Η ιστορία των επιστημών ως ακολουθία διακριτών στιγμιότυπων Τα ανεπαίσθητα ρευστά Τα ανεπαίσθητα ρευστά.

Παρουσίαση με θέμα: "Η ιστορία των επιστημών ως ακολουθία διακριτών στιγμιότυπων Τα ανεπαίσθητα ρευστά Τα ανεπαίσθητα ρευστά."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Η ιστορία των επιστημών ως ακολουθία διακριτών στιγμιότυπων Τα ανεπαίσθητα ρευστά Τα ανεπαίσθητα ρευστά

2 - Η επιστήμη, η γνώση γενικότερα ως αέναη σύνθεση - Η ιστορία των επιστημών ως διακριτά στιγμιότυπα στο χώρο και στο χρόνο, στις κοινότητες και στα δίκτυα - Το κάθε στιγμιότυπο ως σύνθεση που αναλύεται σε επιμέρους στιγμιότυπα - Η επιστήμη, η γνώση γενικότερα ως αέναη σύνθεση - Η ιστορία των επιστημών ως διακριτά στιγμιότυπα στο χώρο και στο χρόνο, στις κοινότητες και στα δίκτυα - Το κάθε στιγμιότυπο ως σύνθεση που αναλύεται σε επιμέρους στιγμιότυπα

3 Ανεπαίσθητο (Αβαρές) ρευστό Ανεπαίσθητο (Αβαρές) ρευστό Ουσία που έχει φυσικές ιδιότητες δεν είναι όμως κανονική ύλη δηλαδή δεν έχει μάζα. Με την κίνηση του το αβαρές ρευστό μεταφέρει την ιδιότητα χωρίς όμως να μεταφέρει μάζα. Απορρόφηση αβαρούς ρευστού της θερμότητας για παράδειγμα κάνει ένα σώμα πιο θερμό δεν φαίνονταν όμως αυξάνει το βάρος του. Η ιδέα των αβαρών ρευστών εμφανίστηκε γύρω στα 1740 για να βοηθήσει στην περιγραφή και ποσοτική επεξεργασία πειραματικών φαινομένων. Φαινόμενα όπως η μεταφορά ηλεκτρισμού και θερμότητας πρωτίστως αλλά και άλλα όπως το φως και ο μαγνητισμός μπορούσαν να περιγραφούν με τη βοήθεια των αβαρών ρευστών.

4 Γύρω στα 1740 Γύρω στα 1740 αυξήθηκε το ενδιαφέρον για την νευτώνεια ιδέα των απωστικών δυνάμεων παρακινούμενη από το ενδιαφέρον για τον «λεπτό», «ελαστικό» αιθέρα του Newton. Στο ίδιο εννοιολογικό αυτό πλαίσιο εμφανίζονται τα αβαρή ρευστά τα οποία θεωρούνταν ότι αποτελούνται από αμοιβαίως απωθούμενα σωματίδια, που καταλαμβάνουν τον κενό χώρο ανάμεσα στα σωματίδια της συνήθους ύλης και έλκονται από αυτά. Στο εννοιολογικό αυτό πλαίσιο η «φωτιά», το φως, η θερμότητα, ο ηλεκτρισμός συγχέονται. Δεν είναι κοινός αποδεκτό αν τα διαφορετικά φαινόμενα οφείλονται σε διαφορετικό ρευστό ή αν οφείλονταν σε διαφορετικές μορφές του αιθέρα. Τα ερωτήματα για τη φύση των φαινομένων αυτών και η μεταξύ τους σχέση θα παραμείνουν και μετά την απόρριψη της ιδέας των αβαρών ρευστών και δεν πρόκειται να απαντηθούν οριστικά στα επόμενα 150 χρόνια.

5 Η έννοια των αβαρών ρευστών μπορεί να θεωρηθεί ως πισωγύρισμα της σκέψης σε αριστοτελικές-μεσαιωνικές εποχές. Στην πραγματικότητα όμως είναι κίνηση προς την κατεύθυνση του Γαλιλέου και του Μπέικον προς την άποψη δηλαδή ότι η επιστήμη είναι πειραματική και ασχολείται με ότι μπορεί να μετρηθεί. Ο Μπέικον, ο Γαλιλαίος, ο Ντεκάρτ, ο Μπόιλ, ο Νιούτον, πίστευαν ότι η θερμότητα ήταν η κίνηση των ατόμων των σωμάτων. Πέρα από τις αδυναμίες της δομής τους οι θεωρίες τους δεν μπορούσαν να υποστηρίξουν τα πειραματικά δεδομένα καθώς οι κινήσεις των ατόμων και η μεταξύ τους δυνάμεις δεν μπορούσαν να μετρηθούν Τα πειραματικά δεδομένα ήταν πιο εύκολο να ερμηνευτούν και τα μετρήσιμα μεγέθη μπορούσαν να νοηθούν καλύτερα στο πλαίσιο της έννοιας του αβαρούς ρευστού. Για παράδειγμα η θερμοκρασία μπορούσε να νοηθεί ως μέτρο της πυκνότητας του θερμικού ρευστού.

6 Όσο πιο πυκνό το θερμικό ρευστό μέσα σε ένα σώμα τόσο μεγαλύτερη η θερμοκρασία του σώματος. Έτσι η άνοδος της θερμοκρασίας ενός σώματος μπορούσε να νοηθεί ως μεταφορά σε αυτό ποσότητα θερμικού ρευστού. Όταν έγινε εφικτό να εμφανιστούν ποσοτικοί νόμοι παράλληλα με την αδυναμία της έννοιας των αβαρών ρευστών να περιγράψει επαρκώς τα φαινόμενα, αλλά και την αλλαγή ολόκληρου του κοσμοειδώλου που εμφανίζεται στις αρχές του 19 ου αιώνα έκαναν την ιδέα των αβαρών ρευστών παρελθόν. Στην πορεία του 19 ο αιώνα επικουρούμενα από την ανάπτυξη των μαθηματικών τα αφηρημένα μαθηματικά φαινομενολογικά μοντέλα θα επικρατήσουν. Βρισκόμαστε όμως ακόμα μακριά από την εποχή αυτή.

7 Η μέτρηση απαιτεί μια ποιοτική θεωρία να καθορίσει τι πρέπει να μετρηθεί. Η θεωρία των αβαρών ρευστών επέτρεψε στους επιστήμονες να δημιουργήσουν νέες έννοιες και να τις μετρήσουν ποσοτικά. Αργότερα κατάλαβαν ότι τέτοιες έννοιες όπως η ειδική θερμότητα, το ηλεκτρικό φορτίο κ.α. μπορούσαν να τις χειριστούν, να τις εντάξουν σε νόμους (ποσοτικές σχέσεις) χωρίς τη χρήση των αβαρών ρευστών. Καθώς μπαίνουμε στον 19 ο αιώνα γίνεται πλέον οριστικά κυρίαρχη η θεώρηση μοντέλων της φυσικής πραγματικότητας, τα οποία υπόκεινται σε πειραματικό έλεγχο και μαθηματική διατύπωση, σε συνδυασμό με τα ιδανικά της μαθηματικοποίησης, του ποσοτικοποιημένου πειραματισμού και της ενιαίας θέασης του φυσικού κόσμου.

8 Η αντίληψη για την επιστημονική γνώση στον διαφωτισμό Η θέση ότι η επιστήμη μελετάει ποσοτικές (μαθηματικές) ή και ποιοτικές αιτιακές σχέσεις, σχέσεις δηλαδή αίτιου-αιτιατού, παλεύει με τη θέση ότι σκοπός της επιστήμη είναι η ανακάλυψη των αιτιών. Για τη δεύτερη θέση φαινομενολογικές σχέσεις δεν είναι αποδεκτές ως «έγκυρη» γνώση. Την εποχή των αβαρών ρευστών η μάχη των παλαιών ιδεών με την νεωτερικότητα αν και βρίσκεται στη δύση της, δεν έχει τελειώσει ακόμα. Η παραγωγή μαθηματικών σχέσεων που περιγράφουν επαρκώς τα φαινόμενα, σχέσεις που προκύπτουν και με τη βοήθεια της θεωρίας των αβαρών ρευστών θα οδηγήσουν στη επικράτηση των «μαθηματικών επιστημών». Η διαισθητική εποπτεία που παρέχουν οι φυσικές έννοιες που αναπτύχθηκαν για να περιγράψουν τα πειραματικά δεδομένα, έννοιες όπως η θερμοχωρητικότητα, η θερμική και η ηλεκτρική αντίσταση βοήθησαν στην όλο και πιο βαθιά μελέτη των φαινομένων και είναι αυτός ο λόγος που κάνει αυτές τις έννοιες να παραμένουν και σήμερα ως μέρος του επιστημονικού λόγου.

9 Η διαδικασία της επιστημονικής γνώσεις σε δυο βήματα.  Πρώτο βήμα η αναλυτική μέθοδος μέσω της οποίας θα οδηγηθούμε από αυτό που είναι περισσότερο γνωστό σε μας (τα αποτελέσματα), σε αυτό που είναι περισσότερο γνωστό στη φύση (τα αίτια).  Δεύτερο βήμα η σύνθεσης, μέσω της οποίας συναγάγουμε εκ νέου τα αποτελέσματα από τα γνωστά, πλέον, αίτια. Με τον τρόπο αυτό, αποκτάμε στέρεη και εποπτική γνώση τόσο των υπό εξέταση φαινομένων, όσο και όλων των συναφών φαινομένων που απορρέουν από τα ίδια αίτια.

10 Στην εποχή του διαφωτισμού το ρόλο της αναλυτικής μεθόδου επιτελεί η πειραματική επαγωγή, ενώ το ρόλο της σύνθεσης παίρνουν όχι χωρίς ενστάσεις τα νέα μαθηματικά. Λόγος. Ο απόλυτος, αληθής και μαθηματικός χώρος και χρόνος είναι το οντολογικό υπόβαθρο πάνω στο οποίο θεμελιώνεται το «σύστημα του παντός» Αντίλογος Η μαθηματική αναπαράσταση της πραγματικότητας δεν είναι γνήσια σύνθεση (compositio), γιατί δεν λαμβάνει ως αφετηρία τα αίτια των φαινομένων, αλλά απλές ποσοτικές σχέσεις από τις οποίες παράγει αυθαίρετες μαθηματικές γενικεύσεις. Αντίλογος Η μαθηματική αναπαράσταση της πραγματικότητας δεν είναι γνήσια σύνθεση (compositio), γιατί δεν λαμβάνει ως αφετηρία τα αίτια των φαινομένων, αλλά απλές ποσοτικές σχέσεις από τις οποίες παράγει αυθαίρετες μαθηματικές γενικεύσεις.

11 Θερμότητα Θερμότητα Κομβικό σημείο για την μελέτη της θερμότητας αποτελεί το συμπέρασμα ότι κάθε σώμα έχει διαφορετική «θερμική χωρητικότητα». Ο Τζόζεφ Μπλάκ (Joseph Black 1728-1799) έφτασε στο παραπάνω συμπέρασμα συνοψίζοντας τα αποτελέσματα πειραμάτων που πραγματοποίησε τόσο ο ίδιος όσο και άλλοι πειραματιστές. Το ποσό θερμικού ρευστού που απαιτείται για να ανέβει η θερμοκρασία ορισμένης μάζας κατά ένα βαθμό είναι σταθερό για κάθε υλικό, διαφέρει όμως από υλικό σε υλικό.

12 Η Λανθάνουσα Θερμότητα – μια ανωμαλία Η ανωμαλία προέκυψε όταν τα πειραματικά δεδομένα έδειξαν ότι αντίθετα από ότι πιστεύονταν κατά την αλλαγή φάσης τα σώματα απορροφούν ή αποδίδουν μεγάλα ποσά θερμικού ρευστού (θερμότητας) χωρίς αυτό να επηρεάζει την ένδειξη του θερμόμετρου. Η μεταβολή δηλαδή της πυκνότητας του θερμικού ρευστού δεν γίνεται αντιληπτή ως αύξηση της θερμοκρασίας. Η θερμότητα αυτή θεωρήθηκε ότι μένει κρυμμένη –λανθάνουσα – μέσα στα άτομα του σώματος Μηχανική θεωρία vs θερμικού ρευστού – ένα κρίσιμο πείραμα Το 1787 ο Ράμφορντ (Benjamin Thomson, Count Rumford 1753- 1814) πραγματοποίησε σύνολο πειραμάτων τα οποία απέδειξαν ότι η κίνηση μια φρέζας που κινούταν από άλογα μπορούσε να παράγει θερμότητα ικανή να βράσει νερό. Ο βρασμός διατηρούνταν όσο διάστημα παρέμενε σε κίνηση η φρέζα.

13 Η ακτινοβολούμενη θερμότητα- μια κρίσιμη ανωμαλία. Η ακτινοβολούμενη θερμότητα- μια κρίσιμη ανωμαλία. Η θεωρία του θερμικού ρευστού δεν μπορούσε να εξηγήσει τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η μεταφορά της θερμότητας με ακτινοβολία ειδικά η μεταφορά θερμότητας από τον Ήλιο. Μια νέα θεωρία είναι απαραίτητη για να περιγράψει την μετάδοση της θερμότητας με ακτινοβολία. Την ίδια νέα εποχή η ατμομηχανή, προσφέρει τα νέα δεδομένα τα οποία θα ενισχυθούν από την κινητική θεωρία των αερίων και θα καθιερώσουν τη μηχανική θεωρία της θερμότητας ως μέρος της πιο αφηρημένης και θεωρίας της θερμοδυναμικής

14 Ηλεκτρισμός Ηλεκτρισμός Τα ηλεκτρικά φαινόμενα γνωστά από την αρχαιότητα είχαν τραβήξει το ενδιαφέρον των πειραματιστών από την αρχή της αναγέννησης. Η ηλεκτρική έλξη και άπωση μπορούσε να μετρηθεί πειραματικά πράγμα που έδινε πλεονέκτημα στους πειραματιστές και η μελέτη του ηλεκτρισμού έγινε πρότυπο τόσο για την εκτέλεση πειραμάτων όσο και για την κατασκευή συσκευών. Η ανακάλυψη της αντλίας κενού έδωσε νέα ώθηση στα πειράματα καθώς ο αέρας σε χαμηλή πίεση άγει το ηλεκτρικό ρεύμα. Μέχρι το 1733 είχε γίνει φανερό ότι όλες οι ουσίες μπορούσαν να ηλεκτριστούν με τριβή ή μ επαγωγή και ο ηλεκτρισμός ήταν επομένως ένα οικουμενικό μέγεθος.

15 Η εφεύρεση των πυκνωτών και κυρίως ο αέναος ηλεκτροφόρος που κατασκευάστηκε το 1775 από τον Βόλτα (Allesandro Volta 1745-1827) απέδειξε ότι κανένα ρευστό, ατμόσφαιρα ή αναθυμίαση δεν ήταν το αίτιο των φαινομένων που παρατηρούσαν οι πειραματιστές. Αυτό για το λόγο ότι παρήγαγε ανεξάντλητες ποσότητες ηλεκτρισμού, πράγμα που υπονοούσε ότι αν τα φαινόμενα οφείλοντας σε κάποια ουσία η ουσία αυτή θα ήταν ανεξάντλητη. Τελειώνοντας ο 18 ος αιώνας ο Βόλτα είχε κατασκευάσει την περίφημη στήλη του που παρείχε σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα. Ήδη η έννοια του ηλεκτρικού ρευστού είχε αρχίσει να αλλάζει. Σταδιακά όσο η ποσοτική θεωρία αναπτύσσονταν και νέες μαθηματικοποιημένες έννοιες εμφανίζονταν η ιδέα του ρευστού εξαφανίζονταν. Ακόμα και σήμερα χρησιμοποιούμε τον «εποπτικό» όρο ηλεκτρικό ρεύμα.