ΜΕ ΑΦΕΤΗΡΙΑ ΤΗ ΦΥΣΙΚΗ...

1. Η φύση ακολουθεί το ΦΕΙΔΟΥ ΧΡΟΝΟΥ!

Το φως, όταν πορεύεται στο ίδιο  υλικό, για παράδειγμα στον αέρα,  για να πάει από το σημείο Α στο σημείο Β ακολουθεί την ευθεία διαδρομή ΑΒ. Η διαδρομή αυτή είναι η πλέον σύντομη χρονικά σε σύγκριση με οποιαδήποτε άλλη που θα οδηγούσε το φως από το Α στο Β. Το φως αποφασίζει κατά το ταξίδι του από το Α στο Β να ακολουθήσει τη ρήση «χρόνου φείδου»!  Θα έλεγε κανείς ότι το φως σκέφτηκε να πάει από το Α στο Β ακολουθώντας τη συντομότερη με κριτήριο το μήκος διαδρομή. Εδώ πράγματι αυτό συμβαίνει, η ευθεία διαδρομή να είναι η συντομότερη και με κριτήριο το χρόνο και με κριτήριο το μήκος. Αλλά τυχαίνει να συμβαίνει αυτό μόνον όταν το φως πορεύεται στο ίδιο μέσο, όταν σε όλη τη διαδρομή του η ταχύτητά του παραμένει σταθερή. Το ρητό που πάντα ακολουθεί είναι το «χρόνου φείδου»!  Πράγματι, έστω ότι το φως ξεκινώντας από το Α που βρίσκεται στον αέρα πρέπει να συναντήσει-φωτίσει το Β που είναι στο νερό. Το φως ταξιδεύει με μικρότερη ταχύτητα στο νερό από ότι στον αέρα. Αν το κριτήριο ήταν η διαδρομή που θα ακολουθήσει να είχε το ελάχιστο μήκος θα πήγαινε κατ΄ ευθείαν από το Α στο Β. Δεν το κάνει, όμως, αυτό. Ακολουθεί τη διαδρομή ΑΓΒ,  που αν και έχει μεγαλύτερο μήκος είναι εκείνη που τη διανύει στον μικρότερο δυνατό χρόνο. Είναι σαν να  «σπάει», να «θλάται» το φως στη διαχωριστική επιφάνεια αέρα – νερού, έχουμε διάθλαση του φωτός. Το ποιο είναι το σημείο Γ που θα εξασφαλίσει το «χρόνου φείδου» καθορίζεται από νόμο της φυσικής, το νόμο του Snell.

Συμπέρασμα: Το φως είναι σαν να σκέφτεται πριν ξεκινήσει για τον προορισμό του πως θα εξοικονομήσει χρόνο!  Ίσως να αναφωνεί και αυτό καθώς ίπταται:

 «χρόνε, ανέστειλε την πτήση σου...».

Δεν είναι σαν να σκέφτεται τo φως;

Για το φως ο χρόνος δεν έχει την ελαστικότητα που έχει για μας, γιατί δεν έχει πάθη! Στη δική μας  καθημερινότητα ο χρόνος είναι πολύ ελαστικός. Τα πάθη που βιώνουμε τον διαστέλλουν, εκείνα που εμπνέουμε τον σμικρύνουν και η συνήθεια τον γεμίζει...

Το φως διαθλάται, σπάει, λοξοδρομεί...

Το ακολουθούμε!  Σπάμε στις συνοριακές επιφάνειες.

Αν και

«Τίποτα δεν αξίζει στον κόσμο

που να μας κάνει να λοξοδρομήσουμε από αυτό που αγαπάμε».

Αλμπέρ Καμύ

Το φως έχει αυτό το ακατανόητο. Άλλοτε συμπεριφέρεται ως σωματίδιο, άλλοτε ως κύμα. Εντοπισμένο στο χώρο, «μικρό», «σωματίδιο», στην πρώτη του έκφανση. Απλωμένο στο χώρο, «μεγάλο», σαν τραγούδι, κύμα της θάλασσας στη δεύτερη. Ο ακατανόητος δυισμός του φωτός. Άλλοτε εμφανίζεται  έτσι, άλλοτε αλλιώς... Ιανός... Ο ακατανόητος άνθρωπος, ο δυισμός του!

Το φως μπορεί να ταξιδεύει στο απόλυτο κενό! Όπως και ο άνθρωπος!

Όπως παλιώνουν οι καιροί

κι όσο περνούν οι χρόνοι

παλιώνει ο λύχνος, μα ποτέ

το φως του δεν τελειώνει

Κρητικό τετράστιχο

Όπως και ο άνθρωπος;

2. Η Φύση ακολουθεί το ΜΗ ΣΠΑΤΑΛΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ!

Οι δομικοί λίθοι από τους οποίους δομούνται τα στερεά δεν είναι τοποθετημένοι τυχαία στο χώρο. Ένας κρύσταλλος είναι η κανονική, επαναλαμβανόμενη διευθέτηση των δομικών λίθων σε τρεις διαστάσεις. Αποτελείται από όμοιες κυψελίδες που έχουν τον ίδιο προσανατολισμό και επαναλαμβάνονται στις τρεις διαστάσεις, ώστε να δημιουργούν ένα κανονικό τρισδιάστατο πλέγμα.

Η κανονικότητα, η περιοδικότητα, η συμμετρία είναι αρχιτεκτονικές διαδρομές που ακολουθεί η φύση κατά τη δόμηση ενός στερεού σώματος. Η φύση δημιουργεί όμορφα στερεά σώματα.

Και οι όμορφοι κρύσταλλοι δεν έχουν το άγχος των όμορφων ανθρώπων που είναι σαν να γεννώνται πλούσιοι και συνεχώς να φτωχαίνουν...Μένουν πάντα πλούσιοι!

 Γιατί όμως η φύση  αν και δημιουργεί  πολλά, ποικίλα, στερεά, τα τελευταία είναι πάντα όμορφα; Δεν ισχύει στα στερεά η κινέζικη παροιμία για τα ανθρώπινα:  «Δεν είναι όμορφο αυτό που είναι όμορφο. Όμορφο είναι αυτό που σου αρέσει». Είναι πάντα αντικειμενικά όμορφα. Στα ανθρώπινα η ομορφιά είναι η μόνη αρετή που δεν χρειάζεται αποδείξεις.  Στα στερεά υπάρχει απόδειξη γιατί όλα είναι όμορφα. Ανάλογα με τα υλικά που έχει στα χέρια της η φύση, ανάλογα με τις δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των δομικών λίθων, αν έχει νάτριο και κάλιο για να δομήσει το χλωριούχο νάτριο, ή  άνθρακα για να χτίσει διαμάντι, κ.ο.κ, τοποθετεί έτσι στο χώρο τους δομικούς λίθους (τηρώντας πάντα τα κριτήρια της κανονικότητας, περιοδικότητας, και συμμετρίας) ώστε για τη δόμηση του κάθε ένα διαφορετικού στερεού να ξοδεύεται κάθε φορά  η ελάχιστη ενέργεια!  Ανάλογα με τι έχει  στα χέρια της η φύση,  «τούβλα, πέτρα,  ή τσιμεντόλιθους», χτίζει και διαφορετικά σπίτια, ώστε να είναι πάντα όμορφα και πάντα με τρόπο ώστε να ξοδευτεί όσο το δυνατό λιγότερο.

   

Η φύση δεν σπαταλά χωρίς λόγο ενέργεια!

Αποφασίζει η φύση τι θα κτίσει ανάλογα και με την οικονομική της κατάσταση, μη παραβλέποντας ποτέ την οικονομία. Ανάλογα με την ενέργεια που διαθέτει,  σχηματίζει διαφορετικά κρυσταλλικά πλέγματα, διαφορετικές κανονικότητες και συμμετρίες. Για παράδειγμα, αν έχει στα χέρια της άνθρακα και πολύ ενέργεια, και αυτό γίνεται στα βάθη της γης, θα χτίσει ένα πολύτιμο οικοδόμημα, το διαμάντι, που θα είναι σκληρό, αχάρακτο, διάφανο, λαμπερό και θα έχει πλούσια ανεπτυγμένα στον τρισδιάστατο χώρο δομή. «Xωρίς πίεση δεν έχει διαμάντια»! Αν έχει στα χέρια της άνθρακα και λίγη ενέργεια, και αυτό συμβαίνει στα επιφανεικά στρώματα της γης, θα χτίσει ένα φτωχικό οικοδόμημα, τον   γραφίτη, αδιαφανές και σκουρόχρωμο, που εύκολα θα χαράζεται, και θα έχει ταπεινές διδιάστατες δομές.

Διαμάντι

Δεν πρέπει, όμως, να περιφρονούμε τα φτωχικά σπίτια. Το ξεκόλλημα ετοιμόροπου γραφίτη με ένα σελοτειπ οδήγησε στο Νobel Φυσικής το 2010!

Η ομιλία του Andre Geim κατά την απονομή του Nobel (http://nobelprize.org/mediaplayer/index.php?id=1417)

Γραφίτης

 Η φύση δεν σπαταλά άσκοπα ενέργεια! Και πάντα, προτού αποφασίσει τι θα χτίσει, ερευνά την οικονομική της κατάσταση! Δεν θέλει να χρωστάει!

Δεν είναι σαν να σκέφτεται η φύση;

Είμαστε οι ατέλειές μας;

Η αρετή της ομορφιά των στερεών είναι ανταπόδοση της οικονομίας που γίνεται κατά τη δημιουργία τους! Μερικούς από μας ποιός σπάταλος μας δημιούργησε;  Λόγος παρηγορητικός: «Δεν είναι όμορφο αυτό που είναι όμορφο. Όμορφο είναι αυτό που σου (μου) αρέσει».

Φαίνεται, όμως, ότι σε κάποιο προπατορικό αμάρτημα έπεσαν οι δομικοί λίθοι κατά την ένωσή τους!  Έτσι,  απαγορεύτηκε στα στερεά να είναι τέλεια όμορφα. Τους επιβλήθηκε να έχουν πάντα ατέλειες! Να διακόπτεται δηλαδή η κανονικότητα στην πλεγματική τάξη.  Ένα παράδειγμα ατέλειας είναι το εξής: Ένα μητρικό άτομο εγκαταλείπει την πλεγματική του θέση που παραμένει κενή, δημιουργώντας έτσι ένα πλεγματικό κενό, μια ατέλεια. Το άσωτο άτομο ή θα πάει στην επιφάνεια με διαδοχικά βήματα, σαν μεθυσμένο,  στην επιφάνεια του κρυστάλλου ή θα σφηνωθεί σε κάποια μεσοπλεγματική θέση εσωτερικό του κρυστάλλου.

 Έτσι, τα στερεά έχουν και αυτά κάτι να θαυμάζουν! Θαυμάζουν το τέλειο, το χωρίς ατέλειες στερεό, που απαγορεύεται από την άτεγκτη θερμοδυναμική να υπάρχει! Θαυμάζουν ανύπαρκτα είδωλα!

Το προπατορικό αμάρτημα των δομικών λίθων κατά την συνεύρεσή τους προκειμένου να σχηματίσουν ένα στερεό δεν είναι σοβαρό! Το πολύ να στέλνουν φιλάκια από μακριά! Οι νόμοι της φυσικής τους απαγορεύει να πλησιάσουν σε απόσταση επαφής. Έτσι, οι συνέπειες στην ομορφιά τους δεν ήταν σοβαρές. Αντιστοιχούν λίγες  ατέλειες σε πολλά εκατομμύρια κανονικών πλεγματικών θέσεων σε κανονικές θερμοκρασίες! Όσο ζεσταίνονται τα στερεά, τόσο αριθμός των ατελειών μεγαλώνει. Ο φόρος των θερμόαιμων! Συμβαίνει, όμως, αυτό το παράδοξο. Αν και οι ατέλειες είναι συγκριτικά ελάχιστες, αμελητέες,  είναι αυτές που καθορίζουν τη συμπεριφορά του στερεού. Αυτές καθορίζουν, για παράδειγμα, τη συμπεριφορά του στερεού ως αγωγού  του ηλεκτρικού ρεύματος, αν θα σπάει το υλικό εύκολα ή δύσκολα, ή και το χρώμα του κρυστάλλου!

Στις εφαρμογές, στην τεχνολογία,  τα στερεά είναι χρήσιμα για τις ατέλειες τους, δεν μας είναι καθόλου χρήσιμη η ομορφιά τους. Τα αγαπάμε και τα ερευνάμε γιατί είναι χρήσιμα τα ελαττώματά τους!

Στα ανθρώπινα, η σοβαρότητα του προπατορικού αμαρτήματος πληρώθηκε με το να προικιστούμε με όχι αμελητέο αριθμό ατελειών-ελαττωμάτων. Μας χαρακτηρίζουν τα ελαττώματά μας; «Αγαπάμε»  και «αγαπιόμαστε» γιατί είναι χρήσιμες οι  ατέλειές μας;

ΠΑΡΝΩΝ

Το ερωτικό σώμα δεν είναι ποτέ άψογο. Η γοητεία του βρίσκεται στις μικρές ατέλειες, αυτές που συνιστούν τη μοναδικότητά του. Η φύση ξέρει τι κάνει. Συχνά και οι ποιητές.

Θανάσης Βαλτινός, Κρασί και νύμφες, Εστία.

3. FRACTALS! Η φύση είναι ΕΝΑΣ ΤΕΛΕΙΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΗΣ!

Σχετικά: Μουσική και Φυσική, Ζωγραφική και Φυσική.

Fractals: αποτελούνται  από  ατελείωτα μοτίφ, που το καθένα είναι σμικρύνσεις των μεγαλύτερων.

Γνωρίσαμε ότι η γεωμετρία των fractals αναπαριστά μια επιτυχή απόπειρα να περιγραφούν τα σχήματα και τα αντικείμενα του πραγματικού κόσμου. Όταν κοιτάζουμε γύρω μας, ελάχιστες μορφές μπορούν να περιγραφούν με όρους των απλών σχημάτων της Ευκλείδειας γεωμετρίας, όπως ευθείες γραμμές, κύκλοι και σφαίρες. Ένα παληό ανέκδοτο αναφέρεται σε έναν φυσικό, ο οποίος πίστευε ότι μπορούσε να πλουτίσει στοιχηματίζοντας σε άλογα της κούρσας λύνοντας τις ακριβείς εξισώσεις της κίνησης των αλόγων. Ο φυσικός, μετά από πολύ δουλειά κατάφερε να λύσει τις εξισώσεις για πρότυπα άλογα, για σφαιρικά άλογα! Για πρότυπα, ως συνήθως! Τα πραγματικά άλογα, δυστυχώς, δεν είναι σφαιρικά! Όπως ούτε τα σύννεφα, και τα κουνουπίδια είναι σφαιρικά. Είναι πολύπλοκα.

Το στοχαστικό άλμα του Μάντελμπροτ στη διαμόρφωση της γεωμετρίας των fractals αφορά κυρίως το γεγονός ότι αναγνώρισε ότι όλες οι περίπλοκες δομές δεν είναι ενόχληση.   Συνειδητοποίησε την αυτο-ομοιότητα που κρύβεται στην πολυπλοκότητα, το γεγονός ότι πολλοί φυσικοί σχηματισμοί αποτελούνται από ατέλειωτες ακολουθίες, από μοτίφ, που επαναλαμβάνονται μέσα στα μοτίφ ως σμικρύνσεις, σε πολλές, όλο και πιο μικρές κλίμακες.

Κόσμος ατελεύτητος...Ουρανοί που διαδέχονται ο ένας τον άλλο... Τοπία που κρύβουνε πίσω τους άλλα τοπία...

Αντιπαράσταση

Με ανακαλύπτεις και σε ανακαλύπτω.

Δύο κόσμοι ατελεύτητοι: Ουρανοί που διαδέχονται

ο ένας τον άλλο. Τοπία που κρύβουνε πίσω τους

άλλα τοπία. Ήλιοι κι’ αστέρια σε σχήματα

ποταμών, που διαγράφοντας λάμπουσες

μεγάλες

            στροφές

                        κατεβαίνουν

στα βάθη μας –

                        Ας μας άφηνε ο Θεός

Δέκα αιώνες φωτός αντιμέτωπους!

Δεν τελειώνει ο άνθρωπος

            όπως και ο κόσμος.

Νικηφόρος Βρεττάκος

Με ανακαλύπτεις και σε ανακαλύπτω!

Είμαστε fractals! Η καρδιά μας χτυπά σε ρυθμούς fractals. To μυαλό μας είναι fractal. Οι πόλεμοι είναι fractals, τα κράτη και οι πόλεις είναι fractals… Θα εστιάσουμε σε αυτά. H ολική συμπεριφορά μας είναι μια ατέλειωτη ακολουθία από αυτο-όμοιες συμπεριφορές...Αυτο-όμοιες στα μεγαλύτερα, στα μεγάλα, στα μικρά, στα μικρότερα καθημερινά...

 

Η συμπεριφορά μας είναι σαν την fractal  φτέρη, αποτελείται από φύλλα καθένα από τα οποία αποτελείται από πολλά μικρότερα, και αυτά ακόμα τα μικρά φύλλα αποτελούνται από ακόμα μικρότερα που διατηρούν την ίδια δομή με τη φτέρη. Για να μελετήσεις τη φτέρη είναι αρκετό να μελετήσεις ένα φυλλαράκι...Ιδιαίτερα αν αυτό είναι το φυλλαράκι της σιωπής...ή το φυλλαράκι του ανείπωτου... το φυλλαράκι ακτινογραφία της καθημερινότητας!

Η δυστυχία δεν είναι παιδί αυτών που σου λένε, είναι παιδί αυτών που δεν σου λένε...

Γιατί η φύση κατασκευάζει fractal δομές;

Μια fractal δομή είναι δυνατόν να κατασκευαστεί σε μικρό χρόνο από έναν απλό αλγόριθμο που επαναλαμβάνει την ίδια δομή  σε πολλές κλίμακες ταυτόχρονα χωρίς ουσιώδεις αλλαγές.

Χρειάζεται ένας απλός αλγόριθμος  για να προγραμματιστεί ένας τόρνος ώστε να κατασκευάζει την ίδια κούκλα σε διαφορετικές σμικρύνσεις. Οι βιολογικοί σχηματισμοί είναι fractal σχηματισμοί. Ο αντίστοιχος γεννητικός αλγόριθμος που τον κατασκευάζει και είναι κάπου αποταμιευμένος στο γονιδίωμά μας, είναι:

1. Aπλά, καταλαμβάνει λίγο χώρο στον «σκληρό δίσκο» που περιέχει όλους τους γεννητικούς αλγόριθμους, όλη την πληροφορία της δημιουργίας μας.

2. Επαναλαμβάνοντας τον εαυτό του ταυτόχρονα σε πολλές κλίμακες χρειάζεται λίγο χρόνο για τη δόμηση του βιολογικού σχηματισμού.

Υπενθυμίζουμε ότι, αν η γυναικεία μήτρα δεν είχε fractal δομή θα ζύγιζε 500 kgr και ο χρόνος κύησης θα ήταν της τάξεως των 500 ετών!

Η φύση λοιπόν και λογαριθμικά είναι οικονομική! Είναι ένας ευφυής προγραμματιστής!

Μέσα στην πολυπλοκότητα και το ακανόνιστο των fractals   η φύση έκρυβε  μια ομορφιά, μια βαθειά συμμετρία, τη συμμετρία στην αλλαγή κλίμακας. Φύσις κρύπτεσθαι φιλεί... Κρυμένη, και γι’ αυτό πιο ενδιαφέρουσα ομορφιά...Το  «σκάψιμο» για να συρθεί στην επιφάνεια κράτησε αιώνες!  Αργήσαμε...

 «Πως θα ψάξετε για την ομορφιά, και πως θα τη βρείτε αν αυτή η ίδια δεν είναι ο δρόμος σας και  ο οδηγός σας;» H επιστήμη είναι και αυτή μια ανθρώπινη περιπέτεια...

Δεν είναι σαν να σκέφτεται η φύση;

Άπειρα τα θαύματα του κόσμου!

Σοφοκλής

Μια ανήσυχη έγνοια

η άσπρη αμυγδαλιά

Σ. Σπεράντζας

Θα απορεί η φύση:  Οι άνθρωποι σκέπτονται;

Σίγουρα η φύση δεν είναι παράλογη:

«Αν ο Στραβόγκιν πιστεύει, δεν πιστεύει ότι πιστεύει.

Αν δεν πιστεύει, δεν πιστεύει ότι δεν πιστεύει».

Ντοστογιέφσκι, Οι δαιμονισμένοι


Να ήταν η καθημερινότητα τέτοια φυλλαράκια φτέρης...

Από: @ντώνυμος