5/3/13
14/2/13
Εκ Πειραιως

"Όλα μπορεις να τα δεις και να τα κανεις στον Πειραιά,
όλα εκτός από ένα, να κάνεις τον ζόρικο"
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους κάποιος που έχει μεγαλώσει
στην Αθήνα ή σε άλλο γεωγραφικό μήκος και πλάτος του λεκανοπεδίου της
Αττικής δεν πρόκειται να καταλάβει ποτέ πλήρως την ιδιαίτερη
ψυχογεωγραφία της πόλης του Πειραιά και των προαστίων του. Όπως, επίσης,
εξίσου πολλοί είναι οι λόγοι για τους οποίους οι μη γνώστες του
«λιμανιού» δεν θα σταματήσουν ποτέ να κριτικάρουν την «υπερβολική»
μυθική αχλή που το σκεπάζει.
Τα στερεότυπα που ακολουθούν το όνομα «Πειραιάς» είναι γνωστά, για να
μην πούμε τετριμμένα: το λιμάνι και οι μαουνιέρηδες, τα καμπαρέ και οι
οίκοι ανοχής της Τρούμπας, οι ρεμπέτες της Δραπετσώνας και τα
κουτσαβάκια της Παλιάς Κοκκινιάς, η ιχθυόσκαλα του Κερατσινίου και τα
ναυπηγεία του Περάματος, οι περαστικοί ναύτες και τα σκοτεινά μπαρ, ο
Τσαρούχης και η σχολή Ναυτικών Δοκίμων, το Χατζηκυριάκειο και τα
βραχάκια της Πειραϊκής, το ρολόι και η πύλη των λεόντων, ο Σκυλίτσης και
το δημοτικό θέατρο, τα μηχανουργεία και ο Άγιος Διονύσιος, τέλος το
ύστατο σύμβολο-έμβλημα της πόλης: ο Ολυμπιακός,
το μοναδικό αυτό φαινόμενο στα χρονικά της νεότερης ιστορίας της
Ελλάδας, το τόσο βαθιά σφηνωμένο και συρραμμένο στην πειραϊκή
προλεταριακή ιδιοσυγκρασία και συνείδηση.
Και άλλες πόλεις της Ελλάδας έχουν ως φυσικό όριο τη θάλασσα, σε
καμία όμως από αυτές η θάλασσα δεν εκβάλλει τόσο μέσα στο νωτιαίο μυελό
των κατοίκων όσο η θάλασσα του Πειραιά, σε σημείο μάλιστα ώστε ο ένας να
είναι η φυσική συνέχεια του άλλου. Και άλλες πόλεις υπήρξαν σημαντικοί
εμπορικοί δίαυλοι, καμία όμως από αυτές δεν φέρει την ασύλληπτη
πληθωρικότητα εικόνων, αισθήσεων, βιωμάτων και ερεθισμάτων του Πειραιά.
Αρκεί μία σύντομη – επί της ουσίας όμως – βόλτα για να διαπιστώσει
κανείς τις ηχηρές αντιθέσεις σε κάθε βήμα και σε κάθε μέτρο που διανύει.
Τα παραπάνω δεν είναι ούτε το 1/1000 της βιωματικής έντασης την οποία
αποκομίζει κανείς από την ανάγνωση του τελευταίου
«πονήματος-παθήματος», με την κυριολεκτική σημασία του όρου, του
συγγραφέα Διονύση Χαριτόπουλου με τίτλο Εκ Πειραιώς, στο οποίο
επιχειρείται μία μυθιστορηματική αποτύπωση της πειραιώτικης
ανθρωπογεωγραφίας της περιόδου 1947-1967.
Έχοντας περάσει ο ίδιος «δια Πειραιώς και σιδήρου» ως μικρό παιδί στα
Μανιάτικα, έχει πει σε σχετικά πρόσφατη συνέντευξή του στην «Εφημερίδα
των συντακτών»:
«Όταν άλλαξα περιβάλλον, όταν έφευγα από τη γειτονιά για να πάω
σ' ένα πολύ καλό σχολείο στο Πασαλιμάνι, συνειδητοποίησα ότι υπάρχει κι
ένας κόσμος διαφορετικός. Ότι δεν είναι όλα προς θάνατο. Ότι οι διαφορές
δεν λύνονται με τα μαχαιρώματα. Για καιρό πάταγα σε δυο βάρκες. Ένιωθα
ότι έπρεπε να εφεύρω άλλα όπλα επιβίωσης. Και ισορρόπησα.
Το δικό μου υλικό διαμόρφωσης ήταν βιωματικό. Το θέμα είναι πώς
το διαχειρίζεσαι μετά, όταν ανακαλύπτεις την ανάγκη της επιβίωσης. Εγώ
ήμουν εντελώς στο δρόμο. Εκεί που μπορείς να χαθείς άνετα.
Δεν έγινε, κι αυτό οφείλεται κυρίως στην τύχη, στις συμπτώσεις,
στις δεξιότητες που ενδεχομένως είχα αναπτύξει, ίσως και στο καλό
γονίδιο. Δυο-τρεις φορές παραλίγο να βρεθώ απ" την άλλη μεριά. Ή γίνεσαι
αστρίτης ή χάνεσαι. Στην πορεία βέβαια χρειάστηκε να πετάξω πολλά
αγκάθια.
Αν διαφωνούσε κάποιος μαζί μου -άντρας εννοώ- η πρώτη σκέψη ήταν
να τον δείρω. Έμαθα σιγά σιγά να συζητάω, να καταλαβαίνω ότι υπάρχει
διαφορετική άποψη, ότι ο άλλος έχει δικαίωμα να πιστεύει ό,τι θέλει.
Συγχρόνως έφερα τη σκευή του βιώματος. Κυκλοφορούσα σαν οπλισμένος
ανάμεσα σε άοπλους χωρίς να το δείχνω.
Τι να μου πουν, τι να με φοβίσει μετά τη ζωή στα Μανιάτικα; Οταν
βγήκα από κει δεν υπήρχε τίποτα που να νομίζω ότι δεν μπορώ να το κάνω.
Ανθυπολοχαγός στον στρατό, πέρασα ένα σχολείο ανορθοδόξου πολέμου στη
Ρεντίνα που είχε μότο: όποιος τα καταφέρει, δεν θα φοβάται τίποτα. Εγώ
όμως είχα ήδη περάσει διά Πειραιώς και σιδήρου».
Γεωγραφικά εκτοπισμένος εδώ και καιρό από την τοπική «ατμόσφαιρα» και
το ιδιάζον «κλίμα» του Πειραιά, ο Χαριτόπουλος μπορεί πλέον να
συλλαμβάνει και να αναπλάθει με τη συγγραφική διαίσθησή του το μεδούλι
αυτού του τόσο ιδιαίτερου αστικού, πληθυσμιακού και πολιτισμικού
μορφώματος. Ως εάν μονάχα μέσω της απόστασης να μπορεί να επιτευχθεί η
απόλυτη εγγύτητα.
Ίσως τελικά για να ανακαλύψει κανείς τις ρίζες του, πρέπει να τις
εγκαταλείψει.
Πόσο μάλλον όταν αυτές είναι βαθιά βυθισμένες στην πετρώδη
και διαβρωμένη από την αλμύρα γη του Πειραιά, ενός λιμανιού που σε
ιστορικό βάθος δεν είναι ούτε Νάπολη, ούτε Μασσαλία, ούτε Μάντσεστερ,
ούτε Λίβερπουλ, αλλά και οι τέσσερις τους μαζί.
Πηγή: iefimerida.gr
14/12/12
ΤΕΧΝΗ & ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ: από την αισθητική της Τέχνης στη λογική των Μαθηματικών
"ΤΕΧΝΗ & ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ: από την αισθητική της Τέχνης στη λογική των Μαθηματικών"
23 Μαρτίου 2012 - 31 Μαίου 2013
23 Μαρτίου 2012 - 31 Μαίου 2013
Παρασκευή: 13:00-21:00,
Σάββατο-Κυριακή: 11:00-19:00,
Δευτέρα-Πέμπτη: κλειστά
Σάββατο-Κυριακή: 11:00-19:00,
Δευτέρα-Πέμπτη: κλειστά
Επιμέλεια Έκθεσης: Απόστολος Παπανικολάου, Άρης Μαυρομμάτης
Μαθηματικοί
Το Μουσείο Ηρακλειδών παρουσιάζει από 23 Μαρτίου 2012, έκθεση επιλεγμένων από τις συλλογές του έργων, των καλλιτεχνών M.C. Escher και V. Vasarely. Η έκθεση δεν έχει καταληκτική ημερομηνία, αλλά τα έργα θα ανανεώνονται περιοδικά.
Η επιλογή των έργων έγινε με άξονα τη θεματική «Τέχνη και Μαθηματικά»,
μία ‘πύλη’ που άνοιξε το Μουσείο Ηρακλειδών από την ίδρυσή του, το
2004, και πλέον κρατά ορθάνοιχτη τόσο για το ευρύ κοινό όσο και για την
εκπαιδευτική κοινότητα. Έχει άλλωστε ήδη κοινοποιηθεί η απόφαση των
ιδρυτών, Παύλου και Μπελίντας Φυρού, να στρέψουν το ενδιαφέρον του χώρου
στον τομέα της μόρφωσης και της παιδείας, σ’ ένα γόνιμο διάλογο τεχνών
και επιστημών, ο οποίος θα αναδείξει το καλλιτεχνικό και επιστημονικό
δυναμικό της χώρας μας και θα διευρύνει τους πνευματικούς ορίζοντες του
κοινού.
Ο τομέας του α’ ορόφου του μουσείου είναι αφιερωμένος στον Γάλλο ζωγράφο, ουγγρικής καταγωγής, Victor Vasarely (1906-1997),
αδιαμφισβήτητο ηγέτη της Op-Art. Παρουσιάζονται είκοσι-πέντε έργα
μεταξοτυπίας. Ο καλλιτέχνης πίστευε σε αυτό που ο ίδιος αποκαλούσε
“κοινωνική τέχνη”, καθώς δεν ήθελε αυτή να αποτελεί προνόμιο μόνο για
την “ελίτ”. Στα γραπτά του δήλωνε συχνά την πίστη του στη διάδοση της
τέχνης και στην αξία των πολλαπλών: Ονειρεύομαι μία κοινωνική τέχνη.
Φαντάζομαι τον άνθρωπο να έχει μια βαθιά επιθυμία για τα εικαστικά, όπως
ακριβώς έχει για τη μουσική. Για το περιεχόμενο της τέχνης του, δήλωνε:
Δεν είχα εμπειρία της αληθινής αποκάλυψης του «αφηρημένου» έως το 1947,
όταν συνειδητοποίησα ότι η καθαρή «μορφή-χρώμα» μπορεί να υποδηλώσει
τον κόσμο (…) μια πλαστική ενότητα σε ένα τετράγωνο ή ορθογώνιο επίπεδο,
που περιλαμβάνει μορφές γεωμετρικής προέλευσης, σε χρώματα ή σε
αντιθέσεις. (...)».
Ο τομέας του β’ ορόφου του μουσείου είναι αφιερωμένος στον Ολλανδό χαράκτη και γραφίστα Maurits Cornelis Escher (1898-1972),
με την παρουσίαση περίπου σαράντα έργων χαρακτικής από τη συλλογή του
μουσείου. Ο ίδιος ο Escher θεωρούσε τον εαυτό του γραφίστα, ψυχή τε και
σώματι, και άφησε στους επιστήμονες να ερμηνεύσουν το έργο του με
μαθηματικούς όρους. Από τη δεκαετία του ’50 απέκτησε υποστηρικτές μεταξύ
των μαθηματικών και άλλων επιστημόνων, καθώς είχε εξάψει το ενδιαφέρον
τους με την τέχνη του. Το έργο του μέχρι σήμερα αποτελεί μία συμβολική
γέφυρα μεταξύ επιστήμης και τέχνης.
All M.C. Escher works © The M.C. Escher Company B.V. - Baarn - the NETHERLANDS
Το Μουσείο Ηρακλειδών καλεί το φιλότεχνο κοινό να περάσει την ‘πύλη’ που άνοιξε και να απολαύσει μια συναρπαστική διαδρομή, από την Αισθητική της Τέχνης στη Λογική των Μαθηματικών.
Ο Maurits Cornelis Escher
γεννήθηκε στις 17 Ιουνίου του 1898, στο Leeuwarden της βόρειας
Ολλανδίας. Μεγάλωσε στη πόλη Arnhem και από τα σχολικά του χρόνια έδειξε
ενδιαφέρον για το σχέδιο και τη χαρακτική. Το 1919 ξεκίνησε σπουδές στη
Σχολή Αρχιτεκτονικής και Διακοσμητικών Τεχνών της Haarlem αλλά πολύ
σύντομα, με συμβουλή του δασκάλου με μετέπειτα φίλου του Samuel
Jesssurum de Mesquita που πρόσεξε τις ικανότητές του, αποσύρθηκε από τον
κύριο κορμό των Μαθημάτων της Σχολής και ασχολήθηκε σχεδόν αποκλειστικά
με τις Γραφικές Τέχνες.
Το 1922 με το πέρας των σπουδών του κάνει τα πρώτα του ταξίδια στην Ισπανία και στην Ιταλία, που έμελλε να καθορίσουν τη ζωή του. Στην Ισπανία επισκέπτεται την Αλάμπρα (Γρανάδα) και έρχεται σε επαφή με τη διακοσμητική δεξιοτεχνία των καλλιτεχνών του Ισλάμ. Στην Ιταλία γοητεύεται κυρίως από τα τοπία και την αρχιτεκτονική των πόλεων και χωριών του Νότου. Η Ιταλία θα παραμείνει ο αγαπημένος του τόπος και η κύρια πηγή έμπνευσης, κυρίως ο ιταλικός Νότος, για την πρώτη περίοδο της καλλιτεχνικής του ζωής.
Στην Ιταλία γνώρισε το 1923 την Ελβετίδα Jetta Umiker. Θα παντρευτούν το 1924 και θα εγκατασταθούν στη Ρώμη όπου θα μείνουν για 11 χρόνια μέχρι το 1935. Στα δύσκολα χρόνια των παραμονών του Πολέμου, θα εγκαταλείψουν την Ιταλία και θα εγκατασταθούν με τα παιδιά τους στο ορεινό ελβετικό χωριό Chateau-d’ Oex και από τον Αύγουστο του 1937 στο Ukkel, ένα προάστιο των Βρυξελλών. Μετά την εισβολή των Γερμανών στις Βρυξέλλες (Μάιος 1940) οι Escher αποφασίζουν να επιστρέψουν στην Ολλανδία και τον Φεβρουάριο του 1941 μετακομίζουν ξανά και εγκαθίστανται στο ολλανδικό χωριό Baarn, όπου θα παραμείνουν μέχρι το 1970.
Το 1970, ο Escher μετακόμισε στο οικοτροφείο ηλικιωμένων Rosa Spier στο Laren, όπου και πέθανε στις 27 Μαρτίου 1972, σε ηλικία 73 ετών.

Ο Victor Vasarely
θεωρείται ο αδιαμφισβήτητος ηγέτης του κινήματος της Op Art, μιας
ενδιαφέρουσας μορφής αφηρημένης, γεωμετρικής τέχνης, που προκαλεί στο
μάτι του θεατή φαινόμενα οπτικής απάτης. Οι καινοτομίες του στο χρώμα
και την οπτική ψευδαίσθηση έχουν επηρεάσει πολλούς σύγχρονους
καλλιτέχνες.
Ο καλλιτέχνης γεννήθηκε το 1906 στην πόλη Pecs της Ουγγαρίας. Το 1925 ξεκίνησε τις σπουδές του στις Καλές Τέχνες στην Ακαδημία Podolini-Volkmann της Βουδαπέστης. Το 1928 γράφτηκε στην Ακαδημία Mühely, επίσης γνωστή ως Budapest Bauhaus. Μετά την πρώτη ατομική έκθεσή του, το 1930, στην Kovaks Akos Gallery της Βουδαπέστης, ο Vasarely πήγε στο Παρίσι και για τα επόμενα δεκατρία έτη, αφιερώθηκε στις σπουδές γραφιστικής. Το 1943 άρχισε να εργάζεται εκτενώς με το λάδι, δημιουργώντας αφηρημένα και αλληγορικά έργα σε καμβά. Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του ’60 και του ’70 οι οπτικές εικόνες του έγιναν μέρος της λαϊκής κουλτούρας, έχοντας βαθιά επίδραση στην αρχιτεκτονική, την πληροφορική, τη μόδα και γενικά στον τρόπο που σήμερα αντιλαμβανόμαστε τα πράγματα.
Η σημαντική ανακάλυψη που προήλθε από τα «κινητικά» οπτικά πειράματά του και τα γραμμικά πρότυπα, μεταμόρφωσε την επίπεδη επιφάνεια σε έναν κόσμο ατελείωτων δυνατοτήτων, σηματοδοτώντας μια ολόκληρη εποχή στην ιστορία της τέχνης και προαναγγέλλοντας μια νέα παγκόσμια πραγματικότητα που διαμορφώθηκε μέσω του προγραμματισμού Η/Υ και του διαδικτύου.
Ο Vasarely πέθανε στο Παρίσι το 1997, σε ηλικία ενενήντα ενός ετών. Αν και απέκτησε μεγάλη φήμη, επέμεινε να καταστήσει την τέχνη του προσιτή στον καθένα. Το ρητό του ήταν “Τέχνη για Όλους”.
Μαθηματικοί
Το Μουσείο Ηρακλειδών παρουσιάζει από 23 Μαρτίου 2012, έκθεση επιλεγμένων από τις συλλογές του έργων, των καλλιτεχνών M.C. Escher και V. Vasarely. Η έκθεση δεν έχει καταληκτική ημερομηνία, αλλά τα έργα θα ανανεώνονται περιοδικά.



All M.C. Escher works © The M.C. Escher Company B.V. - Baarn - the NETHERLANDS
Το Μουσείο Ηρακλειδών καλεί το φιλότεχνο κοινό να περάσει την ‘πύλη’ που άνοιξε και να απολαύσει μια συναρπαστική διαδρομή, από την Αισθητική της Τέχνης στη Λογική των Μαθηματικών.

Το 1922 με το πέρας των σπουδών του κάνει τα πρώτα του ταξίδια στην Ισπανία και στην Ιταλία, που έμελλε να καθορίσουν τη ζωή του. Στην Ισπανία επισκέπτεται την Αλάμπρα (Γρανάδα) και έρχεται σε επαφή με τη διακοσμητική δεξιοτεχνία των καλλιτεχνών του Ισλάμ. Στην Ιταλία γοητεύεται κυρίως από τα τοπία και την αρχιτεκτονική των πόλεων και χωριών του Νότου. Η Ιταλία θα παραμείνει ο αγαπημένος του τόπος και η κύρια πηγή έμπνευσης, κυρίως ο ιταλικός Νότος, για την πρώτη περίοδο της καλλιτεχνικής του ζωής.
Στην Ιταλία γνώρισε το 1923 την Ελβετίδα Jetta Umiker. Θα παντρευτούν το 1924 και θα εγκατασταθούν στη Ρώμη όπου θα μείνουν για 11 χρόνια μέχρι το 1935. Στα δύσκολα χρόνια των παραμονών του Πολέμου, θα εγκαταλείψουν την Ιταλία και θα εγκατασταθούν με τα παιδιά τους στο ορεινό ελβετικό χωριό Chateau-d’ Oex και από τον Αύγουστο του 1937 στο Ukkel, ένα προάστιο των Βρυξελλών. Μετά την εισβολή των Γερμανών στις Βρυξέλλες (Μάιος 1940) οι Escher αποφασίζουν να επιστρέψουν στην Ολλανδία και τον Φεβρουάριο του 1941 μετακομίζουν ξανά και εγκαθίστανται στο ολλανδικό χωριό Baarn, όπου θα παραμείνουν μέχρι το 1970.
Το 1970, ο Escher μετακόμισε στο οικοτροφείο ηλικιωμένων Rosa Spier στο Laren, όπου και πέθανε στις 27 Μαρτίου 1972, σε ηλικία 73 ετών.



Ο καλλιτέχνης γεννήθηκε το 1906 στην πόλη Pecs της Ουγγαρίας. Το 1925 ξεκίνησε τις σπουδές του στις Καλές Τέχνες στην Ακαδημία Podolini-Volkmann της Βουδαπέστης. Το 1928 γράφτηκε στην Ακαδημία Mühely, επίσης γνωστή ως Budapest Bauhaus. Μετά την πρώτη ατομική έκθεσή του, το 1930, στην Kovaks Akos Gallery της Βουδαπέστης, ο Vasarely πήγε στο Παρίσι και για τα επόμενα δεκατρία έτη, αφιερώθηκε στις σπουδές γραφιστικής. Το 1943 άρχισε να εργάζεται εκτενώς με το λάδι, δημιουργώντας αφηρημένα και αλληγορικά έργα σε καμβά. Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του ’60 και του ’70 οι οπτικές εικόνες του έγιναν μέρος της λαϊκής κουλτούρας, έχοντας βαθιά επίδραση στην αρχιτεκτονική, την πληροφορική, τη μόδα και γενικά στον τρόπο που σήμερα αντιλαμβανόμαστε τα πράγματα.
Η σημαντική ανακάλυψη που προήλθε από τα «κινητικά» οπτικά πειράματά του και τα γραμμικά πρότυπα, μεταμόρφωσε την επίπεδη επιφάνεια σε έναν κόσμο ατελείωτων δυνατοτήτων, σηματοδοτώντας μια ολόκληρη εποχή στην ιστορία της τέχνης και προαναγγέλλοντας μια νέα παγκόσμια πραγματικότητα που διαμορφώθηκε μέσω του προγραμματισμού Η/Υ και του διαδικτύου.
Ο Vasarely πέθανε στο Παρίσι το 1997, σε ηλικία ενενήντα ενός ετών. Αν και απέκτησε μεγάλη φήμη, επέμεινε να καταστήσει την τέχνη του προσιτή στον καθένα. Το ρητό του ήταν “Τέχνη για Όλους”.
11/12/12
17/5/12
7 εξισώσεις που άλλαξαν τον κόσμο
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.
ΠΗΓΗ: BHMA SIENCE
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

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;

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.
ΠΗΓΗ: BHMA SIENCE
18/3/12
ΟΡΚΟΣ ΜΑΝΙΑΤΩΝ
Αρχηγός:
«Ορκίζομαι ίνα αμύνω την πατρίδα και μόνος και μετά πάντων και ιερά τα πάτρια τιμήσω».
Και όλοι οι
άλλοι οπλαρχηγοί:
«Ορκιζόμεθα ίνα μη καταισχύνομεν τα όπλα τα ιερά, ούτε εγκαταλείψωμεν τον παραστάτην ότω αν στοιχίσωμεν».
«Ορκιζόμεθα ίνα μη καταισχύνομεν τα όπλα τα ιερά, ούτε εγκαταλείψωμεν τον παραστάτην ότω αν στοιχίσωμεν».
« Η Αλήθεια
της Απελευθέρωσης είναι εδώ!»
ΓΙΑ ΤΗΝ
ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ του 1821 εγράφησαν χιλιάδες
σελίδες και θα περίμενε κανείς για ένα
τόσο σημαντικό γεγονός να μην μένουν
αναπάντητα ερωτηματικά, τουλάχιστον
στα πολυσυζητημένα θέματα.
Και όμως δεν
εδόθησαν μέχρι σήμερα απαντήσεις
γενικής αποδοχής σε ερωτήματα καθώς τα
επόμενα:
α) Πότε και
από που ξεκίνησε η Επανάσταση του 21;
β) Οι
Προϋποθέσεις, με τις οποίες ξεκίνησε,
δικαιολογούσαν την αισιοδοξία των
Φιλικών;
Πολλοί
εξακολουθούν να πιστεύουν ότι στη μονή
της αγίας Λαύρας υψώθηκε πρώτα η σημαία
της Επαναστάσεως.
Ο
Σπ.
Τρικούπης από τους πιο σοβαρούς
ιστορικούς του ‘21, ο οποίος μίλησε με
τον Π. Πατρών Γερμανό, με το Ζαϊμη και το
Λόντο επίστευε, και αυτός, ότι στη Λαύρα
υψώθηκε πρώτα η σημαία της Επαναστάσεως
και μόλις στην τρίτη έκδοση της Ιστορίας
του (1888) έγραψε ότι: «Ψευδής είναι η εν
Ελλάδι επικρατούσα ιδέα, ότι εν τη μονή
της αγίας Λαύρας ανυψώθη κατά πρώτον η
σημαία της ελληνικής επαναστάσεως. Την
ιδέαν ταύτην εξέφρασα και εγώ εν τω
επικηδείω μου λόγω εις Α. Ζαϊμην πριν
εξακριβώσω την αλήθειαν».
Αν ο
Τρικούπης δυσκολεύτηκε να προσδιορίσει
την αρχή του αγώνος, καταλαβαίνουμε τις
δυσκολίες των νεωτέρων.
Με την άφιξη
του Όθωνα οι Μανιάτες αντέδρασαν στην
διοικητική και οικονομική αφομοίωση
τους με το υπόλοιπο ελληνικό κράτος.
Αντιστάθηκαν και νίκησαν τους Βαυαρούς
που είχαν σταλεί για να επιβάλουν τη
θέληση της Κυβερνήσεως. Τελικά όμως
ήρθαν σε συμβιβασμό και η Μάνη ειρήνευσε.
Εγγραφή σε:
Αναρτήσεις (Atom)