• Ο απόλυτος, αληθινός, και μαθηματικός χρόνος, από τη φύση του, αλλάζει με σταθερό τρόπο χωρίς να έχει σχέση με οτιδήποτε εξωτερικό γεγονός, και, επομένως, χωρίς αναφορά σε οποιαδήποτε αλλαγή ή τρόπο μέτρησης του χρόνου (π.χ., της ώρας, ημέρας, του μήνα ή του έτους).





  • Ο απόλυτος, αληθινός, και μαθηματικός χώρος παραμένει όμοιος και ακίνητος, χωρίς καμία σχέση με οτιδήποτε εξωτερικό. (Η συγκεκριμένη έννοια θα καταστεί σαφέστερη αν φανεί η αντίθεση της με την ιδέα του Καρτέσιου για το ‘χώρο’.) Οι σχετικοί χώροι είναι μέτρα του απόλυτου χώρου που ορίζεται σε αναφορά με κάποιο σύστημα των όντων ή κάποιο άλλο, και ως εκ τούτου ένας σχετικός χώρος μπορεί, και πιθανώς θα είναι, σε κίνηση.





  • Η θέση ενός σώματος είναι ο χώρος που καταλαμβάνει, και μπορεί να είναι απόλυτη ή σχετική ανάλογα με το αν ο χώρος είναι απόλυτος ή σχετικός.





  • Η απόλυτη κίνηση είναι η μετατροπή από μία απόλυτη θέση σε άλλη. Η σχετική κίνηση είναι η μετατροπή από μία σχετική θέση σε άλλη.
    Είναι προφανές από αυτά ότι, σύμφωνα με το Νεύτωνα ο χώρος είναι κάτι ξεχωριστό από τα σώματα και ότι υπάρχει ανεξάρτητα από την ύπαρξη τους. Η θέση αυτή ήταν ένα σημείο μεγάλης τριβής στη φυσική φιλοσοφία του 17ου αιώνα  και δέχθηκε επίθεση από τους επικριτές του, όπως ο Leibniz, ο Huygens και ο Berkeley.
    Αναλυτικά
    Ας ξεκινήσουμε με το χώρο. O Νεύτων δίδασκε ότι όλα όσα συμβαίνουν στο Σύμπαν πραγματοποιούνται στον κενό χώρο, που περιέχει όλα τα σώματα και όλες τις διαδικασίες. Το χώρο αυτόν μπορούμε να τον φαντασθούμε σαν ένα τεράστιο εργαστήριο του οποίου οι τοίχοι, η οροφή και το δάπεδο εκτείνονται ως το άπειρο, αυτό το "απόλυτο", απεριόριστο κενό που ο Νεύτων αποκαλούσε "απόλυτο χώρο". Στις Αρχές γράφει: «Ο απόλυτος χώρος με τη δική του φύση, χωρίς αναφορά σε οτιδήποτε εξωτερικό, παραμένει πάντοτε όμοιος και αμετακίνητος».
    Στη νευτώνεια φυσική, ο χρόνος είναι μια ροή διάρκειας που περιλαμβάνει όλες ανεξαιρέτως τις διαδικασίες. Είναι ο "ποταμός του χρόνου", του οποίου η ροή δεν επηρεάζεται από τίποτα: 
    O απόλυτος, πραγματικός και μαθηματικός χρόνος, από μόνος τον και από την ίδια τη φύση τον, ρέει ομαλά, χωρίς αναφορά σε οτιδήποτε εξωτερικό και αποκαλείται αλλιώς διάρκεια.  -  Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας.
    H εικόνα, λοιπόν, του Νεύτωνα για τον κόσμο ήταν σαφής και ξεκάθαρη: τα σώματα κινούνται στο χρόνο και σε έναν άπειρο κενό χώρο. Οι διαδικασίες στο Σύμπαν μπορούν να είναι αρκετά ποικιλόμορφες και πολύπλοκες. Ανεξάρτητα, όμως, από την πολυπλοκότητα τους, δεν επηρεάζουν την αιώνια σκηνή – το χώρο – και την αναλλοίωτη ροή – το χρόνο. O Νεύτων αξιωματικά υποστήριξε ότι τόσο ο χρόνος όσο και ο χώρος δεν μπορούν να επηρεασθούν και γι’ αυτό χρησιμοποιούσε το επίθετο "απόλυτος". Τόνισε επίσης την αναλλοίωτη ροή του χρόνου με τον ακόλουθο τρόπο:
    Όλες οι κινήσεις μπορούν να επιταχυνθούν ή να επιβραδυνθούν αλλά ο χρόνος ή, ισοδύναμα, η διαδικασία τον απόλυτου χρόνου, δεν αλλάζει. H διάρκεια ή η διατήρηση της ύπαρξης των πραγμάτων παραμένει η ίδια, είτε οι κινήσεις είναι γρήγορες ή είναι αργές, είτε δεν υπάρχουν καθόλου.
    O Άλμπερτ Αϊνστάιν έδωσε την παρακάτω, πολύ διαφωτιστική, περιγραφή των νευτώνειων εννοιών:
    «Η ιδέα της ανεξάρτητης ύπαρξης του χώρου και του χρόνου μπορεί να εκφρασθεί ως εξής: εάν η ύλη εξαφανιζόταν, θα παρέμεναν μόνον ο χώρος και ο χρόνος (ένα είδος σκηνής από την οποία έχουν αποχωρήσει τα φυσικά φαινόμενα)».
    Στο σημείο αυτό ίσως αναφωνήσετε ότι όλα αυτά είναι τόσο προφανή, απλά και σαφή, ώστε ο καθένας θα μπορούσε να ερμηνεύσει το χώρο και το χρόνο με τον ίδιο τρόπο!
    H παρατήρηση είναι δικαιολογημένη, αλλά μόνον επειδή οι έννοιες αυτές έχουν προκύψει από την παρατήρηση της κίνησης των σωμάτων που περιβάλλουν τη Γή, από την παρατήρηση των ουράνιων σωμάτων και από πολυάριθμα πειράματα φυσικής.
    Έχουμε την τάση να θεωρούμε "έμφυτες" στον άνθρωπο τις νευτώνειες έννοιες του χώρου και του χρόνου, επειδή η νευτώνεια φυσική γενίκευσε το σύνολο της εμπειρίας της επιστήμης με την κίνηση των σωμάτων και επειδή αποκτάμε τη γνώση αυτής της συσσωρευμένης εμπειρίας από τα σχολικά βιβλία.
    Δεν πρέπει επίσης να ξεχνάμε ότι κάθε πείραμα είναι περιορισμένης κλίμακας, διάρκειας κ.λπ. Την εποχή του Νεύτωνα, καθώς και αργότερα, όλα τα πειράματα και οι παρατηρήσεις αφορούσαν σώματα που, όπως γνωρίζουμε σήμερα, κινούνται μάλλον αργά. Τα βαρυτικά πεδία που ήταν γνωστά την εποχή του Νεύτωνα, σήμερα χαρακτηρίζονται ασθενή. Τέλος, η ενέργεια των τότε γνωστών διαδικασιών ήταν μικρή σε σύγκριση με τις ενέργειες που αντιμετωπίζει η φυσική σήμερα. Στο πλαίσιο αυτό, όλα όσα είπε ο Νεύτων για το χώρο και το χρόνο ισχύουν και η κίνηση της ύλης πράγματι δεν επηρεάζει ούτε τον έναν ούτε τον άλλον. Αργότερα στη Θεωρία του Αϊνστάιν επιβεβαιώθηκε πως ο χώρος και ο χρόνος μένουν ανεπηρέαστοι μόνον όταν τα σώματα κινούνται αργά και οι ενέργειες είναι μικρές.
    Προς το παρόν, ας τονίσουμε ότι η νευτώνεια θεωρία δεν δημιούργησε ερωτήματα σχετικά με τις ειδικές ιδιότητες της δομής του χρόνου. O χρόνος εκεί είναι ένας ομοιόμορφος "ποταμός" δίχως αρχή ή τέλος, που στη ροή του "μετάφερα" όλα τα γεγονότα. H μόνη του ιδιότητα είναι ότι έχει παντού την ίδια διάρκεια. O "απόλυτος χρόνος" είναι ίδιος σε ολόκληρο το Σύμπαν.
    Στην εικόνα του Νεύτωνα για τον κόσμο το "τώρα", το "πριν" και το "μετά" ισχύει για όλα τα γεγονότα στο Σύμπαν, είτε συνέβησαν στο ίδιο σημείο του χώρου, είτε απείχαν εκατοντάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα. Εάν τα πάντα μετρούνται με τον ίδιο απόλυτο χρόνο, τότε όλοι κατανοούν, π.χ., τη φράση "ένας σουπερνόβα εξερράγη αυτή τη στιγμή σ’ ένα γαλαξία στον αστερισμό του Τριγώνου". Παρόλο που ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται τρομακτικά μακριά μας και θα περάσουν εκατομμύρια χρόνια μέχρι το φως της έκρηξης να φθάσει τελικά σε μας, τίποτα δεν εμποδίζει να θεωρούμε ότι η έκρηξη έγινε "τώρα", αυτήν τη στιγμή του απόλυτου χρόνου του Σύμπαντος.
    H απόλυτη χρονική σύμπτωση και ο κοινός χρόνος για ολόκληρο το Σύμπαν είναι δυνατά επειδή, σύμφωνα με τη νευτώνεια θεωρία, υπάρχουν σήματα που ταξιδεύουν από το ένα σημείο στο άλλο "ακαριαία", δηλαδή, διαδίδονται με άπειρη ταχύτητα. Ένα παράδειγμα τέτοιων σημάτων είναι η βαρύτητα. Εάν οι αμοιβαίες θέσεις των βαρυτικών μαζών αλλάξουν, οι μεταξύ τους βαρυτικές δυνάμεις θα μεταβληθούν ακαριαία σε όλο τον άπειρο χώρο.
    Αν οι μάζες μετατοπισθούν σε κάποιο σημείο στο Σύμπαν, είναι δυνατόν να "πληροφορηθούμε" αυτό το γεγονός όσο μεγάλη κι αν είναι η απόσταση που μας χωρίζει. Στην κατάσταση αυτή, η έννοια του "τώρα" είναι απολύτως σαφής. Βέβαια, οι βαρυτικές δυνάμεις σε μεγάλες αποστάσεις από τους αστέρες γίνονται πολύ ασθενείς και δύσκολα μπορούν να μετρηθούν, αλλά αυτό είναι ένα δικό μας, τεχνικό πρόβλημα, από αυτά που δεν αναιρούν τη δυνατότητα του ακαριαίου χρονικού προσδιορισμού ενός γεγονότος.
    O Αϊνστάιν είχε ενθουσιαστεί με τη σαφήνεια και απλότητα της νευτώνειας εικόνας του κόσμου και αποκάλεσε το νευτώνειο χρόνο «ευτυχισμένη παιδική ηλικία της επιστήμης». Μάλιστα, έγραψε πως για τον Νεύτωνα, η φύση ήταν ένα ανοικτό βιβλίο που το διάβασε χωρίς προσπάθεια. Οι έννοιες που χρησιμοποίησε ο Νεύτων για να προσδιορίσει τα δεδομένα του φαίνονται να προκύπτουν αβίαστα από την ανθρώπινη εμπειρία και τα θαυμάσια πειράματα, τα οποία περιέγραψε με πολλές λεπτομέρειες και κατέστρωσε προσεκτικά σαν πολύτιμα παιχνίδια.
    Πάντως, αυτή η ηλιόλουστη εικόνα σκιαζόταν από ένα μικρό "νέφος" που προβλημάτισε τον Νεύτωνα. Συγκεκριμένα, κανένα μηχανικό πείραμα δεν μπορούσε να ανιχνεύσει εάν ένα σώμα κινείται ή ηρεμεί στον κενό χώρο. Για να δώσουμε ένα παράδειγμα, όλες οι διαδικασίες που γίνονται στην καμπίνα ενός πλοίου πραγματοποιούνται με τον ίδιο τρόπο, είτε το πλοίο είναι στάσιμο είτε κινείται. Είναι πραγματικά παράξενο: ο απόλυτος χώρος υπάρχει μεν, αλλά καμιά γραμμική κίνηση δεν μπορεί να μετρηθεί ως προς αυτόν. Πρόκειται για μια αντιαισθητική όψη της θεωρίας.
    Καθώς η ιστορία μας προχωρά, είδαμε ότι οι προσπάθειες για να απομακρυνθεί αυτή η "αντιαισθητική όψη” οδήγησαν τελικά, λίγους αιώνες αργότερα, σε θεμελιώδεις ανακαλύψεις στη φυσική από τον Αϊνστάιν.
    Πρέπει στο σημείο αυτό να αναφέρουμε ότι οι απόψεις του Νεύτωνα για το χώρο και το χρόνο δεν ήταν οι μοναδικές εκείνης της εποχής. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι πεποιθήσεις του σύγχρονου του Νεύτωνα, διάσημου γερμανού φιλοσόφου, Γκότφριντ Βίλχελμ Λάιμπνατς (Gottfried Wilhelm Leibniz). O Λάιμπνιτς δεν εργαζόταν μόνο στη φιλοσοφία αλλά και στη φυσική, τα μαθηματικά, την ιστορία, το φυσικό δίκαιο, την ιστορική νομολογία, τη θεολογία και τη διπλωματία. Τα πολυδιάστατα ενδιαφέροντα του οδήγησαν τα επιστημονικά του αποτελέσματα σε κάποια ανομοιογένεια.
    O Λάιμπνιτς επινόησε νέες προσεγγίσεις, υπήρξε δημιουργός νέων ιδεών, σπάνια, όμως, ακολούθησε αυτές τις διαδρομές μέχρι τη λογική και λεπτομερή τεκμηρίωση τους. Προσπάθησε να ενοποιήσει διαφορετικές απόψεις της εποχής του και να επιλύσει όλες τις διαμάχες και τις αντιθέσεις. O Λάιμπνιτς οραματιζόταν μια ειρηνική συνύπαρξη επιστήμης και θρησκείας, καθολικισμού και προτεσταντισμού. Προσπάθησε να κάνει την επιστήμη διεθνή και να επεξεργασθεί μια παγκόσμια γλώσσα. Με δική του πρωτοβουλία, ιδρύθηκε η Ακαδημία Επιστημών του Βερολίνου στα 1700, της οποίας υπήρξε ο πρώτος πρόεδρος. Εργάσθηκε σκληρά για την ίδρυση ακαδημίας στη Βιέννη και τη Δρέσδη. Συνάντησε τον τσάρο της Ρωσίας, Πέτρο το Μέγα, με τον οποίο εξέτασε τρόπους θεμελίωσης της επιστημονικής έρευνας στη Ρωσία, καθώς και τα απαραίτητα μέτρα για την οργάνωση της Ακαδημίας Επιστημών στην Αγία Πετρούπολη.
    O μεγάλος αυτός επιστήμονας απέρριψε τον απόλυτο χώρο του Νεύτωνα. Υποστήριξε ότι ο χώρος είναι απλώς η εκδήλωση μιας τάξης στην ύπαρξη των αντικειμένων και των φαινομένων, πως η φύση δεν διαθέτει απόλυτο χώρο ελεύθερο από φυσικά σώματα. O Λάιμπνιτς είχε καταλήξει ότι ο χώρος είναι σχετικός. Στο ίδιο πνεύμα, απέρριψε έναν απόλυτο χρόνο που ρέει ανεξάρτητα από τις φυσικές ιδιότητες. O Λάιμπνιτς δίδασκε ότι ο κόσμος περιγράφεται από μια ακολουθία διαδοχικών φαινομένων, που οι άνθρωποι αποκαλούν χρόνο.
    Στο σημείο αυτό ας αναφέρουμε την εκπληκτική συγγένεια μεταξύ κάποιων προβλέψεων του Λάιμπνιτς, τρεις αιώνες πριν, και της σύγχρονης γνώσης μας για το χρόνο. Φαίνεται ιδιαίτερα εντυπωσιακό το γεγονός ότι ο Λάιμπνιτς επέμενε πως δεν υπάρχει ο απόλυτος χρόνος που είχε εισαγάγει ο Νεύτων και ότι είχε αναπτύξει μια θεωρία σχετικότητας του χρόνου, του χώρου και της κίνησης.
    Πάντως, μολονότι διατύπωσε αυτά τα πρωτότυπα επιχειρήματα, ο Λάιμπνιτς δεν προχώρησε περισσότερο. Δεν ήταν σε θέση την εποχή εκείνη να κατασκευάσει μια φυσική θεωρία βασισμένη στις φιλοσοφικές του απόψεις. Αντίθετα, η κατανόηση του Νεύτωνα πήγαζε από μια αυστηρή φυσική θεωρία που είχε αναπτύξει. H θεωρία αυτή ήταν το θεμέλιο της μηχανικής, ενώ η μηχανική ήταν το επιστημονικό πλαίσιο για την επερχόμενη βιομηχανική επανάσταση. H θεώρηση του Νεύτωνα είχε κυριαρχήσει.
    H νευτώνεια φυσική άντεξε στη δοκιμασία του χρόνου. Μπορεί η φυσική, όπως τη γνωρίζουμε σήμερα, να έχει μετατοπίσει τα όρια στα οποία μπορεί να διερευνηθεί λεπτομερώς το Σύμπαν πολύ πιο πέρα απ’ όσο ήταν δυνατό στην εποχή του Νεύτωνα,
    μπορεί η εικόνα μας για το χώρο και το χρόνο να είναι πολύ πιο βαθιά και πολυσχιδής, αλλά, όπως έχουμε ήδη αναφέρει, η σημερινή επιστήμη δεν απορρίπτει όλα όσα πέτυχε ο Νεύτων. Οι ιδιότητες του χώρου και του χρόνου, καθώς και οι νόμοι της φυσικής κίνησης τους οποίους θεμελίωσε για τη μελέτη των γνωστών φαινομένων στην εποχή του, ισχύουν ακόμα και θα ισχύουν και στο μέλλον.
    Σήμερα, βέβαια, είμαστε σε θέση να μελετήσουμε φαινόμενα τα οποία ο Νεύτων δεν μπορούσε να διερευνήσει. Φαινόμενα που μας αποκαλύπτουν νόμους της φύσης, που ήταν άγνωστοι παλιότερα, καθώς και τις κρυμμένες ιδιότητες του χώρου και του χρόνου.
    Κλείνοντας την ενότητα αυτή, είναι απαραίτητο να αναφέρουμε μια άλλη πολύ σημαντική ιδιότητα του χρόνου, η οποία για πρώτη φορά υπογραμμίστηκε από το φιλόσοφο Τζον Λοκ (John Locke) που είχε επηρεασθεί, σε μεγάλο βαθμό, από τη νέα φυσική και τον οποίο γνώριζε ο Νεύτων. Σύμφωνα με την ιδιότητα αυτή, η μαθηματική εικόνα του χρόνου είναι μια ευθεία γραμμή. Αντίθετα με το χώρο που είναι τρισδιάστατος (μήκος, πλάτος και ύψος), ο χρόνος είναι μονοδιάστατος και σχηματίζεται από μια αλληλουχία διαδοχικών γεγονότων.
    Αυτή η απεικόνιση του χρόνου σαν μια μαθηματική ευθεία γραμμή αποδείχθηκε πολύ σημαντική για την περαιτέρω εξέλιξη της εικόνας μας για τον κόσμο.
    Πηγές: Οι παγκόσμιες σταθερές του Gilles Tannoudji (εκδόσεις Κάτοπτρο),  Το ποτάμι του χρόνου του Igor Novikov (εκδόσεις Τραυλός), δικτυακός τόπος για την Φιλοσοφία του Πανεπιστημίου του Stanford.





  • το διαβάσαμε στο physics4u