ΑΝΟΙΧΤΗ ΓΝΩΣΗ

Τάσος Καφαντάρης

EMAIL

Στείλτε email στον συντάκτη

| RSS

Όλα τα άρθρα του συντάκτη σε RSS

Τι σημαίνει ανοιχτή γνώση;

Συνέντευξη με τον καθηγητή και ακαδημαϊκό Τζέφρι Μπόλτον για το «άνοιγμα» της πρόσβασης στα δεδομένα της επιστημονικής έρευνας

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ: 27/11/2013 20:01

12

emailεκτύπωσημικρό μέγεθος μεγάλο μέγεθος

Αθήνα

Χρειάζεται τελικά να ζήσει κανείς στιγμές απόλυτης αδυναμίας – όπως αυτές που έζησε ο λαός των Φιλιππίνων στο πέρασμα του τυφώνα – για να συλλάβει τη «φούσκα» της επιστημονικής και τεχνολογικής παντοδυναμίας του ανθρώπου; Πρός τι τα τόσα επιτεύγματά μας, τα τόσα εντυπωσιακά ίχνη μας σε τούτον τον πλανήτη ή σε επόμενους, αν δεν μπορούμε να συνασπίσουμε τις δυνάμεις μας απέναντι στην οργή της φύσης; Μήπως φταίει το ότι η επιστήμη και η τεχνολογία δεν ανήκουν σε όλους μας αλλά σε λιγοστούς πάτρωνές τους;
Τυπικά, το 3ο Διεθνές Συνέδριο Ανοιχτής Πρόσβασης που διοργάνωσε το Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης (ΕΚΤ) στο Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών, στις 16 - 18 Οκτωβρίου 2013, δεν προδιέγραφε τέτοιους «επαναστατικούς συλλογισμούς». Στόχος του ήταν να προβάλει τις εξελίξεις που έχουν συντελεστεί στην Ευρώπη τα τελευταία δύο χρόνια για την προώθηση της ανοικτής πρόσβασης στη δημόσια χρηματοδοτούμενη έρευνα και το άνοιγμα των δημοσίων δεδομένων. Όμως, οι εισηγήσεις των κύριων ομιλητών του – Ιωάννης Καλογήρου (ΕΜΠ), Χάρης Τσαβδάρης (ΓΓΠΣ), Φιλ Αρτσερ (W3C) και Τζέφρι Μπόλτον (Πανεπιστήμιο Εδιμβούργου) – πυροδότησαν γοργά τα ερωτήματα «για ποιόν μαζεύουμε τα στοιχεία;», «τι έννοια έχει η διασύνδεση των πληροφοριών;», «ποιός έχει τελικά πρόσβαση στη γνώση;» ή «σε ποιόν ανήκει η επιστήμη;»
Τέτοια ερωτήματα πυροδότησαν και τη σκέψη των επιστημόνων που ίδρυσαν το 2004 το Open Knowledge Foundation, έναν μη κερδοσκοπικό οργανισμό αφιερωμένο στην προώθηση ανοικτών δεδομένων και ανοιχτού περιεχομένου σε όλες τις μορφές τους. Από τις εργασίες του προέκυψαν πολύτιμα εργαλεία, όπως η ανοιχτή πλατφόρμα δεδομένων CKAN που χρησιμοποιείται από τις διαδικτυακές πύλες της Ευρωπαϊκής Επιτροπής και το εγχειρίδιο αξιοποίησης δεδομένων για τους δημοσιογράφους, Data Journalism Handbook. Η εκ μέρους αυτού του οργανισμού δημοσίευση του ορισμού των Ανοιχτών Δεδομένων, το 2005, οδήγησε στην άνθιση κινημάτων ανοίγματος της πληροφορίας και της γνώσης σε κάθε χώρα, αλλά και στην έναρξη της συζήτησης για το υπερσύνολο όλων αυτών, την Ανοιχτή Επιστήμη.
Όπως έχουμε ήδη περιγράψει σε προ έτους άρθρο μας (βλ. «Επιστήμη, άνοιξε!») οι ζυμώσεις έφεραν την πρώτη μεγάλη σύγκρουση των επιστημόνων με το κατεστημένο των επιστημονικών εκδόσεων, το 2011. Αλλά το ζητούμενο του εφικτού ανάμεσα στο μαξιμαλιστικό «δώστε όλη τη γνώση στο λαό» και το μινιμαλιστικό «ανοίξτε την επιστημονική γνώση σε όλους τους ειδικούς του τομέα της», είναι μιά δυσεπίλυτη εξίσωση με πολλές παραμέτρους. Προκειμένου να διαφωτιστούμε σχετικά με αυτές τις παραμέτρους και το πόσο «μεγάλο μπορεί να είναι το άνοιγμα», απευθυνθήκαμε στον καθηγητή Γεωλογίας του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου, ακαδημαϊκό (μέλος της Royal Society) και εκπρόσωπο της Βρετανίας στην επιστημονική επιτροπή του ΟΗΕ για την κλιματική αλλαγή, Τζέφρι Μπόλτον (Geoffrey Boulton).
Η συνέντευξη
Κατά την ομιλία του υπό τον τίτλο «Η Επιστήμη ως Ανοικτό Εγχείρημα» – που συστήνουμε με θέρμη να παρακολουθήσετε διαδικτυακά – ο καθηγητής Μπόλτον (εικοιζόμενος αριστερά) εξήγησε το πώς φθάσαμε στο τωρινό αίτημα «Αναγέννησης της Επιστήμης» μέσω ανοίγματος των στεγανών της, αλλά και τον κίνδυνο ασφυξίας της αν επιβάλουμε την γνωστοποίηση σε όλους – ειδήμονες και μη – κάθε στοιχείου και κάθε λεπτομέρειας της κάθε έρευνας. Κατέληξε με το όραμά του για επίτευξη ενός «έξυπνου ανοίγματος της επιστήμης» μέσα από τον διάλογο όλων των παραγόντων της. Αμέσως μετά, τον ρωτήσαμε:
- Κύριε καθηγητά, ποιο είναι το ακροατήριό σας; Μόνον οι επιστήμονες; Ποιος θα υλοποιήσει αυτά που προτείνετε; Εφόσον τα κονδύλια της έρευνας προέρχονται όλο και περισσότερο από τον ιδιωτικό τομέα, ποιοι και γιατί θα συμφωνήσουν μαζί σας;
« Αυτά που προτείνω δεν γίνεται – κατά τη γνώμη μου – να επιβληθούν από υπερεθνικούς φορείς. Χρειάζεται να προκύψουν ως συμφωνία των επιμέρους συντελεστών της επιστημονικής έρευνας. Το πρόβλημα βέβαια είναι ότι η επιστήμη είναι πλέον μια διεθνής επιχείρηση – δεν υπάρχει αγγλική ή ελληνική επιστήμη. Γι’ αυτό χρειάζεται πολλή δουλειά τόσο τοπικά, ανά έθνος, όσο και στη διεθνή συνεργασία».
- Και η χρηματοδότηση όλων αυτών από πού θα προκύψει;
«Αυτό που λέω εγώ και όσοι συμφωνούν με τις θέσεις μου είναι ότι χρειάζεται αλλαγή στόχευσης στις χρηματοδοτήσεις, με εξοικονόμηση πόρων από «έξυπνες επενδύσεις». Για παράδειγμα, τα πανεπιστήμια ξοδεύουν παραδοσιακά τεράστιους πόρους για τη διατήρηση των βιβλιοθηκών τους. Όμως, στην τωρινή ψηφιακή εποχή, αυτή η επένδυση δεν χρειάζεται πλέον να είναι τόσο μεγάλη».
- Όταν οι «New York Times» έγραψαν στις 13 Αυγούστου 2013 ένα άρθρο για ‘σας, ο αρθρογράφος χρησιμοποίησε το λογοπαίγνιο «η γνώση θέλει να είναι δωρεάν και... ακριβή». Τι έχετε να πείτε γι’ αυτό;
«Αν αυτοί που υπηρετούν την επιστήμη έχουν και τον έλεγχο των δεδομένων της έρευνάς τους, τότε αυτή γίνεται φθηνή. Όταν όμως κοινοποιείς δωρεάν το αποτέλεσμα της έρευνας αλλά κρατάς τα στοιχεία για όποιον τα ακριβοπληρώνει – όπως κάνουν ως τώρα οι εκδότες επιστημονικών περιοδικών – τότε η γνώση καταλήγει πανάκριβη».
- Δεν θα μπορούσε η επιστημονική κοινότητα να απαιτήσει τη θεσμοθέτηση νέων κανόνων, ένα είδος «παγκόσμιου επιστημονικού συντάγματος», που θα επιβάλει τη δωρεάν διάδοση των ευρημάτων και, τελικά, της γνώσης;
«Τυπικά, υπάρχει ήδη ένα πλαίσιο που θα μπορούσε να προωθήσει κάτι τέτοιο και αυτό είναι η παγκόσμια ένωση ακαδημιών (ICSU). Αλλά στην πράξη δεν υπάρχει μία «παγκόσμια φωνή για την επιστήμη». Η μόνη στιγμή που κάτι τέτοιο εκδηλώθηκε ήταν όταν στη συνάντηση των G8 ψηφίστηκε η μη κατοχύρωση πατεντών στο ανθρώπινο DNA. Όμως, σημειώστε ότι η Ε.Ε. δεν ένοιωσε ευτυχής με αυτή την εξέλιξη και δεν προσυπέγραψε το ψήφισμα. Κι αυτό συνέβη διότι στην Ε.Ε. είναι παντοδύναμο το λόμπι των βιομηχάνων».
- Αν αυτά τα λόμπι κατορθώνουν να φιμώνουν την επιστήμη εν καιρώ δημοκρατίας, τότε... μήπως νιώθετε ιδιαίτερη νοσταλγία για την κατά Πλάτωνα διακυβέρνηση του κόσμου από κυβερνήτες-επιστήμονες; Ακόμη πιο αιχμηρά μάλιστα, θα σκεπτόταν κανείς ότι ανά την ιστορία η επιστήμη γνώρισε ιδιαίτερη πρόοδο σε περιόδους πεφωτισμένων τυράννων-πατρώνων της...
«Αν ο σκοπός της ζωής είναι να επιτελούμε επιστήμη, τότε το σκεπτικό αυτό είναι σωστό. Όμως, κατ’ εμέ, ο σκοπός της ζωής είναι να προάγει την καλή διαβίωση των ανθρώπων, με την επιστήμη αρωγό. Και θα σας θυμίσω αυτό που είχε πει ο Τσόρτσιλ: «Η δημοκρατία που έχουμε είναι ένα απαίσιο σύστημα, αλλά είναι το καλύτερο που έχουμε». Από την άλλη πλευρά, το άνοιγμα της επιστήμης σημαίνει και άνοιγμα της δημοκρατίας. Οπότε αν λαχταρούμε το ένα οφείλουμε να παλέψουμε και για το άλλο».
- Δεν φοβάστε ότι, στο μεταξύ, ο διαδικτυακός Πύργος της Βαβέλ που ορθώνουμε θα καταρρεύσει;
«Αν κοιτάξουμε προς τα πίσω, στα τελευταία 300 χρόνια πολιτισμού, θα δούμε ότι ο κύριος ρόλος της επιστήμης ήταν εκείνος της δόμησης γνώσης και κατανόησης. Και οι ύψιστες διακρίσεις σε επιστήμονες δόθηκαν σε εκείνους που κατόρθωσαν να εξάγουν απλότητα από την πολυπλοκότητα. Αυτό, στον τωρινό μας κόσμο της αυξανόμενης πολυπλοκότητας, επιτάσσει την υπεράσπιση της διαύγειας και της απλότητας ακριβώς με την δημοσίευση των δεδομένων πάνω στα οποία στηρίζονται οι νέες επιστημονικές ανακαλύψεις. Το οικοδόμημα της επιστήμης δεν θα πέσει αν αυτή ξεφύγει από τις «αγκάλες» εκείνων που τη θέλουν κλειστή».
ΥΓ: Για την πλήρη κατανόηση του θέματος «Η Επιστήμη ως Ανοικτό Εγχείρημα» θα πρέπει να διαβάσει κανείς το πόρισμα της μελέτης που δημοσίευσε η Royal Society το 2012, στο http://royalsociety.org/policy/projects/science-public-enterprise/report/.
Τι εστί Ανοιχτή Γνώση;
Θεωρώντας ως γνώση οτιδήποτε περιλαμβάνει περιεχόμενο (μουσική, κινηματογραφικές ταινίες, βιβλία...), δεδομένα (επιστημονικά, ιστορικά, γεωγραφικά ή άλλης μορφής) ή πληροφορίες (κρατικές ή άλλες διοικητικές πληροφορίες) αλλά όχι ακόμη το λογισμικό, και ως άδεια την νόμιμη άδεια υπό την οποία διατίθεται ένα έργο γνώσης, τότε ένα έργο γνώσης θεωρείται ανοιχτό εφόσον:
• είναι διαθέσιμο στο σύνολό του και σε κόστος όχι μεγαλύτερο από ένα εύλογο κόστος αντιγραφής - κατά προτίμηση για δωρεάν λήψη μέσω του Διαδικτύου.
• η άδειά του δεν θέτει περιορισμούς για την πώληση ή δωρεάν διανομή του έργου, είτε αφ’ εαυτού είτε ως μέρους δέσμης αποτελούμενης από έργα προερχόμενα από διαφορετικές πηγές. Η άδεια δεν απαιτεί καταβολή πνευματικών δικαιωμάτων ή άλλου τέλους για τέτοιου τύπου πώληση ή διανομή.
• η άδεια προβλέπει τη δυνατότητα τροποποιήσεων και δευτερογενών έργων και επιτρέπει αυτά να διανέμονται υπό τους ίδιους όρους με το πρωτότυπο έργο. Η άδεια μπορεί να επιβάλλει κάποια μορφή προϋποθέσεων απόδοσης και ακεραιότητας.
• το έργο παρέχεται σε τέτοια μορφή ώστε να μην τίθενται τεχνολογικά εμπόδια στην πραγματοποίηση των παραπάνω δραστηριοτήτων. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την προσφορά του έργου σε ανοιχτή μορφή δεδομένων, δηλαδή σε κάποια της οποίας οι προδιαγραφές είναι δημόσια και ελεύθερα διαθέσιμες και δεν υπάρχουν χρηματικοί ή άλλοι περιορισμοί για τη χρήση της.
• η άδεια προϋποθέτει ως όρο για αναδιανομή και επαναχρησιμοποίηση την απόδοση στους συντελεστές και δημιουργούς του έργου (Ο όρος αυτός δεν μπορεί να είναι επαχθής. Π.χ. εάν απαιτείται απόδοση, θα πρέπει να συνοδεύεται το έργο από έναν κατάλογο όλων όσοι χρήζουν αποδόσεως).
• η άδεια μπορεί να προϋποθέτει ως όρο για αναδιανομή του έργου σε τροποποιημένη μορφή το τελικό έργο να έχει διαφορετικό τίτλο ή διαφορετικό αριθμό έκδοσης από το πρωτότυπο έργο.
• η άδεια δεν μεροληπτεί εναντίον προσώπου ή ομάδας προσώπων.
• η άδεια δεν περιορίζει τη χρήση του έργου σε συγκεκριμένο πεδίο δραστηριότητας. Παραδείγματος χάριν, δεν μπορεί να εμποδίζει τη χρήση του έργου στο εμπόριο ή για στρατιωτική έρευνα.
• τα δικαιώματα που συνδέονται με το έργο ισχύουν για όλους αυτούς στους οποίους αναδιανέμεται το έργο χωρίς ανάγκη εκτελέσεως περαιτέρω άδειας.
• τα δικαιώματα που συνδέονται με το έργο δεν εξαρτώνται από το εάν το έργο αποτελεί μέρος συγκεκριμένης δέσμης. Εάν το έργο αποσπάται από αυτήν τη δέσμη και χρησιμοποιείται ή διανέμεται εντός των όρων της άδειάς του, όλοι αυτοί στους οποίους το έργο αναδιανέμεται θα έπρεπε να έχουν τα ίδια δικαιώματα με εκείνα που παραχωρούνται σε σύνδεση με την πρωτότυπη δέσμη.
• η άδεια δεν θέτει περιορισμούς σε άλλα έργα που διανέμονται μαζί με το εξουσιοδοτημένο έργο. Παραδείγματος χάριν, η άδεια δεν μπορεί να απαιτεί να είναι ανοιχτά και όλα τα υπόλοιπα έργα που διανέμονται με το ίδιο μέσο.
Πηγή: http://opendefinition.org/okd/ellinika/

ΙΟΥΛΙΟΣ 2013-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2014

ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΧΩΡΙΣ ΑΝΑΡΤΗΣΗ

ΔΥΟ ΦΕΓΓΑΡΙΑ !

Θοδωρής Λαΐνας 

RSS

 

Όλα τα άρθρα του συντάκτη σε RSS

Η «χαμένη» αδελφή της Σελήνης

Επανέρχεται η θεωρία ότι κάποτε η Γη είχε 2 φεγγάρια

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  08/07/2013 14:02

Δείτε ένα βίντεο σχετικά με τη θεωρία των δύο φυσικών δορυφόρων της Γης

9

emailεκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

Καλιφόρνια 

Πριν από δύο χρόνια ερευνητές του Πανεπιστημίου της Βέρνης διατύπωσαν τη θεωρία η Γη διέθετε όχι ένα αλλά δύο φυσικούς δορυφόρους. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία κάποια στιγμή οι δύο δορυφόροι συγκρούστηκαν δημιουργώντας τη Σελήνη. Μια νέα μελέτη που πραγματοποίησαν ερευνητές στις ΗΠΑ στηρίζει τη θεωρία για την ύπαρξη (κάποτε) δύο δορυφόρων γύρω από τη Γη.  

Η σύγκρουση-συγχώνευση
Τη νέα θεωρία ανέπτυξαν ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας οι οποίοι πιστεύουν ότι αμέσως μετά τη δημιουργία της Γης (λίγες δεκάδες εκατομμύρια έτη μετά) γύρω από τον πλανήτη μας εμφανίσθηκαν δύο δορυφόροι το μέγεθος των οποίων (του καθενός ξεχωριστά) ήταν μικρότερο από εκείνο της Σελήνης. Κάποια στιγμή ο μικρότερος εκ των δύο δορυφόρων προσέγγισε τον μεγαλύτερο, συγκρούστηκε και τελικά συγχωνεύθηκε με αυτόν δημιουργώντας τη Σελήνη όπως τη γνωρίζουμε σήμερα.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα βουνά και άλλα γεωλογικά χαρακτηριστικά της επιφάνεια της Σελήνης είναι τα υπολείμματα του μικρότερου δορυφόρου. Αναμένεται να αναπτύξουν τη θεωρία τους σε συνέδριο της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου που θα διεξαχθεί τον προσεχή Σεπτέμβριο.
Δείτε σχετικά: Υπήρχε και δεύτερη Σελήνη

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ ΣΤΟ ΒΗΜΑ

7 ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΑΛΛΑΞΑΝ ΤΟ ΚΟΣΜΟ

 

Καμία από τις καθημερινές μας συνήθειες δεν θα ήταν εφικτή χωρίς τις επτά εξισώσεις

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  06/05/2012 13:33 ΤΟ ΒΗΜΑ

Για να φθάσει στο ντους σας το νερό χρειάζεται μια σειρά από εξισώσεις που ρυθμίζουν την παροχή και τη ροή του

 

 

Το ξυπνητήρι χτυπάει. Κοιτάζετε το ρολόι. Η ώρα είναι 6.30 το πρωί. Δεν έχετε καλά-καλά σηκωθεί από το κρεβάτι και ήδη τουλάχιστον έξι μαθηματικές εξισώσεις έχουν μπει στη ζωή σας. Το τσιπάκι της μνήμης που αποθηκεύει την ώρα στο ρολόι σας δεν θα μπορούσε να φτιαχτεί χωρίς μια βασική εξίσωση της Κβαντομηχανικής. Η ώρα του έχει οριστεί από ένα ραδιοηλεκτρικό σήμα το οποίο δεν θα είχαμε επινοήσει ούτε στα όνειρά μας χωρίς τις τέσσερις εξισώσεις του ηλεκτρομαγνητισμού του Τζέιμς Κλαρκ Μάξγουελ. Αυτό δε το σήμα μεταδίδεται με βάση τον τύπο που είναι γνωστός ως κυματική εξίσωση. Κολυμπάμε συνεχώς σε έναν κρυφό ωκεανό εξισώσεων. Υπάρχουν πίσω από τις μεταφορές, το οικονομικό σύστημα, την Υγεία, την πρόληψη και τη διερεύνηση του εγκλήματος, τις επικοινωνίες, το φαγητό, το νερό, τη θέρμανση και τον φωτισμό μας.

Οταν μπαίνετε στο ντους εξισώσεις ρυθμίζουν την παροχή του νερού σας. Τα δημητριακά στο πρωινό σας προέρχονται από σοδειές που καλλιεργήθηκαν με τη βοήθεια στατιστικών εξισώσεων. Το αεροδυναμικό σχήμα του αυτοκινήτου με το οποίο πηγαίνετε στη δουλειά σας οφείλεται ως έναν βαθμό στις εξισώσεις Ναβιέ - Στρόουκς που περιγράφουν πώς ο αέρας ρέει γύρω του. Ανοίγοντας τον πλοηγό σας μπαίνετε ξανά στο πεδίο της Κβαντικής Φυσικής, όπως και σε αυτό των νόμων του Νεύτωνα για την κίνηση και τη βαρύτητα, οι οποίοι βοήθησαν στην εκτόξευση και στον καθορισμό της τροχιάς των γεωδαιτικών δορυφόρων. Η συσκευή χρησιμοποιεί επίσης εξισώσεις-γεννήτριες τυχαίων αριθμών για τον συγχρονισμό των σημάτων, τριγωνομετρικές εξισώσεις για τον υπολογισμό της θέσης, καθώς και την ειδική και γενική σχετικότητα για την ακριβή ανίχνευση της κίνησης των δορυφόρων υπό τη βαρύτητα της Γης.
Χωρίς εξισώσεις το μεγαλύτερο μέρος της τεχνολογίας μας δεν θα είχε εφευρεθεί ποτέ. Βεβαίως σημαντικές εφευρέσεις όπως η φωτιά και ο τροχός προήλθαν χωρίς καμία μαθηματική γνώση. Παρ' όλα αυτά χωρίς τις εξισώσεις θα βρισκόμασταν ακόμη σε έναν κόσμο του Μεσαίωνα.
Οι εξισώσεις δεν περιορίζονται όμως μόνο στην τεχνολογία. Χωρίς αυτές δεν θα κατανοούσαμε τη Φυσική που διέπει τις παλίρροιες, τα κύματα που σκάνε στην ακτή, τις συνεχείς μεταβολές του καιρού, τις κινήσεις των πλανητών, τα πυρηνικά καμίνια των άστρων, τις σπείρες των γαλαξιών – την απεραντοσύνη του Σύμπαντος και τη θέση μας μέσα σε αυτό.
Υπάρχουν χιλιάδες σημαντικές εξισώσεις. Οι επτά στις οποίες επικεντρώνομαι εδώ – η κυματική εξίσωση, οι τέσσερις εξισώσεις του Μάξγουελ, ο μετασχηματισμός του Φουριέ και η εξίσωση του Σρέντινγκερ – απεικονίζουν πώς οι εμπειρικές παρατηρήσεις οδήγησαν σε εξισώσεις τις οποίες χρησιμοποιούμε τόσο στην επιστήμη όσο και στην καθημερινή ζωή.
Ενας κόσμος κυμάτων
Κατ' αρχάς, η κυματική εξίσωση. Ζούμε σε έναν κόσμο κυμάτων. Τα αφτιά μας ανιχνεύουν κύματα συμπίεσης στον αέρα ως ήχους, ενώ τα μάτια μας ανιχνεύουν κύματα φωτός. Οταν ένας σεισμός πλήττει μια πόλη, η καταστροφή προκαλείται από σεισμικά κύματα που κινούνται μέσα στη Γη. Θα ήταν δύσκολο οι μαθηματικοί και οι επιστήμονες να μην προβληματιστούν σχετικά με τα κύματα, η αφορμή όμως ήρθε από τις τέχνες: πώς παράγει ήχο ένα βιολί; Το ερώτημα ανάγεται στην αρχαιότητα και στους Πυθαγόρειους, οι οποίοι ανακάλυψαν ότι αν τα μήκη δύο χορδών ίδιου είδους και τάσης διέπονται από έναν απλό λόγο όπως 2:1 ή 3:2, τότε παράγουν νότες οι οποίες όταν παίζονται μαζί ακούγονται ασυνήθιστα αρμονικές. Οι πιο σύνθετοι λόγοι είναι δυσαρμονικοί και δυσάρεστοι στο αφτί. Ο ελβετός μαθηματικός Γιόχαν Μπερνούλι ήταν ο πρώτος που κατάλαβε το νόημα αυτών των παρατηρήσεων. Το 1727 απεικόνισε τη χορδή ενός βιολιού σαν έναν τεράστιο αριθμό από πυκνά σημεία μάζας που συνδέονται μεταξύ τους με ελάσματα. Χρησιμοποίησε τους νόμους του Νεύτωνα για να εξαγάγει τις εξισώσεις κίνησης του συστήματος και στη συνέχεια τις έλυσε. Από τις λύσεις συμπέρανε ότι το απλούστερο σχήμα για μια παλλόμενη χορδή είναι μια ημιτονοειδής καμπύλη. Υπάρχουν επίσης άλλοι τρόποι δόνησης – ημιτονοειδείς καμπύλες στις οποίες περισσότερα από ένα κύματα ταιριάζουν στο μήκος της χορδής, γνωστές στους μουσικούς ως αρμονικές.
Ντ'Αλαμπέρ: Βιολιά και σεισμοί
Σχεδόν 20 χρόνια μετά, ο Ζαν λε Ρον ντ' Αλαμπέρ ακολούθησε μια παρόμοια διαδικασία. Επικεντρώθηκε όμως στην απλοποίηση των εξισώσεων της κίνησης και όχι στη λύση τους. Αυτό που προέκυψε ήταν μια κομψή εξίσωση η οποία περιγράφει πώς το σχήμα της χορδής αλλάζει με τον χρόνο. Αυτή είναι η κυματική εξίσωση, η οποία δηλώνει ότι η επιτάχυνση οποιουδήποτε μικρού τμήματος της χορδής είναι ανάλογη με την τάση που επιδρά σε αυτήν. Αυτό υποδηλώνει ότι τα κύματα των οποίων οι συχνότητες δεν παρουσιάζουν μια αναλογία απλών αριθμών παράγουν έναν δυσάρεστο θόρυβο σαν βουητό ο οποίος είναι γνωστός ως «διακροτήματα» (beats). Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο οι απλοί αριθμητικοί λόγοι δίνουν νότες που ακούγονται αρμονικές.
Η κυματική εξίσωση μπορεί να τροποποιηθεί για να χειριστεί πιο σύνθετα φαινόμενα, όπως οι σεισμοί. Εξελιγμένες μορφές της κυματικής εξίσωσης επιτρέπουν στους σεισμολόγους να ανιχνεύσουν τι συμβαίνει εκατοντάδες χιλιόμετρα κάτω από τα πόδια μας. Μπορούν να χαρτογραφήσουν τις τεκτονικές πλάκες της Γης καθώς αυτές γλιστρούν η μία κάτω από την άλλη προκαλώντας σεισμούς και ηφαιστειακές εκρήξεις. Το μεγαλύτερο τρόπαιο σε αυτόν τον τομέα θα ήταν ένας αξιόπιστος τρόπος πρόβλεψης των σεισμών και των ηφαιστειακών εκρήξεων και πολλές από τις μεθόδους που διερευνώνται γι' αυτόν τον σκοπό βασίζονται στην κυματική εξίσωση.
Από την άμαξα στον τηλέγραφο
Οι εξισώσεις κρύβονται ακόμη και πίσω από τις καλλιέργειες που φέρνουν τα δημητριακά στο πρωινό μας.

Η πιο σημαντική όμως έμπνευση που πρόσφερε η κυματική εξίσωση γεννήθηκε με τις εξισώσεις του Μάξγουελ για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Το 1820 οι περισσότεροι άνθρωποι φώτιζαν τα σπίτια τους με κεριά και φανάρια. Αν θέλατε να στείλετε κάποιο μήνυμα, γράφατε ένα γράμμα και το βάζατε σε μια άμαξα που την έσερναν άλογα· για τα επείγοντα μηνύματα, παραλείπατε την άμαξα. Μέσα σε 100 χρόνια τα σπίτια και οι δρόμοι είχαν ηλεκτρικό φωτισμό, σήματα μεταφέρονταν με τον τηλέγραφο από ήπειρο σε ήπειρο και οι άνθρωποι άρχισαν ακόμη και να μιλάνε ο ένας στον άλλον από μακριά μέσω τηλεφώνου. Η ραδιοεπικοινωνία είχε αποδειχθεί στο εργαστήριο και ένας επιχειρηματίας είχε στήσει μια επιχείρηση πουλώντας «ασύρματα» στο κοινό.
Η κοινωνική και τεχνολογική επανάσταση πυροδοτήθηκε από τις ανακαλύψεις δύο επιστημόνων. Περίπου το 1830 ο Μάικλ Φαραντέι έθεσε τα θεμέλια της Φυσικής του Ηλεκτρομαγνητισμού. Τριάντα χρόνια αργότερα ο Τζέιμς Κλαρκ Μάξγουελ ξεκίνησε την αναζήτησή του προσπαθώντας να διατυπώσει μια μαθηματική βάση για τα πειράματα και τις θεωρίες του Φαραντέι.
Φαραντέι: τα πεδία
Την εποχή εκείνη οι περισσότεροι φυσικοί που εργάζονταν στον ηλεκτρισμό και στον μαγνητισμό αναζητούσαν αναλογίες με τη βαρύτητα, την οποία έβλεπαν ως μια δύναμη που επενεργεί σε δύο σώματα τα οποία βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους. Ο Φαραντέι είχε μια διαφορετική ιδέα: για να εξηγήσει τη σειρά των πειραμάτων που έκανε σε σχέση με τον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό υποστήριξε ότι και τα δύο φαινόμενα είναι πεδία τα οποία διαχέονται στον χώρο, αλλάζουν με τον χρόνο και μπορούν να ανιχνευθούν από τις δυνάμεις που παράγουν. Ο Φαραντέι διετύπωσε τις θεωρίες του με τους όρους γεωμετρικών σχημάτων, όπως οι γραμμές μαγνητικής δύναμης.
Ο Μάξγουελ επαναδιατύπωσε αυτές τις ιδέες κατ' αναλογία με τα Μαθηματικά της ροής των ρευστών. Υποστήριξε ότι οι γραμμές της δύναμης ήταν ανάλογες με τις διαδρομές που ακολουθούν τα μόρια ενός ρευστού και ότι η ένταση του ηλεκτρικού ή του μαγνητικού πεδίου ήταν ανάλογη με την ταχύτητα του ρευστού. Ως το 1864 ο Μάξγουελ είχε διατυπώσει τέσσερις εξισώσεις για τις βασικές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα ηλεκτρικά και στα μαγνητικά πεδία. Οι δύο μάς λένε ότι ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός δεν μπορούν να διαρρεύσουν σε μεγάλη απόσταση. Οι άλλες δύο μάς λένε ότι όταν μια περιοχή ηλεκτρικού πεδίου περιστρέφεται κυκλικά δημιουργεί μαγνητικό πεδίο, ενώ μια περιστρεφόμενη περιοχή μαγνητικού πεδίου δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο.
Μάξγουελ: Φως στο φως
Εκείνο όμως το οποίο έκανε όλα αυτά τόσο εκπληκτικά ήταν αυτό που ο Μάξγουελ έκανε στη συνέχεια. Κάνοντας μερικές απλές μετατροπές στις εξισώσεις του, μπόρεσε να εξαγάγει την κυματική εξίσωση και συμπέρανε ότι το φως θα πρέπει να είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Αυτό και μόνο ήταν καταπληκτικό, εφόσον κανείς ως τότε δεν είχε φανταστεί μια τόσο θεμελιώδη σχέση ανάμεσα στο φως, στον ηλεκτρισμό και στον μαγνητισμό. Δεν ήταν όμως μόνον αυτό. Το φως υπάρχει σε διάφορα χρώματα, αντίστοιχα με διαφορετικά μήκη κύματος. Τα μήκη κύματος που εμείς βλέπουμε περιορίζονται από τη χημεία των χρωστικών του ματιού που ανιχνεύουν το φως. Οι εξισώσεις του Μάξγουελ οδήγησαν σε μια συγκλονιστική πρόβλεψη – ότι ήταν δυνατόν να υπάρχουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα όλων των μηκών κύματος. Κάποια από αυτά, με μήκη κύματος μεγαλύτερα από αυτά που μπορούμε να δούμε, θα άλλαζαν τον κόσμο: τα ραδιοκύματα.
Το 1887 ο Χάινριχ Χερτς απέδειξε πειραματικά τα ραδιοκύματα. Δεν υπολόγισε όμως την πιο επαναστατική εφαρμογή τους. Αν μπορούσε κανείς να εντυπώσει ένα σήμα επάνω σε ένα τέτοιο κύμα θα μπορούσε να μιλήσει στον κόσμο. Ο Νίκολα Τέσλα, ο Γουλιέλμος Μαρκόνι και άλλοι έκαναν το όνειρο αυτό πραγματικότητα και ολόκληρη η πανοπλία των σύγχρονων επικοινωνιών, από το ραδιόφωνο και την τηλεόραση ως το ραντάρ και τις ζεύξεις μικροκυμάτων για τα κινητά τηλέφωνα, ήταν ένα φυσικό επακόλουθο. Και όλα προήλθαν από τέσσερις εξισώσεις και δύο σύντομους υπολογισμούς. Οι εξισώσεις του Μάξγουελ δεν άλλαξαν απλώς τον κόσμο. Ανοιξαν έναν καινούργιο.
Εξίσου σημαντικά με αυτά που περιγράφουν οι εξισώσεις του Μάξγουελ είναι εκείνα που δεν περιγράφουν. Αν και οι εξισώσεις αποκάλυψαν ότι το φως είναι κύμα, οι φυσικοί σύντομα ανακάλυψαν ότι η συμπεριφορά του μερικές φορές δεν συμβάδιζε με αυτή την άποψη. Αν ρίξετε φως σε ένα μέταλλο παράγεται ηλεκτρισμός – ένα φαινόμενο που ονομάζεται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Αυτό θα είχε νόημα μόνο αν το φως συμπεριφερόταν σαν σωματίδιο. Ηταν λοιπόν το φως κύμα ή σωματίδιο; Στην πραγματικότητα ήταν και τα δύο. Η ύλη αποτελείται από κβαντικά κύματα και μια σφιχτοδεμένη δέσμη κυμάτων ενεργεί σαν σωματίδιο.
Σρέντινγκερ: Νεκρή ή ζωντανή;
Στον παράξενο κόσμο των κβαντικών υπολογισμών του Σρέντιγκερ μια γάτα μπορεί να είναι νεκρή και ζωντανή ταυτοχρόνως.

Το 1927 ο Ερβιν Σρέντινγκερ ανέπτυξε μια εξίσωση για τα κβαντικά κύματα. Αυτή ταίριαζε άψογα στα πειράματα, ενώ παράλληλα περιέγραφε έναν πολύ παράξενο κόσμο, στον οποίο τα θεμελιώδη σωματίδια όπως το ηλεκτρόνιο δεν είναι αυστηρά καθορισμένα αντικείμενα αλλά νέφη πιθανοτήτων. Η ιδιοστροφορμή (spin) ενός ηλεκτρονίου είναι σαν ένα νόμισμα το οποίο μπορεί να είναι μισό κορόνα - μισό γράμματα ώσπου να πέσει στο τραπέζι. Σύντομα οι θεωρητικοί άρχισαν να προβληματίζονται για ένα σωρό κβαντικές παραξενιές, όπως οι γάτες που ήταν ταυτοχρόνως νεκρές και ζωντανές και τα παράλληλα σύμπαντα στα οποία ο Αδόλφος Χίτλερ κέρδιζε τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο.
Η Κβαντομηχανική δεν περιορίζεται όμως μόνο σε φιλοσοφικά αινίγματα. Σχεδόν όλες οι σύγχρονες συσκευές – ηλεκτρονικοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, κονσόλες βιντεοπαιχνιδιών, αυτοκίνητα, ψυγεία, φούρνοι – έχουν τσιπ μνήμης που βασίζονται στο τρανζίστορ, του οποίου η λειτουργία βασίζεται στην Κβαντομηχανική των Ημιαγωγών. Νέες χρήσεις της Κβαντομηχανικής φθάνουν σχεδόν κάθε εβδομάδα. Οι κβαντικές τελείες – μικροσκοπικοί «σβώλοι» ημιαγωγών – μπορούν να εκπέμψουν φως οποιουδήποτε χρώματος και χρησιμοποιούνται στις βιολογικές απεικονίσεις, όπου μπορούν να αντικαταστήσουν τις παραδοσιακές, συχνά τοξικές, χρωστικές. Οι μηχανικοί και οι φυσικοί προσπαθούν να επινοήσουν έναν κβαντικό υπολογιστή ο οποίος θα μπορεί να εκτελεί πολλούς διαφορετικούς υπολογισμούς παράλληλα, σαν τη γάτα που είναι μαζί νεκρή και ζωντανή.
Τα λέιζερ αποτελούν μιαν άλλη εφαρμογή της Κβαντομηχανικής. Τα χρησιμοποιούμε για να διαβάσουμε πληροφορίες από μικροσκοπικά «λακκάκια» στους δίσκους CD, DVD και Blu-ray. Οι αστρονόμοι τα χρησιμοποιούν για να μετρήσουν την απόσταση από τη Γη ως τη Σελήνη. Ισως ακόμη και να ήταν δυνατόν να εκτοξεύσουμε διαστημικά οχήματα από τη Γη επάνω σε μια ισχυρή ακτίνα λέιζερ.
Φουριέ: πάνω απ' όλα η μέθοδος
Το τελευταίο κεφάλαιο σε αυτή την ιστορία έρχεται από μια εξίσωση η οποία μας βοηθά να κατανοήσουμε τα κύματα. Αρχίζει το 1807, όταν ο Ζοζέφ Φουριέ επινόησε μια εξίσωση για τη ροή της θερμότητας. Υπέβαλε το σχετικό άρθρο στη Γαλλική Ακαδημία Επιστημών, όμως αυτό απερρίφθη. Το 1812 η Ακαδημία όρισε τη θερμότητα ως θέμα για το ετήσιο βραβείο της. Ο Φουριέ υπέβαλε ένα μακροσκελέστερο, αναθεωρημένο άρθρο – και κέρδισε.
Η πιο ενδιαφέρουσα πλευρά του βραβευμένου άρθρου του Φουριέ δεν ήταν η εξίσωση αλλά ο τρόπος με τον οποίο την έλυσε. Ενα βασικό πρόβλημα ήταν το να βρει κανείς πώς η θερμότητα κατά μήκος μιας λεπτής ράβδου αλλάζει με τον χρόνο με βάση το πρότυπο της αρχικής θερμοκρασίας. Ο Φουριέ θα μπορούσε να λύσει την εξίσωση άνετα αν η θερμοκρασία μεταβαλλόταν σαν ημιτονοειδές κύμα κατά μήκος της ράβδου. Απεικόνισε ένα πιο σύνθετο πρότυπο με έναν συνδυασμό ημιτονοειδών καμπυλών με διαφορετικά μήκη κύματος, έλυσε την εξίσωση για κάθε συνιστώσα ημιτονοειδή καμπύλη και πρόσθεσε αυτές τις λύσεις μεταξύ τους. Ο Φουριέ υποστήριξε ότι η μέθοδος αυτή ίσχυε για οποιοδήποτε πρότυπο, ακόμη και για εκείνα στα οποία η θερμοκρασία αλλάζει απότομα τιμή. Το μόνο που χρειαζόταν ήταν να προσθέσει κανείς έναν άπειρο αριθμό συνιστωσών από ημιτονοειδείς καμπύλες.
Παρ' όλα αυτά το νέο άρθρο του Φουριέ επικρίθηκε ότι δεν ήταν αρκετά τεκμηριωμένο και για ακόμη μία φορά η Γαλλική Ακαδημία αρνήθηκε να το δημοσιεύσει. Το 1822 ο Φουριέ αγνόησε τις αντιρρήσεις και δημοσίευσε τη θεωρία του ως βιβλίο. Δύο χρόνια αργότερα έγινε γραμματέας της Ακαδημίας, έβγαλε τη γλώσσα στους επικριτές του και δημοσίευσε την αρχική εργασία στην επιθεώρηση της Ακαδημίας. Ωστόσο οι επικριτές είχαν ένα δίκιο. Οι μαθηματικοί είχαν αρχίσει να συνειδητοποιούν ότι οι άπειρες σειρές ήταν επικίνδυνα όντα: δεν συμπεριφέρονταν πάντα σαν τα ωραία, πεπερασμένα αθροίσματα. Η επίλυση αυτών των ζητημάτων αποδείχθηκε εξαιρετικά δύσκολη, όμως η τελική ετυμηγορία ήταν ότι η ιδέα του Φουριέ θα μπορούσε να τεκμηριωθεί πλήρως αποκλείοντας τα εξαιρετικά άτακτα πρότυπα. Το αποτέλεσμα είναι ο μετασχηματισμός του Φουριέ, μια εξίσωση η οποία αντιμετωπίζει ένα μεταβαλλόμενο με τον χρόνο σήμα ως το άθροισμα μιας σειράς από συνιστώσες ημιτονοειδείς καμπύλες υπολογίζοντας τα πλάτη και τις συχνότητές τους.
Παρών σε κάθε «κλικ»
Σήμερα ο μετασχηματισμός του Φουριέ επηρεάζει τη ζωή μας με χίλιους τρόπους. Για παράδειγμα, μπορούμε να τον χρησιμοποιήσουμε για να αναλύσουμε το σήμα της δόνησης που παράγεται από έναν σεισμό και να υπολογίσουμε τις συχνότητες στις οποίες η ενέργεια που μεταδίδεται στο έδαφος είναι μεγαλύτερη. Ενα βήμα για την αντισεισμική θωράκιση ενός κτιρίου είναι να εξασφαλίσει κανείς ότι οι προτιμώμενες συχνότητες του κτιρίου διαφέρουν από αυτές της σεισμικής δόνησης.
Αλλες εφαρμογές περιλαμβάνουν την απάλειψη του θορύβου από παλαιές ηχογραφήσεις, την ανακάλυψη της δομής του DNA μέσω της απεικόνισης με ακτίνες Χ, τη βελτίωση της λήψης των ραδιοηλεκτρικών σημάτων και την αποφυγή ανεπιθύμητων κραδασμών στα αυτοκίνητα. Επίσης όλοι μας επωφελούμαστε από αυτήν κάθε φορά που παίρνουμε μια ψηφιακή φωτογραφία.

Ο κ. Ιαν Στιούαρτ είναι καθηγητής Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του Γουόρικ της Βρετανίας.

ΑΠΛΑ...ΜΙΑ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ !

Νικόλαος Κοπέρνικος: Η Google τιμά τα γενέθλιά του! (VIDEO)

ΣΤΑΜΑΤΗΣ ΚΡΙΜΙΖΗΣ...Η ΚΑΛΗ ΕΛΛΑΔΑ...

         http://www.ert.gr/webtv/net/item/9579-Stamaths-Krimizhs-21-12-2012

ΤΟ ΑΠΕΙΡΩΣ ΜΕΓΑΛΟ...

ΤΑΞΙΔΙ ΜΕΧΡΙ ΤΗΝ ΑΚΡΗ ΤΟΥ ΚΟΣΜΟΥ

ΤΑΝΓΚΡΑΜ και ΟΣΤΟΜΑΧΙΟΝ

http://www.e-archimedes.gr/contact-us/item/3869-

ΝΟΜΠΕΛ ΦΥΣΙΚΗΣ 2012

Στους μάγους της κβαντικής φυσικής το βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2012

 

Kβαντικοί υπολογιστές, qubits σε παγίδες ιόντων, κβαντικά ρολόγια (αδιανόητης ακρίβειας), παγίδες με φωτόνια σε υπέρθεση, κβαντική σύμπλεξη φωτονίων με άτομα Rydberg και ο γάτος του Schrodinger

Oι Serge Haroche (Σερζ Αρός) και David J. Wineland (Ντέιβιντ Γουάινλαντ)ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον ανακάλυψαν και εφάρμοσαν πρωτοποριακές πειραματικές μεθόδους που επιτρέπουν την μέτρηση και τον χειρισμό απομονωμένων κβαντικών συστημάτων ενώ αυτά διατηρούν την κβαντομηχανική τους φύση, με τρόπους που στο παρελθόν θεωρούντο ανέφικτοι.

Οι David J. Wineland (αριστερά) και Serge Haroche (δεξιά) μοιράστηκαν το βραβείο Νομπελ Φυσικής 2012

Οι Haroche και Wineland έχουν ανοίξει την πόρτα που μας οδηγεί σε μια νέα εποχή πειραματισμού στην κβαντική φυσική πραγματοποιώντας την άμεση παρατήρηση απομονωμένων κβαντικών συστημάτων χωρίς αυτά να καταστρέφονται.
Με τις έξυπνες εργαστηριακές τους μεθόδους κατάφεραν να ελέγξουν και να μετρήσουν πολύ «ευαίσθητες» κβαντικές καταστάσεις και οδήγησαν το πεδίο της έρευνάς τους στα πρώτα βήματα προς την κατασκευή ενός νέου τύπου σουπερ – υπολογιστών, βασισμένων στην κβαντική φυσική – τους κβαντικούς υπολογιστές.
Αυτές οι μέθοδοι οδήγησαν επίσης στην κατασκευή εξαιρετικής ακρίβειας ρολογιών που θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη μελλοντική βάση για την κατασκευή ενός νέου προτύπου χρόνου, με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από τα σημερινά ατομικά ρολόγια καισίου.
Για μεμονωμένα σωματίδια φωτός ή ύλης οι νόμοι της κλασικής φυσικής παύουν να ισχύουν και δίνουν τη θέση τους στους «εξωτικούς» νόμους της κβαντικής φυσικής. Ένα σωματίδιο δεν είναι εύκολο να απομονωθεί από το περιβάλλον του και χάνει τις μυστηριώδεις κβαντικές ιδιότητες μόλις αλληλεπιδράσει με τον εξωτερικό κόσμο.
Έτσι, πολλά φαινομενικά παράδοξα της κβαντικής μηχανικής δεν μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα και το μόνο που μπορούν να κάνουν οι ερευνητές είναι να εκτελούν «πειράματα σκέψης» στα οποία εκδηλώνονται τα παράξενα κβαντικά φαινόμενα.
Και οι δυο βραβευμένοι επιστήμονες εργάστηκαν στον τομέα της κβαντικής οπτικής μελετώντας την θεμελιώδη αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ύλης, ένα πεδίο που γνώρισε σημαντική πρόοδο από τα μέσα της δεκαετίας του 1980 και μετά. Οι μέθοδοί τους έχουν πολλά κοινά.
Ο David Wineland παγίδευσε ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα (ιόντα), τα έλεγξε και πραγματοποίησε μετρήσεις με φωτόνια. Ο Serge Haroche έκανε την αντίθετη προσέγγιση: έλεγξε και μέτρησε παγιδευμένα φωτόνια στέλνοντας άτομα μέσα στην παγίδα.
«Βασανίζοντας» τα ιόντα
(ή ελέγχοντας απομονωμένα φορτισμένα άτομα μέσα σε μια παγίδα ιόντων)
Στο εργαστήριο του David Wineland στο Boulder του Colorado, ιόντα εγκλωβίζονται σε παγίδες χρησιμοποιώντας κατάλληλα ηλεκτρικά πεδία. Τα σωματίδια είναι απομονωμένα από τη θερμική και τις άλλες ακτινοβολίες του περιβάλλοντος, καθώς τα πειράματα διεξάγονται στο κενό και σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Ένα από τα μυστικά πίσω από τα επιτεύγματα του Wineland είναι η μαεστρία της τέχνης του στη χρήση των ακτίνων λέιζερ και την δημιουργία παλμών λέιζερ.
Ένα λέιζερ χρησιμοποιείται για να περιορίσει την θερμική κίνηση του ιόντος στην παγίδα, θέτοντας το ιόν στην χαμηλότερη ενεργειακή του κατάσταση και επιτρέποντας έτσι τη μελέτη των κβαντικών φαινομένων στην παγίδα ιόντων.
Ένας προσεκτικά ρυθμισμένος παλμός λέιζερ μπορεί να θέσει το ιόν σε μια κατάσταση επαλληλίας, όπου το ιόν βρίσκεται ταυτόχρονα σε δυο διαφορετικές καταστάσεις.
Για παράδειγμα, το ιόν μπορεί να προετοιμαστεί ώστε να καταλάβει δυο διαφορετικά ενεργειακά επίπεδα ταυτοχρόνως. Ξεκινά από ένα χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας και ο παλμός λέιζερ ωθεί το ιόν μέχρι τα μισό της υψηλότερης ενέργειας, έτσι ώστε αυτό να βρίσκεται μεταξύ των επιπέδων, σε μια υπέρθεση ενεργειακών καταστάσεων, με ίση πιθανότητα να καταλήξουν σε οποιοδήποτε από αυτές. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να μελετηθεί μια κβαντική υπέρθεση ιόντων.

Στο εργαστήριο του David Wineland στο Boulder του Colorado, ιόντα διατηρούνται μέσα σε μια παγίδα με τη χρήση κατάλληλων ηλεκτρικών πεδίων. Ένα λέιζερ χρησιμοποιείται για να θέσει το ιόν στη χαμηλότερη ενεργειακή του κατάσταση και επιτρέποντας έτσι τη μελέτη κβαντικών φαινομένων με το παγιδευμένο ιόν.

«Βασανίζοντας» τα φωτόνια
(ή ελέγχοντας απομονωμένα φωτόνια σε μια παγίδα)
Ο Serge Haroche και η ερευνητική του ομάδα χρησιμοποίησε μια διαφορετική μέθοδο για να αποκαλύψει τα μυστήρια του κβαντικού κόσμου.
Στο εργαστήριό του Παρισιού φωτόνια μικροκυματικής συχνότητας ανακλώνται συνεχώς μεταξύ δυο καθρεπτών που απέχουν 3 εκατοστά μεταξύ τους.
Οι καθρέπτες είναι κατασκευασμένοι από υπεραγώγιμα υλικά – την τελευταία λέξη της τεχνολογίας – και ψύχονται σε θερμοκρασίες πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν.
Τα υλικά αυτά είναι τόσο ανακλαστικά που ένα απλό φωτόνιο μπορεί να ανακλάται μπρος πίσω στη κοιλότητα για τουλάχιστον 1/10 του δευτερολέπτου, μέχρι να χαθεί ή να απορροφηθεί.
Σ’ αυτό το ρεκόρ «διάρκειας ζωής» του, το φωτόνιο διανύει 40000 χιλιόμετρα, που ισοδυναμεί περίπου με μία περιφορά γύρω από τη Γη.
Ο χρόνος αυτός είναι αρκετός για τους πειραματιστές έτσι ώστε να πραγματοποιήσουν «κβαντικούς χειρισμούς» στο παγιδευμένο φωτόνιο.
Ο Haroche χρησιμοποίησε ειδικά προετοιμασμένα άτομα, τα επονομαζόμενα άτομα Rydberg (από το όνομα του Σουηδού φυσικού Johannes Rydberg) , τόσο για τον έλεγχο όσο και για την μέτρηση του μικροκυματικής συχνότητας φωτονίου στην κοιλότητα.
Ένα άτομο Rydberg έχει ακτίνα περίπου 125 νανόμετρα, η οποία είναι περίπου 1000 φορές μεγαλύτερη από τα κοινά άτομα. Αυτά τα γιγαντιαία σε σχήμα λουκουμά άτομα στέλνονται στην κοιλότητα ένα προς ένα με κατάλληλη ταχύτητα, έτσι ώστε η αλληλεπίδρασή τους με τα φωτόνια να γίνεται με ελεγχόμενο τρόπο.
Το άτομο Rydberg διασχίζει την κοιλότητα και εξέρχεται απ’ αυτήν, αφήνοντας πίσω το φωτόνιο μικροκυματικής συχνότητας. Αλλά η αλληλεπίδραση μεταξύ του φωτονίου και του ατόμου έχει ως αποτέλεσμα την αλλαγή φάσης της κβαντικής κατάστασης του ατόμου: αν φανταστούμε την κβαντική κατάσταση του ατόμου ως ένα κύμα, τα όρη και οι κοιλάδες του μετατοπίζονται.
Αυτή η μετατόπιση φάσης μπορεί να μετρηθεί όταν το άτομο εξέλθει από την κοιλότητα, αποκαλύπτοντας έτσι τον τρόπο αυτό την παρουσία ή την απουσία του φωτονίου μέσα στην κοιλότητα. Χωρίς φωτόνιο δεν υπάρχει μετατόπιση φάσης. Ο Haroche μπόρεσε με τον τρόπο αυτό να μελετήσει απομονωμένα φωτόνια χωρίς να τα καταστρέψει.

Στο εργαστήριο του Serge Haroche στο Παρίσι, σε συνθήκες κενού και σε μια θερμοκρασία σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, τα φωτόνια με μικροκυματική συχνότητα ανακλώνται συνεχώς μπρος πίσω σε μια μικρή κοιλότητα μεταξύ δυο –σχεδόν τέλειων – κατόπτρων.

Με μια παρόμοια μέθοδο ο Haroche και η ομάδα του μπόρεσε να μετρήσει τα φωτόνια στο εσωτερικό της κοιλότητας, όπως ένα παιδί μετρά βώλους σε ένα μπολ. Αυτό μπορεί να ακούγεται εύκολο, αλλά απαιτεί εξαιρετική επιδεξιότητα διότι τα φωτόνια, σε αντίθεση με τους βώλους καταστρέφονται αμέσως όταν έρχονται σε επαφή με τον έξω κόσμο.
Τα παράδοξα της κβαντικής μηχανικής
Η κβαντομηχανική περιγράφει ένα μικροσκοπικό κόσμο αόρατο στο γυμνό μάτι, όπου τα γεγονότα πραγματοποιούνται με ένα τρόπο αναπάντεχο και αντίθετα με τις εμπειρίες μας από τα φυσικά φαινόμενα του μακροσκοπικού κλασικού κόσμου.
Η φυσική στον κβαντικό κόσμο έχει κάποια εγγενή αβεβαιότητα ή τυχαιότητα. Ένα παράδειγμα αυτής της παράξενης συμπεριφοράς είναι η υπέρθεση, όπου ένα κβαντικό σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται σε διαφορετικές καταστάσεις ταυτόχρονα.
Ενώ δεν θα περνούσε ποτέ από το μυαλό μας για έναν βώλοι ότι βρίσκεται ταυτόχρονα και «εδώ» και «εκεί», όμως αυτή είναι θα ήταν η κατάστασή του αν επρόκειτο για κβαντικό βώλο.
Η κατάσταση υπέρθεσης ενός τέτοιου βώλου μας λέει ακριβώς ποια είναι η πιθανότητα ο βώλος να βρίσκεται εδώ ή εκεί, αν πραγματοποιούσαμε μια μέτρηση εύρεσης της θέσης του βώλου.
Γιατί δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε μια υπέρθεση του κβαντικού βώλου στην καθημερινή μας ζωή;
Ο Erwin Schrödinger (Νόμπελ Φυσικής 1933) ασχολήθηκε με το ζήτημα αυτό. Όπως και πολλοί άλλοι πρωτοπόροι της κβαντικής θεωρίας αγωνίστηκε για την κατανόηση και την ερμηνεία των επιπτώσεών της.
Αργότερα, το 1952 έγραφε «Δεν πειραματιστήκαμε ποτέ με ένα ηλεκτρόνιο ή ένα άτομο ή ένα (μικρό) μόριο. Μερικές φορές υποθέταμε ότι το κάναμε σε πειράματα σκέψης, γεγονός που οδηγούσε σε γελοίες συνέπειες…»
Ο βασανισμός ενός γάτου
Για να δείξει τις παράλογες συνέπειες της σύνδεσης μεταξύ του μικρόκοσμου της κβαντικής φυσικής και του μακρόκοσμου της καθημερινότητάς μας, ο Schrödinger περιέγραψε ένα πείραμα σκέψης με έναν γάτο: Ο γάτος του Schrödinger είναι εντελώς απομονωμένος από τον εξωτερικό κόσμο κλεισμένος μέσα σε ένα κουτί.
Το κουτί περιέχει επίσης ένα μπουκάλι με θανατηφόρο δηλητήριο το οποίο απελευθερώνεται μόνο μετά τη διάσπαση κάποιου ραδιενεργού ατόμου, που βρίσκεται επίσης μέσα στο κουτί.
Η ραδιενεργός διάσπαση διέπεται από τους νόμους της κβαντομηχανικής σύμφωνα με την οποία το ραδιενεργό υλικό βρίσκεται σε μια κατάσταση υπέρθεσης των δύο διαφορετικών καταστάσεων: να έχει ή να μην έχει διασπαστεί.
Συνεπώς και ο γάτος θα βρίσκεται επίσης σε μια κατάστασης υπέρθεσης των καταστάσεων: να είναι ζωντανός ή να είναι νεκρός.
Τώρα, αν κοιτάξουμε μέσα στο κουτί, υπάρχει κίνδυνος να σκοτώσουμε τον γάτο διότι η κβαντική υπέρθεση είναι τόσο ευαίσθητη στην αλληλεπίδραση με το περιβάλλον, που με την παραμικρή προσπάθεια παρατήρησης του γάτου, θα καταρρεύσει η «γατική κατάσταση» σε ένα από τα δυο πιθανά ενδεχόμενα – γάτος νεκρός ή γάτος ζωντανός.

Ανοίγοντας το κλειστό κουτί που περιέχει τον γάτο καταρρέει η κατάσταση υπέρθεσης στο ένα από τα δυο πιθανά ενδεχόμενα. Ευτυχώς στην περίπτωσή μας ο γάτος εξακολουθεί να είναι ζωντανός

Σύμφωνα με τον Schrödinger αυτό το πείραμα σκέψης οδηγεί σε ένα παράλογο συμπέρασμα, και λέγεται ότι αργότερα προσπάθησε να απολογηθεί για την κβαντική σύγχυση που δημιούργησε.
Και οι δυο νομπελίστες του 2012 κατάφεραν να προσδιορίσουν την «γατική κατάσταση» όταν αυτή αλληλεπιδρά με τον εξωτερικό κόσμο.
Επινόησαν έξυπνα πειράματα και κατάφεραν να δείξουν με μεγάλη λεπτομέρεια πως η πράξη της μέτρησης προκαλεί πραγματικά την κατάρρευση της κβαντικής κατάστασης και την απώλεια του χαρακτήρα της υπέρθεσης.
Αντί του γάτου του Schrödinger, οι Haroche και Wineland παγίδευσαν κβαντικά σωματίδια και τα έθεσαν σε καταστάσεις υπέρθεσης – όπως του ζωντανού-νεκρού γάτου.
Αυτά τα κβαντικά αντικείμενα δεν είναι στην πραγματικότητα μακροσκοπικά, όπως ο γάτος, αλλά είναι αρκετά μεγάλα για τα κβαντικά πρότυπα.
Μέσα στην κοιλότητα του Haroche, φωτόνια μικροκυματικής συχνότητας ρυθμίζονται να βρίσκονται την ίδια στιγμή σε υπέρθεση καταστάσεων με αντίθετες φάσεις, όπως ένας δείκτης χρονομέτρου που περιστρέφεται ταυτόχρονα δεξιόστροφα και αριστερόστροφα.
Μέσα στην κοιλότητα στη συνέχεια στέλνονται άτομα Rydberg. To αποτέλεσμα είναι ένα ακόμα αλλόκοτο κβαντικό φαινόμενο που ονομάζεται σύμπλεξη.
Η σύμπλεξη περιγράφηκε επίσης από τον Erwin Schrödinger και μπορεί να προκύψει μεταξύ δυο ή περισσότερων κβαντικών σωματιδίων που ακόμα κι αν απέχουν μεταξύ τους τεράστιες αποστάσεις, μπορεί το ένα να «διαβάζει» και να επηρεάζει τις ιδιότητες του άλλου.
Στα πρόθυρα μιας νέας τεχνολογικής επανάστασης: οι κβαντικοί υπολογιστές

Μια πιθανή εφαρμογή των παγίδων ιόντων που ονειρεύονται πολλοί επιστήμονες είναι οι κβαντικοί υπολογιστές.
Σήμερα, στους κλασικούς υπολογιστές η μικρότερη μονάδα πληροφορίας είναι το 1 bit που παίρνει τιμές 0 ή 1.
Σε έναν κβαντικό υπολογιστή η βασική μονάδα πληροφορίας – το κβαντικό bit ή qubit – μπορεί να πάρει τις τιμές 0 και 1 ταυτόχρονα.
Δυο κβαντικά bit μπορούν να πάρουν ταυτόχρονα 4 τιμές – 00, 01, 10 και 11 – και κάθε επιπλέον qubit διπλασιάζει τον αριθμό των δυνατών καταστάσεων.
Για n qubits υπάρχουν 2ⁿ δυνατές καταστάσεις, και ο κβαντικός υπολογιστής με μόνο 300 qubits μπορεί να πάρει 2³⁰⁰ τιμές ταυτόχρονα, πιο πολλές από τα σωματίδια που περιέχονται στο σύμπαν.
Η ερευνητική ομάδα του Wineland ήταν η πρώτη στον κόσμο που κατάφερε να παρουσιάσει μια κβαντική λειτουργία με δυο κβαντικά bits.
Δεδομένου ότι λειτουργίες χειρισμών με λίγα qubits έχουν ήδη πραγματοποιηθεί, είναι λογικό να αναμένουμε ότι στο μέλλον θα επιτευχθεί ο χειρισμός ακόμη περισσοτέρων qubits.
Ωστόσο, η κατασκευή ενός τέτοιου κβαντικού υπολογιστή είναι μια τεράστια τεχνολογική πρόκληση.
Ο κβαντικός υπολογιστής πρέπει να ικανοποιεί δυο αντίθετες απαιτήσεις:
τα qubits πρέπει να είναι επαρκώς απομονωμένα από το περιβάλλον τους για να μην καταστρέφονται οι κβαντικές ιδιότητές τους, όμως θα πρέπει επίσης να μπορεί να επικοινωνεί με τον έξω κόσμο, ώστε να διαβιβάζει τα αποτελέσματα των υπολογισμών του. Ίσως ο κβαντικός υπολογιστής να κατασκευαστεί σ’ αυτόν το αιώνα. Αν ναι, τότε θα προκύψουν τεράστιες αλλαγές στον τρόπο ζωής μας – μεγαλύτερες απ’ αυτές που προκάλεσαν οι κλασικοί υπολογιστές.

Ο David Wineland και η ερευνητική ομάδα του χρησιμοποίησαν επίσης παγίδες ιόντων, για να κατασκευάσουν ένα ρολόι το οποίο είναι εκατοντάδες φορές πιο ακριβές από τα ατομικά ρολόγια Καισίου – τα οποία χρησιμοποιούνται ως πρότυπα στην μέτρηση του χρόνου.
Τα ρολόγια Καισίου λειτουργούν στο εύρος των μικροκυμάτων, ενώ τα ρολόγια του Wineland χρησιμοποιούν το ορατό φως – εξ’ ου και το όνομα οπτικά ρολόγια.

Οπτικό ρολόι. Μια πρακτική εφαρμογή της παγίδας ιόντων είναι η κατασκευή ενός ρολογιού που είναι εκατοντάδες φορές πιο ακριβές από τα ατομικά ρολόγια Καισίου. Ένα τέτοιο ρολόι σε χρονικό διάστημα 14 δισεκατομμυρίων χρόνων (το σύμπαν έχει μικρότερη ηλικία) χάνει λιγότερο από 5 δευτερόλεπτα!

Ένα οπτικό ρολόι μπορεί να κατασκευαστεί με ένα ή δυο ιόντα σε μια παγίδα. Όταν περιέχει δυο ιόντα, το ένα χρησιμοποιείται ως ρολόι, και το άλλο χρησιμοποιείται για να «διαβάζουμε» το ρολόι χωρίς να καταστρέφουμε την κατάστασή του ή να το κάνουμε να χάνει «τικ-τακ».
Η ακρίβεια ενός οπτικού ρολογιού είναι καλύτερη από 1 προς 10¹⁷, που σημαίνει ότι αν ένα τέτοιο ρολόι άρχιζε την λειτουργία του πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια – από την αρχή της δημιουργίας του σύμπαντος την Μεγάλη Έκρηξη – τότε μέχρι σήμερα θα είχε χάσει περίπου 5 δευτερόλεπτα!!
Με τέτοια ακριβή μέτρηση του χρόνου μπορούν να μελετηθούν κάποια εξαιρετικά λεπτά και εντυπωσιακά φαινόμενα της φύσης, όπως η εξάρτηση της ροής του χρόνου από την σχετική κίνηση και τη βαρύτητα. Οι υψηλές ταχύτητες και η ισχυρή βαρύτητα, κάνουν τον χρόνο να ρέει πιο αργά. Εμείς μπορεί να μην αντιλαμβανόμαστε αυτά τα φαινόμενα, όμως αποτελούν ήδη μέρος της καθημερινής μας ζωής.
Η πλοήγηση με τη χρήση GPS βασίζεται σε σήματα από δορυφόρους που χρησιμοποιούν ρολόγια τα οποία διορθώνονται εξαιτίας του γεγονότος ότι η βαρύτητα είναι λίγο ασθενέστερη μερικά χιλιόμετρα πάνω από τη Γη.
Με ένα οπτικό ρολόι είναι δυνατή η μέτρηση της διαφοράς στη ροή του χρόνου ακόμη κι αν η ταχύτητα του ρολογιού είναι μικρότερη από 10 μέτρα ανά δευτερόλεπτο ή όταν υπάρχει υψομετρική διαφορά μόνο 30 εκατοστά.
Πηγή: THE ROYAL SWEDISH ACADEMY OF SCIENCES

physicsgg

About these ads

OI EΦΕΥΡΕΤΕΣ ΤΗΣ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΟΤΗΤΑΣ ΜΑΣ (MARTI N COOPER)

Ο 80χρονος σήμερα Μάρτιν Κούπερ, ο πρώην αρχιμηχανικός της Motorola, ο οποίος ήταν επικεφαλής της ομάδας που ανέπτυξε το πρώτο κινητό τηλέφωνο, θεωρεί ότι οι σημερινές συσκευές έχουν πάρει λάθος δρόμο, καθώς γίνονται όλο και πιο πολύπλοκες και κάνουν ταυτόχρονα όλο και περισσότερα πράγματα, από το να τραβάνε φωτογραφίες μέχρι να παίζουν μουσική και να λειτουργούν ως GPS.

O Κούπερ, ο οποίος έκανε την πρώτη ασύρματη κλήση μέσω μιας κινητής τηλεφωνικής συσκευής, από μια γωνία του Μανχάταν στις 3 Απριλίου 1973, ανέφερε, μιλώντας σε μια συνδιάσκεψη στη Μαδρίτη, σύμφωνα με το Γαλλικό Πρακτορείο, ότι «οποτεδήποτε δημιουργείται μια ‘καθολική’ συσκευή που κάνει τα πάντα για τους πάντες, δεν κάνει τίποτε καλά». Όπως είπε, «το μέλλον μας βρίσκεται σε έναν αριθμό εξειδικευμένων συσκευών που εστιάζουν σε ένα μόνο πράγμα, το οποίο θα βελτιώσει τις ζωές μας».
Επεσήμανε ότι το πρώτο κινητό τηλέφωνο ζύγιζε πάνω από ένα κιλό και μπορούσε κανείς να μιλήσει με αυτό μόνο για 20 λεπτά, επειδή μετά εξαντλείτο η μπαταρία του. «Αυτό που κάναμε με αυτό το κινητό, ήταν να δημιουργήσουμε μια επανάσταση. Πριν υπάρξει το κινητό, καλούσαμε ένα μέρος, τώρα καλούμε ένα πρόσωπο», πρόσθεσε ο Κούπερ και σημείωσε την εκπληκτική εξάπλωση της νέας τεχνολογίας. Σήμερα πάνω από 4 δισεκατομμύρια άνθρωποι στη Γη έχουν κινητό, ενώ μόλις 300.000 διέθεταν τέτοια συσκευή το 1984, όπως ανέφερε.

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑΣ

ΚΑΡΑΘΕΟΔΩΡΗ...ΜΙΑ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

        Παρακολουθώντας κανείς τη ζωή και το έργο του Καραθεοδωρή θα διαπιστώσει για άλλη μία φορά αυτό που συνήθως λέγεται: αν η μισή οφειλή στην πορεία που ακολουθούμε έχει να κάνει με την κλίση μας (σήμερα θα λέγαμε με τα γονίδια μας), η άλλη μισή έχει να κάνει με το περιβάλλον μας και τις επιρροές του. Ετσι δεν είναι ίσως τυχαίο που ο Καραθεοδωρής, όταν μετέβη το 1900 στο Βερολίνο για να σπουδάσει μαθηματικά, εκτός από τους μαθηματικούς καθηγητές του Frobenius, Schwarz και Schmidt, παρακολούθησε μαθήματα φυσικής από τον μεγάλο φυσικό Max Planck. Το έργο του στη θερμοδυναμική δεν πρέπει να είναι άσχετο με αυτή την επαφή. Ο ίδιος ο Planck τον υποδέχθηκε με έναν εμπνευσμένο λόγο το 1919, όταν ο Καραθεοδωρής έγινε μέλος της Πρωσικής Ακαδημίας Επιστημών.
         
Στη συνέχεια μετέβη το 1902 στο Gottingen, το μεγαλύτερο ερευνητικό κέντρο την εποχή εκείνη στα μαθηματικά. Εκεί είχε καθηγητές τους κορυφαίους μαθηματικούς David Hilbert και Felix Klein, αλλά και τον Hermann Minkowski, ο οποίος υπήρξε καθηγητής των μαθηματικών και του Albert Einstein, όταν ο τελευταίος ήταν σπουδαστής στη Ζυρίχη, και στον οποίον οφείλεται η γεωμετρία του τετραδιάστατου χωροχρόνου της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας (Einstein, 1905), όπως την παρουσίασε το 1908, έναν χρόνο πριν από τον θάνατό του. Οι εργασίες τόσο της διδακτορικής διατριβής του το 1904 όσο και της υφηγεσίας του το 1905 αφορούσαν τον λογισμό των μεταβολών, ένα από τα αγαπημένα του θέματα σε όλη τη διάρκεια της επιστημονικής καριέρας του. Το έργο του αργότερα στη γεωμετρική οπτική ήταν εφαρμογή του λογισμού των μεταβολών.          Στο Gottingen παρέμεινε ως το 1908 και επανήλθε ως καθηγητής το 1913, για να διαδεχθεί τον Klein και να παραμείνει εκεί ως το 1918. Από την περίοδο αυτή χρονολογείται η γνωριμία του με τον Einstein, ο οποίος επισκέπτεται έπειτα από πρόσκληση του Hilbert το Gottingen το 1915 για σειρά διαλέξεων πάνω στην κυοφορούμενη την εποχή εκείνη θεωρία του για τη βαρύτητα, τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Τα χρόνια στο Gottingen πριν και μετά στάθηκαν η αφορμή του ενδιαφέροντος του Καραθεοδωρή για τη θεωρία της σχετικότητας και για τη μοναδική εργασία του μετέπειτα (1924) πάνω στην ειδική θεωρία της σχετικότητας. Με τον Einstein διατήρησαν αδιατάρακτη και βαθιά αλληλεκτίμηση ως το τέλος.           Η «αξιωματική μέθοδος»      
   
Το έργο του Καραθεοδωρή στις παραπάνω περιοχές της φυσικής ακολουθεί μια συγκεκριμένη γενική κατεύθυνση και φιλοσοφία. Αυτή δεν είναι άλλη από την «αξιωματική μέθοδο». Από την άποψη αυτή ακολουθεί ένα ολόκληρο ερευνητικό πρόγραμμα, αυτό της φορμαλιστικής σχολής των μαθηματικών, οι αρχές του οποίου τέθηκαν από τον δάσκαλό του Hilbert το 1900 κατά τη διάρκεια του Διεθνούς Συνεδρίου των Μαθηματικών στο Παρίσι. Ο Hilbert διατύπωσε τότε 23 προβλήματα μελλοντικής μαθηματικής έρευνας. Πολλά από τα προβλήματα του Hilbert παραμένουν άλυτα ως σήμερα.         Το έκτο από τα 23 προβλήματα προέτρεπε τη διαπραγμάτευση μέσω αξιωμάτων εκείνων των φυσικών θεωριών στις οποίες ήδη τα μαθηματικά έπαιζαν σημαντικό ρόλο. Αρχετυπικό παράδειγμα η ευκλείδεια γεωμετρία, της οποίας τα αξιώματα αποτελούν αφαιρέσεις που ξεκινούν από την παρατήρηση του πραγματικού κόσμου. Απώτερη φιλοδοξία να μετατραπεί η φυσική σε μαθηματική επιστήμη. Ο κύριος σκοπός μιας μαθηματικής έρευνας ήταν να δείξει ότι ένα ορισμένο σύνολο αξιωμάτων είναι αυτοσυνεπές. Το δέκατο πρόβλημα του Hilbert συνίστατο στο να εγκαθιδρύσει μια για πάντα τη βεβαιότητα των μαθηματικών μεθόδων με το να βρει ένα σύνολο κανόνων ικανών να χαρακτηρίσουν κάθε μαθηματική πρόταση αληθή ή ψευδή.
       Η έννοια της εντροπίας       
  
 Η πρώτη χρονολογικά εργασία του Καραθεοδωρή στη φυσική, και η σπουδαιότερη, ήταν το 1909, πάνω στα θεμέλια της θερμοδυναμικής. Δημοσιεύτηκε στο μαθηματικό περιοδικό Mathematische Annalen με τίτλο «Ερευνα πάνω στις βάσεις της θερμοδυναμικής». Εδώ εγκαινιάζει την αξιωματική μέθοδο, αλλά με ένα ιδιαίτερα προσεκτικό τρόπο που δείχνει την οξυδέρκειά του. Προσέχει ώστε οι αξιωματικές βάσεις της διαπραγμάτευσής του «να είναι ελεύθερες από οποιαδήποτε υπόθεση που δεν υπόκειται σε πειραματική επιβεβαίωση». Ετσι, έπειτα από μια σειρά ορισμών, εισάγει το γνωστό ως «αξίωμα Καραθεοδωρή»: «Στην περιοχή κάθε κατάστασης ισορροπίας ενός συστήματος, υπάρχουν μερικές απείρως γειτονικές καταστάσεις στις οποίες δεν μπορούμε να φθάσουμε με αντιστρεπτές αδιαβατικές μεταβολές». Με βάση αυτό έδειξε στη συνέχεια με έναν κομψό αλλά πολύπλοκο μαθηματικό φορμαλισμό πώς προκύπτει η έννοια της εντροπίας, ώστε οι μεταβολές της να μην εξαρτώνται από τις ενδιάμεσες καταστάσεις αλλά από μόνο από την αρχική και την τελική κατάσταση του συστήματος. Απέφυγε με αυτόν τον τρόπο να χρησιμοποιήσει θερμοδυναμικούς κύκλους (όπως ο κύκλος Carnot), που είναι η συνήθης μέθοδος προσέγγισης στην έννοια της εντροπίας και στον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής περί αύξησής της σε θερμικά απομονωμένα συστήματα. Θα πρέπει να πούμε ότι πολύ αργότερα (γύρω στα 1960) στάθηκε δυνατόν να απλοποιηθεί ο μαθηματικός φορμαλισμός του Καραθεοδωρή και να δειχθεί ότι όλες οι συνέπειες που προέρχονται από το «αξίωμα Καραθεοδωρή» προκύπτουν κατευθείαν από τη γνωστή εμπειρική διατύπωση Kelvin-Planck του δεύτερου νόμου. Ο Einstein είχε πει στις αυτοβιογραφικές του σημειώσεις για τη θερμοδυναμική: «Είναι η μόνη φυσική θεωρία με τέτοιο οικουμενικό περιεχόμενο που είμαι πεπεισμένος ότι, μέσα στο πλαίσιο εφαρμοσιμότητας των βασικών εννοιών της, δεν πρόκειται ποτέ να ανατραπεί». Με αυτή την έννοια ο γενικός εναλλακτικός τρόπος διαπραγμάτευσης της θερμοδυναμικής που εισήγαγε ο Καραθεοδωρής θα παραμείνει και το διαρκέστερο έργο του.
      Η θεωρία της σχετικότητας         
  
Η εργασία του Καραθεοδωρή στην ειδική θεωρία της σχετικότητας δημοσιεύτηκε το 1924 στα πρακτικά της Πρωσικής Ακαδημίας Επιστημών με τίτλο «Σχετικά με την αξιωματική της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας». Οπως προδίδει και ο τίτλος της, η εργασία αυτή ακολουθεί ακριβώς το πρόγραμμα της «αξιωματικής μεθόδου» με το χαρακτηριστικό στυλ του Καραθεοδωρή. Βασίζει λοιπόν τη διαπραγμάτευσή του σε ορισμένα αξιώματα, απλές λογικοφανείς προτάσεις με εμπειρικό υπόβαθρο. Ετσι ξεκινά με προτάσεις όπως: «Στο ίδιο σημείο του κόσμου δύο γεγονότα α και β είναι ή σύγχρονα ή το α προηγείται του β ή το β τού α και διάφορα γεγονότα αποτελούν σειρά». Ακόμη: «Αν είναι Ρ και Q δύο υλικά σημεία, σε κάθε φωτεινό σήμα α, που ξεκινά από το Ρ, αντιστοιχεί ένα φωτεινό σήμα β, που φθάνει στο Q. Αν ένα άλλο φωτεινό σήμα ξεκινήσει αργότερα του α από το Ρ, θα φθάσει επίσης αργότερα του β στο Q». Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το αρνητικό αποτέλεσμα του γνωστού πειράματος Michelson - Morley (1887) ­ η ταχύτητα του φωτός δεν εξαρτάται από την κίνηση του παρατηρητή ­, ο Καραθεοδωρής κατέληγε σε μια εξίσωση που λίγες μόνο ειδικές περιπτώσεις συναρτήσεων μετασχηματισμού επαλήθευαν. Μια από αυτές ήταν και οι γνωστοί μετασχηματισμοί Lorentz της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας. Ο Einstein, ο οποίος στην αρχή αμφέβαλλε αν ένα τέτοιο πρόγραμμα μπορεί να οδηγήσει στους μετασχηματισμούς της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας, δήλωσε τελικά εντυπωσιασμένος από την κατάληξη του Καραθεοδωρή.
     Η αρχή της «ελάχιστης δράσης»          
     
Ο λογισμός των μεταβολών ήταν το κύριο πεδίο της μαθηματικής έρευνας του Καραθεοδωρή. Στη φυσική συνδέεται με αυτό που λέμε «πρόβλημα βελτιστοποίησης», γιατί δηλαδή οι φυσικές διαδικασίες φαίνεται να συμβαίνουν με τέτοιον τρόπο ούτως ώστε ορισμένες ποσότητες να παίρνουν μια «βέλτιστη» τιμή (ελάχιστη ή μέγιστη). Η γεωμετρική οπτική αποτελεί τυπικό παράδειγμα, μια και η ευθύγραμμη διάδοση μιας φωτεινής ακτίνας και οι νόμοι της ανάκλασης και της διάθλασης βασίζονται στην αρχή των Ηρωνος - Fermat, την αρχή δηλαδή του ελάχιστου χρόνου στη διάδοση του φωτός μεταξύ δύο σημείων. Ετσι ο Καραθεοδωρής δημοσιεύει μια σειρά εργασιών μεταξύ 1926 και 1943 σχετικά με τα οπτικά όργανα, τα σφάλματά τους, τις απεικονίσεις της γεωμετρικής οπτικής και τη διερεύνηση κατοπτρικών τηλεσκοπίων. Ενδιάμεσα εκδίδεται ένα αρκετά πυκνό και δύσκολο βιβλίο του για τη Γεωμετρική Οπτική. Η πραγματικά μεγάλη πάντως αρχή της φυσικής στο πλαίσιο του λογισμού των μεταβολών και της βελτιστοποίησης που συζητάμε, και η οποία έπαιξε καθοριστικό ρόλο ως σήμερα στην ανάπτυξη των φυσικών θεωριών, είναι η αρχή της «ελάχιστης δράσης». Η ουσία της έγκειται στο ότι οποιοδήποτε μηχανικό σύστημα, μεταβαίνοντας από μία κατάσταση σε μια χρονική στιγμή σε μια άλλη κατάσταση σε μια άλλη χρονική στιγμή, θα ελαχιστοποιήσει τη «δράση» του, μια ορισμένη ποσότητα που σχηματίζεται από τις παραμέτρους του συστήματος. Οι προκύπτουσες εξισώσεις κίνησης παίρνουν κάθε φορά μια μορφή που εξαρτάται από την υπό εξέταση θεωρία. Ο Καραθεοδωρής ήταν βαθύς γνώστης του λογισμού των μεταβολών και των σχετικών μαθηματικών προβλημάτων. Πάνω σε τέτοια τεχνικά θέματα αναφορικά με τη γενική θεωρία της σχετικότητας ήταν και το περιεχόμενο των επιστολών που αντάλλαξε με τον Einstein γύρω στο 1916.          Ας περάσουμε λοιπόν να διευκρινίσουμε λίγα πράγματα γύρω από τη γενική θεωρία της σχετικότητας που έχουν καταγραφεί στην ιστορία και έχουν έμμεση σχέση με τον Καραθεοδωρή. Ο Einstein ξεκίνησε το 1907 τον μακρύ δρόμο, ο οποίος οκτώ χρόνια αργότερα κατέληξε στη γενική σχετικότητα, όταν συνέλαβε αυτό που ο ίδιος χαρακτήρισε την «ευτυχέστερη σκέψη» της ζωής του: τη μη διακρισιμότητα των φαινομένων επιτάχυνσης από τα φαινόμενα ενός πεδίου βαρύτητας («αρχή της ισοδυναμίας»). Η πορεία ήταν επίπονη και αγωνιώδης ως την τελική διατύπωση των εξισώσεων του πεδίου της γενικής σχετικότητας που φέρουν το όνομά του. Αν και κανένα σοβαρό επιχείρημα δεν διατυπώθηκε ποτέ που να αμφισβητεί την ανεξαρτησία του Einstein στην παραγωγή των εξισώσεών του, είναι γνωστή μια παράλληλη έρευνα του Hilbert το κρίσιμο ιδιαίτερα τελικό διάστημα ανάμεσα στο καλοκαίρι και στο φθινόπωρο του 1915.          Αναφέραμε ήδη ότι οι βασικές εξισώσεις μιας φυσικής θεωρίας προκύπτουν από την αρχή της ελάχιστης δράσης ως αποτέλεσμα του λογισμού των μεταβολών. Η αλήθεια είναι ότι ο Hilbert, βαθύς γνώστης και αυτός του λογισμού των μεταβολών αλλά και των μαθηματικών λεπτοτήτων των γενικευμένων καμπύλων χώρων στους οποίους οδηγούσαν οι έρευνες της γενικής σχετικότητας, αντιλήφθηκε αμέσως τη σημασία της ανολοκλήρωτης ακόμη το 1914 θεωρίας του Einstein για τη βαρύτητα και ξεκίνησε και αυτός την προσπάθεια παραγωγής εξισώσεων του πεδίου από μια αρχή ελάχιστης δράσης. Το πρόγραμμά τους βέβαια δεν ήταν με κανέναν τρόπο ταυτόσημο. Οπως και με την ειδική θεωρία της σχετικότητας, πίσω από το πρόγραμμα του Einstein ήταν η αρχή της ισοδυναμίας και, αναπόδραστα, η αρχή συμμετρίας για το αναλλοίωτο των νόμων της φύσης σε όλα τα συστήματα αναφοράς («γενικό συναλλοίωτο»). Ο Hilbert προσπάθησε να φέρει τον Einstein στο Gottingen για να μάθει από πρώτο χέρι για τη θεωρία του. Το πέτυχε το καλοκαίρι του 1915, όταν ο Einstein την πρώτη εβδομάδα του Ιουλίου έδωσε μια σειρά έξι διαλέξεων πάνω στη γενική θεωρία της σχετικότητας. Ανάμεσα στα μέσα Ιουλίου και στα τέλη Νοεμβρίου του ίδιου έτους υπήρξε μια ανταλλαγή επιστολών μεταξύ των δύο ανδρών και, σε κάποιες στιγμές, μια σχετική ένταση. Ο σκοπός ήταν να διατυπωθούν εξισώσεις του πεδίου γενικά συναλλοίωτες, που να προκύπτουν από μια αρχή ελάχιστης δράσης. Η κατάληξη ήταν ότι ο Hilbert παρουσίασε την τελική εργασία του στις 20 Νοεμβρίου 1915 στην Ακαδημία Επιστημών του Gottingen πέντε ημέρες προτού ο Einstein παρουσιάσει τη δική του τελική μορφή των εξισώσεων του πεδίου στις 25 Νοεμβρίου 1915 στην Πρωσική Ακαδημία Επιστημών του Βερολίνου. Οι εξισώσεις πεδίου του Hilbert ήταν βασικά όμοιες με εκείνες του Einstein. Από αυτό μερικοί σχολιαστές είχαν πρόχειρα υποθέσει ότι ο Einstein είχε επωφεληθεί από την εργασία του Hilbert για να δώσει την τελική μορφή στις δικές του εξισώσεις πεδίου της γενικής σχετικότητας. Η υπόθεση αυτή μπορεί πλέον οριστικά να αντικρουστεί. Οπως κατέθεσαν τρεις ιστορικοί της επιστήμης σε άρθρο τους στο περιοδικό «Science» το 1997, η πρώτη μορφή των τυπογραφικών διορθώσεων της εργασίας του Hilbert, που φέρει σφραγίδα 6 Δεκεμβρίου 1915, δείχνει ουσιαστικές διαφορές του αρχικού με το δημοσιευμένο κείμενο της εργασίας. Αλλωστε αμέσως μετά την εποχή εκείνη η προτεραιότητα και η ανεξαρτησία της ανακάλυψης του Einstein δεν υπήρξε ποτέ σημείο αμφισβήτησης μεταξύ τους. Ο Hilbert απέδωσε την εννοιολογική πατρότητα της θεωρίας στον Einstein, ο δε Einstein παραδέχθηκε τη συνεισφορά του Hilbert στην αποσαφήνιση της παραγωγής των εξισώσεων του πεδίου από μια αρχή μεταβολών. Από τότε ως σήμερα στη βιβλιογραφία η μεν δράση της γενικής σχετικότητας φέρει το όνομα των Einstein - Hilbert, οι δε εξισώσεις του πεδίου και η όλη θεωρία δίκαια το όνομα του Einstein.
     Επάλληλες επιστήμες        
    
Πρέπει να έχει γίνει φανερό, με αφορμή την ιστορική αναδρομή που επιχειρήθηκε για τον σπουδαίο Καραθεοδωρή, ποια είναι τα όρια στην εφαρμογή ενός ερευνητικού προγράμματος που στηρίζεται στην «αξιωματική μέθοδο», σε ό,τι αφορά τουλάχιστον τη φυσική. Μπορεί να οδήγησε σε έναν γενικό τρόπο απόδειξης σχέσεων και σε μια αποσαφήνιση παραγωγής εξισώσεων. Το σχετικό οπλοστάσιο όμως εμφανίστηκε μόνο ως ένα μαθηματικό εργαλείο για την εκμετάλλευση βαθύτερων φυσικών αρχών και όχι ως μια θεμελιώδης βάση για τις φυσικές θεωρίες. Ετσι είναι οι βαθύτερες φυσικές αρχές συμμετρίας της θεωρίας της σχετικότητας (ειδικής και γενικής) που αποτέλεσαν το σημείο εκκίνησης και το παράδειγμα (όχι με την επιστημολογική έννοια του Τ. Kuhn) για την αναζήτηση παρόμοιων αρχών συμμετρίας, που οδήγησαν εξελικτικά στη διατύπωση θεωριών για όλες τις αλληλεπιδράσεις της φύσης. Πέρα από αυτό η ιστορία επεφύλασσε ένα άλλο δραματικό κτύπημα στο φορμαλιστικό πρόγραμμα του Hilbert. Το 1931 ο Κ. Godel σόκαρε τον μαθηματικό και φιλοσοφικό κόσμο δείχνοντας ότι ο στόχος του δέκατου προβλήματος του Hilbert ήταν ανέφικτος. Το περίφημο θεώρημα μη πληρότητας του Godel έδειξε ότι μέσα σε ένα αξιωματικό σύστημα υπάρχουν μαθηματικές προτάσεις, οι οποίες χρησιμοποιώντας τους κανόνες του συστήματος δεν μπορεί να αποδειχθεί ότι είναι είτε αληθείς είτε ψευδείς.           Θα πρέπει ίσως πάντα να θυμόμαστε ότι οι μη ευκλείδειες γεωμετρίες έδειξαν πως το πέμπτο αξίωμα του Ευκλείδη ήταν λογικά ανεξάρτητο από τα υπόλοιπα και η ανάπτυξή τους έγινε χωρίς κανείς να έχει σκεφθεί ότι μια από αυτές εφαρμόζεται στον αληθινό κόσμο, όπως επέβαλε η γενική σχετικότητα.          Ολες αυτές οι εξελίξεις θέτουν σε νέα βάση το πρόβλημα του αν η φυσική γνώση εξαρτάται από τη μαθηματική γνώση, όπως φάνηκε να πίστεψαν οι φορμαλιστές των μαθηματικών, ή αν αντίθετα η μαθηματική γνώση εξαρτάται από τη φυσική γνώση. Τα τελευταία χρόνια τα όρια μεταξύ φυσικής και μαθηματικών έχουν καταστεί δυσδιάκριτα, όπως ιδίως φαίνεται σε όσους ασχολούνται με τις πιο προχωρημένες έρευνες της βασικής φυσικής (π.χ. θεωρίες χορδών). Η συμβίωση φυσικής και μαθηματικών, ανέκαθεν ένα θαύμα αφ' εαυτού στη δομή της επιστήμης, επανατοποθετεί το ζήτημα της ανεξαρτησίας ή, ακριβέστερα, της αλληλεξάρτησης των δύο μερών. Είναι γεγονός ότι τα μαθηματικά δεν αποτελούν μόνο γλώσσα αλλά και τρόπο σκέψης. Αλλά μολονότι ο τρόπος σκέψης των μαθηματικών μπορεί να είναι χρήσιμος αρκετές φορές στη φυσική και ο τρόπος σκέψης της φυσικής στα μαθηματικά, οι δύο δεν ταυτίζονται. Η σχέση με τον πραγματικό κόσμο αποτελεί πρόβλημα της φυσικής και όχι των μαθηματικών. Ολα αυτά καλό είναι να τα έχει κυρίως υπόψη της η νέα γενιά. *

* Ο κ. Κωνσταντίνος Βαγιονάκης είναι καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων.

δημοσιευση στοΒΗΜΑ.

ΕΦΕΥΡΕΤΕΣ ΤΗΣ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΟΤΗΤΑΣ ΜΑΣ(THOMAS EDISON)

Ο Τόμας Έντισον (Thomas Alva Edison) (11 Φεβρουαρίου 1847 – 18 Οκτωβρίου 1931) ήταν ο περισσότερο παραγωγικός εφευρέτης της σύγχρονης εποχής. Αν και αυτοδίδακτος δραστηριοποιήθηκε σε πολλούς τομείς της τεχνικής. Από τις γνωστότερες εφευρέσεις του είναι το μικρόφωνο, o φωνόγραφος και ο ηλεκτρικός λαμπτήρας. Πολλές από τις κατασκευές τού Έντισον ήταν βέβαια, είτε βελτιώσεις άλλων υπαρχουσών με κακή απόδοση, είτε πρότυπα, τα οποία τελειοποιήθηκαν στη συνέχεια από άλλους τεχνικούς.

Γεννήθηκε στο Milan της πολιτείας Οχάιο από πατέρα που εμπορευόταν δημητριακά. Ήδη στα 12 χρόνια του έπρεπε να εργαστεί για να στηρίξει οικονομικά την οικογένειά του. Στα 15 του προσπάθησε να εκδώσει μια εφημερίδα και στη συνέχεια άρχισε να εργάζεται ως τηλεγραφητής στα τραίνα. Από αυτή τη θέση απολύθηκε, γιατί συνελήφθη να στέλνει το αναμενόμενο σήμα ελέγχου στον επόμενο σταθμό, αντί χειροκίνητα και με οπτική επαφή με το διερχόμενο τραίνο, αυτόματα με μια συσκευή δικής του επινοήσεως. Το 1868 υπέβαλε αίτηση για την πρώτη ευρεσιτεχνία του με ένα τηλέγραφο χαρακτήρων. Ακολούθησε μεγάλος αριθμός άλλων ευρεσιτεχνιών.
Δημιούργησε το πρώτο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδότησε με ηλεκτρισμό τη Νέα Υόρκη και εξελίχθηκε στη γνωστή γιγαντιαία εταιρία General Electric. Η ανακάλυψή του για την εκπομπή ηλεκτρονίων από πυρακτωμένα μέταλλα, «φαινόμενο Edison», απετέλεσε προϋπόθεση για την κατασκευή της ηλεκτρονικής λυχνίας και την απαρχή της ηλεκτρονικής τεχνολογίας. Όταν πέθανε ο Έντισον σε ηλικία 84 ετών, είχε αποκτήσει περισσότερα από 1000 διπλώματα ευρεσιτεχνίας, ανάμεσά τους για μία μέθοδο διαχωρισμού μεταλλευμάτων, ένα για την επεξεργασία και χύτευση του μπετόν, το οποίο απετέλεσε τη βάση για την κατασκευή προκατασκευασμένων οικιών.

ΒΙΚΙΠΑΙΔΕΙΑ



 

ΕΝΤΥΠΩΣΙΑΚΟ !

Το «νάνο-χώμα» των αρχαίων Ελλήνων

Αποκαλύπτεται ότι τα αγγεία της Αττικής είχαν ιδιότητες νανοϋλικού και μελετώνται από τη... NASA!

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ: 15/07/2012 05:45

40

emailεκτύπωσημικρό μέγεθος μεγάλο μέγεθος

Υπάρχει τίποτε πιο ταπεινό από το χώμα; Και όμως, ακόμη και τα πιο ταπεινά πράγματα, αν κάποιος τα αξιοποιήσει σωστά, μπορούν να γίνουν όχι μόνο πολύτιμα αλλά και προσοδοφόρα. Παρ' ότι ο Πλάτων θεωρούσε τον πηλό κάτι εντελώς κοινό και τετριμμένο - «των φαύλων και προχείρων» -, οι ίδιοι οι σύγχρονοί του τον διέψευσαν. Οι αρχαίοι κεραμείς της Αθήνας πήραν το κοινό χώμα της Αττικής στα χέρια τους και το μετέτρεψαν σε πραγματικό χρυσάφι αφού τα αγγεία τους μονοπώλησαν τις διεθνείς αγορές της εποχής τους. Το μετέτρεψαν επίσης σε ένα σπάνιο υλικό. Το περίφημο μελανό υάλωμα των αττικών αγγείων, αυτό που πολλοί προσπάθησαν αλλά κανένας δεν κατόρθωσε να μιμηθεί, είναι στην ουσία ένα νανοϋλικό με ιδιαίτερες χημικές και μηχανικές ιδιότητες. Τέτοιες ώστε πρόσφατα προσείλκυσε το ενδιαφέρον της NASA η οποία αναζητεί στη σύστασή του μυστικά για να βελτιώσει τη μόνωση των διαστημοπλοίων της.

Κάποτε, γράφει ο Ηρόδοτος, ένα καράβι έφυγε φορτωμένο με εμπορεύματα από την Ελλάδα και, αφού έφθασε ως την Ισπανία, γύρισε πίσω με «τζίρο» χίλιες φορές την αξία του φορτίου του. Ακόμη και αν αυτός ήταν ένας «αστικός μύθος» της αρχαιότητας, το βέβαιο είναι ότι για μεγάλο διάστημα υπήρξε ένα εξαγωγικό προϊόν το οποίο μπορούσε να «πιάσει» υπέρογκες τιμές φέρνοντας μεγάλα κέρδη στους εμπόρους, αλλά και στους δημιουργούς του: τα ερυθρόμορφα αττικά αγγεία. Επί τρεις ολόκληρους αιώνες έκαναν θραύση - αν αυτή η έκφραση μπορεί να επιτραπεί για ένα τέτοιο υλικό - στις ξένες αγορές, μετατρέποντας κυριολεκτικά το χώμα σε χρυσάφι και χαρίζοντας στην Αθήνα ένα ασυναγώνιστο μονοπώλιο στον τότε γνωστό της κόσμο.

Σήμερα η αξία τους είναι ανεκτίμητη και ασκούν την ίδια γοητεία ως τα πέρατα της Γης• στους επισκέπτες που σπεύδουν να τα θαυμάσουν στα μουσεία εντός και εκτός Ελλάδας και στους συλλέκτες που δίνουν πολλά για να τα αποκτήσουν. Πρόσφατα απέσπασαν επίσης το ενδιαφέρον ενός μάλλον απρόσμενου θαυμαστή: της NASA. Μια θυγατρική της αμερικανικής διαστημικής υπηρεσίας ξεκίνησε μαζί με το Μουσείο Γκετί - και με μια παχυλή χρμηατοδότηση 800.000 δολαρίων - μελέτες για να διερευνήσει τη σύστασή τους.

Το μελανό υάλωμα «γυάλισε» στη NASA

Η NASA ενδιαφέρεται κυρίως για το περίφημο μελανό υάλωμα των αγγείων, αναζητώντας σε αυτό μυστικά που θα μπορούσαν να τη βοηθήσουν να βελτιώσει την ανθεκτικότητα των κεραμικών που χρησιμοποιεί για τη μόνωση των διαστημοπλοίων της. Εδώ όμως μπορούμε με βεβαιότητα να πούμε ότι η αντίστοιχη έρευνα από έλληνες επιστήμονες βρίσκεται… έτη φωτός μπροστά. Οχι μόνο γιατί έχει ξεκινήσει δεκαετίες νωρίτερα έχοντας στη διάθεσή της απολύτως πιστοποιημένα δείγματα από τις αρμόδιες Εφορείες Αρχαιοτήτων, αλλά, επιπλέον, επειδή από τη θεωρία του εργαστηρίου έχει περάσει στην πράξη. Για να κάνουν καλύτερες συγκρίσεις και να γνωρίσουν τη δουλειά «από μέσα», οι ερευνητές φτιάχνουν μάλιστα οι ίδιοι τεχνολογικά πιστά αντίγραφα αρχαίων κεραμικών τόσο κοντινά στα αρχικά ώστε να χρειάζονται ειδική σήμανση με ιχνοστοιχεία προκειμένου να αποφευχθεί η παράνομη πώλησή τους ως αυθεντικών. (http://www.tovima.gr/science/article/?aid=311401&wordsinarticle=%CE%91%CE%BB%CE%BF%CF%8D%CF%80%CE%B7)

Τι ήταν αυτό που έκανε τα αττικά αγγεία τόσο ιδιαίτερα και τόσο δύσκολα στην απομίμησή τους ακόμη και από τους σύγχρονούς τους επίδοξους αντιγραφείς, που γνώριζαν την κεραμική τέχνη εκείνης της εποχής πολύ καλύτερα από εμάς; Το μυστικό, όπως έχουν ανακαλύψει σήμερα οι ειδικοί, βρίσκεται στην άργιλο. Η αττική γη πρόσφερε στους κεραμείς της τις κατάλληλες πρώτες ύλες ώστε να επιτύχουν όχι μόνο ένα υάλωμα με μοναδικό χρώμα και αντοχή, αλλά και ένα «σώμα» εξαιρετικής ποιότητας. Και φυσικά αυτοί εκμεταλλεύθηκαν επάξια το δώρο βάζοντας όλη την τέχνη και τη δημιουργικότητά τους.

Νανοϋλικό δοκιμασμένο για χιλιετίες

Οι Αθηναίοι προτιμούσαν συχνά τα σκεύη τους - όπως αυτή η μελαμβαφής λεκανίδα με πώμα - να είναι λιτά, χωρίς άλλη διακόσμηση πέρα από το στιλπνό μελανό υάλωμά τους.



Αυτό είναι όμως μόνο ένα από τα πολλά μυστικά που τα αττικά αγγεία κρατούσαν επί χιλιετίες καλά κρυμμένο. Αν και αποτέλεσαν αντικείμενο εξέτασης, κυρίως από ξένους μελετητές, εδώ και αιώνες, η σύστασή τους άρχισε να αποκρυπτογραφείται μόλις από τη δεκαετία του 1990 και μετά, από επιστήμονες του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, χάρη στην ανάπτυξη των σύγχρονων μικροαναλυτικών τεχνικών. Η πρώτη και η πιο αναπάντεχη ίσως για όσους δεν ασχολούνται με τις θετικές επιστήμες διαπίστωση ήταν ότι, αν και αρχαία, η βαφή τους ανήκει στα υλικά της τελευταίας λέξης της τεχνολογίας, σε αυτά που σήμερα ονομάζουμε νανοϋλικά.

«Αν περιγράψουμε το αττικό υάλωμα με μοντέρνους όρους θα λέγαμε ότι είναι ένα νανοϋλικό» λέει μιλώντας στο «Βήμα» η Ελένη Αλούπη, η οποία ασχολήθηκε με τη μελέτη της σύστασης των αττικών αγγείων κατά τη διάρκεια της διατριβής της στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος και σήμερα έχει ιδρύσει τη «Θέτις Authentics» (http://www.thetis.gr/), εταιρεία ασχολούμενη με τη μελέτη και την πιστοποίηση της αυθεντικότητας αρχαίων αντικειμένων, καθώς και το Εργαστήριο «Θέτις» για την παραγωγή τεχνολογικά αυθεντικών αντιγράφων αρχαίων κεραμικών σαν αυτά που βλέπουμε στους σταθμούς του μετρό και στα πωλητήρια αρκετών μουσείων. «Πρόκειται για ένα αλκαλο-αργιλοπυριτικό γυαλί το οποίο χρωματίζεται από νανοκρυστάλλους μαγνητίτη» εξηγεί. Σε τι διαφέρει από τα κοινά γυαλιά; «Εχει υψηλό ποσοστό οξειδίου του αργιλίου, το οποίο συμμετέχει στη διαμόρφωση του γυαλιού εξίσου με το οξείδιο του πυριτίου, γεγονός το οποίο του προσδίδει πολύ μεγάλη ανθεκτικότητα στη διάβρωση και ιδιαίτερη μηχανική αντοχή».

Οι νανοκρύσταλλοι του μαγνητίτη είναι αυτοί που δίνουν στο αττικό μελανό υάλωμα το μοναδικό «μαύρο-μπλε» χρώμα του. «Το μελανό χρώμα είναι αποτέλεσμα της διασποράς των μαύρων νανοκρυστάλλων μέσα στο διάφανο αλκαλο-αργιλοπυριτικό γυαλί που παίρνει μια μπλε απόχρωση από ίχνη δισθενούς σιδήρου» διευκρινίζει η χημικός. Ο σχηματισμός των νανοκρυστάλλων μαγνητίτη είναι αποτέλεσμα τόσο της σύστασης της πρώτης ύλης - δηλαδή της αργίλου - που χρησιμοποιείται για την παρασκευή της βαφής των αγγείων όσο και μιας σχολαστικής διαδικασίας όπτησης σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες.

Αργιλόχρωμα αυστηρών προδιαγραφών

Ας πάρουμε όμως τα πράγματα από την αρχή. Η βαφή των αττικών αγγείων είναι ουσιαστικά ένα αργιλόχρωμα -παρασκευάζεται δηλαδή από άργιλο. Οχι όμως από οποιαδήποτε άργιλο, όπως έχουν ανακαλύψει οι επιστήμονες. Οι κεραμείς της αρχαίας Αθήνας επέλεγαν με μεγάλη προσοχή την πρώτη ύλη τους ανάλογα με το αποτέλεσμα που ήθελαν να επιτύχουν - πράγμα που σημαίνει ότι γνώριζαν πολύ καλά τις ιδιότητές της - και αυτό φαίνεται ακόμη και από το γεγονός ότι χρησιμοποιούσαν διαφορετική άργιλο για τη βαφή και διαφορετική για το σώμα των αγγείων τους.

Για να δώσει η βαφή το επιθυμητό άψογο μελανό υάλωμα, η πρώτη ύλη της έπρεπε να είναι μια άργιλος πλούσια σε αργιλικά ορυκτά, σίδηρο και κάλιο και φτωχή σε οξείδια του ασβεστίου (έτσι μόνο μπορούσε να παραγάγει τις αντιδράσεις που οδηγούν στον σχηματισμό του μαγνητίτη). Παράλληλα έπρεπε όταν αναμειγνυόταν με νερό να σχηματίζει ένα κολλοειδές αιώρημα (ένα αιώρημα με κόκκους μικρότερους των 0,3 μικρών που θεωρητικά μένει εν αιωρήσει επ' άπειρον). Το αιώρημα αυτό όταν συμπυκνωνόταν έδινε μια υπέρλεπτη «αργιλική βαφή» (έναν «μπαντανά», όπως το λένε παραδοσιακά κεραμείς και αγγειοπλάστες) με την οποία διακοσμούνταν τα αγγεία που είχαν πλαστεί στον τροχό και στη συνέχεια ψήνονταν με μια πολύ συγκεκριμένη διαδικασία και σε πολύ συγκεκριμένες θερμοκρασίες.

Τριπλό ψήσιμο σε διαφορετικές θερμοκρασίες

Η διαδικασία της όπτησης περιλάμβανε τρία στάδια: οξείδωσης, αναγωγής και πάλι οξείδωσης, όπως θα σας πουν οι ειδικοί. Στο πρώτο στάδιο της οξείδωσης ανέβαζαν τη θερμοκρασία του φούρνου με την παροχή οξυγόνου: ο θάλαμος όπου ψήνονταν τα αγγεία επικοινωνούσε με το κάτω μέρος, όπου καίγονταν τα ξύλα, ενώ ένα άνοιγμα από επάνω άφηνε να φύγουν τα αέρια που παράγονταν από την καύση. Οταν έφθαναν στην επιθυμητή θερμοκρασία και η βαφή άρχιζε να υαλοποιείται, σφράγιζαν τον κλίβανο διακόπτοντας την παροχή οξυγόνου και μειώνοντας με τον τρόπο αυτόν τη θερμοκρασία.

Σε αυτό το στάδιο, της αναγωγής, σχηματίζονται οι νανοκρύσταλλοι του μαγνητίτη και παράγεται το μαύρο χρώμα. Η τελική φάση της οξείδωσης, όπου ανέβαινε και πάλι η θερμοκρασία, ήταν απαραίτητη για να επιτευχθεί η χρωματική αντίθεση του μελανού πάνω στο ερυθρό υπόβαθρο. «Στο στάδιο της οξείδωσης έχουμε το οξείδιο του τρισθενούς σιδήρου, τον αιματίτη, που είναι κόκκινο. Στο στάδιο της αναγωγής δημιουργείται ένας σπινέλιος, ο μαγνητίτης, που έχει θέσεις δισθενούς και τρισθενούς σιδήρου και είναι μαύρος, ενώ παράλληλα το στρώμα της βαφής υαλοποιείται» εξηγεί η κυρία Αλούπη. «Στο τελευταίο στάδιο της επανοξείδωσης χρειάζεται προσοχή ώστε να μην ανέβει πολύ η θερμοκρασία γιατί το υάλωμα θα ξανακοκκινίσει».

Μάτι-θερμόμετρο!

Το εύρος θερμοκρασιών για το οποίο μιλάμε είναι πολύ μικρό. «Η καλύτερη ποιότητα αυτού του υλικού επιτυγχάνεται σε θερμοκρασίες από 880 ως 950 βαθμούς» τονίζει η ερευνήτρια. Πώς μπορούσαν στην αρχαιότητα, χωρίς θερμόμετρα και θερμοστάτες, να υπολογίσουν τη θερμοκρασία του φούρνου με τόση ακρίβεια; Με το μάτι, μας απαντά η ειδικός, και αυτός ήταν ένας λόγος για τον οποίο η δουλειά του «ψήστη» σε ένα εργαστήριο κεραμικής ήταν πολύ σημαντική: «Αν μιλήσετε με παραδοσιακούς κεραμίστες, που έψηναν σε φούρνο με ξύλα, ξέρουν πολύ καλά τις κατάλληλες θερμοκρασίες από τη λεγόμενη ακτινοβολία μέλανος σώματος - την ακτινοβολία που εκπέμπει ένα σώμα όταν πυρακτώνεται. Ο έμπειρος κεραμέας από το χρώμα του φούρνου καταλαβαίνει ποια είναι η κατάλληλη θερμοκρασία. Στους 720 με 730 βαθμούς ο φούρνος γίνεται πορτοκαλί, στους 800 αρχίζει και κοκκινίζει και μετά αρχίζει να ασπρίζει. Στους 950 βαθμούς ο φούρνος λάμπει εσωτερικά. Στους 1.000 είναι κατάλευκος».

Ολα αυτά υποδηλώνουν ότι οι αρχαίοι κεραμείς της Αττικής δεν διέθεταν μόνο ταλέντο αλλά και ένα πολύ υψηλό επίπεδο τεχνολογίας. «Και ένα τέτοιο υψηλό επίπεδο δείχνει συνειδητότητα και στην επιλογή των υλικών τους και αυτό δεν φαίνεται μόνο στη βαφή αλλά και στα υλικά που χρησιμοποιούσαν για το σώμα. Είναι τυποποιημένα και για τον λόγο αυτό θα πρέπει ίσως να σκεφτόμαστε μια κεντρική διάθεση» υπογραμμίζει η κυρία Αλούπη.

Ενα χώμα για πηλό και για... τσιμέντο

Αυτή η λίμνη του Πανάκτου, σε μια έκταση μεταξύ Αττικής και Βοιωτίας που σήμερα εκμεταλλεύεται ο όμιλος Τιτάν, αποτέλεσε πηγή αργίλου για το μαύρο υάλωμα των αττικών αγγείων.



Ειδικά η άργιλος της βαφής έπρεπε να είναι μια ιλλιτική άργιλος, πλούσια σε οξείδια του σιδήρου, με χαμηλό ασβέστιο και χωρίς οργανικά υλικά ή μαρμαρυγία. Λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά αυτά η ερευνήτρια προσπάθησε να εντοπίσει στην Αττική κοιτάσματα με κοκκινοχώματα από τα οποία θα μπορούσε να προέρχεται: ένας «υποψήφιος» εντοπίστηκε σε μια λίμνη στο οροπέδιο του Πανάκτου, μεταξύ Αττικής και Βοιωτίας, σε μια έκταση που σήμερα εκμεταλλεύεται η τσιμεντοβιομηχανία Τιτάν. Για να πιστοποιηθεί ωστόσο η προέλευση της αργίλου από ένα συγκεκριμένο μέρος πρέπει να γίνει σύγκριση ιχνοστοιχείων σε αρχαία και σύγχρονα δείγματα - κάτι το οποίο με τις υπάρχουσες τεχνικές δεν φαινόταν μέχρι πρότινος εφικτό.

Σε μια πρόσφατη συνεργασία με τους ερευνητές του εργαστηρίου του επιταχυντή ATOMKI-HAS της Ουγγαρίας οι κυρίες Αλούπη και Αρτεμη Χαβιαρά, η οποία κάνει τη διδακτορική διατριβή της στη «Θέτις» στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος Marie-Curie NARNIA, κατόρθωσαν να προχωρήσουν σε μια πρώτη ανάλυση δειγμάτων όχι μόνο από το Πάνακτο, αλλά και από την Ανατολική Αττική, το Μαρκόπουλο, το Κορωπί και άλλες γύρω περιοχές. «Μόλις πρόσφατα βγήκαν τα πρώτα αποτελέσματα» λέει η ειδικός. «Εχουμε αναλύσει 45 δείγματα, αρχαία και νέα, και βλέπουμε πώς αυτά ομαδοποιούνται. Δείχνουν ότι υπάρχουν παραπάνω από μία τοποθεσίες που μας δίνουν καλής ποιότητας υάλωμα, το οποίο είναι συγκρίσιμο με τα αρχαία ως προς τα ιχνοστοιχεία, και τώρα είμαστε στο στάδιο που πρέπει να αυξήσουμε τη στατιστική μας».

Συνθέτοντας αυτές τις πληροφορίες, σε συνδυασμό και με άλλες έρευνες (μια εγκατάσταση πιθανώς παραγωγής αργιλόμαζας που έχει ανασκαφεί στον Αγιο Κοσμά από τη Β' ΕΠΚΑ πιστεύεται π.χ. ότι μάλλον τροφοδοτούσε τους κεραμείς από τη Μυκηναϊκή εποχή για να φτιάξουν μεγάλα αγγεία σε σχήμα «μπανιέρας» που διετίθεντο στον Αργοσαρωνικό), ίσως σε λίγο να έχουμε στα χέρια μας έναν πολύτιμο για τους αρχαιολόγους και για όσους ασχολούνται με την πιστοποίηση της αυθεντικότητας «χάρτη του πηλού» της αρχαίας Αττικής. Ενός πηλού ο οποίος δεν έπαιξε καθοριστικό ρόλο μόνο στη βαφή, αλλά και στο σώμα και στον συνδυασμό τους. Γιατί όπως μας λέει η κυρία Αλούπη, οι απόπειρες αγγείων με σώμα από πηλό από άλλες περιοχές (π.χ. την Κόρινθο) τις περισσότερες φορές δεν δίνουν το κατάλληλο «υπόστρωμα»: η βαφή δεν εφαρμόζει καλά σε αυτά και ξεφλουδίζει.

Από το Ιράκ ως τη Γερμανία

Ανάλογα προβλήματα φαίνεται ότι αντιμετώπιζαν και οι σύγχρονοί τους τεχνίτες - ή καλλιτέχνες; - όταν προσπαθούσαν να μιμηθούν τα αγγεία των αθηναίων κεραμέων. Το εγχείρημα - το οποίο ουδέποτε πέτυχε - δεν αποτελούσε μόνο ζήτημα γοήτρου αλλά και μεγάλου εμπορικού κέρδους. Με τον ερυθρόμορφο ρυθμό οι Αθηναίοι εισήγαγαν όπως μας λέει ο Δημήτρης Παλαιοθόδωρος, επίκουρος καθηγητής Κλασικής Αρχαιολογίας στο Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, μια καινοτομία η οποία τους χάρισε την απόλυτη κυριαρχία στις αγορές του εξωτερικού και ιδιαίτερα στις πλούσιες αγορές της Ιταλίας. «Ο ερυθρόμορφος ρυθμός φαίνεται να είχε μεγάλη επιτυχία σε όλες τις αγορές όπου δραστηριοποιήθηκε το εμπόριό του εκτός από αυτές της Ελλάδας, όπου οι πελάτες φαίνεται ότι ήταν πιο συντηρητικοί και για μεγάλο χρονικό διάστημα συνέχισαν να προτιμούν τον μελανόμορφο» αναφέρει.

Οι πληροφορίες που υπάρχουν σχετικά με το εμπόριο αυτό καθαυτό είναι περιορισμένες, όμως οι αρχαιολόγοι εικάζουν ότι στο εξωτερικό οι έμποροι θα πρέπει πολλές φορές να πουλούσαν τα περιζήτητα αγγεία πολύ πιο ακριβά από ό,τι τα αγόραζαν - πρακτική που άλλωστε συνεχίζεται ως τις μέρες μας. Μέχρι πού έφθανε η «γοητεία» τους; «Εχουν βρεθεί από το Ιράκ ως τη Γερμανία» λέει ο κ. Παλαιοθόδωρος. «Εχουν βρεθεί στη Βαγδάτη, στη Σαξονία, στη Γεωργία, στον Εύξεινο Πόντο, ως το Σουδάν. Οπου υπήρχαν διαδρομές, δηλαδή σε όλη τη Μεσόγειο και σε μεγάλο μέρος της ενδοχώρας της Μεσογείου. Και είναι χαρακτηριστικό ότι όταν η Αθήνα ήταν σε πόλεμο, ας πούμε με την Περσική Αυτοκρατορία, οι εχθροί της συνέχιζαν να αγοράζουν τα αγγεία της».

Σήμερα φυσικά δεν μπορεί να μιλάει κανείς για αγοραστές, όμως οι θαυμαστές των ελληνικών αγγείων έχουν εξαπλωθεί σε όλη την υφήλιο, κάτι το οποίο η κυρία Αλούπη θεωρεί απολύτως δικαιολογημένο. «Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι τα αττικά αγγεία κατέχουν μια ιδιαίτερη θέση στην ιστορία της "κεραμικής τέχνης"» λέει. «Αν μπορούσαμε να βγούμε τελείως έξω από την Ιστορία, την αρχαιολογία, από το γεγονός ότι είμαστε Ελληνες, ότι έχει πήξει το μάτι μας να τα βλέπουμε σε όλα τα μουσεία, στα βιβλία, στην τουριστική αγορά, αν βγαίναμε τελείως έξω και ήμασταν ας πούμε Γιαπωνέζοι και τα βλέπαμε για πρώτη φορά, δεν θα λέγαμε "Μα τι καταπληκτικά κόμικ είναι αυτά!";».

Αρχαίο πυρέξ υψηλής τεχνολογίας
Η εξαιρετική ποιότητα των αττικών αγγείων, όπως και τα άλλα σπουδαία δείγματα κεραμικής που προηγήθηκαν, οφείλεται για τον Βασίλη Κυλίκογλου, ερευνητή Α' στο Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, σε μια μακρά παράδοση που μεταδιδόταν επί χιλιετίες και βελτιωνόταν από γενιά σε γενιά. Στο εργαστήριό του ο ερευνητής μελετά τα αρχαία κεραμικά από την άποψη των θερμικών και μηχανικών ιδιοτήτων τους. Στόχος, μεταξύ άλλων, η ανάπτυξη νέων δομικών υλικών. «Εξετάζουμε τις διάφορες συνταγές που χρησιμοποιούσαν οι αρχαίοι για να κατασκευάσουν κεραμικά ανάλογα με τη χρήση στην οποία θα τα υπέβαλλαν» λέει. «Οι κυριότερες χρήσεις έντονης καταπόνησης ενός κεραμικού είναι είτε όταν χρησιμοποιείται ως μεταφορικό αγγείο, όπως είναι οι αμφορείς, είτε σε διαδικασίες που έχουν να κάνουν με τη φωτιά - δηλαδή μεταλλουργία, όπτηση και προετοιμασία φαγητού».

Οι αρχαίοι κεραμείς χρησιμοποιούσαν διαφορετικές αργίλους ανάλογα με τη χρήση για την οποία προοριζόταν το αγγείο και τις εμπλούτιζαν καταλλήλως. «Εβαζαν μέσα στον πηλό εγκλείσματα σε ποσότητα και μέγεθος που καθιστούσαν τα κεραμικά κατάλληλα για τη χρήση που ήθελαν». Για να επιτύχουν αμφορείς που ήταν ανθεκτικοί στις προσκρούσεις και δεν έσπαζαν εύκολα κατά τη μεταφορά των προϊόντων, π.χ. με τα πλοία, χρησιμοποιούσαν άμμο. «Ετσι» λέει ο κ. Κυλίκογλου «υξάνεται η ανθεκτικότητα, ακόμη και αν χτυπηθούν μπορεί να δημιουργηθεί μια μικρή ρωγμή, αλλά αυτή η ρωγμή δεν θα διαδοθεί, όπως στο γυαλί». Η αντοχή στη φωτιά, σε κεραμικά που θα χρησιμοποιούνταν για τη μαγειρική ή για τη χύτευση μετάλλων, απαιτούσε πιο «μελετημένη» τεχνική.

Κατ' αρχήν, ανάλογα με το αν ήθελαν το κεραμικό να «ανεβάζει» τη θερμοκρασία γρήγορα ή να την «κρατάει» (και να σιγοψήνει, ας πούμε, αν ήταν μια χύτρα), χρησιμοποιούσαν άργιλο που περιείχε ασβέστιο. Για να δώσουν μεγαλύτερη πυραντοχή πρόσθεταν στον πηλό εγκλείσματα από χαλαζία, αστρίους ή φυλλίτες. «Τα τελευταία εγκλείσματα ήταν πεπλατυσμένα» διευκρινίζει ο ειδικός. «Αυτά τα πεπλατυσμένα σαν φύλλα εγκλείσματα αν τα πλάσει ο κεραμέας προσανατολίζονται παράλληλα με τα τοιχώματα και έτσι δρουν ως θερμομόνωση. Επαιρνε λίγο παραπάνω η χύτρα να ζεσταθεί, όμως διατηρούσε τη θερμοκρασία της για πάρα πολύ χρόνο».

Στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος οι διαπιστώσεις αυτές δεν περιορίζονται απλώς σε μια καλή γνώση του παρελθόντος, αλλά «περνούν» και στο μέλλον, αφού χρησιμοποιούνται ως βάση για την ανάπτυξη νέων υλικών «Μια εφαρμογή, έχουμε και ένα πρόγραμμα γι' αυτό, είναι ότι προσπαθούμε να δημιουργήσουμε κονιάματα» εξηγεί ο κ. Κυλίκογλου. «Εγκλείουμε μέσα θραύσματα κεραμικών τα οποία όμως δεν είναι τυχαία, δεν παίρνουμε δηλαδή οποιοδήποτε κεραμικό - αν πάρει κάποιος π.χ. τούβλα και τα σπάσει δεν θα έχει το ίδιο αποτέλεσμα. Γνωρίζοντας από την αρχαία τεχνολογία σε ποια θερμοκρασία το κεραμικό έχει τις καλύτερες ιδιότητες, προσδίδουμε στα κονιάματα αυτά καλύτερες αντοχές κατά το πήξιμο, γιατί δημιουργούνται υδραυλικές φάσεις ανάμεσα στο κεραμικό και στον ασβέστη, αλλά και καλύτερες θερμομονωτικές ιδιότητες».

Τα «καλά» σερβίτσια

Αναθηματικός πίνακας από τα Πεντεσκούφια της Κορίνθου: η δουλειά του «ψήστη» ήταν πολύ σημαντική για την τελική ποιότητα του αγγείου.



Αν σήμερα τα «ντιζάιν» σκεύη σας φέρουν την υπογραφή του οίκου Alessi και τα σερβίτσια σας αυτή του Versace ή του Armani, κάποτε τα πράγματα λειτουργούσαν αντίστροφα: οι αρχαίοι κάτοικοι της Ιταλίας, και περισσότερο από όλους οι Ετρούσκοι, δεν διανοούντο «καλό» συμπόσιο χωρίς τα απαραίτητα ερυθρόμορφα αττικά αγγεία. «Ηταν τα δικά μας αντίστοιχα σκεύη πολυτελείας» λέει μιλώντας στο «Βήμα» ο Μιχάλης Τιβέριος, ακαδημαϊκός και καθηγητής Κλασικής Αρχαιολογίας στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. «Είχαν τα καθημερινά σερβίτσια και είχαν και τα σερβίτσια για τις επίσημες εκδηλώσεις του σπιτιού - π.χ. για ένα συμπόσιο. Δεν είναι τυχαίο ότι τα περισσότερα σχήματα που εξάγονταν σχετίζονται με το συμπόσιο ως προς τη χρήση τους».

Πέρα από τα συμπόσια, τα αττικά αγγεία πολυτελείας αποτελούσαν επίσης πρώτης τάξεως αναθήματα σε ιερά αλλά και φόρο τιμής για τους νεκρούς. «Τα έβαζαν στους τάφους των αγαπημένων τους προσώπων αφού πίστευαν ότι η ζωή συνεχίζεται και επομένως θα τους ήταν χρήσιμα στον άλλο κόσμο» εξηγεί ο ακαδημαϊκός. Οπως διευκρινίζει, τα περισσότερα αγγεία που έχουν βρεθεί σε τάφους είναι μεταχειρισμένα. «Φέρουν σαφή ίχνη χρήσης που σημαίνει ότι τα χρησιμοποιούσε εν ζωή ο νεκρός - ή οι οικείοι του - και όταν πέθανε τα έβαλαν στον τάφο. Υπάρχουν όμως και περιπτώσεις που αγγεία ολοκαίνουργια - "τσίλικα" ας μου επιτραπεί η έκφραση - πήγανε κατ' ευθείαν στον τάφο, ως κτέρισμα. Πιθανόν να πρόκειται για περιπτώσεις κατά τις οποίες οι συγγενείς του νεκρού συνέβαινε να μην διέθεταν κατά τη στιγμή του θανάτου του αγγεία πολυτελείας. Ετσι του αγόραζαν καινούργια».

Τα αττικά ερυθρόμορφα αγγεία κυριάρχησαν στις διεθνείς αγορές από τις τελευταίες δεκαετίες του 6ου ως τα τέλη του 4ου αιώνα π.Χ.. Ωστόσο οι Αθηναίοι κεραμείς σε πολύ λίγες περιπτώσεις κέρδισαν χρήμα και κοινωνική αναγνώριση. «Το επάγγελμα του κεραμέα δεν ήταν ποτέ προσοδοφόρο» μας λέει ο κ. Τιβέριος. «Αν έχετε διαβάσει συνεντεύξεις παλιών σιφνίων τσουκαλάδων, πολλοί λένε ότι καμία κοπέλα του νησιού δεν ήθελε να τους παντρευτεί. Ε, κάτι τέτοιο συνέβαινε συνήθως και στην αρχαιότητα».

Οι κεραμείς της Αττικής που δεν ήταν δούλοι ή μέτοικοι αλλά Αθηναίοι πολίτες μάλλον ανήκαν, τις περισσότερες φορές, στις χαμηλότερες κοινωνικές τάξεις των θητών και των ζευγιτών. «Η κακή εικόνα του επαγγέλματος του κεραμέα φαίνεται ότι δεν ίσχυε για την Αθήνα στα τέλη του 6ου και στις αρχές του 5ου αιώνα π.Χ.. Είναι η εποχή που αθηναίοι κεραμείς προσφέρουν πανάκριβα αναθήματα επάνω στην Ακρόπολη» προσθέτει ο καθηγητής. «Τα χρόνια αυτά πρέπει να μοσχοπουλούσαν τα προϊόντα τους στους Ετρούσκους. Είναι η μόνη περίοδος όπου φαίνεται ότι απέκτησαν όχι μόνο χρήμα αλλά και κοινωνική αναγνώριση αφού εκτός των άλλων συναναστρέφονταν και γνωστά πρόσωπα της αθηναϊκής κοινωνίας όπως ο γνωστός στρατηγός Λέαγρος».

Από τον Wedgwood στο Calgon
Ο μεγάλος άγγλος κεραμέας Τζοσάια Γουέτζγουντ - ιδρυτής του γνωστού οίκου πορσελάνης - ήταν από τους πρώτους που μελέτησαν και προσπάθησαν να αναπαραγάγουν τα αττικά αγγεία. Παρά τις ενδελεχείς προσπάθειές του ο Γουέτζγουντ τελικά δεν το πέτυχε. Αντ' αυτού παρήγαγε τους λεγόμενους «black basalts», σήμερα αγγεία συλλεκτικά και πανάκριβα που αποτελούν σήμα κατατεθέν του οίκου Wedgwood.

Ο αμερικανός χημικός Τζόζεφ Νομπλ από την πλευρά του πρότεινε στη δεκαετία του 1960 μια συνταγή παραγωγής μαύρου υαλώματος με… Calgon, η οποία κυριάρχησε επί τρεις και πλέον δεκαετίες, ιδιαίτερα στον αγγλόφωνο κόσμο. Κατά καιρούς διάφοροι - κυρίως αρχαιολόγοι και κεραμείς - έχουν υποστηρίξει ότι για να φτιάξουν τη βαφή τους οι αθηναίοι κεραμείς πρόσθεταν διάφορα «εξωτικά» υλικά - από στάχτη φυτών και τριμμένα κόκαλα ως ούρα ή αίμα ζώων. Η κυρία Αλούπη απορρίπτει όλες αυτές τις συνταγές, αφού τις δοκίμασε σχολαστικά κατά τη διάρκεια της διατριβής της στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος περίπου πριν από 20 χρόνια. Οι περισσότερες - όπως του Νομπλ - δεν δίνουν αποτέλεσμα όμοιας σύστασης με το πρωτότυπο ενώ όσες επιτυγχάνουν κάτι σχετικά κοντινό απαιτούν καλά ελεγμένες εργαστηριακές συνθήκες. «Μου είναι δύσκολο να φανταστώ ότι δίπλα σε κάθε αρχαίο εργαστήριο κεραμικής υπήρχε και ένα μικρό χημείο» λέει. Η μόνη τεχνική που ως τώρα φαίνεται να επιτυγχάνει πανομοιότυπο αποτέλεσμα ως προς τη σύσταση και την ποιότητα είναι η χρήση βαφής απλώς και μόνο με νερό και άργιλο σωστά επιλεγμένη από συγκεκριμένα σημεία της Αττικής. «Και αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να εξηγήσουμε γιατί το υλικό έχει πάντα σταθερή χημική σύσταση» τονίζει η ερευνήτρια. «Η σταθερή σύσταση του τελικού προϊόντoς ισοδυναμεί με σταθερή χρήση πρώτων υλών και σχολαστική και ακριβή διαδικασία επεξεργασίας τους. Και ποιος μπορεί να το κάνει αυτό καλύτερα από την ίδια τη φύση;»

ΤΟ ΒΗΜΑ