Έξι σημαντικές επιστημονικές θεωρίες με απλά λόγια

από το www.in2life.gr
του Νικόλα Γεωργιακώδη

Χωρίς την επιστημονική γνώση και την αέναη δίψα του ανθρώπου να εξηγήσει τα φαινόμενα που τον περιβάλλουν, ο κόσμος στον οποίο ζούμε θα ήταν σίγουρα αρκετά διαφορετικός. Ανά τους αιώνες, εξαίρετοι επιστήμονες διατύπωσαν θεωρίες που έθεσαν τις βάσεις για την μετέπειτα πρόοδο της επιστήμης.

Παρακάτω συγκεντρώσαμε έξι από τις πιο δημοφιλείς και συναρπαστικές επιστημονικές θεωρίες και νόμους, οι οποίοι συνεχίζουν ακόμα και σήμερα να απασχολούν την πλειοψηφία της επιστημονικής κοινότητας.

To Διαστελλόμενο Σύμπαν του Χάμπλ και η Θεωρία του Big Bang

Ανέκαθεν οι άνθρωποι ενδιαφέρονταν για την αρχή. Για το πώς ξεκίνησαν όλα. Πολλές θεωρίες έχουν διατυπωθεί κατά καιρούς για τη δημιουργία και εξέλιξη του σύμπαντος. Δύο από τις πιο σημαντικές είναι το Διαστελλόμενο Σύμπαν του Χαμπλ και η Θεωρία του Big Bang. Tο 1929, ο Έντγουιν Χάμπλ παρατήρησε ότι το ορατό φως που έρχεται από μακρινούς γαλαξίες μετατοπίζεται προς την περιοχή του κόκκινου. Αυτό, σύμφωνα με το φαινόμενο Ντόπλερ, σήμαινε ότι οι μακρινοί αυτοί γαλαξίες απομακρύνονται και άρα το Συμπάν μπορεί να θεωρηθεί ότι διαστέλλεται, σαν να «ανοίγει», όπως ένα μπαλόνι με μαύρες κουκίδες το οποίο φουσκώνουμε.

Παράλληλα, ο Χάμπλ κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ταχύτητα με την οποία απομακρύνονται οι γαλαξίες είναι ανάλογη με την απόστασή τους από εμάς. Δηλαδή, όσο πιο μακριά βρίσκονται τόσο πιο γρήγορα απομακρύνονται. O ρυθμός αυτός με τον οποίο το Σύμπαν διαστέλλεται, μας δίνει μια πρώτη ένδειξη για την ηλικία του Σύμπαντος. Επίσης, ένα επιπλέον στοιχείο που μας δίνει ο νόμος αυτός είναι μια πρώτη εκτίμηση για την ηλικία του σύμπαντος που είναι περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια.

Φωτό: Το σύμπαν ως... μπαλόνι και οι γαλαξίες ζωγραφισμένοι πάνω του. Όσο φουσκώνουμε το μπαλόνι, οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους. 

Στα τέλη της δεκαετίας του 1940, ο Τζόρτζ Γκάμοφ και οι συνεργάτες του έθεσαν τις βάσεις για την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Σύμφωνα με αυτήν, όλα ξεκίνησαν από μια μεγάλη έκρηξη η οποία δημιούργησε τον χρόνο και τον χώρο μέσα στον οποίο εξελίχθηκε το Σύμπαν. 

Η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν 

Το 1915, εν μέσω του πρώτου παγκοσμίου πολέμου, ο Αϊνστάιν διατύπωσε την Γενική Θεωρία της σχετικότητας. Χρησιμοποιώντας την αρχή της ισοδυναμίας, σύμφωνα με την οποία όταν κάποιος επιταχύνεται μέσα σε έναν πύραυλο στο διάστημα, μακριά από οποιοδήποτε ουράνιο σώμα, έχει την ίδια αίσθηση με αυτήν που θα είχε αν ήταν ακίνητος στην επιφάνεια ενός ουράνιου σώματος (πλανήτη ή άστρου), κατέληξε στα εξής συμπεράσματα: 

* Η τροχιά του φωτός όταν αυτό ταξιδεύει κοντά σε μεγάλα αστρικά σώματα «κάμπτεται», γιατί το φως θέλοντας να ακολουθήσει πάντα τον συντομότερο δρόμο, ακολουθεί καμπύλη τροχιά. Φανταστείτε για παράδειγμα ένα στρώμα με μια βαριά μεταλλική σφαίρα πάνω του. Το στρώμα είναι ο χώρος, ενώ η μεταλλική σφαίρα είναι η μάζα η ύπαρξη της οποίας αλλοιώνει το στρώμα (χώρο). Εάν πετάξουμε μια μικρότερη σφαίρα στην περιοχή αυτή, τότε αυτή ακολουθεί καμπύλη τροχιά και αν κινηθεί πολύ κοντά στην μεγάλη σφαίρα, τότε θα πέσει μέσα στην «γούβα» που αυτή δημιούργησε. Το απλοϊκό αυτό παράδειγμα, μας βοηθά να καταλάβουμε το πώς δρα μια μαύρη τρύπα στις μάζες που κινούνται κοντά της. Αυτό αποδείχτηκε με τις παρατηρήσεις του Εντιγκτον και των συνεργατών του, οι οποίοι το 1919 κατά την διάρκεια έκλειψης ηλίου, παρατήρησαν περιμετρικά του ηλιακού δίσκου την πολλαπλή εικόνα του ίδιου αστεριού που βρισκόταν πίσω από τον ήλιο και το φως του οποίου καμπυλωνόταν από την ύπαρξη του ήλιου. 

* Ο χρόνος που δείχνουν τα ρολόγια που είναι στην επιφάνεια ενός πλανήτη ή άστρου μεγάλης μάζας, είναι μικρότερος από αυτόν που δείχνουν τα ρολόγια που είναι πιο μακριά από αυτόν. Αυτό επαληθεύτηκε με πειράματα που έγιναν με ρολόγια ακριβείας σε διαστημόπλοια μακριά από την γη και πάνω στην επιφάνεια της γης. Μακριά από την γη, τα ρολόγια μετρούσαν περισσότερο χρόνο ανάμεσα σε δύο γεγονότα. Δηλαδή, η διάρκεια μεταξύ δύο γεγονότων στην επιφάνεια της γης, ήταν μικρότερη από την αντίστοιχη σε απόσταση μακριά από την γη. 

Η γενική θεωρία της σχετικότητας, εν ολίγοις, καταλήγει στο ότι η ύπαρξη μάζας αλλοιώνει τον χώρο και χρόνο (χωρόχρονο) και ο αλλοιωμένος χωρόχρονος ασκεί δυνάμεις σε άλλες μάζες και δημιουργεί τα φαινόμενα που αναφέραμε.

Οι νόμοι της Πλανητικής Κίνησης του Kepler

Για αιώνες, οι επιστήμονες διαφωνούσαν μεταξύ τους, καθώς και με τους θρησκευτικούς ηγέτες σχετικά με τις τροχιές των πλανητών, ιδιαίτερα για το κατά πόσο γυρίζουν γύρω από τον Ήλιο. Μπορεί ο Κοπέρνικος να έφερε στο προσκήνιο το ηλιοκεντρικό σύστημα, αλλά έπρεπε να έρθει ο Γιοχάνες Κέπλερ για να «χτίσει» πάνω στις παλαιότερες μελέτες και να διαμορφώσει έναν στιβαρό νόμο που να διέπει την πλανητική κίνηση. 

Οι τρεις νόμοι που προέκυψαν από τον Kepler τον 17ο αιώνα είναι συνοπτικά οι εξής: 

Πρώτον, οι τροχιές των πλανητών γύρω από τον Ήλιο είναι ελλειπτικές. Δεύτερον, μια ευθεία που ενώνει τον πλανήτη με τον Ήλιο καλύπτει ίση απόσταση σε ίσες χρονικές περιόδους. Ο τρίτος νόμος επιτρέπει στην επιστήμη να συσχετίζει την περίοδο τροχιάς ενός πλανήτη και την απόστασή του από τον Ήλιο. Χάρη σε αυτόν γνωρίζουμε, για παράδειγμα, ότι η Αφροδίτη, που είναι πιο κοντά στον Ήλιο, έχει πιο σύντομη περίοδο τροχιάς από έναν πιο μακρινό πλανήτη, όπως ο Ποσειδώνας. 

Η θεωρία του Δυϊσμού της ύλης 

Η δημοφιλής θεωρία αυτή είναι αποτέλεσμα εργασίας πολλών επιστημόνων. Σύμφωνα με αυτήν, η ύλη έχει σωματιδιακό αλλά και κυματικό χαρακτήρα. Για παράδειγμα, το ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται σαν σωματίδιο, αλλά μερικές φορές και σαν κύμα. Όταν λέμε κύμα εννοούμε μια διαδικασία η οποία μεταφέρει ενέργεια αλλά όχι μάζα (π.χ. ο ήχος, το φως). Από την άλλη πλευρά, το φως έχει κυματικές ιδιότητες (ανάκλαση, διάθλαση) αλλά μερικές φορές συμπεριφέρεται και σαν σωματίδιο. 

Αποτέλεσμα αυτής της θεωρίας, είναι το ότι πρέπει πλέον να αντικαταστήσουμε την «σιγουριά» που είχαμε για την θέση π.χ. ενός ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα του ατόμου με την πιθανότητα να το βρούμε σε κάποια άλλη θέση. Την πιθανότητα αυτή την χρησιμοποιούμε και στην καθημερινή μας ζωή, διότι κανείς ποτέ δεν ξέρει που θα βρίσκεται κάποια ορισμένη χρονική στιγμή. Το μόνο που μπορεί να πει είναι ότι «η μεγαλύτερη πιθανότητα να βρεθώ κάπου, αφορά το τάδε σημείο». 

Η αρχή της αβεβαιότητας που αναπτύχθηκε από τον Βέρνερ Χάιζενμπεργκ, λέει ότι δεν μπορούμε να έχουμε πολύ καλή γνώση για την θέση και την ταχύτητα ενός σωματιδίου στον μικρόκοσμο. Αυτή η θεωρία αντικατέστησε τον ντετερμινισμό που διατυπώθηκε από τον Νεύτωνα, σύμφωνα με τον οποίο είμαστε σε θέση ακριβώς την θέση και την ταχύτητα ενός σώματος και ότι όλα διέπονται από την σχέση αίτιου – αποτελέσματος, με την αβεβαιότητα που επικρατεί στον μικρόκοσμο. Ακόμα και ο Αϊνστάιν δυσκολεύτηκε να αποδεχθεί την θεωρία αυτή και είναι ονομαστές οι διαφωνίες του με τον Νιλς Μπορ, ο οποίος ήταν από τους θεμελιωτές της σύγχρονης κβαντικής θεωρίας. Είναι γνωστή άλλωστε η φράση που αποδίδεται στον Αϊνστάιν: «Ο Θεός δεν παίζει ζάρια». 

Η Θεωρία της Εξέλιξης των Ειδών 

Σύμφωνα με τους περισσότερους επιστήμονες, κάθε μορφή ζωής στη Γη έχει έναν κοινό πρόγονο. Ορισμένοι από αυτούς τους «προγόνους», για να σχηματίσουν την τεράστια ποικιλία των οργανισμών, έπρεπε να εξελιχθούν, έλκοντας την καταγωγή τους μέσω του «μετασχηματισμού». Πληθυσμοί οργανισμών εμφάνισαν διαφορετικά χαρακτηριστικά. Όσοι από αυτούς τους οργανισμούς είχαν γνωρίσματα που τους επέτρεπαν να επιβιώσουν, ήταν εκείνοι που έχαιραν της «φυσικής επιλογής». 

Σύμφωνα με τον Δαρβίνο, σχεδόν όλα τα είδη γεννούν περισσότερους απογόνους από όσους θα ήταν απαραίτητοι για την αντικατάσταση των γονέων τους, ενώ κατά μέσο όρο ο πληθυσμός κάθε είδους παραμένει σταθερός στη πάροδο του χρόνου. Επίσης, οι διαθέσιμοι πόροι για το κάθε είδος είναι περιορισμένοι, με αποτέλεσμα να υπάρχει έντονος ανταγωνισμός μεταξύ των μελών ενός είδους για επιβίωση. Στα παραπάνω στοιχεία, ο Δαρβίνος προσέθεσε δύο ακόμα. 

Αρχικά, ότι οι μεμονωμένοι εκπρόσωποι ενός είδους δεν είναι ακριβώς όμοιοι, αλλά ποικίλλουν ως προς τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά και ότι με την αναπαραγωγή, τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά των γονέων περνούν στους απογόνους τους. Απλά πράγματα (για τον σημερινό άνθρωπο), όμως βαθύτατα… σύνθετα για το έτος 1859 όταν και πρωτοεμφανίστηκε η θεωρία του Δαρβίνου.

Πηγή: www.in2life.gr όπου δημοσιεύτηκε στις 19.02.2014
http://www.in2life.gr/features/notes/article/318781/exi-shmantikes-episthmonikes-theories-me-apla-logia.html?apg=1

ΠΕΙΝΑΣ? Το Αφηρημένο blog προτείνει: Domino's Pizza!

Για Να Ανακαλύψεις τις Domino προσφορές, πάτησε εδώ! 😄

yle="text-align: center;">