Η κατανόηση της έννοιας της ‘Αδράνειας’ είναι κομβική για την Κινηματική και συνδέεται άμεσα με την έννοια της ‘Δύναμης’.
α) Εξηγήστε γιατί δεν υφίσταται η έννοια της αδράνειας στον Αριστοτέλη
β) Περιγράψτε την εξέλιξη της έννοιας από τον Γαλιλαίο στον Ντεκάρτ και την τελική της διαμόρφωση από τον Νεύτωνα επισημαίνοντας τις μεταξύ αυτών διαφοροποιήσεις.

Απαντήσεις

α) Για την πλήρη περιγραφή της έννοιας της κίνησης στον Αριστοτέλη, θα πρέπει να αναφερθούμε συνοπτικά στο κοσμικό του σύστημα. Σύμφωνα με αυτό, το σύμπαν είναι σφαιρικό και αιώνιο, συγκροτεί δε μια τεράστια σφαίρα με πεπερασμένα άκρα, η οποία χωρίζεται σε δυο περιοχές, τη γήινη ή υποσελήνια φθαρτή περιοχή και την ουράνια των αιώνιων και αμετάβλητων κύκλων.

Το άφθαρτο του ουρανού πηγάζει αβίαστα, σύμφωνα με την αριστοτελική μέθοδο, από την αέναη κίνηση των πλανητών. Το ίδιο και η έννοια της φθοράς, ως κυρίαρχη διαδικασία στο περιβάλλον. Κεντρική σημασία αποκτά η έννοια της αλλαγής, της μεταβλητότητας, η οποία δύναται να μετατρέπει τη δυνατότητα σε πραγματικότητα. Τελικά, τα ορατά φαινόμενα είναι αυτά που προσδιορίζουν τη διαφορετική φύση μεταξύ ουρανού και γης.

Η υποσελήνια περιοχή αποτελείται από τέσσερα στοιχεία: φωτιά, αέρα, νερό και γη. Τα συστατικά στοιχεία του κόσμου τον γεμίζουν με πληρότητα. Έτσι η ύπαρξη του κενού καθίσταται αδύνατη.

Η γη και το νερό που είναι βαριά στοιχεία κινούνται προς το κέντρο του σύμπαντος, προς τα κάτω, ενώ ο αέρας και η φωτιά ως ελαφρά στοιχεία κινούνται προς τα επάνω. Κάθε στοιχείο έχει τη δική του φυσική θέση, την οποία, κατ’ αναλογία με τους ζώντες οργανισμούς, θα προσπαθήσει να καταλάβει σε περίπτωση που βίαια απομακρυνθεί από αυτήν. Η φυσική θέση μάλιστα κατέχει τόσο ισχυρό ρόλο ώστε να νοηματοδοτεί τα αντικείμενα: ένα στοιχείο είναι απολύτως πραγματικό μόνο στη φυσική του θέση. Οι θεμελιώδεις αρχές της αριστοτελικής θεωρίας δε θα μπορούσαν παρά να υπηρετούν την «οργανισμική» αυτή παραδοχή.

Για να υπάρχει κίνηση πρέπει να υπάρχει συνεχής επίδραση ενός κινούντος επί του κινούμενου σώματος. Δεν υπάρχει κίνηση χωρίς αιτία. Τα τελικά αίτια κατέχουν κεντρική θέση στην εξήγηση του φυσικού σύμπαντος. Εφόσον τα έμβια όντα φαίνεται ότι δρουν ή κατευθύνονται προς ένα τέλος ή σκοπό, τα άψυχα αντικείμενα θα συμπεριφέρονται παρόμοια. Θα διαθέτουν τις δικές τους κινήσεις και θα κινούνται ώστε να φτάσουν στον φυσικό τους τόπο. Τότε μόνο δε θα συντρέχει κανένας λόγος για να συνεχιστεί η κίνηση.

Οι απόψεις του Αριστοτέλη κυριάρχησαν μέχρι τον δέκατο έκτο αιώνα, παρά το ότι δεν αντιμετωπίστηκαν άκριτα. Κλονίστηκαν όμως σημαντικά όταν ο Γαλιλαίος διατύπωσε την έννοια της αδράνειας. Αν και η έννοια της αδράνειας για τον Γαλιλαίο δεν ταυτίζεται με τη σημερινή, γίνεται αντιληπτό ότι μια ιδιότητα λόγω της οποίας ένα σώμα τείνει να διατηρεί την κινητική του κατάσταση δεν απαιτεί κανένα κινούν σώμα ως αίτιο. Και το αριστοτελικό πρότυπο κίνησης που απαιτούσε ως αιτία το κινούν επί του κινούμενου σώματος, αδυνατούσε να την προβλέψει.

Σύμφωνα με ένα από τα επιχειρήματα του Αριστοτέλη, η κίνηση των σωμάτων είναι εγγεγραμμένη στη φύση τους. Τα σώματα επομένως αν αντιδρούσαν στη μεταβολή της κινητικής τους κατάστασης θα παράβαιναν, χωρίς μάλιστα κάποια ορατή αιτία, την ίδια τους τη φύση. Εξάλλου, για ένα σώμα το οποίο τείνει να φτάσει στον φυσικό του τόπο ώστε να «εκπληρώσει» τον σκοπό της κίνησης του, δε θα εξυπηρετούσε σε τίποτα η ανάπτυξη μιας δύναμης που αντιστέκεται στον σκοπό αυτό.

β) H εξέλιξη των απόψεων για την κίνηση υπέστη μια μακρά και βαθμιαία αλλαγή των αντιλήψεων κατά τη διάρκεια του Μεσαίωνα, για να φτάσουμε στην Επιστημονική Επανάσταση και στον Γαλιλαίο, ο οποίος αντιτάχθηκε στο αριστοτε-λικό δόγμα.

Η έννοια της κίνησης κατά τον Γαλιλαίο είναι ακόμα απαλλαγμένη από την έρευνα των ίδιων των αιτιών της. Εξάλλου, η επιρροή της αριστοτελικής θεωρίας δεν είχε εξαλειφθεί οριστικά, επομένως πρόσφορο έδαφος θα έβρισκε ασφαλώς πιο εύκολα η ποσοτική περιγραφή της κίνησης των σωμάτων παρά η δυναμική.

Το είδος κίνησης που έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην κινηματική ήταν η ελεύθερη πτώση. Ο Γαλιλαίος τη μελέτησε συστηματικά αφού πρώτα την απάλλαξε από την έννοια της εσωτερικής αντίστασης. Καθοριστικό ρόλο απόκτησε το ενεργό βάρος που ορίστηκε ως το βάρος που προκύπτει από τη διαφορά ειδικού βάρους σώματος και ειδικού βάρους του μέσου.

Μια από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις του ήταν ότι κατά τη φυσική ελεύθερη πτώση ένα σώμα επιταχύνεται προς τη γη με σταθερό ρυθμό. Το κριτήριο της απλότητας που υιοθέτησε, τον οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η ταχύτητα θα αυξάνεται κατά τον απλούστερο δυνατό τρόπο: ίσες αυξήσεις σε ίσα χρονικά διαστήματα και μάλιστα ανεξάρτητα της σύστασης, του βάρους, του όγκου και του σχήματος των σωμάτων. Τα πειράματα του κεκλιμένου επιπέδου επιβεβαίωσαν τον ισχυρισμό του.

Η οριζόντια βολή και η μελέτη της κίνησης των βλημάτων αποτέλεσαν το επόμενο πεδίο μελέτης. Αποφεύγοντας και εδώ τη χρήση της έννοιας της δύναμης, διαπίστωσε ότι η υπόθεση της ανεξάρτητης οριζόντιας και κατακόρυφης κίνησης τον οδήγησε σε αποτελέσματα που συμφωνούν με την παρατήρηση.

Η πρώτη ουσιαστική προσπάθεια για το συσχετισμό της κίνησης με τα αίτιά της έγινε από τον Descartes, ο οποίος υποστήριξε ότι για να κινηθεί ένα σώμα χρειάζεται την επίδραση κάποιας εξωτερικής δύναμης. Το ίδιο το σώμα δεν έχει τη δύναμη να κινηθεί. Αυτή όμως η προσπάθεια για διαφορετική θεώρηση σε σχέση με το κινούν σώμα του Αριστοτέλη και την αποφυγή της έννοιας της δύναμης από τον Γαλιλαίο, αν και ουσιώδης, μάλλον έμεινε ημιτελής. Η προσέγγισή του όμως παραμένει πιο επιστημονική από τις εσωτεριστικές ή μεταφυσικές ιδιότητες της ύλης που έως τότε επικρατούσαν.

Ένα επιπλέον στοιχείο διαφοροποίησης που εισήγαγε ο Descartes έχει να κάνει με το πλαίσιο αναφοράς. Ακόμη και όταν μόνο ένα σώμα κινείται, σε σχέση με κάτι άλλο που ηρεμεί, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι καθώς απομακρύνονται μεταξύ τους συμμετέχουν ισότιμα στην κίνηση (σχετική κίνηση).

H κίνηση αλλά και η ηρεμία θεωρούνται πλέον καταστάσεις της ύλης, η διατήρηση των οποίων είναι στη φύση των σωμάτων. Έτσι κάθε σώμα έχει την ιδιότητα να αντιστέκεται στην αλλαγή της κατάστασής του και η έννοια της αδράνειας, η οποία πρωτοεμφανίστηκε στο έργο του Γαλιλαίου, αρχίζει να μορφοποιείται και να αποτελεί τον πρόδρομο του αντίστοιχου νευτώνειου νόμου.

Η εισαγωγή της δυναμικής στη μελέτη της κινηματικής γίνεται από τον Νεύτωνα. Η εξέταση της αιτίας των διαφόρων καταστάσεων της κίνησης αποτελεί όχι μόνο το κυριότερο στοιχείο διαφοροποίησης σε σχέση με τις προγενέστερες θεωρήσεις αλλά και μια δύσκολη απόπειρα, ιδιαίτερα όταν πρέπει να αποκτήσει ποσοτική διάσταση. Το εγχείρημα για την εισαγωγή της ποσότητας της κίνησης ανοίγει το κεφάλαιο της ορμής καθώς και τον δρόμο για την ολοκλήρωση της έννοιας της αδράνειας. Στο βαθμό που υφίσταται ποσότητα κίνησης, θα είναι υπεύθυνη για την τάση που έχει το κινούμενο σώμα να διατηρεί την κινητική του κατάσταση.

Παρά τις συμβάσεις στους νόμους της επιτάχυνσης και της σύνθεσης δυνάμεων, η κινηματική απέκτησε τα μεγέθη που θα καθορίζουν εφεξής την κίνηση ενός σώματος (δύναμη, μάζα και επιτάχυνση), καθώς και τους νόμους που τη διέπουν.

Βιβλιογραφία

1. Καλδής B., Φυσικές Επιστήμες: Ιστορία και Φιλοσοφία – Εγχειρίδιο Μελέτης, ΕΑΠ, Κεφ. 3, σελ. 67-70, 2005.

2. Γαβρόγλου K., Ιστορία της Φυσικής και της Χημείας, Εκδόσεις ΕΑΠ, Κεφ. 3, σελ. 131-159, 2003.
3. Cushing J., Φιλοσοφικές Έννοιες στη Φυσική, Leader Books, Κεφ. 2, Σελ. 19-28, Κεφ. 6, σελ. 93-106, Κεφ. 7, Σελ. 125-131, 2003.