Fisikaren historia
Wikipedia(e)tik
Fisikaren historian zehar mundu materialaren ulertzean aldaketa garrantzitsuak gertatu izan dira, matematika eta filosofia arloetan, esaterako, baina baita teknologia arloan ere. Azken honetan ia egunero gertatzen diren aurreratzeak direla eta azkenengo mendeetan gizarteak transformaketa sakona jasan du. Fisika jakintza bat izateaz gain, jakintza hau praktikan jartzen eta transmititzeaz ere arduratzen da. Iraultza zientifikoa, 1600 urtearen hasieran gertatutakoa antzinako eta pentsaera klasikoaren arteko mugatzat hartu daiteke. XX. mendearen hasieran gertatutako bigarren iraultza fisika modernoaren jaiotza ekarri zuen. Gaur egun oraindik galdera asko daude erantzuteko eta beraz fisika zientzia osatu gabetzat hartzen da. Galdera hauek unibertsoaren adinetik partikula subatomikoen izaerara doaz eta erantzungabeko buruhausteak asko dira. Mundu materiala deskribatzen duen teoria bakarrik ez dago momentuz, eta beraz teoria partzialak erabili behar ditugu natura ulertzeko.
Eduki-taula |
[aldatu] Aintzinako fisika
Aintzinatik dator gizakiak naturaren jokaera ulertzeko nahia, adibidez materia ezberdinen ezaugarri ezberdinak edo ta zergatik gauzak lurrerant erortzen diren aske uzterakoan. Eguzki eta ilargiaren mugimenduak edo ta lurraren forma mendeetan zehar fisikari askoren jakinmina sorrerazi du. Aintzinean hauetako fenomeno asko jainkoen ekintzak bezala ulertzen ziren. Azkenik azalpen espekulatibo batzuk egin ziren galdera hauei erantzuteko, nahiz eta asko gaizki egon, adibidez Ptolomeok lurra unibertsoaren erdian dagoela eta beste izarrek buelta ematen diotela bere "Almagesto" liburuan esan zuenean. Ideia hau erdi aroan zehar unibertsoaren teoria bezala iraun zuen. Gogoratzekoa da gaur egungo fisikaren hainbat teoriak ere, mekanika kuantikoa eta erlatibitate orokorra azalpen sistematikoa jarraitzen dituztela eta edozein momentutan teoriek hainbat gauza azaldu ezin ditzaketela sinisten dutenak ere badaudela. Aintzinako teoria fisikoak filosofian zuten oinarria eta teoriaren zuzentasuna frogatzeko saiakuntzarik ez zirela ia egiten.
[aldatu] Indiako kontribuzioak
Kristo aurreko 2400 urte aldera, aintzinako Harappan zibilizazioaren portu nagusiko hirian, Lothalen, maskorrak erabiltzen zituzten konpas baten antzera zeruertzaren angeluak nehurtzeko, bai eta izarren posizioa ezagutzeko. Vedic zibilizazioan, kristo aurreko 9. mendetik kristo aurreko 6. mendera, Yajnavalkya astronomoak bere Shatapatha Brahmana liburuan heliozentrismoaren lehen aipamenak egin zituen, lurra borobila dela eta hainbat gorputz esferikoekin batera, eguzkiari biraka dabil. Lurra eta eguzki eta ilargiaren arteko urruntasuna ere nehurtu zituen, distantzia beraien diametroak 180gatik nehurtuz, egungo balioetatik nahiko urbil: ilargi eta lurraren arteko distantzia ilargiaren diametroa bider 110.6 da, eguzki eta lurraren artekoa 107.6 delarik.
Vedic garaiko indioek mundu materiala oinarrizko bost elementuz osatuta zegoela pentsatu zuten: lurra, sua, haizea, ura eta eterrra edo espazioa. Kristo aurreko 6. mendetik aurrera teoria atomiko sistematiko bat proposatu zuten, haien artean Kanada (filosofo) and Pakudha Katyayanaek. Atomista indio hauen ustetan, 9 elementuen atomo ezberdinak daude, atomo bakoitzak 24 ezaugarri dituelarik. Atomo hauek nola elkartzen, erreakzionatzen, dardaratzen, mugitzen edo beste edozein ekintza azaltzen zuten teoriak garatu zituzten, bai eta nola atomoek molekulak binarioak nola eratzen dituzten eta nola molekula binario hauek haundiagoak diren molekulak sortzen dituzten. Partikulak lehen bikotekan nola konbinatzen diren ere azaldu zuten, bai eta nola bikote hauek beste bikote partikulekin "bikote hirukoteak" sortzen dituzten, ikusi daitezkeen materiaren unitaterik txikienak. Ideia hauek egungo teoria atomikoarekin bat dator, non partikula banakaitzak (quarkak) hirukotetan elkartzen diren materiaren formarik ohikoenak sortzeko (protoi eta neutroiak, esaterako). Atomoaren banaketa ere aurresan zuten, gaur egun energia atomikoa sortzeko erabiltzen den prosezu bera.
Erlatibitatearen printzipioa (Einsteinen erlatibitate teoriarekin ez nahastu) enbrioi-egoeran egon da kristo aurreko seigarren mendetik, filosofo indioek "sapekshavad" deitzen ziotelarik, hau da, "erlatibitate teoria" sankrit hizkuntzan.
Samkhya eta Vaisheshika eskolak argiaren teoriak eratu zituzten kristo aurreko 5 eta 6 mendeetan. Samkhya eskolaren ustetan, argia oinarrizko elementuetako bat da, beste materia guztia eraikitzeko behar diren oinarrizko elementuetako bat. Beraien sinismenean, argia jarraia da. Vaisheshika eskolan beste alde, higidura atomoen mugimenduaz nehurtzen zuten, hau da, argiak izaera korpuskularra zutela sinisten zuten: argia higidura haundiko suzko atomoaz eratuta dago. Su atomo hauen habiadura eta antolamenduaren arabera, argiak ezaugarri ezberdinak izango ditu. Dignāga (ka V. mendea) eta Dharmakirti (ka VII. mendea) budistek argiaren izaera korpuskularraren inguruko teoria bat egin zuten, egungo fotoien antzera.
499 urtean, Aryabhata matematikari eta astronomoak eguzki sistemaren eredu heliozentrikoa proposatu zuen, grabitate eta guzti, non planetek beren ardatzei buelta ematen zieten, egun eta gaua sortzen eta nola eguzkia orbita eliptiko bat jarraitzen buelta ematen dioten, lurrak hau egiten urte bat tardatzen duelarik. Planetek eta ilargiak argi propiorik igortzen ez dutela eta eguzkiarena isladatzen dutela ere aurresan zuen, bai eta eguzki eta ilargiaren eklipseak. Brahmaguptak bere 628. urteko Brahma Sputa Siddhanta liburuan grabitazioa indar bezala deskribatzen du.
Fisikari indioen kontribuzio garrantsitzuenetakoa zenbaki Indio-Arabikoak izan ziren, 0 zenbakia eta hainbat kontzeptu trigonometrikoak, kosinua eta sinuak. Islamek ideia hauek Indiatik hartu eta Europan zehar zabaldu zituen.
[aldatu] Txinako kontribuzioak
ka 1115 urtean, txinatarrek Hegoaldera Hatzez Erakusten duen Gurdia Zhi Nan Ju 指南車 asmatu zuten. Bertan hainbat engranajez bi gurpiletara konektaturiko estatuatxo bat dago eta gurpi tamaina, bide eta engranajeak ondo hautatu ezkero, estatuatxoaren hatzak norabide berdinera apuntatuko du.
[aldatu] Kontribuzio greko eta helenikoak
Mendebaldeko fisika Tales, Anaximander Pitagoras, Heraklito, Anaxagoras, Empedokles eta Philolaus bezalako greziar filosofo pre-sokratikoekin hasi zen.
Platon eta Aristotelesek bere lanetan naturaren ikerketei buruz hainbat idatzi zuten, filosofia naturalaren forman. Demokrito, garaiko atomista batek materiaren izaera atomikoa azaldu zuen lehenetarikoa izan zen.
Teleskopio eta beste nehurtzeko makinariarik ez zutenez (erlojuak), teoria hipotetikoen saiakuntza ia ezinezkoa zen. Hala ere, Arkimides bezalako hainbat hidrostatika arloan hainbat saiakuntza egin zituen; kontaerak dio egun batean bainuontzian zegoela, sartzerakoan bere gorputzaren bolumena berdineko ura kanporatzen zuela konturatu zenean hasi zitzaiola hidrostatikarenganako pasioa. Bitartean, Eratostenesek lurra esferikoa zela ondorioztatu zuen eta zehaztasun haundiz bere zirkunferentzia kalkulatu zuen, elkarrengandik urrun dauden bi makilen itzalaz lurraren angelua nehurtu eta gero. Greziar matematikariek ere esfera eta konoen bolumena kalkulatzeko objektuak hainbat disko meheetan zatitzea proposatu zuten; objektuaren bolumen totala disko guzti hauen bolumenaren gehiketa da (hau da, gaur egungo kalkulo integralaren berdina).
Garaiko ideia fisiko asko galdu egin ziren Alexandriako liburutegia erre egin zenean, kristo aurreko 400 urte aldera, baina Samoseko Aristarkoren ideiak aipagarriak dira: lurrak eguzkiari buelta emateko urtebete hartzen duela eta bitartean bere ardatzari ere bueltak ematen dizkionez, egun eta gauen zergatia azaldu zuen, bai eta zeruko beste izar asko gure eguzkiaren antzera bueltaka planetak izan ditzaketela eta planeta hauetan bizitza egon daitekela esan zuen.
Txinatarrak ezik, grekoek lehen engranajesko makinak erabili zituzten eta Antikythera bezalako mekanismoak nehurketa astronomikoak egiteko balio zuten.
Aeopila, Alejandriako heroiaren lurrinezko motorraren aintzindari bat, kuriositate antzera gelditu zen, makinaren energia errotatiboa beste erabilgarriagoak diren beste energietara pasatzeko gai ez bait ziren izan, nahiz eta engranajeak erabili. Zenbait asmakizun egun erabiltzen dira, adibidez ibaietatik landak urestatzeko balio duen Arkimidesen torlojua. Hala ere, ia asmakizun guztiak erabilgarriak baino, bitxiak izan ziren. Grekoek beste zibilizazioetatik kopiatutako asmakizun praktikoen artean arrapala dago, egipziatarrek pare bat milenio lehenago piramideak eraikitzeko erabili zituztenak.
Greziatar hegemoniaren bukaeran naturaren izaeraren galdeketan filosofoak buruzagi bilakatu ziren, eta bere ideiak itsuan jarraitu ziren itaundu eta aztertu gabe. Pitagorasek, esaterako, zenbaki irrazionalen izaera ezeztu zuen, nahiz eta bere eskolak berak aurkitutakoak; zenbakien mistizismoarekin ez zetozen bat, dirudienez. Alejandriako liburutegiaren suntsipena eta mila urtez Ptolomeoren ideia geozentrikoak jarraitu ziren, non planetak epiziklo deritzon biribil txiki batean lurraren inguruan bueltatzen diren etaunibertsoa deferente deritzon biribil askoz haundiago batean mugitzen den.
[aldatu] Kontribuzio pertsak
Imperio erromatarra boteretsuena zen bitartean, greziako hainbat sendagai medikuntza erromata elitearentzat jarduten hasi ziren. Hala ere, zientzia fisikoek, tamalez, ez zuten hainbeste sostengu izan, eta erromatar inperioaren gainbera etorri zenerako (Erdi Aroaren hasiera), europan fisikak interes gutxi jaso zuen: ikerketa zientifiko guztiak gelditu egin ziren.
Ekialde hurbilean, ordea, greziar natural filosofoek beren lanen babesa aurkitu zuten, eta Islamiar adituek beren aurrekoek egindako astronomia eta matematikaren jakintza haunditzeaz gain, hainbat eremu desberdinetan ikertzen hasi ziren, esaterako alkemian (kimikaren aintzindaritzat hartu daitekena). Arabiarrek Pertsia konkistatu zutenean Indiatik hainbat kontzeptu berri ekarri zituzten eta beraz pertsiar jakintsuek beren aurrekoen aurkikuntzei ideia indio eta helenikoak batu zizkioten.
Mohammad al-Fazari pertsiar zientifikoak astrolabioa asmatu zuen, eguzki, ilargi, planeta eta izarrak kokatzeko balio zuen instrumentu astronomikoa. Gorputz astronomiko hauek kokatzeaz gain, beren geroko kokalekua aurresateko ere balio zuen. Muḥammad ibn Mūsā al-Ḵwārizmī matematikariak aljebrari bere izena jartzeaz gain (al-jabr hitz arabikotik datorrena, bere liburuaren izenetik, Hisab al-jabr w’al-muqabala), gaur egun jakintza honetan erabiltzen diren hainbat printzipio ere egiaztatu zituen.
Abu Ali al-Hasan ibn al-Haytham zientifiko musulmanak, Alhazen bezala ere ezaguna zenak, geometria eta anatomia erabiliz bere teoria garatu zuen. Honen arabera, argitua den edozein gorputzek norabide guztietan argi izpiak igortzen ditu, baina begira perpendikularki iristen direank bakarrik ikusi ditzakegu. Beste izpiak beste angeluekin iristen dira eta ezin ditugu ikusi. Buruzbeherako irudiak erakusten dituen "orratz-zulo" kamera erabili zuen bere argumentua sostengatzeko. Ideia hau Ptolomeoren teorien kontrakoa erakusten zuen; Ptolomeoren ustetan begiek ikusteko balio duten argi izpiak igortzen dituzte. Baina Alhazen hare gehiago ere aurresan zuen, argia partikula ñimiñoz osatuta dagoela egiaztatzeaz gain, abiadura finitoz bidaiatzen dela esan bait zuen. Ptolomeoren argiaren zeiharkuntza teoria hobetu eta gero, zeihakurtzaren legeak ere egiaztatu zituen, argiaren abiadura elementu desberdinetan aldatzen dela esanez. Ispilu esferiko eta parabolikoekin saiakuntzak egin eta gero, irudiaren haunditze eta aberrazioak nola sortzen diren azaldu zuen. Hau guztia dela eta, optika modernoaren aitatzat hartzen da Alhazen.
Argia osatzen duten koloreak ere banandu zituen, eta bere lanik garrantzitsuenak, Kitab al-Manazir izenekoa eta arratseko kolorei buruzko beste bat latinera itzulia izan ziren Erdia Aroan. Itzal, eklipse eta ostadarraren fenomeno fisikoak azaltzen ere saiatu eta gero, ikusmen binokularrean ere ibili zen. Azkenik, ilargi eta eguzkia zeruertzera iristerakoan ustezko haunditzearen azalpena ere eman zuen.
Islamiar zientziaren beste garapenak aipamen zientifiko zehatz baten sorketa, "isnad"-a (edozein adierazpenaren iturriak bilatzea), edozeinek zalantzan jarri dezakeen metodo zientifikoa, "ijtihad"-a, galdeketak egiteko metodo kurioso bat. Metodologian aurreraketa esanguratsua egin zuten, saiakuntzak orientazio enpirikoa zuten aurkako hainbat teoriak baieztatzeko erabiliz.
[aldatu] Erdi Aroko kontribuzioak
XII. mendean, Europan zehar unibertsitateak sortzeaz gain, Arabiarrekin errekonkista eta gurutzadetanizandako kontaktua medio, aintzinako filosofoen lanaren interesa berreskuratu zen, Europako intelektoaren susperketarekin.
XIII. mendearen hasierarako, gaur egungo metodo zientifikoaren erabiltzen zituztenak agertu ziren, esaterako Robert Grosseteste eta Roger Bacon. Grossetesteren ustetan, matematikak funtsezkoak dira natura deskribatzeko, Baconek saiakuntza enpirikoak goratzen zituen bitartean.
Baconek hainbat saikuntza egin zituen optikan, nahiz eta saiakuntza hauek arabiarrek egiten edo iada egindako saikuntzen berdina izan. Hala ere, Baconek Aita santuari gutun bat idatzi zion zientzia naturalak unibertsitatean ikasi beharra azpimarratzen, bai eta garaiko jakintza zientifikoa batzen zuten hainbat liburu idatzi ere. Teleskopioa eraikitzeko modua deskribatu zuen, baina ez dago argi berak bat egin zuen edo ez. Baconek metodo zientifikoaren oinarriak ere finkatu zituen, bere saiakuntzak xehetasun guztiaz azaltzen, edonorrek saiakuntza berdinak berregin eta baieztatzeko. Saiakuntza hauetako batzuk Al Battaniren lanaren jarraipena izan ziren.
XIV. menderako Jean Buridan edo Nicolas Oresme bezalako zientzilariek Aristoteleren mekanikaren hainbat printzipio itauntzen hasi ziren. Zehazki, Buridanek "inpetus"aren teoria aztertzen hasi zen, gaur egungo inertziaren kontzeptuaren aurrekoa. Oresmek, beste alde, Aristotelek proposatutako lurraren mugimenduaren arrazonamendua fisikoki okerra zela erakutsi eta gero, zerua geldi dagoela eta lurra dela mugitzen dena aurkeztu zuen. Copernicok berrehun urte geroago emandako azalpenak baino zehatzago eta askoz argiagoak dira Oresmesen geozentrismoaren ideiak, bai eta bere argiaren zehiarkuntza atmosferikoaren teoriak. Tamalez, azken lorpen honen kredituak Hookek hartu zituen. Oresmeren beste interesetako bat argia eta kolorea izaera berdina dutela frogatzea izan zen.
Mundu zientifikoan aurrerapen guzti hauek gertatzen ziren bitartean, Europa heriotz beltzaren pean zegoen. Sozialki iskanbila eta altxamendu asko eragin zituen etenaldi honen erdian, XV. medean errenazimendua iritsi zen, arteen loratzearekin. Konstantinoplaren erortzea eta gero (1453), hainbat bizantianar zientzilari mendebaldean errefuxiatu ziren, europearrei antzinako testuen jakintza berrekarriz. XV. mendekoa da ere inprentaren asmakuntza, ideia berrien zabaltzea azkartzeaz gain, ikasketen demokrazitatzea ere ekarri zuena. Guzti honek iraultza zientifikoa ekarri zuen, fisika modernoari bide eginez.
[aldatu] Fisika Modernoa
XVI. mendearen bigarren aldera hasi zen iraultza zientifikoa gorago aipatutako aintzinako zibilizazioen (Grezia, India eta Txina) beraurkikuntzatik etorri zen. Zibilizazio hauen jakintza zientifikoa islameko kulturan gordetzeaz gain, VII. mendetik XV. mendera pertsiarrek zientziak zabaltzen lan garrantzitsua egin zuten. Aurrerapen guzti hauek geroago monje kristauak latinera itzuli zituzten, Europa mailan arte eta zientzien loratzea ekartzen lagunduko zuena, errenazimenduaren barruan.
Astronomiatik hasita, filosofia naturalaren printzipioak fisikaren legeetan batzen hasi ziren, etortzeko diren mendeetan zehar hobetzen joango zirenak. XIX. menderako mundu zientifikoa hainbat arlotan banatzen hasi zen, bakoitzean ikerlari espezializatuak zeudelarik.
[aldatu] XVI. mendea
XVI. mendean, Nicolaus Copernicusek Aristarkoren eguzki sistemaren eredu heliozentrikoa berreskuratu zuen (orainarte Arkimidesen liburu batean iraun zuena). Copernikok heliozentrismo ereduari buruz liburua aurkeztu zuenean, Andreas Osiander teologistak hitzaurrea idatzi zion esanez Copernikoren ideiak planeten orbitak deskribatzea baino, praktikotasun matematikoak zituztela buru.
Inglaterran, William Gilbert fisikariak magnetismoa ikasten ibili zen eta 1600. urtean, De Magnete zeritzon liburua argitaratu zuen bere saiakuntza guztiak azalduz.
[aldatu] XVII. mendea
XVI. mendean Johannes Keplerrek bost solido platonikoetan oinarritutako eguzki sistemaren eredu bat proposatu zuen planeten orbitak dauzkaten diametroak azaltzeko saiakera batean. Keplerrek aurretik Tycho Brahek egindako nehurketa zehatzak eskuratzeko aukera izan zuen eta honek behatutako orbitek bere ereduak aurresaten zituenetatik ezberdinak zirela konturatu ostean, zazpi urte eman zituen planeten higidura modu zehatzago batean deskribituko zuen eredu planetario baten bila. Martitz planetaren higidura bere ereduaren adibidetzat hartu zuen, eta gaur egun erabiltzen dugun kalkulu integralaren oinarriak ezarri ostean, orbitak zirkularrak baino eliptikoak direla frogatu zuen, eguzkia elipsearen zentrua delarik. Ideia iraultzaile hauek milaka urtetan zehar Ptolomeoren jakintzan oinarritutako orbita zirkular "perfektu"ak zeruko gorputz "perfektu"entzako teoria gain-aizpikatu zuen. Keplerrek bere planeten higidura legeak argitaratzeaz gain, eguzkiak igortzen duen indar batek planeten higidura zuzena desbideratzen zuela proposatu zuen, planetak eliptikoki orbitatzera behartuz.
Pierre Vernierrek [1631]]an vernierra asmatu zuen, angeluak eta distantzien nehurtze zehatz eta mekanikokia egiteko balio duena. Vernierra gaur egun laborategi zientifiko eta lantegietan erabiltzen da.
1650ean Otto von Guericke lehenengo aire-ponpa eraiki zuen eta hutsaren eta presio atmosferikoaren printzipio fisikoak aurkeztu zituen. Geroago, bere interesak elektrizitate estatikora bidertu zituela, kargatzen eta deskargatzen zen biradera batetan bueltaka zebilen sufrezko esfera bat zuen tresna mekaniko bat asmatu zuen, elektrizitatea ekoizten zuena.
1656an, berriz, Christian Huygens fisikari eta astronomo danimarkarrak erloju mekanikoa asmatu zuen, alde batetik bestera orbita eliptikoa jarraitzen zuen pendulo batekin. Pendulu honi erortzen zihoan kontrapisu batek ematen zion energia.
Argiaren abiadura nehurtzeko lehen saiakerak ere egin ziren; 1676an Ole Rømerrek Jupiterren Io satelitearen higitzea teleskopio batekin nehurtuz.
[aldatu] Etorkizuna – Teoria bateratuaren bila
XX.mendean zehar, gorago esan bezala, fisikan bi teoria nagusi egon dira, erlatibitate orokorra gorputz makroskopikoak (planetak, izarrak eta abar) deskribatzeko eta mekanika kuantikoa, partikula mikroskipikoez arduratzen dena (molekuletatik quarketara). Mendean zehar hainbat fisikari bi teoria hauen aurresanak zehaztasun osoz saiakuntzaz frogatu dituzte. Baina fisikaren aurreraketan hain garrantsitsuak diren bi teoria hauek, egun formulatuak dauden bezala, elkartezinak dira, eta biak ezin dira zuzen egon aldi berean; hainbat galdera fisikoen erantzuna guztiz zentzugabea da bi teoriak elkartu ezkero.
Antagonismo hau hain luzean erantzun gabe egotearen arrazoi bat fisikariaek, muturreneko egoeretan ezik, txiki eta arin diren gorputzak (partikula atomikoak) edo ta astun eta haundiak direnak (galaxiak) ikertzen dituzte eta beraz erlatibitate orokorra edo ta mekanika kuantikoa erabiltzen dute, erabili gabeko teoriaren aurresanei kasurik egin gabe. Ezjakintasuna ez da, baina ez dago oso urrun ere.
Hala ere, hainbatetan (gorago aipatutako muturreneko egoeratan), unibertsoa haundi/astun – txiki/arin izan daiteke aldi berean, esaterako zulo beltz baten erdian, non masa izugarrizko materia azalera mikroskopikoan konprimitua dagoen. Unibertsoaren hasiera ere, Big Bang delakoa, unibertsoaren muturreko egoeretako bat da.
Erlatibitate orokor eta mekanika kuantikoa bateratzen saiatzen diren hainbat teoria berri sortu dira, esaterako superkorda teoria (ingelesez Superstring theory deritzona. Teoria bateratu hauek unibertso osoa deskribatzeko balio duen printzipio fisiko edo ta ekuazio nagusi baten bila dabiltza eta denporak (eta saiakuntzek) esango du hauetako zein den zuzena.
