Το Νέο Ψηφιακό Πλανητάριο του Ιδρύματος Ευγενίδου, συμμετέχοντας ενεργά στους εορτασμούς για το Διεθνές Έτος Φωτός, παρουσιάζει στις 9 Φεβρουαρίου 2015 την νέα ψηφιακή παράσταση με τίτλο «Ο Αγγελιοφόρος του Σύμπαντος».
Πρόκειται για ένα συναρπαστικό ταξίδι γνωριμίας με το φως, που θα μας αποκαλύψει πολλά!
Την ημέρα αυτή (Δευτέρα 9 Φεβρουαρίου 2015), θα πραγματοποιηθούν δύο προβολές για το κοινό (ώρες 20:00 και 21:00). Η είσοδος είναι ελεύθερη με δελτία εισόδου, η διανομή των οποίων θα πραγματοποιηθεί από το Ταμείο του Πλανηταρίου από τις 19:30 της ίδιας ημέρας.
Λίγα λόγια για την παράσταση:
Το ορατό φως δεν είναι παρά ελάχιστο τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα ουράνια σώματα, αλλά και το μοναδικό που αντιλαμβάνεται η ανθρώπινη όραση. Γι' αυτό και το μόνο που μπορούμε να διακρίνουμε στον έναστρο ουρανό με γυμνό οφθαλμό είναι τα άστρα που τον στολίζουν.
Από τη στιγμή, όμως, που κατασκευάσαμε τηλεσκόπια, τα οποία είχαν την δυνατότητα να «βλέπουν» και σε διαφορετικά μήκη κύματος εκτός από το ορατό, οι αστρονομικές μας γνώσεις πολλαπλασιάστηκαν ραγδαία, αφού η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εμπεριέχει σε κωδικοποιημένη μορφή όλες σχεδόν τις πληροφορίες, που έχουμε συλλέξει για τα άστρα, τους γαλαξίες και το Σύμπαν.
Το φως, με άλλα λόγια, είναι ο πραγματικός «Αγγελιοφόρος του Σύμπαντος» και οι αστρονόμοι δεν έχουν παρά να αποκωδικοποιήσουν τα μηνύματα που μεταφέρει. Από τα μεγάλα αστεροσκοπεία στην έρημο Ατακάμα της Χιλής, έως το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ, αλλά και έως το Τζέιμς Γουέμπ, τον μελλοντικό του διάδοχο, από την εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος έως τους τηλεπικοινωνιακούς και μετεωρολογικούς μας δορυφόρους, το ψηφιακό αυτό ταξίδι δεν αναδεικνύει μόνο την σημασία του φωτός στην αστρονομική έρευνα, αλλά και τα πολλαπλά οφέλη που προκύπτουν από την εξερεύνηση του Διαστήματος και την επιστημονική έρευνα γενικότερα.
Συντελεστές παράστασης:
Αφήγηση ΑΦΡΟΔΙΤΗ ΣΗΜΙΤΗ | σκηνοθετική επιμέλεια ANNETTE ΣΟΘΕΡΑΝ -ΜΠΑΡΝΕΤ (To Διάστημα και Επιστροφή), ΜΑΞ ΚΡΟΟΥ (Είμαστε αστρονόμοι) | σκηνοθετική προσαρμογή ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΣΙΜΟΠΟΥΛΟΣ | επιστημονική επιμέλεια και κείμενο αφήγησης ΑΛΕΞΗΣ ΔΕΛΗΒΟΡΙΑΣ | μουσική ΕΥΓΕΝΙΑ ΜΑΝΩΛΙΔΟΥ | σχεδιασμός και μίξη ήχου ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ Κ. ΚΑΤΣΑΡΗΣ | διεύθυνση παραγωγής ΜΑΝΟΣ ΚΙΤΣΩΝΑΣ | σύμβουλος παραγωγής ΔΙΟΝΥΣΙΟΣ Π. ΣΙΜΟΠΟΥΛΟΣ | βίντεο έπονται της παραγωγής ΓΙΑΝΝΗΣ ΒΑΜΒΑΚΑΣ | τεχνική υποστίριξη πλήρους θόλου | ΦΙΛΙΠΠΟΣ ΛΟΥΒΑΡΗΣ, ΧΡΗΣΤΟΣ ΧΡΗΣΤΟΓΙΩΡΓΟΣ | γραφικός σχεδιασμός ΕΥΓΕΝΙΑ ΣΤΑΒΑΡΗ, ΧΡΥΣΑΝΘΗ ΒΑΣΟΠΟΥΛΟΥ | γραφικά υπολογιστών και τρισδιάστατα βίντεο υπηρεσιών ΟΥΡΑΝΟΣ-ΣΚΑΝ (εκτελεστικοί παραγωγοί ΣΤΗΒΕΝ Τ. ΣΑΒΑΤΖ, ΤΖΑΚ ΓΟΥΑΙΤ), Εθνικό Διαστημικό Κέντρο (παραγωγός ΠΟΟΥΛ ΜΟΥΜΠΡΕΙ), ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗ ΟΦΘΑΛΜΑΠΑΤΗ ΚΑΛΛΙΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ (παραγωγός και σκηνοθέτης κινουμένων σχεδίων ΡΟΜΠΙΝ ΣΙΠ), ΤΑΙΝΙΕΣ ΜΑΣΤΕΡ (παραγωγός ΝΤΙΝΤΙΕΡ ΖΑΝ ΓΚΡΟΣ), ΕΒΑΝΣ ΚΑΙ ΣΑΘΕΡΛΑΝΤ (εκτελεστικός παραγωγός Κερκ Τζόνσον, παραγωγοί ΤΕΡΕΝΣ ΜΕΡΤΕ, ΜΙΧΑΗΛ ΝΤΑΟΥΤ), 3FX ΙΑΤΡΙΚΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΣΧΕΔΙΑ και Οπτικά μέσα (παραγωγός ΤΖΟΝΤΥ ΜΠΟΡΤΝΕΡ) | πλήρης θόλος και έπονται της παραγωγής υπηρεσίες βίντεο ΕΥΓΕΝΙΔΕΙΟ ΠΛΑΝΗΤΑΡΙΟ | υπηρεσίες ήχου μετα-παραγωγής ΣΤΑΡΓΚΑΖΕΡ ΗΧΟΣ| παραγωγή ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ | © 2015
Οι χώροι είναι προσβάσιμοι και φιλικοί σε ανθρώπους με αναπηρία και εμποδιζόμενα άτομα (είσοδος από οδό Πεντέλης 11). Σε όλους τους ορόφους των κτηριακών εγκαταστάσεων του Ιδρύματος Ευγενίδου είναι εφικτή η μετακίνηση χρηστών/χρηστριών αναπηρικού αμαξιδίου. Σημειώνεται ότι υπάρχει η δυνατότητα διερμηνείας στην Ελληνική Νοηματική Γλώσσα κατόπιν έγκαιρης συνεννόησης με γραπτό μήνυμα στο τηλέφωνο 6936 177143 ή στην ηλεκτρονική διεύθυνση: pr@eugenfound.edu.gr, ενώ οι σκύλοι-οδηγοί τυφλών είναι ευπρόσδεκτοι.
Σημειώνεται ότι η παράσταση εντάσσεται στο τρέχον πρόγραμμα του Πλανηταρίου από την Τετάρτη 11 Φεβρουαρίου 2015 και προτείνεται για παιδιά άνω των 10 ετών και ενήλικες.
2015: Διεθνές Έτος Φωτός
Στις 20 Δεκεμβρίου 2013, ο Οργανισμός Ηνωμένων Εθνών ανακήρυξε το 2015 ως το Διεθνές Έτος Φωτός, η επίσημη έναρξη του οποίου κηρύχθηκε στα κεντρικά γραφεία του Εκπαιδευτικού, Επιστημονικού και Πολιτιστικού Οργανισμού των Ηνωμένων Εθνών (ΟΥΝΕΣΚΟ), στις 19-20 Ιανουαρίου 2015 στο Παρίσι.
Η διεθνής αυτή πρωτοβουλία στοχεύει να αναδείξει σε παγκόσμιο επίπεδο τον τρόπο με τον οποίο το φως, αλλά και οι τεχνολογίες που σχετίζονται μ' αυτό, επηρεάζουν κάθε έκφανση της ανθρώπινης ζωής.
Είναι γεγονός ότι η επιστημονική έρευνα για την αποκρυπτογράφηση της φύσης του φωτός διεύρυνε εντυπωσιακά τις γνώσεις μας για τον κόσμο και τα φυσικά φαινόμενα, ενώ τα οφέλη από τις σχετικές τεχνολογίες αγγίζουν όλους τους τομείς των ανθρώπινων δραστηριοτήτων: την ιατρική, τις επικοινωνίες και την ενέργεια, την βιώσιμη ανάπτυξη, την παιδεία, αλλά και τις τέχνες. Δεν είναι άλλωστε τυχαίο το γεγονός ότι οι δύο πυλώνες, πάνω στους οποίους θεμελιώθηκε το λαμπρό οικοδόμημα της σύγχρονης φυσικής, δηλαδή η κβαντική φυσική και η γενική θεωρία της σχετικότητας, σχετίζονται άμεσα και με τις προσπάθειες των επιστημόνων να αποκρυπτογραφήσουν την φύση του φωτός.
Η διεθνής επιστημονική και εκπαιδευτική κοινότητα, συμμετέχοντας ενεργά στους παγκόσμιους εορτασμούς για το Διεθνές Έτος Φώτος, διοργανώνει εκατοντάδες εκδηλώσεις και δραστηριότητες, στην διάρκεια των οποίων επιστήμονες, εκπαιδευτικοί, μηχανικοί και καλλιτέχνες θα παρουσιάζουν στο ευρύτερο κοινό τις κορυφαίες ανακαλύψεις που σχετίζονται με το φως, προβάλλοντας παράλληλα και την σημασία των σχετικών τεχνολογιών για την κοινωνία.
Η επιλογή του 2015 ως Διεθνούς Έτους Φωτός δεν ήταν τυχαία.
Βασίστηκε, αντίθετα, στο γεγονός ότι η χρονιά αυτή συμπίπτει με την επέτειο ορισμένων σημαντικών επιστημονικών ανακαλύψεων που συνέβαλαν καθοριστικά στις προσπάθειες των επιστημόνων να αποκρυπτογραφήσουν την φύση του φωτός.
Σε αυτά τα σημαντικά ορόσημα συγκαταλέγονται και τα ακόλουθα: 1000 χρόνια από την έκδοση του συγγράμματος του Άραβα φιλόσοφου και επιστήμονα Ιμπν αλ-Χέιθαμ (περ. 965–1040) για την Οπτική, 200 χρόνια από τότε που ο Γάλλος φυσικός Αυγουστίνος Τζον Φρενέλ (1788–1827) υποστήριξε σε μελέτη του την κυματική φύση του φωτός, 150 χρόνια από την δημοσίευση της θεωρίας του Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (1831–1879) για τον ηλεκτρομαγνητισμό, καθώς και 100 χρόνια από την δημοσίευση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879–1955), στις εξισώσεις της οποίας ο σπουδαίος αυτός φυσικός ενσωμάτωσε την έννοια της ταχύτητας του φωτός ως μία θεμελιώδη φυσική σταθερά στην περιγραφή του χωροχρόνου.
2015: Διεθνές Έτος Φωτός
Αλέξης Δεληβοριάς
Το Νέο Ψηφιακό Πλανητάριο του Ιδρύματος Ευγενίδου, συμμετέχοντας ενεργά σε αυτή την διεθνή προσπάθεια, θα παρουσιάσει στις 9 Φεβρουαρίου την νέα ψηφιακή του παράσταση με τίτλο «Ο Αγγελιοφόρος του Σύμπαντος».
Επιπλέον, θα αναρτήσει στην ιστοσελίδα του τον «Οδηγό» της παράστασης, στον οποίο παρουσιάζονται περισσότερα στοιχεία για ένα ευρύτατο θέμα, η ολοκληρωμένη παρουσίαση του οποίου είναι αδύνατη σε μια παράσταση 40 λεπτών [στην εικόνα διακρίνονται 4 από τις κεραίες της συστοιχίας ΑΛΜΑ, στο οροπέδιο Σάζναντορ της Χιλής, φωτογρ. ΕΣΟ/Ζοσέ Φρανσίσκο Σαλγάδο (josefrancisco.org)].
Η επιλογή του 2015 ως Διεθνούς Έτους Φωτός δεν ήταν τυχαία. Βασίστηκε, αντίθετα, στο γεγονός ότι η χρονιά αυτή συμπίπτει με την επέτειο ορισμένων σημαντικών επιστημονικών ανακαλύψεων που συνέβαλαν καθοριστικά στις προσπάθειες των επιστημόνων να αποκρυπτογραφήσουν την φύση του φωτός. Σε αυτά τα σημαντικά ορόσημα συγκαταλέγονται και τα εξής: 1000 χρόνια από την έκδοση του συγγράμματος του Άραβα φιλόσοφου και επιστήμονα Ibn al-Haytham (περ. 965–1040) για την Οπτική, 200 χρόνια από τότε που ο Γάλλος φυσικός Αυγουστίνος Φρενέλ (1788-1827) υποστήριξε σε μελέτη του την κυματική φύση του φωτός, 150 χρόνια από την δημοσίευση της θεωρίας του Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (1831–1879) για τον ηλεκτρομαγνητισμό, καθώς και 100 χρόνια από την δημοσίευση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879–1955), στις εξισώσεις της οποίας ο σπουδαίος αυτός φυσικός ενσωμάτωσε την ταχύτητα του φωτός ως μία θεμελιώδη φυσική σταθερά για την περιγραφή του χωροχρόνου.
Το κείμενο που ακολουθεί αποτελεί ένα σύντομο και γι’ αυτό αναγκαστικά ατελές χρονικό της προσπάθειας των επιστημόνων να αποκρυπτογραφήσουν την φύση του φωτός, στο οποίο τονίζεται παράλληλα και η σημασία που έχει το φως, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σωστότερα, στην διερεύνηση του φυσικού κόσμου.
Σε αυτή περίπου την μορφή περιλαμβάνεται και στον ψηφιακό «Οδηγό», που θα αναρτηθεί στην ιστοσελίδα του Νέου Ψηφιακού Πλανηταρίου.
Είναι στην φύση μας να θέτουμε ερωτήματα και να αναζητούμε απαντήσεις για τα φυσικά φαινόμενα. Το άσβεστο αυτό πνεύμα της εξερεύνησης, που χαρακτηρίζει το ανθρώπινο γένος, ήταν η κινητήρια δύναμη πίσω από κάθε μεγάλη επιστημονική ανακάλυψη.
Για χιλιάδες χρόνια, όμως, τα μάτια μας ήταν τα μοναδικά «όργανα παρατήρησης» που διαθέταμε.
Η ανθρώπινη όραση, ο τρόπος δηλαδή που τα μάτια και ο εγκέφαλός μας αλληλεπιδρούν με το φως και μας επιτρέπουν να βλέπουμε, τελειοποιήθηκε στην διάρκεια εκατομμυρίων χρόνων βιολογικής εξέλιξης.
Όταν εστιάζουμε σε κάτι που έλκει την προσοχή μας, τα μάτια μας συλλαμβάνουν το φως που ανακλάται από τα αντικείμενα που παρατηρούμε και το μετατρέπουν σε ηλεκτρικά σήματα, τα οποία μεταφέρονται στον εγκέφαλο, διά μέσου του οπτικού νεύρου, όπου και «μεταφράζονται» σε εικόνες. Όπως, όμως, μάθαμε στην συνέχεια, υπάρχει ένα όριο σε όλα όσα μπορούμε να δούμε.
Πραγματικά, το ορατό φως δεν είναι παρά ένα ελάχιστο μόνο τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα ουράνια σώματα.
Από τη στιγμή, όμως, που κατασκευάσαμε τηλεσκόπια, τα οποία είχαν την δυνατότητα να «βλέπουν» και σε διαφορετικά μήκη κύματος εκτός από το ορατό, οι αστρονομικές μας γνώσεις πολλαπλασιάστηκαν ραγδαία.
Γιατί η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εμπεριέχει σε κωδικοποιημένη μορφή όλες σχεδόν τις πληροφορίες που έχουμε συλλέξει για τα άστρα, τους γαλαξίες και το Σύμπαν.
Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, με άλλα λόγια, είναι ο πραγματικός αγγελιοφόρος του Σύμπαντος και οι αστρονόμοι δεν έχουν παρά να αποκωδικοποιήσουν τα μηνύματα που μεταφέρει.
Ένα από τα πρώτα σημαντικά βήματα που συνέβαλαν στην κατανόηση της φύσης του φωτός αφορούσε στην σύνθεση του λευκού φωτός και πραγματοποιήθηκε στα μέσα περίπου του 17ου αιώνα από τον Ισαάκ Νεύτωνα (1642–1726). Πειραματιζόμενος με ένα γυάλινο πρίσμα και το φως του Ήλιου, ο Νεύτωνας ανακάλυψε ότι όταν το λευκό ή ορατό φως διέρχεται μέσα από το πρίσμα, αναλύεται σε διαφορετικά χρώματα.
Όπως γνωρίζουμε σήμερα, αυτό συμβαίνει γιατί το ορατό φως αποτελείται από διαφορετικά μήκη κύματος, καθένα απ’ τα οποία αντιστοιχεί και σε διαφορετικό χρώμα, τα οποία διαθλώνται, εκτρέπονται δηλαδή με διαφορετική γωνία, τόσο όταν εισέρχονται, όσο και όταν εξέρχονται απ’ το πρίσμα.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να αναλύεται το λευκό φως στα χρώματα που το αποτελούν, όπως δηλαδή συμβαίνει με το ουράνιο τόξο, το οποίο σχηματίζεται όταν το φως του Ήλιου διαθλάται καθώς διέρχεται μέσα από τα σταγονίδια της βροχής, που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Εκείνη την εποχή, όμως, η φύση του φωτός προκαλούσε μεγάλες διαμάχες ανάμεσα στους επιστήμονες.
Για παράδειγμα, ενώ ο Νεύτωνας θεωρούσε ότι το φως αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια, ο σύγχρονός του Ολλανδός Κρίστιαν Χόυχενς, (1629-1695) υποστήριζε ότι το φως συμπεριφέρεται ως κύμα και ότι διαδίδεται στον χώρο, όπως περίπου διαδίδονται και τα κύματα που σχηματίζονται στο νερό μιας λίμνης, όταν ρίξουμε μια πέτρα. Η διαμάχη αυτή περί της σωματιδιακής ή κυματικής φύσης του φωτός διήρκεσε, όπως θα δούμε, σχεδόν 3 αιώνες.
Στα χρόνια που ακολούθησαν, σπουδαίοι επιστήμονες, όπως ο Χόυχενς, o Άγγλος φυσικός Τόμας Γιαν (1773–1829), ο Γάλλος φυσικός Αυγουστίνος Ζαν Φρενέλ (1788 –1827), ο Άγγλος επιστήμονας Μάικλ Φαραντέι (1791–1867) κ.ά., ερμήνευσαν σχεδόν κάθε γνωστό φαινόμενο που σχετιζόταν με το φως, βασισμένοι στη θεμελιώδη παραδοχή ότι το φως διαδίδεται ως κύμα. Το γεγονός αυτό εδραίωσε ακόμη περισσότερο την κυματική του φύση. Εάν, όμως, το φως συμπεριφερόταν ως κύμα, τότε με ποιον ακριβώς τρόπο μπορούσε να διαδίδεται στον χώρο, και πολύ περισσότερο στο κενό του Διαστήματος;
Τα ηχητικά κύματα, για παράδειγμα, διαδίδονται στον χώρο μέσα από την ταλάντωση των μορίων του αέρα, τα οποία μεταφέρουν την ενέργειά τους στα γειτονικά τους μόρια κ.ο.κ., δηλαδή απαιτούν την «μεσολάβηση» κάποιου υλικού μέσου.
Κατά αντίστοιχο τρόπο, οι επιστήμονες της εποχής εκείνης θεωρούσαν, έπρεπε να διαδίδεται και το φως, γεγονός που τους ώθησε να υιοθετήσουν την άποψη ότι στο κενό Διάστημα ενυπάρχει παντού και προς κάθε κατεύθυνση μια «ουσία», ένα «μέσο», με την βοήθεια του οποίου διαδίδεται το φως, που ονομάστηκε αιθέρας.
Το επόμενο μεγάλο άλμα στην προσπάθεια των επιστημόνων να κατανοήσουν την φύση του φωτός πραγματοποιήθηκε στα μέσα περίπου του 19ου αιώνα από τον Σκοτσέζο φυσικό Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (1831–1879).
Ο Μάξγουελ ενοποίησε τα μέχρι τότε διακριτά και φαινομενικά άσχετα μεταξύ τους ηλεκτρικά, μαγνητικά και οπτικά φαινόμενα σε μια ενιαία ηλεκτρομαγνητική θεωρία, υπολογίζοντας παράλληλα ότι κάθε ηλεκτρομαγνητική διαταραχή ταξιδεύει στο κενό με σταθερή ταχύτητα, ίση με την ταχύτητα του φωτός.
Σύμφωνα μ’ αυτήν την ενοποιημένη ηλεκτρομαγνητική θεωρία, το ορατό φως είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, δηλαδή μεταβαλλόμενων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων, που διαδίδονται στο χώρο ως ηλεκτρομαγνητικά κύματα, με ταχύτητα που στο κενό είναι πάντοτε η ίδια, δηλαδή περίπου 300.000 χλμ./δευτ..
Κάθε ηλεκτρομαγνητικό κύμα περιγράφεται με βάση το μήκος κύματος (την απόσταση δηλαδή μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών του κύματος), την συχνότητα (δηλαδή τον αριθμό των διαδοχικών κορυφών που διέρχονται από ένα συγκεκριμένο σημείο κάθε δευτερόλεπτο) ή την ενέργεια που του αντιστοιχεί.
Ήδη, όμως, από τις αρχές του 19ου αιώνα είχε αρχίσει να γίνεται αντιληπτό ότι το ορατό φως δεν είναι παρά ένα ελάχιστο μόνο τμήμα ενός πολύ ευρύτερου φάσματος συχνοτήτων και ενεργειών, που συνθέτουν το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
Η πρώτη ανακάλυψη που επιβεβαίωσε του λόγου το αληθές οφείλεται στον Γερμανό αστρονόμο Ουίλιαμ Χέρσελ (1738–1822), ο οποίος διαπίστωσε το 1800 ότι όταν τοποθετούσε ένα θερμόμετρο δίπλα στο κόκκινο τμήμα του οπτικού φάσματος, αυτό κατέγραφε άνοδο της θερμοκρασίας.
Το γεγονός αυτό τον οδήγησε στο συμπέρασμα ότι είχε ανακαλύψει την ύπαρξη μιας «αόρατης» στα μάτια μας ακτινοβολίας «πέρα από το ερυθρό», την οποία και ονόμασε υπέρυθρη ακτινοβολία.
Στα χρόνια που ακολούθησαν, ανακαλύφθηκαν όλες οι ακτινοβολίες που συνθέτουν το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα: το 1801 ο Γερμανός χημικός Γιόχαν Ράιτερ (1778–1810) ανακάλυψε την υπεριώδη ακτινοβολία, ενώ το 1888 ανακαλύφθηκαν και τα ραδιοκύματα από τον επίσης Γερμανό Χάινριχ Χερτζ (1857–1894).
Ο Γερμανός φυσικός Βίλχελμ Κόνραντ Ρέντγκεν (1845–1923) ανακάλυψε τις ακτίνες Χ το 1895 και τέλος, το 1900, ο Γάλλος χημικός Πολ Βιλλάρ (1860–1934) ανακάλυψε τις ακτίνες γ, την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με την υψηλότερη ενέργεια.
Όμως, παρά τις σημαντικές αυτές επιτυχίες, η κυματική φύση του φωτός αντιμετώπιζε 2 σοβαρά προβλήματα.
Όπως θα δούμε στην συνέχεια, η επίλυση των δύο αυτών προβλημάτων οφείλεται στον ίδιο άνθρωπο, η ευφυΐα του οποίου άνοιξε διάπλατα τον δρόμο για την ραγδαία ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής: τον Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879–1955).
Το πρώτο σημαντικό πρόβλημα ήταν ότι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, σύμφωνα με το οποίο η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που προσπίπτει σε μια μεταλλική πλάκα απελευθερώνει ηλεκτρόνια, δεν μπορούσε να ερμηνευθεί με βάση την κυματική φύση του φωτός.
Με την αυγή, όμως, του 20ου αιώνα, ο Γερμανός φυσικός Μαξ Πλανκ (1858–1947) στην προσπάθειά του να εμβαθύνει στον τρόπο με τον οποίο η ακτινοβολία που εκπέμπει ένα σώμα σχετίζεται με τη θερμοκρασία του, υιοθέτησε την άποψη ότι η ενέργεια ενός μορίου σε ταλάντωση μπορούσε να λάβει μόνο συγκεκριμένες, διακριτές τιμές.
Με άλλα λόγια ότι τα άτομα απορροφούν και εκπέμπουν ενέργεια ασυνεχώς, με τη μορφή μικρών «πακέτων» ενέργειας, που ονομάστηκαν κβάντα. Την σκυτάλη στη συνέχεια πήρε ο Αϊνστάιν, ένας σχεδόν άγνωστος τότε νέος 26 μόλις ετών, ο οποίος κατάφερε να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, υιοθετώντας τη βασική ιδέα του Πλανκ για τα κβάντα.
Η ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου από τον Αϊνστάιν, βασισμένη στην παραδοχή ότι και το φως μεταφέρει την ενέργειά του σε μικρά «πακέτα» ενέργειας, αποτέλεσε σταθμό στην μετέπειτα εξέλιξη των ιδεών στις φυσικές επιστήμες.
Προσδίδοντας σωματιδιακές ιδιότητες στο φως, υιοθετώντας δηλαδή την θέση ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια ή κβάντα φωτός, που αρκετά αργότερα ονομάστηκαν φωτόνια, o Αϊνστάιν κατέληξε σε μια φυσική ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου που, όχι μόνο του χάρισε το Νόμπελ Φυσικής το 1921, αλλά έδωσε και το έναυσμα για την ραγδαία ανάπτυξη της κβαντικής φυσικής που ακολούθησε.
Το δεύτερο πρόβλημα δεν ήταν άλλο από την υπόθεση του αιθέρα, καθώς όλες οι προσπάθειες που είχαν πραγματοποιηθεί ως τότε, προκειμένου να αποδειχθεί η ύπαρξή του είχαν αποτύχει. Η αρχή του τέλους για την υπόθεση του αιθέρα, ήρθε το 1887, όταν οι Αμερικανοί φυσικοί Άλμπερτ Μίκελσον (1852–1931) και Έντουαρντ Μόρλεϋ (1838–1923) προσπάθησαν με τα πειράματά τους να εξακριβώσουν τον τρόπο με τον οποίο η κίνηση της Γης διά μέσου του αιθέρα θα επηρέαζε την ταχύτητα του φωτός.
Το απρόσμενο γι’ αυτούς, αλλά και για τους υπόλοιπους επιστήμονες της εποχής τους, πειραματικό αποτέλεσμα ήταν ότι η ταχύτητα του φωτός παρέμενε σταθερή, ανεξάρτητα από την κίνηση της Γης, αλλά και σε πλήρη αντίθεση με ό,τι θα περίμενε κάποιος βασισμένος στην κλασική Νευτώνεια φυσική.
Οι Μίκελσον και Μόρλεϋ, με το πείραμα αυτό δεν είχαν μόνο αποδείξει ότι η μυστηριώδης αυτή ουσία δεν υπήρχε στο Διάστημα, αλλά και ότι οι θεωρίες του Νεύτωνα και του Μάξγουελ αδυνατούσαν από μόνες τους να εξηγήσουν σε βάθος την συμπεριφορά της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.
Την ευφυή λύση έδωσε και πάλι ο Αϊνστάιν, 3 μόλις μήνες μετά την ερμηνεία του για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, όταν κατέθεσε στο επιστημονικό περιοδικό Χρονικά της Φυσικής ένα άρθρο χωρίς αναφορές σε προηγούμενη έρευνα, με τίτλο «Περί της ηλεκτροδυναμικής των κινουμένων σωμάτων».
Επρόκειτο για μια επαναστατική θεωρία, η οποία θα μετέβαλλε ριζικά την αντίληψή μας για το χώρο, τον χρόνο, την μάζα και την ενέργεια, γνωστή έκτοτε ως η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας, η παρουσίαση της οποίας υπερβαίνει τους ειδικότερους στόχους του παρόντος κειμένου.
Μπορούμε ωστόσο να πούμε ότι σύμφωνα μ’ αυτήν η ταχύτητα του φωτός είναι μια θεμελιώδης φυσική σταθερά, ανεξάρτητη από την κίνηση της πηγής ή του παρατηρητή και είναι το ανώτερο όριο ταχύτητας με το οποίο μπορεί να μεταδοθεί μια πληροφορία στο Σύμπαν στο οποίο ζούμε, μια ταχύτητα η οποία είναι απαγορευτική για οποιοδήποτε υλικό σώμα φέρει μάζα.
Η άμεση και εκπληκτική συνέπεια της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας είναι ότι διαφορετικοί παρατηρητές, που κινούνται με σταθερή ταχύτητα ο ένας ως προς τον άλλον, βλέπουν το ίδιο φαινόμενο με διαφορετικό τρόπο, καθώς ο χρόνος και το μήκος, που στα πλαίσια της κλασικής Νευτώνειας φυσικής ήταν αμετάβλητα και αναλλοίωτα φυσικά μεγέθη, καθίστανται πλέον απολύτως σχετικά: δύο γεγονότα που είναι ταυτόχρονα ως προς έναν παρατηρητή δεν είναι ταυτόχρονα ως προς ένα άλλο, ο ρυθμός με τον οποίο «ρέει» ο χρόνος είναι διαφορετικός για δύο παρατηρητές που κινούνται ο ένας ως προς τον άλλον, κ.ο.κ..
Θα πρέπει εντούτοις να σημειωθεί ότι η Ειδική Θεωρία τα Σχετικότητας δεν καταργεί την κλασική Μηχανική του Νεύτωνα, η οποία παραμένει μια εξαιρετική περιγραφή της πραγματικότητας, με την προϋπόθεση όμως ότι σώματα και παρατηρητές κινούνται με χαμηλές ταχύτητες σε σχέση με την ταχύτητα του φωτός.
Το γεγονός ότι η ταχύτητα του φωτός έχει αυτή την πολύ μεγάλη αλλά παρόλα αυτά πεπερασμένη τιμή οδηγεί στο εντυπωσιακό συμπέρασμα ότι βλέπουμε τα διάφορα ουράνια σώματα όπως αυτά ήταν στο παρελθόν, όταν και εξέπεμψαν την ακτινοβολία που τα κάνει ορατά!
Για παράδειγμα, ο γαλαξίας της Ανδρομέδας, 2,5 εκατ. έτη φωτός μακριά μας, απεικονίζεται από τα τηλεσκόπιά μας όπως ήταν πριν 2,5 εκατ. χρόνια (το έτος φωτός είναι μία από τις μονάδες μέτρησης αστρονομικών αποστάσεων και ισούται με την απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος, δηλ. σχεδόν 10 τρισεκατομμύρια km). Μπορούμε, με άλλα λόγια, να παρομοιάσουμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μια μηχανή του χρόνου που, όσο πιο μακριά στο Σύμπαν παρατηρούμε τόσο πιο πίσω στον χρόνο μας ταξιδεύει.
Επομένως, ποια είναι τελικά η φύση του φωτός: κυματική ή σωματιδιακή;
Η σύγχρονη απάντηση είναι και τα δύο!
Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει μια διττή υπόσταση.
Κάποια από τα φαινόμενα που σχετίζονται μ’ αυτήν μπορούν να ερμηνευθούν μόνο με βάση την κυματική της υπόσταση (π.χ. περίθλαση), κάποια άλλα, όμως, όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, μπορούν να ερμηνευθούν μόνο εάν υιοθετήσουμε την σωματιδιακή της υπόσταση, ενώ υπάρχουν και φαινόμενα που μπορούν να ερμηνευθούν και με τους δύο τρόπους.
Αυτή, μάλιστα, η κυματοσωματιδιακή δυαδικότητα της φύσης του φωτός, σύμφωνα με την οποία άλλοτε το φως συμπεριφέρεται ως κύμα και άλλοτε ως σωματίδια, βρέθηκε ότι ισχύει και για την ύλη, με την διαφορά ότι η κυματική υπόσταση της ύλης γίνεται εμφανής μόνο στον μικρόκοσμο των σωματιδίων.
Η κυματοσωματιδιακή δυαδικότητα της φύσης του φωτός και της ύλης βρίσκεται στη καρδιά της κβαντικής φυσικής που, μαζί με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν αποτελούν τους δύο πυλώνες πάνω στους οποίους θεμελιώθηκε το λαμπρό οικοδόμημα της σύγχρονης φυσικής.
Κάθε τμήμα, λοιπόν, του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος «ανοίγει» και ένα διαφορετικό «παράθυρο» στο Σύμπαν και η κατασκευή τηλεσκοπίων που ανιχνεύουν όλες της μορφές της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας διεύρυνε εντυπωσιακά τις γνώσεις μας για τον κόσμο και τα φυσικά φαινόμενα.
Τα ραδιοκύματα και τα μικροκύματα μας αποκάλυψαν το υπέρθερμο παρελθόν του Σύμπαντος. Χάρη στην υπέρυθρη ακτινοβολία διεισδύσαμε βαθιά μέσα στα νέφη αερίων και σκόνης, εκεί που γεννιούνται νέα άστρα.
Με τα οπτικά μας τηλεσκόπια απεικονίσαμε τους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος και μελετήσαμε γειτονικά μας νεφελώματα και μακρινούς γαλαξίες. Χρησιμοποιήσαμε την υπεριώδη ακτινοβολία για να μελετήσουμε τα υπέρθερμα νεαρά άστρα του Γαλαξία μας και την μεσοαστρική ύλη, ενώ με τα διαστημικά τηλεσκόπια ακτίνων Χ και γ μελετήσαμε ορισμένα από τα πιο παράξενα και βίαια φαινόμενα του Σύμπαντος, όπως είναι οι γαλαξιακές μαύρες τρύπες και οι εκλάμψεις ακτίνων γ.
Όλα αυτά τα τηλεσκόπια, επίγεια και διαστημικά, συνεχίζουν να χαρτογραφούν με όλο και μεγαλύτερη λεπτομέρεια το αχανές Σύμπαν και να συλλέγουν όλο και περισσότερα δεδομένα για τα αναρίθμητα και παράξενα ουράνια σώματα που εμπεριέχει, αποκαλύπτοντας έτσι το αόρατο Σύμπαν σε όλη του την ομορφιά και βιαιότητα.
Η πρόοδος λοιπόν που έχει σημειωθεί είναι τεράστια, ενώ η νέα γενιά των μεγάλων επίγειων τηλεσκοπίων και τροχιακών αστεροσκοπείων θα συμβάλλει σημαντικά στις προσπάθειες των αστρονόμων να απαντήσουν στα αναπάντητα ακόμη ερωτήματα που αντιμετωπίζει η σύγχρονη αστρονομία.
«Ο Αγγελιοφόρος του Σύμπαντος» στο Πλανητάριο
Μια παράσταση αφιερωμένη στο Διεθνές Έτος Φωτός
Το Πλανητάριο του Ιδρύματος Ευγενίδου ανακοίνωσε ότι, συμμετέχοντας στους φετινούς εορτασμούς για το Διεθνές Έτος Φωτός, εντάσσει στο πρόγραμμά του τη νέα ψηφιακή παράσταση «Ο Αγγελιοφόρος του Σύμπαντος», από την Τετάρτη 11 Φεβρουαρίου.
Πρόκειται για ένα συναρπαστικό ταξίδι γνωριμίας με το φως, που προτείνεται για παιδιά άνω των δέκα ετών και ενήλικες.
Τη Δευτέρα 9 Φεβρουαρίου θα πραγματοποιηθούν δύο δωρεάν προβολές για το κοινό (ώρες 20:00 και 21:00).
Η είσοδος θα είναι ελεύθερη με δελτία εισόδου, η διανομή των οποίων θα πραγματοποιηθεί από το ταμείο του Πλανηταρίου από τις 19:30 της ίδιας ημέρας.
Το ορατό φως δεν είναι παρά ένα ελάχιστο τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα ουράνια σώματα, αλλά και το μοναδικό που αντιλαμβάνεται η ανθρώπινη όραση. Χάρη όμως στα τηλεσκόπια, τα οποία «βλέπουν» και σε διαφορετικά μήκη κύματος εκτός από το ορατό, οι αστρονομικές γνώσεις πολλαπλασιάστηκαν ραγδαία, αφού η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εμπεριέχει σε κωδικοποιημένη μορφή όλες σχεδόν τις πληροφορίες, που οι επιστήμονες έχουν συλλέξει για τα άστρα, τους γαλαξίες και το Σύμπαν.
Το φως, με αυτή την έννοια, είναι ο πραγματικός «Αγγελιοφόρος του Σύμπαντος» και η νέα παράσταση εξηγεί ακριβώς αυτή τη σημασία του φωτός στην αστρονομική έρευνα.
Ο Οργανισμός Ηνωμένων Εθνών ανακήρυξε το 2015 ως το Διεθνές Έτος Φωτός, η επίσημη έναρξη του οποίου έγινε στα κεντρικά γραφεία της ΟΥΝΕΣΚΟ, στις 19-20 Ιανουαρίου, στο Παρίσι.
Η διεθνής αυτή πρωτοβουλία στοχεύει να αναδείξει σε παγκόσμιο επίπεδο τον τρόπο με τον οποίο το φως, αλλά και οι τεχνολογίες που σχετίζονται μ' αυτό, επηρεάζουν κάθε πτυχή της ανθρώπινης ζωής.
Πηγή: ζωή - ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ - «θηριώδεις ειδήσεις»
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου