A brief history of time 5

5.  Elementary particles and the forces of Nature

Chapter 5

 Elementary particles and the forces of nature

 

·         Aristotle believed that one could divide a piece of matter into smaller and smaller bits without any limit.

·         Democritus however, before him held that everything was made up of large numbers of various kinds of atoms (indivisible matter).

·         It was at the beginning of the 20^th century though that this argument was finally settled in favour of the atomists.

·         Soon, however the electron was discovered, a particle (negative charge) of matter that had mass less than the one thousandth of the lightest atom.

·         In 1911 the protons were discovered (from the Greek word meaning first) having positive charge, in the nucleus of the atom.

·         In 1932 the neutrons were discovered, another particle in the nucleus with no electrical charge.

  In 1969, experiments showed that when protons collided with other protons or electrons at high speeds other smaller particles were made, which were called quarks (a strange word taken from a quote from James Joyce)!

There are a number of different quarks, the sixth and last of them being discovered in 1995.

A proton or neutron is made up of 3 quarks.

We now know that neither the electrons nor the protons or the neutrons are indivisible.

Using the wave/particle duality, everything in the universe, including light and gravity, can be described in terms of particles. These particles have a property called spin. What the spin of a particle really tells us is what the particle looks like from different directions.

All the particles in the universe can be divided into two groups: particles of spin ½, which make up the matter in the universe and particles of spin 0, 1, and 2 which give rise to forces between the matter particles.

The matter particles obey Pauli’s exclusion principle, which says that two similar particles cannot exist in the same state: that is they cannot have both the same position and velocity, within the limits given by the uncertainty principle. If the world had been created without the exclusion principle, quarks could not form separate, well-defined protons and neutrons. Nor would these, together with electrons, form separate, well-defined atoms.

 In 1928 Dirac formulated a theory that was consistent with both quantum mechanics and the special theory of relativity. The first of its kind. It predicted that the electron should have a partner: an antielectron or positron, which was discovered in 1932 and confirmed Dirac’s theory.

We now know that every particle has an antiparticle, with which it can annihilate. Force-carrying particles,can be grouped into four categories according to the strength of the force that they carry and the particles with which they interact.

 

1. The first category is the gravitational force. This force is universal and it is the weakest of the four.

The gravitational force between the sun and the earth is ascribed to the exchange of gravitons between the particles that make up these two bodies. Although the exchanged particles are virtual, they make the earth orbit the sun!

 

2. The next category is the electromagnetic force, which interacts with electrically charged particles like electrons and quarks, but not with uncharged particles such as gravitons. It is much stronger than the gravitational force. A large body such as the sun or the earth contains nearly equal numbers of positive or negative charges, thus the attractive and repulsive forces between the individual particles nearly cancel each other out.

However, on the small scales of atoms and molecules electromagnetic forces dominate. The electromagnetic attraction between negatively charged electrons and positively charged protons in the nucleus, causes the electrons to orbit the nucleus of the atom, just as the gravitational attraction causes the earth to orbit the sun.

The electromagnetic attraction is pictured as being caused by the exchange of large numbers of virtual massless particles of spin 1, called photons.

 3. The third category is called the weak nuclear force, which is responsible for radioactivity and which acts on all matter particles of spin ½, but not on particles of spin 0, 1, or 2, such as photons and gravitons.

This force was not well understood until in 1967 it was unified with, electromagnetic force just as Maxwell unified electricity and magnetism 100 years earlier. It was suggested that in addition to the photon there were three other spin-1 particles, known collectively as massive vector bosons that carried the weak force.

 

4. The fourth category is the strong nuclear force, which holds the quarks together in the proton and neutron, and holds the protons and neutrons together in an atom.

 

Our very existence is the consequence of the production of protons, or more simply, of quarks (there are 3 quarks inside a proton) from an initial situation in which there were no more quarks than antiquarks, which is the most natural way to imagine the universe starting out.

 

Matter on the earth is made up mainly of protons and neutrons which in turn are made up of quarks.

 

·         Grand unified theories do not include the force of gravity. This does not matter too much, because gravity is such a weak force that its effects can usually be neglected when we are dealing with elementary particles or atoms. However it is gravity that determines the evolution of the universe as for a sufficiently large number of particles, gravitational forces can dominate over all other forces. The attractive force of gravity can even cause a star to collapse.

A brief history of time 4

 

Chapter 4.

The uncertainty principle

·         The scientific determinism of French Marquis de la Place remained the standard assumption of science from the early 19^th to the early 20^th century.

One of the first indications that this belief would have to be abandoned came when two English scientists suggested that a hot object, such as a star, must radiate energy at an infinite rate.

In order to avoid this ridiculous result, the German scientist Max Planck suggested in 1900 that light, X-rays and other waves could not be emitted at an arbitrary rate, but only in certain packets that he called quanta.

Moreover, each quantum had a certain amount of energy that was greater the higher the frequency of the waves. So at a high enough frequency the emission of a single quantum would require more energy than was available. Thus the radiation at high frequencies would be reduced, and so the rate at which the body lost energy would be finite.

·         In 1926 the German scientist Werner Heisenberg formulated his famous uncertainty principle.

·         In order to predict the future position and velocity of a particle, one has to be able to measure its present position and velocity accurately.

 Heisenberg found that one can never be exactly sure of both the position and the velocity of a particle; the more accurately one knows the one, the less accurately one can know the other.

 So this put an end to Laplace’s theory. One cannot predict future events exactly if one cannot even measure the present state of the universe precisely.

 Βy cutting out all the features of a theory that cannot be observed Heisenberg, Erwin Schrödinger and Paul Dirac were led in the 1920s to reformulate mechanics into a new theory called quantum mechanics based on the uncertainty principle.

In general, quantum mechanics does not predict a single definite result for an observation. Instead, it predicts a number of different possible outcomes and tells us how likely each of these is.

 Quantum mechanics therefore introduces an unavoidable element of unpredictability or randomness into space.

 Albert Einstein never accepted that the universe was governed by chance, despite the important role he had played in the development of these ideas. His feelings were summed up in his famous statement “God does not play dice”.

 The only areas of physical sciences that quantum theory has not yet been incorporated are gravity and the large-scale structure of the universe.

 Although light is made up of waves, Planck’s quantum hypothesis tells us that in some ways it behaves as if it were composed of particles: it can be emitted or absorbed only in packets, or quanta.

 Equally, Heisenberg’s uncertainty principle implies that particles behave in some respects like waves: they do not have a definite position but are “smeared out” with a certain probability distribution.

  Einstein’s general theory of relativity seems to govern the large scale structure of the universe.

However, in strong gravitational fields such as black holes and the big bang the effects of quantum mechanics should be important. But we still do not have a complete consistent theory that unifies general relativity and quantum mechanics, but we do know a number of the features it should have.

"A Brief History of Time" 3 by Steven Hawking

 

Chapter 3. 

The expanding Universe

·         Hawking and Penrose proved, in 1970, that the universe must have had a beginning in time. They based their theory on Einstein’s general theory of relativity. That proof showed that general relativity is only an incomplete theory: it cannot tell us how the universe started off, because it predicts that all physical theories, including itself, break down at the beginning of the universe.

There must have been a time in the very early universe when the universe was so small that one could no longer ignore the small-scale effects of the other great partial theory of the twentieth century, quantum mechanics.

 

      In 1924, the American astronomer Edwin Hubble demonstrated that ours was not the only galaxy.

In 1929, Hubble published his findings that the galaxies are moving away from us. The further a galaxy is, the faster it is moving away! And that meant that the universe cannot be static, as everyone previously had thought, but is in fact expanding; the distance between the different galaxies is growing all the time.

 If the universe was static, it would soon start to contract under the influence of gravity.

If it was expanding fairly slowly, the force of gravity would cause it eventually to stop expanding and then to start contracting.

 If it was expanding at more than a certain critical rate, the gravity would never be strong enough to stop it and so it would continue to expand forever.

 This behavior of the universe could have been predicted from Newton’s theory of gravity at any time since the 17^th century. Yet, the belief in a static universe was too strong to be changed.

 Even Einstein, claimed that space-time had an inbuilt tendency to expand and this could be made to balance exactly the attraction of all the matter in the universe, so that a static universe would result.

 It was a Russian physicist and mathematician, Alexander Friedmann, who showed that we should not expect the universe to be static.  

 

• We could determine the present rate of expansion by measuring the velocities at which other galaxies are moving away from us. But there are lots of things we don’t know so we cannot do it.

E.g  the distances to the galaxies are not very well known because we can only measure then indirectly.

So all we know is that the universe is expanding by between 5 percent and 10 percent every thousand million years.

Also, our uncertainty of the present average density of the universe is even greater.

 

• All of the Friedmann solutions have the feature that at some time in the past

(between ten and twenty thousand million years ago) the distance between neighboring galaxies must have been zero.

That time we call the Big Bang.

 The density of the universe and the curvature of space-time would have been infinite. This means that the theory of relativity (on which Friedmann’s solutions are based) predicts that there is a point in the universe where the theory itself breaks down.

Such a point is an example of what mathematicians call a singularity.

 In fact, all our theories of Science are formulated on the assumption that space-time is smooth and nearly flat, so they break down at the big bang singularity, where the curvature of space-time is infinite.

 This means that even if there were events before the big bang, one could not use them to determine what would happen afterward, because predictability would break down at the big bang. We should therefore cut them out and say that time had a beginning at the big bang.

The Catholic Church, seized on the big bang model and in 1951 officially pronounced it to be in accordance with the Bible!

• In 1965, the British mathematician and physicist Roger Penrose showed that a star collapsing under its own gravity is trapped in a region whose surface eventually shrinks to zero size. And since the surface of the region shrinks to zero, so too must its volume. All the matter in the star will be compressed into a region of zero volume, so the density of the matter and the curvature of space-time become infinite. In other words one has a singularity contained within a region of space-time known as a black hole.

Hawking reversed Penrose’s theorem in 1965 and showed that any Friedmann-like expanding universe must have begun with a singularity.

 Almost everyone accepted that the universe started with a big bang singularity, but ironically, Hawking changed his mind and “I am now trying to convince other physicists that there was no singularity at the beginning of the universe. It disappears when quantum effects are taken into account”.

 

"Σύντομη ιστορία του χρόνου" 2

 

 2. Χώρος και Χρόνος

·        Και ο Αριστοτέλης και ο Νεύτων πίστευαν στον «απόλυτο χρόνο»(absolute time). Πίστευαν δηλαδή ότι ο χρόνος ήταν εντελώς ανεξάρτητος από τον χώρο. Αν κάποιος μετρούσε τον χρόνο ανάμεσα σε δύο γεγονότα σ’ έναν τόπο και μετά έκανε το ίδιο σε έναν άλλο τόπο, θα εύρισκε ότι ο χρόνος θα ήταν ίδιος όπου και αν γινόταν η μέτρηση.

 Αυτό όμως ισχύει μόνο σε περίπτωση που το σώμα κινείται με σχετικά μικρές ταχύτητες, ακόμα και για την κίνηση των πλανητών, όχι όμως όταν ένα σώμα κινείται με την ταχύτητα του φωτός. Σε αυτήν την περίπτωση ο χρόνος είναι σχετικός και εξαρτάται από τον τόπο.

·       Όλα κινούνται, δεν υπάρχει κατάσταση ακινησίας στο σύμπαν, αυτό είναι κοινή αντίληψη και για τον Αριστοτέλη και για τον Νεύτωνα.

Ας δούμε μία περίπτωση:

Είναι ένα τρένο που κινείται και κάποιοι παίζουν ping pong πάνω σ’ αυτό.

Η μπάλα χτυπάει στο ίδιο σημείο πάνω στο τραπέζι 2 φορές σε 1 δευτερόλεπτο.

Κάποιος έξω από το τρένο που κινείται, βλέπει τα δύο χτυπήματα να απέχουν 40 μέτρα το ένα από το άλλο. Ενώ ξέρουμε καλά ότι γι αυτούς που είναι πάνω στο τρένο η απόσταση ανάμεσα στα δύο χτυπήματα του ίδιου σημείου πάνω στο τραπέζι είναι πολύ μικρότερη.

Άρα:

Αφού δεν υπάρχει απόλυτη ακινησία, δεν μπορούμε να δώσουμε σε ένα γεγονός μια απόλυτη θέση μέσα στο σύμπαν. 

Οι θέσεις των γεγονότων και οι αποστάσεις ανάμεσά τους θα είναι διαφορετικές για κάποιον που είναι επάνω στο τρένο και για κάποιον που είναι κάτω από αυτό.

Τον Νεύτωνα τον απασχολούσε αυτό το θέμα της έλλειψης της απόλυτης θέσης ή του απόλυτου χώρου, όπως ονομάστηκε, γιατί δεν συμβάδιζε με την ιδέα του για έναν απόλυτο θεό.

Στην πραγματικότητα αρνήθηκε να δεχτεί την έλλειψη του απόλυτου χώρου, αν και αυτό συνάγονταν από τους νόμους του.

Στις αρχές όμως του 20^ου αιώνα χρειάστηκε να εγκαταλείψουμε τις θέσεις περί απόλυτου χώρου και χρόνου διότι ενώ αυτές ισχύουν όταν έχουμε να κάνουμε με σχετικά μικρές ταχύτητες, (ακόμα και αυτές της κίνησης των πλανητών) δεν ισχύουν όταν πρόκειται για σώματα που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός ή κοντά σ’ αυτήν.

·        Το γεγονός ότι το φως ταξιδεύει με μια πεπερασμένη, αν και πολύ υψηλή, ταχύτητα ανακάλυψε για πρώτη φορά το 1676 ο Δανός αστρονόμος Ole Christensen Roemer.

·        Ο Άλμπερτ Άινστάιν δήλωσε ότι θα έπρεπε να εγκαταλειφτεί η ιδέα του απόλυτου χρόνου.

 

Κάποιες από τις αξιοσημείωτες συνέπειες της θεωρίας της σχετικότητας είναι:

 

1. Η ενέργεια ισούται με τη μάζα επί το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός E=mc².

 

2. Τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός.

 

 Μόνο το φως και άλλα κύματα με μηδενική εγγενή μάζα, μπορούν να κινηθούν με την ταχύτητα του φωτός.

 

3. Μια εξίσου αξιοσημείωτη συνέπεια της θεωρίας της σχετικότητας είναι ότι έχει φέρει επανάσταση στις ιδέες μας περί χώρου και χρόνου.

 

Ο απόλυτος χρόνος δεν υπήρχε.

Θα πρέπει να δεχτούμε ότι ο χρόνος δεν είναι απόλυτα ξεχωριστός και ανεξάρτητος από τον χώρο, αλλά συνδυάζεται με αυτόν για να αποτελέσουν μια έννοια που ονομάζεται χωροχρόνος.

 

Έτσι, οι νόμοι της κίνησης του Νεύτωνα έβαλαν ένα τέλος στην έννοια του απόλυτου χώρου (της θέσης ενός σώματος μέσα στο διάστημα).

 Η θεωρεία της σχετικότητας έβαλε τέλος στην έννοια του απόλυτου χρόνου:

Στη θεωρεία της σχετικότητας δεν υπάρχει μοναδικός απόλυτος χρόνος, αλλά το κάθε άτομο έχει το δικό του μέτρο του χρόνου που εξαρτάται από το πού βρίσκεται και πώς κινείται. Παράδειγμα, το παράδοξο με τα δίδυμα:

Υποθέτουμε ότι το ένα από τα δίδυμα πήγε ένα μεγάλο ταξίδι με διαστημόπλοιο που τρέχει με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Όταν επιστρέψει, θα είναι πολύ νεότερος από αυτόν που έμεινε στη γη.

 

Με τη θεωρία της σχετικότητας έχουμε μια καινούρια αντίληψη για το σύμπαν:

το σύμπαν διαστέλλεται και φαίνεται να έχει αρχίσει σε κάποιο συγκεκριμένο χρόνο στο παρελθόν και ότι θα μπορούσε να τελειώσει σε κάποιο πεπερασμένο χρόνο στο  μέλλον.

 

Σύντομη ιστορία του χρόνου 1 by Stephen Hawking

 

 

1. Our picture of the Universe

 

Τον 4^ο αιώνα π.Χ, ο Αριστοτέλης διατύπωσε την θεωρία του για το σύμπαν ως εξής:

Η γη είναι στρογγυλή (απέδειξε τη σφαιρικότητά της), είναι το κέντρο του σύμπαντος και γύρω της γυρίζουν ο ήλιος , το φεγγάρι, οι πλανήτες και τα αστέρια.

Είκοσι αιώνες αργότερα (!!), ο Κοπέρνικος, Πολωνός ιερέας, άλλαξε τα δεδομένα υποστηρίζοντας ότι το κέντρο ήταν ο ήλιος και η γη με τους πλανήτες γυρίζουν γύρω από αυτόν (1514 μ. Χ).

Πέρασε άλλος ένας αιώνας για να ληφθεί σοβαρά η άποψη του Κοπέρνικου. Το 1609 ο Ιταλός Γαλιλαίος την επιβεβαίωσε έχοντας στην κατοχή του την καινούργια ανακάλυψη, το τηλεσκόπιο και ο Γερμανός Κέπλερ τη συμπλήρωσε και την ανέπτυξε, υποστηρίζοντας ότι οι τροχιές της γης και των άλλων ουρανίων σωμάτων γύρω από τον ήλιο ήταν ελλείψεις και όχι κανονικοί κύκλοι.

Αυτό αποδείχτηκε πολλά χρόνια αργότερα από τον σπουδαίο επιστήμονα Ισαάκ Νεύτων, το 1687 με τη θεωρία του περί βαρύτητας, η οποία έδειξε ότι το σύμπαν δεν μπορεί να είναι στατικό. Έτσι οδηγηθήκαμε στην ερώτηση πώς δημιουργήθηκε το σύμπαν, αν και δεν ήταν μία καινούργια ερώτηση.

 Ο Αριστοτέλης και οι άλλοι έλληνες φιλόσοφοι, δεν ασχολήθηκαν με τη γέννηση του σύμπαντος (δεν τους ταίριαζε η ιδέα μιας θεογονίας) αλλά πρέσβευαν ότι αυτό υπήρχε και θα υπάρχει, για πάντα.

 Οι θρησκείες έδωσαν τη δική τους απάντηση.

Οι ερωτήσεις σχετικά με το αν το σύμπαν είχε μια αρχή μέσα στον χρόνο και αν είναι πεπερασμένο μέσα στο διάστημα, εξετάστηκαν επισταμένως αργότερα από τον Γερμανό φιλόσοφο Καντ. Υποστήριξε ότι υπήρχαν εξίσου αδιάψευστα επιχειρήματα ότι το διάστημα υπήρχε πάντα αλλά επίσης και ότι δημιουργήθηκε κάποια στιγμή!

Όσον αφορά τον χρόνο σε σχέση με το σύμπαν, πρώτος ο Άγιος Αυγουστίνος υποστήριξε ότι η έννοια του χρόνου δεν υφίσταται πριν τη δημιουργία του σύμπαντος.

Το 1929 ο Χαμπλ έκανε την παρατήρηση ότι όπου και να κοιτάξεις στο διάστημα οι μακρινοί μας γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς. Έτσι οδηγήθηκε στο συμπέρασμα ότι το διάστημα επεκτείνεται. Αυτό σημαίνει ότι αρχικά τα διάφορα αντικείμενα μέσα σ’ αυτό ήταν πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Φαίνεται ότι δέκα ή είκοσι χιλιάδες εκατομμύρια χρόνια πριν ήταν όλα ακριβώς στο ίδιο μέρος. Οι παρατηρήσεις του Χαμπλ οδήγησαν στην αντίληψη ότι υπήρξε μία στιγμή που δημιουργήθηκε το σύμπαν με μία μεγάλη έκρηξη όλων αυτών των πραγμάτων που ήταν συμπυκνωμένα σε ένα μέρος (Big Bang theory).

Ο χρόνος αρχίζει να μετράει από αυτήν την έκρηξη.

Κάποιοι θα μπορούσαν να υποστηρίξουν ότι ο Θεός δημιούργησε το σύμπαν τη στιγμή του big bang.( Ένα σύμπαν που διαστέλλεται δεν αποκλείει την ύπαρξη ενός δημιουργού. Το θέμα είναι πότε έκανε αυτήν τη δουλειά).

Για να μπορούμε να μιλάμε για τη φύση του διαστήματος και αν έχει αρχή ή τέλος πρέπει να έχουμε ξεκάθαρη εικόνα για το τι είναι μια επιστημονική θεωρία. Μια απλοϊκή εξήγηση θα ήταν ότι επιστημονική θεωρία π. χ για το διάστημα, είναι μια μικρογραφία του διαστήματος και ένα σύνολο νόμων που συνδέουν τις ιδιότητες της μινιατούρας με τις παρατηρήσεις που κάνουμε. Μια θεωρία είναι καλή όταν ικανοποιεί δύο απαιτήσεις. Θα πρέπει να περιλαμβάνει πολλές παρατηρήσεις πάνω σε μια μικρογραφία με λίγα μόνο αυθαίρετα στοιχεία και δεύτερον πρέπει να κάνει συγκεκριμένες προβλέψεις σχετικά με μελλοντικές παρατηρήσεις.

Κάθε θεωρία πάνω στην ύλη είναι προσωρινή.

 Μπορεί πολλές φορές να συμφωνούν τα αποτελέσματα των πειραμάτων με μια θεωρία, αλλά ποτέ δεν είσαι σίγουρος αν την επόμενη φορά τα αποτελέσματα του πειράματος δεν θα είναι αντίθετα με τη θεωρία.

Στην πράξη συχνά μια καινούρια θεωρία είναι επέκταση της προηγούμενης. Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, για παράδειγμα, προέβλεψε μια ελαφρώς διαφορετική κίνηση από τη θεωρία του Νεύτωνα.

 Παρόλα αυτά η θεωρία του Νεύτωνα χρησιμοποιείται ακόμα επειδή η διαφορά ανάμεσα στις δύο κινήσεις είναι πολύ μικρή και επίσης είναι πιο απλή πρακτικά.

Ο τελικός σκοπός της επιστήμης είναι να δώσει μία θεωρία που να περιγράφει ολόκληρο το σύμπαν. Όμως οι πιο πολλοί επιστήμονες χωρίζουν το θέμα σε δύο μέρη:

·         στους νόμους που μας λένε πώς αλλάζει το σύμπαν μέσα στον χώρο και

·         στο πώς δημιουργήθηκε το σύμπαν.

Κάποιοι άνθρωποι πιστεύουν ότι η επιστήμη θα έπρεπε να ασχολείται με το πρώτο μέρος γιατί όσον αφορά στο δεύτερο πιστεύουν ότι ο Θεός, ως παντοδύναμος δημιούργησε τον κόσμο όπως ήθελε. Όμως φαίνεται ότι ο κόσμος διέπεται από συγκεκριμένους νόμους. Άρα είναι εξίσου λογικό να υποθέσουμε ότι και δημιουργήθηκε βάσει ορισμένων νόμων.

Σήμερα οι επιστήμονες περιγράφουν το σύμπαν βάσει δύο επί μέρους θεωριών:

·         τη γενική θεωρία της σχετικότητας και

·         την κβαντική μηχανική.

Αποτελούν τα μεγαλύτερα πνευματικά επιτεύγματα των αρχών του 20^ου αιώνα.

Η θεωρία της σχετικότητας περιγράφει τη δύναμη της βαρύτητας και τη μεγάλης κλίμακας δομή του διαστήματος.

Η κβαντική μηχανική, απ’ την άλλη, περιγράφει φαινόμενα εξαιρετικά μικρής κλίμακας, όπως του εκατομμυριοστού του εκατομμυριοστού της ίντσας.

 Δυστυχώς όμως αυτές οι δύο θεωρίες είναι ασύμφωνες μεταξύ τους, δεν μπορούν να είναι και οι δύο σωστές. Μια λοιπόν από τις μεγαλύτερες προσπάθειες της Φυσικής σήμερα είναι η έρευνα μιας νέας θεωρίας που να συνδυάζει και τις δύο – μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας, a quantum theory of gravity.

Βάσει της αρχής της φυσικής επιλογής του Δαρβίνου, η διάνοια του ανθρώπου και οι επιστημονικές ανακαλύψεις του στο παρελθόν, έχουν βοηθήσει στην επιβίωσή του.

Δεν είναι ξεκάθαρο αν αυτό ισχύει ακόμα.

 Οι επιστημονικές ανακαλύψεις μας θα μπορούσαν κάλλιστα να μας καταστρέψουν και αν ακόμα δεν το κάνουν, μια ενοποιημένη θεωρία σχετικά με το σύμπαν, μπορεί να μην έχει καμία επίπτωση στην επιβίωσή μας. Λαμβάνοντας όμως υπ όψιν ότι το σύμπαν έχει εξελιχθεί ομαλά, θα μπορούσαμε να περιμένουμε ότι η φυσική επιλογή θα είχε αξία και στη δική μας (του Hawking)  έρευνα για μια ολοκληρωμένη ενοποιημένη θεωρία για το σύμπαν.

Όπως και να ναι, από την αρχή του πολιτισμού, ο άνθρωπος δεν ικανοποιείται με το ανεξήγητο και ψάχνει απαντήσεις.

Σήμερα ακόμα ψάχνουμε να βρούμε γιατί είμαστε εδώ και από πού ήρθαμε.

Η επιθυμία μας για γνώση, μας οδηγεί στην έρευνα για μια πλήρη περιγραφή του σύμπαντος μέσα στο οποίο ζούμε.

 

«Ιστορία της αρχαίας ελληνικής γλώσσας» του Α. Φ. Χριστίδη

 

 

 Η ελληνική γλώσσα είναι η μόνη ευρωπαϊκή και ινδοευρωπαϊκή  γλώσσα που ομιλείται επί 40 αιώνες, 4.000 χρόνια!

 Είναι ακόμη η μόνη ευρωπαϊκή γλώσσα που γράφεται επί 3.500 χρόνια.

 Από αυτά τα 2.400 χρόνια γράφεται με την ίδια ορθογραφία. Μοναδικό παράδειγμα στον κόσμο.

(Τα στοιχεία προέρχονται από το βιβλίο του Γ. Μπαμπινιώτη, «Ελληνική Γλώσσα. Παρελθόν, παρόν, μέλλον»)

                                                         

 Το βιβλίο του Α. Φ. Χριστίδη αποτελεί ένα διαμάντι, για μαθητές και όχι μόνο. Πηγαίνει πέρα από τον τίτλο του και μας δίνει ενδιαφέρουσες πληροφορίες για την ιστορία της ελληνικής γλώσσας γενικότερα, εστιάζοντας στην αρχαία ελληνική.

Μερικοί τίτλοι κεφαλαίων του παρόντος βιβλίου :

·         Πότε γεννήθηκε και πότε πρωτογράφτηκε η ελληνική γλώσσα;

·         Πώς προφέρονταν τα αρχαία ελληνικά;

·         Πώς άλλαξε η αρχαία ελληνική γλώσσα;

·         Προς τα νέα ελληνικά

 

 Ακολουθούν κάποιες σημειώσεις μου κατά την ανάγνωσή του:

v  Τα πρώτα γραπτά κείμενα της αρχαίας ελληνικής γλώσσας χρονολογούνται στον 14^ο -13^ο αιώνα π.Χ.

 Προέρχονται από τα αρχεία των παλατιών του μυκηναϊκού πολιτισμού.

 Το σύστημα γραφής τους ονομάστηκε γραμμική Β – διότι τα σημάδια δεν ήταν πλέον εικόνες των λέξεων αλλά γραμμές – και είναι συλλαβικό, δηλαδή κάθε σημάδι αντιστοιχεί σε μία συλλαβή.

 Το πιθανότερο είναι ότι οι Μυκηναίοι δανείστηκαν το σύστημα αυτό από τους Μινωίτες, ο πολιτισμός των οποίων αναπτύχτηκε στην Κρήτη κατά τη 2^η χιλιετία π.Χ.

Εικάζεται ότι η γλώσσα των Μινωιτών, γραμμένη στην γραμμική Α – η οποία δεν έχει αποκρυπτογραφηθεί ακόμα – δεν ήταν ελληνική.

 Το υλικό πάνω στο οποίο γράφονταν τα κείμενα της γραμμικής Α  και Β ήταν ωμός πηλός, ξεραμένος στον ήλιο.

 Οι φωτιές που κατέστρεψαν τα μυκηναϊκά και μινωικά κέντρα έψησαν τις πινακίδες και έτσι αυτές διατηρήθηκαν μέσα στον χρόνο και βρέθηκαν στις ανασκαφές.

 Επίσης βρίσκουμε επιγραφές αυτής της πρώτης ελληνικής γραφής, της γραμμικής Β, σε λίθινα ή μεταλλικά αντικείμενα ή στο εσωτερικό κωνικών κυπέλων γραμμένα με μελάνι σουπιάς.

 Μετά την καταστροφή του Μυκηναϊκού πολιτισμού μεταξύ 13^ου και 12^ου αιώνα, χρειάζεται να περάσουν 4 περίπου αιώνες για να ξανασυναντήσουμε γραπτά κείμενα της ελληνικής γλώσσας!

 Γύρω στο 750 π. Χ. βρίσκουμε τις πρώτες επιγραφές, που χρησιμοποιούν όμως ΤΩΡΑ ένα άλλο σύστημα γραφής, το αλφαβητικό, αυτό που χρησιμοποιούμε και σήμερα.

 Η ανακάλυψη της αλφαβητικής γραφής ήταν μια επανάσταση, γιατί έτσι η πρόσβαση στην πληροφορία δεν αφορά πλέον τους λίγους αλλά είναι ανοιχτή και στους πολλούς, αρκεί να μάθουν τα γράμματα.

 Το αλφάβητο, το οποίο δανείζονται οι Έλληνες από τους Φοίνικες, έναν σημιτικό λαό που κατοικούσε στις ακτές της σημερινής Συρίας, του Λιβάνου και του Ισραήλ, έχει γράμματα μόνο για τα σύμφωνα.

  Οι Έλληνες το συμπλήρωσαν με τα φωνήεντα.

   Προσέξτε τις ομοιότητες:

aleph που σημαίνει βόδι στα φοινικικά -και έγινε το σημερινό άλφα- γιατί έχει το σχήμα της κεφαλής βοδιού

bet που σημαίνει σπίτι, σκηνή

gaml που σημαίνει καμήλα

κ.λπ.

 μπορείτε να παρατηρήσετε το φοινικικό αλφάβητο  στον παρακάτω πίνακα.

 

 Τα αρχαία κείμενα γράφονταν χωρίς διαστήματα ανάμεσα στις λέξεις, με κεφαλαία μόνο, χωρίς τόνους.

Τα μικρά γράμματα, ο χωρισμός των λέξεων, οι τόνοι και τα πνεύματα θα έρθουν πολύ αργότερα  κατά τα χρόνια των κατακτήσεων του Μεγάλου Αλεξάνδρου και μετά.

 

 Τα αρχαία ελληνικά δεν προφέρονταν όπως τα νέα ελληνικά.

                         Στην Αθήνα του 5ου και 4ου αιώνα,

 το Η για παράδειγμα, προφέρονταν /ee/

το EI προφέρονταν /ei/ ή  /ee/επίσης, όμως με πιο κλειστά χείλη από το Η

το ΟΙ = /oi/

το ΑΙ=/ai/ όπως στο αγγλικό high

το β προφέρονταν /b/ όπως στο baby

το δ = /d/  όπως στο  dear

το γ=  /g/   όπως στο group

 Υπήρχε ένας φθόγγος που προφέρονταν σαν το αγγλικό h στο have και ένα γράμμα που το ονόμαζαν δίγαμμα - σαν δύο γάμμα κεφαλαία με την κάθετη πλευρά τους να συμπίπτει - και προφέρονταν σαν το w στο woman, αλλά αυτοί οι φθόγγοι χάθηκαν σχετικά νωρίς από τις ελληνικές διαλέκτους.

 Η προφορά της ελληνικής γλώσσας άλλαξε, όπως συμβαίνει και με όλες τις άλλες γλώσσες - που αλλάζουν μέσα στο χρόνο για διάφορους λόγους - αλλά δεν άλλαξε η γραφή.

 Χρησιμοποιούμε σήμερα  έναν τρόπο γραφής που είναι ιστορικός, καταγράφει δηλαδή μια παλιότερη προφορά.

Και είναι αυτό που δημιουργεί δυσκολίες στην εκμάθηση της ορθογραφίας  στους μαθητές και όχι μόνο σ’ αυτούς.

 Στους πρώτους αιώνες μ.Χ. γίνονται οι αλλαγές που οδήγησαν στη νεώτερη προφορά της γλώσσας μας και χάνεται και η διάκριση μεταξύ μακρών και βραχέων φωνηέντων.

 Έτσι τα σημερινά η, ι, υ, ει, οι δεν προφέρονταν όλα /i/ ,αλλά μόνο το ι προφέρονταν έτσι.

 Το υ είχε μια προφορά σαν το γαλλικό /ϋ/ στη λέξη lune, φεγγάρι, κ.λπ.

 Ο αρχαίος ιστορικός Ηρόδοτος λέει ξεκάθαρα ότι οι Έλληνες έμαθαν τη γραφή από τους Φοίνικες και σημειώνει: «Στην αρχή οι Έλληνες μεταχειρίστηκαν όσα γράμματα μεταχειρίζονταν οι Φοίνικες, ύστερα όμως με το πέρασμα του χρόνου άλλαξαν τον ήχο τους και το σχήμα τους».

 Οι πρώτες αλφαβητικές ελληνικές επιγραφές χρονολογούνται γύρω στα μέσα του 8^ου αιώνα.

 Την ίδια περίπου εποχή, δηλαδή κατά τους πρώτους χριστιανικούς αιώνες, αλλάζει και ο χαρακτήρας του τονισμού.

 Ο τονισμός της αρχαίας ελληνικής ήταν μελωδικός, π.χ η αρχαία ελληνική λέξη φῶς προφέρονταν /foos/ επειδή το ωμέγα ήταν ένα μέγα (μακρύ) /ο/.

Η δε περισπωμένη σήμαινε ότι η φωνή ανέβαινε στο πρώτο /ο/ και κατέβαινε στο δεύτερο.

Είχε μια μουσικότητα δηλαδή η λέξη και σήμαινε ότι και σήμερα φως.

Αν όμως δεν υπήρχε η περισπωμένη αλλά μια οξεία (ο σημερινός μοναδικός τόνος) τότε η λέξη φώς θα προφέρονταν με τη φωνή να ανεβαίνει στο δεύτερο o , /foόs/  και τότε στα αρχαία ελληνικά σήμαινε άνθρωπος.

 Η διαφορά λοιπόν στη μελωδία, στο ύψος της προφοράς δηλαδή, ξεχωρίζει λέξεις και σημασίες στα αρχαία ελληνικά.

 Γι αυτό λέμε ότι τα αρχαία ελληνικά είχαν μουσικό τονισμό, όπως τα σημερινά ιταλικά, όχι όμως τα νέα ελληνικά.

 Η γραφή πρωτοεμφανίζεται στη Μεσοποταμία (σημερινό Ιράκ), γύρω στο 4000 με 3000 π.Χ.

 Γύρω στο 3200 π.Χ. θα εμφανιστεί η (ιερογλυφική) γραφή στην Αίγυπτο και γύρω στο 1500 π.Χ. στην Κίνα.

 Η εμφάνιση της γραφής στην Αμερική χρονολογείται γύρω στα 1500 π. Χ. και συνδέεται με τους Ολμέκους (που ζούσαν στο Μεξικό).

 

Η γλώσσα βασίζεται στη μοναδική ικανότητα του ανθρώπου να σκέφτεται τον κόσμο και να τον περιγράφει και όχι απλά να αντιδρά στα ερεθίσματα που δέχεται από αυτόν, όπως συμβαίνει με τα ζώα.

 Αν, δηλαδή, κάτι δημιουργήσει πόνο σε ένα ζώο, αυτό θα βγάλει μια ιδιαίτερη κραυγή.

Αντίθετα, ο άνθρωπος δεν βγάζει κραυγή μόνο σαν αντίδραση σε κάποιο εξωτερικό ερέθισμα, αλλά έχει δημιουργήσει και τη λέξη «πόνος» που θα μπορούσε να την χρησιμοποιήσει και όταν δεν πονάει.

 Πιστεύουμε ότι από τη στιγμή που εμφανίζονται τα εργαλεία, υπάρχει και η γλώσσα γιατί και τα δύο βασίζονται στις ίδιες νοητικές ικανότητες, που καθιστούν τον άνθρωπο ικανό να προνοεί.

 

v  Τα αρχαία ελληνικά είναι μια συνθετική γλώσσα: π.χ.

 το ‘ίωμεν της υποτακτικής του ενεστώτα των αρχαίων ελληνικών, στα νέα ελληνικά θα το λέγαμε «σκοπεύουμε να πάμε, να πάμε». την ευκτική ‘ίοιμεν θα την αποδίδαμε ως «να μπορούσαμε να πάμε, να πάμε» κ.λπ

 Βλέπουμε ότι αυτό που στα αρχαία ελληνικά εκφράζεται μονολεκτικά, στα νέα ελληνικά εκφράζεται περιφραστικά, δηλαδή αναλυτικά και όχι συνθετικά.

 

 Πώς αλλάζει η ελληνική γλώσσα από την αρχαία της μορφή στην ελληνιστική κοινή;

 Η ευρεία εξάπλωση της αρχαίας ελληνικής μετά τις κατακτήσεις του Μεγάλου Αλεξάνδρου και η ανάγκη εκμάθησής της από πολλούς αλλόγλωσσους πληθυσμούς απλουστεύει τη ρηματική μορφολογία, και έτσι το δίδωμι γίνεται δίδω, γιατί τα περισσότερα ρήματα τελειώνουν σε –ω και όχι σε –μι. Ομοίως «ο γέρων» γίνεται «γέρος» γιατί εξομαλύνεται με την πολυπληθέστερη ομάδα αρσενικών ουσιαστικών που τελειώνουν σε –ος.

 Άρα η «κοινή» ελληνιστική δημιουργείται με μια σειρά αλλαγών στη μορφολογία των ρημάτων και των ουσιαστικών, οι οποίες καθιστούν ευκολότερη την εκμάθησή της, σε μια εποχή που αυτή απλώνεται γεωγραφικά και μαθαίνεται από ξένους.

 Περιορίζεται η χρήση της δοτικής, ο μέλλοντας γίνεται περιφραστικός, το απαρέμφατο υποχωρεί και αντικαθίσταται από το «’ίνα», χάνεται ο δυικός αριθμός.

  Από την κοινή της ελληνιστικής εποχής ξεκινάει ουσιαστικά η νέα ελληνική γλώσσα (3^ος αιώνας π.Χ.).

 Λίγα χρόνια πριν τη γέννηση του Χριστού και με κορύφωση από τον 1^ο μέχρι το 3^ο αιώνα μ.Χ. εμφανίζεται το κίνημα του αττικισμού: αυτό υποστηρίζει επιστροφή στην αττική διάλεκτο του 5^ου και 4^ου αιώνα π.Χ. στην οποία είχαν γραφτεί τα μεγάλα έργα της κλασικής αρχαιότητας.

 Ο αττικισμός θα συνεχιστεί τα Βυζαντινά χρόνια από τον 4^ο αιώνα  μέχρι το 1453.

  Οι βυζαντινοί συγγραφείς γράφουν σε αρχαΐζουσα γλώσσα, τη γλώσσα του Θουκυδίδη και του Ηροδότου.

 Ο λαός όμως μιλάει τη δική του γλώσσα, τη δημοτική (δήμος=λαός).

 Αυτή δεν τη γνωρίζουμε καλά, γιατί δεν την έχουμε σε γραπτή μορφή.

 Προφορική ελληνική γλώσσα σε γραπτή μορφή συναντούμε το 1100 μ.Χ. με τα ποιήματα του Θεόδωρου Προδρόμου.

 Παρά τα μεγάλα κενά που υπάρχουν για τις ομιλούμενες μορφές γλώσσας μέχρι τον 12^ο αιώνα, το πιθανότερο είναι ότι την περίοδο αυτή διαμορφώνεται η νέα ελληνική γλώσσα.

 Από την περίοδο της τουρκοκρατίας διαθέτουμε σημαντικό αριθμό κειμένων στην ομιλούμενη γλώσσα και στις διαλέκτους της.

 Ήδη από τον 16^ο αιώνα εμφανίζονται οι πρώτες γραμματικές της ομιλούμενης γλώσσας.

 Με τη δημιουργία του ελληνικού κράτους το 1830 υπήρχαν αυτοί που ήθελαν να γυρίσουν στην αρχαΐζουσα γλώσσα αλλά υπήρχε και ο Αδαμάντιος Κοραής (1743-1833), ο οποίος δεν ξεγράφει την ομιλούμενη γλώσσα, όπως έκαναν οι οπαδοί της αρχαΐζουσας, αλλά προτείνει τη διόρθωσή της:

 τον καθαρισμό από τα τουρκικά κυρίως δάνεια, που θυμίζουν τη μακρόχρονη οθωμανική κυριαρχία, αλλά και από τα αλβανικά, ιταλικά, σλάβικα και βλάχικα, και την εισαγωγή εν μέρει της αρχαίας γραμματικής και του αρχαίου λεξιλογίου.

 Έτσι προτείνει ο «μεγάλος» να γίνει «μέγας», ο «ζεστός» «θερμός», το «λουλούδι» (που είναι αλβανικό δάνειο) να γίνει «άνθος» κ.λπ.

 Από την πρόταση του Κοραή θα γεννηθεί η καθαρεύουσα, που θα κυριαρχήσει ως επίσημη μορφή γλώσσας μέχρι το 1976, οπότε αναγνωρίζεται η δημοτική ως η επίσημη γλώσσα του κράτους.

 

 Ο επίλογος είναι ενδεικτικός του ήθους και της σεμνότητας του συγγραφέα, που δυστυχώς έφυγε νωρίς. Παραθέτω ένα απόσπασμα, που αφορά γενικά στις γλώσσες:

«… αν κάποιες ξεχώρισαν (όπως τα αρχαία ελληνικά ή τα λατινικά), ή ξεχωρίζουν (όπως τα αγγλικά σήμερα), αυτό δεν σημαίνει ότι ήταν ή είναι «καλύτερες». Ξεχώρισαν ή ξεχωρίζουν για λόγους ιστορικούς και όχι γιατί ήταν, ή είναι, «φτιαγμένες» καλύτερα από άλλες. Δεν υπάρχουν λοιπόν «καλύτερες» ή «χειρότερες» γλώσσες, «ανώτερες» ή «κατώτερες». Όπως δεν υπάρχουν καλύτεροι ή χειρότεροι λαοί. Κάθε γλώσσα, και κυρίως οι ομιλητές της, αξίζει λοιπόν τον σεβασμό μας».