του συμπεράσματός του, ο Καρτέσιος επιχείρησε την πρώτη ανάλυση των μηχανικών στοιχείων της κυκλικής κίνησης. Από την άποψη της μηχανικής η ανάλυση είχε χονδροειδείς ατέλειες και κάθε αρχάριος φοιτητής της φυσικής σήμερα μπορεί να τα καταφέρει καλύτερα. Αντίθετα από τον σημερινό αρχάριο φοιτητή, όμως, ο Καρτέσιος δεν είχε κάποιο προηγούμενο στο οποίο να βασιστεί. Η ανάλυσή του ήταν αυτή που αποτέλεσε το προηγούμενο και το υπόβαθρο στο οποίο βασίστηκαν οι άλλοι - ώσπου σήμερα ο αρχάριος φοιτητής μπορεί γρήγορα να διδαχθεί να αναλύει την κυκλική κίνηση. Ο Καρτέσιος έφτασε πάντως στο συμπέρασμα ότι ένα σώμα που κινείται σε κύκλο προσπαθεί συνεχώς να απομακρυνθεί από το κέντρο εξαιτίας της ευθύγραμμης τάσης της κίνησής του. Όταν περιστρέφουμε μια πέτρα δεμένη με σχοινί, νιώθουμε το τράβηγμα, «επειδή τραβάει και τεντώνει το σχοινί προσπαθώντας να απομακρυνθεί από το χέρι μας ακολουθώντας την ευθεία». Δεν προσπάθησε καν να βρει μια ποσοτική έκφραση για την προσπάθεια απομάκρυνσης από το κέντρο: πεπεισμένος ότι υπάρχει, την έκανε κύριο παράγοντα στο σύστημα της φυσικής φιλοσοφίας του. Η φυσική φιλοσοφία του Καρτέσιου έδινε επίσης έμφαση και σε ένα άλλο πρόβλημα της μηχανικής. Ο συνειδητός απο-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

κλεισμός όλων όσα -θεωρούνταν απόκρυφα περιόριζε τη δράση στην άμεση επαφή ενός σώματος με κάποιο άλλο. Το πρόβλημα της κρούσης, λοιπόν, ήταν επόμενο να αποκτήσει σημασία για τους μηχανοκρατικούς. Δεν ήταν εύκολο πρόβλημα. Ο Γαλιλαίος είχε εξετάσει αυτό που ονόμαζε δύναμη πρόσκρουσης χωρίς ιδιαίτερη επιτυχία και, αναγνωρίζοντάς το, δεν είχε δημοσιεύσει τη μελέτη του. Η προσπάθεια του Καρτέσιου να αναλύσει την κρούση ήταν μια από τις λίγες περιπτώσεις στις οποίες προσπάθησε να εισαγάγει την ακριβή ποσοτική μηχανική στη μηχανοκρατική του θεώρηση. Ο Καρτέσιος βάσισε την ανάλυσή του στη διατήρηση της ποσότητας της κίνησης. Λέγοντας «ποσότητα της κίνησης» εννοούσε το γινόμενο του μεγέθους ενός σώματος επί την ταχύτητά του - μια αντίληψη παρόμοια με τη δική μας ιδέα της ορμής, που διέφερε όμως από αυτή στο ότι το «μέγεθός» του δεν ταυτίζεται με τη δική μας «μάζα», και η ταχύτητα στη δική του ανάλυση δεν είναι διανυσματικό μέγεθος. Το επιχείρημά του ήταν ότι εξαιτίας του αμετάβλητου του Θεού, ο οποίος είναι η βασική αιτία της κίνησης, η συνολική ποσότητα της κίνησης στο σύμπαν πρέπει να παραμένει σταθερή. Δεν είναι ανάγκη όμως να παραμένει σταθερή η ποσότητα κίνησης κάθε σώματος και με την κρούση η κίνηση μπορεί να μεταδοθεί από το ένα σώμα στο άλλο. Ο Καρτέσιος θεωρούσε ενιαίο σύνολο τα δύο σώματα κατά την κρούση και έλεγε ότι το άθροισμα των κινήσεών τους μετά την κρούση πρέπει να ισούται με το άθροισμά τους πριν από την κρούση. Ωστόσο δεν μπορούσε να το αντιμετωπίσει ως πρόβλημα της διατήρησης της κίνησης αποκλειστικά. Επιβαλλόταν και σ' αυτόν, όπως και στον Γαλιλαίο, η ιδέα μιας «δύναμης» πρόσκρουσης. «Η δύναμη με την οποία ένα σώμα επενεργεί σ' ένα άλλο, ή αντιστέκεται στην επενέργειά του, συνίσταται σ' αυτό μόνο, στο ότι καθετί κάνει ό,τι μπορεί για να παραμείνει στην ίδια κατάσταση στην οποία βρίσκεται». Από την υπόθεση αυτή προέκυπτε ένας νόμος της κρούσης, ο τρίτος φυσικός νόμος του, που καταπλήσσει με το απρόσμενο συμπέρασμά του.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

173

«Αν ένα κινούμενο σώμα συναντήσει ένα άλλο, πιο δυνατό από αυτό, δε χάνει καθόλου από την κίνηση του, ενώ αν συναντήσει ένα ασθενέστερο που μπορεί να το κινήσει, χάνει τόση από την κινησή του όση δίνει στο άλλο». Εξετάζοντας επτά διαφορετικές περιπτώσεις, ο Καρτέσιος διέκρινε την ποσότητα της κίνησης από τη διεύθυνση. Η αλλαγή της διεύθυνσης δεν συνεπάγεται και αλλαγή της ποσότητας της κίνησης. Ας υποθέσουμε, παραδείγματος χάριν, ότι ένα κινούμενο σώμα χτυπάει ένα μεγαλύτερο, ακίνητο. Το μεγαλύτερο, μόνο και μόνο επειδή είναι μεγαλύτερο, καταβάλλει μεγαλύτερη προσπάθεια για να παραμείνει στην αρχική του κατάσταση κι έτσι το μικρότερο (το πιο αδύναμο, δηλαδή) δεν μπορεί να το κινήσει. Αν δεν μπορεί να μετακινήσει το μεγαλύτερο, προφανώς δεν μπορεί και να συνεχίσει να κινείται προς την ίδια διεύθυνση, κι αν το μεγαλύτερο συνεχίζει να μένει ακίνητο, η διατήρηση της κίνησης απαιτεί να συνεχίσει να κινείται το μικρότερο με την ίδια ταχύτητα. Επομένως, μετά την κρούση πρέπει να κινηθεί με την κίνησή του ανέπαφη αλλά με αντεστραμμένη τη διεύθυνση. Κατά τον ίδιο τρόπο, αν δυο όμοια σώματα κινούνται σε αντίθετες διευθύνσεις, το ένα πιο αργά από το άλλο, το πιο αργό (το πιο αδύναμο) δεν μπορεί να αλλάξει την κατάσταση του ταχύτερου (του πιο δυνατού). Ούτε μπορεί μετά την κρούση να κινηθεί απλώς σε αντίθετη διεύθυνση αλλά με την αρχική του κίνηση, επειδή το ταχύτερο σώμα κινείται προς αυτή τη διεύθυνση με μεγαλύτερη ταχύτητα. Το ταχύτερο σώμα πρέπει να μεταδώσει τη μισή από την επιπλέον ταχύτητά του στο βραδύτερο και τα δύο θα κινηθούν μαζί προς την αρχική διεύθυνση του ταχύτερου σώματος. Κατά τον Καρτέσιο, με την κρούση ήταν απόλυτα συνυφασμένη και η ιδέα του για τη δύναμη ενός σώματος να παραμένει στην ίδια κατάσταση, αλλά η μηχανική του δεν διέθετε καμιά άλλη σαφή άποψη για τη δύναμη. Σήμερα, η απλούστερη περίπτωση της δυναμικής θεωρείται η σταθερή επιτάχυνση που προκαλείται από σταθερή δύναμη. Ο Γαλιλαίος είχε ανα-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

γνωρίσει ότι η ελεύθερη πτώση είναι ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση, αλλά ούτε ο Γαλιλαίος ούτε ο Καρτέσιος δεν προσδιόρισαν ως αιτία της κάποια δύναμη. Τι θα μπορούσε να είναι μια τέτοια δύναμη; Αν απαντούσε κανείς ότι είναι έλξη, προέβαλλε αμέσως το άσχημο φάσμα των απόκρυφων ιδιοτήτων. Ο Γαλιλαίος είχε αποφύγει το όλο θέμα ονομάζοντας την ελεύθερη πτώση «φυσική κίνηση». Στον κόσμο του Καρτέσιου, όμως, φυσικές κινήσεις δεν υπήρχαν, και επινόησε έναν μηχανισμό, βασισμένο στη φυγόκεντρη τάση, για να εξηγήσει γιατί πέφτουν στη γη τα σώματα που ονομάζονται βαριά. Το βάρος θεωρούνταν αποτέλεσμα πολλαπλών κρούσεων μικρότατων σωματίων που έχουν όλα τάσεις απομάκρυνσης από τη γη, μεγαλύτερες από τις φυγόκεντρες τάσεις των μεγάλων σωμάτων. Αφού δεν υπάρχει πουθενά κενό τα σώματα με μικρότερες φυγόκεντρες τάσεις ωθούνται προς το κέντρο και αυτά ονομάζουμε βαριά. Μ' αυτόν τον τρόπο αποκλειόταν κάθε απόκρυφη έννοια από το βάρος. Αποκλειόταν όμως επίσης και κάθε πιθανότητα συμβιβασμού της έννοιας του βάρους είτε με το συμπέρασμα του Γαλιλαίου ότι η ελεύθερη πτώση είναι ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση, είτε με το άλλο του συμπέρασμα ότι όλα τα σώματα πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση. Η αδυναμία των μηχανοκρατικών να σκεφτούν ότι υπάρχουν και άλλες έννοιες της δύναμης εκτός από τη «δύναμη του κινούμενου σώματος» αποτέλεσε εμπόδιο στην ανάπτυξη μιας μαθηματικής δυναμικής και έτεινε να περιορίζει τη μηχανική στα προβλήματα κινηματικής, στα οποία οι κινήσεις περιγράφονταν χωρίς αναφορά στις δυνάμεις που τις προκαλούν. Κάτι τέτοιο πάντως δεν ίσχυε για τον Τορικέλλι, τον μεγαλύτερο Ιταλό μαθητή του Γαλιλαίου. Ο Τορικέλλι βρισκόταν εκτός του χώρου της μηχανοκρατίας και μπόρεσε να εφαρμόσει στην κινηματική του Γαλιλαίου απόψεις αποκλειστικά της δυναμικής. Αν και η δυναμική του ήταν εντελώς διαφορετική από τη δική μας, προέκυψαν αμέσως οι βασικές μαθηματικές σχέσεις που συνεπάγεται μια δυναμική ερμηνεία των αποτελεσμάτων του Γαλιλαίου. Ο Τορικέλλι ξεκίνησε με το πρόβλημα της δύναμης της πρό-

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

196

σκρουσης του Γαλιλαίου. Αν απαιτείται βάρος χιλίων κιλών για να σπάσει μια πλάκα, πώς είναι δυνατό ένα σώμα που ζυγίζει εκατό κιλά, το οποίο πέφτει από κατάλληλο ύψος, να μπορεί επίσης να σπάζει την πλάκα; Για να δώσει λύση στο πρόβλημα υποστήριξε ότι η βαρύτητα ενός σώματος είναι μια εσωτερική αρχή που δημιουργεί κάθε στιγμή μια όρμηση ίση με το βάρος του σώματος. Χρησιμοποίησε την παρομοίωση του κρουνού: η βαρύτητα είναι ένας κρουνός από τον οποίο ρέει διαρκώς η όρμηση, η ορμή. Αν ένας κρουνός αποδίδει ένα γαλόνι νερό σε ένα λεπτό, μπορούμε να συγκεντρώσουμε εκατό γαλόνια γεμίζοντας εκατό φορές ένα δοχείο του γαλονιού. Έτσι και με τον κρουνό που ονομάζουμε βαρύτητα, αν συγκεντρώσουμε τις ορμές που εκρέουν πολλές στιγμές μπορούμε να αυξήσουμε την ισχύ του εν λόγω σώματος. Πώς μπορούμε να τις συγκεντρώσουμε; Αφήνοντας το σώμα να πέσει. Όταν τα εκατό κιλά βρίσκονται επάνω στην πλάκα, η αντίστασή της εξουδετερώνει την ορμή που δημιουργείται κάθε στιγμή. Όταν το σώμα πέφτει δεν υπάρχει αντίσταση που να εξουδετερώνει την ορμή. Η ορμή που δημιουργείται σε μια στιγμή προστίθεται σ' εκείνη που είχε δημιουργηθεί την προηγούμενη στιγμή και η ισχύς του σώματος αυξάνεται συνεχώς. Αρα αν το βάρος των εκατό κιλών αφεθεί να πέσει από αρκετό ύψος αποκτά την ίδια ισχύ που έχουν τα χίλια κιλά τα οποία απαιτούνται για να σπάσει η πλάκα. Είναι φανερό ότι ο Τορικέλλι χρησιμοποιούσε έννοιες που κάθε άλλο παρά οικείες φαίνονται. Παράξενο φαίνεται ακόμα και το ίδιο το πρόβλημα που έθεσε στον εαυτό του, η προσπάθεια να μετρήσει τη δυναμική δράση της κρούσης με το στατικό βάρος. Μόνο σ' αυτό το πλαίσιο μπορούσε να θεωρήσει τη βαρύτητα κρουνό από τον οποίο αναβλύζει ροή ορμών που η καθεμιά ισούται με το βάρος του σώματος. Η λέξη «στιγμή» είχε ιδιαίτερη σημασία γι' αυτόν, ήταν η βασική χρονική μονάδα, άπειρα μικρή, που δεν μπορεί να διαιρεθεί άλλο. Θεωρούσε την ύλη σαν ένα σκεύος, «ένα μαγεμένο αγγείο της Κίρκης όπου συγκεντρώνεται η δύναμη και οι στιγμιαίες μεταβολές της όρμησης. Η δύναμη, λοιπόν, και η όρμηση είναι αφηρημέ-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

νες έννοιες τόσο λεπτές, πεμπτουσίες τόσο πνευματικές που δεν μπορούν να περιέχονται σε οποιοδήποτε σκεύος παρά στην εσώτατη υλικότητα των φυσικών σωμάτων». Ο Τορικέλλι ανέπτυσσε μια εκδοχή της μεσαιωνικής μηχανικής της όρμησης, της εσωτερικής δύναμης που χρησιμοποιούνταν για να αιτιολογήσει την κίνηση των βλημάτων. Εφάρμοσε τη μηχανική της όρμησης στην κινηματική του Γαλιλαίου και οι εκφράσεις του, αν και μας φαίνονται παράξενες, κρύβουν μερικές από τις βασικές ποσοτικές σχέσεις της σύγχρονης δυναμικής. Υιοθετώντας την άποψη της δυναμικής για την κατακόρυφη πτώση και για την ολίσθηση, με τη βαρύτητα {gravitas) να ενεργεί ως κινητήρια δύναμη, αντιλήφθηκε ότι η δύναμη είναι ανάλογη προς την επιτάχυνση. Επίσης είδε ότι το γινόμενο μιας σταθερής δύναμης επί τον χρόνο κατά τον οποίο εφαρμόζεται ισούται με τη συνολική ορμή που αποκτά ένα σώμα που πέφτει ξεκινώντας από την ηρεμία. Το πιο σπουδαίο είναι ότι μπόρεσε να εφαρμόσει και σε άλλες καταστάσεις τη σχέση που συνήγαγε από την ελεύθερη πτώση. Μια από αυτές ήταν και η πρόσκρουση. Αν προστίθεται κάθε στιγμή μια όρμηση ίση με το βάρος ενός σώματος, κι αν οι στιγμές είναι άπειρα μικρές, τότε η ισχύς που αποκτά ένα σώμα σε ορισμένο χρόνο θα πρέπει να είναι άπειρη. Ο Τορικέλλι συμφωνούσε. Το αποτέλεσμα όμως της δύναμης αυτής του σώματος θα είναι άπειρο μόνο αν εφαρμόζεται όλη ακαριαία. Ωστόσο κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει ποτέ. Εξ αιτίας της ελαστικότητας των σωμάτων οι κρούσεις εκτείνονται χρονικά και όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος τόσο μικρότερη είναι η δύναμη που ασκείται. Ο Τορικέλλι είχε αντιληφθεί ότι η εξουδετέρωση της ορμής από την άποψη της δυναμικής δεν διαφέρει από τη δημιουργία της. Εφάρμοσε και στις δύο περιπτώσεις την πεπλεγμένη εξίσωση Ft =

^mv

To γινόμενο μιας σταθερής δύναμης επί τον χρόνο που ασκείται ισούται με τη μεταβολή της ορμής. Την εφάρμοσε

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

177

επίσης και στην ελαστική αναπήδηση μετά την πρόσκρουση και, το πιο εντυπωσιακό, τη χρησιμοποίησε με επιτυχία για να αναλύσει ένα εντελώς διαφορετικό πρόβλημα. Ας φανταστούμε μια μεγάλη γαλέρα και μια μικρή βάρκα που βρίσκονται αγκυροβολημένες έξι μέτρα μακριά από την αποβάθρα. Αν κάποιος τραβήξει τη γαλέρα προς την αποβάθρα, όλη του η προσπάθεια θα της προσδώσει ελάχιστη ταχύτητα, μα παρ' όλα αυτά η αποβάθρα τρέμει όταν τη χτυπήσει η γαλέρα. Αντίθετα, μπορεί να θέσει αμέσως τη βάρκα σε γρήγορη κίνηση, αλλά το αποτέλεσμα θα είναι σχεδόν αμελητέο όταν χτυπήσει στην αποβάθρα. «Αν ρωτήσουμε πόση ώρα κοπίαζε τραβώντας τη γαλέρα, θα απαντήσει ότι χρειάστηκε ίσως μισή ώρα συνεχούς προσπάθειας για να μετακινήσει έξι μέτρα αυτήν την τεράστια μηχανή. Αλλά για να τραβήξει τη μικρή βάρκα δεν έκανε παρά όσο κρατάνε τέσσερις νότες. Ωστόσο η δύναμη που έρεε συνεχώς από τα μπράτσα και από τους μύες του εργάτη, όπως από μια πηγή που τρέχει ορμητικά, δεν έσβησε σαν καπνός ούτε χάθηκε στον αέρα. Θα χανόταν αν δεν είχε κινηθεί καθόλου η γαλέρα, και θα την εξαφάνιζε όλη η πέτρα ή η άγκυρα που θα είχε εμποδίσει την κίνηση. Αντί γι' αυτό, αποτυπώθηκε όλη στην ουσία του ξύλου και των άρμενων του πλοίου κι εκεί διατηρήθηκε και επιπλέον αυξήθηκε, αν θεωρήσουμε αμελητέα τη μικρή ποσότητα που μπορεί να αφαίρεσε η αντίσταση του νερού. Είναι λοιπόν τόσο άξιο απορίας αν το χτύπημα που μεταδίδει τις ορμές που έχουν συσσωρευτεί στη διάρκεια μισής ώρας έχει πολύ μεγαλύτερο αποτέλεσμα από εκείνο που δεν μεταδίδει παρά τις δυνάμεις και τις ορμές που συσσωρεύτηκαν όσο ν' ακουστούν τέσσερις νότες;» Εμείς προσδίδουμε λιγότερη ποιητική φαντασία στην ανάλυση, αλλά φτάνουμε σε παρόμοιο συμπέρασμα. Δεν έχει παρά να συγκρίνει κανείς τα εννοιολογικά εργαλεία της ανάλυσης του Τορικέλλι με τα εργαλεία του Καρτέσι-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ου για να καταλάβει γιατί οι μηχανοκρατικοι δεν βιάστηκαν να παρουσιάσουν μια δυναμική ερμηνεία της κινηματικής του Γαλιλαίου. Οι διαλέξεις του Τορικέλλι, μάλιστα, δεν δημοσιεύτηκαν παρά τον 19ο αιώνα, αλλά είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι θα γίνονταν ευνοϊκά δεκτές αν είχαν δημοσιευτεί την εποχή που τις είχε δώσει. Στο μεταξύ, στα Γεωμετρικά Έργο?^ του (1644), τα οποία δημοσιεύθηκαν, προώθησε μια άλλη ιδέα που άσκησε σημαντική επιρροή στη μηχανική. «Δύο βαριά σώματα ενωμένα μεταξύ τους δεν μπορούν να τεθούν σε κίνηση αν δεν κατέλθει το κοινό κέντρο βάρους τους». Ο ζυγός ισορροπεί αν η κίνηση των βραχιόνων του δεν κατεβάζει χαμηλότερα το κοινό κέντρο βάρους. Όταν δύο σώματα συνδέονται με σχοινί σε μια τροχαλία, το ένα πέφτει τραβώντας το άλλο επάνω μόνο αν κατεβεί χαμηλότερα το κοινό κέντρο βάρους τους. Ο Τορικέλλι αντιλήφθηκε το γεγονός ότι δύο σώματα απομονωμένα από εξωτερικές επιδράσεις μπορούν να θεωρηθούν ένα σώμα που βρίσκεται ολόκληρο συγκεντρωμένο στο κέντρο βάρους τους. Μ' αυτόν τον τρόπο η κινηματική του Γαλιλαίου για τα βαριά σώματα μπορούσε να επεκταθεί και σε συστήματα σωμάτων. Εφαρμόζοντας ευρύτερα την ιδέα αυτή, η μηχανική πέτυχε έναν από τους μεγαλύτερους θριάμβους της τον 17ο αιώνα. Αυτός που εκμεταλλεύτηκε περισσότερο αυτή την ιδέα ήταν ένας Ολλανδός επιστήμονας, ο Κρίστιαν Χόυχενς. Γιος ενός φίλου του Καρτέσιου, ο Χόυχενς είχε ανατραφεί και μορφωθεί ως καρτεσιανός, αλλά το παράδειγμα του Γαλιλαίου στην ακριβή μαθηματική περιγραφή της κίνησης τον επηρέασε εξίσου, αν όχι περισσότερο. Νεαρός ακόμα, σκανδάλισε τον καρτεσιανό δάσκαλό του όταν υπαινίχθηκε ότι οι νόμοι του Καρτέσιου για την κρούση ήταν λανθασμένοι. Η λέξη «υπαινίχθηκε» είναι πολύ ήπια, γιατί ο Χόυχενς απέδειξε το λάθος του 32. Opera geometrica.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

179

Καρτέσιου χρησιμοποιώντας μάλιστα τις δικές του αρχές. Για τον Καρτέσιο η ηρεμία και η κίνηση ήταν σχετικοί όροι. Εφόσον δεν υπάρχει κανένας χώρος πέρα από τα σώματα, μπορούμε μόνο να πούμε ότι ένα σώμα κινείται ή βρίσκεται σε ηρεμία σε σχέση με ένα άλλο σώμα. Οι νόμοι του για την κρούση δυστυχώς έδιναν διαφορετικά αποτελέσματα για διαφορετικά συστήματα αναφοράς. Αν ένα μικρότερο σώμα συγκρουστεί με ένα μεγαλύτερο που είναι ακίνητο, τότε θα απομακρυνθεί μετά την κρούση με την ταχύτητά του ανέπαφη, ενώ το μεγαλύτερο σώμα δεν θα υποστεί καμιά απολύτως μεταβολή. Αν αλλάξουμε το σύστημα αναφοράς, όμως, και έχουμε ακίνητο το μικρότερο σώμα, τότε το μεγαλύτερο το θέτει σε κίνηση, χάνοντας τόση κίνηση όση δίνει στο μικρότερο, και τα δύο κινούνται μαζί μετά την κρούση. Το δεύτερο αποτέλεσμα είναι προφανώς ασύμφωνο ππος το πρώτο αν η κίνηση και η ηρεμία είναι σχετικοί όροι, όπως διατεινόταν ο Καρτέσιος. Ο Χόυχενς θεώρησε αναμφισβήτητη τη σχετικότητα της κίνησης. Το πρόβλημα, λοιπόν, ήταν να αναθεωρήσει τους νόμους της κρούσης. Για τον σκοπό αυτό φαντάστηκε ένα νοητό πείραμα που μόνο ένας Ολλανδός θα μπορούσε να προτείνει. Μια βάρκα κατεβαίνει ένα ήσυχο ολλανδικό κανάλι και στη βάρκα ένας άνθρωπος εκτελεί πειράματα κρούσης. Ο Χόυχενς φαντάστηκε τα σώματα να είναι κρεμασμένα από σχοινιά που κρατάει ο άνθρωπος, ο οποίος πλησιάζοντας τα χέρια του κάνει τα σώματα να χτυπούν το ένα στο άλλο. Πρέπει να καταλάβουμε, βέβαια, ότι αυτό ήταν μια ιδιαίτερη επινόηση για να απαλειφθούν ανωμαλίες όπως η τριβή και για να πραγματοποιηθεί η ιδανική κίνηση του Γαλιλαίου. Τα σχοινιά είχαν το πλεονέκτημα ότι του έδιναν τη δυνατότητα να βάλει στην ακτή άλλον έναν άνθρωπο, ο οποίος ενώνει τα χέρια του με τον πρώτο καθώς περνά η βάρκα. Δυο άνθρωποι εκτελούν μαζί το ίδιο ακριβώς πείραμα. Το αποτέλεσμα της απλούστατης περίπτωσης κρούσης ο Χόυχενς το θεώρησε δεδομένο - όταν δύο απόλυτα σκληρά σώματα (εμείς θα λέγαμε απόλυτα ελαστικά), ίσα σε μέγεθος, κινούνται με ίσες και αντίθετες ταχύτητες, τότε μετά

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τη σύγκρουση απομακρύνονται και τα δύο με τις αρχικές τους ταχύτητες αμετάβλητες. Ας φανταστούμε ότι το πείραμα γίνεται στη βάρκα που κινείται με την ίδια ταχύτητα με την οποία κινούνται τα σώματα. Στον άνθρωπο στην ακτή φαίνεται ότι το ένα σώμα είναι ακίνητο πριν από την κρούση, ότι του δίνεται κίνηση ίση με αυτή που είχε το δεύτερο σώμα πριν από την κρούση, και ότι το δεύτερο σώμα παύει να κινείται. Αλλάζοντας αναλόγως την ταχύτητα της βάρκας, ο Χόυχενς μπόρεσε να εξαντλήσει όλες τις περιπτώσεις με όμοια σώματα. Για να αντιμετωπίσει τα ανόμοια σώματα θεώρησε επιπλέον ότι, όταν ένα σώμα χτυπάει ένα μικρότερο που είναι ακίνητο, το θέτει σε κίνηση χάνοντας ένα μέρος από την κίνησή του, αυτό που μεταδίδει στο μικρότερο. Με τη βοήθεια της βάρκας αντέστρεψε έπειτα την κατάσταση της ηρεμίας και της κίνησης. Με το νέο σύστημα αναφοράς η κίνηση που χάνει το μεγαλύτερο σώμα όταν κινεί το μικρότερο φαίνεται ως κίνηση που προσδόθηκε στο μεγάλο από την κρούση με το μικρό. «Ένα σώμα, όσο μεγάλο κι αν είναι», συμπέρανε ο Χόυχενς, σε απόλυτη αντίθεση προς τον Καρτέσιο, «κινείται όταν το χτυπήσει με οποιαδήποτε ταχύτητα ένα άλλο σώμα, όσο μικρό κι αν είναι αυτό». Τίποτα δεν μπορούσε να δηλώσει πιο καθαρά την πεποίθηση του 17ου αιώνα περί της πλήρους παθητικότητας της ύλης. Ο Χόυχενς έδωσε μια ιδιαίτερη διατύπωση στην αρχή του Καρτέσιου για τη διατήρηση της κίνησης. «Όταν δύο σκληρά σώματα συγκρούονται μεταξύ τους, αν το ένα από αυτά διατηρεί μετά την κρούση όλη την κίνηση που είχε, τότε ούτε το άλλο χάνει ή αποκτά μεγαλύτερη κίνηση». Χρησιμοποίησε και πάλι τη βάρκα για να συνάγει όλα τα συμπεράσματα που προέκυπταν από την υπόθεση. Με ποιες συνθήκες μπορούν να διατηρούν τα σώματα όλη την κίνηση που είχαν πριν από την κρούση; Ο Χόυχενς έδειξε ότι αυτό μπορεί να συμβεί μόνον όταν τα μεγέθη των σωμάτων είναι

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

202

αντιστρόφως ανάλογα προς τις ταχύτητες τους. Αλλά το να πούμε ότι μπορεί να συμβεί μόνο υπό αυτές τις συνθήκες είναι σαν να λέμε επίσης ότι συμβαίνει σε κάθε κρούση επειδή η σχετικότητα της κίνησης μας επιτρέπει να διαλέγουμε ένα σύστημα αναφοράς στο οποίο οι ταχύτητές τους θα έχουν τέτοιου είδους αναλογία ως προς τα μεγέθη τους. Σε σχέση με το κοινό τους κέντρο βάρους, τα μεγέθη δύο σωμάτων κατά την κρούση είναι πάντα αντιστρόφως ανάλογα προς τις ταχύτητές τους, και μετά την κρούση τα σώματα απομακρύνονται με τις ίδιες ταχύτητες που είχαν και πριν. Το κέντρο βάρους, βέβαια, δεν υφίσταται καμιά απολύτως μεταβολή. Υπάρχει, συμπέρανε ο Χόυχενς, «ένας θαυμαστός νόμος της φύσης» που φαίνεται να ισχύει για όλες τις κρούσεις όλων των σωμάτων. «Κι αυτός είναι ότι το κέντρο βάρους δυο ή τριών ή οσωνδήποτε σωμάτων θέλετε κινείται πάντοτε, τόσο πριν από την κρούση όσο και μετά, ομαλά σε ευθεία γραμμή στην ίδια διεύθυνση». Δηλαδή η κρούση μπορεί να επιλυθεί με εφαρμογή της αρχής του Τορικέλλι. Ενώ ο Τορικέλλι την είχε εφαρμόσει μόνο στην κατακόρυφη κίνηση στην περίπτωση δύο σωμάτων που αναγκάζονται να κινούνται μαζί, ο Χόυχενς την εφάρμοσε επίσης και στις αδρανειακές κινήσεις των σωμάτων που δεν κινούνται αναγκαστικά μαζί. Ένα απομονωμένο σύστημα σωμάτων μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σώμα που βρίσκεται όλο συγκεντρωμένο στο κοινό τους κέντρο βάρους. Με αυτή την άποψη ήταν πλέον δυνατό να ερμηνευτεί η κρούση με την κινηματική και μόνο, χωρίς οποιαδήποτε αναφορά στη δύναμη πρόσκρουσης. Η λέξη «δύναμη» δεν εμφανιζόταν στον τίτλο της πραγματείας του Χόυχενς Περί της κινήσεως των σωμάτων κατά την πρόσκρονση^^. Παρά τις εκτεταμένες διορθώσεις που έκανε σε όσα είχε υποστηρίξει ο Καρτέσιος, η άποψή του για την κρούση περιλάμβανε θεμελιώδεις πλευρές της καρτε33. Στο πρωτότυπο, στα λατινικά: De motu corporum expercussione.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σιανής άποψης. Στην κρούση δεν υπάρχει καθόλου δυναμική δράση· από την άποψη του κέντρου βάρους η διεύθυνση της κίνησης κάθε σώματος αλλάζει αμέσως, αλλά και τα δύο απομακρύνονται μετά την κρούση με τις αρχικές τους κινήσεις αναλλοίωτες. Τώρα όμως παρουσιαζόταν ως λανθασμένη η ίδια η βάση της ερμηνείας του Καρτέσιου, ένας από τους θεμέλιους λίθους της φυσικής του φιλοσοφίας. Η ποσότητα της κίνησης δεν διατηρείται σε όλες τις κρούσεις - τουλάχιστον δεν διατηρείται σε όλα τα συστήματα αναφοράς. Αφού ο Χόυχενς ακολουθούσε το παράδειγμα του Καρτέσιου και έκανε κι αυτός διάκριση ανάμεσα στη διεύθυνση και στο μέτρο της ταχύτητας, η ποσότητα της κίνησης ενός σώματος έχει πάντα θετική τιμή στη μηχανική του και είναι το μέγεθος του σώματος επί το μέτρο της ταχύτητάς του. Ήταν απλό να δειχθεί ότι, σε περιπτώσεις στις οποίες αντιστρέφεται η διεύθυνση ενός μόνο σώματος, η ποσότητα της κίνησης δεν μένει σταθερή. Μια άλλη ποσότητα, όμως, μένει σταθερή στην κρούση των απόλυτα σκληρών σωμάτων. Αν πολλαπλασιάσουμε το μέγεθος κάθε σώματος με το τετράγωνο της ταχύτητάς του, το άθροισμα των δύο ποσοτήτων πριν από την κρούση ισούται πάντοτε με το άθροισμα των δύο ποσοτήτων μετά την κρούση. Για τον Χόυχενς το αποτέλεσμα αυτής της πράξης, το άθροισμα των γινομένων του μεγέθους επί το τετράγωνο της ταχύτητας, ήταν απλώς ένας αριθμός, ένας αριθμός που η τιμή του μεταβαλλόταν ανάλογα με το σύστημα αναφοράς, αλλά αριθμός που παρέμενε σταθερός σε κάθε σύστημα στην κρούση απόλυτα σκληρών σωμάτων. Χρησίμευε επομένως ως υποκατάστατο της καρτεσιανής ποσότητας της κίνησης που είχε δειχθεί ότι ήταν εσφαλμένη. Κάποιοι άλλοι θα έβλεπαν κάτι περισσότερο από έναν απλό αριθμό στην ποσότητα που προκύπτει έτσι και που έπαιξε έναν όλο και μεγαλύτερο ρόλο τόσο στη μηχανική όσο και στη φυσική επιστήμη συνολικά. Η πραγματεία του Χόυχενς για την πρόσκρουση έδωσε μια ολοκληρωμένη κινηματική λύση για την κρούση αυτών που αποκαλούσε απόλυτα σκληρά σώματα. Την ίδια περίπου επο-

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

183

χή που ολοκλήρωνε αυτό το έργο του ασχολήθηκε και με το ζήτημα της κυκλικής κίνησης. Αφετηρία του ήταν και πάλι ο Καρτέσιος, αλλά σ' αυτή την περίπτωση δέχτηκε το συμπέρασμα του Καρτέσιου και προχώρησε σε μια ποσοτική έκφραση της προσπάθειας ενός σώματος να απομακρυνθεί από το κέντρο. Ο Χόυχενς μάλιστα επινόησε κι ένα όνομα γι' αυτή την προσπάθεια, την αποκάλεσε «φυγόκεντρο δύναμη», στην κυριολεξία «δύναμη που φεύγει μακριά από το κέντρο». Η λέξη δύναμη έχει κάποιο ενδιαφέρον αφού η λύση του για την κρούση απέκλειε σκόπιμα τις δυναμικές θεωρήσεις. Ήταν πρόθυμος να χρησιμοποιήσει τη λέξη δύναμη σ' αυτά τα πλαίσια γιατί τη θεωρούσε παρόμοια με το στατικό βάρος, και η χρήση της «δύναμης», που σήμαινε ουσιαστικά αντοχή, ήταν απόλυτα αποδεκτή στη στατική. Όταν κρατάει κανείς ένα σχοινί στο οποίο είναι δεμένο ένα βάρος, νοιώθει το βάρος να τραβά-

ΣΧΗΜΑ7.1. Όταν η γωνία στο Α παραμένει μικρή,

DC oc BD ^

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ει προς τα κάτω, κατευθείαν προς τη διεύθυνση του σχοινιού. Αν κρατάει το ίδιο βάρος και περιστρέφεται, νιώθει μια παρόμοια έλξη προς τη διεύθυνση της ακτίνας. Και στις δύο περιπτώσεις η έλξη προέρχεται από την τάση του σώματος να κινηθεί προς τη διεύθυνση προς την οποία έλκει. Η αναλογία μπορεί να επεκταθεί ακόμα πιο πέρα. Ας χαράξουμε στο άκρο της ακτίνας ΑΒ την εφαπτομένη BC, η οποία τέμνεται από την προέκταση μιας δεύτερης ακτίνας ADC που σχηματίζει μικρή γωνία με την πρώτη. (Βλ. Σχ. 7.1.) Ας υποθέσουμε ότι η δεύτερη ακτίνα στρέφεται με σταθερό ρυθμό, έτσι ώστε ένα σώμα που βρίσκεται επάνω σ' αυτή να κινείται ομαλά κατά μήκος του κύκλου. Η φυγόκεντρος δύναμη του σώματος, έλεγε ο Χόυχενς, προέρχεται από την ευθύγραμμη αδράνειά του, με την οποία επιδιώκει σε κάθε σημείο να εγκαταλείψει την καμπύλη για να κινηθεί κατά μήκος της εφαπτομένης, και το μήκος DC της προέκτασης της ακτίνας ανάμεσα στην καμπύλη και στην εφαπτομένη μετρά την απόσταση που θα είχε διανύσει απομακρυνόμενο από τον κύκλο, αν ήταν ελεύθερο να ακολουθήσει την αδρανειακή του τάση στο σημείο της επαφής. Είναι γνωστό από τη γεωμετρία ότι όταν η γωνία που σχηματίζουν οι ακτίνες στο Α είναι μικρή, η απόσταση DC ανάμεσα στον κύκλο και στην εφαπτομένη αυξάνεται ευθέως ανάλογα προς το τετράγωνο του μήκους του τόξου BD. Αφού η γωνιακή κίνηση είναι ομαλή, μπορούμε να θεωρήσουμε ως μέτρο του χρόνου το μήκος του τόξου. Τότε η φυγόκεντρος δύναμη είναι τάση προς μια κίνηση με την οποία η απόσταση θα αυξανόταν ανάλογα προς το τετράγωνο του χρόνου. Όπως είχε αποδείξει ο Γαλιλαίος, το βάρος είναι τάση προς μια παρόμοια κίνηση. Ο Χόυχενς δεν διερωτήθηκε τι είναι αυτό που εμποδίζει ένα σώμα να ακολουθήσει την εφαπτομενική πορεία και το διατηρεί στον κύκλο. Δεχόταν την κυκλική κίνηση μάλλον ως δεδομένη και θεωρούσε τη φυγόκεντρο δύναμη, όπως και το βάρος, όχι δύναμη που επενεργεί σε ένα σώμα, αλλά τάση που έχει το σώμα, για οποιοδήποτε λόγο, σε μια συγκεκριμένη κατάσταση. Για τον Χόυχενς το βάρος και η φυγόκεντρος δύναμη ήταν κάτι περισσότερο από παρόμοια φαινόμενα: ήταν επιπλέον φαι-

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

206

νόμενα συμπληρωματικά. Επηρεασμένος από τον Καρτέσιο, υποστήριζε ότι το βάρος οφείλεται σε κάποια ανεπάρκεια της φυγόκεντρου δύναμης. Αν πέσει μια πέτρα, τότε πρέπει να απομακρυνθεί από τη γη μια ίση ποσότητα λεπτής ύλης, και άρα η ομοιότητα της φυγόκεντρου δύναμης προς το βάρος είναι αιτιώδης σχέση. Ο Χόυχενς ήθελε να κάνει κάτι περισσότερο από το να καθορίσει τη σχέση του βάρους και της φυγόκεντρου δύναμης. Ήθελε να βρει έναν τύπο που θα εξέφραζε την ποσότητα μιας δεδομένης φυγόκεντρου δύναμης. Πρώτον, η φυγόκεντρος δύναμη αυξάνεται ανάλογα με το βάρος, τη στερεή ύλη του σώματος - κάτι που δείχνει ώς ποιο σημείο πλησίασε στην έννοια της μάζας. Με προσεκτική ανάλυση των γεωμετρικών δεδομένων έδειξε ότι αυξάνεται ανάλογα προς το τετράγωνο της ταχύτητας και μειώνεται αντιστρόφως ανάλογα προς τη διάμετρο του κύκλου. Τέλος έδειξε ότι αν ένα σώμα κινείται σε δεδομένο κύκλο με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα που θα αποκτούσε αν έπεφτε από κατάσταση ηρεμίας διανύοντας απόσταση ίση με το μισό της ακτίνας του κύκλου, η φυγόκεντρος δύναμή του ισούται ακριβώς με το βάρος του. Με μια απλή αντικατάσταση στον τύπο που συνδέει την ταχύτητα με την απόσταση στην ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση, η διατύπωση αυτή δίνει για τη φυγόκεντρο δύναμη έναν τύπο που είναι ίδιος με αυτόν που χρησιμοποιούμε εμείς. F = mv^/r

Με τη δυναμική της κυκλικής κίνησης ο Χόυχενς προσέθεσε ένα όπλο με σημαντική ισχύ στο όλο και μεγαλύτερο οπλοστάσιο της μαθηματικής μηχανικής. Ο ίδιος ήταν και ο πρώτος που απέδειξε πόσο χρήσιμος μπορούσε να είναι ο τύπος χρησιμοποιώντας τον για να συνάγει από αυτόν την εξίσωση για την περίοδο του εκκρεμούς. Ξεκίνησε τον συλλογισμό του μελετώντας τα κωνικά εκκρεμή, μελέτη στην οποία είναι ολοφάνερη η ιδιάζουσα κοινή άποψη των μηχανοκρατικών για την κυκλική κίνηση. Σε ένα κωνικό

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΣΧΗΜΑ7.2. εκκρεμές η φυγόκεντρος δύναμη εξουδετερώνει εν μέρει το βάρος του βαριδιού και το κρατάει μακριά από την κατακόρυφο όπου θα βρισκόταν διαφορετικά. (Βλ. Σχ. 7.2.) Όταν το σχοινί σχημάτιζε γωνία 45° με την κατακόρυφο, προέκυπτε διαισθητικά ότι η φυγόκεντρος δύναμη θα έπρεπε να ισούται με το βάρος του βαριδιού. Σε ένα τέτοιο κωνικό εκκρεμές η ακτίνα του κύκλου που διαγράφει το βαρίδι ισούται με το ύψος του κώνου και επομένως (όπως προέκυπτε από την ανάλυση της κυκλικής κίνησης) η ταχύτητα του βαριδιού ισούται με την ταχύτητα στην οποία θα έφτανε ένα σώμα που διανύει πέφτοντας απόσταση ίση με το μισό του ύψους του κώνου. Με την εξίσωση αυτή μπορούσε επίσης να συγκρίνει τον χρόνο στον οποίο ένα σώμα διανύει, πέφτοντας απόσταση ίση με το ύψος του κώνου, με την περίοδο του κωνικού εκκρεμούς. Είχε αποδείξει ότι όλα τα κωνικά εκκρεμή που έχουν το ίδιο ύψος έχουν και ίδια περίοδο (Βλ. Σχ. 7.3.) και ότι στα εκκρεμή με

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

187

ΣΧΗΜΑ7.3. διαφορετικά ύψη η περίοδος μεταβάλλεται ανάλογα προς την τετραγωνική ρίζα του ύψους ΑΒ. Ο Γαλιλαίος είχε δείξει ότι η περίοδος ενός κοινού εκκρεμούς μεταβάλλεται ανάλογα προς την τετραγωνική ρίζα του μήκους του, και ο Χόυχενς είδε ότι στην οριακή περίπτωση μιας πολύ μικρής ταλάντωσης το κωνικό εκκρεμές ταυτίζεται με το κοινό. Η περίοδος ενός κωνικού εκκρεμούς είναι λοιπόν ίση με την περίοδο ενός κοινού εκκρεμούς το μήκος του οποίου ισούται με το ύψος ΑΒ του κώνου. Τότε, με μια σειρά απλών λόγων, χρησιμοποιώντας τη δική του ανάλυση για το κωνικό εκκρεμές και την κινηματική του Γαλιλαίου για την πτώση, προσδιόρισε ότι ο λόγος της περιόδου ενός εκκρεμούς προς τον χρόνο της πτώσης κατά το μήκος του ισούται με τγ^2. Αλλά ο χρόνος της πτώσης είναι Αρα η περίοδος ενός εκκρεμούς είναι In^L/g. Για τον Χόυχενς ο άγνωστος στην εξίσωση ήταν η επιτάχυνση της βαρύτητας, το g. Μπορούσε να μετρήσει την περίοδο και το μή-

125 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

(α)

ΣΧΗΜΑ ΙΑ (α) Από

οποιοδήποτε τυχαίο σημείο Β επί της κυκλοειδούς καμπύλης CBGA, ένα σώμα θα κατέλθει στο Α κατά μήκος της καμπύλης στον ίδιο χρόνο που χρειάζεται για να κατέλθει από το C κατά μήκος της. (β) Το σχέδιο του Χόυχενς που δείχνει ένα εκκρεμές το οποίο ταλαντεύεται ανάμεσα σε δύο κυκλοειδή τόξα. Οι δύο καμπύλες που ξεκινούν από το σημείο C είναι ίσες κυκλοειδείς. Όταν ταλαντεύεται το εκκρεμές CA, το σχοινί εφάπτεται στα τόξα και, όπως απέδειξε ο Χόυχενς, το βαρίδι καθώς ταλαντεύεται διαγράφει μια κυκλοειδή καμπύλη που είναι ίση με εκείνες που σχηματίζουν τα τόξα.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

189

κος. Από την εποχή του Γαλιλαίου αρκετοί ήταν εκείνοι που είχαν επιχειρήσει να μετρήσουν το g μετρώντας την απόσταση που διανύει σε ένα δευτερόλεπτο πέφτοντας ένα σώμα. Τα περισσότερα αποτελέσματα τοποθετούσαν το g περίπου στα 730 cm/sec^. Ο Ιησουίτης Ριτσιόλι είχε φτάσει στον αριθμό 914 cm/sec^. Με το εκκρεμές ο Χόυχενς προσδιόρισε ότι το g είναι 980,846 cm/sec^ στο γεωγραφικό πλάτος της Ολλανδίας, αριθμός που συμφωνεί με τις καλύτερες σημερινές μας μετρήσεις. Εκτός από τα αποτελέσματα που αναφέρθηκαν ήδη, ο Χόυχενς απέδειξε επίσης ότι η ισόχρονη καμπύλη είναι η κυκλοειδής, η καμπύλη από κάθε σημείο της οποίας ένα σώμα κατέρχεται στο κέντρο σε ίσο χρόνο. (Βλ. Σχ. 7.4.) Αφού απέδειξε και ότι η εξειλιγμένη μιας κυκλοειδούς είναι μια ίση κυκλοειδής καμπύλη, συμπέρανε ότι ένα εκκρεμές που ταλαντεύεται ανάμεσα σε δύο τόξα της κυκλοειδούς, έτσι ώστε το σχοινί να εφάπτεται στα τόξα, θα διαγράφει κυκλοειδή πορεία που θα είναι ισόχρονη. Με βάση τη θεωρία του ο Χόυχενς σχεδίασε το πρώτο ρολόι ακριβείας του δυτικού κόσμου. Ώς τότε όλες οι αναλύσεις για τα εκκρεμή ήταν αναλύσεις για τα απλά εκκρεμή, για την ιδανική περίπτωση μιας σημειακής μάζας που κρέμεται από ένα αβαρές σχοινί. Τα πραγματικά εκκρεμή είναι διαφορετικά. Ξεκινώντας από μια ράβδο που κρέμεται από το ένα άκρο, φαντάστηκε ότι διασπάται σε σωμάτια που κινούνται όλα προς τα επάνω και υποστήριξε ότι το κοινό κέντρο βάρους όλων των σωματίων δεν μπορεί να υψωθεί ψηλότερα από το σημείο από το οποίο κατέρχεται το κέντρο βάρους της ράβδου. (Βλ. Σχ. 7.5.) Με παρόμοιους συλλογισμούς προσδιόρισε το μήκος ενός απλού εκκρεμούς που ταλαντεύεται με περίοδο ίση με την περίοδο της ράβδου και στη συνέχεια και το κέντρο ταλάντωσης της ράβδου. Η μελέτη των φυσικών εκκρεμών είχε αρχίσει. Διευρύνοντας κατά πολύ τον αριθμό των φαινομένων κίνησης που υπόκεινται σε ακριβή μαθηματική περιγραφή, ο Χόυχενς πρόβαλε ως συνεχιστής του έργου του Γαλιλαίου. Από τον Γαλιλαίο ώς τον Νεύτωνα, κανείς άλλος δεν συνέβαλε τόσο όσο αυτός στην πρόοδο της μαθηματικής μηχανικής. Από

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Κ

ΣΧΗΜΑ 7.5. Το σχέδιο του Χόυχενς για τη λύση του φυσικού εκκρεμούς. Η γραμμή των σφαιρών ΑΒ αντιστοιχεί σε μια στερεά ράβδο που καθώς ταλαντεύεται έχει μετακινηθεί εκεί από τη θέση AO. Η ράβδος θεωρείται ότι διασπάται στα συστατικά της μέρη όταν βρίσκεται σε κατακόρυφη θέση, ενώ η γραμμή CD των σφαιρών αντιστοιχεί στα χωρισμένα μέρη. Κάθε μέρος θεωρείται τότε ότι εκτρέπεται, έτσι ώστε να υψωθεί κατευθείαν επάνω. Η ευθεία AS ορίζεται από το ύ-ψος από το οποίο κατέρχεται κάθε μέρος της ράβδου. Η καμπύλη CE ορίζεται από τα ύψη στα οποία μπορούν να ανυψωθούν τα μέρη όταν χωριστούν μεταξύ τους. Εφόσον το κέντρο βάρους των μερών αφού χωριστούν μεταξύ τους δεν μπορεί να ανυψωθεί ψηλότερα από το κέντρο βάρους της ράβδου στο αρχικό της ύψος, το εμβαδόν του τριγώνου ABS πρέπει να ισούται με το εμβαδόν της καμπυλόγραμμης επιφάνειας CDE.

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

191

πολλές απόψεις, (Σχ. 7.5.) παρέμεινε επίσης και οπαδός του Καρτέσιου. Το σύμπαν του, αν και διέφερε στις λεπτομέρειες, ήταν το ίδιο αυστηρά μηχανοκρατικό όπως και το καρτεσιανό, κι ο τρόπος που αντιμετώπισε ο Χόυχενς τη μηχανική με την κινηματική υπαγορευόταν από τις απαιτήσεις αυτού του σύμπαντος. Για τον Χόυχενς η μηχανική ήταν η επιστήμη των κινουμένων σωμάτων που μπορούν να αλληλεπιδράσουν μόνο με την κρούση. Η έννοια της δύναμης εμφανιζόταν μόνο στο πλαίσιο της κυκλικής κίνησης, οπότε, αντί να αντιστοιχεί σε κάποια επενέργεια σ' ένα σώμα, αντιστοιχούσε σε μια τάση που έχει ένα κινούμενο σώμα. Έτσι, ήταν ανάλογη με τη «δύναμη της κίνησης ενός σώματος» του Καρτέσιου, περίπου αυτό που εμείς ονομάζουμε ορμή του, έννοια αποδεκτή από τους μηχανοκρατικούς. Όταν ο Χόυχενς βρισκόταν στο απόγειο της σταδιοδρομίας του, μέλος της γαλλικής Ακαδημίας των επιστημών και μόνιμος κάτοικος Παρισιού, έκανε τη γνωριμία ενός ευφυέστατου νεαρού Γερμανού, του Γκότφριντ Βίλχελμ Λάιμπνιτς (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646-1716), που είχε πάει στο Παρίσι να συμπληρώσει τις σπουδές του. Ο Χόυχενς έγινε ο μέντορας του Λάιμπνιτς στα μαθηματικά και στη μηχανική και ο Λάιμπνιτς οδήγησε ορισμένα από τα συμπεράσματά του σε ένα υψηλότερο επίπεδο γενικότητας. Το 1686 ο Λάιμπνιτς αναστάτωσε τους φιλοσοφικούς κύκλους της Ευρώπης δημοσιεύοντας ένα άρθρο με τίτλο «Σύντομη απόδειξη μιας αξιομνημόνευτης πλάνης του Καρτέσιου»^^. Το κύριο θέμα του ήταν η καρτεσιανή αντίληψη για τη δύναμη της κίνησης ενός σώματος. Η βεβαιότητα του Λάιμπνιτς ότι η αντίληψη του Καρτέσιου ήταν λανθασμένη γίνεται φανερή από τον τίτλο. Ως υπόθεση της απόδειξής του ο Λάιμπνιτς δεχόταν ότι ένα σώμα που πέφτει από δεδομένο ύψος αποκτά όση δύναμη χρειάζεται για να το μεταφέρει ξανά στο αρχικό του ύψος αν δεν παρεμβαίνει κανένας εξωτερι34. Πρωτότυπος τίτλος στα λατινικά: Brevis demonstratio erroris memorabilis Cartesii.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

κός παράγων. Με κάπως διαφορετική διατύπωση η αρχή αυτή ήταν διαδεδομένη στη μηχανική του 17ου αιώνα από την εποχή του Γαλιλαίου. Βασιζόταν ουσιαστικά στην πεποίθηση ότι είναι αδύνατη η αέναη κίνηση και ο Λάιμπνιτς επέμενε σ' αυτή την αιτιολογία. Αν ένα σώμα που διανύει πέφτοντας τέσσερα μέτρα αποκτούσε δύναμη που να μπορεί να το ανυψώσει πέντε μέτρα, τότε η δύναμη που το κάνει να ανυψώνεται ένα επιπλέον μέτρο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για κάποιον άλλο σκοπό (στον οποίο θα συμπεριλαμβανόταν και η εξουδετέρωση της τριβής, που εμποδίζει την ιδανική ανύψωση στα τέσσερα μέτρα). Θα μπορούσε, δηλαδή, να αποκτηθεί κάτι εκ του μηδενός, γεγονός αδύνατο. Δεύτερον, ο Λάιμπνιτς θεώρησε ότι η ίδια δύναμη που απαιτείται για να ανυψώσει τέσσερα κιλά ένα μέτρο μπορεί να ανυψώσει ένα κιλό τέσσερα μέτρα. Ήταν μια αρχή που είχε χρησιμοποιήσει και ο ίδιος ο Καρτέσιος και υποστηριζόταν με ισχυρά επιχειρήματα. Αν τα τέσσερα κιλά χωρίζονταν σε τέσσερις μονάδες του ενός κιλού, το να ανυψωθούν η μια μετά την άλλη σε ύψος ενός μέτρου θα ισοδυναμούσε προφανώς με το να ανυψωθεί ένα κιλό τέσσερις φορές συνέχεια, ένα μέτρο κάθε φορά. Ας θεωρήσουμε τώρα ως μονάδα την ταχύτητα που αποκτά ένα σώμα πέφτοντας ένα μέτρο. Τέσσερα κιλά που πέφτουν ένα μέτρο πρέπει να αποκτούν μια δύναμη τεσσάρων μονάδων, και, σύμφωνα με τη διατύπωση του Καρτέσιου, η δύναμη που μεταδίδεται στο σώμα του ενός κιλού θα του προσδώσει ταχύτητα τεσσάρων μονάδων. Αλλη μια φορά όμως ο Γαλιλαίος πρόβαλλε ως εμπόδιο για τον Καρτέσιο, γιατί είχε αποδείξει ότι αν ένα σώμα που εκτινάσσεται προς τα επάνω με ταχύτητα μιας μονάδας υψώνεται ένα μέτρο, το σώμα που εκτινάσσεται με ταχύτητα τεσσάρων μονάδων θα υψωθεί δεκαέξι μέτρα. «Υπάρχει λοιπόν μεγάλη διαφορά [ήταν το συμπέρασμα του Λάιμπνιτς] ανάμεσα στην κινητήρια δύναμη και στην ποσότητα της κίνησης και, όπως επιχειρήσαμε να δείξουμε, η μια δεν μπορεί να υπολογιστεί από την άλλη. Από αυτό φαίνεται ότι αυτή η δύναμη πρέπει μάλλον να υπολο-

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

193

γίζεται από την ποσότητα του αποτελέσματος που μπορεί να προκαλέσει- από το ύψος, επι παραδείγματι, στο οποίο μπορεί να ανυψώσει ένα βαρύ σώμα δεδομένου μεγέθους και είδους, αλλά όχι από την ταχύτητα που μπορεί να προσδώσει στο σώμα». Η διατήρηση της ποσότητας της κίνησης ήταν ένα από τα βασικά σημεία της καρτεσιανής φυσικής φιλοσοφίας και η ίδια η αρχή της διατήρησης συμφωνούσε με την κοσμοθεωρία του Λάιμπνιτς. Αν η δύναμη μπορούσε ποτέ να αυξηθεί, έλεγε, «το αποτέλεσμα θα ήταν ισχυρότερο από την αιτία, ή μάλλον θα υπήρχε μια μηχανική αέναη κίνηση, δηλαδή μια κίνηση που θα μπορούσε να αναπαράγει εκτός από την αιτία της και κάτι επιπλέον, πράγμα που είναι παράλογο. Αλλά αν η δύναμη μπορούσε να μειωθεί, στο τέλος θα εξαφανιζόταν εντελώς* γιατί, αφού δεν θα μπορούσε ποτέ να αυξηθεί, ενώ θα μπορούσε να μειώνεται, θα αναλωνόταν διαρκώς όλο και περισσότερο, κάτι που είναι χωρίς αμφιβολία αντίθετο προς την τάξη των πραγμάτων». Ούτε καν ο κόσμος συνολικά δεν μπορεί να αυξήσει τη δύναμή του χωρίς μια νέα εξωτερική ώθηση. Η δύναμη διατηρείται, αλλά ποιο είναι το μέτρο της; Ο Λάιμπνιτς υποστήριζε ότι η ταχύτητα δεν τη μετράει ικανοποιητικά. Μόνο ένα αποτέλεσμα που την εξαφανίζει εντελώς μπορεί να μετρήσει τη δύναμη και τέτοιο αποτέλεσμα είναι η ανύψωση ενός βάρους. Ο Λάιμπνιτς έλεγε, λοιπόν, ότι το γινόμενο του βάρους επί το ύψος από το οποίο πέφτει ή στο οποίο ανυψώνεται πρέπει να προτιμηθεί έναντι του γινομένου της μάζας επί την ταχύτητα. Το λάθος του Καρτέσιου ήταν ότι συνέχεε την ποσότητα της κίνησης με την κινητήρια δύναμη. Μπορεί αυτή καθ' εαυτή η δύναμη να μετρηθεί χωριστά από το αποτέλεσμά της; Το παράδειγμα που χρησιμοποίησε ο Λάιμπνιτς αφήνει να εννοηθεί ποια ήταν η απάντησή του. Το μέτρο της δύναμης είναι το γινόμενο της μάζας ενός σώματος επί το τετράγωνο της ταχύτητάς του, ο αριθμός του Χόυχενς. Ο Λάιμπνιτς υποστήριζε ότι η έννοια «ποσότητα κίνησης» είχε παρθεί από απλές μηχανές, όπως ο ζυγός. Όταν στρέφο-

125

Η

ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

νται οι βραχίονες ενός ζυγού που ισορροπεί, τα δυο βάρη είναι αντιστρόφως ανάλογα προς τις ταχύτητες τους και, αφού ισορροπούν, οι δυνάμεις τους φαίνεται να είναι ίσες. Μόνο σε τέτοιες περιπτώσεις, σε στατικές καταστάσεις, διατεινόταν ο Λάιμπνιτς, η δύναμη ισούται με την ποσότητα της κίνησης. Αναφερόταν στις στατικές δυνάμεις ως νεκρές δυνάμεις, ως αρχή ή τέλος μιας τάσης προς κίνηση (αυτή που αποκαλούσε conatus). Στην περίπτωση της ζώσας δύναμης, ωστόσο, της δύναμης που επενεργεί με ολοκληρωμένη όρμηση, το μέτρο δεν μπορεί να είναι η ποσότητα κίνησης. «Γιατί η ζώσα δύναμη είναι ως προς τη νεκρή δύναμη, ή η όρμηση είναι ως προς το conatus, ό,τι είναι η γραμμή για το σημείο ή το επίπεδο για τη γραμμή». Προφανώς, για τον Λάιμπνιτς, η ζώσα δύναμη {vis viva) ήταν κάτι πολύ περισσότερο από ένας αριθμός. Ουσιαστικό στοιχείο της ίδιας της ύπαρξης, ήταν φορτωμένη με μεταφυσικές σημασίες που επεκτείνονταν πολύ πέρα από το χώρο της μηχανικής. Η διατήρηση της vis viva ισοδυναμούσε για τον Λάιμπνιτς με την αιωνιότητα της δημιουργίας του Θεού. Στη μηχανική προσέφερε τη δυνατότητα καλύτερης κατανόησης πολλών προβλημάτων. Το πρώτο, βέβαια, ήταν η αύξηση της δύναμης στην ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση, το πρόβλημα που είχε χρησιμοποιήσει για να αποδείξει το λάθος του Καρτέσιου. Το δεύτερο ήταν η κρούση, για την οποία άντλησε πολλά στοιχεία από την ανάλυση του Χόυχενς, αλλά προχώρησε και πέρα από αυτή. Η ελαστικότητα αποτελούσε πάντα πρόβλημα για τον Χόυχενς και αντιμετώπισε την ιδανική περίπτωση ως κρούση των απόλυτα σκληρών σωμάτων. Σ' αυτήν την περίπτωση η κρούση ήταν στιγμιαία και η αρχική κίνηση συνεχιζόταν με αντεστραμμένη τη διεύθυνσή της. Ο Λάιμπνιτς επιχείρησε να αναλύσει τη δυναμική της ελαστικής κρούσης υποστηρίζοντας ότι η vis viva του κινούμενου σώματος μετατρέπεται σε ελαστική δύναμη καθώς το σώμα ακινητοποιείται, και αναγεννάται από την ελαστική δύναμη όταν προκύπτει μια νέα κίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ο Λάιμπνιτς επέκτεινε την ανάλυσή του για να συμπεριλάβει και την ανελαστική

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

216

κρούση. Όταν συγκρουστούν μεταξύ τους δυο ίσα κομμάτια μαλακού πηλού που κινούνται με ίσες ταχύτητες προς αντίθετες κατευθύνσεις, ακινητοποιούνται και τα δύο. Τι γίνεται η ζώσα δύναμη σ' αυτήν την περίπτωση; Ο Λάιμπνιτς παραδεχόταν ότι τα κομμάτια αυτά καθ' εαυτά χάνουν τη ζώσα τους δύναμη. «Αλλά αυτή η απώλεια της συνολικής δύναμης δεν μειώνει καθόλου την απαράβατη αλήθεια του νόμου της διατήρησης της ίδιας δύναμης στον κόσμο. Γιατί αυτή που απορροφάται από τα μικρότατα μέρη δεν χάνεται εντελώς από το σύμπαν, παρ' όλο που αφαιρείται από τη συνολική δύναμη των σωμάτων που συγκρούονται». Η θέση ότι η δύναμη που χάνεται από τα μεγάλα σώματα μεταδίδεται στα μέρη τους είχε μεγάλη σημασία για το μέλλον. Ο ίδιος ο Λάιμπνιτς την υποστήριζε α priori για να διασώσει την αρχή της διατήρησης της ζώσας δύναμης. Δεν αντιλαμβανόταν ότι η δύναμη των μερών (ας πούμε η κίνησή τους) μπορεί να μετρηθεί ως θερμότητα. Με τον Λάιμπνιτς εγκαταλείφθηκε η συστηματική προσπάθεια του Χόυχενς να περιοριστεί η μηχανική στην κινηματική, να αναλύονται οι κινήσεις χωρίς αναφορά στη δύναμη, και αυτός εισήγαγε τη λέξη «δυναμική» για να περιγράψει μια μηχανική βασισμένη στην έννοια της δύναμης. Ωστόσο, για τον Λάιμπνιτς η δύναμη ήταν έννοια διαφορετική από αυτή που χρησιμοποιεί η σύγχρονη φυσική ακολουθώντας τον Νεύτωνα. Η «δύναμη» όπως τη χρησιμοποιούσε ο Λάιμπνιτς μπορεί να μεταφραστεί πολύ εύκολα στον δικό μας όρο «κινητική ενέργεια». Όσο κι αν διέφερε η φιλοσοφία του για τη φύση από τη φιλοσοφία του Καρτέσιου, δεχόταν πάντως την υπόθεση ότι η δύναμη δεν είναι κάτι που εφαρμόζεται στα σώματα για να μεταβάλει την κίνησή τους, αλλά κάτι που διαθέτουν τα σώματα. Με την ιδέα του για τη νεκρή δύναμη ο Λάιμπνιτς πλησίαζε την άλλη αντίληψη, αλλά περιόριζε τη νεκρή δύναμη σε στατικές καταστάσεις. Αν και συνέκρινε την ελαστική δύναμη

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

με τη βαρύτητα, ως νεκρή δύναμη από την οποία μπορεί να προβάλει μια ζώσα, δεν προχώρησε ποτέ την ανάλυση πέρα από τις απλές λέξεις και μόνο. Το έργο του Λάιμπνιτς στη μηχανική εκμεταλλευόταν την προηγούμενη επιτυχία του Γαλιλαίου και του Χόυχενς, οι οποίοι είχαν εκφράσει τα αποτέλεσματά τους με λόγους της κλασικής γεωμετρίας. Τα όρια της γεωμετρίας περιόριζαν τη μηχανική ως επί το πλείστον σε προβλήματα στα οποία το πιο πολύπλοκο ζήτημα ήταν η σταθερή επιτάχυνση. Ο Χόυχενς είχε κατορθώσει να υπερβεί αυτά τα όρια σε ορισμένα προβλήματα και οι αποδείξεις του για την ισόχρονη ιδιότητα της κυκλοειδούς καμπύλης και για το κέντρο ταλάντωσης του φυσικού εκκρεμούς ήταν ανάμεσα στα μέγιστα επιτεύγματα μιας μηχανικής που εκφραζόταν με την κλασική γεωμετρία. Πριν από το τέλος του αιώνα, όμως, εφευρέθηκε ένα νέο μαθηματικό εργαλείο με τεράστια δύναμη, ο απειροστικός λογισμός. Ο ίδιος ο Λάιμπνιτς ήταν ένας από τους εφευρέτες του. Με τον λογισμό μπορούσαν να περιγραφούν με ακρίβεια και κινήσεις πιο πολύπλοκες, με τη βοήθεια των εννοιολογικών εργαλείων που ανέπτυξε η μηχανική κατά τη διάρκεια του αιώνα. Τα περισσότερα από τα σημαντικά βήματα στη μηχανική του 17ου αιώνα συνεπάγονταν τη διάψευση του Καρτέσιου. Αν και η μηχανοκρατία ισχυριζόταν ότι τα υλικά σωμάτια από τα οποία αποτελείται το σύμπαν διέπονται στις κινήσεις τους από τους νόμους της μηχανικής, η ακριβής περιγραφή των κινήσεων οδήγησε επανειλημμένα σε σύγκρουση ανάμεσα στη μηχανική και στη μηχανοκρατία. Αυτό ήταν περισσότερο εμφανές στην περιγραφή του Γαλιλαίου για την ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. Ο Καρτέσιος την αγνόησε και κατά τη διάρκεια του αιώνα δεν εφευρέθηκε κανένας επιτυχημένος μηχανισμός για να την εξηγήσει. Το επιχείρημα του Λάιμπνιτς για τη ζώσα δύναμη βασιζόταν τελικά στην άποψη του Γαλιλαίου για την ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. Στον Λάιμπνιτς η αντίθεση ανάμεσα στις δύο αντιλήψεις άρχισε να λύνεται με τροποποιήσεις της μηχανοκρατικής αντίληψης. Υποστήριξε ότι η φύση είναι μηχανική μόνο στο επίπεδο των φαινομένων και

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΉΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

W

ότι η τελική πραγματικότητα απαρτίζεται από κέντρα δράσης, μια αντίληψη εντελώς αντίθετη προς την απόλυτη παθητικότητα της ύλης της μηχανοκρατίας. Ακόμα και για τον Λάιμπνιτς, η «δύναμη» αναφέρεται στη δράση ενός σώματος και όχι σε επίδραση στο σώμα. Η ανάπτυξη της αντίληψης ότι η δύναμη είναι επίδραση που ασκείται σ' ένα σώμα για να μεταβάλει την κατάσταση της κίνησης του, μιας αντίληψης που συνέβαλε πολύ στην περαιτέρω επεξεργασία της μαθηματικής μηχανικής, εμποδίστηκε από τη μηχανοκρατία κατά τον 17ο αιώνα. Ο Τορικέλλι είχε δείξει τι θα μπορούσε να προσφέρει αυτή η αντίληψη στη μαθηματική μηχανική, αλλά με όρους που δεν μπορούσε να δεχτεί η μηχανοκρατία. Έμενε στον Ισαάκ Νεύτωνα να ασχοληθεί ξανά μ' αυτή και να τη χρησιμοποιήσει τόσο για να επεκτείνει τη μηχανική όσο και για να αναμορφώσει τη μηχανοκρατία.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΟΓΔΟΟ

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΑΥΝΑΜΙΚΗ

ΤΤθέση του Ισαάκ Νεύτωνα στην ιστορία της επιστήμης γενιίίκά και στην ιστορία της επιστήμης του 17ου αιώνα ειδικότερα αναγνωρίζεται απ' όλους. Το επίτευγμα του Νεύτωνα δεν ήταν απλώς τεράστιο, έτσι ώστε να ξεχωρίζει ως ένα από τα μέγιστα κατορθώματα του ανθρώπινου νου, αλλά επιπλέον συνένωσε τις κύριες τάσεις της επιστήμης του 17ου αιώνα, λύνοντας σοβαρά προβλήματα που είχε αφήσει ανεπίλυτα η επιστημονική επανάσταση. Επιλύοντας τα προβλήματα, το έργο του κάθε άλλο παρά σήμανε το τέλος ή έστω κάποια διακοπή της επιστημονικής προσπάθειας. Όπως όλες οι μεγαλοφυείς δημιουργίες, τα συγγράμματά του για κάθε ζήτημα που έλυναν έθεταν και δυο καινούρια και το έργο του συνόψιζε μεν την επιστημονική επανάσταση του 17ου αιώνα, αλλά επίσης εγκαινίαζε τη φυσική επιστήμη του 18ου αιώνα. Ο Νεύτων επεξεργάστηκε σε τέτοιο βαθμό τη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση, αναμορφώνοντάς την εκ θεμελίων, ώστε μπόρεσε να αποτελέσει το πλαίσιο της επιστημονικής σκέψης στον δυτικό κόσμο άλλα διακόσια χρόνια. Υπάρχουν όμως κι άλλοι λόγοι που δικαιολογούν την ιδιαίτερη θέση του Νεύτωνα στην ιστορία της επιστήμης. Αφού δεν κατέστρεφε σχεδόν ποτέ τα γραπτά του -διασώθηκαν στοίβες ολόκληρες με χαρτιά που δεν έχουν παρά απλούς αριθμητικούς υπολογισμούς- η μελέτη του έργου του δεν περιορίζεται σε ολοκληρωμένα και επεξεργασμένα κείμενα. Κρατούσε δια-

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

220

βάζοντας πολυάριθμες σημειώσεις, που μας επιτρέπουν να προσδιορίσουμε τις σπουδαιότερες επιρροές που δέχτηκε, και από τα διάφορα τετράδια, που ανάγονται ώς τα φοιτητικά του χρόνια, μπορούμε να ακολουθήσουμε κι εμείς βήμα προς βήμα την πορεία που διέγραψε εξετάζοντας τη φύση. Το αποτέλεσμα είναι μια λεπτομερής εικόνα -μοναδική στην ιστορία της διανόησης- της προόδου ενός ανώτερου νου, μια εικόνα που μας επιτρέπει να κατανοήσουμε το έργο του Νεύτωνα όπως το συνέλαβε, και να το τοποθετήσουμε με ακρίβεια στο πλαίσιο της επιστήμης του 17ου αιώνα. Το πλαίσιο αυτό ήταν, αναπόφευκτα, η παραδεδεγμένη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση, που βοήθησε στα αρχικά βήματα του Νεύτωνα στην επιστημονική σκέψη. Ενώ ήταν ακόμα φοιτητής, ανακάλυψε τα κείμενα των μηχανοκρατικών, του Καρτέσιου, του Γκασαντί, του Χομπς, του Μπόυλ και άλλων. Ασπάστηκε αμέσως τις αντιλήψεις τους. Σημείωνε σ' ένα τετράδιο αποσπάσματα από τα έργα τους και τα ερωτήματα που ανέκυπταν, και πείστηκε για τα πλεονεκτήματα του μηχανοκρατικού ατομισμού. Όσα έγραφε στο τετράδιο ήταν τα πρώτα δείγματα των σκέψεων που τον απασχόλησαν ολόκληρη τη ζωή του σχετικά με τη βαθύτερη φύση του υλικού κόσμου. Πριν ακόμα από το 1675 οι σκέψεις του είχαν ήδη αποκρυσταλλωθεί σ' ένα σύστημα για τη φύση δικής του επινόησης. Εκείνη τη χρονιά παρουσίασε μια περιγραφή αυτού του συστήματος στη Βασιλική Εταιρεία με τίτλο «Υπόθεσις ερμηνεύουσα τις ιδιότητες του φωτός». Καθώς αφήνει να εννοηθεί ο τίτλος, το δοκίμιο ασχολούνταν κυρίως με την ερμηνεία ορισμένων οπτικών φαινομένων, ιδιαίτερα των περιοδικών φαινομένων των «δακτυλίων του Νεύτωνα», τους οποίους περιέγραφε σ' ένα χειρόγραφο που υπέβαλε μαζί με το δοκίμιο. Προχωρούσε όμως πολύ πέρα από την οπτική και παρουσίαζε ένα σύντομο αλλά πλήρως επεξεργασμένο μηχανοκρατικό σύστημα για τη φύση. Βασικό σημείο ήταν ο ισχυρισμός ότι ο χώρος είναι γεμάτος με αιθέρα, ένα ρευστό που αποτελείται από μικρότατα σωμάτια. Ο αιθέρας έχει μεταβλητή πυκνότη-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τα και την ικανότητα να αλλάζει τη διεύθυνση των σωματιδίων του φωτός που περνούν μέσα του. Όσον αφορούσε τα οπτικά φαινόμενα, το κύριο σημείο της «Υπόθεσης» ήταν να δείξει πως όλα τα φαινόμενα του φωτός μπορούν να εξηγηθούν με τέτοιες μεταβολές της διεύθυνσης. Εκτός από την οπτική χρησιμοποίησε τον αιθέρα και για να εξηγήσει φαινόμενα τόσο διαφορετικά μεταξύ τους όπως η αίσθηση και η μυϊκή δραστηριότητα, η συνοχή των σωμάτων, και το βάρος. Υποστήριζε ότι όλα τα σώματα αποτελούνται από συμπυκνωμένο αιθέρα και στην εξήγηση της συμπύκνωσής του στον ήλιο συμπεριέλαβε και την πρώτη δημόσια ασαφή διατύπωση του νόμου της παγκόσμιας έλξης. Καθώς η συμπύκνωση του αιθέρα στη γη συνεπάγεται τη συνεχή κίνηση του αιθέρα προς τη γη, φέρνοντας τα πυκνότερα σώματα προς τα κάτω και κάνοντάς τα να φαίνονται βαριά, έτσι και η συμπύκνωσή του στον ήλιο προκαλεί μια παρόμοια κίνηση η οποία διατηρεί τους πλανήτες στις τροχιές τους. Η «Υπόθεσις του φωτός» περιλαμβάνει όλα τα συνηθισμένα χαρακτηριστικά των μηχανοκρατικών αντιλήψεων για τη φύση. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των συλλογισμών του Νεύτωνα ήταν ο ρόλος που έπαιζαν σ' αυτούς ορισμένα φαινόμενα, φαινόμενα που ως επί το πλείστον εμφανίζονταν ήδη στο φοιτητικό του σημειωματάριο και τα οποία συνέχισε να παραθέτει σε κάθε παρουσίαση των συλλογισμών του, ώς την τελική τους διατύπωση στα «Ερωτήματα» που συνόδευαν την Οπτική. Έτσι, όπως ήταν φυσικό, εμφανίστηκαν και στην «Υπόθεση». Ένα τέτοιο φαινόμενο ήταν η συνοχή των σωμάτων, που στα μηχανοκρατικά συστήματα αποδίδεται συνήθως στη συμπλοκή των μερών, και εξηγείται από τον Καρτέσιο απλώς και μόνο με τη σχετική ακινησία των μερών. Ο Νεύτων δεν ήταν ικανοποιημένος με καμιά από τις δύο λύσεις του προβλήματος. Ένα άλλο πρόβλημα δημιουργούσε η διαστολή των αερίων. Όταν ο Ρόμπερτ Μπόυλ διατύπωσε την έννοια της πίεσης στον αέρα χρησιμοποίησε ως ανάλογο παράδειγμα την προβιά των ζώων. Όταν πιέζεται, οι τρίχες της λυγίζουν και ενώνονται, ενώ όταν παύει να ασκείται δύναμη επανέρχο-

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

222

vxaL στην αρχική τους θέση. Ωστόσο τα πειράματα αποκάλυψαν ότι ο αέρας μπορεί να διασταλεί χιλιάδες φορές σε όγκο και ο Νεύτων είχε πειστεί ότι ένα χονδροειδές μηχανικό ανάλογο όπως αυτό του Μπόυλ δεν μπορούσε να εξηγήσει διαστολές τέτοιου μεγέθους. Την προσοχή του τράβηξαν δυο τύποι χημικών φαινομένων. Σε μερικές αντιδράσεις παράγεται θερμότητα. Κατά την άποψη του Νεύτωνα η θερμότητα είναι αίσθημα που προκαλείται από την κίνηση των σωματίων από τα οποία αποτελούνται τα σώματα. Από πού άραγε προέρχεται η κίνηση όταν αναμειγνύονται σιγά-σιγά δυο ψυχρές ουσίες; Το ίδιο τού κινούσαν την περιέργεια και οι αντιδράσεις που φανέρωναν συγγένειες. Για να χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα που το θεωρούσε όμοιο με αυτού του είδους τις αντιδράσεις, δυσκολευόταν να εξηγήσει γιατί το νερό αναμιγνύεται με το κρασί αλλά δεν αναμειγνύεται με το λάδι. Μιλούσε για «κάποια μυστική αρχή της φύσης, σύμφωνα με την οποία τα υγρά συγχρωτίζονται με ορισμένα και δεν συγχρωτίζονται με άλλα». Μια μυστική αρχή ικανότητας συγχρωτισμού - οι λέξεις και μόνο ξανάφερναν στο προσκήνιο τα φαντάσματα των απόκρυφων ιδιοτήτων που είχε έρθει για να εξορκίσει η μηχανοκρατία. Είναι αλήθεια ότι όλα τα σημαντικά φαινομένα που απασχόλησαν τον Νεύτωνα σε όλη του τη ζωή είχαν μια κοινή ιδιότητα: ήταν όλα ακανθώδη προβλήματα, φαινόμενα που ήταν δύσκολο να εξηγηθούν με τις συνηθισμένες επινοήσεις της μηχανοκρατίας, με τα σχήματα, με τα μεγέθη και με τις κινήσεις των σωματίων. Βέβαια, ήταν επόμενο να υπάρχουν και κάποια φαινόμενα δύσκολα για τη μηχανοκρατία. Η θεωρία είχε βασιστεί στην υπόθεση ότι η πραγματικότητα της φύσης δεν είναι όμοια με τα φαινόμενα που αναπαριστούν οι αισθήσεις μας. Όπως είδαμε, οι μηχανοκρατικοί φαντάζονταν μικροσκοπικούς μηχανισμούς για να εξηγούν τέτοιες δυσκολίες. Για τον ίδιο λόγο, προφανώς, συγκρότησε κι ο Νεύτων την υπόθεσή του για τον αιθέρα. Είναι εν τούτοις φανερό ότι δεν έμεινε ικανοποιημένος με τις συνηθισμένες μηχανοκρατικές εξηγήσεις αυτών των

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

φαινομένων και το 1686 και το 1687, όταν έγραφε τις Αρχές του, τον αιθέρα των αρχικών συλλογισμών του είχαν αντικαταστήσει οι δυνάμεις μεταξύ των σωματίων. Είκοσι χρόνια αργότερα, στην πρώτη λατινική έκδοση της Οπτικής (1706), σ' αυτό που είναι σήμερα γνωστό ως 31ο Ερώτημα, ο Νεύτων έδωσε στις σκέψεις του την οριστική τους μορφή. «Δεν έχουν τα μικρά σωμάτια των σωμάτων κάποια ισχύ, ικανότητες ή δυνάμεις με τις οποίες επιδρούν από μακριά, όχι μόνο στις ακτίνες του φωτός κατά την ανάκλαση, τη διάθλαση και την έγκλισή τους, αλλά και μεταξύ τους, προκαλώντας ένα μεγάλο μέρος των φαινομένων της φύσης; Διότι είναι πασίγνωστο ότι τα σώματα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με τις έλξεις της βαρύτητας, του μαγνητισμού και του ηλεκτρισμού* και αυτές οι περιπτώσεις δείχνουν τη γενική κατεύθυνση και την πορεία της φύσης και καθιστούν πιθανό να υπάρχουν και άλλες ελκτικές δυνάμεις εκτός από αυτές. Διότι η φύση συμφωνεί απολύτως εν αρμονία προς τον εαυτό της». Το 31ο Ερώτημα παρουσιάζει στη συνέχεια λεπτομερώς τα στοιχεία που τεκμηριώνουν αυτόν τον ισχυρισμό. Πολλά προέρχονταν από τη χημεία. Όταν υγροποιηθεί το τρυγικό άλας (K2CO3) (ή, με την πιο γραφική έκφραση του 17ου αιώνα, ρέει per deliquium) πολύ δύσκολα μπορεί να διαχωριστεί από το νερό που έχει απορροφήσει. Προφανώς το τρυγικό άλας προσελκύει το νερό. Όταν χύνεται οξύ επάνω σε ρινίσματα σιδήρου και τα διαλύει, παρατηρείται ταυτόχρονα θερμότητα και αναβρασμός επειδή η αμοιβαία έλξη γίνεται αιτία να κινούνται ορμητικά τα σωμάτια για να πλησιάσει το ένα στο άλλο. «Και για τον ίδιο λόγο δεν παρατηρείται λάμψη όταν χύνεται λαμπικαρισμένο πνεύμα του οίνου στο ίδιο μικτό σπίρτο [του νίτρου]; Και γι' αυτό δεν εκρήγνυται το Pulvis fulminans [κυριολεκτικά, αστράπτουσα σκόνη], που αποτελείται από θείο, νίτρο και τρυγικό άλας, με μια έκρηξη πιο

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

203

απότομη και πιο σφοδρή από την πυρίτιδα, καθώς τα όξινα σπίρτα του θείου και του νίτρου ορμούν το ένα προς το άλλο, και προς το τρυγικό άλας, με τέτοια σφοδρότητα ώστε από τη σύγκρουση να μεταβάλλεται αμέσως το παν σε ατμούς και φλόγες;» Στις αντιδράσεις που παράγουν θερμότητα προσέθεσε κι εκείνες που φανερώνουν εκλεκτικές συγγένειες, όπως οι αντιδράσεις αντικατάστασης, στις οποίες όταν σε ένα όξινο διάλυμα προστίθεται κάποιο μέταλλο παρατηρείται καθίζηση ενός άλλου μετάλλου. Δεν είναι ελκτικές όλες οι δυνάμεις μεταξύ των σωματίων. Ορισμένα σωμάτια απωθούν το ένα το άλλο. Για τη διάλυση αλάτων σε νερό τέτοιες απώσεις είναι απαραίτητες, επειδή γίνεται αλατώδες όλο το διάλυμα παρ' όλο που το άλας είναι βαρύτερο από το νερό και θα κατέβαινε στον πυθμένα αν τα σωμάτιά του δεν αλληλοαπωθούνταν. Την ύπαρξη αυτών των δυνάμεων μαρτυρούν και φαινόμενα μη χημικά. Η συνοχή των σωμάτων και τα τριχοειδικά φαινόμενα φανερώνουν έλξεις, ενώ η διαστολή των αερίων οφείλεται στις απώσεις. Ποια είγαι η σχέση των έλξεων και των απώσεων; Στην άλγεβρα, έλεγε ο Νεύτων, τα αρνητικά αρχίζουν εκεί που τελειώνουν τα θετικά. Με παρόμοιο τρόπο, τα υλικά σωμάτια έλκουν το ένα το άλλο δυνατά όταν είναι κοντά και γίνονται αιτία της συνοχής των σωμάτων. Αν όμως ένα σωμάτιο απελευθερωθεί με κάποιο τρόπο και απομακρυνθεί πέρα από κάποια απόσταση, την έλξη αντικαθιστά μια άπωση έτσι ώστε ο ατμός του νερού, για παράδειγμα, διαστέλλεται και αποκτά τεράστιο όγκο. Η παραδοχή του Νεύτωνα ότι υπάρχουν δυνάμεις που επενεργούν μεταξύ των σωματίων της ύλης αποτέλεσε σημαντική ρήξη με την επικρατούσα μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση. Ο τρόπος που αντιμετώπισε τον μαγνητισμό είναι ένα διαφωτιστικό δείγμα αυτής της αλλαγής. Τον 16ου αιώνα ο μαγνητισμός ήταν το κατεξοχήν παράδειγμα των μυστηριωδών επιρροών που πιστευόταν ότι κυριαρχούν στο σύμπαν. Αντίστοιχα, οι μηχανοκρατικοί είχαν αισθανθεί υποχρεωμένοι να

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

εξηγήσουν τη μαγνητική έλξη εφευρίσκοντας έναν αόρατο μηχανισμό που να τη δικαιολογεί. Το ιδιο είχε κάνει και ο Νεύτων σε ένα νεανικό του γραπτό. Στα ώριμα έργα του η μαγνητική έλξη παρουσιαζόταν ως παράδειγμα των δυνάμεων που επενεργούν από απόσταση. Επίσης ο Νεύτων πλησίαζε εκείνους τους παλαιότερους τρόπους σκέψης και λόγω του ειδικού χαρακτήρα που είχαν οι δυνάμεις του. Στο 31ο Ερώτημα, όποτε αναφερόταν στις έλξεις και στις απώσεις μεταξύ των σωματίων, δεν εννοούσε μια δύναμη κοινή σε όλα τα σωμάτια με την οποία έλκουν τα κοντινότερα και απωθούν τα πιο μακρινά. Σε περιπτώσεις χημικών συγγενειών, παραδείγματος χάριν, ορισμένες ουσίες προσελκύουν μόνον ορισμένες άλλες. Οι απωστικές δυνάμεις που διατηρούν διαλυμένα τα άλατα θεωρούνταν ότι δρουν μόνο μεταξύ των σωματίων του άλατος, όχι μεταξύ του άλατος και του νερού. Δεν είναι να απορεί λοιπόν κανείς που οι επικριτές του Νεύτωνα πίστευαν ότι επέστρεφε στο ύφος της φυσιοκρατίας της Αναγέννησης και ότι υπέσκαπτε και αυτά ακόμα τα θεμέλια στα οποία βασιζόταν η επιστήμη. Ο ίδιος ο Νεύτων θεωρούσε ότι οι δυνάμεις ανάμεσα στα σωμάτια ήταν έννοια που απαιτούνταν για την τελειοποίηση της μηχανοκρατίας και καθόλου αντίθετή της. Προσθέτοντας στην ύλη και στην κίνηση μια τρίτη κατηγορία, τη δύναμη, επιδίωξε να συμφιλιώσει τη μαθηματική μηχανική με τη μηχανοκρατία. Γι' αυτόν η δύναμη δεν ήταν ποτέ μια συγκεχυμένη ποιοτική ενέργεια, όπως οι συμπάθειες και οι αντιπάθειες της φυσιοκρατίας της Αναγέννησης. Την τοποθέτησε σε ακριβή μηχανικά πλαίσια στα οποία η δύναμη μετριέται από την ποσότητα κίνησης που μπορεί να παράγει. Είναι αλήθεια ότι τις περισσότερες από τις δυνάμεις που αναφέρονται στο 31ο Ερώτημα δεν κατόρθωσε ποτέ να τις περιγράψει μαθηματικά. Σ' ένα ενδιαφέρον πείραμα με μια σταγόνα χυμό πορτοκάλι ανάμεσα σε δυο γυάλινες πλάκες προσπάθησε να αποδώσει ποσοτικά τις δυνάμεις των τριχοειδών φαινομένων. (Βλ. Σχ. 8.1.) Μετρώντας την απόσταση ανάμεσα στις πλάκες και την έκταση της επαφής με τη σταγόνα υπολόγισε την έλξη από το βά-

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

205

ΣΧΗΜΑ 8.1. Μέτρηση των τριχοειδών δυνάμεων. Οι δυο γυάλινες πλάκες είχαν μήκος περίπου μισό μέτρο, εφάπτονταν στο ένα άκρο και στο άλλο η μεταξύ τους απόσταση ήταν τόση ώστε η σταγόνα του χυμού να εφάπτεται και με τις δυο. Όταν ανυψώνεται το άκρο Α, το βάρος του χυμού ενεργεί αντίθετα προς την τριχοειδή έλξη και ο Νεύτων προσπάθησε να μετρήσει την τριχοειδή έλξη εξισορροπώντας τις δυο δυνάμεις.

ρος του χυμού που ανυψωνόταν. Στις Αρχές, απέδειξε ότι πρέπει να ισχύει ο νόμος του Μπόυλ αν τα σωμάτια του αέρα αλληλοαπωθούνται με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη προς τη μεταξύ τους απόσταση. Οι περισσότερες από τις δυνάμεις που αναφέρονται στο 31ο Ερώτημα παρουσιάζονταν μόνο με ποιοτικούς όρους, οι οποίοι υποδήλωναν απλώς τις ενδείξεις που φαίνονταν να αποδεικνύουν την υπάρξή τους. Κατά κανόνα, όμως, μπορούσαν όλες να αποδοθούν με ακριβή μαθηματική περιγραφή. Έτσι, για τον Νεύτωνα η έννοια της δύναμης ισοδυναμούσε με το μέσο με το οποίο μπορούσαν να εισαχθούν στη μηχανοκρατία οι απόψεις του Γαλιλαίου. Μάλιστα με μια δύναμη κατόρθωσε να ολοκληρώσει αυτό το εγχείρημα με λαμπρό αποτέλεσμα. Χωρίς την έννοια της δύναμης δεν θα μπορούσε να ανακαλυφθεί ο νόμος της παγκόσμιας έλξης. Με τον νόμο της παγκόσμιας έλξης η έννοια της δύναμης οδήγησε τη φυσική επιστήμη σε ένα άλλο, ανώτερο επίπεδο, που ξεχωρίζει από τότε ως πρότυπο επιστημονικής απόδειξης. Το ενδιαφέρον του Νεύτωνα για τη μηχανική ξεκινούσε από τα πρώτα του βήματα στη φυσική φιλοσοφία. Μια από τις επικεφαλίδες στο φοιτητικό του τετράδιο ήταν «Βίαιη κίνηση»

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

και το κείμενο ήταν μια σύντομη μελέτη για τα βλήματα, η οποία περιείχε μια προσπάθεια παρουσίασης της αρχής της αδράνειας. Πριν τελειώσει το 1664 είχε προχωρήσει ήδη πιο πέρα από την απλή προσπάθεια. «Καθετί παραμένει από τη φύση του στην κατάσταση στην οποία βρίσκεται, εκτός αν μεταβληθεί από κάποια εξωτερική αιτία, [δήλωνε], επομένως ένα σώμα αφού κινηθεί θα διατηρεί παντοτινά την ίδια ταχύτητα, την ίδια ποσότητα και κατεύθυνση της κίνησής του». Η ιδιάζουσα γλώσσα της πρότασης του Νεύτωνα προδίδει την επίδραση του Καρτέσιου, του οποίου διάβαζε τις Αρχές της Φιλοσοφίας, και το σύνολο των προτάσεων στις οποίες τη συμπεριέλαβε υποδηλώνει την επιρροή της μηχανοκρατικής αντίληψης για τη φύση. Επάνω από τις προτάσεις ο Νεύτων έγραψε τον τίτλο «Περί ανακλάσεων», που σημαίνει ότι τον απασχολούσε το πρόβλημα της κρούσης, ο μόνος τρόπος δράσης στην παραδεδεγμένη μηχανοκρατική αντίληψη για τη φύση. Πριν εγκαταλείψει το θέμα είχε φτάσει στο συμπέρασμα στο οποίο είχε καταλήξει και ο Χόυχενς περίπου πέντε χρόνια πριν, ότι το κέντρο βάρους δυο μεμονωμένων σωμάτων που συγκρούονται συνεχίζει να μένει ακίνητο ή να κινείται ομαλά σε ευθεία. Σε μια άλλη εργασία της ίδιας περίπου εποχής ο Νεύτων προχώρησε πέρα από τον Χόυχενς, συμπεριλαμβάνοντας και την περιστροφική κίνηση στην κρούση των σωμάτων και φτάνοντας στην αρχή της διατήρησης της στροφορμής. Στο κεφάλαιο με τίτλο «Οι νόμοι της κίνησης» κατέληξε σ' έναν γενικό τύπο για την κρούση δύο οποιωνδήποτε σωμάτων που έχουν και ευθύγραμμη και γωνιακή κίνηση. Ο τίτλος της εργασίας εκφράζει και πάλι το ευρύτερο πλαίσιο στο οποίο εντάσσεται. Στη δεκαετία του 1660, οι νόμοι της κίνησης σήμαιναν για τον Νεύτωνα τον νόμο της κρούσης. Παρ' όλα αυτά, άρχιζε να επικρατεί ένα νέο είδος έρευνας. Στις προτάσεις του «Περί ανακλάσεων» ο Νεύτων ασχολούνταν με την κίνηση σωμάτων διαφορετικού μεγέθους.

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

228

«Φαίνεται επομένως πώς και γιατί μεταξύ των κινουμένων σωμάτων μερικά απαιτούν μια πιο ισχυρή, πιο αποτελεσματική αιτία, κι άλλα κάποια λιγότερο ισχυρή για να παρεμποδίσει ή να ενισχύσει την ταχύτητά τους. Και η ισχύς αυτής της αιτίας αποκαλείται συνήθως δύναμη. Και καθώς αυτή η αιτία χρησιμοποιεί ή εφαρμόζει την ισχύ, τη δύναμή της, για να εμποδίσει ή να μεταβάλει την κατάσταση στην οποία βρίσκονται τα σώματα, λέγεται ότι επιδιώκει να μεταβάλει την κατάστασή τους». Τι είναι δύναμη; Σύμφωνα με την επικρατούσα μηχανοκρατική αντίληψη, ένα μόνο μπορούσε να σημαίνει: «Δύναμη είναι η πίεση ή η ώθηση ενός σώματος σ' ένα άλλο». Με τη διατύπωση αυτή δεν θα διαφωνούσε ούτε ο Καρτέσιος, ούτε ο Γκασαντί, ούτε ο Μπόυλ. Ωστόσο ο Νεύτων έθετε ένα ερώτημα που αυτοί δεν είχαν θέσει. Ο Καρτέσιος, που έτεινε να θεωρεί ως αίτιο το κινούμενο σωμάτιο, είχε αναφερθεί στη «δύναμη της κίνησης ενός σώματος». Ο Νεύτων, από την άλλη μεριά, θεωρούσε τη δύναμη αφηρημένη ποσότητα που μπορούσε να μετρήσει τη μεταβολή της κίνησης ενός κινούμενου σώματος. Η μόνη πηγή της δύναμης που ήταν διατεθειμένος να παραδεχτεί τότε ήταν η κρούση, κι έτσι η «δύναμη», όπως τη χρησιμοποιούσε αυτός, δεν διέφερε οντολογικά από τη «δύναμη ενός κινούμενου σώματος» του Καρτέσιου. «Αν δυο σώματα ρ και r συναντήσουν το ένα το άλλο, η αντίσταση και στα δυο είναι η ίδια, διότι όσο πιέζει το ρ το r τόσο πιέζει και το r το ρ. Και συνεπώς πρέπει και τα δυο να υφίστανται την ίδια αλλοίωση της κίνησής τους». Είχε προηγηθεί πάντως ο ισχυρισμός του Καρτέσιου ότι όταν συγκρούεται ένα σώμα μπορεί να κερδίσει τόση μόνο κίνηση όση χάνει ένα άλλο, αλλά η θέση του Νεύτωνα εδραιωνόταν και πάλι σ' ένα υπόβαθρο μαθηματικής μηχανικής βασισμένο τόσο στον Γαλιλαίο όσο και στον Καρτέσιο. Η έννοια της δύναμης, ως αυτού που προκαλεί μια μεταβολή της κίνη-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σης, αποτέλεσε τον πυρήνα της συμβολής του στη μηχανική. Σε μια άλλη από τις πρώτες εργασίες του ο Νεύτων ασχολήθηκε με το πρόβλημα της κυκλικής κίνησης. Εκμεταλλευόμενος τα συμπεράσματα του Καρτέσιου, συνέλαβε τα βασικά στοιχεία της φύσης της κυκλικής κίνησης: για να ακολουθεί κυκλική πορεία ένα σώμα πρέπει να εκτρέπεται συνεχώς από τη φυσιολογική ευθύγραμμη πορεία του. Η προφανής προέκταση της άποψης που υιοθετούσε για την κρούση θα έπρεπε να οδηγήσει τον Νεύτωνα να διερευνήσει τη δύναμη που εκτρέπει ένα τέτοιο σώμα και το θέτει σε κύκλο. Ωστόσο, αντί να πάρει αυτή την κατεύθυνση στράφηκε κι αυτός, όπως και όσοι άλλοι ασχολήθηκαν στην αρχή με την κυκλική κίνηση, στην τάση απομάκρυνσης από το κέντρο την οποία ασκεί ένα σώμα αναγκασμένο να ακολουθεί κυκλική κίνηση, στη φυγόκεντρο δύναμη του Χόυχενς. Κι αυτός, όπως και ο Χόυχενς, αναζήτησε το ποσοτικό της μέτρο, πρόβλημα δύσκολο εφόσον η δύναμη μετρούσε τη συνολική μεταβολή της κίνησης που συμβαίνει κατά την κρούση. Για να χρησιμοποιήσει αυτή την έννοια στην κυκλική κίνηση φαντάστηκε το κινούμενο σώμα να χτυπά έναν άπειρο αριθμό όμοιων σωμάτων καθώς εκτρέπεται και κινείται σε κύκλο, ενώ όλη η κίνηση που μεταδίδεται στα άλλα σώματα μεταβιβάζεται και συγκεντρώνεται σε ένα από αυτά. (Βλ. Σχ. 8.2.) Μ' αυτόν τον τρόπο έφτασε στην ιδέα της συνολικής δύναμης που ασκείται από το σώμα σε μια περιστροφή (ίσης με τη συνολική κίνηση που προκαλείται στο άλλο σώμα), μια ιδέα παρόμοια με τη συνολική δύναμη της βαρύτητας που ασκείται σε ένα σώμα ενώ πέφτει, λόγου χάριν, επί ένα λεπτό, και επίσης παρόμοια με τη δύναμη μιας κρούσης. Με γεωμετρική ανάλυση που ξεκινούσε από ένα σώμα που διέγραφε τετράγωνο και πλησιάζοντας την κυκλική πορεία ως οριακό πολύγωνο με άπειρο αριθμό πλευρών, απέδειξε ότι η συνολική δύναμη σε μια περιστροφή είναι ως προς τη δύναμη της κίνησης του σώματος (ως προς την ορμή του, με τη δική μας ορολογία) ό,τι είναι η περιφέρεια του κύκλου ως προς την ακτίνα του. (Βλ. Σχ. 8.2) Αν διαιρέσουμε τη συνολική δύναμη με τον χρόνο ΐΉτΙυ που απαιτείται για μια περιστροφή, μπορούμε να

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

209

ΣΧΗΜΑ 8.2. (α) Το κυλινδρικό σώμα def υποχρεώνει το σώμα ο να κινηθεί σε κυκλική πορεία. Όταν το ο βρίσκεται στο c, τείνει να κινηθεί κατά μήκος της γραμμής eg και πιέζει τον κύλινδρο. Ας υποθέσουμε ότι το def αποτελείται από έναν αριθμό ξεχωριστών σωμάτων όπως αυτό στο / . Καθώς κινείται στον κύκλο, το σώμα ο πιέζει καθένα από αυτά, προσδίδοντάς του κίνηση. Ο Νεύτων υπέθεσε ότι όλη αυτή η κίνηση μεταβιβάζεται στο/, και η κίνησή του κατά μήκος του/Τι αποτελούσε το μέτρο της συνολικής δύναμης του σώματος ο μακριά από το κέντρο στη διάρκεια μιας πλήρους περιστροφής.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

(b) ΣΧΗΜΑ 8.2. (β)

Η ποσοτική θεώρηση της κυκλικής κίνησης από τον Νεύτωνα. Στο σχήμα αυτό το σώμα (στο β) κινείται διαγράφοντας το τετράγωνο abed μέσα στο κυλινδρικό σώμα. Ο Νεύτων έδειξε ότι η δύναμη στις τέσσερις γωνίες είναι ως προς τη δύναμη της κίνησης του σώματος ό,τι είναι το μήκος της πορείας του (ab + be cd da) ως προς την ακτίνα nb. Κατόπιν απέδειξε ότι όταν το τετράγωνο μεταβάλλεται σε πολύγωνο ισχύει η ίδια αναλογία, έως ότου, καθώς το πολύγωνο πλησιάζει τον κύκλο οριακά, ο λόγος γίνεται ο λόγος της περιφέρειας προς την ακτίνα.

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

232

αναγάγουμε τη λύση του Νεύτωνα στον δικό μας τύπο για τη φυγόκεντρο δύναμη (F = mv^lr), Ο Νεύτων χρησιμοποίησε αυτόν τον τύπο σε μια άλλη εργασία από τη δεκαετία του 1660 για να συγκρίνει τη φυγόκεντρο τάση της σελήνης με την επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της γης και για να συγκρίνει τις φυγόκεντρες τάσεις μεταξύ των πλανητών. Το δεύτερο αυτό πρόβλημα ήταν απλώς θέμα αντικατάστασης του τύπου του για τη φυγόκεντρο δύναμη στον τρίτο νόμο του Κέπλερ, αν θεωρήσουμε ότι οι πλανήτες κινούνται σε τέλειους κύκλους, και βρήκε ότι η τάση απομάκρυνσης μειώνεται αναλόγως προς το τετράγωνο της ακτίνας της τροχιάς. Στην περίπτωση της σελήνης βρήκε ότι η τάση απομάκρυνσής της από τη γη είναι το ένα τετράκις χιλιοστό της επιτάχυνσης της βαρύτητας στην επιφάνεια της γης, αριθμός που προσέγγιζε τη σχέση του αντιστρόφου τετραγώνου, αφού τοποθετούσε τη σελήνη σε απόσταση εξήντα φορές μεγαλύτερη από την ακτίνα της γης. Η εργασία του αυτή περιέχει τις βασικές ποσοτικές σχέσεις στις οποίες βασίζεται ο νόμος της παγκόσμιας έλξης. Πολύ αργότερα, ο Νεύτων είπε ότι το 1666 έκανε υπολογισμούς για να διαπιστώσει αν η δύναμη της βαρύτητας εκτείνεται και στη σελήνη και τη διατηρεί στην τροχιά της, και βρήκε ότι οι αριθμοί έλεγαν «σχεδόν». Αναφερόταν προφανώς σ' αυτό το κείμενο. Ωστόσο πρέπει να υπογραμμιστούν δύο σημεία. Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης απαιτεί μια ακριβή σχέση ανάμεσα στη μετρούμενη επιτάχυνση της βαρύτητας και στην επιτάχυνση της σελήνης. Η σχέση που είχε βρει ο Νεύτων ήταν απλώς προσεγγιστική. Χρησιμοποίησε για την ακτίνα της γης τον αριθμό που βρίσκεται στον Διάλογο του Γαλιλαίου, αριθμό που ήταν πολύ χαμηλός, και μόνο αργότερα μια ακριβής μέτρηση της γης του έδωσε τη δυνατότητα να τον διορθώσει. Στο μεταξύ η σχέση δεν ήταν ακριβής. Δεύτερον, στην εργασία του δεν χρησιμοποιούσε καθόλου την έννοια της έλξης. Σκεπτόμενος ακόμα στα πλαίσια της δεσπόζουσας μηχανοκρατικής αντίληψης, μιλούσε για τάση απομάκρυνσης αντί για έλξη λόγω βαρύτητας.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΣΧΗΜΑ 83. Το πείραμα για να

αποδειχθεί η κίνηση της γης. Το σχέδιο του Νεύτωνα με την πορεία ενός σώματος που αφήνεται ελεύθερο από την κορυφή Α του πύργου ΑΒ και πέφτει στη γη που περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της.

Μεσολάβησε ένα διάστημα μεγαλύτερο από δέκα χρόνια στο οποίο ο Νεύτων διέκοψε τη μελέτη της μηχανικής καθώς την προσοχή του απασχολούσαν η οπτική και τα μαθηματικά. Το 1679 έλαβε μια επιστολή από τον Ρόμπερτ Χουκ, γραμματέα τότε της Βασιλικής Εταιρείας μετά τον θάνατο του Χένρυ Όλντενμπουργκ, που του ζητούσε να συνεχίσει τη φιλοσοφική του αλληλογραφία. Στην απάντησή του ο Νεύτων αρνήθηκε να ξεκινήσει τακτική αλληλογραφία. Είχε «χαιρετιστεί με τη

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

234

φιλοσοφία», και λυπόταν για τον χρόνο που του είχε αποσπάσει. Δεν μπορούσε όμως και να το αφήσει έτσι και για να συμπληρώσει το γράμμα πρότεινε ένα πείραμα για να αποδείξει την περιστροφή της γης. (Βλ. Σχ. 8.3.) Το παλιό επιχείρημα εναντίον της κίνησης της γης υποστήριζε ότι ένα σώμα που πέφτει από έναν ψηλό πύργο θα πρέπει να πέσει δυτικά αφού η γη περιστρέφεται σε σχέση με την κατακόρυφη πορεία του. Ο Νεύτων πρότεινε αντίθετα ότι το σώμα θα πρέπει να πέσει ανατολικά επειδή η αρχική του εφαπτομενική ταχύτητα στην κορυφή του πύργου ξεπερνά την ταχύτητα της βάσης του πύργου. Ένα διάγραμμα έδειχνε την πορεία του σώματος ως μέρος μιας σπείρας που τελείωνε στο κέντρο της γης. Αυτό ήταν απροσεξία και ο Χουκ, που είχε υποστεί μια δημόσια ταπείνωση από τον Νεύτωνα, δεν μπορούσε να το αφήσει να περάσει. Η τροχιά ενός σώματος που υποτίθεται ότι πέφτει περνώντας μέσα από τη γη χωρίς αντίσταση δεν θα τελείωνε στο κέντρο. Η πορεία θα ήταν μάλλον ένα είδος έλλειψης και το σώμα θα επέστρεφε στο αρχικό του ύψος. Το συμπέρασμα προέκυπτε, έλεγε, από τη θεωρία του για την κίνηση σε τροχιά, η οποία συνεπάγεται την ύπαρξη μιας εφαπτομενικής κίνησης και μιας κεντρικής έλξης. Ο Νεύτων δεν ήταν άνθρωπος που δεχόταν εύκολα να τον διορθώνουν. Η απάντησή του ήταν κοφτή και ψυχρή όσο δεν γινόταν. Αναγνωρίζοντας το λάθος του, διόρθωνε την περιγραφή του Χουκ για την τροχιά, που δεν μπορούσε, έλεγε, να είναι κλειστή έλλειψη. Η απάντηση του Χουκ περιλάμβανε και δεύτερη βόμβα. Αν η κεντρική έλξη ήταν σταθερή, η τροχιά που πρότεινε ο Νεύτων θα ήταν σωστή, αυτός όμως θεωρούσε ότι η έλξη μειώνεται αναλόγως προς το τετράγωνο της απόστασης. Ο Νεύτων δεν απάντησε δεύτερη φορά, αλλά αργότερα παραδέχτηκε ότι η επιστολή του Χουκ αποτέλεσε το έναυσμα για να αποδείξει ότι όταν ένα σώμα περιστρέφεται σε ελλειπτική τροχιά γύρω από ένα κέντρο έλξης που βρίσκεται στη μία εστία, η δύναμη της έλξης πρέπει να μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα προς το τετράγωνο της απόστασης από την εστία. Έτσι, το 1679 ή το 1680, ο Νεύτων απέδειξε μια από τις δυο κύριες θέσεις στις οποίες βασίστηκε

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης. Γιατί το 1679 μπόρεσε να προχωρήσει περισσότερο απ' ό,τι το 1666; Όταν ολοκληρώθηκαν οι Αρχές, το 1686, ο Χουκ υποστήριξε ότι ο Νεύτων είχε ιδιοποιηθεί δικές του ιδέες. Οι ιστορικοί απέρριψαν σχεδόν όλοι τον ισχυρισμό του και οι πρώτες εργασίες του Νεύτωνα που αναφέρθηκαν πιο πάνω (εργασίες τις οποίες ο Χουκ δεν γνώριζε, βέβαια) δείχνουν πόσο είχε προχωρήσει πριν από την αλληλογραφία με τον Χουκ. Επιπλέον, για τον Χουκ η έλξη της βαρύτητας ήταν πάντα μια ιδέα που συζητιόταν με λόγια χωρίς να αποδεικνύεται μαθηματικά, ενώ η ορθότητα του νόμου της παγκόσμιας έλξης βασιζόταν εξ ολοκλήρου στις μαθηματικές αποδείξεις, τις οποίες μόνο ο Νεύτων παρείχε. Το 1666, πάντως, τον Νεύτωνα απασχολούσαν οι φυγόκεντρες τάσεις κι όχι οι κεντρικές έλξεις. Ο Χουκ ήταν ο άνθρωπος που αντέστρεψε το πρόβλημα και το τοποθέτησε σωστά, προσδιόρισε τα μηχανικά στοιχεία της τροχιακής κίνησης, μια εφαπτομενική ταχύτητα και μια κεντρική έλξη, κι έθεσε έτσι το ερώτημα με μορφή από την οποία μπορούσε να προκύψει η έννοια της παγκόσμιας έλξης. Ας προσθέσουμε ότι ο σπόρος του Χουκ έπεσε σε έδαφος έτοιμο να τον δεχτεί, όπου μπορούσε να ριζώσει και να βλαστήσει. Η χρονική στιγμή δεν μπορούσε να είναι καλύτερη. Η πρόταση του Χουκ για την ύπαρξη μιας κεντρικής έλξης ήρθε ακριβώς όταν οι συλλογισμοί του Νεύτωνα τον είχαν οδηγήσει να υποστηρίξει την ύπαρξη δυνάμεων ανάμεσα στα σωμάτια. Ήταν σε θέση να δεχτεί την ιδέα της έλξης πιο πρόθυμα από κάθε άλλη φορά. Η ιδέα της έλξης, με τη σειρά της, προσέφερε φυσικό περιεχόμενο στη μαθηματική αφηρημένη έννοια της δύναμης, προς την οποία είχε κινηθεί το προηγούμενο έργο του στη μηχανική. Με δυο λόγια, υπήρχαν τώρα όλοι οι παράγοντες που απαιτούνταν για να γεννηθεί η έννοια της παγκόσμιας έλξης. Ωστόσο, η αλληλογραφία με τον Χουκ δεν έφερε κανένα αποτέλεσμα εκτός από ένα χειρόγραφο που δεν το προόριζε για δημοσίευση και που αποδεικνύει ότι μπορούν να προκύψουν ελλειπτικές τροχιές από το αντίστροφο του τετραγώνου

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

215

της έλξης. Το 1679 ο Νεύτων συνερχόταν από έναν ψυχικό κλονισμό. Πέντε χρόνια ζούσε στο Καιμπριτζ ουσιαστικά απομονωμένος από τον υπόλοιπο επιστημονικό κόσμο. Τον Αύγουστο του 1684 δέχτηκε την επίσκεψη του Έντμουντ Χάλεϋ, που μελετούσε χωρίς επιτυχία το πρόβλημα της τροχιάς. Ο Χάλεϋ τον ρώτησε απερίφραστα ποια τροχιά θα ακολουθούσε ένα σώμα που κινείται σε τροχιά γύρω από ένα άλλο που το έλκει με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης. Έλλειψη, απάντησε ο Νεύτων. Πώς το ήξερε; Μα την είχε υπολογίσει. Ωστόσο, όταν πήγε να φέρει το χειρόγραφο, δεν το βρήκε. Σύντομα απέδειξε από την αρχή την πρόταση και το τελικό αποτέλεσμα της συνάντησης ήταν Οί μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας^^, το αθάνατο μνημειώδες έργο που διασφαλίζει τη θέση του Νεύτωνα στην ιστορία της επιστήμης. Φεύγοντας από το Καίμπριτζ, ο Χάλεϋ είχε την υπόσχεση του Νεύτωνα ότι θα του έστελνε την απόδειξη. Αυτό που έλαβε αργότερα το φθινόπωρο, και το υπέβαλε στη Βασιλική Εταιρεία, ήταν ένα σύντομο δοκίμιο για την κίνηση, το οποίο περιείχε τις βασικές θέσεις του τελικού έργου. Με την ενθάρρυνση της Εταιρείας ο Νεύτων συνέχισε και το ολοκλήρωσε και δημοσιεύτηκε τον Ιούλιο του 1687. Η ιστορία έχει αναγνωρίσει ότι χωρίς τον Χάλεϋ, που δεν ενθάρρυνε απλώς τον Νεύτωνα αλλά χρηματοδότησε και την έκδοση από τα δικά του πενιχρά εισοδήματα, οι Αρχές δεν θα είχαν γραφεί. Η άποψη αυτή είναι ίσως σωστή, αλλά συντέλεσαν κι άλλοι παράγοντες. Ο Νεύτων τον οποίο πλησίασε ο Χάλεϋ το 1684 ήταν ένας άνθρωπος που τον χώριζαν πέντε χρόνια από την κατάθλιψη του 1679 και πρόθυμος όσο ποτέ πριν να δεχτεί εξωτερικά ερεθίσματα. Η επιστολή του Χουκ το 1679 έτυχε να φτάσει σε μια κατάλληλη στιγμή της πνευματικής πορείας του Νεύτωνα και η επίσκεψη του Χάλεϋ το 1684 ήρθε εξ ίσου τυχαία σε μια ευτυχισμένη περίοδο της προσωπικής του ζωής. Την άνοιξη του 1684 ο Νεύτων είχε ξεκινήσει μια πραγματεία στα μαθηματικά, κάτι που υποδηλώνει ότι άρχιζε και 35. Philosnnhiae naturalis nrincinia mathematica.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

πάλι να κοιτάζει προς τα έξω, προς την επιστημονική κοινότητα. Ο Χάλεϋ έλαβε ένα σύντομο δοκίμιο για την κίνηση τον Δεκέμβριο του 1684, αλλά ο Νεύτων ασχολούνταν ήδη με εκτεταμένες αναθεωρήσεις που αύξησαν κατά πολύ το μέγεθος και το σχήμα του. Μπορεί ο Χάλεϋ να άνοιξε πρώτος την πηγή, αλλά αφού ανοίχτηκε οι Αρχές κύλησαν αβίαστα και απρόσκοπτα από την ανεξάντλητη δεξαμενή της μεγαλοφυίας του Νεύτωνα. Το πρώτο βιβλίο των Αρχών δεν λέει τίποτα για την παγκόσμια έλξη. Είναι μια πραγματεία για την ορθολογική μηχανική, που προετοίμασε το έδαφος για να συμπεριληφθεί και η τροχιακή κίνηση σ' ένα ενιαίο σύστημα μηχανικής που θα περιλάμβανε τόσο τα γήινα όσο και τα ουράνια φαινόμενα. Η σημασία των Αρχών έγκειται πολύ περισσότερο στο πρώτο βιβλίο παρά στο νόμο της παγκόσμιας έλξης. Στο πρώτο βιβλίο ο Νεύτων έφερε τη μηχανική του 17ου αιώνα στο υψηλότερο επίπεδο τελειότητας, τοποθετώντας τη στη θέση που διατηρεί από τότε, τη θέση του αναγνωρισμένου προτύπου μιας επιστήμης που αποδόθηκε με επιτυχία με μαθηματικούς όρους. Το βιβλίο αρχίζει με βασικούς ορισμούς και με τρεις νόμους για την κίνηση. Ο πρώτος νόμος διατυπώνει την αρχή της αδράνειας με τη μορφή που χρησιμοποιείται και σήμερα, αλλά η έννοια αυτή καθ' εαυτή απέρρεε άμεσα από τον Γαλιλαίο και από τον Καρτέσιο. Ο τρίτος νόμος, η αρχή της δράσης και της αντίδρασης, ήταν ιδέα του Νεύτωνα, αλλά μπορεί να θεωρηθεί και επέκταση στον κλάδο της μηχανικής των μεταβολών της κίνησης κατά την κρούση, που είχε αποδείξει προηγουμένως ο Χόυχενς. Από την άλλη μεριά, ο δεύτερος νόμος και οι ορισμοί που συνδέονται μ' αυτόν έγιναν αφορμή να εισαχθεί η έννοια της δύναμης στην ορθολογική μηχανική. Με την έννοια της δύναμης η κινηματική του Γαλιλαίου μπορούσε να συμπληρωθεί με την επιστήμη της δυναμικής. «Η μεταβολή της κίνησης είναι ανάλογη προς την κινητήρια δύναμη που εφαρμόζεται και γίνεται κατά τη διεύθυνση της ευθείας κατά την οποία εφαρμόζεται η δύναμη». Αν ερμηνευθούν αυστηρά, τα λόγια του Νεύτωνα λένε ότι F = IS.mv, όχι F = ήF=

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

238

{dldt)mv, όπως είναι οι μορφές του δεύτερου νόμου που είναι γνωστές σ' εμάς. Ο τρόπος με τον οποίο διατύπωσε τον νόμο ο Νεύτων φανερώνει αμέσως την προέλευση του από τις πρώτες του απόψεις για την κρούση και για τις απαιτήσεις της γεωμετρίας, με την οποία είχε παρουσιάσει τις Αρχές. Θεωρούσε ότι η συνάρτηση F = Ami^ τείνει οριακά στην F = ma όταν το Δί τείνει στο μηδέν. Με τον ορισμό της δύναμης συνδεόταν και ο ορισμός της μάζας, που διακρινόταν τώρα, πρώτη φορά, καθαρά από το βάρος. Οι νόμοι της κίνησης στις Αρχές πρέπει να συγκριθούν με την παλαιότερη μελέτη του, «Οι νόμοι της κίνησης». Σ' αυτή την παλαιότερη μελέτη οι νόμοι συνοψίζονταν σ' έναν γενικευμένο τύπο για την κρούση. Στις Αρχές περιόρισε την κρούση σε δύο πορίσματα των νόμων, όπου αντιμετωπιζόταν ως ειδική περίπτωση της αδρανειακής κίνησης. Η προσοχή του είχε προσηλωθεί τώρα στην κίνηση των σωμάτων όταν επιδρούν διάφορες δυνάμεις. Το πρώτο βιβλίο ασχολείται με την εφαρμογή των νόμων της κίνησης σε σημειακές μάζες, ιδιαίτερα σε σημειακές μάζες που κινούνται σε τροχιά γύρω από κέντρα έλξης. Για τον σκοπό αυτό ο Νεύτων εισήγαγε τον όρο «κεντρομόλος δύναμη», δύναμη που επιδιώκει να φτάσει στο κέντρο, για να τονίσει την αντίθεση με τη «φυγόκεντρο δύναμη», τον όρο του Χόυχενς. Ο όρος επαναλαμβάνει την ιδέα του Χουκ, που την είχε αναγγείλει στον Νεύτωνα με την αλληλογραφία του 1679, και η συνεισφορά του Χουκ δεν μπορεί να αγνοηθεί εφόσον, με την άποψη την οποία επαναλαμβάνει ο όρος, εκφράζεται η αρχική πρόοδος που επιτελέστηκε εξαιτίας του τρόπου με τον οποίο αντιμετώπισε ο Νεύτων την κυκλική κίνηση σε σχέση με τον τρόπο που την είχε αντιμετωπίσει ο Χόυχενς. Όταν ο Νεύτων άρχισε να συμπληρώνει τα κενά με απτές μαθηματικές αποδείξεις προχώρησε σε περιοχές στις οποίες δεν είχε πλησιάσει ποτέ ο Χουκ. Ο Νεύτων απέδειξε ότι οι τρεις νόμοι του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών μπορούν να συναχθούν από τη δυναμική. Ο νόμος των εμβαδών πρέπει να ισχύει σε όλες τις περιπτώσεις στις οποίες ένα κινούμενο σώμα παρεκ-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

κλίνει από την αρχική του πορεία λόγω κάποιας ελκτικής δύναμης. Όταν το μέγεθος μιας τέτοιας δύναμης μεταβάλλεται αντίστροφα προς το τετράγωνο της απόστασης, τα σώματα θα κινηθούν σε τροχιά που θα έχει το σχήμα μιας από τις κωνικές τομές - έλλειψης (ή κύκλου, του ορίου της) όταν η εφαπτομενική ταχύτητα είναι κάτω από μια κρίσιμη τιμή. Στην περίπτωση του αντιστρόφου του τετραγώνου μιας δύναμης, επιπλέον, τα σώματα που κινούνται σε τροχιά γύρω από ένα μόνο κέντρο έλξης πρέπει να υπακούουν στον τρίτο νόμο του Κέπλερ. Η σχέση του αντίστροφου τετραγώνου αρχικά είχε βέβαια προκύψει από την αντικατάσταση του νόμου της κεντρομόλου δύναμης στον τρίτο νόμο του Κέπλερ. Η απόδειξη ότι ο πρώτος νόμος του Κέπλερ, η ελλειπτική τροχιά, συνάγεται επίσης από το αντίστροφο του τετραγώνου μιας δύναμης ήταν εξαιρετικά δύσκολη. Ήταν μια από τις θεμελιώδεις προτάσεις στις οποίες στηρίχτηκε ο νόμος της παγκόσμιας έλξης. Ενώ το πρώτο βιβλίο ήταν αφιερωμένο σε ιδανικά προβλήματα σημειακών μαζών που κινούνται χωρίς τριβή, το δεύτερο βιβλίο ασχολούνταν με σώματα τα οποία κινούνται μέσα από ρευστά που έχουν αντίσταση, και ιδιαίτερα με τις κινήσεις αυτών των ρευστών. Το πρώτο βιβλίο βασιζόταν στα παλαιότερα επιτεύγματα του Γαλιλαίου, του Καρτέσιου και του Χόυχενς, τα οποία και επεξεργαζόταν και τα βελτίωνε. Για το δεύτερο βιβλίο υπήρχαν μόνο στοιχειώδη προηγούμενα, έτσι ώστε αποτέλεσε ουσιαστικά την αρχή της μαθηματικής δυναμικής των ρευστών. Αναπόφευκτα, το πρωτοπόρο αυτό έργο περιείχε σφάλματα, αλλά το ότι κατόρθωσε να συμπεριλάβει μια ολόκληρη καινούρια σειρά προβλημάτων στη σφαίρα της ορθολογικής μηχανικής δεν ήταν επίτευγμα λιγότερο εντυπωσιακό από το επίτευγμα του πρώτου βιβλίου. Το κυριότερο σημείο του δεύτερου βιβλίου ήταν η εξέταση των στροβίλων του Καρτέσιου. Ο Νεύτων απέδειξε ότι δεν μπορεί ποτέ να προκύψει από έναν στρόβιλο ένα σύστημα πλανητών που να κινούνται σύμφωνα με τους τρεις νόμους του Κέπλερ. Ακόμα πιο εντυπωσιακό ήταν ότι τεκμηρίωσε πως ένας στρόβιλος δεν μπορεί να είναι αυτοσυντήρητο σύστημα, αλλά συνεχίζει να

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

240

κινείται ομαλά μόνον εφόσον κάποια εξωτερική δύναμη συνεχίζει να στρέφει το κεντρικό του σώμα. Όπως το εξέφρασε αργότερα, το σύστημα των στροβίλων τελεί υπό την πίεση πολλών δυσχερειών. Αφού είχε προετοιμάσει το έδαφος στο πρώτο βιβλίο και είχε καταρρίψει το καρτεσιανό σύστημα στο δεύτερο, στο τρίτο βιβλίο ο Νεύτων στράφηκε στην εφαρμογή της δυναμικής του στο παγκόσμιο σύστημα. Η αστρονομία παρουσίαζε δύο συστήματα ενός κεντρικού σώματος που περιβάλλεται από δορυφόρους οι οποίοι υπακούουν στον τρίτο νόμο του Κέπλερ, το ηλιακό σύστημα και τον Δία με τους δορυφόρους του. Επικαλούμενος την αρχή της ομοιομορφίας συμπέρανε ότι το αντίστροφο του τετραγώνου των δυνάμεων που δρουν πρέπει να είναι της ίδιας φύσης. Ευτυχώς και γύρω από τη γη κινείται ένας δορυφόρος, αλλά σ' αυτήν την περίπτωση βέβαια μόνο ένας. Ακόμα κι αν ήταν δύο, που να κινούνται σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Κέπλερ, η απόδειξη του Νεύτωνα θα παρέμενε ελλειπής. Σκοπός του ήταν να αποδείξει όχι μόνο ότι οι δυνάμεις που διατηρούν διάφορους δορυφόρους στις τροχιές τους είναι της ίδιας φύσης, αλλά επίσης ότι είναι ίδιες με κάποια δύναμη γνωστή στον καθένα στη γη, με τη δύναμη που κάνει ένα μήλο να πέφτει στο έδαφος. Με δυο λόγια, ο νόμος της παγκόσμιας έλξης εξαρτάται από τη σχέση της κεντρομόλου επιτάχυνσης της σελήνης με την επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της γης - σχέση όχι προσεγγιστική όπως αυτή που είχε συναγάγει το 1666, αλλά ακριβής. Εδώ παρουσιαζόταν ένα άλλο πρόβλημα. Όσον αφορά τον ήλιο και τους πλανήτες, φαινόταν θεμιτό να τους αντιμετωπίσει ως σημειακές μάζες, και ακόμα και στην περίπτωση της σελήνης και της γης τα σώματα δεν είναι μεγάλα σε σχέση με την απόσταση που τα χωρίζει. Το πρόβλημα εμφανίζεται με το μήλο και τη γη. Εκ πρώτης όψεως, το μήλο στο δέντρο φαίνεται να απέχει τέσσερα-πέντε μέτρα από τη γη. Η σχέση που βρήκε ο Νεύτων απαιτεί να απέχει τέσσερις χιλιάδες μίλια. Δηλαδή ο Νεύτων χρησιμοποιούσε την απόσταση του μήλου από το κέντρο της γης. (Βλ. Σχ. 8.4.) Από αυτό απορρέει η με-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΣΧΗΜΑ 8.4. Η γη, η σελήνη και έ ν α μήλο. Η σχέση της κ ε ν τ ρ ο μ ό λ ο υ επιτ ά χ υ ν σ η ς της σελήνης, π ο υ απέχει α π ό τη γ η α π ό σ τ α σ η R , με την κεν τ ρ ο μ ό λ ο ε π ι τ ά χ υ ν σ η τ ο υ μήλου απαιτεί η α π ό σ τ α σ η τ ο υ μήλου α π ό τη γ η αντί d ν α είναι r + d, π ο υ στην π ρ ά ξ η ισούται με r. γάλη σημασία ενός αποσπάσματος που βρίσκεται στο πρώτο βιβλίο, στο οποίο ο Νεύτων εξέταζε την έλξη των σωμάτων που αποτελούνται από έλκοντα σωμάτια. Απέδειξε ότι μια ομοιογενής σφαίρα (ή μια σφαίρα που αποτελείται από ομοιογενείς φλοιούς), η οποία απαρτίζεται από σωμάτια που έλκουν με δύναμη που μεταβάλλεται αντίστροφα προς το τετρά-

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

242

γωνο της απόστασης, έλκει οποιοδήποτε σώμα έξω από αυτή με μια δύναμη ανάλογη προς την ποσότητα της ύλης της (ή της μάζας της) και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης του σώματος από το κέντρο της. Δηλαδή, μια τέτοια σφαίρα έλκει σαν να ήταν όλη της η μάζα συγκεντρωμένη στο κεντρικό της σημείο. Μ' αυτήν την απόδειξη και με την ακριβή σχέση μεταξύ της κεντρομόλου επιτάχυνσης της σελήνης και της επιτάχυνσης της βαρύτητας, ο Νεύτων ήταν έτοιμος να διατυπώσει το νόμο της παγκόσμιας έλξης: «Ότι υπάρχει μια δύναμη βαρύτητας την οποία διαθέτουν όλα τα σώματα, ανάλογη προς τις διάφορες ποσότητες ύλης που περιέχουν». Το σύμπαν αποτελείται από σημειακές μάζες οι οποίες αλληλοέλκονται με δύναμη ανάλογη προς το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης. Έχοντας συναγάγει τον νόμο της παγκόσμιας έλξης από τις δυναμικές αναγκαιότητες που προκύπτουν από τη φύση του ηλιακού συστήματος, ο Νεύτων τον χρησιμοποίησε έπειτα στο υπόλοιπο του τρίτου βιβλίου για να εξηγήσει κι άλλα, πιο σύνθετα φαινόμενα. Κατά τη διάρκεια της ζωής του Νεύτωνα είχε καθοριστεί ότι το μήκος ενός εκκρεμούς με περίοδο ενός δευτερολέπτου είναι μικρότερο στον ισημερινό απ' ό,τι στην Ευρώπη. Ο Νεύτων συνήγαγε το φαινόμενο με ποσοτική ακρίβεια από τον νόμο της παγκόσμιας έλξης. Οι παλίρροιες προσήλκυαν από καιρό το ενδιαφέρον του επιστημονικού κόσμου. Ο Νεύτων έδειξε ότι τις προκαλούν οι έλξεις του ήλιου και της σελήνης - μια σημαντική επαλήθευση της αμοιβαιότητας της έλξης της βαρύτητας. Απ' όλα τα τότε γνωστά ουράνια σώματα η κίνηση της σελήνης παρουσίαζε τις περισσότερες ανωμαλίες. Θεωρώντας τη σώμα που έλκεται και από τη γη και από τον ήλιο, ο Νεύτων μπόρεσε να δείξει ότι τις ανωμαλίες αυτές δικαιολογεί πιθανόν ο νόμος της παγκόσμιας έλξης. Το πρόβλημα ήταν ιδιαίτερα πολύπλοκο και η σεληνιακή θεωρία του Νεύτωνα έμεινε ελλειπής. Όταν την τελειοποίησαν οι αστρονόμοι τον 18ο αιώνα αποτέλεσε σπουδαία επαλήθευση του νόμου της παγκόσμιας έλξης. Ο Νεύτων είχε μεγαλύτερη επι-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τυχια με τη μετάπτωση των ισημεριών, την αργή ταλάντωση του άξονα της γης, και η πιο μεγάλη επιτυχία του ήταν η λύση του προβλήματος των τροχιών των κομητών. Έως τον Νεύτωνα οι κομήτες φαίνονταν να αντιστέκονται στις προσπάθειες να υπαχθεί η κίνησή τους σε κάποιο νόμο. Ο Νεύτων απέδειξε ότι η κίνησή τους διέπεται από τους ίδιους νόμους της δυναμικής που διέπουν και τις κινήσεις των πλανητών. Αν και ο Νεύτων είχε εφεύρει τον λογισμό κάπου είκοσι χρόνια πριν γράψει τις Αρχές και πριν τον εφεύρει και ο Λάιμπνιτς, που ασχολούνταν ανεξάρτητα με το ίδιο θέμα, δεν παρουσίασε το μεγάλο έργο του σ' αυτή τη γλώσσα. Γλώσσα της επιστήμης συνέχιζε να θεωρείται η γεωμετρία και αυτή χρησιμοποίησε. Μεταχειρίστηκε πάντως την ιδέα των τελικών λόγων και των λόγων εν τη γενέσει, που μοιάζουν από ορισμένες απόψεις με τα διαφορικά. (Βλ. Σχ. 8.5.) Οι έννοιες και τα συμπεράσματα του Νεύτωνα μπορούσαν να αποδοθούν εύκολα στη γλώσσα του λογισμού και τον 18ο αιώνα οι οπαδοί του χρησιμοποίησαν τον λογισμό του Λάιμπνιτς για να επεκτείνουν τα όρια της νευτώνειας μηχανικής. Η έλξη της βαρύτητας όπως τη συνέλαβε ο Νεύτων διαφέρει από τις δυνάμεις μεταξύ των σωματίων που αναφέρονται στο 31ο Ερώτημα της Οπτικής. Οι δυνάμεις αυτές θεωρούνταν ειδικές και όχι κοινές για όλα τα σωμάτια, ένας τύπος ύλης που επενεργεί μόνο σε άλλη ύλη σχετική μ' αυτή, όπως ο μαγνήτης έλκει τον σίδηρο αλλά δεν έλκει τον χαλκό. Η βαρύτητα, αντίθετα, θεωρούνταν έλξη με την οποία από τη φύση της η ύλη έλκει κάθε μορφή ύλης. Ήταν κοινή σε όλα τα σώματα και γι' αυτό επιβεβαίωνε ένα βασικό δόγμα της μηχανοκρατίας, την ουσιαστική ομοιότητα κάθε μορφής ύλης. Παρ' όλα αυτά, οι μηχανοκρατικοί αισθάνονταν αμέσως ανήσυχοι μόλις υποδηλωνόταν η ύπαρξη έλξεων. Το 1687, λίγο πριν δημοσιευθούν οι Αρχές, ένας νεαρός Ελβετός μαθηματικός που είχε πάει στην Αγγλία και είχε γνωρίσει τον Νεύτωνα έγραψε στον Χόυχενς και του ανήγγειλε ότι επρόκειτο να εκδοθεί ένα έργο περί του παγκοσμίου συστήματος. Ο Χόυχενς απάντησε ότι πολύ θα ήθελε να το δει, αλλά έλπιζε ότι δεν θα ήταν άλλη μια θεωρία

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

223

(b)

ΣΧΗΜΑ 8.5. (α) ο τελικός λόγος DB/AB (ή db/Ad) καθώς το D τείνει στο .4 και η ακτίνα GB φτάνει να συμπίπτει με την ακτίνα J Α είναι μια μαθηματική έννοια παρόμοια με το διαφορικό, (β) Ενα τυπικό διάγραμμα από τις Αρχές. Σύμφωνα με τον ορισμό του προβλήματος ξεχωριστές διακριτές κεντρομόλες ωθήσεις μεταβάλλουν τη διεύθυνση του σώματος στο Α, στο Β, στο C, στο Ζ), στο Ε και στο F. Τότε αυξάνεται και ο αριθμός των πλευρών του πολυγώνου και ο λόγος της σταθεράς κεντρομόλου δύναμης προς την ορμή στο Β είναι ο τελικός λόγος του BV προς το ΑΒ όταν το πολύγωνο τείνει προς μια λεία καμπύλη.

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

έλξης. Δυστυχώς, αυτό ακριβώς ήταν, και οι μηχανοκρατικοί αγανάκτησαν απαυδισμένοι. Τι ήταν η έλξη της βαρύτητας; Είτε είχε μηχανική αιτία, την οποία θα έπρεπε να εξηγήσει ο Νεύτων, είτε ήταν απόκρυφη ιδιότητα, πράγμα απαράδεκτο. Στο τέλος ο Νεύτων ενέδωσε στην κριτική σε σημείο ώστε να συμπεριλάβει άλλα οκτώ Ερωτήματα (από το 17ο ώς και το 24ο) στη δεύτερη αγγλική έκδοση της Οπτικής το 1717, στα οποία εξηγούσε τη δράση της βαρύτητας με έναν αιθέρα που γεμίζει το σύμπαν. Ο συμβιβασμός όμως ήταν ολοφάνερος, αφού ο νέος αυτός αιθέρας αποτελούνταν από σωμάτια που αλληλοαπωθούνταν από απόσταση. Δεν μπορεί να υπάρχει σοβαρή αμφισβήτηση ότι ο Νεύτων θεωρούσε τις δυνάμεις μεταξύ των σωματίων πραγματικές οντότητες και όχι απλώς φαινόμενες. Όταν δεχόταν να αναφερθεί στην αιτία τους τις απέδιδε απευθείας στις θεϊκές ενέργειες. Παραμένει ωστόσο το ερώτημα τι ήταν αυτό που έπεισε τον Νεύτωνα να δεχθεί μια νέα κατηγορία στην οντολογία του μηχανοκρατικού σύμπαντος, και η απάντηση πρέπει να συνδέεται κυρίως με το επιστημονικό του ιδεώδες. Μερικές επιστολές που ανταλλάχτηκαν λίγο μετά το 169Θ μεταξύ του Χόυχενς και του Λάιμπνιτς, στις οποίες συζητούσαν τη θεωρία του Νεύτωνα, ρίχνουν κάποιο φως στις διαφορές τους από τον Νεύτωνα. Οι πλανήτες δεν κινούνται απλώς σε ελλείψεις, έλεγε ο Λάιμπνιτς, αλλά επιπλέον κινούνται όλοι στο ίδιο επίπεδο στην ίδια κατεύθυνση γύρω από τον ήλιο. Με τη θεωρία του Νεύτωνα θα έπρεπε να μπορούν να κινούνται σε οποιοδήποτε επίπεδο σε οποιαδήποτε κατεύθυνση, άρα εν μέρει είναι αναγκαίο να καταφύγει κανείς στον στρόβιλο, που μπορεί και εξηγεί αυτά τα πράγματα. Οι επιστολές του Λάιμπνιτς επαναλάμβαναν τη βασική πεποίθηση της μηχανοκρατίας, ότι το σύμπαν είναι διαπερατό από την ανθρώπινη διάνοια. Αντίθετα, ο νόμος της παγκόσμιας έλξης φαινόταν να επιβάλλει ένα αδιαπέραστο παραπέτασμα που εμπόδιζε την κατανόησή του από ένα σημείο και πέρα. Δεκαπέντε χρόνια πριν από τις Αρχές, η απάντηση του Χόυχενς στη μελέτη του Νεύτωνα για τα χρώματα είχε προβάλει τις ίδιες επικρίσεις, ότι ο Νεύτων έδειχνε

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

225

απλώς πως οι ακτίνες που δημιουργούν το αίσθημα ενός χρώματος διαθλώνται διαφορετικά από αυτές που δημιουργούν το αίσθημα κάποιου άλλου, αλλά δεν εξηγούσε ποιες είναι οι διαφορές στο χρώμα. Το βασικό επίμαχο θέμα ανάμεσα στον Νεύτωνα και τους παραδοσιακούς μηχανοκρατικούς ήταν η προθυμία του να χρησιμοποιήσει ένα επιστημονικό ιδεώδες που αποδεχόταν εν τέλει το ανεξιχνίαστο της φύσης. Η έννοια της δύναμης ξεκαθάρισε ποια ήταν τα κεντρικά θέματα του επιστημονικού του ιδεώδους. Στο 31ο Ερώτημα, που δημοσιεύθηκε αρχικά το 1706, ο Νεύτων απάντησε στην κατηγορία ότι επανέφερε τις απόκρυφες ιδιότητες. «Δεν θεωρώ αυτές τις αρχές απόκρυφες ιδιότητες που υποτίθεται ότι προκύπτουν από τις ιδιαίτερες μορφές των πραγμάτων, αλλά γενικούς νόμους της φύσης, σύμφωνα με τους οποίους διαμορφώνονται και τα πράγματα* η αλήθειά τους εμφανίζεται σ' εμάς με τα φαινόμενα, αν και οι αιτίες τους δεν έχουν αποκαλυφθεί ακόμα. Γιατί αυτές είναι γνωστές ιδιότητες και μόνο οι αιτίες τους είναι απόκρυφες. Το να μας λένε ότι κάθε είδος πραγμάτων είναι προικισμένο με μια απόκρυφη ιδιαίτερη ιδιότητα με την οποία δρα και προκαλεί γνωστά αποτελέσματα, είναι σαν να μη μας λένε τίποτα* αλλά το να συνάγουν δυο ή τρεις γενικές αρχές της κίνησης από τα φαινόμενα και έπειτα να μας πουν πώς προκύπτουν οι ιδιότητες και η δράση όλων των υλικών πραγμάτων από αυτές τις γνωστές αρχές, θα ήταν ένα πολύ μεγάλο βήμα στη φιλοσοφία, έστω και αν δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμα οι αιτίες αυτών των αρχών: και άρα δεν διστάζω να προτείνω τις ανωτέρω αρχές της κίνησης, αφού είναι πολύ γενικής έκτασης, και να αφήσω να βρεθούν οι αιτίες τους.» Στο Γενικό Σχόλιο, που δημοσιεύτηκε το 1713 στο τέλος της δεύτερης έκδοσης των Αρχών, ο Νεύτων εξέφρασε την ίδια άποψη με την κλασική της μορφή. Ώς τότε, είπε, είχε εξηγήσει τα φαινόμενα με τη βαρύτητα, αλλά δεν είχε εξηγήσει την αι-

125 Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

τία της βαρύτητας. «Αλλά ώς τώρα δεν είχα μπορέσει να ανακαλύψω την αιτία αυτών των ιδιοτήτων της βαρύτητας από τα φαινόμενα, και υποθέσεις δεν κάνω* γιατί οτιδήποτε δεν συνάγεται από τα φαινόμενα πρέπει να ονομάζεται υπόθεση* και οι υποθέσεις, είτε είναι μεταφυσικές είτε φυσικές, είτε είναι των απόκρυφων ιδιοτήτων είτε μηχανικές, δεν έχουν θέση στην πειραματική φιλοσοφία». Υποθέσεις δεν κάνω - hypotheses ηοη fingo. Με μια έννοια τα λόγια είναι ολοφάνερα ανακριβή. Ο Νεύτων έκανε υποθέσεις, και μάλιστα υπερβολικές. Με την έννοια όμως ότι κράτησε έναν αυστηρό διαχωρισμό ανάμεσα στα αποδεδειγμένα συμπεράσματα και στις υποθέσεις που είχαν σκοπό να τα εξηγήσουν και ότι αρνήθηκε να αποδυναμώσει τις αποδείξεις με εικασίες, η δήλωση μπορεί να γίνει αποδεκτή. Έτσι, για τον Νεύτωνα η δύναμη ήταν έννοια αναγκαία για την περιγραφή των φαινομένων με μηχανικούς όρους. Η ορθότητά της βασιζόταν στη χρησιμότητά της στις αποδείξεις και όχι σε υποθέσεις που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την προέλευσή της. Ο Νεύτων πίστευε ότι η φύση είναι εν τέλει αδιαπέραστη από την ανθρώπινη διάνοια και ότι η επιστήμη δεν μπορεί να ελπίζει ότι θα γνωρίσει με βεβαιότητα το είναι των πραγμάτων. Αυτή όμως ήταν βασική αρχή της μηχανοκρατικής φιλοσοφίας του 17ου αιώνα και η συνεχής τάση των μηχανοκρατικών να φαντάζονται αόρατους μηχανισμούς πρόβαλε από την πεποίθηση ότι μια επιστημονική εξήγηση είναι έγκυρη μόνο όταν ανάγει τα φαινόμενα σε θεμελειώδεις οντότητες. Για τον Νεύτωνα, αντίθετα, η φύση ήταν κάτι δεδομένο, και μερικές πλευρές της ίσω^ να μην γίνονταν ποτέ κατανοητές. Όταν μπόρεσαν να δεχτούν τον ίδιο περιορισμό και άλλες επιστήμες, όπως η οπτική, η χημεία και η βιολογία, έπαψαν κι αυτές να παίζουν με φανταστικούς μηχανισμούς και, περιγράφοντας αντί να εξηγούν, διαμόρφωσαν αντιλήψεις κατάλληλες για τα φαινόμενά τους. Ο Νεύτων πίστευε ότι στόχος της φυσικής εί-

Η ΝΕΥΤΩΝΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ

248

ναι η ακριβής περιγραφή των φαινομένων της κίνησης με ποσοτικούς όρους. Έτσι, η έννοια της δύναμης μπορούσε να γίνει δεκτή στις επιστημονικές αποδείξεις ακόμα κι αν δεν είχε γίνει κατανοητή η βασική υπόσταση της δύναμης. Στο έργο του Νεύτωνα η δύναμη έκανε δυνατό τον συμβιβασμό ανάμεσα στην παράδοση της μαθηματικής περιγραφής, που την εκπροσωπούσε ο Γαλιλαίος, και στην παράδοση της μηχανοκρατίας, που την εκπροσωπούσε ο Καρτέσιος. Ενώνοντάς τες ο Νεύτων ανέδειξε το επιστημονικό έργο του 17ου αιώνα σε επίτευγμα τόσο μεγάλο ώστε να κάνει τους ιστορικούς να μιλούν για επιστημονική επανάσταση. Η σύγχρονη επιστήμη συνεχίζει να ακολουθεί τη δημιουργική πορεία της μέσα στα πλαίσια που εδραιώθηκαν μ' αυτό τον τρόπο.

ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ Μ Ε Λ Ε Τ Η

T

b έργα του Alexandre Koyre συντέλεσαν όσο κανείς άλλος παράγων στη διαμόρφωση των σύγχρονων αντιλήψεων για την επιστήμη του 17ο αιώνα. Δυστυχώς, το βασικό του έργο, Etudes Galileennes, (Παρίσι, 1939), δεν έχει μεταφραστεί στα αγγλικά, αλλά μικρότερα άρθρα που συνοψίζουν τα συμπεράσματά του έχουν αναδημοσιευτεί σε έναν τόμο που φέρει τον τίτλο Metaphysics and Measurement (Cambridge, Mass., 1968). Ένα άλλο βιβλίο του με τίτλο From the Closed World to the Infinite Universe (Βαλτιμόρη, 1957) παρουσιάζει επίσης τις απόψεις του Κοϋρέ γι' αυτή την περίοδο. Σχεδόν εξίσου σημαντικό όσον αφορά την κατανόηση των βασικών θεωρητικών ρευμάτων είναι του Ε.Α. Burtt, The Metaphysical Foundations of Modern Physical Science, αναθεωρημένη έκδοση (Λονδίνο, 1932). Υπάρχουν διαθέσιμα αρκετά εξαιρετικά συγγράμματα που ασχολούνται κυρίως με την επιστήμη του 17ου αιώνα. Ανάμεσά τους ξεχωρίζουν το έργο του Herbert Butterfield, The Origins of Modern Science, (Λονδίνο, 1950), και δυο βιβλία του Α. R. HaU, The Scientific Revolution (Λονδίνο, 1954) και From Galileo to Newton (Νέα Υόρκη, 1963), μια πιο πρόσφατη και χρονολογικά πιο περιορισμένη μελέτη. Πολύτιμες πληροφορίες παρέχονται στα κεφάλαια που αναφέρονται στον 17ο αιώνα σε δύο έργα που καλύπτουν πιο εκτεταμένες περιόδους. Το The Mechanization of the World Picture του Ε. J. Dijksterhuis, μετφρ. C. Dikshoom (Οξφόρδη, 1961), τελειώνει με τον 17ο αιώνα, ενώ το The Edge of Objectivity (Princeton, 1960) του C. C. Gillispie αρχίζει μ' αυτόν. Και τα δυο έργα δικαιολογημένα άσκη-

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

σαν μεγάλη επιρροή. Τέλος, ο δεύτερος τόμος της σειράς History of Science, επιμ. Rene Taton, μετφρ. AJ. Pomerans (Νέα Υόρκη, 1964), είναι ένα χρήσιμο έργο με λεπτομερή άρθρα στα οποία μπορούν να ανατρέχουν όσοι ενδιαφέρονται για την εξέλιξη των διαφόρων επιστημών ξεχωριστά. Η ανάπτυξη της θεωρίας της αστρονομίας από τον Κοπέρνικο ώς τον Κέπλερ υπήρξε το θέμα σεβαστού αριθμού συγγραμμάτων. Ο Κοϋρέ και πάλι συνεισέφερε κι εδώ μια σημαντική μελέτη. La rivolution astronomique, (Παρίσι, 1961), που δεν διατίθεται στα αγγλικά, αλλά κυκλοφόρησε η βιογραφία του Max Casper με τον απλό τίτλο Κέπλερ, μετφρ. C. Doris Hellman, (Νέα Υόρκη, 1959). Το βιβλίο του Arthur Koestler The Sleepwalkers, (Αονδίνο,1959), βιβλίο μεροληπτικό όσο κανένα άλλο, περιέχει ως κύριο χαρακτηριστικό του ένα ενδιαφέρον πορτραίτο και μια ανάλυση για τον Κέπλερ, τον οποίο ο Καίσλερ θαυμάζει σε βαθμό που να μειώνει οποιονδήποτε άλλον εμφανίζεται στο βιβλίο. Το έργο του W.Pauli, The Influence of Archetypal Ideas on the Scientific Theories of Kepler (Νέα Υόρκη, 1955) και το άρθρο του Gerald Helton, «Johannes Kepler's Universe: Its Physics and Metaphysics», American lournal of Physics, 24 (1956), 34θ-351,Jtεριέχουν σημαντικές αναλύσεις της σκέψης του Κέπλερ. Μια αξιόπιστη σύνοψη της συνεισφοράς του στην πλανητική θεωρία υπάρχει στο βιβλίο του J.L.E. Dreyer, History of the Planetary Systems from Thales to Kepler (Καίμπριτζ, 1906). Η βασική συνεισφορά του Κοϋρέ στην κατανόηση του έργου του Γαλιλαίου στη μηχανική αναφέρθηκε πιο πάνω. Έγραψε επίσης διάφορα άρθρα για τη μηχανική του 17ου αιώνα, από τα οποία θα αναφέρω μόνο δύο: Α Documentary History of the Problem of Fall from Kepler to Newton, (Transactions of the American Philosophical Society, New series. Τόμος 45ος, Μέρος 4o, 1955) και «An Experiment in Measurement», Proceedings of the American Philosophical Society, 97 (1953), 222-237. Ένας τόμος που συγκεντρώνει διάφορα άρθρα για κάθε πλευρά της σταδιοδρομίας του Γαλιλαίου, Galileo, Man of Science, επιμ. Ε. McMullin (Νέα Υόρκη, 1967), περιλαμβάνει και αρκετά σχετικά με τη μηχανική του, από τα οποία ιδιαίτερα σημαντικό είναι το ομώνυμο άρθρο, γραμμένο από τον επιμελητή της έκδοσης, McMullin. Από τις γενικές ιστορίες για τη μηχανική του 17ου

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

252

αιώνα, το βιβλίο του Ι.Β. Cohen, The Birth of a New Physics, (Garden City, Νέα Υόρκη, 1960), περιέχει μια σαφή παρουσίαση. Το βιβλίο του Ernst Mach, The Science of Mechanics: A Critical and Historical Account of its Development, μτφρ. T.J. McCormack, 6η έκδ. (La Salle Illinois, 1960), είναι μια κλασική κριτική ανάλυση, οργανωμένη κα τά βάση με ιστορικό τρόπο. Για όσους έχουν μεγάλη αντοχή, το βι βλίο του Rene Dugas, Mechanics in the Seventeenth Century, μετφρ. F. Jacquot (Neuchatel, 1958), περιέχει πολλές πληροφορίες σε μορφή μάλλον δύσπεπτη. Τελευταία υπήρξε μεγάλο ενδιαφέρον για την ερμητική παράδοση, κυρίως για ορισμένες μορφές που έζησαν πριν από τον 17ο αιώνα, όπως ο Παράκελσος και ο Μπρούνο. Το βιβλίο του Paolo Rossi, Francis Bacon: From Magic to Science, μετφρ. S.Rabinovitch (Λονδίνο, 1968) και του Walter Pagel, The Religious and Philocophical Aspects of van Helmonf s Science and Medicine (Supplements to the Bulletin of the History of Medicine, Αριθ. 2, Βαλτιμόρη, 1944) είναι δυο αξιοσημείωτες εξαιρέσεις που ασχολούνται και με θέματα του 17ου αιώνα. Για τη μηχανοκρατία υπήρξαν πολυάριθμες μελέτες. Το έργο του R.G. Collingwood, The Idea of Nature, (Οξφόρδη, 1945) αφιερώνει ένα κεφάλαιο σε μια οξυδερκή ανάλυση της αντίληψης του 17ου αιώνα για τη φύση. Το άρθρο της Marie Boas (αργότερα Marie Boas Hall), «The Establishment of the Mechanical Philosophy», Osiris, 10 (1952), 412-541, ερευνά ακριβώς αυτό που φανερώνει ο τίτλος του και μιλάει ιδιαίτερα για τον Ρόμπερτ Μπόυλ. Το βιβλίο του R. Harre, Matter and Method, (Λονδίνο, 1964), παρουσιάζει μια φιλοσοφική ανάλυση οργανωμένη ιστορικά. Ο κύριος όγκος των κειμένων που αναφέρονται στον Καρτέσιο δεν ασχολείται ευρύτερα με τον Καρτέσιο στα πλαίσια της επιστημονικής παράδοσης, αλλά τα περισσότερα βιβλία για την καρτεσιανή φιλοσοφία έχουν και κάτι για τις απόψεις του για την ύλη και για τη φύση. Ο Γκασαντί και η παράδοση του ατομισμού έχουν μελετηθεί πολύ λιγότερο, και κυρίως στη Γαλλία, αλλά υπάρχει ένα πρόσφατο βιβλίο του Robert Kargon, Atomism in England from Hariot to Newton (Οξφόρδη, 1966). Ο W.E.K. Middleton δημοσίευσε πρόσφατα το έργο του The History of the Barometer (Βαλτιμόρη, 1964). Η οπτική μελετήθηκε λιγότερο εκτεταμένα από ό,τι θα περίμενε κανείς, αλλά ένα εξαίρετο

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

έργο του Α.Ι. Sabra, Theories of Light from Descartes to Newton (Λονδίνο, 1967), που δεν φιλοδοξεί να παρουσιάσει την ιστορία των μεγάλων ζητημάτων του 17ου αιώνα, πλησιάζει περισσότερο από οτιδήποτε άλλο το θέμα της οπτικής. Το κλασικό σύγγραμμα του Vasco Ronchi, Histoire de la lumere, μετφρ. J.Taton (Παρίσι, 1956) είναι μια επισκόπηση της οπτικής γενικά, συμπεριλαμβανόμενου και του Που αιώνα. Έχουν δημοσιευτεί και αρκετά δικά μου άρθρα που ερευνούν πιο διεξοδικά θέματα που αναφέρονται εδώ: «The Development of Newton's Theory of Colors», Isis, 53 (1962), 339-358, «Isaac Newton's Coloured Circles Twixt Two Contiguous Glasses», Archive for History of Exact Sciences, 2 (1965), 181-196, «Uneasy Fitful Reflections on Fits of Easy Transmission», The Texas Quarterly, 10 (1967), 86-102, και «Huygens' Rings and Newton's Rings: Periodicity and 17th Century O p t i c s » , 1 0 (1968), 64-77. Οι πιο σημαντικές ιστορίες της θεωρίας της βιολογίας του 17ου αιώνα είναι στα γαλλικά: του Emile Guyenot, Les sciences de la vie aux XVHe et XVIIIe siecles (Παρίσι, 1941) και του Jacques Roger, Les sciences de la vie dans la pensee francaise du XVIIIe siecle (Παρίσι, 1963), που παρά τον τίτλο του αναφέρεται διεξοδικά στον 17ο αιώνα. Το έργο του Erik Nordenskiold, The History of Biology, μετφρ. L.B. Eyre (Νέα Υόρκη, 1935), η ευρύτερα αναγνωρισμένη ιστορία της βιολογίας, περιέχει πολλές πληροφορίες για τον 17ο αιώνα. Ο Χάρβεϋ έχει μελετηθεί σε μεγάλη έκταση. Υπάρχουν πολυάριθμες βιογραφίες, μεταξύ των οποίων είναι και του Robert Willis, «The Life of William Harvey, M.D.», στο The Works of William Harvey, M.D. (Λονδίνο, 1848) και του Geoffrey Keynes, The Life of William Harvey (Οξφόρδη, 1966). Πιο εξειδικευμένες μελέτες του έργου του για την καρδιά βρίσκονται στο The Discovery of the Circulation of Blood του Charles Singer (Λονδίνο, 1922) και στο άρθρο του H.P.Bayon, «William Harvey, Physician and Biologist», Annals of Science, 3 (1938), 59-118, 435-456 και 4 (1939), 65-106, 329-389. To πρόσφατο έργο του Walter Pagel William Harvey's Biological Ideas (Βασιλεία και Νέα Υόρκη, 1967), ένα αριστούργημα από έναν εξέχοντα ιστορικό της επιστήμης, τοποθετεί το έργο του στα πλαίσια της γενικότερής του θεώρησης της βιολογίας. Η εμβρυολογία του 17ον αιώνα μόλις τώρα αρχίζει να μελετάται λεπτομερώς, αλλά υπάρχει μια πρόσφατη

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

233

ογκώδης έκδοση από τον Howard Adelmann, το Marcello Malpighi and the Evolution of Embryology, 5 τόμοι (Ithaca, Νέα Υόρκη, 1966), με πρωτότυπα κείμενα και με τις σχετικές αναλύσεις τους. Το βασικό βιβλίο για τη χημεία του 17ου αιώνα, Les doctrines chimiques en France du debut du XVIIe a la fin du XVIIIe siecle της Helene Metzger (Παρίσι, 1923), παραμένει επίσης αμετάφραστο από τα γαλλικά. Η Metzger πέθανε πριν ολοκληρώσει την παρουσίαση όσων αναφέρονται στον τίτλο, αλλά κάλυψε τη χημεία του 17ου αιώνα τόσο στον προαναφερθέντα τόμο όσο και σ' έναν άλλο με τίτλο Newton, Stahl, Boerhaave et la doctrine chimique (Παρίσι, 1930). Υπάρχουν δύο θαυμάσια έργα που μαζί καλύπτουν την αγγλική χημεία του Που αιώνα. The English Paracelsians του Allen Debus (Λονδίνο, 1965) και Robert Boyle and Seventeenth-Century Chemistry της Marie Boas (Hall) (Καίμπριτζ, 1958). To δοκίμιο του Thomas Kuhn «Robert Boyle and Structural Chemistry in the Seventeenth Century», Isis, 43 (1952), 12-36, με τις είκοσι πέντε σελίδες του, είναι περισσότερο διαφωτιστικό από οποιοδήποτε άλλο ανάλογο γνωρίζω για τη χημεία της περιόδου της επιστημονικής επανάστασης. Η ανάπτυξη των επιστημονικών εταιρειών τον 17ο αιώνα υπήρξε το θέμα πολλών μελετών. Το βιβλίο της Martha Omstein, The Role of the Scientific Societies in the Seventeenth Century (Σικάγο, 1928) είναι η καθιερωμένη γενική ιστορία. Η Βασιλική Εταιρεία συνεχίζει να προσελκύει το ενδιαφέρον. Οι πιο πρόσφατες ιστορίες της είναι της Dorothy Stimson, Scientists and Amateurs, A History of the Royal Society (Νέα Υόρκη, 1948) και της Margery Purver, The Royal Society: Concept and Creation (Λονδίνο, 1967), από τα οποία το δεύτερο είναι ένα κάπως μαχητικό βιβλίο που επιχειρεί να επιβάλει ένα βακωνικό πρότυπο στην εταιρεία. Το έργο του Harcourt Brown Scientific Organizations in Seventeenth Century France, (Βαλτιμόρη, 1934), παρουσιάζει λεπτομερείς περιγραφές των γαλλικών εταιρειών στον αγγλόφωνο αναγνώστη. Δύο πρόσφατα βιβλία παρουσιάζουν κάπως διαφορετικές απόψεις για την επιστήμη στα πανεπιστήμια, το The Scholastic Curriculum at Early Seventeenth-Century Cambridge του William T.Costello (Καίμπριτζ, Mass., 1958) και του Mark Curtis, Oxford and Cambridge in Transition 1558-1642 (Οξφόρδη, 1959). Τα άρθρα του R.K.Merton «Science, Technology and Society in

125

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Seventeenth Century England», Osiris, 4 (1938), 360-632, και του Edgar Zilsel «The Sociological Roots of Science», American Journal of "Sociology, 47 (1941- 42), 544-562 είναι πρωτοπόρες μελέτες του κοινωνικού υποβάθρου της επιστημονικής επανάστασης. Ο A.R. Hall αμφισβήτησε τα συμπεράσματά τους με δυο άρθρα, «Merton Revisited», History of Science, 2 (1963), 1-16, και «The Scholar and the Craftsman in the Scientific Revolution», Critical Problems in the History of Science, επιμ. Marshall Clagett (Madison, 1962), σελ. 3-23. Δεν υπάρχει ιστορία της ανάπτυξης της επιστημονικής μεθόδου. Περισσότερο προσεγγίζει το θέμα το Theories of Scientific Method των R.M. Blake, C. J. Ducasse και Ε. Η. Madden (Seattle, 196Θ). To Ancients and Moderns του R. F. Jones (St. Louis, 1936) είναι μια σημαντική μελέτη των διαφόρων αντιλήψεων που συνδέονται με το επιστημονικό ρεύμα. Για τον Νεύτωνα υπήρξε τέτοια πληθώρα πονημάτων που δεν μπορεί να αναφερθεί καν εδώ. Έχουν γραφεί αρκετές βιογραφίες, οι πιο σημαντικές από τις οποίες είναι του David Brewster, Memoirs of the Life, Writings, and Discoveries of Sir Isaac Newton (Εδιμβούργο, 1855) και του Louis Τ. More, Isaac Newton, A Biography (Νέα Υόρκη, 1934). To βιβλίο του Frank Manuel A Portrait of Isaac Newton (Καίμπριτζ, Mass., 1968) αποτελεί μια λαμπρή ιστορική ψυχαναλυτική παρουσίαση που θα έπρεπε να διαβάσουν όλοι. Ο Κοϋρέ έγραψε διεξοδικά για τον Νεύτωνα, όπως και για κάθε σημαίνον θέμα της επιστήμης του 17ου αιώνα. Τα πιο σημαντικά του άρθρα έχουν συγκεντρωθεί σ' έναν τόμο με τίτλο Newtonian Studies (Καίμπριτζ, Mass., 1965). Μια άλλη βασική μελέτη που δεν μπορεί να αγνοηθεί είναι του LB. Cohen, Franklin and Newton (Φιλαδέλφεια, 1956). Ο John Herivel στο The Background to Newton's «Principia» (Οξφόρδη, 1965) παρουσιάζει μια λεπτομερή ανάλυση της εξέλιξης της δυναμικής του Νεύτωνα μαζί με όλες τις σχετικές πηγές. Μια άλλη συλλογή δοκιμίων που εκδόθηκαν με επιμέλεια των A.R. και Marie Boas Hall στο Unpublished Scientific Papers of Isaac Newton (Καί μπριτζ, 1962), περιέχει πολύτιμα εισαγωγικά σημειώματα, όπως και το Isaac Newton's Papers & Letters on Natural Philosophy, επιμ. LB.Cohen (Καίμπριτζ, Mass., 1958). Για τα μαθηματικά του Νεύτωνα αναμφισβήτητη είναι η αξία της επιμελημένης εργασίας του D.T. Whiteside

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

256

στη συλλογή The Mathematical Papers of Isaac Newton, 3 τόμοι και η έκδοση συνεχίζεται (Καίμπριτζ, 1967 και συνεχίζεται). Το άρθρο του Whiteside «Patterns of Mathematical Thought in the later Seventeenth Century», Archive for History of Exact Sciences, 1 (1961), 179388, μαζί με τα εισαγωγικά του σημειώματα στην έκδοση των μαθηματικών δοκιμίων είναι το καλύτερο έργο για τα μαθηματικά του Νεύτωνα. Ένα πρόσφατο τεύχος του Texas Quarterly (τομ. 10, No 3, 1967) με τον γενικό τίτλο «The Annus Mirabilis of Sir Isaac Newton» είναι μια συλλογή άρθρων που παρουσιάζουν μια ολοκληρωμένη εικόνα του σημερινού επιπέδου κατανόησης του έργου του Νεύτωνα. Δεν είναι δυνατό να κλείσουμε τη βιβλιογραφία χωρίς να υπογραμμίσουμε ότι τα περισσότερα από τα βασικά επιστημονικά έργα του 17ου αιώνα κυκλοφορούν στα αγγλικά. Είναι αλήθεια ότι έχουν μεταφραστεί μόνο δυο βιβλία του Κέπλερ από το The Epitome of Copernican Astronomy και ένα από το The Harmonies of the World στον 16o τόμο του Great Books of the Western World, επιμ. R. M. Hutchins (Σικάγο, 1952). Έχουν μεταφραστεί όλα τα έργα του Γαλιλαίου και τα περισσότερα διατίθενται στην αγορά. Μια μετάφρασηεπιτομή του έργου του Γκασαντί δημοσιεύτηκε τον 17ο αιώνα. Από τα δυο μεγάλα κλασικά έργα της οπτικής του τέλους του 17ου αιώνα, η Οπτική του Νεύτωνα γράφτηκε κατευθείαν στα αγγλικά και η Πραγματεία περί τον φωτός του Χόυχενς έχει μεταφραστεί. Δεν έχει μεταφραστεί κανένα άλλο έργο του Χόυχενς. Τα έργα του Μπόυλ παρουσιάστηκαν ως επί το πλείστον κατευθείαν στα αγγλικά και του Βαν Χέλμοντ αποδόθηκαν στα αγγλικά τον 17ο αιώνα. Ο Γκίλμπερτ έχει μεταφραστεί και κυκλοφορεί, και το ίδιο ισχύει και για τον Χάρβεϋ. Πρόσφατα μεταφράστηκε το έργο του Μαλπίγγι το σχετικό με την εμβρυολογία, μαζί με του Γκασαντί. Οι κλασικές μικροσκοπικές παρατηρήσεις του Χουκ, που δημοσιεύτηκαν στα αγγλικά παρά τον λατινικό τους τίτλο, ξαναεκδόθηκαν κατά διαστήματα από τότε, και τώρα κυκλοφορούν. Τα περισσότερα δοκίμια και τα έργα του Λάιμπνιτς έχουν μεταφραστεί. Κυκλοφορούν όλα τα σημαντικά έργα του Νεύτωνα, οι Αρχές σε μετάφραση, και επίσης ένα σημαντικό μέρος των δοκιμίων του. Η επιστημονική επανάσταση είναι πιο προσιτή μέσω των πρωτότυπων έργων της παρά από οσεσδήποτε δευτερεύουσες περιγραφές.

ΕΥΡΕΤΉΡΙΟ

A

Αδράνεια, 23, 47, 48, 84, 206 Ακαδημία, Γαλλική (Academie Frangaise), 155 Ακαδημία Μονμόρ. 155-156, 157 Ακαδημία του Πειράματος (Accadcmie royale des sciences), 154 Δοκίμια JCtQL φυσικών

7ΐεLQaμάτωv, 154 Ακαδημία T(i)v (Accademia dei Linkci), 154 Αλτροβάντι (Altrovanti, Ulisse), 119 Αλχάζεν (Alhascn), 70 Αλχημεία, 95-96,1Ί1 Ανατομία. 120,123,125,131, 167 σίΓ/κριτική ανατομία, 120

ΑνΟριυπίσκος, 146.162 Αντλία αέρος, 64, 68,167

Αόρατο Koλ>iγLO, 157 Αριστοτέλης, 5, 21, 22, 26, 29, 30, 38, 46, 57, 58, 62, 94,118,119,125,130, 150, 151,166 αριστοτέλεια μηχανική, 4,12, 21, 23, 25-26, 28, 30 αριστοτέ>.ε.ια ταξινομία, 119 αριστοτέ>>^ια φιλοσοφία, 3, 32, 37, 41, 44, 46, 56, 78, 150,156 αριστοτέλεια φυσιολογία, 124 Αρχιμήδης, 21 Αστρική παράλλαξη, 18, 19 Αστρονομία, 1-20,167 Ατομισμός, 55-56, 70,140, 170, 199 Αφροδίτη, 18,19

Βάκων, Βλ. Μπέικον. ΒαρΟολίνος (Bartholiiius, Thomas). 89 Βαρθώνειος πόρος, 120

238

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Βαρόμετρο, 60-69, 162, 164, 167 Βασιλική Εταιρεία, 81, 107, 153, 157,159-161, 199.212,215 Φίλοοοί} ικά ΠtπQaγμέva, 160

Bfcofi/.iog (Vesalius, Andreas), 119, 123. 124 Βιτέλος (Witelo). 70 Βοτανική, 117-119

Γαληνός, 123-124. 164 φυσιολογία τοι.', 123-124, 133, 164 Γαλιλαίο;, (Galilei, Galileo), χν, 3,17,18,21-34, 35, 43, 48,54,55,57,61,72, 151, 152, 154, 155. 156, 166, 170, 171, 172. 173, 174, 175, 176, 178. 179, 184, 187, 189, 192, 196, 205,207,211,216.218, 227 αδράνεια, 23, 25, 47. 48,170 Διάλο)Ός,2\.2'}>. 24. 25.29. 151,156,211 Κοπερνίκειο σύστημα, 22, 2425. 30. 31, 33 μαθιιματικός τον Μεγάλου Δούκα τη; Τοσκάν»];. 151 μηχανική. 22-24. 31-33.150151 ομαλά επιταχίίνόμενη κίνηση. 27.31,33,174,185, 194,206

παραβολική τροχιά, 27 Πιρί κινήοηυς, 20, 22, 31-32

Πραγματνά ς. 31-32. 61,150. 153 συνοχή τίυν σίυμάτίον, 61 Γεωκεντρικό σύστημα. 19-20 Γκασαντί, Πιέρ ((lassendi, Pierre), 43, 48, 55-58, 106,140-145.155, 162. 199, 207 αδράνεια. 48 ατομισμός, 55-56 εμβρυολογία, 140 σκεπτικισιιός, 57 Φιλοσοφικό Σύνταγμα, 55-56

Γκίλμπερτ, Γουίλιαμ (Gilbert, William), .35-41,44,53 fJtgi nw μαγνήτυν, 35-37. 40

Γκλάνδιλ (Glanvill, Joseph), 166167 Περαιτέρω, 167

Γκουίν, Νελ (Gwyn, Nell), 159 Γκράαφ, Ρενιέ ντε (Graaf, Regnierde), 142, 143 γρα(ριανό ωοβηλάκιο, 143 Γκρέσαμ (Gresham) Koλ/iγιo, 156. 158 Γκριμάλντι (Grimaldi. Francesco Maria). 78. 89 Γκριού, Νεεμία; (Grew, Nchcmiah), 137 Γκρύστεστ, Ρύμπερτ (Grosselesle, Robert), 164 Γλισσ())νειος κάψα. 120 Γουίλκινς, Τζων ( W ' i l k i n s , J o h n ) ,

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ

239

157 Γουόλις. Τζων (Wallis, Johii), 157 Γουόνταμ (Wadham), Κολ>^γιο. 157

Α Δίας, δορυφόροι του, 16, 19, 120, 219 Δκόνυμί] ονοματολο'/ία, 118 Δίη'αμη. 172-175,186.187. 193198

Εκκρεμές ρολόι. 185-188 Ρ.μβρυολογία, 138-148 Επιγένεοη. 139-140 Επιτάχυνση της βαρύτητας. 187,211-212,219 Ευκ/Οτίόκια ';ΐ:·ωμ{:τρ(α, 49 Εγκιόωτκτμός, 142

Ζ Ζο)ΐομός, 145-146 Ζϊοολογία, 118-119

Θερμόμετρο, 162, 167

I Ιατρομηχανική, 133-134,148 Ιατροχημεία, 94-98. 100, 104 Ιερά Εξέταση, 155

Καίμπριτζ, Πανεπιστήμιο, 78, 113,152,215 Καμεράριος, Ρ.Γ. (Camcrarius, Rudolf Jacob), 147 Κάρολος Β' (της A^f/λίας), 157, 159 Καρτέσιος (Descarles. Rene). 24. 42-59, 73-80, 84, 96. 106,115,122,131-141, 155,162,163,171-174, 177.178.180-185.191200, 206, 207-208, 216, 218.227 αδράνεια, 47,48, 74. 171 Λογ/:ς της Φιλοσοφίας. 47. 53.

187 6άρος, 51 Διοπτρική, 47, 73, 76

όυαδισμός, 44-45 δύναμη, 193 εμβρυολογία, 138-148 επιστημονικό ιδε(ί)δες, 57-58 κρούση, 47, 48, 172, 173, 175. 178.179, 180. 181, 182. 183,191, 194. 195,206, 207, 208,216,217 κυκλική κιν)]ση, 48-49 Λόγος περί της μεθόόοικ 45,

162 μαγνητισμός, 52-53 Μετεχυρολογία. 77

μηχανοκρατια. 45-56, 60 μηχανική, 171-175 οπτική. 51-53, 73-79. 83-85 Περιγραφή τον ανθρω-τίνον πώματος. 138

240

Η IYIKLOIHIH ΓΗΣ ΫΥΊΧΡΟΝΗΙ EILLITRMHI

Πραγματνία πtgί τον ανθρώπου, 132 Στοχασμοί, 155

στρόβιλοι, 48-51,73,219 συστηματική αμφισβήτηση, 45-46 φιΓ/όκεντρος δύναμη, 48-51, 171-174 φυσιολ(τ/ια, 133-136 χρώματα, 77-79 Κασίνι (Cassini. Giovanni Domenico), 158 Κενό. 48. 49. 56, 60-67. 73.131, 155,162, 171, 174 Κέπ/^ρ, Γιοχάννες (Kepler, Johannes), 3-18, 21, 25, 30,31, 34.35,43, 50, 70. 71.72. 73.211,217218,219 Διοτττρική, 73-76 Κοσμογραφικό μυστήριο, 3-4,

6-12 μηχανοκρατική θεώρηση του σύμπαντος, 6, 12 Νέα αστρονομία, 3, 6, 12, 24

νόμοι της κίν^ισης των πλανητών, 5, 6. 7, 8, 10, 12-16, 25, 164. 211,217,218. 222 «νόμος τίον ταχυτήτιυν». 8-12 οπτική, 69-78 ουράνια δυναμική, 4-6, 16,17, 25, 34 Το οπτικό μέρος της αστρονομίας. 70-71

Κικέρων, 166

Κολμπέρ, Ιωάννης Βαπτιστής (Colbert. Jean Baptistc), 158 Κομήτες, 6,17,222 Κοπέρνικος, xiv, 3-8,15-18,22, 23, 24, 25, 29-34, 54, 166,167,169,170 κοπερνίκειο σύστημα, 3-18, 26 Περί της περιστροφ7}ς των ουρανίων σφαιρών, 3

Κρόνος, δακτύλιοι του, 155 Κρυστάλλινες σφαίρες, 3-4, 8, 15,49 Κυκλοφορία του αίματος, 125-129,136,147 Κυτταρική δομή του ξύλου, 137 Λ

Λαβουαζιέ (Lavoisier, Antoine). 104, 114 Λάιμπνιτς. Γκότφριντ Βίλχελμ (Leibnitz, Gottfried Wiihelm). 148,191 δυναμική. 191-196 ζώσα δύναμη, 194-196 κρούση. 194 «Σύντομη απόδειξη», 191 Λέβενχουκ, Άντονι Βαν (Leeuwenhoek. Antony van). 121.122 Λεμερύ. Νικολά (Lcmcr>\ Nicolas). 97, 98,103, 111

Μαθήματα Χημείας, 97, 101

χημεία. 97-104 Λινναίος (Linnaeus - Carl von

241

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ

Lennee), 118 Λίνος (Linus, Franciscus-Francis Hall), 69 Λογιομός, απειροστικός, 152. 196, 222 Αοκ. Τζων (Locke John), 111 Λουδοβίκος ΙΔ', 157 Λούθηρος, Μαρτίνος, 165, 167 Λουκασιανή έδρα μαθηματικών, 152, 153

Μ Μάγιοου, Τζο^ν (Mayow, John), 104-109 Μάζα, 185.189,190,193,217, 221 Μαζαρίνος, καρδινάλιος, 157 Μαλμπράνς (Malebranche, Nicholas de), 88 ΜαλπΪΛ^/ι, Μαρτσέ>λο (Malpighi, Marcello), 120,141,142, 160 εμβρυολογία, 138-148 μαλπρ^/ιανά σωμάτια, 119 Πραγματεία περί βόμβνκος.

120 Μερσέν, Μαρέν (Mersenne, Mann), 43. 154, 155, 156, 161 Μηντ, Ρίτσαρντ (Mead. Richard). 136 Μηχανοκρατικί] αντίληψη για τη φύση, 8, 43, 45, 47, 48. 50-58,63, 68, 69, 70. 73, 78, 84, 90, 95, 96, 99, 102. 103, 104, 106,

108.109,111.113, 124, 128, 148 Μικροσκόπιο, 116, 120,122, 127,138, 141,143, 162, 167 Μονμόρ, Αμπέρ ντε (Montmor, Habert dc), 155 Μονμόρ, Ακαδημία, βλ. Ακαδημία Μονμόρ. Μόφετ, Τόμας (Moffet, Thomas), 116 Μπεγκέν, Ζαν (Beguin. Jean), 94 Μπέικον, Φράνσις (Bacon, Francis). 106,162.168, 169 βακωνικός (οφελιμισμός. 168, 169 Νέα Ατλαντίς, 179 Νέον Όργανον^ 162.163

Mjri-ρνέτ, Τόμας (Burnett, Thomas), 167 Μπορέλλι (Bt)relli. Giovanni Alfonso). 134. 136 Περί της κινήοεως τιον ζοχον,

134 Μπόυλ, Ρόμπερτ (Boyle. Robert), 58, 68-69. 78, 92. 100, 109-114.157, 164, 199,201.206, 207 «Η αποκατάσταση του νίτρου». 108 Νέα φνοίκομηχανικά

πειράματα. 68-69 νόμος του Μπόυλ, 69. 207 Σκεπτικιστής Χνμικός. 107. 108

Η iYlKPOTIilH THi ΪΥΤΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

242

χημεία, 106-115 Μιτράχε. Tiy.o (Brahe, Tycho). 6, 7.8.10.16. 27. 28 Μπρούνερ (Brumicr. .lohann Conrad), 119 Μποοέν. Γκασπάρ (Bauhin. Gaspare!), 117

Ν Νέος αστρρΓχς του 1527. 6, 17 Ν{;ύτο)ν. Ισαάκ (Ncwion. Isaac), 10. 50. 57. 59. 78-90. 111-114.152,153.160165,189.195-207,211227 αδράνειας, «ρχή. 25-26. 30-31 αιθέρας. θεο)ρία του. 49, 8485.86.90.199,200. 201.202. 224

Αοχές. 47. 53. 202, 205. 206. 214.215,216,217.222, 224,225 ατομισμός. 114 Βασιλική Εταιρεία. 157. 159. 160, 161.199,212. 215 «Βίαιη κίνηση». 205 Π νικό Σχό/.ίο. 205 όύναμη, 204-205, 207. 208-212 Εοϋ^τημα 31ο. 114. 202, 204. 205,222. 225 κεντρομόλος δύναμη. 218-221 μάζα. 217. 221 μαθηματικά, 204-207. 212, 214-218. 227 μηχανοκρατία, 201. 204. 205, 224,227

«Οι νόμοι της κίνηστις». 206, 217

Οπτική. 80. 85. 113, 200, 202. 222,224 οπτική. 69-78. 84, 86, 89, 90, 152.167,199. 200,212 Γταγκόαμια έλξη, 200. 205, 211-224 «Περί ανακλάαευ)ν», 206 «Υ.τ:όθεσις του φοτός, 85, 199-200 δ ύ ν α μ η , 208.

21J.217 φυσιοκρατία της Αναγέννησης. 204 χημεία. 202, 226 χριυμάτων θεωρία, 78-79. 8084. 165 Νιτρο-αέριο πνεύμα, 104. 105. 106 Ντίγκμπυ, Κένελμ (Digby, Kcnelm). 54

Ο Ό/.ντενμπουργκ. Χένρυ (Oldenbourg. Ileiir\'). 160,212 Ομαλά επιταχυνόμενη κίνηοΐ), 27,31,33,174,185, 194. 206 Οξφόρδης, Πανεπιστήμιο, 153. 157 Οπτική, 69, 70. 71, 73. 76. 77. 78. 84. 89,90, 152, 167. 199, 200.212 διάθλαση, νόμος της, 51. 72-

243

Ε>·ΡΕπΠΊΟ

81.164, 202 κυματική θεορία για το (fojc, 84-90 μηχανοκρατική αντίληψη για το cp(i)g, 73 οπτική πυραμίδα. 74-7.5 σωματιδιακή ϋι·03ρια για το φως. 51. 70-90 Όρμηση.21-22.17.S-176, 194

Ρέμερ (Rocmer, Olaus). 158 Ρεν, Κρίστοφερ (Wren. Christopher). 157 Ρέντι, Φραντσέσκο (Redi. Francesco), 146 Ρέυ. Τζων (Ray, John). 117-199. 161

Γπ'ΐκή ιστορία τωΐ' φυτών. Πάδουας, Πανεπιστήμιο. 123. 125.151,152. 164 Πανεπιστήμια και επιστήμη. 1.58-163 Παράκελσος (Paracelsus, Tlicophrastus Bombaslus von Hahenheim). 40. 9395.97.100, 101. 104, 106.109. 111 Πασκάλ. Μπλαιζ (Pascal. Blaise). 63-68. 135, 162. 163 Πειραματική μέθοδος. 162-165 Περώ, Κλ(!)ντ (Pcrrault. Claude). 120

Πίζα. Πανεπιστήμιο της. 151 Πλαντάντ. Φρανσουά ντε (Planiade. Francois de). 146 Πόρτα, ντελα (Pona. Giambattisia dclla), 72 Προσχηματισμός. 140-147 Πτολεμαϊκό σύστημα. 4-7 Πυθαγόρεια (ριλοσοφία. 1. 2. 50, 59. 170

117 Ρισελιέ. καρδινάλιος. 155 Ριτσιόλι (Riccioli. Ciiovamii Baiiista). 189 Ρος. Α/α;ξάντερ (Ross. Alexander), 166

Σ Σάβιλ. Χένρυ (Savillc, Henr>'). 153 σα6ιλιανές έδρες γε^υμετρίας και αστρονομίας. 153 Σβάμερνταμ (Swammerdam, Jan), 142 Σελήνη, 4. 6.17,38.51.211,219. 221 ΣαντΛ.εριανή έδρα φυσικής φιλοσοφίας, 153 Σκάλιγκερ, Ι.Κ. (Scaliger. Julius Caesar), 14 Σνελ (Snel, Willebrord). 76 Σορβόννη. 153 Σορμπιέρ. Σαμουέλ (Sorbicrc. Samuel), 157 Σουίφτ. ΤζύναΟαν (.Switi. Jonathan). 121-122

244

Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Σπα^^ριστές, 94 Σπερματοζωάρκχ, 122,138,153, 146 Στπλούτι, Φραντσέσκο (Stelluti, Francesco), 120,121 Στένο (Steno, Nickolas), 142 Σύλβιους (Sylvius, FranciscusFranz de la Boe), 120 Σχολαστικισμός, 28

Τ Τάισον, Έντουαρντ (Tyson, Edward), 120 Ταξινομία, 117-119 Τη/^εσκόπιο, 17,18, 72. 73, 76, 120,151,162,167 Τορικέλλι (Toricelli, Evangelista), 61-64, 155,165,174-177, 178, 181,197 Τοσκ(ίιντις, Μεγάλος Δούκας, 151 Τουρνεφόρ, Ζοζέφ Πιτόν ντε (Toumefort, Joseph Pitton de), 118

Φ Φαορικιος του Ακουαπεντέντε (Fabricius ab Aquapendente, Hieronymus), 123 Φερμά (Fermat. Pierre de), 76 ΦιΌιοκρατία της Αναγέννησης, 39-40, 42-47,95, 126, 140.169,204

Χ Χά>^ϋ, Έντμοντ (Halley Edmond), 215-216 Χάρόεϋ, Γουίλιαμ (Harvey, William), 122,123, 125139,141,143,147,148. 164 εμβρυολογία, 138-141

Περί της γενέσεως των ζώων, 138

Περί της κινήσεως της καρόιάς, 131 φυσιολογία, 146-149 Χαρτσέκερ, Νίκλαας (Hartsoeker, Niklaas), 144-146 Χέλμοντ, Τ(ι)άννης Βαπτιστής Βαν (Helmont, JeanBaptisie van), 40-44, 53. 95, 101,109 Χημεία, 2, 92-115 Χομπς (Hobbes Thomas), 43, 119 Χουκ, Ρόμιτερτ (Hooke. Robert), 78, 81,84,137, 160-161, 212-215 Βασιλική Εταιρεία, 159-161 Μικρογραφία, 81,137 Χόυχενς, Κρίστιαν (Huygens, Chrisliaan), 85-90,155. 158. 178-196, 206, 208, 216,217.218, 222, 224 αδράνεια, 178-196 Ακαδημία Μονμόρ, 155-157 Ακαδημία των επιστημο)ν, 168, 202

ΡΛΤΡΤΗΡΙΟ

245

εκκρεμές, περίοόος του, 186188 κρούση, 172-195, 206-208, 216217 κυκλοειδής καμπύλη. 189,196 οπτική, 69.70,71.73. 76, 77, 7 8 , 8 4 . 89. 90

Περί της κινήοεως των σωμάτων κατά την πρόσκρουση. 181

Πραγματεία περί τον φυπός, 89 φιΓ/όκεντρος δύναμη, 48-51, 171-174

Ο Μ· Ωαρισμός, 143-146

ο Richard Samuel VVestfall γεννήθηκε το 1924 ατο (.^olorado των Η . Π . Α . Πήρε το δ ι δ α κ τ ο ρ ι κ ό του α π ό το Π α ν ε π ι σ τ ή μ ι ο τον Yale και εν συνεχεία δίδαξε στα Πανεπιστήμια California Institute of Technology, University of Iowa και, από το 1%3 στο Πανεπιστήμιο της Indiana με τον τίτλο του διακεκριμένου Καθηγητή της Ιστορίας και της Φιλοσοφίας της Επιστήμης. Είναι μέλος της Εταιρείας της Ιστορίας της Επιστήμης (και πρόεδρός.της το 1977-78) της Αμερικανικής Ιστορικής Ε τ α ι ρ ε ί α ς της ΔιεΗνούς Α κ α δ η μ ί α ς της Ι σ τ ο ρ ί α ς τ η ς Επιστήμης, της Α μ ε ρ ι κ α ν ι κ ή ς Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημίόν και της Βασιλικής Φιλολογικής Εταιρείας. Έ χ ε ι δημοσιεύσει πολυίίριΗμα ά ρ θ ρ α γ ι α την επιστήμη του Π ο υ ακόνα, καθώς και τα 6ι6λία: Science and Religion in Seventeenth century England (1958), The Construction of Modern Science (1971), Never at Rest (198Θ), Force in Newton's Physics (1981), Essays on the Trial of (Galileo (1989), The Life of Isaac Newton (1993). To (>ι(>λίο του ISever at Rest τιμήθηκε με τα βραβεία Pfizer Prize και Leo (iershorv Prize το 1981. Ο R. VVestfall θ ε ω ρ ε ί τ α ι έ ν α ς α π ό τους κορυφαίους μελετητές της ι σ τ ο ρ ί α ς και ((ΐλοσο((ίας της Επιστήμης.