ΕΛΠ 22 - Η φυσική και η κοσμολογία του Αριστοτέλη

Κεφάλαιο 4  – Η Φυσική και η Κοσμολογία του Αριστοτέλη

Εισαγωγή

Ο Αριστοτέλης ήταν μια αυθεντία στην ιστορία των επιστημών για περισσότερο από δυο χιλιάδες χρόνια. Ποτέ ξανά δεν εμφανίστηκε κάποιος σαν κι αυτόν. Η διδασκαλία του για την κίνηση που μας ενδιαφέρει εδώ, ξεπεράστηκε μόλις το 17ο αι. Ο χρόνος αυτός δημιουργεί μια δυσκολία στην κατανόησή του, διότι πρέπει να διακρίνουμε τα θέματα που αφορούσαν τον ίδιο (Αριστοτέλης), από εκείνα που αφορούσαν τους διαδόχους του (Αριστοτελισμός).
Το επιστημονικό του έργο έχει μεγάλο εύρος: βιολογία, φυσική ιστορία, γνωσιοθεωρία, λογική ήταν μερικά από αυτά που τον ενδιέφεραν.
Για τον Αριστοτέλη, ο κόσμος είναι πεπερασμένος, κλειστός και ιεραρχημένος. Χωρίζεται δε σε δυο περιοχές πολύ διαφορετικές μεταξύ τους, που διέπονται από διαφορετικούς νόμους η κάθε μια :
-  Υποσελήνια (γήινη) : χώρος που βρίσκεται σε συνεχή μεταβολή. Γέννηση, αύξηση, ελάττωση και παρακμή. Οι φυσικές κινήσεις των σωμάτων στην περιοχή αυτή δεν είναι ομαλές κυκλικές αλλά ευθύγραμμες και πεπερασμένες. Για αυτές τις κινήσεις, η θεωρία του Αριστοτέλη δέχτηκε πολλές κριτικές.
-  Χώρος πέρα από τη σελήνη : χώρος αμετάβλητος και άφθαρτος. Οι κινήσεις των σωμάτων σε αυτό το χώρο είναι τέλειες, ομαλές, κυκλικές.

4.1.  Η Θεωρία της Κίνησης στην Υποσελήνια Περιοχή (135)

Εδώ έχουμε δύο θεμελιώδεις αρχές :

1η Αρχή : Η κίνηση δεν είναι ποτέ αυθόρμητη. Πίσω από κάθε κίνηση επενεργεί μια δύναμη (κινούν) που βρίσκεται συνεχώς σε επαφή με το κινούμενο σώμα.

2η Αρχή : Υπάρχουν δύο είδη κίνησης, η φυσική και η βίαιη (εξαναγκασμένη).
Φυσική κίνηση : πρόκειται για την ελεύθερη κίνηση των σωμάτων προς τους φυσικούς τους τόπους. Είναι ευθύγραμμη και πάντοτε κατακόρυφη, είτε προς τα πάνω, είτε προς τα κάτω.
Βίαιη κίνηση : γίνεται υπό την επίδραση μιας εξωτερικής δύναμης και υποχρεώνει το σώμα να παρεκκλίνει από το φυσικό του. Άρα, κατ’ αρχάς είναι μη ευθύγραμμη. Αυτό όμως δεν είναι απόλυτο. Μια ευθύγραμμη κίνηση μπορεί να είναι βίαιη, αν δεν είναι κατακόρυφη ή η φορά της δεν είναι προς το φυσικό τόπο του σώματος.

Κάθε κίνηση είναι ή βίαιη ή φυσική. Η βίαιη αντιτίθεται στη φύση των σωμάτων, άρα είναι υποδεέστερη της φυσικής κίνησης.
‘Κίνηση’ για τον Αριστοτέλη σημαίνει περισσότερα πράγματα από αυτά που νομίζουμε εμείς. Μπορεί να σημαίνει αλλαγή ουσίας (γένεση και φθορά), αλλαγή μεγέθους (αύξησις και φθίσις), αλλαγή ποιότητας (αλλοίωση) και μετατόπιση, η οποία ενδιαφέρει εμάς εδώ.

Για την αρχή που λέει πως η κίνηση δεν είναι ποτέ αυθόρμητη, ο Αριστοτέλης έπρεπε να εξηγήσει γιατί σε ορισμένες περιπτώσεις η κίνηση εξακολουθεί ακόμη κι όταν το κινούμενο σώμα έχει χάσει επαφή με το κινούν. 

Π.χ. ένα βέλος εκτελεί την κίνησή του ακόμα κι όταν χάσει την επαφή του με τη χορδή που το εξακόντισε. 

Ο Αριστοτέλης απαντά με την «αντιπερίσταση». Το μέσον με το οποίο διενεργείται η κίνηση (εδώ ο αέρας), αναλαμβάνει το ρόλο του κινούντος. Πώς γίνεται αυτό δε μας λέει ακριβώς. Ίσως εννοεί πως ο αέρας που απωθείται από το βέλος γυρίζει πίσω από το βέλος κινώντας το. Η απάντηση αυτή συνάδει με την αρχή πως δεν υπάρχει κίνηση χωρίς συνεχή επενέργεια του κινούντος και πως δεν υπάρχει κενός χώρος (σύμφωνα πάντα με τον Αριστοτέλη).

4.1.1  Η Φυσική Κίνηση (136)

Φύση του σώματος : το κινούν στη φυσική κίνηση. Εξαιτίας της, το σώμα έχει την τάση να κινείται προς το φυσικό τόπο του, μέχρι να τον φτάσει και να βρει την απόλυτη γαλήνη και παντοτινή ηρεμία.
Ποιοι είναι όμως οι φυσικοί τόποι;
Η γήινη – υποσελήνια περιοχή του κόσμου καλύπτεται εξ ολοκλήρου από τη γη, το νερό, τον αέρα και τη φωτιά, τα τέσσερα στοιχεία. Κάθε ένα από αυτά έχει ένα βάρος. Η γη και το νερό είναι τα βαριά (η γη βαρύτερη του νερού), ενώ ο αέρας και η φωτιά είναι τα ελαφρά (η φωτιά ελαφρύτερη του αέρα). Για τα βαριά γη και νερό, η φύση τους είναι να κατέρχονται προς το κέντρο του κόσμου. Για τα ελαφρά φωτιά και αέρα η φύση τους είναι να ανέρχονται προς την περιφέρεια της υποσελήνιας περιοχής. 

Για τον Αριστοτέλη η κινητική συμπεριφορά κάθε σώματος εξαρτάται από τα βαρέα και ελαφρά στοιχεία που το συγκροτούν. Στην ιδανική περίπτωση που δεν υπάρχουν εμπόδια ή ανάμικτα σώματα και τα τέσσερα στοιχεία είναι πλήρως καθαρά και με ολοκληρωμένες τις φυσικές κινήσεις τους, στην υποσελήνια περιοχή θα δημιουργούνταν τέσσερις ομόκεντρες σφαίρες. Κάθε στοιχείο θα κατέληγε στη δική του εν πλήρη ηρεμία. 

Κατά σειρά οι σφαίρες θα ήταν ως εξής (από μέσα προς τα έξω) : 

η σφαίρα της γης, η σφαίρα του νερού, η σφαίρα του αέρα και η σφαίρα της φωτιάς. 

Αυτές οι σφαίρες είναι οι φυσικοί τόποι προς τους οποίους κινούνται όλα τα σώματα.

Οι κανόνες που ρυθμίζουν τη συμπεριφορά ενός σώματος σε φυσική κίνηση είναι δύο:
1.  Όταν δυο σώματα με διαφορετικό βάρος πέφτουν ελεύθερα, ο χρόνος που απαιτείται για να καλυφθεί μια ορισμένη απόσταση είναι αντιστρόφως ανάλογος της βαρύτητάς τους.
2.  Αν δυο σώματα με ίδιο βάρος κινούνται φυσικά, με διαφορετικά μέσα, ο χρόνος που απαιτείται για να καλυφθεί μια ορισμένη απόσταση είναι ανάλογος προς την αντίσταση που προβάλλουν τα μέσα. Η αντίσταση αυτή εξαρτάται από την πυκνότητα των μέσων.

4.1.2  Η Εξαναγκασμένη Κίνηση (137)

Εδώ το κινούν είναι μια εξωτερική δύναμη που υποχρεώνει το σώμα να κινηθεί παρά φύσιν, δηλαδή κάπου εκτός του φυσικού του τόπου. Η εξαναγκασμένη κίνηση παύει όταν παύει η ενέργεια της εξωτερικής δύναμης.

Για τον Αριστοτέλη, κάθε κίνηση πραγματοποιείται εντός ενός μέσου. 

Με βάση αυτό και πιστεύοντας πως η ταχύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της πυκνότητας του μέσου, απέρριψε τη δυνατότητα κίνησης στο κενό. Αφού η πυκνότητα του κενού είναι μηδέν, η ταχύτητα θα γινόταν απείρως μεγάλη κι αυτό δε γίνεται. Απορρίπτει έτσι την ύπαρξη κενού στο φυσικό κόσμο.
Οι ως άνω κανόνες δεν αντιπαρατίθενται άμεσα στην παρατήρηση. Ο Αριστοτέλης συνδέει την κινητική συμπεριφορά ενός σώματος σε ελεύθερη πτώση με τη βαρύτητά του. Λέει δηλαδή πως η ταχύτητα είναι ανάλογη του βάρους. Αυτό δεν ισχύει στην ελεύθερη πτώση στο κενό. Όταν όμως γίνεται εντός ενός μέσου όπως π.χ. ο αέρας, τότε πράγματι τα βαρύτερα σώματα πέφτουν γρηγορότερα από ότι τα ελαφρύτερα σώματα, έστω κι αν έχουν τις ίδιες διαστάσεις και σχήμα. Αυτό είναι παρατηρησιακό δεδομένο. Επίσης ο Αριστοτέλης διαπιστώνει σωστά πως η κίνηση μέσα σε ένα πυκνό μέσο είναι πιο αργή από ότι η κίνηση σε ένα πιο αραιό.
Οι δυο αυτές προτάσεις συμφωνούν με την ανθρώπινη εμπειρία. Αν κάποιος έλεγε πως η σχέση ταχύτητας – βάρους δεν είναι σχέση αναλόγων ποσών, θα του λέγαμε πως οι προτάσεις αυτές δε δικαιολογούνται εμπειρικά, αλλά στην όλη αντίληψη του φιλοσόφου για τις αναλογίες των στοιχείων των σωμάτων.

Ωστόσο, υπάρχουν μειονεκτήματα σε αυτήν τη θεωρία:
 

Lloyd : η θεωρία αυτή δε διατυπώνεται με όρους επαρκώς αφηρημένους. Υπάρχουν κάποια στοιχεία αφαίρεσης, όπως το γεγονός πως ο Αριστοτέλης δε λαμβάνει καθόλου υπόψη του τη μορφή του κινούμενου σώματος. Δεν την προχώρησε όμως τόσο ώστε να μην συνυπολογίζει στο φαινόμενο της κίνησης τον παράγοντα «αντίσταση του μέσου εντός του οποίου διενεργείται η κίνηση». Είχε ως αρχή πως κάθε κίνηση πραγματοποιείται εντός του μέσου. Με αυτήν την αρχή και με την πίστη πως η ταχύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της πυκνότητας του μέσου :
1. απέρριψε τη δυνατότητα κίνησης στο κενό. Αφού η πυκνότητα του κενού είναι μηδέν, η ταχύτητα θα γινόταν απείρως μεγάλη και αυτό δε γίνεται.
2. απέρριψε την ίδια την πραγματική ύπαρξη του κενού.
Τα μειονεκτήματα της θεωρίας φαίνονται στα παραδείγματα που χρησιμοποιεί. Όλα είναι παραδείγματα πραγματικά, εμπειρικά, του φυσικού κόσμου. Η νεώτερη θεωρία της κίνησης είναι το παράδειγμα της κίνησης στο κενό, μια κίνηση χωρίς αντίσταση. Ο κόσμος της Νευτώνειας Δυναμικής, ‘κόσμος της Φυσικής’ είναι τελείως διαφορετικός από τον ‘φυσικό κόσμο’ του Αριστοτέλη και της αρχαίας επιστήμης γενικότερα.

Ο Αριστοτέλης δεν έκανε πειράματα για να επιβεβαιώσει τις θεωρίες του. Μια εξήγηση για αυτό δίνει ο David Lindberg που λέει πως ο Αριστοτέλης πίστευε πως η φύση κάποιου πράγματος αποδεικνύεται μέσω της συμπεριφοράς του στη φυσική και αδέσμευτη κατάστασή του. Οποιοιδήποτε τεχνητοί περιορισμοί θα ήταν απλώς παρεμβολές. Αν παρά τις παρεμβολές το σώμα συμπεριφερθεί κανονικά, τότε οι προσπάθειές μας είναι μάταιες. Αν δημιουργήσουμε εμπόδια στην αποκάλυψη της φύσης του αντικειμένου, μαθαίνουμε απλώς ότι μπορούμε να παρέμβουμε στο αντικείμενο με τρόπο που η φύση του να παραμείνει κρυφή. Άρα, το πείραμα δεν θα αποδείκνυε κάτι. Άλλωστε, η πειραματική επιστήμη αναδύθηκε όταν οι φυσικοί φιλόσοφοι άρχισαν να θέτουν τέτοια ερωτήματα στα οποία μπορούσε η ίδια να απαντήσει.

Κι άλλοι άσκησαν κριτική στον Αριστοτέλη. Ο βυζαντινός Ιωάννης Φιλόπονος προσπάθησε να δείξει τις αδυναμίες της θεωρίας του τον 6ο αι. Όπως και να’ χει ο Αριστοτέλης ήταν ο πρώτος που προσέγγισε αυτό το θέμα.

4.2  Οι Κινήσεις των Ουράνιων Σωμάτων

Για τον Αριστοτέλη, η πρώτη ύλη, αυτή που αποτελεί το κάθε τι πάνω στη γη, είναι τα τέσσερα στοιχεία. Για τα ουράνια σώματα όμως, υποστήριζε πως αποτελούνται από κάτι διαφορετικό, από το πέμπτο στοιχείο, την πεμπτουσία (quinta essentia), δηλαδή, τον αιθέρα. Η θεωρία του αυτή επικρίθηκε περισσότερο από κάθε άλλη. 

Ας δούμε τι τον οδήγησε σε αυτήν:
Έπρεπε κατά τη γνώμη του να ερμηνευθούν οι ιδιαίτερες φυσικές κινήσεις των ουράνιων σωμάτων, τα οποία κινούνται σε ομαλές κυκλικές τροχιές. Πως όμως μπορούσαν να εξηγηθούν αυτές οι τροχιές;
Είδαμε πως η φυσική κίνηση των τεσσάρων στοιχείων είναι να κατευθύνονται πάνω ή κάτω και να πλησιάζουν ή να απομακρύνονται από το κέντρο της γης. Μπορούν να αλλάξουν κατεύθυνση, μόνο όμως ως αποτέλεσμα βίαιης κίνησης.
Η κίνηση των ουράνιων σωμάτων είναι αιώνια, άρα δε μπορεί να είναι βίαιη, αλλά φυσική. Οπότε, ένα σώμα με φυσική κίνηση την κυκλική, δε μπορεί να ταυτιστεί με κανένα από τα τέσσερα στοιχεία που δεν έχουν ως φυσική την κυκλική κίνηση. Εδώ παρεμβαίνει ο αιθέρας, ως το στοιχείο εκείνο, του οποίου η φυσική κίνηση είναι η κυκλική.
Μετά τον Αριστοτέλη πολλοί φιλόσοφοι δυσκολεύτηκαν στη θεωρία του πέμπτου στοιχείου ως εξής :
-η θεωρία δεν εξηγούσε τι συμβαίνει στο σύνορο μεταξύ υποσελήνιας περιοχής και του κόσμου των ουράνιων σφαιρών. Στα σύνορα αυτά τα τέσσερα στοιχεία παραχωρούν τη θέση τους στον αιθέρα, το πέμπτο. Πως όμως γίνεται αυτή η μετάβαση;
-Υπάρχει θέμα με τη μετάδοση θερμότητας. Ο ήλιος αποτελείται από αιθέρα, αφού όμως ο αιθέρας δεν έχει τις ιδιότητες των τεσσάρων στοιχείων, δε μπορεί να έχει την ιδιότητα του θερμού. Αν είναι έτσι, πως εξηγείται η θερμότητα που εκπέμπει ο ήλιος προς τη γη;

ollthatjazz