φυσική

Επιστήμη που μελετά τη δομή και τις ιδιότητες της ύλης σε όλες τις πολυποίκιλες συνθήκες και μορφές της, καθώς επίσης τους νόμους που ρυθμίζουν την κίνησή της και τις αμοιβαίες μετατροπές. Αν και η μελέτη της φύσης προκάλεσε το ενδιαφέρον των φιλοσόφων της αρχαίας Ελλάδας, παρ’ όλα αυτά δεν είναι δυνατόν να μιλήσουμε για Φ. κατά την εποχή εκείνη με την αυστηρή σύγχρονη έννοια του όρου και αυτό γιατί, ενώ οι αρχαίοι Έλληνες κατόρθωσαν να ανακαλύψουν τη διάρθρωση της λογικής επαγωγικής απόδειξης (και επομένως να σημειώσουν μεγάλες επιτυχίες στα μαθηματικά), δεν υιοθέτησαν τη μέθοδο των πειραματικών αποδείξεων, πάνω στην οποία ακριβώς βασίζεται η φυσική επιστήμη. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι από την ελληνική φιλοσοφική σκέψη λείπουν εντελώς έννοιες και υποθέσεις που αφορούν τους διάφορους τομείς της Φ. – αρκεί να σκεφτεί κανείς την έννοια της δύναμης, που αποτελεί ένα από τα θεμέλια της φιλοσοφίας του Εμπεδοκλή, του Αναξαγόρα και του Δημόκριτου, ή τις θεωρίες περί κίνησης του Αριστοτέλη, τις θεωρίες περί ορμής του Ίππαρχου και αργότερα του Ιωάννου του Φιλόπονου. Πρόκειται όμως πάντοτε για θεωρίες, στις οποίες ανακατεύονται φυσικές γνώσεις με μεταφυσικές έννοιες. Εξαίρεση αποτελούν τα πεδία της οπτικής, της ακουστικής και της στατιστικής, στα οποία οι αρχαίοι Έλληνες πέτυχαν αποτελέσματα αναμφισβήτητης αξίας. Αρκεί να αναφερθούν τα Οπτικά και τα Κατοπτρικά του Ευκλείδη (εάν είναι πράγματι έργα του), οι πρώτες πειραματικές παρατηρήσεις των πυθαγόρειων για τη σχέση μεταξύ ήχων και αριθμών, και κυρίως το θεμελιώδες έργο του Αρχιμήδη, που έβαλε τις βάσεις της στατικής και της υδροστατικής. Οι επιστήμονες της τελευταίας αλεξανδρινής περιόδου, και κυρίως ο Ήρων, είναι ίσως εκείνοι που πλησίασαν περισσότερο στην κυρίως πειραματική μέθοδο, αλλά οι ιστορικές και κοινωνικές συνθήκες της εποχής, κατά την οποία έζησαν, έτρεψαν την τεχνική τους ικανότητα στην ανακάλυψη παιχνιδιών για να ψυχαγωγούν τους άρχοντες ή να προκαλούν κατάπληξη στα πλήθη και στην πράξη δεν βοήθησαν στην ανάπτυξη της φυσικής. Η γενική κρίση του ευρωπαϊκού πολιτισμού, που ακολούθησε την παρακμή του κλασικού ελληνορωμαϊκού κόσμου, σημειώνει στο πεδίο των φυσικών μελετών μια πραγματική στασιμότητα, που θα διαρκέσει περισσότερο από μια χιλιετία. Οι επιστήμονες του Μεσαίωνα πίστεψαν κυρίως στην τέχνη, ίσως στη μυστική εκείνη τέχνη που επικαλείται τις υπερφυσικές δυνάμεις και περιορίζεται στη μεταμόρφωση των σωμάτων ή στη δημιουργία νέων χωρίς συγκεκριμένη μέθοδο, προχωρώντας με απόπειρες χωρίς μεθοδικότητα και με εμπειρικά μέσα για να εμπιστευθεί την επιτυχία στη μεγαλοφυΐα του καλλιτέχνη ή στην ικανότητα του τεχνίτη. Και μόνο στις αρχές της νεότερης εποχής, όταν στους τεχνικούς άρχισαν μεγάλα προβλήματα, όπως η παρέκκλιση ποταμών, η ευθυβολία του πυροβολικού, η υπερωκεάνια ναυσιπλοΐα, εγκαταλείπεται υποχρεωτικά ο εμπειρισμός και είναι πλέον απαραίτητη η φιλοσοφική εκείνη επανάσταση που στις αρχές του 17ου αι. έφερε στην πρώτη γραμμή το πρόβλημα της μεθόδου και άνοιξε τον δρόμο για την πειραματική επιστήμη. Μεθοδολογία της Φ. Η γέννηση της Φ. ως σύγχρονης επιστήμης συμπίπτει χρονικά με τη γέννηση της πειραματικής μεθόδου. Πράγματι, στον Γαλιλαίο και στους μεγάλους μεθοδολόγους του 17ου αι. οφείλεται η ανακάλυψη της δυνατότητας που έχει ο άνθρωπος να αναπαράγει ορισμένα φυσικά φαινόμενα, αφού απομονώσει μερικές ιδιαίτερες πλευρές τους, για να μελετήσει τα αποτελέσματα που προκαλούν σε αυτά προκαθορισμένες και ελεγχόμενες μεταβολές του εξωτερικού περιβάλλοντος. Το πείραμα χαρακτηρίζεται από το ότι είναι αντικειμενικό, επαναλαμβάνεται δηλαδή με τα ίδια κάθε φορά αποτελέσματα, και ποσοτικό, επιτρέπει δηλαδή την ποσοτική μέτρηση των μεγεθών που μελετώνται αφού οριστούν αυθαίρετες μονάδες μέτρησης για όλα τα ομογενή μεγέθη (π.χ. όλα τα μήκη, όλα τα χρονικά διαστήματα, τις μάζες κλπ.). Όταν, με αφετηρία τα αποτελέσματα ενός πειράματος, είναι δυνατόν να διαπιστωθεί κάποια συσχέτιση μεταξύ ορισμένων φυσικών μεγεθών, καταλήγουμε στη διατύπωση μιας υπόθεσης, που, αφού αποδειχτεί ότι ισχύει για ικανοποιητικά γενικές συνθήκες, είναι δυνατόν να αποκτήσει την ισχύ πραγματικού φυσικού νόμου, όπως π.χ. η μαθηματική αναλογία μεταξύ εφαρμοσμένης δύναμης και επιτάχυνσης (νόμος του Νεύτωνα) ή η σταθερότητα του γινομένου του όγκου ενός αερίου επί την πίεσή του (νόμος του Μπόιλ). Γι’ αυτό ένας φυσικός νόμος αντιπροσωπεύει όχι μόνο τη σύνθεση μιας ολόκληρης σειράς πειραματικών παρατηρήσεων, από τη γενίκευση των οποίων εξάγεται ο νόμος, αλλά και ένα μέσο για την πρόβλεψη του αποτελέσματος άλλων πειραμάτων, για τα οποία ο νόμος αυτός ισχύει. Όμως ένας φυσικός νόμος ισχύει πάντοτε για ένα περιορισμένο πεδίο, όπως απέδειξε ολόκληρη η εξέλιξη της ιστορίας της Φ., γιατί συνοψίζει τις γνώσεις του ανθρώπου για την πραγματικότητα μέχρις ενός ορισμένου επιπέδου, σε μια ορισμένη ιστορική στιγμή, επιπέδου που χαρακτηρίζεται από τα όρια τα οποία θέτουν όχι μόνο η κληρονομιά γνώσεων που αποκτήθηκαν προγενέστερα, αλλά και η επιμέλεια της έρευνας, η ακρίβεια των οργάνων και των μεθόδων που χρησιμοποιούνται. Μια θεωρία κρίνεται ικανοποιητική, εφόσον είναι σε θέση να δώσει μια συναφή ερμηνεία των γνωστών πειραματικών γεγονότων και να προβλέψει άλλα, άγνωστα έως τότε. Όταν η επέκταση σε ανεξερεύνητα πεδία μιας φυσικής θεωρίας, που έχει εξαχθεί από πειράματα τα οποία έγιναν σε ένα ορισμένο πεδίο έρευνας, οδηγήσει σε σύγκρουση με τα αποτελέσματα νέων πειραμάτων, απαιτείται μια νέα σύνθεση, από όπου θα προκύψει ένας γενικότερος νόμος, του οποίου ο προηγούμενος είναι μια προσέγγιση που ισχύει μόνο μέσα σε ορισμένα όρια. Οι δύο φάσεις της πειραματικής ανάλυσης και της θεωρητικής σύνθεσης ανέπτυσσαν βαθμιαία δική τους τεχνική και μεθοδολογία στο μέτρο που η συνεχής αύξηση του αριθμού των πεδίων έρευνας απαιτούσε από τους επιστήμονες όλο και πιο προωθημένη εξιδείκευση, σε βαθμό που σήμερα οι φάσεις αυτές αποτελούν συνήθως αντικείμενο της πειραματικής και της θεωρητικής Φ. αντίστοιχα. Η κλασική Φ. Η υποδιαίρεση της Φ. στα θεμελιώδη καθιερωμένα κεφάλαια (μηχανική, ακουστική, θερμότητα, οπτική, ηλεκτρισμός, μαγνητισμός, ηλεκτρομαγνητισμός) αντανακλά τη μορφή που είχε πάρει η Φ. κατά το τέλος του 19ου αι. και χαρακτηρίζει τη συστηματοποίηση μιας κληρονομιάς γνώσεων που είχαν δημιουργηθεί κατά τη διάρκεια περίπου 3 αιώνων, σχετικά με τους νόμους οι οποίοι, με μια μερική σύνθεση μέσα σε κάθε κεφάλαιο χωριστά, ερμηνεύουν και περιγράφουν τις ιδιότητες των μακροσκοπικών σωμάτων. Η κληρονομιά αυτή αποτελεί αυτό που αποκαλείται κοινά κλασική Φ., η οποία περιγράφει και ερμηνεύει όλα εκείνα τα φαινόμενα, στα οποία δεν παρεμβαίνουν σε σημαντικό βαθμό οι ιδιότητες και οι ακτινοβολίες των επιμέρους σωματιδίων, που αποτελούν τα υλικά σώματα, και θέτει τις βάσεις για τις αντίστοιχες τεχνολογικές εφαρμογές. Με άλλα λόγια, οι νόμοι της κλασικής Φ. εκφράζουν τις ιδιότητες συμπλεγμάτων, που αποτελούνται από εξαιρετικά μεγάλο αριθμό ατόμων, ηλεκτρονίων ή φωτονίων. Ιδιαίτερα οι νόμοι της μηχανικής ρυθμίζουν την ισορροπία και την κίνηση σωμάτων με μάζα πολύ μεγάλη ως προς εκείνη των ατόμων, και είναι επομένως το θεμέλιο όλων των αναρίθμητων τεχνολογικών εφαρμογών, στις οποίες συμμετέχουν τα σώματα αυτά, είτε με την κίνησή τους (από το εκκρεμές έως τους πυραύλους) είτε με την ηρεμία τους (από τη ζυγαριά έως τα φράγματα). Ακόμα και η μελέτη των παραμορφώσεων των υλικών σωμάτων (επόμενη φάση της μελέτης των σωμάτων, που σε πρώτη προσέγγιση θεωρούνται ακλόνητα ή μη παραμορφώσιμα και βάση όλης της αντοχής υλικών και της εφαρμοσμένης μηχανικής) ανήκει στην κλασική μηχανική, εφόσον αγνοεί εντελώς την πραγματική εσωτερική διάρθρωση των σωμάτων, αλλά ερευνά τη συμπεριφορά τους με τη συσχέτιση μεταξύ καταπονήσεων (εφαρμοσμένες δυνάμεις) και των ελαστικών ή πλαστικών ιδιοτήτων. Γι’ αυτό και η ακουστική, ως κεφάλαιο που μελετά τη μετάδοση των ηχητικών (ελαστικών) κυμάτων σε ένα μέρος που μπορεί να παραμορφώνεται είναι δυνατόν να θεωρηθεί συμπληρωματικό τμήμα της μηχανικής. Οι νόμοι του ηλεκτρισμού περιγράφουν ανάλογα τις αμοιβαίες επιδράσεις ηλεκτρικών φορτίων που αποτελούνται από πολύ μεγάλο αριθμό ηλεκτρονίων (το ρεύμα ενός μικροαμπέρ ισοδυναμεί με ροή έξι χιλιάδων δισεκατομμυρίων ηλεκτρονίων ανά δευτερόλεπτο), ενώ οι κλασικοί νόμοι του ηλεκτρομαγνητισμού (εξισώσεις του Μάξουελ) περιγράφουν τη διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, που εκπέμπονται από τα φορτία αυτά (π.χ. φως, ερτζιανά κύματα κλπ.), ακτινοβολίες που έχουν τόσο μεγάλη ένταση, ώστε να μην απαιτούν ανάλυση της δομής τους και επομένως εισαγωγή της έννοιας του φωτονίου (κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας). Η κλασική οπτική, τόσο η γεωμετρική (βάση της οποίας αποτελεί η έννοια της φωτεινής ακτίνας) όσο και η κυματική (που αντικαθιστά την ακτίνα με το κύμα), είναι δυνατόν να συμπεριληφθεί, από εννοιολογική άποψη, στο κεφάλαιο του ηλεκτρομαγνητισμού, αν και στην πράξη η οπτική αδιαφορεί για την ηλεκτρομαγνητική φύση του φωτός και περιορίζεται στη μελέτη της μετάδοσής του. Τέλος, οι νόμοι της θερμότητας και της θερμοδυναμικής, που εξάγονται από τη γενίκευση και τη σύνθεση των εμπειρικών παρατηρήσεων πάνω στις συνθήκες λειτουργίας των ατμομηχανών, αντιπροσωπεύουν κατά κάποια έννοια το τυπικότερο παράδειγμα νόμων, που περιγράφουν τις συνολικές ιδιότητες συμπλεγμάτων μεγάλου αριθμού σωματιδίων, εφόσον τα ίδια τα φυσικά μεγέθη που αναφέρονται σε αυτούς (πίεση, θερμοκρασία, θερμότητα, εντροπία κλπ.) δεν αντιπροσωπεύουν άλλο από τις μέσες στατιστικές τιμές των μηχανικών μεγεθών (ταχύτητα, κινητική ενέργεια) των επιμέρους σωματιδίων, που αποτελούν το αντικείμενο μελέτης (δηλαδή το σύμπλεγμα σωματιδίων σε στερεή, υγρή ή αέρια κατάσταση). Προς το τέλος του 19ου αι. θεωρείτο ως αξίωμα ότι οι νόμοι που ρυθμίζουν την κίνηση των σωματιδίων αυτών (άτομα και μόρια) είναι οι ίδιοι εκείνοι νόμοι της κλασικής μηχανικής που ανακαλύφθηκαν σε μακροσκοπικό επίπεδο, θεωρούμενοι οικουμενικοί και γενικοί νόμοι της κίνησης κάθε υλικού σώματος. Από αυτήν την εξαιρετικά συνοπτική εικόνα της κλασικής Φ. είναι προφανές γιατί η χημεία αναπτύχθηκε ως εντελώς χωριστή επιστήμη. Πραγματικά, αν δεν είναι γνωστή η εσωτερική διάρθρωση των ατόμων, δεν είναι καταρχήν δυνατόν να ερμηνευθούν οι διαφορετικές ιδιότητες των απλών χημικών στοιχείων, που ανάγονται ακριβώς στον διαφορετικό αριθμό και στην κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα στα άτομα που αποτελούν τα στοιχεία. Εξάλλου μόνο σε μοριακό επίπεδο είναι δυνατή η ερμηνεία των χημικών φαινομένων (μετατροπή μιας ουσίας σε μια άλλη) με την ορολογία φυσικών νόμων (νόμων δηλαδή που ρυθμίζουν τη διάσπαση και την επανασύνθεση των μορίων). Η κλασική Φ. επομένως περιγράφει τη φύση διαμέσου δύο θεμελιωδών και διαφορετικών φυσικών οντοτήτων: από το ένα μέρος τα υλικά σωματίδια, που υπακούουν στους νόμους της μηχανικής του Νεύτωνα, από το άλλο οι ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες, που μεταδίδονται με μορφή κυμάτων σύμφωνα με τους νόμους του Μάξουελ. Η σχηματοποίηση αυτής της φύσης οδηγούσε, από επιστημονική άποψη, σε μια άκαμπτη και μηχανικά αιτιοκρατική αντίληψη των φυσικών φαινομένων. Προϋποθέτει πραγματικά από μια πλευρά τη δυνατότητα εκτέλεσης μετρήσεων που να μην προκαλούν καμιά διαταραχή στο φαινόμενο που παρατηρείται, κατά τρόπο που να είναι δυνατόν να καθοριστεί με απόλυτη ακρίβεια η τιμή των φυσικών μεγεθών που το περιγράφουν (π.χ. η θέση και η ταχύτητα ενός σωματιδίου ή η ένταση του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου σε ένα ορισμένο σημείο του χώρου). Με άλλα λόγια θεωρούσε δυνατή την πλήρη απομόνωση ενός αντικειμένου κατά τη χωροχρονική του εξέλιξη υπό την επίδραση και τις διαταραχές που προκαλεί η παρενέργεια του γύρω περιβάλλοντος: υπόθεση της οποίας η επέκταση από τα μικροσκοπικά φαινόμενα σε εκείνα επί ατομικής κλίμακας έμελλε να αποδειχθεί εντελώς αυθαίρετη. Από την άλλη πλευρά η κλασική σχηματοποίηση οδηγούσε στο συμπέρασμα ότι η τέλεια γνώση της φυσικής πραγματικότητας, με κάθε λεπτομέρεια και σε μια ορισμένη χρονική στιγμή, θα επέτρεπε την πρόβλεψη της μελλοντικής εξέλιξης για όλο το επόμενο χρονικό διάστημα με την επίλυση των εξισώσεων κίνησης (πράγμα θεωρητικά δυνατό αν και προφανώς αδύνατο στην πράξη) και για όλα τα σώματα του Σύμπαντος (αιτιοκρατία του Λαπλάς). Με άλλα λόγια, αυτό συνεπάγεται την παραδοχή ότι το μέλλον προκαθορίζεται εντελώς και αυστηρά από το παρόν, ότι δηλαδή η χρονική εξέλιξη κάθε φαινομένου δεν είναι άλλο από τη βαθμιαία και αναγκαία πραγματοποίηση αμετάβλητων φυσικών νόμων. Η σύγχρονη Φ. Η θεωρία της σχετικότητας, αν και δεν αλλάζει τη μηχανιστική αιτιοκρατία του κλασικού σχήματος, εισάγει μερικά ανανεωτικά στοιχεία βαθιάς εννοιολογικής σημασίας στην περιγραφή της φυσικής πραγματικότητας. Πραγματικά η θεωρία αυτή αποτελεί το πρώτο παράδειγμα κριτικής ανάλυσης των θεμελίων μιας φυσικής θεωρίας, που οδηγεί στην εξάλειψη εννοιών μεταφυσικής, καθαρά, σημασίας που δεν δέχονται ορισμό και μέτρηση διαμέσου πειραματικών παρατηρήσεων, και επομένως αιτία εσφαλμένης διατύπωσης των προβλημάτων και πηγή αντιφάσεων. Εξαιτίας της θέσης αυτής η θεωρία της σχετικότητας οδηγεί στην εγκατάλειψη της νευτώνειας αντίληψης περί χώρου και χρόνου, που θεωρούνταν μεγέθη απόλυτα και προϋπάρχοντα έξω από τα πραγματικά φαινόμενα, για να εισάγει στη θέση της την αναγνώριση της εξάρτησης του χρόνου από την κινητική κατάσταση της ύλης. Η κρίση της κλασικής Φ. ως γενικής αντίληψης της πραγματικότητας αρχίζει με την έναρξη της συστηματικής έρευνας για την ερμηνεία των μακροσκοπικών ιδιοτήτων των σωμάτων και των ακτινοβολιών τους, με βάση συγκεκριμένες υποθέσεις επί της μικροσκοπικής τους δομής και επί της φύσης και των ιδιοτήτων των σωματιδίων που τα αποτελούν. Αρχικά η προσπάθεια αυτή στέφθηκε με την επιτυχία της κινητικής θεωρίας των αερίων στην ερμηνεία των νόμων των τελείων αερίων, με βάση την υπόθεση ότι τα αέρια αυτά αποτελούνται από ένα μεγάλο αριθμό μορίων σε αμοιβαία επίδραση κατά τη χαώδη και άτακτη κίνησή τους (η επιτυχία αυτή οφείλεται στο γεγονός ότι σε αρκετά υψηλές θερμοκρασίες τα μόρια των αερίων συμπεριφέρονται ως σωματίδια που υπακούουν στους νόμους της κλασικής δυναμικής). Παρ’ όλα αυτά, όμως, μόλις εφαρμοστούν οι ίδιες στατιστικές μέθοδοι στη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα άτομα ενός σώματος που πυρακτώθηκε, προκύπτουν αποτελέσματα αντίθετα προς το πείραμα και κυριολεκτικά χωρίς νόημα, εάν δεν γίνει δεκτή η υπόθεση του Πλανκ ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εκπέμπεται και απορροφάται από τα άτομα με διακοπές της συνέχειας, με μορφή φωτονίων. Η υπόθεση αυτή, που την επιβεβαίωσαν οι επιτυχίες της θεωρίας του Αϊνστάιν για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και εκείνης του Μπορ για τα φάσματα εκπομπής των αερίων, οδηγεί μολαταύτα στην εγκατάλειψη της κλασικής θεωρίας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και των νόμων της. Είναι πραγματικά απαραίτητο να αποδοθούν στα φωτεινά, και γενικά, στα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα τόσο ιδιότητες κυμάτων (που αποδεικνύονται με τα πειράματα ηλεκτρομαγνητικής απήχησης και διάθλασης), όσο και ιδιότητες σωματιδίων (φαινόμενο Κόμπτον) και να εγκαταλειφθεί η κλασική διαίρεση μεταξύ σωματιδίων ύλης, που κινούνται στον χώρο ακολουθώντας γεωμετρικές τροχιές, και ακτινοβολιών, των οποίων η χωροχρονική εξέλιξη εκδηλώνεται με τη μετάδοση κυμάτων. Η διαίρεση αυτή, ισχυρή σε μακροσκοπική κλίμακα, αποδεικνύεται γι’ αυτό αυθαίρετη επέκταση των ιδιοτήτων υποθετικών προτύπων, που βασίζονται στην άμεση εμπειρία των αισθήσεών μας, και όχι οικουμενικός φυσικός νόμος, ισχυρός σε όλα τα επίπεδα. Η διαίρεση αυτή (και μεταγενέστερα αυτό φαίνεται λογικό) αποδεικνύεται εσφαλμένη όχι μόνο σε ό,τι αφορά τις ακτινοβολίες, αλλά και, συμπληρωματικά, σε ό,τι αφορά τα σωματίδια τα οποία η κλασική θεωρία παρομοίαζε με υλικά σημεία που κινούνται σύμφωνα με τους νόμους του Νεύτωνα. Πραγματικά, τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια, τα ίδια τα άτομα και τα μόρια, εκτός από τις χαρακτηριστικές ιδιότητες σωματίδιων (μάζα, ορμή, ενέργεια) παρουσιάζουν και ιδιότητες κυμάτων (φαινόμενα απήχησης και διάθλασης), όπως οι ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες. Οι νόμοι της κυματικής μηχανικής (και της μηχανικής των κβάντα, που αντιπροσωπεύουν τη γενικότερη διατύπωσή τους) επιλύουν ακριβώς το πρόβλημα της ερμηνείας των φαινομένων αυτών, που φαινομενικά είναι αντιφατικά. Πρέπει αρχικά να τονιστεί ότι τα όρια μεταξύ μηχανικής των κβάντα και κλασικής μηχανικής δεν είναι τόσο σαφή, ώστε να διαιρούν σε δύο διαφορετικά και αντίθετα στρατόπεδα τη φυσική πραγματικότητα. Η διέλευση από το πεδίο ισχύος της πρώτης στο πεδίο της δεύτερης πραγματοποιείται σιγά σιγά παράλληλα με την αύξηση των διαστάσεων και της μάζας των σωμάτων, κατά την έννοια ότι με την αύξηση του μεγέθους αυτού τα συμπεράσματα της κυματικής μηχανικής τείνουν να συμπέσουν με εκείνα της κλασικής μηχανικής – εκτός από μερικές διαφορές που για τα μακροσκοπικά φαινόμενα είναι εντελώς αμελητέες σε σχέση με τις πρακτικές δυνατότητες της πειραματικής παρατήρησης. Παρά το φαινομενικά ασήμαντο των διαφορών αυτών, τουλάχιστον σε ό,τι αφορά την ερμηνεία των φαινομένων που πέφτουν στις αισθήσεις μας από την κοινή εμπειρία, η κυματική μηχανική αναστάτωσε ολόκληρο το οικοδόμημα της Φ., τόσο από άποψη εννοιών, όσο και από άποψη πρακτικών εφαρμογών. Σε ό,τι αφορά την πρώτη άποψη αρκεί να εξεταστούν οι συνέπειες της αναγκαιότητας ενός συναφούς θεωρητικού σχήματος από το οποίο να προκύπτουν ιδιότητες που σε μακροσκοπικό επίπεδο είναι αντιφατικές (δηλαδή ιδιότητες σωματιδίων και κυμάτων). Αυτό είναι δυνατόν να γίνει μόνο με την προϋπόθεση ότι θα παραιτηθούμε από μια αυστηρά αιτιοκρατική ερμηνεία των φυσικών φαινομένων για να δεχτούμε μια πιθανοκρατική ερμηνεία τους. Τυπικό παράδειγμα της θεωρητικής αυτής άποψης είναι η αρχή της απροσδιοριστίας, βάσει της οποίας είναι αδύνατον να οριστούν με απεριόριστη ακρίβεια η θέση και συγχρόνως η ταχύτητα ενός σωματιδίου, εφόσον για να εντοπιστεί το σωματίδιο αυτό σε μια περιορισμένη περιοχή του χώρου πρέπει οπωσδήποτε να μεταβληθεί η ταχύτητά του κατά μια ποσότητα ανεξέλεγκτη μέσα σε ορισμένα όρια. Το ανεξέλεγκτο αυτό στοιχείο αλληλεπίδρασης μεταξύ υποκειμένου και αντικειμένου επιβάλλει να περιγράφεται η εξέλιξη των φυσικών φαινομένων με μορφή πιθανοτήτων πραγματοποίησης διαφόρων παραλλαγών εξίσου πιθανών. Μολοταύτα, η άρνηση της απόλυτα καθορισμένης πρόβλεψης δεν πρέπει να ερμηνευτεί ως ήττα των δυνατοτήτων της επιστήμης, που λαμβάνεται ως πηγή γνώσεων, ή ως θρίαμβος του παραλόγου. Είναι αποτέλεσμα βαθιάς γνώσης του δεσμού που υπάρχει μεταξύ των αντικειμένων και του περιβάλλοντος, της αναγνώρισης του αποφασιστικού ρόλου του, της αλληλεπίδρασης μεταξύ υποκειμένου και αντικειμένου –τμήματα και τα δύο της φυσικής πραγματικότητας– κατά την παρατήρηση της εξέλιξης του αντικειμένου, το οποίο δεν είναι δυνατόν να παρατηρηθεί απομονωμένο από έναν αδρανή εξωτερικό θεατή. Δεν υπάρχει δηλαδή πλέον η σαφής εκείνη διάκριση που παρατηρείται μεταξύ αντικειμένου και παρατηρητή (υποκειμένου), που ήταν το θεμέλιο της κλασικής Φ. Από πρακτική άποψη η ανακάλυψη των νόμων της κυματικής Φ. ανέτρεψε τις παλαιές υποδιαιρέσεις μεταξύ των πατροπαράδοτων κεφαλαίων της Φ., για να ανοίξει νέους τομείς έρευνας και να δημιουργήσει μια νέα ταξινόμηση των θεμάτων. Αρχικά οι εμπειρικές βάσεις της χημείας ερμηνεύτηκαν βάσει συγκεκριμένων φυσικών νόμων: από το ένα μέρος οι ιδιότητες των στοιχείων και η περιοδικότητα του πίνακα Μεντελέγεβ ερμηνεύτηκαν βάσει της ηλεκτρονικής διάρθρωσης των ατόμων, από το άλλο διευκρινίστηκε η φύση του χημικού δεσμού και επομένως οι ιδιότητες ακόμα και εξαιρετικά πολύπλοκων μορίων. Η θεωρητική (ή κβαντική) χημεία είναι σήμερα σε θέση να υπολογίσει και να παρασκευάσει ουσίες προικισμένες με ιδιότητες βάσει των νόμων της κυματικής μηχανικής. Με τα μέσα αυτά διανοίγεται, στα σύνορα μεταξύ χημείας και βιολογίας, η δυνατότητα κατανόησης ορισμένων βασικών ιδιοτήτων της ζώσας ύλης (Φ. των μακρομορίων). Η Φ. που μελετά τα σώματα ως συμπλέγματα σωματιδίων διαιρείται σε Φ. των στερεών (τομέας στον οποίο θεμελιώδεις ανακαλύψεις, όπως εκείνη των ημιαγωγών, επέφεραν πραγματικές επαναστάσεις στην τεχνική), Φ. των υγρών και των αερίων. Έχει ήδη ανατείλει η Φ. του πλάσματος, όρος που φανερώνει γενικά ένα σύμπλεγμα ηλεκτροφορτισμένων και διαφορετικών σωματιδίων (π.χ. το αστρικό πλάσμα). Ιδιαίτερη σημασία απέκτησε η πυρηνική Φ., που προέκυψε από την ανακάλυψη της δομής του ατομικού πυρήνα και από τη δυνατότητα πρόκλησης τεχνητών πυρηνικών μετατροπών με παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας. Τεράστιο θεωρητικό ενδιαφέρον, αν και χωρίς άμεσες προοπτικές αξιοποίησης, παρουσιάζει τέλος η Φ. των στοιχειωδών σωματιδίων (μικροσωματιδίων), μελέτη που αποκαλύπτει, κάθε μέρα και περισσότερο, το εξαιρετικά και ανέλπιστα πολύπλοκο, καθώς και τον πλούτο της ύλης στον χώρο των μικροαποστάσεων (10^-14 cm) και των μικροχρόνων (10^-24 sec). Στη Φ. είναι ακόμα δυνατόν να γίνουν υποδιαιρέσεις που βασίζονται στις ιδιαίτερες συνθήκες που χαρακτηρίζουν την κατάσταση του αντικειμένου μελέτης, δηλαδή της ύλης. Με το πνεύμα αυτό διακρίνουμε τη Φ. των χαμηλών θερμοκρασιών (στην περιοχή του απόλυτου μηδενός), τη Φ. των χαμηλών ενεργειών, τη Φ. των υψηλών ενεργειών. Για να συμπληρωθεί το πανόραμα της σύγχρονης Φ. πρέπει να αναφερθούν ακόμα οι τομείς εκείνοι, που έγιναν προσιτοί με την ανακάλυψη νέων μέσων έρευνας. Για μερικούς από τους τομείς αυτούς ισχύουν συνθήκες ικανοποιητικές για την εφαρμογή των νόμων της κλασικής Φ.: π.χ. η Φ. της ιονόσφαιρας, η Φ. του Διαστήματος, ενώ άλλοι κλάδοι, όπως η αστροφυσική, η βιοφυσική, η ηλεκτρονική Φ., περιλαμβάνουν φαινόμενα στα οποία κυριαρχούν πότε οι κλασικές, πότε οι κβαντικές θεωρίες. Η μελέτη των ιδιοτήτων της ύλης απαιτεί ολοένα και τελειότερα μέσα έρευνας. Το πάνω τμήμα του κύριου μέρους ενός αντιδραστήρα (Ίσπρα - Ευρατόμ). Μερικές από τις μεγαλύτερες μορφές της σύγχρονης φυσικής (Βρυξέλλες 1911). Διακρίνονται: ο Πλανκ (1), ο Λόρεντς (2), η Μαρία Κιουρί (3), ο Ράδερφορντ (4) και ο Αϊνστάιν (5). Ανδριάντες δύο μεγάλων φυσιογνωμιών, του Γαλιλαίου και του Μίλτωνα (Πανεπιστήμιο της Ρώμης). Η αιολόαφαιρα του Ήρωνα του Αλεξανδρέα, που δεν είχε πρακτικές εφαρμογές, λειτουργούσε σύμφωνα με την αρχή των στροβίλων αντίδρασης.

* * *

η, Ν

1. η επιστήμη τής ύλης, τής κίνησης και τής ενέργειας, τής οποίας οι νόμοι εκφράζονται με τη γλώσσα τών μαθηματικών και τής οποίας τελικός στόχος είναι να διατυπωθεί ένα ενοποιημένο σύνολο νόμων, στους οποίους υπακούει η ύλη, η κίνηση και η ενέργεια σε μικρές, υποατομικές αποστάσεις, στην ανθρώπινη-μακροσκοπική κλίμακα τής καθημερινής ζωής, καθώς και στις μέγιστες αποστάσεις, λ.χ. σε εξωγαλαξιακή κλίμακα

2. σύγγραμμα σχετικό με τον επιστημονικό αυτό κλάδο

3. φρ. α) «κλασική φυσική» — ο κορμός τής φυσικής που αναπτύχθηκε από την αρχαιότητα έως τις αρχές τού 20ού αιώνα και που μπορεί να περιγράψει σε μεγάλο βαθμό τις κινήσεις μακροσκοπικών αντικειμένων που έχουν μικρή ταχύτητα σε σχέση με την ταχύτητα τού φωτός, καθώς και φαινόμενα τα οποία σχετίζονται με τη θερμότητα, τον ήχο, τον ηλεκτρισμό, τον μαγνητισμό και το φως

β) «σύγχρονη φυσική» — η φυσική που αναπτύχθηκε μετά από τις πρώτες δεκαετίες τού 20ού αιώνα και μετά από τη διατύπωση και επιβεβαίωση τής θεωρίας τής σχετικότητας και τής κβαντικής θεωρίας και η οποία τροποποιεί τους νόμους τής κλασικής φυσικής προκειμένου για μεγάλες ταχύτητες που προσεγγίζουν την ταχύτητα τού φωτός, για αντικείμενα με πολύ μεγάλη μάζα και για τα πάρα πολύ μικρά συστατικά τής ύλης, όπως είναι τα άτομα και τα στοιχειώδη υποατομικά σωματίδια'γ) «πυρηνική φυσική» — βλ. πυρηνικός

δ) «ατομική φυσική» — βλ. ατομικός

ε) «φυσική τών στοιχειωδών σωματιδίων» ή «φυσική τών υψηλών ενεργειών» — ένας από τους πιο σημαντικούς κλάδους τής σύγχρονης φυσικής, ο οποίος μελετά τα θεμελιώδη υποατομικά συστατικά τής ύλης, τα στοιχειώδη σωματίδια

στ) «φυσική τών νεφών»

(μετεωρ.) κλάδος τής μετεωρολογίας που έχει ως αντικείμενο τη μελέτη τών ιδιοτήτων, τών φαινομένων και τών διεργασιών που συνδέονται με τον σχηματισμό, την ανάπτυξη και τη διασπορά τών νεφών.

[ΕΤΥΜΟΛ. Ουσιαστικοποιημένος τ. τού θηλ. τού επιθ. φυσικός].