Το λεξιλόγιο του ηλεκτρισμού

Όλοι γνωρίζουμε λέξεις σχετικά με τον ηλεκτρισμό, "φορτίζω", "θετικός", "μπαταρία" και άλλες. Αλλά από που προέρχονται και τι πραγματικά σημαίνουν; Ας αφήσουμε την ιστορία αυτών των λέξεων να διαφωτίσει τη φυσική των ηλεκτρικών φαινομένων.
Μάθημα από τον Τζέιμς Σεϊλς, απόδοση κίνησης στην εικόνα από το TED-Ed. Παρακολουθείστε το πλήρες μαθημα: http://ed.ted.com/lessons/electric-vocabulary

(Μουσική)

Θα προσπαθήσω να διαφωτίσω ιστορικά
τη γλώσσα μας,

και θα σας πω μια ιστορία
για το λεξιλόγιο του ηλεκτρισμού.

Όλα ξεκίνησαν πάνω από 2600 χρόνια πριν.

Ένας αρχαίος Έλληνας,
ονομαζόμενος Θαλής ο Μιλήσιος,

θεωρείται ως το πρώτο άτομο που παρατήρησε

ό, τι αποκαλούμε σήμερα
ηλεκτρικά φαινόμενα.

Ανακάλυψε ότι ένα κομμάτι κεχριμπάρι,
όταν ερχόταν σε τριβή με γούνα,

μπορούσε να σηκώσει
μικρά κομμάτια από άχυρο.

Στη γλώσσα του Θαλή,
το κεχριμπάρι ονομαζόταν ήλεκτρο.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, δεν ήξερε κανένας
σχεδόν τίποτα παραπάνω για αυτό το θέμα.

Και η φύση έπρεπε να περιμένει
περίπου 2 200 χρόνια

μέχρι να πραγματοποιηθούν νέες έρευνες

σχετικά με τις ιδιότητες του ήλεκτρου.

Ο Γουίλιαμ Γκίλμπερτ, ένας Άγγλος
επιστήμονας του 17ου αιώνα,

ανακάλυψε ότι με προσεκτικό πειραματισμό,

ένας αριθμός από άλλα υλικά μπορούσαν
να επιδείξουν τις ελκυστικές ιδιότητες

του ήλεκτρου.

Βρήκε μάλιστα ότι μπορούσαν να ελκύουν
κι άλλα αντικείμενα πέρα από το άχυρο.

Αυτά τα ηλεκτρο-φανή αντικείμενα

ο Γκίλμπερτ ονόμασε "ηλεκτρικά"
από την ελληνική απόδοση

για το κεχριμπάρι ("ήλεκτρο").

Περίπου 40 χρόνια αργότερα,
στο γειτονικό Νόργουιτς,

ο Θόμας Μπράουν πραγματοποίησε
κάποια επιπλέον πειράματα.

Δεν ανακάλυψε κάτι διαφορετικό
από τον Γουίλιαμ Γκίλμπερτ,

αλλά ο τρόπος με τον οποίο
περιέγραψε τα πειράματα

υπαγόρευσε τη λέξη
που χρησιμοποιούμε συνέχεια.

Η άποψη του ήταν ότι όταν τρίβεις,
για παράδειγμα, ένα κρύσταλλο

με ένα κομμάτι ύφασμα αυτό
μετατρέπεται σε ηλεκτρικό αντικείμενο.

Όπως, λοιπόν, αναφερόμαστε
στα ελαστικά αντικείμενα,

και λέμε ότι διαθέτουν
την ιδιότητα της ελαστικότητας,

τα ηλεκτρικά αντικείμενα διαθέτουν
την ιδιότητα του ηλεκτρισμού.

Ο Γάλλος φυσικός του 18ου αιώνα

Σαρλ Ντουφέ ήταν το επόμενο άτομο που
έκανε μια σημαντική νέα ανακάλυψη.

Βρήκε ότι σχεδόν όλα τα αντικείμενα,
εκτός από τα μέταλα και τα ρευστά,

μπορούσαν να μετατραπούν σε ηλεκτρικά

μετά από έκθεση τους
σε συνδυασμό θέρμανσης και τριβής.

Επιπλέον, βρήκε ότι, όταν δύο ηλεκτρικά
τοποθετούνται κοντά το ένα με το άλλο,

μερικές φορές εκλύουν και άλλες απωθούν.

Με αυτή την πρόσθετη γνώση,

ο Ντουφέ ανακάλυψε ότι υπάρχουν
δύο διαφορετικές ομάδες ηλεκτρικών.

Δύο οποιαδήποτε αντικείμενα
από την ίδια ομάδα

θα απωθούνται πάντα μεταξύ τους,

ενώ ένα ζεύγος αντικειμένων από κάθε ομάδα

θα ελκύονται πάντα μεταξύ τους.

Παρά τις νέες ανακαλύψεις αυτές,

οι περιγραφές του Ντουφέ σχετικά με
τη φυσική δεν χρησιμοποιούνται πια.

Αντί αυτές ακόμη θυμόμαστε
και χρησιμοποιούμε μέχρι σήμερα

το λεξιλόγιο
ενός χαρισματικού νέου Αμερικάνου.

Ο Βενιαμίν Φραγκλίνος πληροφορήθηκε
το έργο που λάμβανε χώρα στην Ευρώπη

και ξεκίνησε τα δικά του
παιχνιδιάρικα πειράματα.

Έμαθε γρήγορα πώς να κατασκευάζει
ηλεκτρικές συσκευές

που θα αποηλεκτρίζονταν
παράγοντας πολύ μεγάλες σπίθες.

Έχοντας ιδιαίτερο ενδιαφέρον
για άτακτες φάρσες,

ο Φραγκλίνος συχνά θα σόκαρε τους
φίλους του με αυτές τις μηχανές.

Καθώς κατασκεύασε
πιο αποτελεσματικές μηχανές,

παρομοίασε την πράξη του ηλεκτρισμού

και απο-ηλεκτρισμού
με την φόρτωση και αποφόρτωση όπλων.

Δεν πήρε πολύ χρόνο για τον Φραγκλίνο
και άλλους να συνειδητοποιήσουν

ότι ήταν δυνατόν
να συνδέσουν αυτά τα όπλα αταξίας.

Ο Φραγκλίνος, συνεχίζοντας με τη μεταφορά,

παρομοοίωσε αυτή την ομάδα
με τα κανόνια ενός πλοίου.

Το όπλο καταστρώματος
σε ένα στρατιωτικό πλοίο

πυροδοτεί τα κανόνια του ταυτόχρονα,
σε μια μπαταρία.

Παρόμοια, αυτή η ηλεκτρική μπαταρία

θα τα αποφόρτιζε όλα την ίδια στιγμή,

προκαλώντας μεγάλες σπίθες.

Αυτή η νέα τεχνολογία έθεσε
ένα ενδιαφέρον ερώτημα:

Ήταν ένα σύννεφο που βγάζει αστραπές
απλά μια μεγάλη ηλεκτρική μπαταρία;

Η περιγραφή του Φραγκλίνου
για όλα αυτά ήταν η ακόλουθη:

Υπέθεσε ότι υπήρχε
μια κοινή σε όλα τα πράγματα ουσία

την οποία αποκάλεσε το "ηλεκτρικό ρευστό".

Εάν, για παράδειγμα, κάποιος
τρίβει ένα γυάλινο σωλήνα,

αυτή η τριβή, ή φόρτιση,
προκαλεί ροή αυτού του ρευστού,

ή ένα ηλεκτρικό ρεύμα, που κινείται
από αυτόν τον άνθρωπο προς το γυαλί.

Και ο άνθρωπος, και ο σωλήνας
γίνονται "ηλεκτρικά" ως αποτέλεσμα.

Κανονικά, αν ο άνθρωπος
στεκόταν στο έδαφος,

η ηλεκτρική ροή
θα επανερχόταν στο φυσιολογικό,

με ανταλλαγή από το κοινό φορτίο της Γης,

όπως το αποκάλεσε ο Φραγκλίνος.

Αν κάποιος στεκόταν πάνω σε κάτι
όπως ένα κομμάτι κερί

θα μπορούσε να διακοπεί αυτή η προμήθεια.

Ο Φραγκλίνος είπε ότι ένα αντικείμενο
με περίσσεια αυτού του ρευστού

ήταν θετικά φορτισμένο,

και κάτι με έλλειψη αυτού του ρευστού
ήταν αρνητικά φορτισμένο.

Όταν τα αντικείμενα έρχονται σε επαφή,
ή βρίσκονται κοντά το ένα με το άλλο

το ηλεκτρικό ρευστό
μπορεί να ρέει μεταξύ τους

μεχρί να επέλθει μια ισορροπία.

Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά του ρευστού
μεταξύ των δύο αντικειμένων,

τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση
που μπορεί να διανύσει το ρευστό,

προκαλώντας σπίθες στον αέρα.

Και είναι το υλικό του αντικειμένου

που καθορίζει αν κερδίζει
ή χάνει ηλεκτρικό ρευστό

κατά τη διάρκεια της φόρτισης.

Αυτές είναι οι δύο ομάδες
ηλεκτρικών του Ντουφέ.

Ίσως να έχετε ακουστά τη φράση,
"Τα ετερώνυμα έλκονται,

όπως τα ομώνυμα απωθούνται".

Αυτός είναι ο λόγος.

Για τα επόμενα 150 χρόνια,

η θεωρία του Φραγκλίνου
χρησιμοποιήθηκε γα την ανάπτυξη

πολλών ακόμα ιδεών και ανακαλύψεων,

ενώ όλες έκαναν χρήση του λεξιλογίου
που επινόησε.

Αυτή η επιστημονική έρευνα
έφερε στο προσκήνιο τεχνολογικές προόδους

και εντέλει, οι επιστήμονες ήταν σε θέση
να ρίξουν μια πιο προσεκτική ματιά

στο ίδιο το ηλεκτρικό ρεύμα.

Το 1897, ο Τζ. Τζ. Τόμσον,
εργαζόμενος στο Κέμπριτζ της Αγγλίας

ανακάλυψε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα

αποτελείται στην πραγματικότητα
από μικρά σωματίδια

αποκαλούμενα από τον φυσικό Τζορτζ Στόνεϊ

ηλεκτρόνια.

Και έτσι επιστρέφουμε στην αρχαία
ελληνική λέξη για το κεχριμπάρι,

όπου και ξεκίνησε η ιστορία μας.

Παρ'όλα αυτά, υπάρχει ένας επίλογος
στιν ιστορία αυτή.

Ανακαλύφθηκε ότι αυτά τα ηλεκτρόνια ρέουν

στην αντίθετη κατεύθυνση από αυτή
που υπέθεσε ο Φραγκλίνος.

Επομένως, αντικείμενα
που είναι θετικά φορτισμένα

δεν έχουν περίσσεια ηλεκτρικού ρευστού,

αλλά στην πραγματικότητα
τους λείπουν ηλεκτρόνια.

Ωστόσο, αντί για επαναπροσδιόριση
των παραπάνω

οι άνθρωποι αποφάσισαν να κρατήσουν
το λεξιλόγιο του Φραγκλίνου

για λόγους συνήθειας και σύμβασης.

Αν και αναγνώρισαν
την ανακάλυψη των ηλεκτρονίων,

κράτησαν τη ροή του Φραγκλίνου
γα το ηλεκτρικό ρευστό,

μετονομάζοντας την σε "συμβατικό ρεύμα".

Το ηλεκτρόνιο έχει γίνει
ο σολωμός του ηλεκτρισμού

που κολυμπάει ενάντια στο ρεύμα
ενός ποταμού-φάντασμα

του συμβατικού ρεύματος.

Αυτό μπορεί να προκαλεί δικαιολογημένα
σύγχυση σε πολλούς ανθρώπους

οι οποίοι δεν είναι εξοικειωμένοι
με την ιστορία των ιδεών αυτών.

Έτσι ελπίζω,

με αυτή τη σύντομη ιστορία
σχετικά με το λεξιλόγιο του ηλεκτρισμού,

θα είστε σε θέση να κατανοήσετε πόσο
τυχαία και παράξενα εξελήχτηκε η κατάσταση

και θα μπορέσετε να αντιληφθείτε καλύτερα

τη φυσική των ηλεκτρικών φαινομένων.