Η μετάβαση στην αδρανειακή φυσική Ο κόσμος σα Μηχανισμός Η μετάβαση στην αδρανειακή φυσική

Αρχαίοι Έλληνες-Ήρων Αρχαίοι Έλληνες: Είχαν εφεύρει πολλές μηχανές όμως η μηχανή δεν ήταν ένα απαραίτητο της Αρχαίας Ελληνικής κουλτούρας. Στο σχήμα 1 βλέπομε μια συσκευή του Ήρωνος ο οποίος δίνει λεπτομερή περιγραφή για την κατασκευή των διαφόρων μερών. Μπορούμε να δούμε την εισαγωγή: Th/: doqeivsh, dunavmei to; doqe;n bavroV kinh:sai dia; tumpavnwn ojdontwtw:n paraqevsewV,Kataskeuavsqw ph:gma kaqavper glwssovkomon` eijV tou;V makrou;V kai; paralljvhlouV toivcouV diakeivsqwsan a[xoneV paravllhloi eJautoi:V ejn diasthvmasi keivmenoi w{ste ta; sumfuh: aujtoi:V ojdontwta; tuvmpana parakei:sqai kai; sumpeplevcqai ajllhvloiV, kaqa; mevllomen dhlou:n.

Αρμόνιο Ήρωνα Από τον Ήρωνα έχουμε και πολλές υδραυλικές διατάξεις από το έργο του "Πνευματικά". Στο διάγραμμα έχουμε ένα αρμόνιο που έχει διάφορους αεραγωγούς. Γράφει στο "Ήρωνος Αλεξανδρέως πνευματικών" Α' 227: +Udraulikou: ojrgavnou kataskeuh;. !Estw tiV bwmivskoV cavlkeoV oJ ABGD, ejn w|/ u{dwr e[stw, ejn de; tw:/ u{dati koi:lon hJmisfaivrion katestrammevnon e[stw, o} kalei:tai pnigeu;V oJ EZHU... Επίσης από τους αρχαίους μηχανικούς έχουμε και κατασκευές καταπελτών βαλιστρίδων και άλλων όπλων.

Μεσαίωνας Στη Δυτική Ευρώπη κατά τη διάρκεια του Μεσαίωνα υπήρξαν διάφορες αιτίες για την αύξηση της χρήσης μηχανών: α)Υδραυλικοί τροχοί β) Ρολόγια.Τα μηχανικά ρολόγια αναφέρονται σε πρώιμα στάδια από σχέδια του Villard de Honecourt όπου εμφανίζεται ο μηχανισμός "διαφυγής" escapement mechanism που δείχνεται στην εικόνα και που ελέγχει την κίνηση χάρη στα "δόντια" του τροχού, ένα δόντι του οποίου επιτρέπεται να ξεφύγει κάθε φορά. Σε εκατό περίπου χρόνια είχε αναπτυχθεί η κατασκευή περίπλοκων ρολογιών που η λειτουργία τους δεν στηριζόταν σε εκκρεμή αλλά με ένα ζυγό που έκανε ανάλογη κίνηση με το εκκρεμές. Ο Oresme θεώρησε ότι το σύμπαν μοιάζει με ένα ρολόι. Το έκανε αυτό σε ένα σχόλιο στο Περί Ουρανού του Αριστοτέλη.

Μεσαίωνας ΙΙ Άρχισαν τώρα να χρησιμοποιούν μηχανιστικούς όρους: MACHINA MUNDI: η μηχανή του κόσμου. Αυτόν τον όρο τον αναφέρει ο καρδινάλιος Cusa. Το σύστημα του Κοπέρνικου θεωρήθηκε ότι έδειχνε την ικανότητα του Θεού ως ωρολογοποιού μια και έδειχνε ότι δε χρειαζόντουσαν περιττοί τροχοί.

Κέπλερ Kepler: Ο Kepler έγραφε το 1605 ότι η ουράνια μηχανή μπορεί να θεωρηθεί καλύτερα ως ένα ρολόι και όχι ως ένας οργανισμός.Ο Kepler ενώ τον έλκυαν πολύ οι οργανισμικές αναλογίες, είπε ότι το μέλλον της αστρονομίας βρισκόταν στη μηχανική. Άρχισε να μιλά για "φυσική των ουρανών" πράγμα που προκάλεσε αντιδράσεις των συγχρόνων του. Όμως από όλες του τις εικασίες μόνο μια βρισκόταν στη σωστή πορεία: μίλησε για βαρυτική έλξη μεταξύ των σωμάτων. Κατά τα άλλα είχε πολλές μυστικιστικές έννοιες που μπέρδευαν πολύ τις εξηγήσεις του. Η μηχανιστική αντίληψη του σύμπαντος εκείνη την εποχή δεν είχε επαρκή απόδειξη και στηριζόταν περισσότερο σε μια πίστη όπως αυτό που έκφρασε ο Αρχιμήδης (δώσε μου έδαφος να σταθώ και θα κινήσω τη γη).

Γαλιλαίος Γαλιλαίος: Έγραψε πολλά έργα. Ξεκίνησε σχολιάζοντας το "Περί Ουρανού" του Αριστοτέλη. Στο "Απεσταλμένος των άστρων" (Siderius Nuntius) από αυτά κατά τη συνήθεια της εποχής του καυχήθηκε για το ότι "αν και άλλοι έχουν γράψει για τη μηχανική, δεν έχουν γράψει ούτε το ένα τέταρτο από αυτά που έγραψε είτε σε ποσότητα είτε αλλιώς". "…αποκαλύπτει τα μεγάλα και θαυμαστά θεάματα και τα προτείνει στην προσοχή του καθενός και ιδιαίτερα στους φιλοσόφους και αστρονόμους, τα οποία είναι αυτά που παρατήρησε ο Galileo Galilei ένας κύριος από τη Φλωρεντία, Καθηγητής Μαθηματικών στο πανεπιστήμιο της Padua, με τη βοήθεια ενός τηλεσκοπίου που εφευρέθηκε τελευταία απ' αυτόν… έχει ερευνήσει την επιφάνεια του φεγγαριού, τα νεφελώματα και ιδιαίτερα 4 πλανήτες που περιφέρονται γύρω από τον πλανήτη Δία σε διάφορες αποστάσεις και σε διάφορες περιόδους με θαυμαστή ταχύτητα, και που μέχρι τώρα έμειναν άγνωστοι και ο συγγραφέας του ανακάλυψε πρόσφατα και αποφάσισε να τους ονομάσει 'άστρα των Μεδίκων'"

Μηχανική του Γαλιλαίου Στο βιβλίο του Μηχανική που εκδόθηκε στα Γαλλικά το 1694 και στηριζόταν στα μαθήματα που έκανε στην Padua το 1594 γράφει "για τις μηχανές που είναι χρήσιμες για μετακίνηση μεγάλων φορτίων χωρίς να τα διαιρούμε γιατί συχνά υπάρχει πολύ μικρή δύναμη και πολύς χρόνος… αυτός όμως που θα ήθελε να συντομέψει το χρόνο και να ελαττώσει τη δύναμη θα εξαπατούσε τον εαυτό του." Σ' αυτό ξεκινά με θέσεις αριστοτελικές δηλαδή το γινόμενο δύναμης επί ταχύτητα.

Γαλιλαίος Ένα κείμενο στο οποίο αναφέρονται οι ιστορικοί είναι η "επιστολή του προς τον PAOLO SARPI 1604 στην οποία γράφει ότι ο νόμος της πτώσης είναι s = σταθερή Χ t² Κατ' αρχήν ο Γαλιλαίος είχε σχετίσει το νόμο των αποστάσεων με ένα λανθασμένο νόμο για τις ταχύτητες δηλαδή ότι v=k.s. Για τον Γαλιλαίο αυτός ο νόμος είχε την ακόλουθη εξήγηση: "ένα σώμα που κινείται φυσικά αυξάνει την ταχύτητα του κατά το ποσό που απομακρύνεται από την πηγή της κίνησης του." Έχει παράξενα επιχειρήματα. Είναι λανθασμένα αλλά μας δείχνουν την εξέλιξη της σκέψης του και δείχνουν την πορεία που έκανε πριν να ελευθερωθεί απ' αυτά. A: σημείο εκκίνησης. "Ο βαθμός ταχύτητας στο D είναι μεγαλύτερος από το βαθμό ταχύτητας στο C κατά το λόγο CA δια DA, ο βαθμός ταχύτητας στο Ε είναι προς το ταχύτητας στο D όπως το ΕΑ προς DA. Σε κάθε σημείο της ΑΒ το σώμα θα έχει ταχύτητα ανάλογη με την απόσταση." Μετά εξετάζει την κίνηση στην ΑΚ και φτάνει στο συμπέρασμα ότι οι ταχύτητες στα F,E,D,C σχετίζονται μεταξύ τους όπως οι γραμμές: FK, EI, DH, CG. Μετά ασχολείται με το πως συμπεριφέρεται η ταχύτητα από το A στο D: αποτελείται από τους βαθμούς της ταχύτητας. Φθάνει τελικά ξεκινώντας από τη λανθασμένη υπόθεση v=k.s στη σχέση .

Δύο Νέες Επιστήμες Το βιβλίο που παρουσίασε τις ώριμες του απόψεις ήταν η "Πραγματείες περί δύο νέων επιστημών" (1638, πέθανε το 1642)Σ' αυτό έδωσε τα θεμέλια πάνω στα οποία έχτισαν οι κατοπινοί. Έχει μια σοβαρή μαθηματική ανάλυση των πειραμάτων και τα ακολουθούσαν τα συμπεράσματα. Στο βιβλίο αυτό εμφανίζονται 3 χαρακτήρες: ο Σαλβιάτι (Γαλιλαίος), ο Σαγκρέντο (ένας Βενετός Γερουσιαστής, φίλος του Γαλιλαίου) και ο Σιμπλίκιο (που αντιπροσωπεύει τους σχολαστικούς). Στο κείμενο διακηρύσσει ότι η πτώση των σωμάτων είναι ομαλά επιταχυνόμενη. Ότι η "αύξηση της ταχύτητας είναι ίδια για όλο το χρόνο.". Ξεκινώντας από την ηρεμία το κινούμενο σώμα δέχεται ίσους βαθμούς ταχύτητας. Αυτό το δέχεται a priori: "Γιατί να μη δεχτούμε ότι η αύξηση της ταχύτητας να μην ακολουθεί τον πιο απλό και κοινότοπο νόμο;" Απορρίπτει αυτά που έγραψε το 1604.

Καρτέσιος (Descartes) Ο Rene Descartes δεν βρήκε αρχές είχε μια απεριόριστη πίστη στη δική του "μηχανική". Μιλούσε για τη διατήρηση της ολικής ποσότητας των κινήσεων. Απορρίπτει την τελεολογία της "οργανισμικής" φυσικής. Πίστευε ότι είχε βυθομετρήσει το νου του Θεού: ανέφερε τους νόμους που καθορίζουν τη μέθοδο της μηχανικής φιλοσοφίάς, πίστευε ότι καμιά ανθρώπινη διανόηση δε θα μπορούσε να βρει κάτι καλύτερο.

ΚΑΡΤΕΣΙΟΣ: Πίστη στη μέθοδο του Ανέφερε μερικές απόλυτες αλήθειες. Π.χ. Οι κανόνες για τη μηχανική φιλοσοφία: δεν υπήρχε άλλος δρόμος με τον οποίο κάποιος θα μπορούσε να ανακαλύψει κάτι καλύτερο. Μηχανικό μοντέλο του Καρτέσιου για το Σύμπαν. ‘Ηταν ποιοτικό. Δεν έκανε μαθηματική ανάλυση Όλες οι λεπτομέρειες, έπρεπε να γίνουν δεκτές δια πίστεως.

Απόρριψη τελεολογίας Είπε: αν κάποιος μπορούσε να γνωρίζει τέλεια ποια είναι όλα τα μικρά σωματίδια όλων των σωμάτων και ποιες είναι οι κινήσεις τους και οι σχετικές τους θέσεις θα μπορούσε να γνωρίζει όλη τη φύση. Δε δεχόταν τις τελεολογικές εξηγήσεις. ‘δε θα υιοθετήσουμε καμία γνώμη για τους σκοπούς είτε του Θεού είτε της φύσης....’

Είδη ύλης Δεν προχώρησε πέραν από ποιοτικές μη μαθηματικές μελέτες των φυσικών διαδικασιών. Απέρριπτε το κενό. Πίστευε σε τρία είδη ύλης, τη λεπτή, την χοντρή και την πολύ λεπτή (δύο ουσίες κατά τον Westfall). Έγραψε τα έργα Διοπτρική (1637), Μετεωρολογία (1637) Αρχές της Φιλοσοφίας (1644). Τα πάντα οφείλονται σε κινούμενα σώματα. Η ανάλυση της κρούσης ήταν λανθασμένη γιατί ότι η μεταβολή της κατεύθυνσης και μόνο δε συνεπάγεται μια αλλαγή της κατάστασης. Ο Καρτέσιος έδωσε πρώτος την αδρανειακή κίνηση ως ευθύγραμμη, ενώ ο Γαλιλαίος έδωσε (χωρίς να αναφέρει τη λέξη αδράνεια), την αδράνεια ως κυκλική. Για τον Καρτέσιο η κυκλική κίνηση έπαψε να είναι η τέλεια κίνηση.

Μηχανική του Καρτέσιου Έδινε μεγάλη σημασία στις πιέσεις. Κάθε χώρος είναι γεμάτος από ύλη, δεν υπάρχει κενό. Κάθε κίνηση κυκλική κίνηση κινούμενης ύλης, όπως η στεφάνη ενός τροχού που περιστρέφεται γύρω από τον άξονα του. (Κύκλος εδώ κάθε κλειστή τροχιά, όχι ο κύκλος της γεωμετρίας). Επειδή η κυκλική κίνηση είναι "αφύσικη" προκαλεί φυγόκεντρες πιέσεις στον γεμάτο χώρο. Ο Καρτέσιος απέδιδε τα σπουδαιότερα φυσικά φαινόμενα σε τέτοιες πιέσεις.

Οι στρόβιλοι και το φως Πίστευε στους στροβίλους που εξυπηρετούσαν πάρα πολλούς σκοπούς: Κρατούσαν όλα τα σώματα στις σωστές θέσεις, τον ήλιο καθώς και τους πλανήτες. Τα σωματίδια των φωτεινών σωμάτων. Αυτά μπορούσαν να μετατοπίσουν τη λεπτή ύλη που υπήρχε στους πόρους των σωμάτων και να παράγονται φωτεινά φαινόμενα.

Πώς αντιμετώπιζαν οι Καρτεσιανοί τους μη Καρτεσιανούς; Περίπτωση Γαλιλαίου: Ούτε ο Καρτέσιος ούτε ο Mersenne δεχόντουσαν αυτά που είπε ο Γαλιλαίος για την ελεύθερη πτώση. Ο Mersenne πίστευε ότι τα πειράματα δεν μπορούσαν να δώσουν επιστήμη. Η επιστήμη για τους Καρτεσιανούς θα έπρεπε να εξάγεται από αξιώματα. Ο Huygens παρόλο που ήταν Καρτεσιανός άρχισε να έχει αμφιβολίες. Μήπως για τον Huygens ο Καρτέσιος είχε ζήλια για τη φήμη του Γαλιλαίου; Ο Huygens δεν είχε αμφιβολία για τις βασικές υποθέσεις της μηχανικής εξήγησης του Καρτεσίου

Boyle Έβλεπε το σχήμα του σύμπαντος ως αποτέλεσμα της κίνησης και των μηχανικών ιδιοτήτων που έδωσε ο Θεός στα μόρια στην δημιουργία. Οι νόμοι είχαν γενική ισχύ. «ακόμη και ένας άγγελος δεν μπορεί να αλλάξει κάτι στον κόσμο χωρίς μηχανικά μέσα». Θεωρούσε ότι το να κατανοήσουμε κάτι ισοδυναμούσε με το να βρούμε μηχανισμούς που θα το περιγράφουν. Κατά τον Leibniz:« Στα βιβλία και για όλες τις συνέπειες που εξάγει από τις παρατηρήσεις του, συμπεραίνει αυτό που όλοι ξέρουμε, δηλαδή ότι τα πάντα συμβαίνουν μηχανικά"

Ο Boyle, μελέτησε τον ακριβή μηχανισμό για τις διάφορες φυσικές διαδικασίες, όμως αυτό ήταν αδύνατο στην εποχή του. Μηχανική παραγωγή θερμότητας, κρύο, γεύσεις, οσμές, εξάτμιση, σκούριασμα, χημική εγκατακρίμνηση, μαγνητισμό, ηλεκτρισμό. ‘‘Τα αποτελέσματα των σωμάτων που προηγούμενα αποδίδονταν με ποιότητες, και αυτά που τα θεωρούσαν υπερφυσικά (occult) παράγονται από τις μικρές μηχανές της φύσης, ... Είναι απλά προϊόντα της κίνησης, της μορφής και του μεγέθους’’

Huygens (1629-1697) Horologium oscillatorium (1673) Δίνει ορισμό της Φυγόκεντρης δύναμης ως ανάλογης προς το τετράγωνο της ταχύτητας ή προς την ακτίνα. Vis centrifuga: Το έγραψε το 1659 όμως δημοσιεύτηκε το 1703

Η φυγόκεντρη του Huygens Προσπαθεί να προσδιορίσει την conatus για ένα σώμα συνδεδεμένο με ένα περιστρεφόμενο τροχό. Εισάγει ένα περιστρεφόμενο σύστημα αναφοράς που συνδέεται με τον τροχό που υποθέτει ότι είναι αρκετά μεγάλος για να μπορεί να στέκεται κάποιος πάνω του. Αυτός ο άνθρωπος κρατά ένα νήμα με μια μπάλα από μόλυβδο. Ο άνθρωπος Καθώς περιστρέφεται ο τροχός, το νήμα τεντώνεται με την ίδια δύναμη που θα το τέντωνε αν ήταν στο κέντρο της ρόδας.

Τρόπος σκέψης: έλλειψη βασικής μεθόδου: Σε ίσους χρόνους ο άνθρωπος διατρέχει τα πολύ μικρά τόξα ΒΕ και EΣτ. Αν αφεθεί στο Β ο μόλυβδος θα κινηθεί κατά τις ευθύγραμμες τροχιές ΒΓ και ΓΔ που είναι ίσες με αυτά τα τόξα. Τα σημεία Γ και Δ δεν είναι πάνω στις ακτίνες ΑΕ και ΕΣτ, αλλά λίγο πίσω τους. Αν τα σημεία Γ και Δ συμπίπτουν με τα γ και δ, που είναι σημεία πάνω στις ακτίνες ΑΕ και ΑΣτ, η μολυβένια μπάλα θα τείνει να απομακρύνεται από τον άνδρα κατά μήκος των διαμέτρων. Οι αποστάσεις Εγ, Στδ,.. αυξάνουν κατά τους "τετράγωνους" αριθμούς 1,4,9, 16… και αυτό γίνεται πιο ακριβές καθώς τα τόξα ΒΕ, ΕΣτ γίνονται μικρότερα.. Β γ Α Ρ Ε Βγ²=Εγ · γΡ και Βγ ανάλογο t άρα για πολύ μικρά χρονικά διαστήματα Εγ ανάλογο με t²

Σύμφωνα με τους νόμους του Γαλιλαίου, οι αποστάσεις ενός σώματος που αρχίζει να πέφτει είναι ανάλογες με τους "τετράγωνους αριθμούς" 1,4,9,16… Η τάση (conatus) είναι η ίδια με ένα βαρύ σώμα που κρέμεται. Όμως τα σημεία Γ και Δ βρίσκονται πίσω από τα γ και δ. Έτσι αναφορικά με την ακτίνα πάνω στην οποία έχει τοποθετηθεί, το βάρος τείνει να διαγράψει ένα τόξο που είναι εφαπτόμενο προς την ακτίνα αυτή.

Όμως τη στιγμή του αποχωρισμού του μολύβδου από τον τροχό, αυτές οι καμπύλες μπορούν να θεωρηθούν ως ίσες με τις εφαπτόμενες Εγ, Στδ,… και κατά συνέπεια οι αποστάσεις ΕΓ, ΣτΔ,… μπορούν να θεωρηθούν ότι αυξάνουν με τη σειρά 1,4,9,16… . Οι αποστάσεις Εγ, Στδ,.. αυξάνουν κατά τους "τετράγωνους" αριθμούς 1,4,9, 16… και αυτό γίνεται πιο ακριβές καθώς τα τόξα ΒΕ, ΕΣτ γίνονται μικρότερα.. Σύμφωνα με τους νόμους του Γαλιλαίου, οι αποστάσεις ενός σώματος που αρχίζει να πέφτει είναι ανάλογες με τους "τετράγωνους αριθμούς" 1,4,9,16… Διότι: Για t=1 Bγ²=χ R, για t=2, Bδ²=4*Βγ²=ψR κτλ.

Newton Νεύτωνας: (1642 - 1727) Οι ανακαλύψεις του Γαλιλαίου ( και η εξήγηση της παραβολής) έπρεπε να περιμένουν το Νεύτωνα για να ανακαλυφθεί πόσα πολλά περιείχαν. Ο Νεύτωνας επηρεάστηκε και από τον Χόιχενς από τον οποίο πήρε ένα αντίγραφο του Horologium oscillatorium το 1673. Αυτό το βιβλίο κατέληγε σε 13 θεωρήματα που αναφέρθηκαν προηγουμένως. Ο Νεύτωνας είχε φθάσει σε παρόμοια αποτελέσματα χωρίς να τα εκδώσει. Το έργο του Principia (1687) η πίστη στη μηχανική πήρε μια επιβεβαίωση που ξεπερνούσε τις πιο ένθερμες ελπίδες. Σ' αυτό το βιβλίο ο ίδιος νόμος έδινε εξήγηση για πολύ διαφορετικά φαινόμενα: το βάρος ενός μήλου μέχρι την τροχιά ενός κομήτη. Σ' αυτό το βιβλίο οι προτάσεις δεν ήταν ασαφείς - ποιοτικές αλλά ποσοτικές με την ίδια αυστηρότητα που έχει η γεωμετρία. Ο ίδιος ο Νεύτωνας στον πρόλογο της Principia αποδίδει την αρχή της γεωμετρίας στη τέχνη της μηχανικής. Μόνο μέσα στα μαθηματικά μπορούσε σύμφωνα με το Νεύτωνα να έχουμε ένα 'λογικό' τρόπο για να εκφραστούν οι μηχανικές σχέσεις. Το έργο του το πρόσφερε ως τις μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας . Πίστευε ότι οι δυνάμεις που ενεργούν στη φύση έχουν μηχανική φύση και είναι έλξεις ή απώσεις "που προέρχονται από αίτια που μέχρι τούδε είναι άγνωστα."

Ήταν ο Newton μέσα στα πλαίσια του μηχανιστικού παραδείγματος; Κατά τους Leibniz και Χόιχενς, η Principia είχε εγκαταλείψει τα μηχανικά αίτια. Ο Νεύτωνας όμως ποτέ δεν ταλαντεύτηκε στη μηχανική πίστη. Ένα πρόβλημα ήταν η εξήγηση της βαρύτητας. Ήταν αδιανόητο γι αυτόν ότι η "κουτή ύλη θα μπορούσε να λειτουργήσει με κάτι που δεν είναι υλικό, και να επηρεαστεί χωρίς αμοιβαία επαφή." Ποτέ δεν εγκατέλειψε την ιδέα ότι η ύλη ενεργεί και στη βαρύτητα μέσω επαφής.. Μιλά για κάποιο "πολύ λεπτό πνεύμα" για "ένα ηλεκτρικό και ελαστικό πνεύμα", που είναι μια λεπτή μορφή της ύλης. Ο Νεύτωνας του ανέθεσε ένα παγκόσμιο μηχανικό ρόλο: ήταν το όχημα των βαρυτικών αποτελεσμάτων, της διάδοσης του φωτός, των ηλεκτρικών φαινομένων ακόμη και φυσιολογικών αντιλήψεων. Πίστευε στην αυστηρή αντιστοιχία μαθηματικού φορμαλισμού και μηχανικής πραγματικότητας.

«Δεν κάνω υποθέσεις» Αρνήθηκε στα πλαίσια του Principia να συζητήσει υποθέσεις. Στο ερώτημα 28 απορρίπτει τη "διατύπωση υποθέσεων για την εξήγηση όλων των πραγμάτων μηχανικά". Έδωσε μόνο δευτερεύουσα προσοχή για την έρευνα των τελικών αιτίων ως μηχανισμών. Όμως ο μαθηματικός φορμαλισμός δεν μπορούσε να αγνοεί κάτι που ήδη είχε φανερωθεί από τα φαινόμενα της φύσης. Γι’ αυτό απέρριψε την έξυπνη κατασκευή του Χόιχενς για τα κύματα γιατί η διάδοση του φωτός με τη μέθοδο αυτή δεν είχε το χαρακτηριστικό των κυμάτων που είναι η περιοδικότητα. Για το Νεύτωνα η μαθηματική φυσική πρέπει πάντα να ανακατασκευάζει τα μοντέλα της σύμφωνα με τα δεδομένα των παρατηρήσεων.

Ακόμη και οι κριτικοί του Νεύτωνα δεν μπορούσαν να σκεφτούν για μη μηχανικό μοντέλο. Αν κάτι θα αντικαθιστούσε το σύστημα του Νεύτωνα θα έπρεπε να ήταν πιο μηχανικό. Π.χ. η επίθεση του Leibniz για τη βαρύτητα του Νεύτωνα. Ο Νεύτωνας είχε αρνηθεί να κάνει εικασίες για τις τελικές μηχανικές αιτίες της βαρύτητας ή για τη σκληρότητα των ατόμων. Η επιφυλακτικότητα του Νεύτωνα φάνηκε σε άλλους και κυρίως στο Leibniz ως μη λογική, μη κατανοητή, μη επιτρεπτή για ένα "μηχανικό φιλόσοφο". Για το Leibniz "το να υποθέσουμε ότι ο Θεός παρήγαγε τα βαρυτικά αποτελέσματα χωρίς κάποιο μηχανισμό θα ήταν σα να λέμε "΄΄οτι παράγει αυτό το αποτέλεσμα χωρίς κάποιο κατανοητό μέσο". Η βαρύτητα χωρίς μηχανισμό ήταν κάτι το "απόκρυφο".

Εξέλιξη της μηχανικής μετά το Νεύτωνα: Euler (1707 - 1783) 1760 έδωσε τη θεωρία της κίνησης των στερεών που εφαρμόζεται σε γυροσκόπια, σβούρες, τη "μετάπτωση" των πόλων. Δόθηκαν νέοι όροι όπως "κέντρο αδράνειας", "ροπή αδράνειας". Lagrange (1736 - 1813): "Αναλυτική Μηχανική", το 1788 περίπου 100 χρόνια μετά το έργο "Principia". Σ' αυτό υπήρχαν "μόνο αλγεβρικοί χειρισμοί". Δεν υπήρχαν γεωμετρικές κατασκευές ή μηχανικά μοντέλα. Για το Lagrange ο Νεύτωνας ήταν η μεγαλύτερη αλλά και πιο τυχερή μεγαλοφυΐα Για τον Gauss αυτό που απέμεινε στους "διαδόχους" του Νεύτωνα: να δώσουν μόνο νέες απόψεις αλλά όχι νέες αρχές. Ο ίδιος ο Gauss είχε δώσει την αρχή του ελάχιστου εξαναγκασμού το 1829, όπου ένωνε τις δυναμικές και αισθητικές απόψεις της μηχανικής. Όμως δεν τη θεώρησε ως κάτι το πρωτότυπο "δεν υπάρχουν νέες αρχές στην επιστήμη της ισορροπίας και κίνησης".

Εξέλιξη της μηχανικής Ο Maupertuis (1744) πριν από το Lagrange έδωσε την αρχή της ελαχίστης δράσης "που ο Δημιουργός και Διευθυντής όλων έχει εγκαθιδρύσει στην ύλη για να πετύχει τα φαινόμενα του ορατού κόσμου". Ήταν μια τολμηρή επέκταση της αρχής του Fermat (1662). Πίστευε ότι είχε φθάσει σε βαθύτερα επίπεδα από το Νεύτωνα. Το έργο του το γενίκευσε ο Hamilton {1833) και σε οπτικά φαινόμενα, έτσι δυνάμωσε η πεποίθηση ότι και τα φωτεινά φαινόμενα ήταν ουσιαστικά μηχανικά. Μεγάλες επιτυχίες στην "ουράνια μηχανική". Ο Laplace έδωσε ανάλυση των αμοιβαίων διαταραχών των πλανητών και τον οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι ούτε οι κλίσεις των τροχιών των πλανητών, ούτε οι εκκεντρότητες τους θα μπορούσαν να ξεπεράσουν κάποιες μικρές πεπερασμένες τιμές. Ο Laplace έκανε τη μελέτη του αναπτύσσοντας σε σειρές τις μαθηματικές εξισώσεις. (Το έργο του Exposition du System du Monde 1799). 1803: Herschel έδωσε την πρώτη ένδειξη ότι ο Νόμος Βαρύτητας ισχύει έξω από το ηλιακό σύστημα σε διπλούς αστέρες. Νέος πλανήτης σύμφωνα με θεωρία του Νεύτωνα: Ποσειδών (1849).

Μηχανισμοί για θερμότητα: Πειράματα Rumford (1753 - 1814) έδειξαν ότι δεν υπάρχει καλορικό ρευστό. Η ιδέα ότι η θερμότητα οφείλεται σε κίνηση μορίων. Όμως χρειάστηκαν πολλά χρόνια για να "πεθάνει" η θεωρία του καλορικού ρευστού. Το 1860 στη Britannica απορρίπτονταν η μηχανική θεωρία της θερμότητας ως "ασαφής και μη ικανοποιητική" ενώ η άποψη ότι "θερμότητα είναι το καλορικό υγρό" περιγραφόταν ως η γενικά δεκτή θεωρία. Στην πραγματικότητα είχαν ήδη περάσει 15 χρόνια από τα πειράματα του Mayer που είχε δείξει ότι σύμφωνα με την κινητική θεωρία η αύξηση της κίνησης θα είχε συνέπειες στη θερμοκρασία. Κάτω από την παρότρυνση του GUSTAV VON JOLLY οτι σύμφωνα με αυτή τη θεωρία το τράνταγμα ενός υγρού θα είχε ως συνέπεια την αύξηση της θερμοκρασίας, ο Mayer εκτέλεσε το πείραμα και προς κατάπληξη του JOLLY του είπε ότι όντως έτσι είναι τα πράγματα. .

Ενέργεια :Η ιδέα για την ενέργεια αρχίζει από νωρίς. Ήδη ο Γαλιλαίος αναφέρεται σε έννοιες που θυμίζουν ενέργεια. Ο Leibniz εισήγαγε τη "ζωντανή δύναμη" (vis viva) που εκφράζει την ενέργεια και ήταν ο όρος που χρησιμοποιήθηκε. Ο Helmholtz σε ηλικία 26 ετών παρουσίασε το έργο του "Die Erhaltung der Kraft" που σημαίνει "Η διατήρηση της δύναμης" που συνέδεε για πρώτη φορά τις διάφορες δυνάμεις του μηχανικού σύμπαντος στην έννοια της ενέργειας. Βαρύτητα, ηλεκτρική δύναμη, μαγνητική δύναμη και θερμότητα, είχαν το κοινό: μπορούσαν να παράγουν μηχανικό έργο, και αυτή έμενε η ίδια σε όμοιες περιστάσεις. Η θερμότητα είχε κεντρικό ρόλο.

Κινητική θεωρία των αερίων Αυτό που πέτυχαν οι Mayer, Joule, Helmholtz σε μακροσκοπικό επίπεδο, το πέτυχε η κινητική θεωρία στο μοριακό επίπεδο.: η συμπεριφορά και ιδιότητες των αερίων ανάχθηκε σε κινητική ενέργεια των μορίων. Φάνηκε ότι το σύμπαν είναι "ένα σύμπαν όπου έχουμε μπάλες του μπιλιάρδου που συγκρούονται μεταξύ τους". Σύμφωνα με αυτή την άποψη, "τα αέρια συνίστανται από άτομα που συμπεριφέρονται σαν στερεές, τέλεια ελαστικές σφαίρες που κινούνται με καθορισμένες ταχύτητες στον κενό χώρο". Το 1859 ο Maxwell έγραψε μια εργασία με τίτλο "Illustration of the Dynamical Theory of Gases (Ένα παράδειγμα της Δυναμικής Θεωρίας των Αερίων)" στο οποίο μπήκαν στερεές βάσεις της κινητικής θεωρίας. Ο στόχος του ήταν να διατυπώσει τους νόμους ως "αυστηρά μηχανικές αρχές". Η θεωρία έδωσε τη δυνατότητα να υπολογιστούν ποσότητες όπως "μέση ελεύθερη διαδρομή", ιξώδες, ειδικές θερμότητες αερίων. Εμφανίστηκαν τα μοντέλα των διατομικών μορίων ως "αλτήρες" που μπορούν να κινούνται, να ταλαντώνονται και να περιστρέφονται. Η Μηχανική έφτασε στα πιο τολμηρά άκρα και για μια ή δύο δεκαετίες φάνηκε ότι είχε φτάσει στο κατώφλι του τελικού θριάμβου. Αυτό ήθελαν να πιστεύουν οι φυσικοί.

Ηλεκτρομαγνητική θεωρία Maxwell Πολλά μηχανικά μοντέλα δημιουργήθηκαν. Το πιο γνωστό είναι το μοντέλο των περιστρεφόμενων κυλίνδρων και τροχών που παρίσταναν τη θεωρία του Maxwell για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Έδινε αποτελέσματα σύμφωνα με τις μαγνητικές δυνάμεις και εξηγούσε το φαινόμενο της επαγωγής, οδήγησε το Maxwell στο "ρεύμα μετατόπισης" που το θεώρησε ως μηχανικές ταλαντώσεις γύρω από τις θέσεις ισορροπίας των ηλεκτρικών σωματίων μέσα στα διηλεκτρικά . Από αυτό συμπέρανε ότι οι ταλαντώσεις θα πρέπει να διαδίδονται ως κύματα που η ταχύτητα τους βρέθηκε "ότι μέσα στα όρια του πειραματικού σφάλματος ήταν η ίδια με την ταχύτητα του φωτός". Βέβαια εκφράστηκαν επιφυλάξεις: O Maxwell ήταν προσεχτικός στο να μην εξισώσει το μηχανικό μοντέλο με την πραγματικότητα, όμως ήταν κάτι το απαραίτητο για να φανερώσει την πραγματική μηχανική σύνδεση μεταξύ των γνωστών ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων". Οι εξισώσεις του Maxwell θεωρήθηκαν από τον Einstein ως το πιο σημαντικό γεγονός στη φυσική από την εποχή του Νεύτωνα. Όμως στην τελική τους μορφή ελευθερώθηκαν από τη "μηχανική" σκαλωσιά. Για τον Maxwell το 1865, "η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων είναι μηχανική ενέργεια". Δεν παράτησε τις ελπίδες του ότι θα έβρισκε ένα επαρκές μηχανικό σύστημα για να αναπαραστήσει τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα.

Τι χρειάζεται για μια μηχανιστική εξήγηση; Η χημεία κατά το Maxwell ήταν η μελέτη των αποτελεσμάτων "των διαμορφώσεων των ατόμων και των κινήσεων ενός αριθμού από υλικά συστήματα". Το καθήκον της ήταν "να καθορίσει, από τις παρατηρούμενες εξωτερικές ενέργειες έναν αόρατο μηχανισμό, την εσωτερική του δομή". Αυτή είναι η φράση για την πίστη στο μηχανισμό. Όταν ένα φυσικό φαινόμενο μπορεί να περιγραφεί πλήρως ως μια αλλαγή στη διάταξη και κίνηση ενός υλικού συστήματος, τότε λέμε ότι η δυναμική εξήγηση του φαινομένου είναι πλήρης. Δεν μπορούμε να σκεφτούμε μια επιπλέον εξήγηση ότι είναι αναγκαία, επιθυμητή ή δυνατή, γιατί αν γνωρίζουμε τι εννοούμε με τις λέξεις διάταξη, μάζα και δύναμη, βλέπουμε ότι οι ιδέες που αντιπροσωπεύουν είναι τόσο στοιχειώδεις που δεν μπορούν να εξηγηθούν με κάτι άλλο.

ΑΙΘΕΡΑΣ Αυτό ήταν μια έκφραση για την μηχανική επιστήμη ως την τελική λέξη για την κατανόηση της επιστήμης του τέλους του 19ου αιώνα. Όπως είπε ένας Γάλλος φυσικός: "Η φυσική μια μέρα θα είναι ένα κεφάλαιο της μηχανικής". Η κατανόηση των φαινόμενων θεωρούνταν ως η αναγωγή σε Νευτώνειους όρους. Αιθέρας Στο τέλος του 19ου αιώνα υπήρχαν πολλές εικασίες για τον αιθέρα μια ουσία του οποίου οι μηχανικές ιδιότητες υπήρχαν μόνο ως μια πίστη. Ο αιθέρας θα έπρεπε να έχει πολύ απλές ιδιότητες. Ο αιθέρας ήταν ο φορέας των κυμάτων, μια πολύ επίμονη σκέψη: το βλέπουμε ακόμη και το 1937 σε άρθρο του J.J. Thomson που ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο.

Ο Kelvin έλεγε ότι χρειάζονται μηχανικά μοντέλα Βαρύτητα: Αυτή δεν μπορούσε να εξηγηθεί είτε με μηχανικές είτε με μη μηχανικές εικασίες. Ο Πλούταρχος είχε δώσει την αναλογία της σφεντόνας, ο Hooke είχε δώσει την αναλογία της συμπεριφοράς του κωνικού εκκρεμούς, ο Χόιχενς τη συμπεριφορά των σωμάτων της ύλης σε περιστρεφόμενο μέσο. Όλα αυτά προερχόντουσαν από τη βαθιά επιθυμία για "να βρεθεί μια κατανοητή εξήγηση της βαρύτητας". Η δράση από απόσταση έγινε σιγά - σιγά κάτι που το συνήθισαν οι φυσικοί χωρίς να προκαλεί αντιδράσεις όπως την εποχή του Νεύτωνα. Για μερικούς φυσικούς του 19ου αιώνα η βαρύτητα ήταν πιθανόν ένας "αρχέγονος" νόμος της φύσης, για άλλους είχε άγνωστη αιτία. Ο Λαπλάς μετά από αρκετά χρόνια άγονων προσπαθειών για εξήγηση της βαρύτητας δήλωσε αποτυχία.

Αιθέρας και φυσική Euler: ‘‘γνωρίζουμε ότι όλος ο χώρος που χωρίζει τα σώματα είναι γεμάτος με μια λετπή ύλη που ονομάζεται αιθέρας’’ Κυματική θεωρία: Χρειαζόταν αιθέρα. Αν και πολλοί ΄λεγαν ότι δεν ξέρουμε τι σχέση ή τι σύσταση έχει ο αιθέρας πρόσθεταν αναγκαστικά «είναι σίγουρο ότι το φως παράγεται από ταλαντώσεις, που μεταδίδονται με εγκάρσιες ταλαντώσεις μέσα από ένα πολύ ελαστικό αιθέρα.’’

αιθέρας: Maxwell «Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι ο αιθέρας είναι το μεγαλύτερο σώμα για το οποίο έχουμε κάποια γνώση» Kelvin “Νομίζω ότι μπορώ να πω με απόλυτη απόφαση ότι ο αιθέρας είαι ύλη» Πίστη στον αιθέρα σε μια εποχή που η λέξη ‘‘πίστη’’ ήταν κάτι που το έβλεπαν με καχυποψία.

αιθέρας: Hertz: Μετά που ανακάλυψε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα «είναι σίγουρο ότι ο χώρος γύρω μας δεν είναι κενός, αλλά γεμάτος με μια ουσία, τον αιθέρα που μπορεί να τεθεί σε ταλαντώσεις» «Αφαιρέστε τη λέξη ηλεκτρισμός και το φως θα εξαφανιστεί, αφαιρέστε τον φωτεινό αιθέρα, και οι ηλεκτρικές και μαγνητικές δράσεις δε θα μπορούν πια να διασχίσουν το χώρο. Αυτή είναι η δική μας διαβεβαίωση.» δική μας: κάτι που δέχονταν οι φυσικοί . (1888)

Ρητορική του αιθέρα Fitzgerald «Η φωτιά, το νερό, η γη και ο αέρας έχουν γίνει από χρόνια οι σκλάβοι του ανθρώπου, όμως μόνο τα τελευταία χρόνια ο άνθρωπος έχει κερδίσει τη μάχη στην οποία είχαν ηττηθεί οι γίγαντες του παρελθόντος, έχει αρπάξει τον κεραυνό από τον ίδιο το Δία και έχει σκλαβώσει τον αιθέρα που γεμίζει τα πάντα.» Αγγελία αιχμαλώτισης του αιθέρα σε αιχμάλωτα μυαλά

Helmholtz: 1893 δηλ. 6 χρόνια μετά την πρώτη σωστή εκτέλεση του πειράματος Michelson: “δεν υπάρχει αμφιβολία ότι τα φωτεινά κύματα συνίστανται σε ταλαντώσεις του τα πάντα πληρούντος αιθέρα και ότι αυτός έχει ταυτόχρονα μονωτικές ιδιότητες και είναι μαγνητικό υλικό” Στο ερώτημα: Γιατί πιστεύουμε στον αιθέρα, σε τι μας βοηθά η ύπαρξη του; Ο Fitzgerald απαντά: “τους ρωτώ, τι συμβαίνει με το φως για τα 8 λεπτά μετά που έχει φύγει από τον ήλιο πριν φθάσει τη γη; Όταν το σκεφτούν παρατηρούν πόσο αναγκαία είναι η ύπαρξη του αιθέρα.” Η αληθινή δύναμη ενός συλλογισμού έρχεται από του να συμφωνούν οι υποθέσεις του με την πραγματικότητα, και αν δεν υπάρχει στήριξη από τα γεγονότα, ακόμη και η καλύτερη λογική δεν είναι κάτι καλύτερο από “μια οργανωμένη πορεία στο να πλανιέσαι με αυτοπεποίθηση”.

Διαφορές μεταξύ της εκτίμησης και της πραγματικότητας Rowland 1899: «ο ύψιστος σκοπός του Φυσικού» “Όλες οι δράσεις, ασθενικές και ισχυρές, από τις ενδομοριακές μέχρι της διαπλανητικές και τις διαστρικές που περιορίζουν το σύμπαν, όλες οφείλουν την ύπαρξη τους σ’ αυτή την ουσία που γεμίζει τα πάντα, τον αιθέρα.” Michelson: Η προτεινόμενη αναγωγή του ηλεκτρισμού και μαγνητισμού σε τάσεις στον αιθέρα, είναι μια από τις πιο μεγαλειώδεις γενικεύσεις της σύγχρονης επιστήμης.

Πολύ κοντά στην ολική σύνθεση; 1882: Πληροφορείται το κοινό ότι η ύλη αποτελείται από τους στροβίλους του αιθέρα, ότι οι ταλαντώσεις του είναι το φως, και ότι καθώς έχει διάφορους “ελκυσμούς” και “στρέψεις” δημιουργούνται θετικά και αρνητικά φορτία. Μισό αιώνα αργότερα ένας φυσικός περιέγραψε τον αιθέρα ως “το μέσο που εφευρέθηκε από τον άνθρωπο για να μεταδίδει τις παρανοήσεις από το ένα μέρος στο άλλο”. To 1882 νόμιζαν ότι βρίσκονταν πολύ κοντά η τελική σύνθεση. Poincaré “ο αιθέρας είναι πολύ κοντά να τον πιάσουμε”. Περίμεναν ότι θα δινόντουσαν απαντήσεις σε διάφορα ερωτήματα, όπως: “Γιατί υπάρχει αδράνεια στη ύλη;”

Kelvin 1896: «Μια λέξη που χαρακτηρίζει τις προσπάθειες μου 55 ετών είναι η λέξη αποτυχία» Η λέξη αποτυχία όπως εξήγησε αφορούσε το να μάθει κάτι για τον αιθέρα. Ήταν όμως απόλυτα βέβαιος για την κινητική θεωρία. Το πείραμα Michelson – Morley ενώ δεχόταν ότι ήταν άψογο, το θεώρησε ως ένα από τα 2 σύννεφα που σκίαζαν την καθαρότητα και ομορφιά της δυναμικής θεωρίας που βεβαιώνει ότι θερμότητα και ως τρόποι (modes) κίνησης

Kelvin Το σύννεφο #1 φαινόταν πολύ πυκνό. Οι εξισώσεις Maxwell αναλλοίωτες σε άλλο αδρανειακό σύστημα αναφοράς. Άρα η ταχύτητα του φωτός που περιέχουν είναι η ίδια σε οποιοδήποτε αδρανειακό σύστημα. Το πείραμα Michelson Morley προσπαθούσε να βρει αυτήν την αλλαγή. Για αποφυγή αυτού του αδιεξόδου έπρεπε να απορριφθεί η ιδέα του απόλυτου συστήματος αναφοράς και ο «θαυμαστός» αιθέρας. Χωρίς αιθέρα κατέρρεε η μηχανιστική θεωρία.

Δυσκολίες Εκπομπή και απορρόφηση ενέργειας από την ύλη. Εκπομπή και απορρόφηση ενέργειας από την ύλη. Η κινητική θεωρία είχε πετύχει να καθορίσει την τιμή της ειδικής θερμότητας. Το 1871 είχαν αισιοδοξία. 1875: Ανακαλύπτουν ότι τα μόρια δεν μπορούν να περιγραφούν με απλή θεωρία. Οι βαθμοί ελευθερίας ήταν πολλές φορές πάνω από 6. Έπρεπε αυθαίρετα να θεωρούνε μερικούς ως παγωμένους.

Μήπως έπρεπε να γίνει κάτι δραστικό; Αυξήθηκαν οι διαφορές μεταξύ θεωρίας και πειράματος. Ιανουάριος 1900: Lord Rayleigh: στην εργασία του «Περί του νόμου της κατανομής ενέργειας» παρατηρεί ότι για τη λύση «χρειάζεται μια διαφυγή από την καταστροφική απλότητα των συμπερασμάτων». Kelvin (Απρίλιος 1900) : «Ο απλούστερος τρόπος για να φτάσουμε στο επιθυμητό αποτέλεσμα είναινα αρνηθούμε το συμπέρασμα, και έτσι στην αρχή του 20ου αιώνα να μη βλέπουμε πια το σύννεφο που σκοτείνιασε τη λαμπρότητα της μοριακής θεωρίας της θερμότητας και του φωτός του τελευταίου τέταρτου του 19ου αιώνα.»

Max Planck Χρειάστηκε να πάρειένα βήμα που ήταν δραματικά αντίθετο με τις αρχές της κλασικής μηχανικής. Ποιο ήταν; Να αγνοήσει μερικούς βαθμούς ελευθερίας σε διάφορες περιοχές θερμοκρασίας. Του είχε πει ένας φυσικός (Jolly) «στη φυσική τίποτε που να είναι βασικά νέο μπορεί να ανακαλυφθεί». Ο Planck πίστευε ότι όσο πιο τολμηρό θα ήταν ένα διανοητικό βήμα, τόσο μεγαλύτερη πίστη χρειαζόταν. «Η Επιστήμη απαιτεί το πνεύμα της πίστης. Όποιος έχει ασχοληθεί σοβαρά με επιστημονική εργασία οποιουδήποτε είδους, καταλαβαίνει ότι στην είσοδο του ναού της γνώσης είναι γραμμένο: να έχετε πίστη. Είναι μια ποιότητα που δεν μπορούν να αγνοήσουν οι επιστήμονες». Το 1900 τα δεδομένα ήταν γνωστά και σε άλλους επιστήμονες. Όμως το σχήμα τους απαιτούσε πίστη πέρα από τους “μηχανισμούς”.

Μια ζωή με απορρίψεις O Helmholz είχε αγνοήσει το διδακτορικό του, ο Kirchoff δεν το ενέκρινε Η εργασία του για τους ηλεκτρολύτες, που είχε πλήρη συμφωνία με τα δεδομένα, απορρίφθηκε με την παράξενη αιτιολόγηση ότι πιθανόν τα πειράματα δεν ήταν αξιόπιστα.

Η κρίσιμη χρονιά Καλοκαίρι 1900: καθώς περπατούσε με το γιο του στο Grünewald ότι ήταν πολύ κοντά σε μια πολύ σημαντική ανακάλυψη, ίσως συγκρίσιμη με του Newton. Ο Planck όμοια με τον Κοπέρνικο που έσπασε τα όρια της Αριστοτελικής φυσικής χωρίς να την εγκαταλείψει, έσπασε τα όρια της κλασικής μηχανικής χωρίς να την εγκαταλείψει. Γι’ αυτόν (1908) τα άτομα ήταν τόσο καλά ξεκαθαρισμένες οντότητες όσο τα ουράνια σώματα

1913 Bohr: είπε στους φυσικούς ν’ απαρνηθούν όλες τις προσπάθειες να σκεφτούν εικονικά ένα ηλεκτρόνιο καθώς παράγει μια φασματική γραμμή. Για τους κλασικούς φυσικούς η “λυδία λίθος” της χρησιμότητας μιας έννοιας. Θα ήταν πολύ δύσκολο να εγκαταλειφθεί μια προσπάθεια να σκεφτούν εικονικά μια έννοια. Tyndall: οι απλές σχέσεις για τη συμπεριφορά του αιθέρα, όπως π.χ. συχνότητα ταλαντώσεων, θα ήταν αδύνατο να ικανοποιήσει την ανθρώπινη κατανόηση. Η κλασική φυσική πίστευε σε μια αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ την πραγματικότητας και των εννοιών. Mach: Η βασική διαδικασία της κλασικής φυσικής δε βρισκόταν σε στερεό έδαφος αλλά στη μυθολογία, και η μυθολογία δεν ήταν ούτε ανιμιστική, ούτε οργανισμική αλλά μηχανιστική.

Όρια μηχανικής= όρια επιστήμης; Η πτώση της μηχανικής φαινόταν να υπονομεύει τα θεμέλια της επιστήμης. Η έκπληξη από την ξαφνική κατάρρευση της μηχανιστικής φυσικής, αποκάλυψε ότι η επιστημονική θεωρία είχε γίνει δόγμα πίστης. Σε πιο καθαρή μορφή η μηχανιστική θεωρία συνίστατο σε μάζες που ενεργούσαν η μια στην άλλη με κρούσεις. Θα πρέπει να ήταν σκληρές και τέλεια ελαστικές.

Κύματα – σωματίδια Τα παράδοξα δεν μπορούσαν να λυθούν με απλή ρητορική. Τα μοντέλα του φωτός (σωματίδια ή κύματα) εναλλάξ διακηρύχθηκαν ως σωστά και τα άλλα ως λανθασμένα. Όταν η φυσική έφθασε στα άτομα, η ένδειξη κατά της μοναδικής εξήγησης της φύσης άρχισε να κερδίζει έδαφος. Άρχισε να φαίνεται ότι και οι δύο έννοιες (σώματα και κύματα) ήταν χρήσιμες. Ο δυϊσμός κύμα – σώμα έδειξε ότι ο απόλυτος ντετερμινισμός και η ακρίβεια που διεκήρυττε η κλασική φυσική, όχι μόνο δεν μπορούσε να επιτευχθεί αλλά ούτε μπορούσε να αποδειχτεί ότι υπήρχε στη φύση.

Αβεβαιότητα Άρχισε να διαφαίνεται μια αβεβαιότητα, που περίβαλλε το κάθε τι.