Σάββατο 19 Ιανουαρίου 2019

Πώς οι απλές ιδέες οδηγούν σε επιστημονικές ανακαλύψεις - TED-Ed

Ο Άνταμ Σάβατζ αναλύει δύο εντυπωσιακά παραδείγματα βαθυστόχαστων επιστημονικών ανακαλύψεων που προέκυψαν από απλές, δημιουργικές μεθόδους, τις οποίες ο καθένας θα μπορούσε να ακολουθήσει -- τον υπολογισμό της περιφέρειας της Γης γύρω στο 200 π.Χ. από τον Ερατοσθένη, και τη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός το 1849 από τον Ιπολίτ Φιζό.


Το βίντεο:


Τα λόγια της ομιλίας: 

Το αστείο με το να έχεις εγκέφαλο είναι ότι δεν ασκείς έλεγχο σ' αυτά που συλλαμβάνει και συγκρατεί, τα γεγονότα και τις ιστορίες. Και καθώς μεγαλώνετε, αυτό χειροτερεύει. Οι σκέψεις μένουν για χρόνια μερικές φορές πριν καταλάβετε γιατί σας ενδιέφεραν, πριν καταλάβετε τη σπουδαιότητά τους για σας. Εδώ είναι τρεις δικές μου. Όταν ο Ρίτσαρντ Φέινμαν ήταν νέος στο Κουίνς, πήγε βόλτα με τον μπαμπά του, το καροτσάκι του και μια μπάλα. Παρατήρησε ότι όταν τραβούσε το καρότσι, η μπάλα πήγαινε στο πίσω μέρος του καροτσιού. Και ρώτησε τον μπαμπά του, «Γιατί η μπάλα πηγαίνει στο πίσω μέρος;» Και ο μπαμπάς του είπε, «Αυτό λέγεται αδράνεια». Ρώτησε, «Τι είναι αδράνεια;» Και ο μπαμπάς του είπε, «Αα. Αδράνεια είναι το όνομα που δίνουν οι επιστήμονες στο φαινόμενο της μπάλας που πηγαίνει στο πίσω μέρος του καροτσιού». (Γέλια) «Αλλά κανείς πραγματικά δε γνωρίζει». Ο Φέινμαν άρχισε να παίρνει πτυχία στο ΜΙΤ, στο Πρίνστον, έλυσε την καταστροφή του Τσάλεντζερ, και κατέληξε να κερδίσει το Βραβείο Νόμπελ στη Φυσική για τα διαγράμματα Φέινμαν που περιγράφουν την κίνηση των υποατομικών σωματιδίων. Πιστεύει ότι εκείνη η συζήτηση με τον πατέρα του, του πρόσφερε μια αίσθηση ότι οι απλούστερες ερωτήσεις θα μπορούσαν να σας πάνε στα όρια της ανθρώπινης γνώσης, και ότι αυτός εκεί ήθελε να παίξει. Και έπαιξε.
Ο Ερατοσθένης, τώρα, ο τρίτος βιβλιοθηκονόμος στη μεγάλη Βιβλιοθήκη της Αλεξάνδρειας, συνεισέφερε πολλά στην επιστήμη. Αλλά αυτό για το οποίο κυρίως τον θυμόμαστε άρχισε με μια επιστολή που έλαβε ως βιβλιοθηκονόμος, από την πόλη Συήνη (σημερινό Ασουάν), που βρισκόταν νοτίως της Αλεξάνδρειας. Η επιστολή περιείχε το γεγονός που κόλλησε στο μυαλό του Ερατοσθένη, και το γεγονός ήταν ότι ο συντάκτης της είπε ότι το μεσημέρι στο ηλιοστάσιο, όταν κοίταξε στο βάθος του πηγαδιού, είδε το είδωλό του στον βυθό, και το κεφάλι του να κρύβει τον ήλιο. Τώρα θα σας πω -- η ιδέα ότι ο Χριστόφορος Κολόμβος ανακάλυψε ότι η Γη είναι σφαιρική είναι μεγάλη σαχλαμάρα. Δεν είναι αλήθεια. Πράγματι, οποιοσδήποτε μορφωμένος καταλάβαινε ότι η Γη ήταν σφαιρική από την εποχή του Αριστοτέλη, που το απέδειξε με μια απλή παρατήρηση. Πρόσεξε ότι κάθε φορά που έβλεπες τη σκιά της Γης στη Σελήνη ήταν κυκλική, και το μόνο σχήμα που δημιουργεί σταθερά κυκλική σκιά είναι μια σφαίρα, όπερ έδει δείξαι η Γη είναι στρογγυλή. Αλλά κανείς δε γνώριζε πόσο μεγάλη ήταν μέχρι να λάβει ο Ερατοσθένης την επιστολή με αυτό το γεγονός. Έτσι κατάλαβε ότι ο ήλιος βρισκόταν ακριβώς πάνω από την πόλη Συήνη, επειδή κοιτάζοντας μέσα στο πηγάδι, ήταν μια ευθεία γραμμή εντελώς κατακόρυφη, που περνούσε πάνω απ' το κεφάλι του ανθρώπου μέχρι τον ήλιο. Ο Ερατοσθένης γνώριζε ένα άλλο γεγονός. Γνώριζε ότι μια ράβδος καρφωμένη στο έδαφος της Αλεξάνδρειας την ίδια ώρα και την ίδια μέρα, το μεσημέρι, στο ζενίθ του ήλιου, κατά το ηλιοστάσιο, ο ήλιος ρίχνει σκιά που απείχε 7,2 μοίρες από τον κατακόρυφο άξονα. Αν γνωρίζετε την περιφέρεια ενός κύκλου, και καταλαμβάνετε δύο σημεία πάνω της, το μόνο που πρέπει να γνωρίζετε είναι η απόσταση αυτών των δύο σημείων, και μπορείτε να υπολογίσετε κατά προσέγγιση την περιφέρεια. 360 μοίρες διαιρούμενες με 7,2 ισούνται με 50. Ξέρω ότι είναι λίγο στρογγυλός ο αριθμός, και αυτό με κάνει καχύποπτο, αλλά είναι μια καλή ιστορία, και θα συνεχίσουμε μ' αυτήν. Έπρεπε να γνωρίζει την απόσταση μεταξύ Συήνης και Αλεξάνδρειας, κι αυτό είναι χρήσιμο επειδή ο Ερατοσθένης ήταν καλός στη γεωγραφία. Πραγματικά, επινόησε τη λέξη γεωγραφία. (Γέλια) Ο δρόμος μεταξύ Συήνης και Αλεξάνδρειας ήταν δρόμος εμπορίου, και το εμπόριο έπρεπε να ξέρει σε πόσο χρόνο θα έφτανε εκεί. Έπρεπε να γνωρίσει την ακριβή απόσταση, έτσι ήξερε με ακρίβεια ότι η απόσταση ανάμεσα στις δυο πόλεις ήταν 500 μίλια. Πολλαπλασιάστε την επί 50, και έχετε 25.000, που απέχει ένα τοις εκατό από την πραγματική διάμετρο της Γης. Το έκανε αυτό 2.200 χρόνια πριν.
Τώρα, ζούμε σ' έναν αιώνα όπου εξαρτήματα μηχανισμών πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων αναζητούν το μποζόνιο Χιγκς. Ανακαλύπτουμε σωματίδια που μπορούν να ταξιδέψουν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός και όλες αυτές οι ανακαλύψεις έγιναν δυνατές χάρη στην τεχνολογία που αναπτύχθηκε τις τελευταίες δεκαετίες. Αλλά, στο μεγαλύτερο μέρος της ανθρώπινης ιστορίας έπρεπε να ανακαλύψουμε αυτά τα πράγματα χρησιμοποιώντας τα μάτια, τα αυτιά και το μυαλό μας. Ο Αρμάντ Φιζό ήταν ένας εμπειρικός φυσικός στο Παρίσι. Ειδικότητά του ήταν να τελειοποιεί και να επιβεβαιώνει τα συμπεράσματα άλλων ανθρώπων, και αυτό μπορεί να ακούγεται λίγο σαν μειονέκτημα, αλλά είναι πραγματικά η ψυχή της επιστήμης, επειδή δεν υπάρχει γεγονός που να μην μπορεί να επιβεβαιωθεί ανεξάρτητα. Και ήταν εξοικειωμένος με τα πειράματα του Γαλιλαίου προσπαθώντας να προσδιορίσει εάν το φως είχε ή δεν είχε ταχύτητα. Ο Γαλιλαίος λοιπόν είχε βελτιώσει αυτό το πραγματικά θαυμάσιο πείραμα όπου ο ίδιος και ο βοηθός του είχαν μια λάμπα, ο καθένας κρατούσε μια λάμπα. Ο Γαλιλαίος άναβε τη λάμπα του, και ο βοηθός του επίσης. Και συγχρονίστηκαν πολύ καλά. Γνώριζαν ακριβώς το συγχρονισμό τους. Και στάθηκαν στις κορυφές δύο λόφων, σε απόσταση δύο μιλίων, και έκαναν το ίδιο πράγμα, με βάση την υπόθεση του Γαλιλαίου ότι αν το φως είχε παρατηρήσιμη ταχύτητα, θα διέκρινε κάποια καθυστέρηση στο φως που επέστρεφε από τη λάμπα του βοηθού του. Αλλά το φως ήταν πολύ γρήγορο για τον Γαλιλαίο. Βρισκόταν μακριά από πολλές τάξεις μεγέθους όταν υπέθετε ότι το φως είχε χοντρικά 10 φορές την ταχύτητα του ήχου. Ο Φιζό ήταν ενήμερος γι' αυτό το πείραμα. Ζούσε στο Παρίσι και έστησε δύο πειραματικούς σταθμούς, σε απόσταση περίπου πεντέμισι μιλίων, στο Παρίσι. Και έλυσε το πρόβλημα του Γαλιλαίου, και το πέτυχε με ένα σχετικά ασήμαντο κομμάτι του εξοπλισμού. Το έκανε μ' ένα από αυτά. Θα αφήσω το κλίκερ για λίγο επειδή θέλω να απασχολήσω τη σκέψη σας με τούτο. Αυτός είναι ένας οδοντωτός τροχός. Έχει πολλές εγκοπές και πολλά δόντια. Αυτή ήταν η λύση του Φιζό για την εκπομπή διακριτών παλμών φωτός. Έβαλε μια δέσμη πίσω από μια από αυτές τις εγκοπές. Αν στείλω μία δέσμη μέσα από αυτή την εγκοπή σ' έναν καθρέφτη, πέντε μίλια μακριά, η δέσμη αναπηδά στον καθρέφτη και επιστρέφει σε μένα μέσω αυτής της εγκοπής. Αλλά κάτι ενδιαφέρον συμβαίνει καθώς περιστρέφει τον τροχό γρηγορότερα. Παρατηρεί ότι μοιάζει με πόρτα που αρχίζει να κλείνει στη δέσμη φωτός που επιστρέφει στο μάτι του. Γιατί συμβαίνει αυτό; Επειδή ο παλμός του φωτός δεν επιστρέφει μέσω της ίδιας εγκοπής. Πραγματικά χτυπά ένα δόντι. Και περιστρέφει τον τροχό αρκετά γρήγορα και φράζει εντελώς το φως. Και τότε, βασισμένος στην απόσταση των δύο σταθμών, την ταχύτητα του τροχού και τον αριθμό των εγκοπών στον τροχό, υπολογίζει την ταχύτητα του φωτός που απέχει δύο τοις εκατό από την πραγματική τιμή της. Και το έκανε το 1849. Αυτό είναι που με συνεπαίρνει στην επιστήμη.
 Όποτε δυσκολεύομαι να καταλάβω μια έννοια, πηγαίνω πίσω και ερευνώ τον άνθρωπο που την ανακάλυψε. Κοιτάζω την ιστορία για το πώς έφτασε να την κατανοήσει. Και αυτό που συμβαίνει όταν κοιτάξετε το τι σκέφτονταν οι εφευρέτες όταν έκαναν τις ανακαλύψεις τους, είναι ότι καταλαβαίνετε πως δεν είναι τόσο διαφορετικοί από εμάς. Είμαστε όλοι σάκοι από κρέας και νερό. Όλοι αρχίζουμε με τα ίδια εργαλεία. Μου αρέσει η ιδέα ότι διαφορετικοί επιστημονικοί κλάδοι ονομάζονται πεδία μελέτης. Οι περισσότεροι άνθρωποι θεωρούν την επιστήμη ένα κλειστό, μαύρο κουτί, ενώ πραγματικά είναι ένα ανοιχτό πεδίο. Και είμαστε όλοι εξερευνητές. Οι άνθρωποι που έκαναν αυτές τις ανακαλύψεις σκέφτηκαν λίγο πιο επίπονα σχετικά με αυτό που αναζητούσαν, και ήταν λίγο πιο περίεργοι. Και η περιέργειά τους άλλαξε τον τρόπο που οι άνθρωποι σκέφτονταν τον κόσμο, και αυτό άλλαξε τον κόσμο. Άλλαξαν τον κόσμο, το ίδιο μπορείτε κι εσείς. Σας ευχαριστώ. (Χειροκρότημα)

πηγή: TED-Ed

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου