ΠΑΥΛΟΣ ΚΑΣΤΑΝΑΣ - ΠΡΟΣ Τ'ΑΣΤΡΑ

 

Η νύχτα πέφτει απαλά γύρω από την αρχαία πόλη. Δειλά-δειλά, αρχίζουν να αχνοφέγγουν τα πρώτα ουράνια φώτα. Οι άνθρωποι στέκονται ακίνητοι και κοιτούν προς τ’ άστρα ευλαβικά. Αρχίζουν νοητά να χαράζουν δεκάδες σχήματα στον ουρανό, σαν καλλιτέχνες που λαχταρούν να εκφράσουν την ψυχή τους. Ζωγραφίζουν αρκούδες, ψάρια, ήρωες, λιοντάρια και πτηνά, κι αλαφρώνουν έτσι την καρδιά τους απ’ το επιβλητικό άπειρο του έναστρου νυχτερινού ουρανού. Το ανεξήγητο μυστήριο των ουράνιων φώτων αντικαθίσταται από μια ολοζώντανη αναπαράσταση της Γης, γεμάτη από οικείες εικόνες. Σήμερα πια, γνωρίζουμε καλά τη φύση των άστρων, αλλά ο ουρανός δεν έχει χάσει τίποτα από τη μαγευτική επιβλητικότητά του. Αρκεί μια νυχτερινή βόλτα στην εξοχή, μακριά από τα φώτα της πόλης, για να γεμίσει η καρδιά μας με δέος και με μια αίσθηση ταπεινότητας μπροστά στο άπειρο των ουράνιων κόσμων. Χιλιάδες ηλιακά συστήματα φέγγουν πάνω απ’ το κεφάλι μας, χιλιάδες ήλιοι με αναρίθμητους πλανήτες. Πόσο μικρή και ασήμαντη μοιάζει η καθημερινότητα αλλά και η ίδια μας η ύπαρξη μπροστά στο μεγαλείο του Σύμπαντος! Κι όμως, ο άνθρωπος έχει αναπτύξει την ικανότητα να ερευνά και να κατανοεί σε πολύ μεγάλο βαθμό τη φύση του Σύμπαντος και τη θέση του μέσα σε αυτό. Αυτή είναι η μεγάλη αντίφαση του είδους μας. Απ’ τη μια το ελάχιστο της ύπαρξής μας, μέσα στα γιγάντια χρονικά διαστήματα και τις αδιανόητες διαστημικές αποστάσεις, και απ’ την άλλη το μέγιστο της ανθρώπινης νόησης και της αιώνιας δίψας μας για μάθηση. Αισθάνομαι ότι η γενιά μας είναι ιδιαίτερα τυχερή, γιατί μπορεί να ικανοποιήσει αυτή τη δίψα περισσότερο από κάθε άλλη εποχή. Ζούμε σε μια χρονική περίοδο όπου διαρκώς γίνονται εντυπωσιακές ανακαλύψεις σε όλους τους τομείς της Αστρονομίας. Άλλοτε διαβάζουμε για συναρπαστικά ευρήματα στο δικό μας πλανητικό σύστημα και την αστρική μας γειτονιά κι άλλοτε για νέους, παράξενους εξωπλανήτες ή για εξωτικά φαινόμενα που σχετίζονται με αστέρες νετρονίων, μαύρες τρύπες και μακρινούς γαλαξίες. Τι νόημα θα είχαν, όμως, όλες αυτές οι ανακαλύψεις και οι παρατηρήσεις, εάν περιορίζονταν στους κύκλους λίγων μόνο ειδικών; Πόση αξία έχει, άραγε, η επιστημονική γνώση, εάν δεν γίνεται κτήμα όλων μας; Πιστεύω ακράδαντα ότι η γνώση πρέπει να διαχέεται στην κοινωνία. Μόνο έτσι θα μπορέσουμε να βαδίσουμε προς το μέλλον ως ένας ενιαίος ανθρώπινος πολιτισμός. Μόνο έτσι θα μπορέσουμε να αξιοποιήσουμε το δυναμικό του νου μας και να ταξιδέψουμε τελικά προς τ’ άστρα.

Καλή ανάγνωση,
Παύλος Καστανάς


1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ:
ΑΠΟ ΤΗ ΓΗ ΜΕΧΡΙ ΤΑ ΠΕΡΑΤΑ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

Η σύγχρονη επιστήμη αποτέλεσε ένα ταξίδι στο άγνωστο,
όπου σε κάθε στάση μάς περίμενε ένα μάθημα ταπεινότητας.
Carl Sagan

1.1 ΣΥΝΤΟΜΗ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ

Κατά την αρχαιότητα, πριν από τη μεγάλη ανάπτυξη των θετικών επιστημών, ήταν επόμενο οι άνθρωποι να θεωρούν ότι η Γη είναι το κέντρο του κόσμου. Εξάλλου, όλα τα ουράνια σώματα –τα άστρα, ο Ήλιος, η Σελήνη και οι πλανήτες– έμοιαζαν πραγματικά να γυρίζουν γύρω από τη Γη, καθώς ακολουθούσαν καμπύλες τροχιές στον ουρανό από την ανατολή μέχρι τη δύση τους. Δεν πρέπει, λοιπόν, να μας εκπλήσσει το γεγονός ότι οι δοξασίες και οι κοσμοθεωρίες των αρχαίων λαών ήταν ως επί το πλείστον γεωκεντρικές. Οι Βαβυλώνιοι, που είχαν μερικούς από τους κορυφαίους μαθηματικούς και αστρονόμους της εποχής, θεωρούσαν ότι η Γη ήταν επίπεδη και κυκλική και ότι ένας στερεός θόλος περιείχε τα άστρα και συγκρατούσε το έξω «χάος». Λάτρευαν τους πλανήτες ως θεότητες και τους απέδιδαν την ικανότητα να επηρεάζουν τις ανθρώπινες ζωές ή να προλέγουν τα μελλούμενα. Ανάλογες αντιλήψεις συναντούμε και στην ιουδαϊκή παράδοση. Στον ελληνικό κόσμο, από τα Ομηρικά Έπη, αλλά και από τα έργα του Ησίοδου, φαίνεται ότι η επικρατούσα αντίληψη της προκλασικής εποχής για τον κόσμο είχε μεγάλες ομοιότητες με τη βαβυλωνιακή αντίληψη. Δηλαδή, η Γη ήταν ένας επίπεδος κυκλικός δίσκος, περικυκλωμένος από τον γιγάντιο ποταμό «Ωκεανό», ο οποίος αποτελούσε το σύνορο μεταξύ της Γης και του ουράνιου θόλου. Σταδιακά, όμως, η θεωρία της σφαιρικότητας της Γης υιοθετήθηκε από περισσότερους μελετητές, όπως ήταν ο Πυθαγόρας, ο Πλάτωνας και ο Αριστοτέλης. Ωστόσο, η Γη εξακολουθούσε να θεωρείται ακλόνητη στο κέντρο του κόσμου από τους περισσότερους φιλοσόφους και μαθηματικούς της εποχής. Φωτεινή εξαίρεση αποτέλεσε ο Αρίσταρχος ο Σάμιος (310-230 π.Χ.), ο οποίος φαίνεται ότι είχε προτείνει το ηλιοκεντρικό μοντέλο, χωρίς όμως να γίνει αποδεκτό από τους συγκαιρινούς του. Δυστυχώς, το σχετικό έργο του Αρίσταρχου δεν έχει διασωθεί, αλλά γνωρίζουμε γι’ αυτό από τις αναφορές του Αρχιμήδη και του Πλούταρχου. Πέρασαν σχεδόν 1.800 χρόνια για να έρθει δυναμικά στο προσκήνιο το ηλιοκεντρικό μοντέλο, χάρη στον Νικόλαο Κοπέρνικο (1473-1543). Ο Κοπέρνικος, στο έργο του De revolutionibus orbium coelestium1, έθετε τον Ήλιο στο κέντρο του Σύμπαντος, ενώ γύρω από αυτόν περιφέρονταν οι πλανήτες. Η ανατολή και η δύση του Ηλίου και οι κινήσεις των αστέρων οφείλονταν στην περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της. Επίσης, οι ανάδρομες κινήσεις των πλανητών στον νυχτερινό ουρανό οφείλονταν στο γεγονός ότι, εκτός από τους πλανήτες, και η Γη περιφερόταν γύρω από τον Ήλιο. Φοβούμε-νος τις αντιδράσεις της Καθολικής Εκκλησίας, ο Κοπέρνικος έδωσε εντολή ναδημοσιευτεί το έργο αυτό στο τέλος της ζωής του, το 1543. Κι έτσι, άφησε στην ανθρωπότητα μια πολύτιμη κληρονομιά, διότι, χωρίς να το γνωρίζει, το έργο του αποτέλεσε την πρώτη σπίθα της μεγάλης επιστημονικής επανάστασης που ακολούθησε. Πραγματικά, μετά από την έκδοση αυτού του βιβλίου, η ανθρωπότηταγυρίζει σελίδα. Ακολουθούν οι Γαλιλαίος (1564-1642), Kepler (1571-1630) και Νεύτωνας (1642-1726), που επιτυγχάνουν αυτό που φάνταζε ακατόρθωτο: εξηγούν τις κινήσεις των ουράνιων σωμάτων με αυστηρά μαθηματικό τρόπο, χωρίς να απαιτείται αναφορά σε υπερφυσικές και πνευματικές δυνάμεις. Κατασκευάζουν νέα μαθηματικά εργαλεία, δημιουργώντας μέσα σελίγα χρόνια την επιστήμη της Φυσικής και, μαζί με αυτήν, ένα εντελώς καινούργιο μοντέλο του κόσμου. Η συνεισφορά αυτών των γιγάντων της διανόησης φαντάζει ακόμα πιοεντυπωσιακή, εάν σκεφτούμε ότι η επικρατούσα θεωρία για τη φύση του κόσμου εκείνη την εποχή ήταν η θεωρία του Αριστοτέλη. Οι ιδέες του μεγάλου φιλοσόφου είχαν γίνει μέρος των θρησκευτικών δογμάτων της εποχής και αποτελούσαν την καθιερωμένη εικόνα του Σύμπαντος. Σύμφωνα με αυτήν, η ύλη με την οποία αλληλεπιδρούμε στην καθημερινότητά μας αποτελείται από τέσσερα βασικά στοιχεία: τη γη, το νερό, τον αέρα και τη φωτιά. Ωστόσο, τα αντικείμενα από τη Σελήνη και πέρα αποτελούνται από ένα πέμπτο στοιχείο, τον αιθέρα, που είναι αιώνιος και άφθαρτος και έχει την έμφυτη τάση να εκτελεί κυκλική κίνηση. Έτσι, για τους περισσότερους ανθρώπους του 16ου αιώνα, τα άστρα, οι πλανήτες και η Σελήνη ήταν τέλειες,πνευματικές οντότητες, ενώ ο ουρανός, στο σύνολό του, ήταν ένας υπερβατικός χώρος, ανεξήγητος και απροσπέλαστος για την ανθρώπινη σκέψη. Η Γη έστεκε ακίνητη στο κέντρο του Σύμπαντος, ενώ όλα τα άλλα σώματα,συμπεριλαμβανομένου του Ηλίου, περιφέρονταν γύρω της και της ασκούσαν μυστηριώδεις επιρροές. Όλα αυτά ανατράπηκαν από τους μεγάλους ερευνητές μέσα σε εντυπωσιακά μικρό χρονικό διάστημα. Μετά το έργο του Κοπέρνικου, ίσως το πιο αποφασιστικό εργαλείο της μεγάλης αυτής ανατροπής ήταν το τηλεσκόπιο του Γαλιλαίου, το οποίο κα- τασκευάστηκε από τον ίδιο για τη μελέτη του ουρανού. Παρατηρώντας τη Σελήνη μέσα από το τηλεσκόπιο, ο Γαλιλαίος ανακάλυψε κρατήρες, χαράδρες και οροσειρές, δηλαδή ευρήματα που δεν ήταν συμβατά με τον τέλειο και άφθαρτο αιθέρα. Αντίθετα, το βομβαρδισμένο τοπίο του φεγγαριού μαρτυρούσε ότι ήταν πλασμένο από υλικά παρόμοιας φύσης με αυτά που συναντούμε στη Γη, δηλαδή υλικά που διαβρώνονται, καταστρέφονται και αλλάζουν μορφή. Μια ακόμα πολύ σημαντική συνεισφορά του Γαλιλαίου στην επιστήμη αποτέλεσε η ανακάλυψη των δορυφόρων του Δία. Κάνοντας προσεκτικές παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιό του σε διαδοχικές νύχτες, ο Γαλιλαίος παρατήρησε ότι τα μικρά αυτά αντικείμενα περιφέρονταν γύρω από τον Δία. Το γεγονός αυτό αποτέλεσε ένα ισχυρότατο πλήγμα για το γεωκεντρικόσύστημα, διότι έδειχνε πως δεν ήταν υποχρεωμένα όλα τα ουράνια σώματα να περιφέρονται γύρω από τη Γη. Επίσης, όταν ο Γαλιλαίος έστρεψε το τηλεσκόπιό του προς τη λωρίδα του Γαλαξία, η οποία διασχίζει τον σκοτεινό νυχτερινό ουρανό, συμπέρανε –σωστά– ότι πρόκειται για το φως αναρίθμη- των άστρων. Επομένως, το Σύμπαν μας περιείχε πολύ περισσότερα άστρα απ’ όσα μπορούσε να διακρίνει κανείς με γυμνό μάτι. Μαζί με όλα αυτά, ο Γαλιλαίος έθεσε τις βάσεις της Κινηματικής, δηλαδή του κλάδου της Φυσικής που περιγράφει τις κινήσεις των σωμάτων. Δεν θα είναι, λοιπόν, υπερβολή να πούμε ότι ο σπουδαίος αυτός ερευνητής, μέσα από τις παρατηρήσεις και τα πειράματά του, διέλυσε μέσα σε ελάχιστα χρόνια την παλιά πνευματική εικόνα του ουρανού και, μαζί με αυτήν, δεισιδαιμονίες χιλιετιών. Περίπου την ίδια εποχή με τον Γαλιλαίο, ο Γερμανός αστρονόμος Johannes Kepler, βασισμένος στις λεπτομερείς αστρονομικές καταγραφές του Δανού αστρονόμου Tycho Brahe2, έλυσε το μεγάλο αίνιγμα της κίνησης των πλα- νητών. Έδειξε, δηλαδή, ότι οι πλανήτες κινούνται σε ελλειπτικές και όχι σε κυκλικές τροχιές όπως θεωρούσαν οι προγενέστεροι. Παρέμενε, όμως, ανεξήγητη η αιτία αυτών των κινήσεων. Η λύση δόθηκε μερικές δεκαετίεςαργότερα από έναν άνθρωπο που πολλοί θεωρούν ως τον σπουδαιότερο φυσικό όλων των εποχών: τον σπουδαίο Άγγλο φυσικό Ισαάκ Νεύτωνα. Ο Νεύτωνας, βασισμένος στα έργα του Kepler και του Γαλιλαίου, διατύπωσε τον Νόμο της Παγκόσμιας Έλξης και τους Τρεις Νόμους της Κίνησης, μαθηματικοποιώντας πλήρως τις κινήσεις των σωμάτων – επίγειων και ουράνιων. Μέχρι σήμερα, στα σχολεία, στα πανεπιστήμια και στις τεχνικές σχολές, η Φυσική του Νεύτωνα εξακολουθεί να αποτελεί το σημαντικότερο εργαλείο μέσα από το οποίο μελετούμε τον κόσμο.


1.2 Η ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ  ΜΕΘΟΔΟΣ

Για να κατανοήσουμε τo μέγεθος της διανοητικής «έκρηξης» που προκάλεσε η επιστημονική επανάσταση, αρκεί να σκεφτούμε το εξής: Tο είδος μας εμφανίστηκε περίπου πριν από 100 με 200 χιλιάδες χρόνια, αλλά για το μεγαλύτερο μέρος της ύπαρξής του είχε σχεδόν ολοκληρωτική άγνοια των φυσικών νόμων και της φύσης του Σύμπαντος. Κι όμως, σε ένα πολύ σύντομο χρονικό διάστημα 400 ετών, δηλαδή μικρότερο από το 0,4% του συνολικού χρόνου ύπαρξής του, ο άνθρωπος κατάφερε να αναπτύξει εργαλεία τα οποία αύξησαν τις γνώσεις του με εκθετικό ρυθμό. Εργαλεία που πραγματικά μεταμόρφωσαν τον ανθρώπινο πολιτισμό και τον πλανήτη μας. Τι άλλαξε; Πώς μπόρεσε ένα πρωτεύον θηλαστικό να φτάσει στο σημείο να στέλνει διαστημόπλοια στα πέρατα του ηλιακού μας συστήματος και να φω- τογραφίζει μαύρες τρύπες; Η απάντηση βρίσκεται στη δημιουργία και την εξέλιξη του ακριβέστερου και «κοφτερότερου» εργαλείου που έχει εφευρεθείποτέ. Το εργαλείο αυτό είναι, φυσικά, η «επιστημονική μέθοδος», η οποία μας επιτρέπει να αποκωδικοποιούμε τα μυστικά του Σύμπαντος με έξι βασικά βήματα.

Τα βήματα αυτά είναι τα εξής:
1. Παρατήρηση του φυσικού κόσμου
2. Διατύπωση ερώτησης
3. Υπόθεση (πιθανή εξήγηση φαινομένου)
4. Πείραμα και συλλογή δεδομένων
5. Ανάλυση δεδομένων
6. Επιβεβαίωση ή απόρριψη της αρχικής υπόθεσης

Πρέπει, βέβαια, να σημειωθεί ότι η ανάπτυξη της επιστημονικής μεθόδου δενθα είχε ολοκληρωθεί, εάν δεν είχαμε συνειδητοποιήσει κάτι ακόμα πολύ ουσιαστικό, δηλαδή το γεγονός ότι η ακριβέστερη και πληρέστερη γλώσσα για την εξήγηση του θαυμαστού μας κόσμου είναι η γλώσσα των μαθηματικών. Με την επιστημονική επανάσταση, ο άνθρωπος πλέον συνειδητοποιεί ότι έχει την ικανότητα να εξηγεί όχι μόνο τι συμβαίνει πάνω στον πλανήτη μας,αλλά και σε ολόκληρο το Σύμπαν. Διότι οι ίδιοι φυσικοί νόμοι που διέπουν την κίνηση των σωμάτων στη Γη διέπουν και την κίνηση των ουράνιων σωμάτων. Αυτή η απλή συνειδητοποίηση οδηγεί την ανθρωπότητα σε μια άνευπροηγουμένου ανάπτυξη των επιστημών. Ο άνθρωπος απελευθερώνεται από τα δεσμά των δεισιδαιμονιών, παύει να θεωρεί τον εαυτό του παθητικό δέκτη υπερφυσικών επιρροών και σαλπάρει, ελεύθερος πια, για το μεγάλοταξίδι της κατανόησης του Σύμπαντος.