Ajnstajn za pocetnike

Od osvita ljudske civilizacije osnovna briga ljudi bilo je obezbeđivanje hrane i uslova za život. Bez obzira na mnogobrojne svakodnevne probleme gotovo je nemoguće naći nekog pripadnika ljudske vrste koji je ikada hodao ovom planetom a da se bar jednom nije zapitao o smislu njegovog postojanja, i postojanja sveta uopšte. Svim ljudima je od davnina poznato da se svi događaji u prirodi odigravaju na nekom mestu, u neko vreme, i najčešće na isti ili sličan način. Svakog jutra na istoku izlazi Sunce, tokom dana putuje preko plavog neba ka zapadu, gde uveče zalazi, noću istim tim nebom putuju zvezde, u proleće biljke dobijaju zeleno lišće, u jesen to lišće žuti i pada na zemlju. Svi ovi događaju odigravali su se davno u prošlosti, u doba naših dalekih predaka, ali sve ovo dešava se i danas. Svi ljudi pojmove prostora i vremena koriste gotovo svakog dana, kada govore o svojim planovima, trenutnom poslu, ili o onome šta su nekada radili. Na prvi pogled tu je sve jasno, ali ako bi nekoga zapitali šta je to prostor a šta vreme, teško da bi ste dobili neki odgovor, a onaj kome je pitanje upućeno našao bi se pred velikim problemom.

Prvi čovek koji je probao da objasni prirodu – prostor, vreme i zakone koji upravljaju njome, bio je Aristotel i to još u davnom III veku pre nove ere. Aristotelovo učenje nije bilo ni nalik onome kako mi danas opisujemo prirodu i pojave u njoj. On je smatrao da se priroda oko nas, svi njeni zakoni, mogu opisati prostim razmišljanjem i zaključivanjem, bez ikakve potrebe da se rezultati tog razmišljanja provere u praksi. Dugotrajnim posmatranjem prirode i razmišljanjem došao je do nekih važnih zakona i ideja.

Tvrdio ke da je svet sagrađen od četiri elementa: zemlje, vode, vatre i vazduha, sva kretanja u prirodi bila su posledica težnje ovih elemenata da zauzmu svoje prirodno stanje. Verovao je da tela padaju na Zemlju zbog toga što je za njih “prirodno” da se tako ponašaju, zemlja je pretstavljala njihov prirodan položaj, to je bilo mesto gde su ona pripadala, pa je zato to bio pravac gde su ona želela da idu. U slučaju vatre Aristotel je smatrao da dim, koji se pretežno sastoji od vazduha, teži ka svom prirodnom položaju, tj. vazduhu, i zbog toga se udaljava od zemlje, odnosno kreće se na gore. U Aristotelovim učenjima takođe stoji da je prirodno stanje tela stanje mirovanja. Sva tela miruju dok ih neka sila ne primora da to stanje promene (Aristotel pojam sile ne koristi u nama poznatom značenju, kao interakciju između tela, već on smatra da je sila “želja” nekog tela ka svom “prirodnom” stanju). Prema Aristotelovim zakonima teža tela padaju brže nego lakša zbog toga sto ona imaju veću “želju” ka prirodnom položaju, tj. ka zemlji.

Aristotel je postavio i neke osnovne zakone kretanja, ali on te zakone nije postavio na način kako se to danas radi, korišćenjem matematičkih formula, već je on svoje ideje i zakone izložio običnim jezikom kojim su govorili svi ljudi. Aristotelovi zakoni fizike glase:

• I zakon (zakon inercije) – Svako telo na koje ne deluje nikakva sila nalazi se u stanju apsolutnog mirovanja.
  
• II zakon (zakon kretanja) – Sila je proporcionalna brzini (F = mv)
  
• III zakon (zakon gravitacije) – Teža tela padaju brže nego lakša tela

U svom poznatom delu “Na nebesima” Aristotel je pisao o tome kako Zemlja nije ravna ploča već da je ona okrugla, čak je uspeo da izračuna i relativno tačan obim naše planete. Osim toga Aristotel je objavio i, može se reći, prvi model univerzuma – u njegovom centru nalazila se Zemlja, a Sunce, Mesec, planete i sve zvezde su kružile oko nje.

U doba Aristotela, a i mnogo vekova kasnije, Aristotelovi zakoni su bili neprikosnoveni. Niko nije sumnjao u njihovu ispravnost, niti je nekom padalo na pamet da proba da proveri ove zakone fizike. Kada se prvi put javila sumnja u ispravnost Aristotelovog učenja, i kada je neko po prvi put u proučavanju sveta upotrebio eksperiment, svari su krenule naopako za Aristotela.

Srećom, jednog dana rodio se čovek koji je imao dovoljno hrabrosti da pokaže da je čovečanstvo nekoliko vekova živelo u zabludi. Taj čovek bio je Galileo Galilej. Rođen u Italiji 1564. godine, iste godine kada je rođen Šekspir, a umro Mikelanđelo. Studirao je medicinu, ali fakultet nikada nije završio. Ceo svoj život posvetio je nekim drugim naukama – fizici i astronomiji. Uz njegovo ime ostaće zapisano verovatno najveći pronalazak u istoriji fizike. Galilej je prvi shvatio važnost eksperimenta i počeo je da vrši različite eksperimente sa željom da proveri ispravnost Aristotelovih zakona.
Prva stvar koja je Galileju smetala u Aristotelovim zakonima bilo je tvrdjenje da masivnija tela padaju brže od onih sa manjom masom. Galilej je hteo da proveri ovaj zakon eksperimentom. Istoričari fizike još uvek ne mogu da se slože na koji način je Galilej vršio taj eksperiment. Svima je verovatno dobro poznata priča o kuglama, Galileju i Krivom tornju u Pizi. Mnogo je onih koji tvrde da je Galilej eksperiment stvarno vršio na Tornju, ali ima i mnogo protivnika te ideje, koji tvrde da je Galilej gugle, umesto sa Tornja, puštao niz strmu ravan. Teško je utvrditi ko je upravu, ali, postoji mogućnost da si upravu i jedni i drugi. Stilme Drejk (Stilllman Drake), čovek koji se opredelio da postane biograf Galileja, ima vrlo zanimljivo mišljenje o ovom eksperimentu. On zapravo smatra da je Galilej naučne eksperimente prvo vršio poštajući kugle različitih masa a istih dimenzija da se kotrljaju niz jednu strmu padinu. Ova situacija je identična situaciji sa bacanjem predmeta sa vrha Tornja, ali mnogo je lakše izvesti posmatranja zbog toga što su brzine manje. Galilejeva merenja pokazala su da svako telo istom stopom povećava brzinu, bez obzira na masu, tj. ubrzanje tela nije zavisilo od mase. Kada je eksperimenat ponovio mnogo puta i bio potpuno siguran u ono što dobija preostajao mu je samo još “lakši” deo posla – trebalo je ubediti druge ljude da je Aristotel pogrešio. Umeo je Galilej da smisli i odličan način da rezultate svog eksperimenta demonstrira i drugim ljudima (nema boljeg načina da se ljudi u nešto ubede nego omogućiti im da to vide sopstvenim očima), a za tu demonstraciju služio je upravo Krivi toranj. Naravno, Galilej je morao biti siguran u to šta će se tačno desiti pre “javnog nastupa”. Nobelovac Lion Ledermen u knjizi “Božija čestica” o ovome piše:

Ja ga (Galileja) vidim kako se penje na kulu, u mrklom mraku, u tri sata ujutru, i baca dve nejednake olovne kugle na glavu svojim asistentima. “Trebalo bi da vas drmnu obe istovremeno”, viče on sa kule. “Ti, tamo, drekni ako te ova veća rokne u glavu prva.” Ne, dobro, nije on stvarno morao to da radi, jer je već shvatio da će obe olovne kugle, i velika i mala, tresnuti na zemlju istovremeno.

Bilo kako bilo, Galilej je sigurno dobro znao šta radi i uspeo je da ubedi ljude da je Aristotel u ovom slučaju pogrešio.
Sledeća stvar koja je Galileju smetala u Aristotelovom učenju bilo je geocentrični model svemira, tj. povlašćen položaj Zemlje. Koristeći teleskop, koji je sam konstruisao, uspeo je da otkrije mala tela koja kruže oko Jupitera (danas se zna da su ta tela ustvari najveći sateliti Jupitera, koji se nazivaju Galilejevi sateliti). Ovo je bio dovoljan znak za Galileja da ne kruži baš sve oko Zemlje. Zbog ovog “napada” na učenje Aristotela, Galilej se našao pred velikim problemom, došao je u sukob sa Crkvom i inkvizicijom. Bio je primoran da se javno odrekne svog učenja i tako je sebe spasao sudbine Đordana Bruna i spaljivanja na lomači.

Sačuvao je život ali nije sačuvao slobodu, ostatak svog života proveo je u zatvor.

Umro je kao zatvorenik u sopstvenoj kući 1642. godine, iste godine u Londonu, božićnjeg dana rođen je budući veliki fizičar – Isak Njutn.

Svima je dobro poznato ime Isaka Njutna i sve ono šta je on uradio. Doprinos ovog čoveka razvoju fizike, a može se slobodno reći i ljudske civilizacije uopšte, je neprocenjiv. Svi se sigurno dobro sećaju osnovne škole, prvih časova fizike i tri Njutnova zakona; zakona inercije, osnovnog zakona dinamike i zakona akcije i reakcije. Mnogi su sigurno čuli i priču o Njutnu koji sedi ispod drveta, i najpoznatijoj jabuci na svetu, koja je dovela do zakona gravitacije. Taj zakon gravitacije je, može se reći, prvo objedinjenje fizike, tim zakonom njutn je pokazao da je ista sila odgovorna i za padanje jabuke i lišća i za kretanje Meseca i planeta. Teško je pisati o čoveku kakav je Njutn bio, nemoguće je opisati značaj njegovih otkrića. Dok hodamo ulicom, putujemo automobilom, vozom, avionom, dok astronauti lete na svemir, dok šalju letilice ka drugim planetama Njtnovi zakoni “rade” i “kontrolišu situaciju”.

Neko možda sada izgleda da je Njutn postigao savršenstvo u fizici, ali nije. Mnogo vremena je prošlo od kada je Njutn postavio ove zakone i mi ih još uvek stalno koristimo, ali krajem XIX i početkom XX veka ljudi su videli da postoje i takve situacije u prirodi koje Njutnovi zakoni ne mogu da objasne, fizika je opet klrenula putem razvoja.