ISSN : 2241-4665

Αρχική σελίδα περιοδικού C.V.P. Παιδαγωγικής & Εκπαίδευσης

Σύντομη βιογραφία του συγγραφέα

Κριτικές του άρθρου

ISSN : 2241-4665

Ημερομηνία έκδοσης: Αθήνα 4 Μαΐου 2018

“Το Πέρασμα από το Μύθο στην Επιστήμη της Θερμότητας και των Θερμικών Φαινομένων”

του

Μπούσιου Π. Κωνσταντίνου

« The Passage from the Myth to the Science of Heat and Thermal Phenomena »

by

Bousios P. Konstantinos

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η ιστορική διαδρομή της έννοιας της θερμότητας και των θερμικών φαινόμενων χάνεται στο βάθος του χρόνου. Ο άνθρωπος από τα προϊστορικά χρόνια προσπάθησε με το μύθο να δώσει απαντήσεις για τη δημιουργία του Κόσμου. Στην Ιλιάδα το θερμό και το ψυχρό αποτελούν τη βάση της κοσμικής σύνθεσης. Οι μυθολογικές απόψεις σημειώνουν ωστόσο τα αναγκαία και πολύτιμα βήματα για να δημιουργηθούν οι μετέπειτα φιλοσοφικές εικόνες του κόσμου. Στους Ίωνες φιλοσόφους (6^ο π.Χ. αιώνα) το θερμό και το ψυχρό είναι ουσίες άφθαρτες και οι αλλαγές τους γίνονται με εξορθολογισμένες αρχές. Με το φιλοσοφικό λόγο των Ελλήνων φιλοσόφων έχουμε το πέρασμα από τη μυθολογία σ' ένα νέο τρόπο σκέψης, στηριγμένο στην εμπειρία και τη λογική. Κατά τον Αριστοτέλη το θερμό και το ψυχρό είναι ιδιότητες των σωμάτων. Οι ιδέες του Αριστοτέλη πέρασαν στην μεσαιωνική Ευρώπη και κυριάρχησαν στην ευρωπαϊκή σκέψη έως τα τέλη του 16^ου αιώνα . Το θερμό και το κρύο ή η θερμότητα και το ψύχος, θεωρούνταν από τους επιστήμονες της εποχής ως δύο διαφορετικές οντότητες, με τη θερμότητα να εκπέμπεται από θερμές πηγές, όπως ο ήλιος και η φωτιά και το ψύχος αντίστοιχα από ψυχρές πηγές, όπως ο πάγος και το χιόνι. Ο 17ος αιώνας σηματοδοτεί το πέρασμα της επιστήμης από τη φιλοσοφική προσέγγιση, στην πειραματική και μετρητική προσέγγιση. Στις αρχές του 17ου αιώνα οι R. Descartes και P. Gossanti μιλούσαν για θερμαντικά σωμάτια που εκπέμπονται από τις θερμές πηγές και γύρω στο 1660 οι Πειραματιστές μιλούσαν για μια θερμότητα αποτελούμενη από άτομα φωτιάς. Στον 18^ο αιώνα ο Τζόζεφ Μπλακ μαζί με άλλους επιστήμονες μελετούν τα φαινόμενα της ειδικής θερμότητας, της λανθάνουσας θερμότητας και της διαστολής θερμαινόμενων αερίων και άλλων σωμάτων, συμβάλλοντας στην αύξηση των γνώσεων για τη θερμότητα. Το 1783 συντέθηκε από τον Lavoisier σε πλήρη και συνεκτική θεωρία η καλορική θεωρία - στην οποία η θερμότητα αντιμετωπίζονταν ως ένα λεπτό και αβαρές ρευστό. Στην εποχή των Lavoisier και Laplace, η φύση της θερμότητας δεν είχε ακόμα αποσαφηνιστεί. Στον 19^ο αιώνα, όταν οι επιστήμονες έδειξαν ότι η θερμότητα δεν είναι ουσία, αλλά ενέργεια, μια νέα επιστήμη με ασφαλή θεμέλια, σαφείς ορισμούς και διακριτά όρια θεμελιώνεται, η θερμοδυναμική , σε μια τελική και αποτελεσματική θεωρία για τη φύση της θερμότητας.

ABSTRACT

The historical path of the concept of heat and thermal phenomena is lost in the depth of time. The man from the prehistoric years attempted with the myth to give answers for the creation of the World. In the Iliad the warm and the cold form the basis of the secular composition. Mythological views, however, take the necessary and valuable steps to create the later philosophical images of the world. In the Ionian philosophers (6th century BC) the warm and the cold are substances indestructible and their changes are made with rationalized principles. With the philosophical discourse of the Greek philosophers, we have the passage from mythology to a new way of thinking, based on experience and logic. According to Aristotle, the warm and the cold are properties of the bodies. Aristotle's ideas passed into medieval Europe and dominated European thinking by the end of the 16th century. Heat and cold or warmth and frost, were considered by scientists of the time as two different entities, with heat being emitted from warm sources, such as sun and fire, and cold respectively from frosty sources, such as ice and snow. The 17th century marks the passage of science from the philosophical approach to the experimental and meticulous approach. In the early 17th century R. Descartes and P. Gossanti spoke for heating particles emitted from warm sources, and around 1660 the experimenters were talking about a heat consisting of atoms of fire. In the 18th century, Joseph Black along with other scientists, studying the effects of specific heat, latent heat and the expansion of heated gases and other bodies, helped to increase knowledge about the heat. In 1783, the caloric theory, composed by Lavoisier, in complete and coherent theory - in which heat was treated as a thin and non-weight fluid. In the time of Lavoisier and Laplace, the nature of the heat had not yet been elucidated. In the 19th century, when scientists showed that heat is not substance but energy, a new science with secure foundations, clear definitions and distinct boundaries establishes, thermodynamics, in a final and effective theory of the nature of heat.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Με την παρούσα εργασία θα προσπαθήσουμε να παρουσιάσουμε την ιστορική διαδρομή της έννοιας της θερμότητας και των θερμικών φαινόμενων, όπως αυτές εξελίχθηκαν στην ιστορία των φυσικών επιστημών.

Ειδικότερα, θα προσπαθήσουμε να παρουσιάσουμε τις ιδέες των επιστημόνων για τη θερμότητα και τα θερμικά φαινόμενα, όπως αυτές εμφανίστηκαν ιστορικά , από τον μύθο και τη φιλοσοφία μέχρι την σημερινή θεώρηση της κλασικής Μηχανικής.

Η προσπάθεια μας θα εστιαστεί περισσότερο σ' εκείνες τις περιοχές όπου οι ιδέες των πρώτων επιστημόνων για τη θερμότητα και τα θερμικά φαινόμενα διέφεραν σημαντικά από τις σημερινές και κυρίως σε εκείνα τα ιστορικά έργα (ιδέες, υλικά και δραστηριότητες) που συνέβαλαν στην πρόοδο και στην αλλαγή των ιδεών των επιστημόνων προς την κατεύθυνση των σύγχρονων επιστημονικών ιδεών.

1.ΠΡΟΙΣΤΟΡΙΑ ΚΑΙ ΜΥΘΙΚΟΣ ΛΟΓΟΣ

Η περιέργεια και η ανάγκη ωθούσαν τους ανθρωπίδες, τους προγόνους μας, να παρατηρούν και να κατανοούν τον φυσικό κόσμο για να τον χρησιμοποιούν προς όφελος τους, εξασφαλίζοντας τροφή, θερμότητα και προστασία. Γύρω στο 500.000π.Χ. ο Homo erectus, που έχει βελτιώσει τα πρώτα λίθινα εργαλεία και μπορούσε να θηρεύει μαμούθ και άλλα μεγάλα ζώα, έμαθε πώς να χρησιμοποιεί τη φωτιά.

Η φωτιά εμφανίστηκε στη Γη από αστραπές. Οι προϋποθέσεις για να συμβεί αυτό ήταν να αποκτήσει η ατμόσφαιρα αρκετό οξυγόνο ώστε να συντηρεί την καύση και να εμφανιστεί βλάστηση στην επιφάνεια της Γης. Οι προϋποθέσεις αυτές ικανοποιήθηκαν εδώ και 400.000.000 χρόνια περίπου. Αυτή τη φωτιά απέφευγαν όλα τα ζώα όπως την αποφεύγουν και σήμερα.

Με την τιθάσευση της φωτιάς οι πρωτόγονοι άνθρωποι δεν απέκτησαν μόνο μια πηγή θερμότητας. Μπορούσαν τώρα, χάρη στη φωτιά, να κρατούν μακριά τα αρπακτικά ζώα και να προστατεύουν έτσι την περιοχή τους, να μαγειρεύουν την τροφή τους και να στεγνώνουν δέρματα ζώων και ξύλα.

Αρχικά, βέβαια, ο homo erectus, μπορούσε να βρει φωτιά μόνο αφού αυτή είχε προκληθεί από φυσικά αίτια. Κάποτε, όμως, αναπτύχθηκαν τεχνικές για το άναμμα της φωτιάς, που στηρίζονταν στην τριβή. Ο άνθρωπος περιέστρεφε ένα μυτερό ξύλο μέσα σε μια εσοχή ενός άλλου ξύλου, όπου υπήρχαν πολύ ξηρά κομματάκια ξύλου, φύλλα ή ίσκα, που η θερμότητα της τριβής, τελικά, τα άναβε. Δεν ξέρουμε πότε αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά αυτές οι μέθοδοι, αλλά η τεχνική για το άναμμα της φωτιάς αντιπροσωπεύει ένα ακόμη τεράστιο βήμα προς τα εμπρός.

Ο σύγχρονος άνθρωπος εμφανίστηκε στην εξελικτική σκηνή γύρω στο. 50.000π.Χ καθώς οι πάγοι της πρόσφατης εποχής των παγετώνων άρχισαν να υποχωρούν, ο άνθρωπος έχει εγκατασταθεί σε όλα σχεδόν τα μέρη της Γης. Από την χρονολογία αυτή και ύστερα, αναπτύσσεται ο πολιτισμός. Διαδίδονται οι πρακτικές της κτηνοτροφίας και βελτιώνεται συνεχώς η γεωργία. Γύρω στο 7.000π.Χ. έχουμε την επινόηση της κεραμικής. Τα πήλινα σκεύη τοποθετούμενα στη φωτιά, μετατρέπονταν σε σκληρά κεραμικά δοχεία. Αυτή ήταν ίσως η πρώτη χρήση της φωτιάς για ένα διαφορετικό σκοπό, πέραν από το φωτισμό, τη θέρμανση και το μαγείρεμα. Τα κεραμικά σκεύη άρχισαν κάποια στιγμή, να κατασκευάζονται με τον κεραμικό τροχό και από εκεί και πέρα να εξελίσσονται διάφορες πολύ σημαντικές τεχνικές [1].

Σε όλο αυτό το διάστημα της προϊστορίας ο άνθρωπος πέρα από τις σημαντικές τεχνικές που εξελίσσει, αναζητεί και μια εξήγηση για το τι συμβαίνει γύρω του. Ίσως δεν μπορούσαν καν να ζήσουν χωρίς αυτές τις εξηγήσεις. Και επειδή δεν είχαν ακόμα επιστήμη, έφτιαξαν τους μύθους.

Σε όλες τις μυθολογίες, την πρώτη θέση κατέχουν κατά κανόνα οι κοσμολογικοί και κοσμογονικοί μύθοι. Στο βορρά οι Βίκινγκς φαντάζονταν τον κατοικημένο κόσμο σαν ένα νησί, που ήταν διαρκώς εκτεθειμένο σε διάφορους κινδύνους. Αυτό το μέρος του κόσμου το ονόμαζαν Μιντγκάρντ, που σημαίνει: το Βασίλειο που Βρίσκεται στη Μέση. Στο Μιντγκάρντ βρισκόταν επίσης και το Οσγκάρντ, η κατοικία των θεών. Δίπλα στο Μιντγκάρντ, βρισκόταν το Ουτγκάρντ, το Βασίλειο που Βρίσκεται Απέξω. Εκεί κατοικούσαν οι επικίνδυνοι Γίγαντες, που διαρκώς σκαρφίζονταν τρόπους για να καταστρέψουν τον κόσμο. Τα τέρατα αυτά τα ονόμαζαν επίσης «δυνάμεις του Χάους». Στις θρησκείες του Βορρά, καθώς και στους περισσότερους από τους υπόλοιπους πολιτισμούς της γης, οι άνθρωποι είχαν την αίσθηση πως ανάμεσα στο Καλό και στο Κακό βασίλευε μια προσωρινή και εύθραυστη ισορροπία δυνάμεων.

Οι Γίγαντες μπορούσαν να καταστρέψουν το Μιντγκάρντ κλέβοντας τη θεά της γονιμότητας Φρέγια. Αν τα κατάφερναν, τότε τίποτα δε θα φύτρωνε πια στα χωράφια κι οι γυναίκες δεν θα γεννούσαν πια παιδιά. Γι' αυτό και ήταν εξαιρετικά σημαντικό για τους ανθρώπους το να μπορέσουν οι καλοί θεοί να νικήσουν τους Γίγαντες.

Και στην υπόθεση αυτή, σπουδαίο ρόλο έπαιζε ο Θορ: το σφυρί του δεν έφερνε μονάχα τη βροχή, ήταν κι ένα δυνατό όπλο στον αγώνα εναντίον των επικίνδυνων δυνάμεων του Χάους. Το σφυρί του τον έκανε ανίκητο. Μπορούσε να σημαδέψει μ' αυτό τους Γίγαντες και να τους σκοτώσει. Και δε φοβόταν μήπως το χάσει, γιατί το σφυρί ήταν ένα είδος μπούμερανγκ, που ξαναγύριζε μονάχο του στα χέρια του.

Αυτή ήταν η μυθική απάντηση στο ερώτημα: Γιατί λειτουργεί η φύση και γιατί το Καλό αγωνίζεται πάντα ενάντια στο Κακό;

Το ζήτημα, όμως, δεν ήταν μονάχα οι απαντήσεις.

Οι άνθρωποι δεν μπορούσαν να κάθονται με σταυρωμένα χέρια και να περιμένουν, ώσπου να 'ρθει η βοήθεια των θεών. Κάτι τέτοιο ήταν αδύνατο, ιδίως σε περιόδους επιδημιών ή ξηρασίας. Οι άνθρωποι έπρεπε ν' αγωνιστούν και οι ίδιοι ενάντια στο Κακό. Κι αυτό το έκαναν με διάφορες θρησκευτικές τελετές ή ιεροτελεστίες.

Η σημαντικότερη θρησκευτική τελετή του αρχαίου Βορρά ήταν η θυσία. Με τις θυσίες του, ο άνθρωπος υποστήριζε τον τιμώμενο θεό, τον βοηθούσε ν' αυξήσει τη δύναμη του. οι άνθρωποι έπρεπε, λοιπόν, να θυσιάζουν στους θεούς, για να τους δώσουν δύναμη στον αγώνα τους εναντίον του Κακού. Για να το πετύχουν αυτό, θυσίαζαν ζώα προς τιμή των θεών [2]. Τέτοιοι μύθοι υπήρχαν σ' όλο τον κόσμο. Αιώνες ολόκληρους η μια γενιά διηγείται στην επόμενη, τις ιστορίες και τις περιπέτειες των θεών.

Στην Ελλάδα οι θεότητες ονομάζονταν Δίας, Απόλλωνας, Ήρα, Αθηνά, Ήφαιστος κ.α.

Στον κόσμο του Ομήρου (8ος αιώνας π.Χ.) έχουμε οργάνωση των πάντων ανάμεσα σε τρεις θεούς:

• Ο Δίας, που ελέγχει τον ουρανό με τα σύννεφα και τον αιθέρα (αιθέρας = φωτιά = θερμό και φως).
• Ο Άδης, που ελέγχει τα σκοτάδια « ζόφον ηερόεντα » , όπου ο αήρ συμπίπτει με το ψυχρό.
• Ο Ποσειδώνας, που ελέγχει τη θάλασσα.

Και οι τρεις μαζί ελέγχουν τη Γη, όπου ζουν και πεθαίνουν οι άνθρωποι.

Έτσι, στην Ιλιάδα του Ομήρου, συναντάμε το θερμό (που σχετίζεται με το φως) και το ψυχρό (που σχετίζεται με το σκοτάδι), ως πρώτες αρχέγονες κοσμικές ουσίες, που βρίσκονται στη διάθεση των θεϊκών δυνάμεων και αποτελούν τη βάση της κοσμικής σύνθεσης. Αντίστοιχα στη μυθολογική θεογονία του Ησίοδου (8ος αιώνας π.Χ.), από το αρχικό Χάος (σκοτεινό βάραθρο, «αέρινο» κενό), όπου τίποτα δεν ξεχωρίζει, γεννιούνται με «διαχωρισμό», ζεύγη αντίθετων και άφθαρτων θεϊκών «Στοιχείων»: το θερμό και το ψυχρό, το υγρό και το ξηρό. Τα Στοιχεία αυτά επιλέγουν μέσα στο χώρο τέσσερις περιοχές στις οποίες και επικυριαρχούν: το φλογισμένο ουρανό, τον ψυχρό αέρα, την ξηρή γη και την υγρή θάλασσα. Στη συνέχεια ενώνονται μεταξύ τους, κινούμενα από την αρχή του Έρωτα, επενεργούν το ένα πάνω στο άλλο, το καθένα με τη σειρά του επικρατεί και δημιουργούν τους εναλλασσόμενους κύκλους των φαινομένων, τη διαδοχή των εποχών, τη γέννηση και το θάνατο του κάθε όντος [3] [4].

Στη δομή αυτή, που αποτελεί και τη βάση της σκέψης των Ιώνων φιλοσόφων, διακρίνουμε ότι:

• Το θερμό και το ψυχρό είναι αρχέγονες ουσίες / στοιχεία του κόσμου. Είναι άφθαρτες, εφόσον συνυπήρχαν μέσα στην αδιαμόρφωτη προ-κοσμική ενότητα, απ' όπου γεννήθηκαν με διαχωρισμό και αφού εξακολουθούν να υπάρχουν, ακόμη και όταν δεν κυριαρχούν, μέσα στις μορφές/ οντότητες που γεννιούνται με Έρωτα.
• Οι διαδικασίες αλλαγών, όπου συμμετέχουν οι ουσίες θερμό και ψυχρό, γίνονται με βάση ορθολογισμένες αρχές (γέννηση με διαχωρισμό ή με Έρωτα, διαδοχή στην επικράτηση των αντίθετων, αέναες κυκλικές αλλαγές), χωρίς την καθοριστική παρουσία θεϊκών δυνάμενων.
• Το θερμό, το ψυχρό, το ξηρό και το υγρό πέρα από ουσίες/στοιχεία, διατηρούν και μια «φυσιογνωμία» θεϊκής δύναμης. Από την θεϊκή αυτή δύναμη πρόκειται να τα απαλλάξουν, στη συνέχεια, οι Ίωνες «Φυσικοί Φιλόσοφοι».
• Το θερμό νοείται σχεδόν πάντα μαζί με το φως και το ψυχρό μαζί με το σκοτάδι, τόσο που μοιάζουν σαν να συνθέτουν ανά ζεύγη και από μία έννοια.

Γενικά, τέτοιες προσπάθειες εξήγησης του κόσμου, οσοσδήποτε αφελείς και απλοϊκές και αν φαίνονται σήμερα, σημειώνουν ωστόσο τα αναγκαία και πολύτιμα βήματα, που χωρίς αυτά δεν θα ήταν εύκολο να δημιουργηθούν οι μετέπειτα φιλοσοφικές εικόνες του κόσμου σαν εκείνες του Αναξίμανδρου, του Ηράκλειτου, του Παρμενίδη, του Αναξαγόρα, του Δημόκριτου [5].

2.ΑΠΟ ΤΟ ΜΥΘΙΚΟ ΣΤΟ ΦΙΛΟΣΟΦΙΚΟ ΛΟΓΟ

Η φιλοσοφία, σαν εκδήλωση του ανθρώπινου πνεύματος, δεν υπήρξε ποτέ αυτονόητη. Αντίθετα, αυτή απαιτούσε από την αρχή και απαιτεί πάντοτε εξήγηση της γέννησης της, της ανάπτυξης και της όλης σταδιοδρομίας της διαμέσου της ιστορίας.

Η φιλοσοφία, όπως παρουσιάζεται στην ιστορία του ελληνικού και του δυτικού πολιτισμού, δεν ήρθε στον κόσμο σαν ένα ξαφνικό ξέσπασμα της ανθρώπινης σκέψης, σαν μια επαναστατική καινοτομία, ριζοσπαστική και ξαφνική αλλαγή, παρά σαν αποτέλεσμα μιας βαθμιαίας ανάπτυξης που άρχισε από παλιά. Είναι σαν να προηγήθηκε μια περίοδος κύησης και κάποτε γεννήθηκε η φιλοσοφία σαν ένας καινούργιος ζωντανός οργανισμός, γεμάτος δίψα για ζωντανή ανάπτυξη.

Οι πρώτοι Έλληνες φιλόσοφοι επέκριναν τους ομηρικούς θεούς επειδή έμοιαζαν πάρα πολύ με τους ανθρώπους: κι οι άνθρωποι απόρησαν που οι θεοί ήταν εγωιστές κι ασυνεπείς σαν κι αυτούς τους ίδιους. Για πρώτη φορά στην ιστορία της ανθρωπότητας ειπώθηκε καθαρά πως ίσως οι μύθοι να μην ήταν τίποτα παραπάνω από κατασκευάσματα του ανθρώπινου μυαλού.

Ένα παράδειγμα της κριτικής που άσκησαν οι Έλληνες στους μύθους, βρίσκουμε στο φιλόσοφο Ξενοφάνη, που γεννήθηκε γύρω στα 570π.Χ.. Οι άνθρωποι, λέει ο Ξενοφάνης, έπλασαν τους θεούς κατ' εικόνα και ομοίωση τους: «Και οι θνητοί νομίζουν ότι έτσι γεννήθηκαν οι θεοί, και είχαν φτιασιά και φωνή και όψη ίδια με τη δικιά τους... Οι Αιθίοπες φαντάζονταν τους θεούς τους μαύρους και πλακουτσομύτηδες, οι θράκες, όμως, γαλανομάτηδες και κοκκινομάλληδες... Αν οι αγελάδες και τα άλογα και τα λιοντάρια είχαν κι αυτά χέρια, και μπορούσαν να ζωγραφίσουν και να φτιάξουν έργα σαν και των ανθρώπων, τότε θα έπλαθαν κι αυτά τους θεούς τους με τη δική τους όψη: οι αγελάδες θα έδιναν στους θεούς τους αγελαδινή όψη, τα άλογα αλογίσια, τα λιοντάρια λιονταρίσια...».

Την εποχή εκείνη, οι Έλληνες ζούσαν σε πόλεις-κράτη στην Ελλάδα. Ήταν η εποχή του Αποικισμού: ελληνικές αποικίες ιδρύθηκαν σε όλη τη Μικρά Ασία και τη Νότια Ιταλία. Οι σκλάβοι ασχολούνταν με όλες τις χειρωνακτικές δουλειές και οι ελεύθεροι πολίτες είχαν το χρόνο ν' αφοσιώνονται στην πολιτική και στην καλλιτεχνία. Κάτω απ' αυτές τις ευνοϊκές συνθήκες, η ανθρώπινη σκέψη έκανε ένα άλμα προς τα εμπρός: το άτομο μπόρεσε να θέσει ερωτήματα για την οργάνωση της ανθρώπινης κοινωνίας και να πάρει στα χέρια του την ευθύνη των απαντήσεων. Μπόρεσε, ακόμα, να θέσει ερωτήματα φιλοσοφικά, χωρίς να στηρίζεται πια στους αρχαίους μύθους και στις προγονικές παραδόσεις.

Επομένως, την εποχή εκείνη ολοκληρώθηκε το πέρασμα από τη μυθολογία σ' ένα νέο τρόπο σκέψης, στηριγμένο στην εμπειρία και τη λογική. Ο στόχος των πρώτων Ελλήνων φιλοσόφων ήταν να δώσουν φυσικές εξηγήσεις στα φυσικά φαινόμενα [5].

2.1. ΟΙ ΙΩΝΕΣ ΦΥΣΙΚΟΙ ΦΙΛΟΣΟΦΟΙ

Η ορθολογική - φιλοσοφική σκέψη έχει τη ληξιαρχική της πράξη, γεννήθηκε τον 6° π.Χ. αιώνα στις ελληνικές πόλεις της Μικράς Ασίας από τους Ίωνες "φυσικούς" φιλοσόφους [4]. Με εκείνους, η ελληνική σκέψη τίθεται στην αναζήτηση μιας εσωτερικής λογικής για το σύμπαν, απαλλαγμένης για πρώτη φορά από την καταλυτική παρουσία των θεϊκών δυνάμεων. Απομακρυσμένοι από τους μύθους και τις υπερφυσικές εξηγήσεις, οι Ίωνες Φυσικοί Φιλόσοφοι, ασπάστηκαν για πρώτη φορά την άποψη ότι το σύμπαν είναι μία οργανωμένη και εύτακτη ολότητα, η οποία διέπεται από φυσικούς νόμους και φυσικές αρχές (η "δίκη" του Αναξίμανδρου, ο "έρως και το νείκος" του Εμπεδοκλή, ο "πόλεμος" του Ηράκλειτου), που μπορούν να ανακαλυφθούν από τη σκέψη, να γίνουν κατανοητές και να εξηγήσουν αποτελεσματικά την κοσμική τάξη, τον κόσμο των αλλαγών και τη λειτουργία της φύσης [6]. Στα πλαίσια της εξορθολογισμένης μυθολογίας των Ιώνων, το θερμό και το ψυχρό χάνουν τη θεϊκή τους υπόσταση, γίνονται ουσίες της φύσης, δυνάμεις από μόνες τους. Το σύμπαν δεν έχει πια ανάγκη τους θεούς - η φιλοσοφία έχει γεννηθεί [1].

Οι Ίωνες «Φυσικοί» φιλόσοφοι, («και ξεκίνησαν λειτουργώντας σε θεοκρατικά και μυστικιστικά πλαίσια (σχολή των Πυθαγορείων, βασιλική και ιερατική καταγωγή του Ηράκλειτου, κ.ά.), έζησαν στην ακμή των πρώτων Πόλεων. Η κοινωνική λειτουργία σ' αυτές, σε αντίθεση με την κοινωνική λειτουργία στα πλαίσια της φυλής, έφερε τα λεγόμενα των φιλοσόφων στην Αγορά της πόλης, όπου ο λόγος όφειλε να είναι κατ' αρχήν πειστικός. Έτσι ο μύθος εξορθολογίστηκε:

α) Το θερμό και το ψυχρό αποκτούν το άρθρο τους (το), γίνονται ουσιαστικά, ουσίες της φύσης, δυνάμεις από μόνα τους, ενώ χάνουν την εσωτερική-θεϊκή τους υπόσταση, που διατηρούσε ο μύθος.

β) Η απάντηση στο μυθικό ερώτημα: πώς από το αρχικό χάος προέκυψε ο πλήρης «τάξης» κόσμος, δίνεται με τη μορφή λύσης προβλήματος. Η κίνηση είναι υπεύθυνη, σύμφωνα με τον Αναξίμανδρο, για την εμφάνιση των πρώτων μορφών. Είναι η πρώτη φορά στην Ιστορία των ιδεών, όπου τα «όντα»ι δεν γεννιούνται απλά από άλλα «όντα», παρά μέσω μιας έμφυτης σ' αυτά δυναμικής ιδιότητας. Υπάρχουν, επιπλέον, οι παγκόσμιες αρχές: Η «δίκη» του Αναξίμανδρου, το «νείκος» του Εμπεδοκλή ή ο «πόλεμος» του Ηράκλειτου. Με δάση αυτές τις αρχές, που εξηγούν την ανθρώπινη μοίρα και δικαιολογούν την πολιτική και την κοινωνική δράση, λύνεται πειστικά το κοσμογονικό πρόβλημα και εξηγείται η λειτουργία της φύσης χωρίς την παρέμβαση των θεών. Η φιλοσοφία έχει πια γεννηθεί.

γ) Στο μορφοποιημένο κόσμο της Ιωνικής Φιλοσοφίας, το θερμό συνυπάρχει με το φως στη φωτιά, στον αιθέρα, στο φλογισμένο ουρανό. Το ψυχρό συνυπάρχει με το σκοτάδι στον αέρα, που βρίσκεται κάτω από τον ουρανό και πάνω από τη γη. Το ξηρό κυριαρχεί στη γη και το υγρό στη θάλασσα. Ταυτόχρονα, όλα τα αντίθετα συνυπάρχουν παντού και η διαρκής πάλη τους δικαιολογεί τις αλλαγές, που η αρχή - π.χ. - της «δίκης», δεν επιτρέπει να είναι μονόδρομες. Έτσι, η διαδοχική επικράτηση ενός εκάστου των «στοιχείων» εξηγεί τις κυκλικές αλλαγές στη φύση.

3.Ο ΜΕΣΑΙΩΝΑΣ (476-1453)

Τα πρώτα εκατό χρόνια μετά το έτος 400 μ.Χ , σημειώθηκε πράγματι μια πολιτιστική παρακμή. Η ρωμαϊκή εποχή ήταν μια περίοδος «υψηλού πολιτισμού», με μεγάλες πόλεις, δημόσια λουτρά, υδραγωγεία, συστήματα αποχέτευσης και δημόσιες βιβλιοθήκες. Κι ας μη μιλήσουμε για τα μεγαλόπρεπα κτίρια. Ο πολιτισμός αυτός κατέρρευσε κατά τη διάρκεια των πρώτων αιώνων του Μεσαίωνα. Το ίδιο συνέβη και με το εμπόριο και την οικονομία. Το Μεσαίωνα, οι ανθρώπινες ομάδες επιστρέφουν στην αγροτική οικονομία και στο σύστημα της ανταλλαγής αγαθών. Ο λεγόμενος φεουδαρχικός τρόπος ζωής σφραγίζει την οικονομία. Φεουδαρχία σημαίνει ότι λίγοι πλούσιοι άρχοντες είχαν στην κατοχή τους γη, την οποία καλλιεργούσαν οι φτωχοί αγρότες για αν ζήσουν. Τους πρώτους αιώνες ελαττώθηκε σημαντικά και ο πληθυσμός. Η Ρώμη ήταν, στην αρχαιότητα, μια αυτοκρατορία με εκατομμύρια υπηκόους. Αλλά τον 7° αιώνα, δεν είχε παρά σαράντα χιλιάδες κατοίκους όλους κι όλους. Ο πληθυσμός της, όπως κι όλων των μεγάλων πόλεων της αρχαιότητας, είχε συρρικνωθεί. Οι άνθρωποι ζούσαν πια ανάμεσα στα ερείπια των μεγαλόπρεπων κτιρίων του λαμπρού παρελθόντος. Κι όταν χρειάζονταν πέτρες ή μάρμαρα για τα σπίτια τους, γκρέμιζαν κι ό,τι είχε μείνει όρθιο, πράγμα που εκνευρίζει αφάνταστα τους σημερινούς αρχαιολόγους που θα προτιμούσαν να παραλάβουν άθικτα τα μνημεία της αρχαιότητας.

Η αρχαία Ρώμη είχε διασπαστεί σε τρεις διαφορετικούς πολιτισμούς. Στη Δυτική Ευρώπη, έχουμε ένα λατινόφωνο χριστιανικό πολιτισμό με κέντρο τη Ρώμη. Στην Ανατολική Ευρώπη, έχουμε μια ελληνόφωνη χριστιανική αυτοκρατορία με πρωτεύουσα την Κωνσταντινούπολη, που αργότερα ονομάστηκε Βυζάντιο. Κάνουμε, λοιπόν, λόγο για τον «βυζαντινό Μεσαίωνα» και τον διακρίνουμε από των «ρωμαιοκαθολικό Μεσαίωνα». Αλλά και η Βόρεια Αφρική μαζί με την Μέση Ανατολή ανήκαν στη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία. Κατά το Μεσαίωνα, οι περιοχές αυτές ανέπτυξαν έναν αραβόφωνο ισλαμικό πολιτισμό. Μετά το θάνατο του Μωάμεθ, το 632, ο ισλαμισμός εξαπλώθηκε στη Μέση Ανατολή και στη Βόρεια Αφρική. Και πριν περάσει πολύς καιρός, οι Άραβες κατέλαβαν και την Ισπανία. Οι ιερές πόλεις των μωαμεθανών ήταν η Μέκκα, η Μεδίνα, η Ιερουσαλήμ και η Βαγδάτη. Από την άποψη της ιστορίας του πολιτισμού, ενδιαφέρον είναι και το ότι οι Άραβες είχαν την κατοχή τους και την ελληνιστική πόλη της Αλεξάνδρειας. Κατ' αυτό τον τρόπο, κληρονόμησαν ένα μεγάλο μέρος της ελληνικής επιστήμης.

Οι λόγιοι Άραβες ρούφηξαν διψασμένα τις καταγεγραμμένες γνώσεις στα παλαιά βιβλία και παρήγαγαν νέο εντυπωσιακό έργο στην αστρονομία, την οπτική, την ιατρική και την αλχημεία - τον πρόγονο της σύγχρονης χημείας. Προς το τέλος του Μεσαίωνα, η αρχαία γνώση που είχαν συλλέξει και διευρύνει οι Άραβες, επέστρεψε στην Ευρώπη.

3.1.Ο ΜΕΣΑΙΩΝΑΣ ΚΑΙ Η ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ GROSSESETESTE (13^ΟΣ ΑΙΩΝΑΣ)

Οι ιδέες του Αριστοτέλη, διατυπωμένες τον 4° π.Χ. Αιώνα, υιοθετήθηκαν από τους άραβες αλχημιστές, πέρασαν από αυτούς στην μεσαιωνική Ευρώπη του 13ου αιώνα και κυριάρχησαν στην ευρωπαϊκή σκέψη μέχρι σχεδόν τα μισά του 17° αιώνα [8].

Ο Grosseseteste ήταν ο πρώτος σημαντικός φιλόσοφος και συγγραφέας του μεσαίωνα, δάσκαλος του Ροβήρου Βάκωνα, με σημαντικές εργασίες, κυρίως πάνω στην οπτική. Είναι πιθανόν ο πρώτος φιλόσοφος στην ιστορία της επιστήμης που ασχολείται με φαινόμενα δράσης ενός σώματος - πηγής πάνω σε κάποιο άλλο σώμα -αποδέκτη και, μολονότι ασχολήθηκε κυρίως με τη διάδοση και τα αποτελέσματα της «δράσης» του φωτός, μέσα σ' αυτή την προσέγγιση εντάσσει και το φαινόμενο της μετάδοσης της θερμότητας μεταξύ δύο σωμάτων (επηρεασμένος προφανώς από τη θερμαντική ικανότητα του ηλιακού φωτός). Για την εξήγηση των δράσεων υιοθετεί την αρχή της «τηλεπίδρασης»: της δράσης δηλαδή ενός σώματος πάνω σε κάποιο άλλο από μακριά [9]. Η τηλεπίδρασης επιτυγχάνονταν με τη διάδοση «ακτινών δύναμης» ή «ειδών» (όπως της ονόμαζε), οι οποίες εκπέμπονταν από ένα σώμα - πηγή, διαδίδοταν ευθύγραμμα σε κάποιο «μέσο» και αφού πολλαπλασιάζονταν, έφταναν το σώμα -αποδέκτη, στο οποίο και δρούσαν. Οι ακτίνες αυτές δύναμης αντιστοιχούσαν σε κάποιες ποιότητες (κατά Αριστοτέλη) των σωμάτων πηγών και τέτοιες θεωρούσε (εκτός από το φως, την αστρική επιρροή, τη μηχανική δράση) και τη θερμότητα και το ψύχος, που εκπέμπονταν από θερμές και ψυχρές πηγές αντίστοιχα.

Τον δέκατο τρίτο και δέκατο τέταρτο αιώνα, αναγεννήθηκε το ενδιαφέρον για την επιστημονική έρευνα. Καταρτίστηκαν πίνακες των πλανητών υπό την αιγίδα του βασιλιά της Καστίλης Αλφόνσου Γ, που βελτίωναν τους πίνακες πλανητικών κινήσεων του Πτολεμαίου, ενώ η πειραματική εργασία στους μαγνητικούς πόλους άνοιξε έναν νέο δρόμο στην επιστημονική μεθοδολογία. Οι σπουδαστές της ιατρικής άρχισαν ξανά τις ανατομές ανθρώπινων πτωμάτων και' το 1316, εκδόθηκε σύγγραμμα που ήταν αφιερωμένο στην ανατομία. Παραταύτα δεν ήταν κάποια πρόοδος στη θεωρητική επιστήμη ή την ιατρική αυτό ου ανέσυρε την Ευρώπη από τον Μεσαίωνα και την οδήγησε στην Αναγέννηση και την Επιστημονική Επανάσταση. Η τιμή για το άλμα αυτό ανήκει σε ένα τεχνολογικό επίτευγμα: την ανακάλυψη της τυπογραφίας από τον Ιωάννη Γουτεμβέργιο το 1454.

4.Η ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗ ΚΑΙ Η ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ (1454-1700)

Μολονότι η Αναγέννηση οφείλεται σε πολλούς και ποικίλους λόγους, τίποτα δεν διαδραμάτισε τόσο σημαντικό ρόλο στην αναζωογόνηση του ενδιαφέροντος για τις επιστήμες όσο η τυπογραφία, που εφευρέθηκε από τον Ιωάννη Γουτεμβέργιο το 1454. Τα έργα των αρχαίων, που είχαν προ πολλού χαθεί από τη Δύση, κυκλοφόρησαν ξανά, μεταφρασμένα τώρα από τα αραβικά στα λατινικά. Ακόμα πιο μεγάλη ώθηση στην έρευνα του φυσικού κόσμου έδωσαν βιβλία που είχαν γραφεί την εποχή εκείνη σχετικά με το πώς λειτουργεί ο κόσμος, αλλά και επιτομές δεδομένων κάθε είδους για την αστρονομία, τη βιολογία, τη βοτανική και τη μηχανική. Η άλλη μεγάλη ώθηση στην έρευνα προήλθε από την Εποχή των Εξερευνήσεων, που εγκαινιάστηκε στις αρχές του δέκατου τέταρτου αιώνα. Ήταν προφανές ότι υπήρχαν στον κόσμο πολύ περισσότερα πράγματα από όσα γνώριζαν οι αρχαίοι. Αν και η Αναγέννηση εξακολουθούσε να είναι μια εποχή κυριαρχούμενη από την θρησκευτική αυθεντία, πολλοί επιστήμονες και φιλόσοφοι δεν ήταν πλέον ικανοποιημένοι με την κοσμοαντίληψη του Αριστοτέλη, καθώς και με άλλα στοιχεία της επιστημονικής πίστης που είχε ασπασθεί η Ρωμαιοκαθολική Εκκλησία. Αυτό έγινε με την αστρονομία και τον Νικόλαο Κοπέρνικο, που με το σύγγραμμα του Περί των περιστροφικών κινήσεων των ουρανίων σωμάτων (1543) εγκαινίασε την Επιστημονική Επανάσταση. Με το ηλιοκεντρικό σύστημα οι περιστροφικές κινήσεις των πλανητών γίνονταν τώρα κατανοητές, αν και η Εκκλησία εξακολουθούσε να υποστηρίζει τη γεωκεντρική θεωρία του σύμπαντος. Η επανάσταση στην αστρονομία είχε συνέχεια. Το 1572, ο Τύχο Μπράχε παρακολούθησε ένα νέο άστρο που ήταν στην αρχή πολύ φωτεινό, αλλά σιγά - σιγά έσβηνε μέχρι που χάθηκε. Η παρατήρηση του αυτή έθεσε υπό αμφισβήτηση την πεποίθηση των αρχαίων ότι ο ουρανός είναι τέλειος και αμετάβλητος. Το 1609 ο Ιωάννης Κέπλερ υποστήριξε ότι οι πλανήτες κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές γύρω από τον ήλιο, καταφέρνοντας έτσι ένα ακόμη πλήγμα στις θεωρίες των αρχαίων, στις οποίες ο κύκλος αποτελούσε την τέλεια μορφή. Ο Γαλιλαίος, το έτος 1609, κατασκεύασε τηλεσκόπιο και παρατήρησε τον Γαλαξία, υποστηρίζοντας για πρώτη φορά ότι αποτελείται από αναρίθμητους αμυδρούς αστέρες. Ενδιαφερόταν επίσης για τα γήινα φαινόμενα και το 1589 απέδειξε ότι η έλξη της βαρύτητας αναγκάζει ένα σώμα που πέφτει να κατέρχεται με σταθερά αυξανόμενη ταχύτητα. Η άποψη ότι η βαρύτητα και όχι κάποια θεϊκή δύναμη είναι αυτή που κινεί το Σύμπαν, ήταν άλλη μία πρόκληση στις παραδοσιακές δοξασίες. Οι εργασίες του Ισαάκ Νεύτωνα στην οπτική, στα μαθηματικά και στη φυσική, ήταν η κορύφωση της Επιστημονικής Επανάστασης. Οι πρώτες έρευνες του γύρω από τις ιδιότητες του φωτός, τον οδήγησαν στην κατασκευή ενός βελτιωμένου τηλεσκοπίου. Κατά τη μελέτη του προβλήματος της βαρύτητας, επινόησε τον απειροστικό λογισμό, που αποτέλεσε τη βάση των ανώτερων μαθηματικών. Η ανάλυση του Νεύτωνα για τις μηχανικές δυνάμεις που διέπουν το Σύμπαν δικαίωσε τα επιστημονικά πορίσματα του Κοπέρνικου, του Τύχο Μπράχε, του Κέπλερ και του Γαλιλαίου. Την περίοδο αυτή άνοιξαν πολλά, νέα πεδία έρευνας και προσδιορίστηκαν πολλές αρχές των φυσικών επιστημών. Έγινε αποδεκτή η αρχή της «πρώτης δημοσίευσης», σύμφωνα με αυτή, η τιμή για μια νέα ανακάλυψη δεν ανήκει σε εκείνον που πρώτος την έκανε, αλλά σε εκείνον που πρώτος την δημοσίευσε. Στον Γαλιλαίο ανήκει η τιμή ότι πρώτος αυτός όρισε τις παραμέτρους της πειραματικής επιστήμης με τις εργασίες του για την πτώση των σωμάτων. Ο Φράνσις Μπέικον διαμόρφωσε το φιλοσοφικό πλαίσιο της επιστημονικής μεθόδου: τα επιστημονικά πορίσματα πρέπει να βασίζονται σε έναν μεγάλο όγκο συγκεκριμένων παρατηρήσεων.

4.1. ΠΡΩΤΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΤΑΙΡΕΙΕΣ

Μέχρι εκείνη την εποχή, οι επιστήμονες συνήθως εργάζονταν μόνοι, επειδή η επικοινωνία μεταξύ τους ήταν δύσκολη. Μερικές φορές συγκεντρώνονταν σε μια πόλη που είχε γίνει κέντρο μάθησης, όπως ήταν η Αθήνα, η Αλεξάνδρεια και η Βαγδάτη, αλλά ακόμη και σε αυτές τις περιπτώσεις οι γνωριμίες και οι σχέσεις μεταξύ τους ήταν μάλλον τυχαίες.

Η εμφάνιση της τυπογραφίας έκανε πιο εύκολη την καταγραφή και κυκλοφορία των επιστημονικών ανακαλύψεων και η περίπτωση των Ταρτάλια και Καρντάνο (επίλυση Χ3 εξισώσεων) είχε δημιουργήσει στους επιστήμονες την συνείδηση ότι πρέπει να δημοσιεύουν τις ανακαλύψεις τους, αν θέλουν να τους αναγνωρίζονται. Επομένως, η ανταλλαγή πληροφοριών θα ήταν πολύτιμη, γιατί θα ωφελούσε όλους τους επιστήμονες στην προσπάθεια τους να διακριθούν και να αποκτήσουν φήμη.

Το 1560 ένας Ιταλός φυσικός, ο Τζανμπαττίστα ντέλλα Πόρτα (Giambattista della Porta, 1535;-1615), ίδρυσε τον πρώτο επιστημονικό σύλλογο που αποσκοπούσε ακριβώς σε αυτή την ανταλλαγή ιδεών. Ο σύλλογος ονομαζόταν Academia Secretorum Naturae («Ακαδημία των μυστηρίων της φύσης»), αλλά τον έκλεισε η Ιερά Εξέταση, που δεν ανεχόταν κανενός είδους συγκεντρώσεις εκείνες τις δύσκολες ημέρες των θρησκευτικών αναταραχών. Η ιδέα, όμως, ήταν πολύ καλή για να χαθεί και με τον καιρό σχηματίσθηκαν άλλες επιστημονικές εταιρείες, που δεν ήταν τόσο βραχύβιες.

Οι εταιρείες αυτές βοήθησαν να δημιουργηθεί η επιστημονική κοινότητα.

Από τα μέσα του 16ου αιώνα, πραγματοποιούνταν συναντήσεις επιστημόνων στο Λονδίνο και η συνήθεια αυτή εδραιώθηκε ακόμη περισσότερο μετά την Παλινόρθωση του Καρόλου Β'.

Ο Κάρολος, όπως και πολλοί άλλοι μονάρχες της εποχής του, προστάτευε τις επιστήμες επειδή προσέδιδαν γόητρο στην χώρα και πολλές φορές προσέφεραν υλικά οφέλη. Έτσι, το 1662, ίδρυσε τη Βασιλική Εταιρεία. Για πολλά χρόνια, τα μέλη της εταιρείας αποτελούσαν το λαμπρότερο σύνολο επιστημόνων που είχε εμφανισθεί από την εποχή της ακμής της Αλεξάνδρειας.

Οι εταίροι, τόσο από την Αγγλία όσο και από το εξωτερικό, έστελναν γραπτές ανακοινώσεις στην εταιρεία. Επίσης, πραγματοποιούνταν συγκεντρώσεις στις οποίες οι εταίροι ενημερώνονταν για το έργο των συναδέλφων τους. Επίσης, η εταιρεία εξέδιδε ένα περιοδικό με τίτλο Philosophical Transactions («Φιλοσοφικές διατριβές»), στο οποίο οι εταίροι μπορούσαν να δημοσιεύσουν τα αποτελέσματα πειραμάτων και ανακαλύψεις. Εκείνη την εποχή, η λέξη philosophical (φιλοσοφικός) είχε τη σημασία «επιστημονικός». Οι λέξεις science (επιστήμη) και scientist (επιστήμονας) δεν είχαν επινοηθεί ακόμη.

Μετά την επιτυχία της Βασιλικής Εταιρείας, και άλλες χώρες ίδρυσαν παρόμοιες, επιστημονικές εταιρείες [1].

4.2. ΤΑ ΠΡΩΤΑ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΑ (1592 - 1699)

Οι έννοιες του θερμού και του ψυχρού πρέπει να είναι εξίσου παλαιές όσο και η ίδια η ανθρωπότητα. Όλοι αντιλαμβανόμαστε αν ένα αντικείμενο είναι ζεστό ή κρύο βάζοντας το χέρι μας κοντά του (όχι απαραίτητα επάνω του). Μπορούμε επίσης να αντιληφθούμε αν ένα αντικείμενο είναι πολύ θερμότερο από ένα άλλο. Ωστόσο, αυτές οι υποκειμενικές εκτιμήσεις είναι άχρηστες όταν οι διαφορές θερμοκρασίας είναι μικρές και είναι, ούτως ή άλλως, αναξιόπιστες. Αν η θερμοκρασία παραμείνει σταθερή αλλά αυξηθεί η υγρασία, έχουμε την αίσθηση ότι κάνει περισσότερη ζέστη. Αντίστροφα, αν η θερμοκρασία παραμείνει σταθερή αλλά πνέει ισχυρός άνεμος, έχουμε την αίσθηση ότι κάνει περισσότερο κρύο.

Εκείνο που χρειάζεται είναι ένα φυσικό φαινόμενο που να μεταβάλλεται ομαλά και κατά μετρήσιμο τρόπο, ανάλογα με τις μεταβολές τις θερμοκρασίας. Ο πρώτος που προσπάθησε να βρει ένα τέτοιο φαινόμενο ήταν ο Γαλιλαίος.

Ο Γαλιλαίος θέρμανε μια άδεια γυάλινη σφαίρα με την οποία ήταν ενωμένος ένας μακρύς σωλήνας και, κατόπιν, τοποθέτησε το ανοιχτό στόμιο του σωλήνα μέσα σε ένα δοχείο με νερό. Καθώς ο ζεστός αέρας μέσα στη σφαίρα είχε ψυχθεί και συσταλθεί, η στάθμη του νερού μέσα στον σωλήνα ανήλθε. Όταν μεταβαλλόταν η θερμοκρασία, ο αέρας μέσα στην σφαίρα θερμαινόταν ή ψυχόταν και η στάθμη του νερού χαμήλωνε ή υψωνόταν ανάλογα. Από τη θέση της στάθμης μπορούσε κανείς να εκτιμήσει κατά προσέγγιση την θερμοκρασία.

Η διάταξη αυτή ήταν εξαιρετικά ανακριβής, αφού, εκτός των άλλων, η στάθμη του νερού επηρεάζεται όχι μόνο από την θερμοκρασία αλλά και από την ατμοσφαιρική πίεση στην οποία ήταν εκτεθειμένο το νερό του δοχείου. Ωστόσο, ήταν το πρώτο θερμόμετρο.

Ο Γάλλος φυσικός Γκιγιώμ Αμοντόν (Guillaume Amontons, 1663-1705) επινόησε ένα θερμόμετρο αέρος που διέφερε από εκείνο του Γαλιλαίου (1592). Το θερμόμετρο του Αμοντόν μετρούσε τη θερμοκρασία με βάση τη μεταβολή της πιέσεως του αερίου και όχι τη μεταβολή του όγκου του. Με το θερμόμετρο αυτό απέδειξε ότι ένα υγρό (όπως το νερό) βράζει πάντα στην ίδια θερμοκρασία. Έτσι, η θερμοκρασία βρασμού του νερού μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως σημείο αναφοράς.

Με το νέο θερμόμετρο, ο Αμοντόν μέτρησε τον όγκο που καταλαμβάνει μια σταθερή ποσότητα αερίου σε διαφορετικές θερμοκρασίες και, το 1699, απέδειξε ότι ο όγκος αυξάνεται με σταθερό ρυθμό όταν αυξάνεται η θερμοκρασία και μειώνεται με τον ίδιο σταθερό ρυθμό όταν μειώνεται η θερμοκρασία. Απέδειξε επίσης κάτι πολύ πιο σημαντικό, ότι η μεταβολή του όγκου συναρτήσει της θερμοκρασίας ήταν ίδια για όλα τα αέρια που μελέτησε. Αποτελεί, δηλαδή, μια γενική ιδιότητα όλων των αερίων.

5. 17^ΟΣ ΑΙΩΝΑΣ - Η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Ο 17ος αιώνας σηματοδοτεί το πέρασμα της επιστήμης από τη φιλοσοφική προσέγγιση, στην πειραματική και μετρητική προσέγγιση. Η νέα προσέγγιση στη μελέτη της φύσης ξεκινάει με το Γαλιλαίο (1564 -1642), που με την αποφασιστική στροφή στις ποσοτικές μετρήσεις και στον πειραματισμό έθεσε τα θεμέλια της σύγχρονης επιστημονικής μεθοδολογίας. Μ' αυτόν η επιστήμη (με τη βοήθεια και της τεχνολογίας: ανακάλυψη του τηλεσκόπιου, μικροσκοπίου και του θερμόμετρου), χωρίς να εγκαταλείψει την ορθολογικότητα, καθιερώνεται ως η κατ' εξοχήν πειραματική και μετρητική επιστήμη. Το βασικό πρόβλημα που έθεσε στον εαυτό του ο Γαλιλαίος ήταν να απομονώσει τις όψεις των φυσικών φαινομένων που ήταν βασικές και ταυτόχρονα μπορούσαν να μετρηθούν.

Οι μεσαιωνικοί προκάτοχοι του, ακολουθώντας το παράδειγμα του Αριστοτέλη προσέγγισαν τη φύση με έννοιες, όπως απαρχές, ουσίες, μορφές, ποιότητες, αιτίες ή σκοποί. Τέτοιες κατηγορίες δεν προσφέρονταν καθόλου σε ποσοτικοποίηση. Ο Γαλιλαίος αποφάσισε να μετρήσει ότι ήταν μετρήσιμο και να κάνει μετρήσιμο ότι δεν μπορούσε ακόμη να μετρηθεί. Αναλύοντας κριτικά τα φυσικά φαινόμενα, αποφάσισε να συγκεντρώσει την προσοχή του σε έννοιες (όπως ο χώρος, ο χρόνος, το βάρος, η ταχύτητα, η θερμοκρασία κ.τ.λ.) που και θεμελιακές ήταν για τα φαινόμενα που μελετούσε και μπορούσαν να μετρηθούν. Η μέθοδος του συμπυκνώνεται στις εξής τρεις βασικές αρχές:

α) αναζήτηση ποσοτικών περιγραφών για τα φυσικά φαινόμενα και διατύπωση τους με μαθηματικούς τύπους,

β) μέτρηση των πιο βασικών ιδιοτήτων των φαινομένων και

γ) η ανύψωση του οικοδομήματος της φυσικής επιστήμης (θεωρία) χάρη στην παραγωγική μέθοδο και με βάση τις θεμελιώδης φυσικές αρχές.

Βασική επίσης θέση στη μεθοδολογία του είχε ο σχεδιασμός πειραμάτων, για την επαλήθευση των θεωρητικών του ισχυρισμών .

Δημιουργείται έτσι στη διάρκεια του 17ου αι. μια νέα αντίληψη και μια νέα μέθοδος για επιστήμη (η μετρητική και πειραματική) η οποία «κοσκινίζει» τις παρατηρήσεις των φαινομένων, τις συγκεντρώνει σε έννοιες που εκφράζονται, αν είναι δυνατόν, μαθηματικά και ελέγχονται πειραματικά και αξιολογείται με βάση την ικανότητα της να προβλέπει νέα φαινόμενα και να εισάγει νέες έννοιες. Η καινοφανής αυτή προσέγγιση στη μελέτη της φύσης κλόνισε τα θεμέλια της Αριστοτελικής φυσικής φιλοσοφίας και έμελλε να αποτελέσει τα θεμέλια γι' αυτό που, αργότερα, αποτέλεσε την επιστημονική επανάσταση του 17ου αι. [6] [8].

5.1. Η ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ «ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΤΩΝ» ΓΙΑ ΤΑ ΘΕΡΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ (17^ΟΣ ΑΙΩΝΑΣ μ.Χ.)

Διάσημοι για τα πειράματα τους στη θερμότητα και τα θερμικά φαινόμενα έμειναν οι Πειραματιστές της Academia del Cimento (Ακαδημία των Πειραμάτων). Η Ακαδημία των Πειραμάτων ιδρύεται το 1657, με την οικονομική και πολιτική υποστήριξη του πρίγκιπα Λεοπόλδου των Μεδίκων, έχοντας ως μέλη, τους πιο επιφανείς επιστήμονες και μαθηματικούς της Τοσκάνης, μαθητές του Γαλιλαίου και του Τορικέλι.

Οι Πειραματιστές, γνήσιοι συνεχιστές του προγράμματος και της μεθοδολογίας του Γαλιλαίου, προσπαθούν με τα πειράματα τους να αμφισβητήσουν τη νεο-Αριστοτελική Φυσική του τέλους του μεσαίωνα [9]. Είναι οι πρώτοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν συστηματικά στα πειράματα τους το θερμόμετρο (μολονότι η έννοιες της θερμότητας και της θερμοκρασίας δεν είχαν ακόμη διαχωριστεί) και είναι υπεύθυνοι, μεταξύ άλλων, για την ανακάλυψη της θερμικής διαστολής των υλικών.

Όπως χαρακτηριστικά αναφέρει η Marianne Wiser, οι Πειραματιστές υπήρξαν οι πρώτοι επιστήμονες που παρουσίασαν μια - αν και όχι ολοκληρωμένη και με πολλά αξεδιάλυτα ερωτηματικά - θεωρία για τη φύση της θερμότητας και τα θερμικά φαινόμενα. Οι προτάσεις τους ήταν επεξηγηματικές, οι προσεγγίσεις τους ποιοτικές και δεν χρησιμοποιούσαν καθόλου μαθηματικά Μιας και δεν είχαν στη διάθεση τους προϋπάρχουσες θεωρίες για τη θερμότητα, που να τους καθοδηγούν στις πειραματικές τους προσπάθειες, είναι λογικό ισχυρίζεται η Wiser να υποθέσουμε, ότι οι ιδέες τους για την θερμότητα και τα θερμικά φαινόμενα αντανακλούσαν την καθημερινή εμπειρία και ήταν κοντά στη σκέψη του κοινού ανθρώπου. [9] [10].

Σ' όλη πάντως τη δεκάχρονη δραστηριότητα τους (1657 - 1667), αντιμετώπισαν τη θερμότητα και το ψύχος ως δυο διαφορετικές οντότητες, που κάθε μια έφερε και ασκούσε τη δικιά της δύναμη. Το μοντέλο τους για τα θερμικά φαινόμενα εμπνέεται κατευθείαν από τη μηχανική και εντάσσεται στο σχήμα πηγής - αποδέκτη. Η θερμότητα και το ψύχος θεωρούνται ότι περιέχουν εγγενείς «δυνάμεις» και για να θερμάνεις ή να ψύξεις ένα σώμα δεν έχεις παρά να εφαρμόσεις σ' αυτό τη δύναμη της θερμότητας ή του ψύχους αντίστοιχα (Οι δυνάμεις αυτές θα πρέπει να θεωρηθούν με την έννοια που απέδιδε σ' αυτές ο 17ος αιώνας, ως αιτίες δηλ. για την κίνηση σωμάτων, με τη στενή έννοια της απευθείας δράσης ενός σώματος πάνω σε κάποιο άλλο, όταν αυτά έρχονταν σε επαφή). Η θερμότητα και το ψύχος εκπέμπονται από θερμές και ψυχρές πηγές και προκαλούν αισθητά μηχανικά αποτελέσματα στα σώματα αποδέκτες, ως συνέπεια των εγγενών τους δυνάμεων (αλλαγή του μήκους μιας μεταλλικής ράβδου' μετατόπιση της στάθμης ενός υγρού, με μετρήσιμη ταχύτητα, όταν το δοχείο που το περιέχει βυθιστεί σε πάγο' αύξηση του όγκου νερού που παγώνει και εμφάνιση μετρήσιμης δύναμης, που μπορεί να σπάσει το δοχείο που το περιέχει).

Η υιοθέτηση του μηχανικού μοντέλου, ώθησε τους Πειραματιστές όχι μόνο στο να επικεντρωθούν στα μηχανικά αποτελέσματα της θερμότητας και του ψύχους πάνω στα σώματα αποδέκτες, αλλά και να αποδεχτούν μια αιτιακή εξηγητική προοπτική για τα θερμικά φαινόμενα, μέσα στο στενό πλαίσιο του μηχανισμού αιτίου - αποτελέσματος [9].

Το μοντέλο πηγής - αποδέκτη για τα θερμικά φαινόμενα περιέκλειε μία μόνο έννοια: τη θερμότητα [10]. Η θερμότητα μετριόταν με την ένταση της ή με τη δύναμη της και όχι με την ποσότητα της. Η μέτρηση της γινόταν με τα θερμόμετρα (επειδή η θερμότητα ωθούσε τη στάθμη του υγρού τους σε ψηλότερα επίπεδα, ανάλογα με την ένταση της ή τη δύναμη της) και μετριόταν σε βαθμούς. Γι’ αυτούς διαφορετικές πηγές εξέπεμπαν θερμότητες διαφορετικής έντασης, δηλ. κάποιες θερμότητες ήταν θερμότερες από κάποιες άλλες, θα έλεγαν για παράδειγμα, ότι ο ήλιος δίνει θερμότητα λιγότερων βαθμών το χειμώνα, από ότι το καλοκαίρι, εκεί όπου ένας σύγχρονος φυσικός θα έλεγε ότι το βόρειο ημισφαίριο λαμβάνει μικρότερη ποσότητα θερμότητας από τον ήλιο το χειμώνα παρά το καλοκαίρι και αυτό έχει ως συνέπεια να εμφανίζονται χαμηλότερες θερμοκρασίες στη διάρκεια του χειμώνα.

Μολονότι αντιλαμβάνονταν τη θερμότητα να αποτελείται από σωματίδια ή άτομα φωτιάς, στα πειράματα τους δεν είχαν μετρήσεις που να εκλαμβάνουν τη θερμότητα ως εκτατικό μέγεθος. Ποτέ δεν μίλησαν με όρους ποσότητας ή αριθμού -σωματιδίων ούτε και με όρους ποσότητας της θερμότητας, παρά με όρους όπως «ένταση της θερμότητας», «δύναμη της θερμότητας» κ.ο.κ. [9]. Ήταν η θερμότητα γι' αυτούς ένα αξεδιάλυτο μείγμα της σύγχρονης άποψης για τη θερμότητα και τη θερμοκρασία. Για παράδειγμα ήταν ταυτόχρονα εντατική και εκτατική: Ήταν εντατική με την έννοια ότι τα αποτελέσματα της (π.χ. η ένδειξη του θερμόμετρου) ήταν τα ίδια σ' όλα τα σημεία ενός ομογενούς σώματος και εκτατική με την έννοια ότι μεγαλύτερες πηγές (π.χ. μεγαλύτερες φωτιές) προκαλούσαν μεγαλύτερα αποτελέσματα. Η άποψη των πειραματιστών για τη θερμότητα στερούνταν των σημαντικών συνιστωσών που χαρακτηρίζουν τη μοντέρνα άποψη για τη θερμότητα όπως: η ύπαρξη καθορισμένων σημείων τήξεως και βρασμού, η εκτατικότητα της θερμότητας η έννοια της θερμικής ισορροπίας κ.τ.λ. Δεν εκπλήσσει το γεγονός ότι η θερμική ισορροπία δεν εντάσσεται στο μοντέλο τους. Για να περιγραφεί η θερμική ισορροπία, κανένας χρειάζεται τη διάκριση των εννοιών θερμότητας και θερμοκρασίας - μια επιτυχία που έμελλε να χρεωθεί, λίγα χρόνια αργότερα, στο σκοτσέζο χημικό Joseph Black [9].

Έτσι, οι Πειραματιστές, αν και χρησιμοποιούσαν εκτεταμένα στα πειράματα τους την έννοια της θερμότητας, απέδιδαν σ' αυτήν τελείως διαφορετική σημασία από αυτή της σύγχρονης Φυσικής. Κατά την άποψη τους, η θερμότητα (heat) είχε τρεις διαφορετικές προοπτικές:

α) ουσία (σωματίδια φωτιάς),

β) ποιότητα (hotness, χαρακτηριστικό των πηγών) και

γ) δύναμη.

Οι θερμές πηγές, σύμφωνα με τους Πειραματιστές, εξέπεμπαν σωματίδια θερμότητας - άτομα φωτιάς, τα οποία ασκούσαν δυνάμεις στα άτομα του σώματος που τα υποδέχονταν. Το ψύχος είχε επίσης τη διάσταση της δύναμης και της ποιότητας των πηγών ψύχους. Όσο για το αν υπήρχαν άτομα ψύχους τα οποία να εκπέμπονται αντίστοιχα από ψυχρές πηγές (σε αντιστοιχία με τα άτομα φωτιάς), οι Πειραματιστές παραδέχτηκαν την άγνοια τους, αδυνατώντας να διαπιστώσουν κάτι τέτοιο πειραματικά [9].

6. 18^ΟΣ ΑΙΩΝΑΣ- Ο ΑΙΩΝΑΣ ΤΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ- ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ

Από τις αρχές του δέκατου όγδοου αιώνα, η επιστήμη είχε διαχωριστεί από τη θεολογία και η έρευνα, το πείραμα και η ανακάλυψη ήταν στην ημερήσια διάταξη. Η κοινωνία είχε καταληφθεί από ευφορία, την οποία γεννούσε η σχεδόν καθολική εμπιστοσύνη στην επιστημονική μέθοδο, που ταυτίστηκε με την πρόοδο του ανθρώπου. Το ενδιαφέρον του κοινού για τη γνώση ήταν τόσο έντονο ήδη από τα μέσα του αιώνα, ώστε να καταστεί δυνατή η έκδοση της Εγκυκλοπαίδειας του Ντενί Ντιντερό - της πρώτης σύγχρονης εγκυκλοπαίδειας που εξέταζε τον κόσμο κατά τρόπο απολύτως λογικό. Ο σχεδιασμός των πειραμάτων τελειοποιήθηκε, ενώ και η γλώσσα με την οποία εκφράζονταν τα επιστημονικά συμπεράσματα έγινε περισσότερο ακριβή. Μεγαλύτερη βαρύτητα δόθηκε στην επιβεβαίωση από ανεξάρτητους ερευνητές, ενώ η εξάπλωση των επιστημονικών εταιρειών, που εμφανίστηκαν για πρώτη φορά τον δέκατο έκτο αιώνα, ενίσχυσαν τη δημοσίευση των επιστημονικών συμπερασμάτων και των πραγματειών και, γενικά, παρείχαν υποστήριξη στην ερευνητική εργασία των μελών τους.

Το 1709, ένας βρετανός διευθυντής χυτηρίου, ο Έιμπραχαμ Ντάρμπυ, χρησιμοποίησε για πρώτη φορά με επιτυχία την τεχνική της τήξης σιδηρομεταλλεύματος σε κλιβάνους που θερμαίνονταν με κοκ.

Το 1714 ο Γερμανός Φυσικός Φαρενάιτ επινόησε το υδραργυρικό θερμόμετρο και καθιέρωσε την κλίμακα θερμοκρασιών Φαρενάιτ). Τριάντα περίπου χρόνια αργότερα, το 1742, ο Σουηδός αστρονόμος Άντερ Κέλσιος ορίζει την εκατονταβάθμια κλίμακα θερμοκρασιών την γνωστή μας κλίμακα Κελσίου.

Το 1742 ο Βενιαμίν Φραγκλίνος επινοεί τη μεταλλική θερμάστρα, πρόγονο του σημερινού καυστήρα.

Στον αιώνα αυτό ο Τζόζεφ Μπλακ (Joseph Black, 1728-1799), μαζί με άλλους προικισμένους επιστήμονες μελετούν τα φαινόμενα της ειδικής θερμότητας, της λανθάνουσας θερμότητας και της διαστολής θερμαινόμενων αερίων και άλλων σωμάτων, συμβάλλοντας στην αύξηση των γνώσεων για τη θερμότητα.

Το 1764, ο Τζέιμς Βατ βελτίωσε την ατμομηχανή του Νιουκόμεν, η οποία είχε εφευρεθεί το 1712, κατασκευάζοντας ένα σύστημα δύο θαλάμων. Αυτό ήταν το πρώτο βήμα για την κατασκευή μιας σχετικά αποδοτικής ατμομηχανής. Ωστόσο, η επόμενη βελτίωση της ατμομηχανής του Νιουκόμεν από τον Τζέιμς Βατ ήταν εκείνη που οδήγησε την ιστορία σε μια πραγματικά νέα φάση.

Το έτος 1781, όταν ο Τζέιμς Βατ βελτίωσε την ατμομηχανή, επινοώντας μια μηχανική διάταξη που μετέτρεπε την παλινδρομική κίνηση σε περιστροφική, εγκαινίασε μια νέα εποχή. Η ενέργεια που παραγόταν από τον ατμό σήμαινε ότι ο του ανθρώπου. Το ενδιαφέρον του κοινού για τη γνώση ήταν τόσο έντονο ήδη από τα μέσα του αιώνα, ώστε να καταστεί δυνατή η έκδοση της του Ντενί Ντιντερό - της πρώτης σύγχρονης εγκυκλοπαίδειας που εξέταζε τον κόσμο κατά τρόπο απολύτως λογικό.

6.1. ΚΟΚ ΚΑΙ ΣΙΔΗΡΟΣ ΑΝΟΙΓΟΥΝ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΤΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗΣ

Από την εποχή που είχε αρχίσει η επεξεργασία του σιδήρου, πριν πό τρεις χιλιάδες χρόνια 91.000π.Χ.), η τήξη των σιδηρομεταλλευμάτων απαιτούσε τις υψηλές θερμοκρασίες του καιόμενου ξυλάνθρακα. Στην Αγγλία, όμως, η τιμή του ξυλάνθρακα είχε ανεβεί στα ύψη, καθώς τα δάση μειώνονταν όλο και περισσότερο. Η παραγωγή κοκ είχε αρχίσει εδώ και πενήντα περίπου χρόνια, αλλά δεν είχε βρεθεί ακόμη τρόπος για να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή σιδήρου.

Το 1709, ένας Βρετανός διευθυντής χυτηρίου, ο Έιμπραχαμ Ντάρμπυ (1678-1717), χρησιμοποίησε για πρώτη φορά με επιτυχία το κοκ στην επεξεργασία του σιδήρου. Ο Ντάρμπυ διαπίστωσε ότι τα κομμάτια του κοκ είναι πιο σκληρά από τα κομμάτια του ξυλάνθρακα, με αποτέλεσμα να μπορούν να στηρίξουν μεγαλύτερο φορτίο σιδηρομεταλλεύματος. Έτσι ο σίδηρος μπορούσε να παραχθεί σε μεγαλύτερες ποσότητες και με ταχύτερο ρυθμό. Εφόσον, τώρα, η κάμινος μπορούσε να γίνει μεγαλύτερη, το ρεύμα αέρα ήταν ισχυρότερο και η φωτιά είχε υψηλότερη θερμοκρασία, με αποτέλεσμα να παράγεται σίδηρος καλύτερης ποιότητας.

Με λίγα λόγια, η Μεγάλη Βρετανία παρήγε τώρα ποιοτικώς ανώτερο σίδηρο και η παραγωγή της ήταν η μεγαλύτερη του κόσμου. Και επειδή ο σίδηρος είναι ανθεκτικός και φθηνός, μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή μηχανημάτων κάθε είδους. Έτσι, στη Μεγάλη Βρετανία άνοιγε ο δρόμος για την έναρξη της λεγόμενης Βιομηχανικής Επανάστασης.

6.2. ΑΤΜΟΜΗΧΑΝΗ

Η χρήση κοκ στη σιδηρουργία αύξησε τη ζήτηση του γαιάνθρακα, από τον οποίο παρασκευάζεται το κοκ. Κατά συνέπεια, έγινε ακόμη πιο απαραίτητη κάποια συσκευή που να αντλεί και να απομακρύνει το νερό από τα ανθρακωρυχεία. Η μηχανή του Σέιβερυ δεν είχε ικανοποιητική απόδοση και ήταν επικίνδυνη.

Το 1712, ο Άγγλος μηχανικός Τόμας Νιουκόμεν (Thomas Newcomen, 1663-1729) επινόησε ένα νέο είδος ατμομηχανής. Η μηχανή του Νιουκόμεν, αντίθετα με εκείνη του Σέιβερυ, χρησιμοποιούσε συνηθισμένο ατμό χαμηλής πίεσης, ο οποίος ωθούσε ένα έμβολο. Επειδή ο ατμός είχε χαμηλή πίεση, δεν ήταν απαραίτητη η τέλεια εφαρμογή των εμβόλων και, επί πλέον, η μηχανή ήταν λιγότερο επικίνδυνη.

Οι ατμομηχανές Νιουκόμεν γνώρισαν μεγάλη διάδοση, αλλά και αυτές δεν ήταν καθόλου αποδοτικές. Το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας που παρήγε το καύσιμο καταναλωνόταν για τη θέρμανση του θαλάμου ώσπου το νερό να βράσει, να μετατραπεί σε ατμό και να ωθήσει το έμβολο. Κατόπιν ο θάλαμος ψυχόταν, για να μπορέσει το έμβολο να κινηθεί προς τα πίσω. Στη συνέχεια, ο θάλαμος έπρεπε να ξαναγεμίσει με νερό και να θερμανθεί ξανά, ώστε να δώσει νέα ώθηση στο έμβολο.

Οι ανθρακωρύχοι χρησιμοποιούσαν την ατμομηχανή του Νιουκόμεν επί μισόν αιώνα, παρ' όλο που δεν ήταν καθόλου αποδοτική. Το 1764 έδωσαν μια τέτοια ατμομηχανή στον Σκώτο μηχανικό Τζέιμς Βατ (James Watt, 1736-1819) για να την επισκευάσει.

Η επισκευή ήταν εύκολη, αλλά ο Βατ ήθελε να βελτιώσει την ατμομηχανή. Γνώριζε για τη λανθάνουσα θερμότητα που είχε ανακαλύψει ο φίλος του Μπλακ (1762) και κατάλαβε ότι ήταν μεγάλη σπατάλη να θερμαίνεις, να ψύχεις και να ξαναθερμαίνεις τον ίδιο θάλαμο. Σκέφθηκε, λοιπόν, να κατασκευάσει μια ατμομηχανή στην οποία θα υπήρχαν δύο θάλαμοι, έτσι ώστε ο ένας να είναι συνεχώς θερμός και ο άλλος συνεχώς ψυχρός. Ο ατμός θα βρίσκεται στον θερμό θάλαμο και όποτε χρειάζεται να ψυχθεί, ένα σύστημα βαλβίδων του επιτρέπει να περάσει στον ψυχρό θάλαμο, όπου και υγροποιείται. Ταυτόχρονα, στον θερμό θάλαμο, σχηματίζεται μια νέα ποσότητα ατμού. Ήταν το πρώτο βήμα για την κατασκευή μιας σχετικά αποδοτικής ατμομηχανής.

Ο Βατ δεν αρκέστηκε στην προσθήκη ενός θερμού και ενός ψυχρού θαλάμου στην ατμομηχανή του ( 1764), αλλά εξακολούθησε να την βελτιώνει. Τη διαμόρφωσε κατά τέτοιο τρόπο ώστε ο ατμός να εισέρχεται στον κύλινδρο πρώτα από τη μία πλευρά του εμβόλου και μετά από την άλλη, εναλλάξ, έτσι ώστε να το ωθεί και προς τις δύο κατευθύνσεις και όχι μόνο προς τη μία.

Το 1781 επινόησε μια μηχανική διάταξη η οποία μετέτρεπε την παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική κίνηση ενός τροχού. Με αυτόν τον τρόπο, η ατμομηχανή μπορούσε να δώσει κίνηση σε διάφορες άλλες διατάξεις και μηχανισμούς.

Η νέα ατμομηχανή, με τις πολλές εφαρμογές της, ήταν η πρώτη από τις σύγχρονες πηγές κίνησης, δηλαδή η πρώτη σύγχρονη συσκευή που παίρνει ενέργεια στη μορφή με την οποία εμφανίζεται στη φύση και την χρησιμοποιεί για την κίνηση μηχανημάτων. Ο άνεμος και το τρεχούμενο νερό ήταν οι κύριες πηγές κίνησης της αρχαιότητας. Αλλά, ο άνεμος είναι άστατος και το τρεχούμενο νερό υπάρχει μόνο σε ορισμένα μέρη. Αντίθετα, τα καύσιμα υλικά περιέχουν ενέργεια πάντοτε. Επί πλέον, μπορούν να χρησιμοποιηθούν παντού και σε οποιαδήποτε ποσότητα, μέσα σε ορισμένα λογικά πλαίσια, φυσικά.

Η ατμομηχανή, με την ικανότητα της να προσφέρει ενέργεια σε όλες τις μηχανικές συσκευές (και σε πολύ μεγαλύτερη ποσότητα από κάθε άλλη κινητήρια δύναμη που υπήρχε ως τότε), ήταν το κλειδί των εξελίξεων που θα ακολουθούσαν γοργά και που ονομάσθηκαν Βιομηχανική Επανάσταση. Οι εξελίξεις αυτές άλλαξαν τη μορφή του κόσμου τόσο δραστικά, σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, όσο την είχε αλλάξει η επινόηση της γεωργίας πριν από δέκα χιλιάδες περίπου χρόνια, (8000π.Χ.).

6.3. Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥ JOSEPH BLACK (1728 - 1799) ΣΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ (ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ-ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ-ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ, ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ)

Ο Τζόζεφ Μπλακ ήταν ένας μόνο από τους πολλούς προικισμένους Ευρωπαίους επιστήμονες που συνέβαλαν στην αύξηση των γνώσεων του ανθρώπου για τη θερμότητα.

Μέχρι εκείνη την εποχή, οι φυσικοί πίστευαν πως όταν ένα σώμα προσλαμβάνει θερμότητα, η θερμοκρασία του αυξάνεται σταθερά και η αύξηση αυτή, για σώματα δεδομένης μάζας, είναι ίδια για όλα τα υλικά. Η αντίληψη αυτή φαινόταν λογική, αφού η θερμότητα θεωρούνταν ένα ρευστό που «γεμίζει» εξίσου όλα τα υλικά και, επομένως, ίσες ποσότητες υλικών έχουν την ίδια «χωρητικότητα» ως προς τη θερμότητα που μπορούν να απορροφήσουν.

Το 1760, όμως, ο Μπλακ απέδειξε ότι αυτή η αντίληψη, όσο λογική κι αν φαίνεται, είναι εσφαλμένη. Ο Μπλάκ τοποθέτησε ίσες ποσότητες υδραργύρου και νερού πάνω σε φλόγα ίσης έντασης και παρατήρησε ότι η θερμοκρασία του υδραργύρου είχε αυξηθεί δύο φορές πιο γρήγορα από ό,τι η θερμοκρασία του νερού. Έτσι κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η θερμοχωρητικότητα του υδραργύρου είναι μικρότερη από εκείνη του νερού, με αποτέλεσμα η θερμότητα να «γεμίζει» πιο γρήγορα τον υδράργυρο.

Από αυτό το συμπέρασμα προκύπτει ότι, αν αναμίξουμε ίσες ποσότητες υδραργύρου και νερού, όπου ο υδράργυρος έχει υψηλότερη θερμοκρασία, η τελική θερμοκρασία του μίγματος θα είναι μικρότερη από τον μέσο όρο των θερμοκρασιών των δύο υγρών, γιατί η θερμότητα που εμπεριέχεται στον υδράργυρο και μεταφέρεται στο νερό δεν θα το «γεμίσει» στον ίδιο βαθμό που «γέμιζε» τον υδράργυρο.

Με αυτά τα πειράματα άρχισε η επιστημονική μελέτη της θερμότητας, σε αντιδιαστολή προς τη μελέτη της θερμοκρασίας.

Οι προκάτοχοι του θεωρούσαν λογικό - και θα εξακολουθούσε και σήμερα να θεωρείται λογικό - ότι το νερό που θερμαίνεται σε ένα δοχείο γίνεται διαρκώς και πιο ζεστό και ότι φθάνοντας στο σημείο του βρασμού η θερμοκρασία εξακολουθεί ν' αυξάνει μέχρις ότου μετατραπεί όλο το νερό σε ατμό. Βυθίζοντας το νέο του θερμόμετρο μέσα στον βραστήρα του νερού ο Μπλακ παρατήρησε τι ακριβώς συμβαίνει: το νερό παύει να ζεσταίνεται περισσότερο όταν φθάσει στους 100°C, αλλά εξακολουθεί να βράζει μέχρις εξατμίσεως.

Ο Μπλάκ παρατήρησε ακόμη ότι ένα μείγμα πάγου και νερού παραμένει στην ίδια θερμοκρασία - έστω και αν χαθεί ή προστεθεί ορισμένη θερμότητα - μέχρις ότου μετατραπεί ολόκληρο σε νερό ή σε πάγο. Έτσι εξηγείται γιατί τα χαντάκια πλάι στους ορεινούς δρόμους εξακολουθούν να έχουν χιόνι, ενώ ο ήλιος έχει λιώσει από καιρό τα άλλα χιόνια, ή , ακόμη, γιατί η θερμοκρασία ενός παγωμένου ποτού παραμένει στο σημείο τήξεως του πάγου, μέχρις ότου λιώσει και το μικρότερο κομματάκι πάγου μέσα στο υγρό.

Παρατηρώντας τον πάγο να λιώνει σε νερό και το νερό να εξαερώνεται σε ατμό ο Μπλακ αναγνώρισε ότι η θερμότητα είναι αναγκαία για να πραγματοποιούνται οι μεταβολές αυτές της φυσικής καταστάσεως του νερού. Συμπέρανε λοιπόν ότι το νερό σε μορφή πάγου παραμένει στερεό στους 0°C γιατί του λείπει μια σημαντική ποσότητα θερμότητας για να υγροποιηθεί. Προχωρώντας συμπέρανε ότι το νερό δεν γίνεται ποτέ θερμότερο από 100°C, γιατί στη θερμοκρασία αυτή χρησιμοποιεί ολοκληρωτικά τη διαθέσιμη ποσότητα για τη διαδικασία της μετατροπής του από υγρό σε αέριο. Στην αντίθετη διαδικασία, όταν το νερό γίνεται από υγρό στερεό, ο Μπλακ υπέθεσε την ύπαρξη μιας, όπως την ονόμασε, «λανθάνουσας θερμότητας». Σκέφθηκε δηλαδή ότι για να παγώσει το νερό πρέπει να του αφαιρεθεί η λανθάνουσα θερμότητα - όπως γίνεται σήμερα στα ψυγεία, από τα οποία αφαιρούμε τον ζεστό αέρα για να επιτύχουμε την ψύξη.

«Οι εικασίες μου», έγραφε ο Μπλακ, «όταν πήραν συγκεκριμένη μορφή δεν μπορούσαν παρά να με οδηγήσουν στη σκέψη ότι κατά τον βρασμό η θερμότης απορροφάται από το νερό και εισέρχεται στη σύνθεση του ατμού που παράγεται από αυτό, κατά τον ίδιο τρόπο που απορροφάται από τον πάγο που λιώνει και εισέρχεται στη σύνθεση του παραγομένου νερού». [11].

6.4. ΚΑΤΑΡΡΙΨΗ ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΟΥ ΦΛΟΓΙΣΤΟΥ ΑΠΌ ΤΟΝ Α. ΛΑΒΟΥΑΖΙΕ (Α. LAVOISIER, 1734-1794)

Ο Μπλακ είχε αποδείξει ήδη πόσο χρήσιμες είναι οι μετρήσεις στη χημεία (1754), εκείνος όμως που τις έκανε αναπόσπαστο μέρος της ήταν ο Γάλλος χημικός Αντουάν-Λωράν Λαβουαζιέ (Antoine - Laurent Lavoisier, 1743-1794).

Εκείνη την εποχή υπήρχαν ακόμη μερικοί που παρέμεναν προσκολλημένοι στην αρχαία ελληνική θεωρία των στοιχείων. Υποστήριζαν ότι, αν βράσει κανείς νερό για πολλή ώρα, εμφανίζεται ένα ίζημα, πράγμα που αποδεικνύει ότι το νερό μετατρέπεται σε μια μορφή γης, σε συμφωνία με τις θεωρίες των αρχαίων Ελλήνων.

Το 1769, ο Λαβουαζιέ αποφάσισε να ελέγξει πειραματικά αυτό το φαινόμενο. Έβρασε νερό επί 101 μέρες μέσα σε μια διάταξη που υγροποιούσε τους υδρατμούς και τους επανέφερε στον βραστήρα, έτσι ώστε να μην υπάρχει καμιά απώλεια νερού. Επίσης, ζύγισε τόσο το νερό όσο και το δοχείο, πριν και μετά τον βρασμό.

Το ίζημα εμφανίσθηκε, αλλά το βάρος του νερού δεν μεταβλήθηκε και επομένως το ίζημα δεν είχε σχηματισθεί από το νερό. Το βάρος του δοχείου, όμως, είχε μειωθεί! κατά μια ποσότητα ίση με το βάρος του ιζήματος. Με άλλα λόγια, το ίζημα ήταν μικροσκοπικά κομμάτια γυαλιού που είχαν αποσπασθεί από τα τοιχώματα του δοχείου και είχαν καθιζάνει στον πυθμένα του. Εδώ έχουμε μια πασιφανή περίπτωση κατά την οποία η παρατήρηση, χωρίς μετρήσεις, μπορεί να μας οδηγήσει σε εσφαλμένα συμπεράσματα.

Μέχρι εκείνη την εποχή, οι χημικοί εξηγούσαν το φαινόμενο της καύσης με βάση μια θεωρία που είχε διατυπώσει το 1700 ο Γερμανός χημικός Γκέοργκ Ερνστ Σταλ (George Ernst Stahl, 1660-1734). Ο Σταλ είχε υποστηρίξει ότι τα εύφλεκτα αντικείμενα περιέχουν μεγάλες ποσότητες μιας ουσίας που ονόμαζε φλογιστόν (από την ελληνική λέξη φλόγα).

Κατά την καύση, το υλικό χάνει το φλογιστό του και, τελικά, απομένει ένα υπόλειμμα που δεν περιέχει καθόλου φλογιστό και δεν καίγεται. Ο Σταλ είχε αντιληφθεί ότι και η οξείδωση είναι μια μορφή καύσης. Πίστευε ότι τα μέταλλα περιέχουν άφθονο φλογιστό, το οποίο χάνουν σταδιακά καθώς μετατρέπονται σε σκουριά.

Όταν καίγεται ένα κομμάτι ξύλο, το βάρος του μειώνεται (υποτίθεται, επειδή χάνει το φλογιστό που περιέχει). Ωστόσο, όταν οξειδώνεται ένα κομμάτι σιδήρου, το βάρος του αυξάνεται. Αλλά, την εποχή του Σταλ, οι ακριβείς μετρήσεις δεν θεωρούνταν σημαντικές και οι χημικοί παρέβλεπαν αυτή την αντίφαση.

Ο Λαβουαζιέ (1769), όμως, πίστευε στις ακριβείς μετρήσεις. Το 1772 άρχισε μια σειρά πειραμάτων κατά τα οποία θέρμαινε αντικείμενα μέσα σε ένα κλειστό δοχείο και κατόπιν ζύγιζε τόσο τα αντικείμενα όσο και τον αέρα του δοχείου. Παραδείγματος χάριν, έκαψε ορισμένα στοιχεία μέσα στο δοχείο και διαπίστωσε ότι το υλικό που είχε παραχθεί ήταν βαρύτερο από τα ίδια τα στοιχεία, παρ' όλο που το συνολικό περιεχόμενο του δοχείου δεν είχε μεταβάλει βάρος. Αφού το βάρος των στοιχείων αυξήθηκε με την καύση, κάτι άλλο πρέπει να έχασε βάρος· και το μόνο που απέμεινε να σκεφθεί κανείς ήταν ο αέρας. Αν πράγματι ένα μέρος του αέρα είχε απορροφηθεί από τα στοιχεία που κάηκαν, τότε μέσα στο δοχείο πρέπει να είχε δημιουργηθεί ένα μερικό κενό. Ο Λαβουαζιέ άνοιξε το δοχείο και, πραγματικά, αμέσως όρμησε αέρας στο εσωτερικό του. Το πρόσθετο βάρος του εισερχόμενου αέρα ήταν ίσο με την αύξηση βάρους του στοιχείου που είχε καεί.

Με παρόμοια πειράματα, ο Λαβουαζιέ κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η καύση δεν επέρχεται όταν ένα υλικό χάνει το φλογιστό που περιέχει, αλλά, όταν η ουσία που καίγεται ή οξειδώνεται, ενώνεται με ένα μέρος του αέρα. Έτσι καταρρίφθηκε η θεωρία του φλογιστού, αν και ορισμένοι αξιόλογοι χημικοί εξακολούθησαν να την υποστηρίζουν για μερικές δεκαετίες ακόμη.

6.5. Η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΩΣ ‘’ΟΥΣΙΑ’’- Η ΚΑΛΟΡΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

Η ιδέα ότι η θερμότητα σχετίζεται με κάποιο είδος υλικής ουσίας φαίνεται πως είναι πολύ παλιά και θα μπορούσαμε να πούμε πως έχει τις ρίζες της στην ελληνική αρχαιότητα. Σύμφωνα με τον Holton, οι Έλληνες ήταν οι πρώτοι που εισήγαγαν ένα εννοιολογικό σχήμα για τη θερμότητα - τη θεωρούσαν ως κάποια ειδική ουσία που δεν γίνεται αντιληπτή από τις αισθήσεις, που μπορούσε εύκολα να διαχυθεί ανάμεσα στα σώματα και που πιθανόν είχε κάποιο βάρος.

Στις αρχές του 17ου αιώνα ο Γάλλος φιλόσοφος Rene Descartes (1569 -1650) προσπάθησε να εδραιώσει ένα πλήρες σύστημα για την περιγραφή και την ερμηνεία της φύσης, στο πρότυπο των αρχαίων Ελλήνων Φιλοσόφων. Μέσα στη γενικότερη αντίληψη του για τη σωματιδιακή φύση του κόσμου διαμόρφωσε ένα σωματιδιακό μοντέλο για τη φύση της θερμότητας, θεωρούσε ότι η θερμότητα αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια και με βάση αυτή την αντίληψη προσπαθούσε να εξηγήσει τα φαινόμενα της διαστολής των σωμάτων (Βλάχος κ.α.2000).

Την ίδια εποχή, ο σύγχρονος του Descartes, επίσης γάλλος φυσικός φιλόσοφος Pierre Gassendi (1592 - 1665) προσπαθούσε να εξηγήσει όλες της ιδιότητες των σωμάτων με βάση το σχήμα και το μέγεθος των ατόμων. Απέδιδε στα άτομα ρόλο ανάλογο με το ρόλο των τούβλων στην οικοδόμηση των σπιτιών και ως εκ τούτου θεωρούσε ότι δεν υπάρχει ανάγκη για μεγάλη ποικιλία τέτοιων ατόμων. Τα άτομα στα διάφορα σώματα μπορούσαν να είναι ενωμένα σε ομάδες. Οι ομάδες αυτές είναι δυνατόν να περιλαμβάνουν διαφορετικά είδη ατόμων. Αυτές τις ομάδες τις ονόμασε molecules - από τη λατινική λέξη moles που σημαίνει μάζα - αποδίδοντας σ' αυτές την έννοια της πολύ μικρής μάζας. Δέχτηκε επίσης ότι υπήρχαν διαφορετικά άτομα για τη θερμότητα, το κρύο, τη γεύση και το χρώμα. Τα άτομα της θερμότητας τα θεωρούσε στρογγυλά, ενώ τα άτομα του κρύου πυραμιδωτά με οξείες ακμές. Στο πλαίσιο αυτό υποστήριξε ότι η θερμότητα αποτελείται από θερμαντικά σωμάτια - άτομα που εκπέμπονται από τις θερμές πηγές, όπως ο ήλιος και η φωτιά και αντίστοιχα το ψύχος από ψυκτικά σωμάτια που εκπέμπονται από τις πηγές κρύου, όπως ο πάγος και το χιόνι [12].

Μερικές δεκαετίες αργότερα, γύρω στο 1660, οι Πειραματιστές μιλούσαν -όπως ήδη περιγράψαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο - για μια θερμότητα που εκπέμπεται από τις ζεστές πηγές, που αποτελείται από άτομα φωτιάς και που προκαλεί παρατηρήσιμες μηχανικές μεταβολές στα σώματα αποδέκτες.

Τέλος, έναν αιώνα περίπου μετά τους Πειραματιστές, ο σκοτσέζος χημικός J. Black (1728 - 1799), διάσημος για τα πειράματα του στην περιοχή της θερμότητας (1765), αντιμετώπιζε τη θερμότητα ως κάποιο είδος υλικής οντότητας που είχε τη δυνατότητα να μεταδίδεται από σώμα σε σώμα και να αποθηκεύεται σ' αυτά. Αν και δεν εξέθεσε συστηματικά τις ιδέες του για τη φύση της θερμότητας, μιλούσε συχνά για τη θερμότητα αποκαλώντας την «αυτή η ουσία», κάτι που ευθέως παραπέμπει στην αντιμετώπιση της ως υλικής οντότητας [9] [10].

Οι προσεγγίσεις για τη θερμότητα των Descartes και Gassendi (θερμαντικά σωμάτια), των πειραματιστών (άτομα φωτιάς), καθώς και οι αναφορές του Black για τη θερμότητα ως ουσία (αυτή η "ουσία"), έδωσαν το έναυσμα για τη δημιουργία μιας πιο συστηματικής θεωρίας για τη θερμότητα, που έμεινε γνωστή με το όνομα καλορική θεωρία για τη θερμότητα. Η καλορική θεωρία διατυπώθηκε από τον Antoine Lavoisier στα έργα του «Μνημόνιο γύρω από τη μέτρηση της θερμότητας» (1783) και «Στοιχεία Χημείας» (1789) και παρέμεινε η κυρίαρχη άποψη για ένα περίπου αιώνα - έως και το μέσο περίπου του 19ου αιώνα, όταν οι Mayer, Joule και άλλοι ερευνητές έδειξαν, μέσα στο πλαίσιο της θερμοδυναμικής, ότι η θερμότητα δεν είναι ουσία, αλλά ενέργεια.

Ο Lavoisier (1743 - 1794) υποστήριζε ότι η θερμότητα είναι η εκδήλωση ενός λεπτού, αβαρούς και ελαστικού υγρού - αόρατου και διεισδυτικού - που ούτε δημιουργείται ούτε και καταστρέφεται και που ονόμασε καλορικό (caloric) ή θερμικό υγρό [8]. Το θερμικό (σύμφωνα με τα Στοιχεία της χημείας) μπορεί να εισχωρεί ανάμεσα στα μόρια της ύλης και να ασκεί επάνω τους απωθητικές δυνάμεις, με αποτέλεσμα όταν τα μόρια απομακρυνθούν αρκετά, το υλικό χάνει τη συνοχή του και από στερεό να γίνεται υγρό ή από υγρό να γίνεται αέριο. Όλα τα σώματα περιέχουν θερμικό. Όταν το θερμικό εισχωρεί σε ένα σώμα, το σώμα θερμαίνεται και η θερμοκρασία του ανεβαίνει, ενώ όταν το θερμικό φύγει από ένα σώμα, το σώμα ψύχεται.

6.6. Η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΩΣ ΚΙΝΗΣΗ

Παράλληλα με τη θεώρηση της θερμότητας ως «ουσίας» εξελισσόταν διαρκώς και για μεγάλο χρονικό διάστημα και μια άλλη θεωρία για τη θερμότητα. Σύμφωνα μ' αυτή, η θερμότητα ήταν ένα είδος κίνησης, πιθανώς μια ταλάντωση.

Ήδη από το 1620 ο Fransis Bacon έλεγε με βεβαιότητα: «Ή θερμότης αυτή καθ' εαυτήν, η ουσία και η ύπαρξη της είναι κίνηση και τίποτε άλλο». Ο διάσημος Άγγλος φυσικός Ρόμπερτ Μπόυλ (Robert Boyle) διετύπωσε την ίδια άποψη και ο φίλος του Ρόμπερτ Χούκ (Robert Hook) περιέγραψε τη θερμότητα σαν «τίποτε άλλο παρά πολύ ζωηρή και ορμητική κίνηση των τμημάτων ενός σώματος». Τον 18ο αιώνα ο Τζών Λόκ (John Locke, 1632-1704) συσχέτισε τη θερμότητα με την τριβή: «Η θερμότητα είναι μια απότομη αναταραχή των απειροελάχιστων μερών του αντικειμένου, η οποία μας δημιουργεί εκείνη την αίσθηση, ώστε να αποκαλέσουμε ένα αντικείμενο ζεστό. Έτσι, αυτό που σύμφωνα με τις αισθήσεις μας είναι θερμότητα, για το αντικείμενο δεν είναι τίποτα άλλο, παρά κίνηση».

Η καλορική θεωρία ήταν ευφυής και εξηγούσε ικανοποιητικά τα περισσότερα θερμικά φαινόμενα της εποχής. Αυτός ήταν και ο λόγος που επικράτησε προσωρινά της αντίπαλης "κινητικής" θεωρίας για τη θερμότητα, η οποία εμφανίστηκε περίπου σύγχρονα. Από τους κυριότερους εκπροσώπους της κινητικής θεωρίας για τη θερμότητα ήταν ο Laplace, προσωπικός φίλος και συνεργάτης TouLavoisier, ο οποίος πρέσβευε ότι η θερμότητα είναι το αποτέλεσμα της ανεπαίσθητης κίνησης των μορίων της ύλης και τη θεωρούσε ως τη vis viva του συνόλου των κινήσεων των μορίων ενός σώματος.

Προς το τέλος του 18ου αιώνα παρουσιάζονται κάποια πειράματα που ήταν δύσκολο να εξηγηθούν με τη θεωρία του αβαρούς καλορικού ρευστού. Το 1798 στη Βαυαρία, σε πειράματα διάτρησης κανονιών με τρυπάνι, υπό την επίβλεψη και καθοδήγηση του Benjamin Thompson (αλλιώς και κόμη του Rumford), παρατηρήθηκε ότι θα μπορούσαν να παραχθούν μεγάλα ποσά θερμότητας, λόγω της περιστροφής και τριβής του τρυπανιού πάνω στο μέταλλο των κανονιών. Υποστηρίζεται ότι στα πειράματα αυτά, μετά από δύο ώρες διατρητικής εργασίας με αμβλύ τρυπάνι, κατάφεραν να βράσουν νερό 26.58 lb, τοποθετώντας το σε ένα δοχείο πάνω στην κάνη ενός κανονιού την ώρα της διάτρησης.

Από τα πειράματα του αυτά ο Thompson συμπέρανε, ότι η θερμότητα δεν είναι ένα είδος υλικής ουσίας, αλλά μάλλον ένα είδος κίνησης που σχετίζεται με την τριβή. Τις παρατηρήσεις του Thompson επιβεβαίωσε, την ίδια περίπου εποχή ο Humphry Davy (1778 - 1829), ερευνητής στο Βασιλικό Ίδρυμα του Λονδίνου. Ο Davy κατάφερε, το 1799 να λειώσει κομμάτια πάγου τρίβοντας το ένα πάνω στο άλλο, στην καρδιά του χειμώνα και σε συνθήκες ιδιαίτερα χαμηλής εξωτερικής θερμοκρασίας. Έδειξε έτσι ότι η θερμότητα που απαιτούνταν για την τήξη δεν οφείλονταν στη ροή του θερμικού υγρού, αλλά στην κίνηση μέσω της τριβής (Εγκυκλοπαίδεια Life- Ενέργεια). Τα πειράματα των Thompson και Davy εντόπισαν ανεπάρκειες στην καλορική θεωρία και πριμοδότησαν την άποψη ότι η θερμότητα σχετίζεται με κάποιο είδος κίνησης.

Τα πειράματα αυτά όμως, παρά τις συζητήσεις που άνοιξαν, δεν κατάφεραν να πείσουν αποφασιστικά την επιστημονική κοινότητα της εποχής για τη σύνδεση της θερμότητας με την κίνηση. Οι δύο θεωρίες (η θερμότητα ως ουσία και ως κίνηση μορίων), παρά τις αντικρουόμενες ενδείξεις από τη μια και την άλλη πλευρά, πορεύτηκαν μαζί και εξέφραζαν από κοινού τη σκέψη του 18ου αιώνα για τα θερμικά φαινόμενα. Στο κοινό τους μνημόνιο του 1783 οι Lavoisier & Laplace αναφέρουν χαρακτηριστικά [8]: "Δεν θα κρίνουμε ποια από τις υποθέσεις που αναφέραμε είναι η σωστή. Μερικά φαινόμενα φαίνεται να ευνοούν τη δεύτερη. Παράδειγμα η θερμότητα που παράγεται από την τριβή ανάμεσα σε δυο στερεά σώματα. Υπάρχουν όμως και άλλα φαινόμενα που μπορούν να εξηγηθούν απλούστερα με την πρώτη. Ίσως και οι δύο θεωρίες να αληθεύουν ταυτόχρονα. Αλλά, όπως και αν έχει το πράγμα, αφού μόνο αυτές οι δύο υποθέσεις είναι δυνατό να γίνουν για τη φύση της θερμότητας, θα πρέπει να δεχτούμε τις αρχές που είναι κοινές και στις δυο". Μ' αυτή την διττή άποψη επρόκειτο να υιοθετήσει την έννοια της θερμότητας ο 19ος αιώνας.

Η θεωρία του θερμικού ρευστού, της αποχής δηλαδή ότι η θερμότητα είναι κάποιο είδος αβαρούς υλικής ουσίας παρ' όλα τα κενά που περιείχε κατόρθωσε να επιβιώσει μέχρι περίπου τα μέσα του 19ου αιώνα - κυρίως χάρη στην υποστήριξη διαπρεπών φυσικών και μηχανικών της εποχής όπως ο Carnot και ο Clapeyron [14]. Αντιμετωπίστηκε τελικά αποφασιστικά μόνο μέσα στα πλαίσια των ιδεών της θερμοδυναμικής (~ 1830), όταν οι Mayer, Joule και άλλοι έδειξαν ότι η θερμότητα δεν είναι ουσία, αλλά ενέργεια.

7. 19^ΟΣ ΑΙΩΝΑΣ - Ο ΑΙΩΝΑΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΥ, ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ

Ο 19ος αιώνας υπήρξε ο αιώνας του ηλεκτρομαγνητισμού, της ενέργειας και της θερμοδυναμικής.

Όταν το 1803 ο Τζων Ντάλτον διατύπωσε την ατομική θεωρία του, εισάγοντας την έννοια του ατομικού βάρους, βελτίωσε την ιδέα των Ελλήνων φιλοσόφων ότι όλη η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά, αδιαίρετα σωματίδια. Το 1811, ο Αμαντέο Αβογκάντρο διατύπωσε την υπόθεση ότι ίσοι όγκοι αερίων που έχουν την ίδια πίεση και την ίδια θερμοκρασία αποτελούνται από τον ίδιο αριθμό σωματιδίων.

Ο Αβογκάντρο εισήγαγε τον όρο μόρια για να περιγράψει τους συνδυασμούς των ατόμων που σχηματίζουν ένα αέριο. Την εποχή αυτή, μερικές από τις σημαντικότερες εργασίες της φυσικής είχαν ως αντικείμενο τους τη φύση της θερμότητας και τη μετατροπή της σε άλλες μορφές ενέργειας. Το 1847 ο Χέρμαν φον Χέλμχολτς διατύπωσε τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, σύμφωνα με τον οποίο η συνολική ενέργεια του Σύμπαντος είναι σταθερή. Το 1848 ο βαρόνος Κέλβιν προσδιόρισε την έννοια του απόλυτου μηδενός και υποστήριξε την ανάγκη να δημιουργηθεί μια θερμοκρασιακή κλίμακα η οποία θα άρχιζε από το σημείο αυτό. Το 1850, ο Ρούντολφ Κλαούζιους διατύπωσε τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, σύμφωνα με τον οποίο όλη η ενέργεια δεν είναι εξίσου χρήσιμη και η ποσότητα της αξιοποιήσιμης ενέργειας στο Σύμπαν φθίνει σταθερά. Τρεις καινοτομίες, που επιτεύχθηκαν την περίοδο αυτή, βελτίωσαν σημαντικά τις επικοινωνίες σε όλο τον κόσμο, ίσως όσο η επινόηση του αλφαβήτου και της τυπογραφίας κατά το παρελθόν. Οι καινοτομίες αυτές ήταν το μετρικό σύστημα, το σύστημα συμβολισμού των ονομάτων των χημικών στοιχείων το οποίο έγινε κοινά αποδεκτό και η επικοινωνία μέσω τηλεγράφου. Το 1800 ο Αλεσσάντρο Βόλτα δημιούργησε μια πρωτόγονη ηλεκτρική στήλη. Το 1820 ανακαλύφθηκε το φαινόμενο του ηλεκτρομαγνητισμού, όταν επιστήμονες παρατήρησαν ότι αγωγοί που διαρρέονται από ρεύμα αποκτούν μαγνητικές ιδιότητες. Μελετώντας το φαινόμενο αυτό, ο Άγγλος φυσικός Μάικλ Φάραντεϋ, απέδειξε ότι οι ηλεκτρικές δυνάμεις μπορούν να προκαλέσουν κίνηση και να δημιουργήσουν τις δυναμικές γραμμές. Ο ηλεκτρισμός τέθηκε στην υπηρεσία της χημείας όταν ο Βρετανός χημικός Χάμφρυ Ντέιβυ διοχέτευσε ηλεκτρικό ρεύμα δια μέσου χημικών ενώσεων, που δεν μπορούσαν να διασπασθούν με άλλες μεθόδους, και απομόνωσε για πρώτη φορά τα στοιχεία νάτριο, κάλιο, βάριο, στρόντιο, ασβέστιο και μαγνήσιο. Ήταν η απαρχή της ηλεκτροχημείας. Το 1789, ο Αντουάν Λαβουαζιέ διατύπωσε τον νόμο της διατήρησης της μάζας και το 1799 ο ΖοΖέφ-Λουί Προυστ διατύπωσε τον νόμο των σταθερών αναλογιών που επέτρεψε στους χημικούς να διακρίνουν τα μίγματα από τις χημικές ενώσεις.

Στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα ο ηλεκτρισμός αποτέλεσε την πηγή πολλών τεχνολογικών καινοτομιών. Μεταξύ εκείνων που έθεσαν τον ηλεκτρισμό στην υπηρεσία του κοινού διακρίθηκε ο Τόμας Άλβα Έντισον. Το 1879, δύο χρόνια μετά την επινόηση του και με-τα από χιλιάδες αποτυχημένα πειράματα, ο Έντισον διοχέτευσε ρεύμα σε ένα καμένο βαμβακερό νήμα - ουσιαστικά επρόκειτο για ένα σύρμα από άνθρακα- που είχε τοποθετηθεί μέσα σε έναν λαμπτήρα στον οποίο υπήρχε κενό αέρα και έτσι ο άνθρωπος μπόρεσε να νικήσει το σκοτάδι της νύχτας.

Οι ανακαλύψεις που πραγματοποιήθηκαν και οι θεωρίες που διατυπώθηκαν στα τέλη του δέκατου ένατου και στις αρχές του εικοστού αιώνα ενέπνευσαν σειρά ερευνών που έθεσαν υπό αμφισβήτηση τις επικρατούσες ως τότε ιδέες σε ένα ευρύ γνωστικό πεδίο - από τη δομή του ατόμου έως τη δομή του Σύμπαντος. Οι έρευνες στο υποατομικό επίπεδο άρχισαν στα τέλη της δεκαετίας του 1890, με την ανακάλυψη των ακτινών Χ από τον Βίλχελμ Κόνραντ Ραίντγκεν και της ραδιενέργειας από την Μαρία και τον Πιέρ Κιουρί.

7.1. ΜΗΧΑΝΙΚΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ-ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ΜΑΝΕΡ, ΤΖΑΟΥΛ ΚΑΙ ΧΕΛΜΧΟΛΤΣ)

Τα πρώτα χρόνια του 19ου αιώνα, μελετήθηκαν οι θερμικές ιδιότητες των αερίων, ιδιαίτερα στη Γαλλία. Ο συντελεστής διαστολής υπό σταθερή πίεση μετρήθηκε για τον αέρα από τον Αλεσσάντρο Βόλτα (1745-1827), το 1791, και βρέθηκε ίσος με 1/273 σύμφωνα με την κλίμακα του Κελσίου. Το 1802 ο Ζοζέφ Λουί Γκαίυ Λουσάκ (1778-1850) βρήκε ότι εκείνος ο συντελεστής ήταν ο ίδιος για όλα τα αέρια. Ανακάλυψε επίσης το σημαντικό και εκπληκτικό, για τον ίδιο, φαινόμενο ότι ένα αέριο που εκτονώνεται στο κενό δεν μεταβάλλει τη θερμοκρασία του.

Η μέτρηση των ειδικών θερμοτήτων υπό σταθερή πίεση και σταθερό όγκο ήταν πολύ πιο δύσκολη, αλλά οι Φρανσουά Ντελαρός και Ζακ Ετιέν Μπεράρ (1789-1869) βρήκαν αρκετά λογικές τιμές, το 1811 περίπου. Οι μετρήσεις εκείνες, όμως, δήλωναν μια λανθασμένη εξάρτηση της ειδικής θερμότητας από την πίεση, ένα λάθος που επηρέασε τον Σαντί Καρνό (1796-1832).

Οι χημικές ενδείξεις ερμηνεύθηκαν από νόμο του Αμεντέο Αβογκάντρο (1776-1856), το 1811,ο οποίος έλεγε ότι όλα τα αέρια στην ίδια θερμοκρασία και πίεση περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων στη μονάδα του όγκου. Ο θεμελιώδης εκείνος νόμος έχει σημαντικές συνέπειες για τη Χημεία και τη στατιστική μηχανική οι οποίες κατανοήθηκαν πλήρως μόλις πενήντα περίπου χρόνια αργότερα. Ο ίδιος νόμος ανακαλύφθηκε ξανά και ανεξάρτητα, από τον Αντρέ-Μαρί Αμπέρ (1775-1836), το 1814.

Ο Ανρί Βικτόρ Ρενώ (1810-1 878), ο οποίος αρχικά ασχολήθηκε με την Οργανική Χημεία, από το 1840 ως το 1860 (στη συνέχεια έγινε Φυσικός), βελτίωσε τις μετρήσεις σε πολλά από εκείνα τα μεγέθη θερμότητας και έδωσε πολλά νούμερα αξεπέραστα για πολύ καιρό. Το εργαστήριο του στο Παρίσι ήταν ένα πρότυπο για ακριβείς μετρήσεις πιέσεων ατμού, ειδικών θερμοτήτων, εξισώσεων καταστάσεων για πραγματικά αέρια, που απέκλιναν ελαφρώς από το νόμο του Βογίε, και άλλων μεγεθών. Δίκαια θεωρήθηκε αυθεντία στο ερευνητικό αυτό πεδίο. Το πειραματικό εκείνο υλικό αποδείχτηκε μεγάλης σημασίας για την επαλήθευση των θεωρητικών επιστημών της θερμότητας: της θερμοδυναμικής και της Στατιστικής Μηχανικής.

Χρησιμοποιώντας διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα από την θερμότητα που απαιτείται για να διατηρηθεί η θερμοκρασία διαστελλομένων αερίων, ο Μάγιερ υπολόγισε με πολλή επιτυχία πόσο μηχανικό έργο αντιστοιχεί σε μια δεδομένη ποσότητα θερμότητας, αν και στερούταν και ειδικής επιστημονικής μόρφωσης αλλά και δυνατότητας πειραματικής εργασίας. Ο Τζάουλ από την άλλη μεριά, συνέβαλε στη μηχανική θεωρία της θερμότητας και στη θεωρία της διατηρήσεως της ενεργείας, στηριζόμενος σε δεδομένα πού συγκέντρωσε με επιμελέστατες παρατηρήσεις [14].

Και oi δύο, Μάγιερ και Τζάουλ, βεβαίωναν ότι η θερμότητα μπορεί να μετατραπεί σε μηχανικό έργο και το μηχανικό έργο σε θερμότητα. Ο καθένας ξεχωριστά επέμενε ότι υπάρχει εδώ μία φυσική αρχή, η οποία με κανένα τρόπο δεν μπορεί να καταστραφεί, αλλά μπορεί, ανάλογα με τις περιστάσεις, να μετασχηματίζεται. Με τη θερμότητα και το μηχανικό έργο ως εκφάνσεις της αρχής αυτής, ο Μάγιερ και ο Τζάουλ υπολόγισαν, στηριζόμενοι σε διάφορα δεδομένα, το ακριβές ποσό του έργου που απαιτείται για την αύξηση της θερμότητας.

Ο Τζάουλ εκτελούσε το ένα πείραμα μετά το άλλο. Μετέτρεψε ηλεκτρική και μηχανική ενέργεια σε θερμότητα μ' ένα σωρό τρόπους, όπως με ηλεκτρική θέρμανση, με μηχανική ανάδευση και με συμπίεση των αερίων. Σ' ένα από τα πειράματα αυτά ο Τζάουλ επινόησε ένα δοχείο με μόνωση, μέσα στο όποιο κινούμενα πτερύγια θέρμαιναν το νερό που περιείχε. Για τον μηχανισμό της κινήσεως των πτερυγίων χρησιμοποίησε πίπτοντα βάρη, σαν αυτά των παλαιών εκκρεμών, και μπόρεσε έτσι να μετρήσει τη δυναμική ενέργεια που χρειαζόταν για την κίνηση των πτερυγίων. Κατέληξε λοιπόν να υπολογίσει το μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας, μετρώντας πόσα χιλιόγραμμα έπρεπε να πέσουν από ορισμένο αριθμό μέτρων ώστε ν' αυξήσουν την θερμοκρασία ενός δοθέντος όγκου νερού σ' ένα ορισμένο αριθμό βαθμών. Ύστερα από προσπάθειες και λάθη 30 και περισσότερων ετών η τελική του απάντηση ήταν: 4,17 μονάδες έργου αντιστοιχούν σε μία μονάδα θερμότητος [15] [16].

Ο Τζάουλ δηλαδή έφθασε πάρα πολύ κοντά στη σημερινή πραγματική τιμή 4,19, που γνωρίζουμε ότι απαιτείται ως έργο για ν' αυξηθεί η θερμοκρασία ενός γραμμαρίου νερού κατά 1° Κελσίου.

Ο Μάγερ είχε υποστηρίξει τον νόμο διατήρησης της ενέργειας και ο Τζάουλ είχε συγκεντρώσει πειραματικά δεδομένα που απεδείκνυαν την ισχύ του (1843). Ωστόσο, κανείς από τους δύο δεν διέθετε τους απαραίτητους επιστημονικούς «τίτλους» ώστε να πείσουν τους άλλους φυσικούς.

Το 1847, ο Γερμανός φυσικός Χέρμαν Λούντβιχ Φέρντιναντ φον Χέλμχολτς (Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, 1821-1894), που είχε εντυπωσιακούς επιστημονικούς τίτλους, συγκέντρωσε τα απαραίτητα στοιχεία και ανακοίνωσε το συμπέρασμα του για την ύπαρξη του νόμου διατήρησης της ενέργειας. Σύμφωνα με τον νόμο αυτό, η συνολική ενέργεια στο Σύμπαν παραμένει σταθερή, δηλαδή η ενέργεια ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται. Παρομοίως, σε κάθε κλειστό σύστημα - δηλαδή, σε κάθε τμήμα του Σύμπαντος από το οποίο δεν διαφεύγει ενέργεια προς τα έξω ούτε εισέρχεται ενέργεια από έξω - το συνολικό άθροισμα της ενέργειας είναι σταθερό και η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. (Οπωσδήποτε, πρέπει να επισημάνουμε ότι κανένα τμήμα του Σύμπαντος δεν μπορεί να απομονωθεί ολοκληρωτικά από το περιβάλλον του ώστε να μην υπάρχει καμία ανταλλαγή ενέργειας).

Η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί από το μηδέν ούτε να καταστραφεί, μπορεί όμως να μετατραπεί από μια μορφή σε κάποια άλλη. Ο ηλεκτρισμός, ο μαγνητισμός, η χημική ενέργεια, η κινητική ενέργεια, το φως, ο ήχος και η θερμότητα είναι διαφορετικές μορφές ενέργειας, οι οποίες μπορούν να μετατραπούν η μία στην άλλη.

Ο νόμος διατήρησης της ενέργειας είναι επίσης γνωστός ως πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής και, συνήθως, θεωρείται ο βασικότερος όλων των φυσικών νόμων [1].

7.2. Η ΚΙΝΗΤΗΡΙΑ ΔΥΝΑΜΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ-ΚΑΡΝΟ

Ο Νικολά Λεονάρντ Σαντί Καρνό (Nicolas Leonard Sadi Carnot, 1796-1832), γιος του Γάλλου στρατηγού της Επαναστάσεως, πλησίασε πρακτικά στη μελέτη της θερμότητας. Ο νεαρός Καρνό δημοσίευσε το 1824 ένα άρθρο με τίτλο «Σκέψεις για την κινητήρια δύναμη της θερμότητας». Αν και προσείλκυσε πολύ μικρή προσοχή και μάλλον φαινόταν ότι είχε λησμονηθεί, 25 χρόνια αργότερα αναγνωρίσθηκε σαν έξοχη, δημιουργική διάνοια.

Στην εισαγωγή της διατριβής του ο Καρνό τόνιζε ότι οι πολυθόρυβες, ασθμαίνουσες ατμομηχανές των ήμερων του αποκτούσαν μια ζωτική σημασία για την ταχύτατα προοδεύουσα εκβιομηχάνιση του κόσμου. Σημείωνε ότι ή αποδοτικότητα τους είχε βελτιωθεί με τις διάφορες τροποποιήσεις των σχεδίων και πρότεινε να βρεθεί μέχρι ποιο σημείο μπορούσε να συνεχισθεί η τελειοποίηση τους [17].

«Πολλές φορές έχει τεθεί το ερώτημα», έγραφε, «αν η κινητήρια δύναμη της θερμότητας είναι απεριόριστη, αν οι δυνατές βελτιώσεις στις ατμομηχανές έχουν ...ένα όριο που η φύση των πραγμάτων δεν θα αφήσει να ξεπεραστεί με οποιοδήποτε μέσο ή, αντιθέτως, αν οι τελειοποιήσεις αυτές μπορούν να γίνονται έπ' άπειρον».

Αντιμετωπίζοντας το πρόβλημα αυτό ο Καρνό είχε παρατηρήσει τις ατμομηχανές προσεκτικά, ερευνώντας τι πραγματικά συμβαίνει μ' αυτές. Πρόσεξε ότι η λειτουργία τους ήταν μία κυκλική διαδικασία, κατά την οποία πρώτα προστίθεται θερμότητα στο νερό, μετατρέποντας το έτσι σε ατμό. Ο ατμός διαστέλλεται μέσα στον κύλινδρο και επιτελεί μηχανικό έργο σπρώχνοντας το έμβολο. Κατόπιν περνάει σ' ένα ψυχρό συμπυκνωτή, όπου μετατρέπεται πάλι σε νερό και ξαναγυρίζει στο καζάνι (βραστήρα).

Καταλαβαίνοντας ότι οι υπάρχουσες ατμομηχανές δεν είχαν ικανοποιητική απόδοση εξαιτίας της διαρροής του ατμού και της τριβής του εμβόλου ο Καρνό φαντάσθηκε μία ιδανική θερμική μηχανή που δεν παρουσίαζε θερμικά ή μηχανικά ελαττώματα. Τη συνέλαβε σαν ένα κύλινδρο προσαρμοσμένο με μεγάλη ακρίβεια σ' ένα έμβολο που δεν θα προκαλούσε τριβές, ενώ η κεφαλή του εμβόλου και τα τοιχώματα του κυλίνδρου θα είχαν τέλεια μόνωση. Η θερμότητα που απαιτείται για την παραγωγή ατμού θα περνούσε ελεύθερα από τον πυθμένα του κυλίνδρου. Έτσι, ένας πλήρης κύκλος αυτής της ιδανικής μηχανής θα περιελάμβανε τη θέρμανση του νερού για να γίνει ατμός, την ανύψωση του εμβόλου με την πίεση του ατμού και την επιστροφή του εμβόλου στην πρώτη του θέση, οπότε και θα ξαναγύριζε ο ατμός στην αρχική του κατάσταση. Μελετώντας τον κύκλο της ψύξεως ο Καρνό αντελήφθη ότι κάποια απώλεια θερμότητας ήταν αναγκαία για τη λειτουργία οποιασδήποτε ατμομηχανής. Εφόσον το έμβολο ανυψώθηκε από τον ατμό, είναι αδύνατο να ξανακατέβει χωρίς να αναληφθεί ο ατμός έξω από τον θάλαμο του εμβόλου και να συμπυκνωθεί. Στη συμπύκνωση αυτή, που στην πραγματικότητα είναι μία διαδικασία ψύξεως, κατ' ανάγκη ορισμένη θερμότητα θα χαθεί [18].

Εδώ βρισκόταν μία θεμελιώδης αρχή των θερμικών μηχανών: δεν μπορεί να μετατροπή ολόκληρη η λαμβανομένη θερμότητα σε μηχανικό έργο, διότι ένα μέρος της χάνεται κατά τη συμπύκνωση του ατμού. Ο Καρνό βρήκε ότι η θερμότητα έπρεπε να «κατρακυλά», δηλαδή να περνάει από μια υψηλή σε μια χαμηλή θερμοκρασία, για να παράγει έργο. Είναι όμως γεγονός ότι ο Καρνό σ' όλη σχεδόν τη ζωή του ήταν οπαδός της θεωρίας του θερμικού ρευστού και το φανταζόταν πραγματικά σαν ένα ρευστό που περνούσε μέσα από τη μηχανή του και παρήγε έργο με τον ίδιο τρόπο που το νερό γυρίζει τη ρόδα ενός νερόμυλου. Μόνο κατά το τέλος της ζωής του συνέλαβε τη θερμότητα σαν το αποτέλεσμα της κινήσεως.

7.3. Η ΚΛΑΣΣΙΚΗ ΑΠΟΨΗ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

Όταν οι Mayer, Joule, Helmholtz έδειξαν ότι η θερμότητα δεν είναι ουσία, αλλά ενέργεια, μια νέα επιστήμη με ασφαλή θεμέλια, σαφείς ορισμούς και διακριτά όρια θεμελιώνεται, η θερμοδυναμική. Μια πλειάδα επιστημόνων με προεξάρχοντες τους Carmot, Clausiaus, Maxwell & Boltzmann συμβάλλουν με τα έργα τους στη θεμελίωση της θερμοδυναμικής και σε μια τελική και αποτελεσματική θεωρία για τη φύση της θερμότητας.

Η άποψη αυτή είναι γνωστή ως η κλασική άποψη για τη θερμότητα, είναι η γενικώς αποδεκτή άποψη σήμερα και αυτή που κυρίως διδάσκεται στα μαθήματα των φυσικών επιστημών στην υποχρεωτική εκπαίδευση. Σε γενικές γραμμές η άποψη αυτή έχει ως εξής [1] [6] [19] [20] [21] [22] [23] [24]:

α) Θερμική ενέργεια: Όλη η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια (άτομα, μόρια ή ιόντα) που κινούνται συνεχώς και άτακτα. Με το συνδυασμό τους προκύπτουν στερεά, υγρά, αέρια ή πλάσμα ανάλογα με το ρυθμό της ταλάντωσης των σωματιδίων. Η συνολική κινητική ενέργεια των μικροσκοπικών αυτών σωματιδίων της ύλης ενός σώματος αποτελεί τη θερμική ενέργεια του συγκεκριμένου σώματος και αποτελεί μία μορφή της συνολικής εσωτερικής του ενέργειας (μαζί με άλλες όπως π.χ. τη δυναμική που προκύπτει από διέγερση ή αλλαγή φάσης κ.τ.λ.).

β) Θερμοκρασία: Η ένδειξη του θερμόμετρου ή αλλιώς η ποσότητα που μας λέει πόσο ζεστό ή κρύο είναι ένα σώμα σε σχέση με ένα πρότυπο σώμα. Είναι μια μακροσκοπική ιδιότητα των σωμάτων που εκφράζει την κατάσταση αναταραχής ή άτακτης κίνησης των σωματιδίων τους και συνεπώς συνδέεται με την τους κινητική τους ενέργεια Λέμε πως η θερμοκρασία είναι το μέτρο της τυχαίας μεταφορικής κίνησης των ατόμων και των μορίων ενός σώματος. Ακριβέστερα η θερμοκρασία είναι το μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας τους. Ξέρουμε π.χ. πως η θερμική ενέργεια δύο λίτρων νερού της βρύσης είναι διπλάσια από αυτήν του ενός λίτρου, η θερμοκρασία όμως και των δύο ποσοτήτων είναι η ίδια, επειδή ίδια είναι η μέση κινητική ενέργεια των μορίων του. Υπάρχει λοιπόν διαφορά ανάμεσα στην θερμική ενέργεια που μετριέται θερμίδες ή σε Joule's και στη θερμοκρασία που μετριέται σε βαθμούς Κελσίου. Η θερμοκρασία είναι μία από τις παραμέτρους με τις οποίες περιγράφεται η κατάσταση ενός συστήματος. Η γνώση της τιμής της (μαζί και με άλλες παραμέτρους) είναι βασική πληροφορία για την πρόβλεψη των αλλαγών που θα συμβούν στο σύστημα, όταν αλληλεπιδρά με ένα άλλο.

γ) Θερμότητα: Συνήθως χρησιμοποιούμε τη θερμική ενέργεια σαν μια άλλη ονομασία της θερμότητας Ο φυσικός όμως διακρίνει τη θερμότητα από τη θερμική ενέργεια: Ως θερμότητα ορίζεται η θερμική ενέργεια που μεταδίδεται από ένα σώμα σε κάποιο άλλο εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας τους. Πρόκειται δηλαδή για μια διαδικασία μεταφοράς ενέργειας μεταξύ δύο σωμάτων που βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες και μετριέται σε θερμίδες (calories) ή BTU's. Όταν η θερμότητα μεταφερθεί μια φορά σε μια ουσία, παύει να είναι θερμότητα και γίνεται θερμική ενέργεια. Είναι σημαντικό να κατανοηθεί ότι η μετακίνηση θερμότητας είναι μόνο ένας τρόπος μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος. Ένας άλλος τρόπος είναι με την προσφορά εξωτερικού έργου. Σε μια μάζα νερού π.χ. θα μπορούσαμε να αυξήσουμε την εσωτερική της ενέργεια και τη θερμοκρασία με ανατάραξη, με τη βοήθεια τροχού με πτερύγια (όπως στο πείραμα του Joule), όπου εμπλέκεται και το έργο. Κάτι αντίστοιχο επίσης θα μπορούσε να προκύψει με την απότομη συμπίεση ή εκτόνωση κάποιου αερίου (αδιαβατική μεταβολή) ή με τη δημιουργία ρεύματος σε κάποιο μεταλλικό αγωγό. Έτσι η εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος θα μπορούσε να αλλάζει και χωρίς τη μεταφορά θερμότητας από και προς το σύστημα.

δ) Θερμική Ισορροπία: Σε σώματα ή σε ουσίες που βρίσκονται σε θερμική επαφή η θερμότητα θα μεταφερθεί από το σώμα με την ψηλότερη θερμοκρασία στο σώμα με τη χαμηλότερη, μέχρις ότου επέλθει εξίσωση των θερμοκρασιών των δυο ουσιών. Αλλά η θερμότητα δε θα μετακινηθεί αναγκαστικά από το σώμα με την περισσότερη θερμική ενέργεια σε κάποιο άλλο με μικρότερη. Σε ένα φλιτζάνι ζεστό νερό υπάρχει περισσότερη θερμική ενέργεια απ' ότι σε ένα ερυθροπυρωμένο καρφάκι, αν όμως βουτήξουμε το καρφάκι στο νερό δεν θα μεταφερθεί θερμότητα από το νερό στο καρφάκι, αλλά από το θερμότερο καρφάκι στο σχετικά ψυχρότερο νερό. Η θερμότητα δεν ρέει ποτέ από μόνη της από ένα ψυχρό σώμα σε ένα θερμότερο.

σ) Σχέση Θερμότητας, Θερμοκρασίας και Ποσότητας του Υλικού: Το ποσό της θερμότητας που μετακινείται δεν εξαρτάται μόνο από τη διαφορά θερμοκρασιών των δύο ουσιών, αλλά και από την ποσότητα της ύλης τους. Ένα βαρέλι θερμό νερό θα μεταδώσει περισσότερη θερμότητα σε μια ψυχρότερη ουσία απ' όση π.χ. ένα ποτήρι νερό της ίδιας θερμοκρασίας. Στη μεγαλύτερη ποσότητα νερού υπάρχει περισσότερη θερμική ενέργεια. Η τελική θερμοκρασία λοιπόν ενός μείγματος δύο ουσιών εξαρτάται τόσο από τις αρχικές θερμοκρασίες των δύο ουσιών όσο και από τις ποσότητες τους, πριν την ανάμειξη. Η σχέση μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας δεν καθορίζεται όμως μόνο από τη μάζα των υλικών. Και άλλοι παράγοντες επηρεάζουν τη σχέση τους που τους αναφέρουμε παρακάτω.

στ) Αλλαγή Φάσης: Όταν θερμάνουμε νερό σε ένα δοχείο και η θερμοκρασία του πλησιάσει τους 100°C (σε κανονικές συνθήκες εξωτερικής θερμοκρασίας και πίεσης), δημιουργούνται φυσαλίδες υδρατμού σε όλη τη μάζα του νερού. Αυτό είναι το φαινόμενο του βρασμού. Με αυτό τον τρόπο το νερό αλλάζει φάση και από υγρό γίνεται αέριο. Η θερμοκρασία του νερού δεν ανεβαίνει πια. Διατηρείται σταθερή στους 100°C, σ' όλη τη διάρκεια του φαινομένου. Η παρεχόμενη με τη θέρμανση ενέργεια δεν αυξάνει πλέον την κινητική ενέργεια των μορίων (οπότε θα ανέβαινε η θερμοκρασία), αλλά τη δυναμική τους ενέργεια, με αποτέλεσμα να σπάνε οι μεταξύ των μορίων ηλεκτροστατικοί δεσμοί και να πετυχαίνεται έτσι η αλλαγή φάσης του νερού.

ζ) Ειδική Θερμότητα: Οι διάφορες ουσίες έχουν διαφορετική ικανότητα να αποθηκεύουν την προσφερόμενη θερμότητα υπό μορφή εσωτερικής ενέργειας. Βάζοντας μια κατσαρόλα νερό της βρύσης στη φωτιά, βλέπουμε πως χρειάζονται περίπου 15' για να φτάσει στους 100°C. Η ίδια μάζα σιδήρου θα έφτανε στην ίδια θερμοκρασία των 100°0 στα 2', ενώ για το ασήμι ο χρόνος θα ήταν μικρότερος από V. Χρειάζονται λοιπόν διαφορετικές ποσότητες θερμότητας για να αυξηθεί η θερμοκρασία ορισμένης μάζας κάθε υλικού κατά τον ίδιο αριθμό βαθμών, επειδή τα υλικά απορροφούν την ενέργεια με διαφορετικό τρόπο ή αλλιώς λέμε ότι έχουν διαφορετική θερμοχωρητικότητα ή διαφορετική ειδική θερμότητα. Η ειδική θερμότητα μιας ουσίας ορίζεται ως το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η μονάδα της μάζας της κατά 1° Κελσίου.

η) Ενεργειακές Μετατροπές: Ως ενέργεια η θερμότητα μπορεί να προκύψει από μετασχηματισμό οποιασδήποτε άλλης μορφής ενέργειας. Η μετατροπή αυτή μπορεί να συμβεί εύκολα και με απόδοση 100%. Η αντίθετη μετατροπή (της θερμότητας σε άλλη μορφή ενέργειας) είναι δύσκολη και η απόδοση ποτέ δεν μπορεί να πλησιάσει το 100% (για παράδειγμα σε ένα τυπικό αυτοκίνητο, μόνο το 26% της θερμικής ενέργειας μετατρέπεται σε ωφέλιμο μηχανικό έργο. Το περισσότερο χάνεται στις τριβές και στην αντίσταση του αέρα). Έτσι λοιπόν η θερμότητα είναι μιας «κακής» ποιότητας ενέργεια (κατά κάποιο τρόπο το «νεκροταφείο» της χρήσιμης ενέργειας) και θα μπορούσε να υποθέσει κανείς ότι μακροπρόθεσμα θα ήταν δυνατόν να δεσμευθεί σε ένα «άμορφο» και στερημένο αλλαγών σύμπαν.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Από την έρευνα μας στην ιστορία φαίνεται να αναδεικνύονται οι παρακάτω περιοχές, στις οποίες οι επικρατούσες απόψεις για τη θερμότητα ήταν:

α) Προϊστορική - μυθολογική περίοδος (Προϊστορικοί χρόνοι -έως τον 6° π.Χ. αιώνα)

Κατά τους προϊστορικούς χρόνους και μέχρι τον 6° π.Χ. αιώνα οι άνθρωποι προσπαθούσαν να δώσουν απάντηση στο πώς δημιουργήθηκε η κοσμική φυσική τάξη με τη βοήθεια των κοσμολογικών μύθων. Στην Ιλιάδα του Ομήρου (8ος αιώνας π.Χ.), για παράδειγμα, συναντάμε το θερμό (που σχετίζεται με το φως) και το ψυχρό (που σχετίζεται με το σκοτάδι) ως πρώτες αρχέγονες κοσμικές ουσίες, που βρίσκονται στη διάθεση των θεϊκών δυνάμεων και αποτελούν τη βάση της κοσμικής σύνθεσης. Αντίστοιχα στη μυθολογική θεογονία του Ησίοδου (8ος αιώνας π.Χ.) από το αρχικό Χάος (σκοτεινό βάραθρο, «αέρινο» κενό), όπου τίποτα δεν ξεχωρίζει γεννιούνται με «διαχωρισμό», ζεύγη αντίθετων και άφθαρτων θεϊκών «Στοιχείων»: τα θερμό και το ψυχρό, το υγρό και το ξηρό. Τα Στοιχεία αυτά επιλέγουν μέσα στο χώρο τέσσερις περιοχές στις οποίες και επικυριαρχούν: το φλογισμένο ουρανό, τον ψυχρό αέρα, την ξηρή γη και την υγρή θάλασσα. Στη συνέχεια ενώνονται μεταξύ τους κινούμενα από την αρχή του Έρωτα, επενεργούν το ένα πάνω στο άλλο, το καθένα με τη σειρά του επικρατεί και δημιουργούν τους εναλλασσόμενους κύκλους των φαινομένων, τη διαδοχή των εποχών, τη γέννηση και το θάνατο του κάθε όντος [25] [26].

β) Φιλοσοφική περίοδος (6ος π.Χ. αιώνας έως 476μ.Χ.)

Η ορθολογική - φιλοσοφική σκέψη έχει τη ληξιαρχική της πράξη, γεννήθηκε τον 6° π.Χ. αιώνα στις ελληνικές πόλεις της Μικράς Ασίας από τους Ίωνες «φυσικούς» φιλοσόφους [2]. Μ' αυτούς η ελληνική σκέψη τίθεται στην αναζήτηση μιας εσωτερικής λογικής για το σύμπαν, απαλλαγμένης για πρώτη φορά από την καταλυτική παρουσία των θεϊκών δυνάμεων. Απομακρυσμένοι από τους μύθους και τις υπερφυσικές εξηγήσεις, οι Ίωνες Φυσικοί Φιλόσοφοι, ασπάστηκαν για πρώτη φορά την άποψη ότι το σύμπαν είναι μία οργανωμένη και εύτακτη ολότητα, η οποία διέπεται από φυσικούς νόμους και φυσικές αρχές (η «δίκη» του Αναξίμανδρου, ο «έρως και το νείκος» του Εμπεδοκλή, ο «πόλεμος» του Ηράκλειτου), που μπορούν να ανακαλυφθούν από τη σκέψη, να γίνουν κατανοητές και να εξηγήσουν αποτελεσματικά την κοσμική τάξη, τον κόσμο των αλλαγών και τη λειτουργία της φύσης [3]. Στα πλαίσια της εξορθολογισμένης μυθολογίας των Ιώνων, το θερμό και το ψυχρό χάνουν τη θεϊκή τους υπόσταση, γίνονται ουσίες της φύσης, δυνάμεις από μόνες τους. Το σύμπαν δεν έχει πια ανάγκη τους θεούς - η φιλοσοφία έχει γεννηθεί [27].

Για τους Ίωνες φιλοσόφους το θερμό και το ψυχρό θεωρούνταν πρώτες ουσίες της φύσης, δηλαδή στοιχεία, και ήταν μάλιστα άφθαρτες. Οι διαδικασίες αλλαγών όπου συμμετείχαν οι ουσίες θερμό και ψυχρό, γίνονταν με βάση ορθολογισμένες αρχές, χωρίς τη μεσολάβηση θεϊκών δυνάμεων.

Το θερμό συσχετιζόταν πάντα με το φως ενώ το ψυχρό με το σκότος.

Για τον Αριστοτέλη το θερμό και το ψυχρό θεωρούνταν ποιότητες (ιδιότητες) των σωμάτων. Κατ' αυτόν οι ουσίες που συνθέτουν τα σώματα είναι η φωτιά, ο αέρας, το νερό και η γη. Οι αλλαγές συμβαίνουν όταν τα σώματα έρχονται σε επαφή και αλλάζουν τις ποιότητες τους, οπότε δημιουργούνται νέα σώματα.

Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι οι ποιότητες των σωμάτων ακολουθούν την αρχή της «αντιπερίσπασης». Όταν δηλαδή μια ποιότητα κυκλωθεί από την αντίθετη της ενισχύεται. Έτσι μια σπηλιά το καλοκαίρι είναι δροσερή γιατί είναι κυκλωμένη από θερμό αέρα, ενώ το χειμώνα είναι σχετικά θερμή γιατί είναι κυκλωμένη από ψυχρό αέρα.

γ) Η περίοδος του μεσαίωνα και της Αναγέννησης (476μ.Χ. έως τέλη 16^ου αιώνα)

Οι Αριστοτελικές απόψεις για το θερμό και το ψυχρό, όπως άλλωστε και για κάθε άλλη περιοχή του εμπειρικού, ίσχυσαν ως την εποχή της επιστημονικής επανάστασης, που έγινε η ανακάλυψη της πίεσης και του θερμομέτρου, οπότε τα θερμικά φαινόμενα συνδέθηκαν αναπόφευκτα με μηχανικές μεταβλητές. Η θερμότητα και το ψύχος θεωρούνταν δυνάμεις που ασκούνται από ένα σώμα πάνω σε ένα άλλο, όταν αυτά έρχονταν σε επαφή.

Η έννοια της θερμότητας διαφοροποιήθηκε σε τρεις παραλλαγές:

1. Η θερμότητα αποτελείται από σωματίδια, «άτομα φωτιάς», που εκπέμπονται από τις θερμές πηγές και απορροφούνται από τα σώματα.

2. Η θερμότητα είναι δύναμη που ασκείται από τα «άτομα φωτιάς» πάνω στα άτομα των σωμάτων και προκαλεί μηχανικά φαινόμενα.

3. Η θερμότητα είναι ποιοτικό χαρακτηριστικό των σωμάτων, κυρίως των πηγών και αποτελεί στοιχείο της λειτουργικής τους ύπαρξης.

Το θερμό και το κρύο ή η θερμότητα και το ψύχος, θεωρούνταν από τους επιστήμονες της εποχής ως δύο διαφορετικές οντότητες, με τη θερμότητα να εκπέμπεται από θερμές πηγές, όπως ο ήλιος και η φωτιά και το ψύχος αντίστοιχα από ψυχρές πηγές, όπως ο πάγος και το χιόνι.

δ) Η περίοδος ης επιστημονικής επανάστασης (τέλη 16ου αιώνα έως τα μέσα του 18ου αιώνα μ.Χ.)

Από το τέλος του 16ου αιώνα μ.Χ. (οπότε έχουμε και την ανακάλυψη του θερμόμετρου), μέχρι και τα μέσα περίπου του 18ου αιώνα μ.Χ. οι έννοιες θερμότητα και θερμοκρασία χρησιμοποιούνταν από τους επιστήμονες αδιαφοροποίητα. Για παράδειγμα, οι Πειραματιστές (1657-1667) είχαν μία μόνο έννοια για τα θερμικά φαινόμενα - τη θερμότητα - και με το θερμόμετρο μετρούσαν την ένταση της ή τη δύναμη της [9] [10].

Από τις αρχές του 17ου αιώνα μ.Χ. μέχρι το 1830 (όταν οι Mayer, Joule και άλλοι ερευνητές έδειξαν ότι η θερμότητα δεν είναι ουσία, αλλά ενέργεια), η θερμότητα αντιμετωπίζονταν από πολλούς επιστήμονες ως κάποιο είδος υλικής οντότητας, με ικανότητα μετάδοσης από σώμα σε σώμα. Στις αρχές του 17ου αιώνα οι R. Descartes & P. Gossanti μιλούσαν για θερμαντικά σωμάτια που εκπέμπονται από τις θερμές πηγές, μερικές δεκαετίες αργότερα (γύρω στο 1660) οι Πειραματιστές μιλούσαν για μια θερμότητα αποτελούμενη από άτομα φωτιάς, ενώ στο μέσο του 18ου αιώνα ο J. Black μιλούσε για μια θερμότητα - ουσία. Οι απόψεις αυτές στα 1783 συντέθηκαν από τον Lavoisier σε πλήρη και συνεκτική θεωρία - την καλορική θεωρία - στην οποία η θερμότητα αντιμετωπίζονταν ως ένα λεπτό και αβαρές ρευστό, γνωστό με το όνομα καλορικό.

Στην εποχή των Lavoisier και Laplace η φύση της θερμότητας δεν είχε ακόμα αποσαφηνιστεί. Πολλοί φυσικοί πίστευαν ότι- η θερμότητα είναι ρευστό που διαπερνάει τη φύση και εισέρχεται στα σώματα σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό ανάλογα με τη θερμοκρασία τους και τη χωρητικότητα τους. Μπορεί να συνδέεται με τα σώματα και στην κατάσταση αυτή παύει να επηρεάζει το θερμόμετρο.

Μια δεύτερη άποψη για τη φύση της θερμότητας υποστήριζε ότι η θερμότητα ήταν το αποτέλεσμα μικρών κινήσεων στα μόρια της ύλης.

Σύμφωνα με τους υποστηρικτές της θεωρίας αυτής, τα σώματα ακόμα και τα πλέον πυκνά είναι γεμάτα κοιλότητες, ο συνολικός όγκος των οποίων ξεπερνάει κατά» πολύ τον όγκο της ύλης που τα περιβάλλει. Έτσι τα μόρια έχουν χώρο να πάλλονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτή η κίνηση αποτελεί τη θερμότητα. Οι φυσικοί της εποχής εκείνης έκαναν αποδεκτές και τις δύο απόψεις. Έτσι μιλούσαν για ένα δυϊσμό στη θερμότητα ανάλογο εκείνου που ισχύει σήμερα για το φωτόνιο που άλλοτε το δεχόμαστε ως σωμάτιο και άλλοτε ως κύμα [28].

ε) Η κλασική περίοδος (μέσα 18ου αιώνα μέχρι σήμερα) Κατά την προσέγγιση της κλασικής Μηχανικής η θερμοκρασία είναι το μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων. Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας που μεταβαίνει από σώματα υψηλής θερμοκρασίας σε σώματα χαμηλής θερμοκρασίας όταν αυτά έρθουν σε θερμική επαφή και σταματάει όταν αποκατασταθεί θερμική ισορροπία. Όταν σε ένα σώμα προσφέρεται θερμότητα, αυτή θα χρησιμοποιηθεί στην αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων του σώματος. Αν ένα σώμα βρίσκεται σε κατάσταση αλλαγής φάσης, τότε η προσφερόμενη θερμότητα θα διατεθεί για την αύξηση της δυναμικής ενέργειας των μορίων του με αποτέλεσμα να μην αυξηθεί η θερμοκρασία του σώματος. Όλες οι μορφές ενέργειας μπορούν να μετατραπούν σε θερμότητα σε ποσοστό 100%. Η αντίστροφη μεταβολή δηλαδή της θερμότητας σε άλλης μορφής ενέργεια δεν μπορεί να γίνει σε ποσοστό που πλησιάζει το 100%. Για αυτό λέμε ότι η θερμότητα είναι μια κακής ποιότητας ενέργεια [29] [30].

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ

[1] Asimov, Ι: Το χρονικό των επιστημονικών ανακαλύψεων. Μετάφ. Μπαρουζής, Γ, Σταματάκης, Ν. Πανεπιστημιακές Eκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο 2003.

[2] Τσελφές, Β: Αλλαγή και επιστημονικές έννοιες. Στο: Κουλαϊδής Β (επιμ.) Αναπαραστάσεις του Φυσικού Κόσμου, Gutenberg, Αθήνα 1994: 201-232.

[3] Vernant, JP: Μύθος και σκέψη στην Αρχαία Ελλάδα. Ζαχαρόπουλος, Αθήνα 1989.

[4] Βέικος Θ: Οι Προσωκρατικοί. Ζαχαρόπουλος, Αθήνα 1988.

[5] Wilson, EA: Σύναλμα: Η Ενότητα της Γνώσης. Σύναλμα, Αθήνα 1999.

[6] Gillispie, CC: Στην κόψη της αλήθειας, Η εξέλιξη των επιστημονικών ιδεών από τον Γαλιλαίο ως τον Einstein. Μτφ Κούρτοβικ Δ. Μορφωτικό Ίδρυμα Εθνικής Τραπέζης, Αθήνα 1986.

[7] Crombie, AC: Από τον Αυγουστίνο στο Γαλιλαίο, Μτφρ Τσακίρη Θ, Αρτζόγλου, Ι. Μορφωτικό Ίδρυμα Εθνικής Τραπέζης, Αθήνα 1989.

[8] Butterfield, H: Η Καταγωγή της Σύγχρονης Επιστήμης, Μτφρ Αρτζόγλου Ι, Χριστοδουλίδης, Α. Μορφωτικό Ίδρυμα Εθνικής Τραπέζης, Αθήνα 1983.

[9] Wiser, M, Carey, S: When heat and temperature were one. In: Gentner, D, Stevens, A (Eds) Mental models, LEA Publishers, London 1983: 267-298.

[10] Smith, C, Carey, S, Wiser, M: A case study of the development of size, weight, and density. Cognition 1984, 21(3): 177-237.

[11] Εγκυκλοπαίδεια LIFE: Ενέργεια, Τόμ. Α'. Λύκειος Απόλλων, Αθήνα 1965.

[12] Westffall, SR: Η καταγωγή της Σύγχρονης Επιστήμης. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Κρήτη 1995.

[13] Καράς, Γ: Η διεπιστημονική έρευνα στον τομέα της ιστορίας των επιστημών. Σημερινή κατάσταση. Προοπτικές, Πρακτικά Πανελλήνιου Συμποσίου, Η ιστορική εξέλιξη της Χημείας στην Ελλάδα, Αθήνα 1996: 17-20.

[14] Segree, E: Ιστορία της φυσικής, Τόμ. Α’ και Β’, Επιμ. Δανέζης, Μ, Θεοδοσίου, Σ. Δίαυλος, Αθήνα 1997.

[15] Hewitt, PG: Οι έννοιες της φυσικής. Πανεπιστημιακές Eκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο 1983.

[16] Alonso, Η, Finn, EJ: Θεμελιώδης Πανεπιστημιακή Φυσική, Μτφρ-Επιμ Φίλιππας, ΤΑ. Αθήνα 1981.

[17] Tiberghien, A: Critical review on the research aimed at elucidating the sense that the notions of temperature and heat have for students aged 10 to 16 years. Res Phys Educ, Proc of the First Int Work, 26June–13July 1983, La Londe les Maures, France, Editions du Centre National de la Researche Scientifique, Paris 1984 :75-90.

[18] Τσελφές, Β: Η ιστορία των Φυσικών Επιστημών και οι Δάσκαλοι/ες που τις χειρίζονται στην Εκπαίδευση των (μη Επιστημόνων) Πολιτών. Σύγχρονη Εκπαίδευση 1989, 45:63-71.

[19] Κολλιόπουλος, Δ, Ψύλλος, Δ: Ένα Πολυδιάστατο Εργαλείο της Διδασκαλίας και Μάθησης της Φυσικής: Η Ιστορία της Φυσικής. Σύγχρονη Εκπαίδευση 1982, 9:93-98.

[20] Driver, R, Guesne, E, Tiberghien, Α: Οι ιδέες των παιδιών στις φυσικές επιστήμες. Τροχαλία, Αθήνα 1985.

[21] Einstein, A, Infelf, L: Η εξέλιξη των ιδεών στη φυσική, Μτφρ Μπιστάκη Ε. Δωδώνη, Αθήνα 1978.

[22] Cajori, F: A History of Physics. Dover Publications Inc, New York 1928.

[23] Κουλαϊδής, Β: Αναπαραστάσεις του Φυσικού Κόσμου. Gutenberg, Αθήνα 1994.

[24] Σέρογλου, Φ: Η Συμβολή της Ιστορίας της Φυσικής στο Σχεδιασμό Διδακτικού Υλικού. ΠΤΔΕ - ΑΠΘ, Αδημοσίευτη διδακτορική διατριβή, Θεσσαλονίκη 2000.

[25] Σκορδούλης, ΔΚ: H συμβολή της ιστορίας και της φιλοσοφίας της φυσικής στη διδασκαλία της φυσικής. Φυσικός Κόσμος 2003, 11 (170): 6-12.

[26] Στανδάγος, B: Οι φυσικοί επιστήμονες της Αρχαίας Ελλάδας. Aίθρα, Αθήνα 1999.

[27] Whiteley, P: The history of Physics - its Use in a Caribbean Physics Syllabus. Sch Sc Rev 1993, 75 (271): 123-127.

[28] Κουμαράς, Π, Σέρογλου, Φ, Σκορδούλης, Κ: Η συμβολή της ιστορίας και της φιλοσοφίας των φυσικών επιστημών στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών. Εκδόσεις Χριστοδουλίδη, Θεσσαλονίκη 2001.

[29] Σέρογλου, Φ: Εισαγωγή. Στο: Matthews, MR (επιμ) Διδάσκοντας φυσικές επιστήμες: Ο ρόλος της ιστορίας και της φιλοσοφίας των φυσικών επιστημών στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών. Επίκεντρο, Θεσσαλονίκη 2007: 13-34.

[30] Τσελφές, Β: Διδασκαλία Φυσικών Επιστημών στη Γενική Εκπαίδευση - Ιστορία Φυσικών Επιστημών: Ποια Δυνατή Σχέση; Στο: Πρακτικά Συμπόσιο για τη Διδακτική Αξιοποίηση της Ιστορίας των Επιστημών. Μαθηματικό Τμήμα, Α.Π.Θ., Θεσσαλονίκη 1991: 51-64.

© Copyright-VIPAPHARM. All rights reserved