Η βαρύτητα, κατά τη φυσική, αποτελεί την παγκόσμια ελκτική δύναμη η οποία δρα μεταξύ των υλικών σωμάτων. Αν και αποτέλεσε αιώνιο αντικείμενο μελέτης και στοχασμού, παρ’ όλα αυτά μετά τον Νεύτωνα και τη θεωρία της παγκόσμιας έλξης την ακριβέστερη επεξήγηση της ιδιότητας της ύλης να έλκει ύλη κατάφερε να δώσει τελικώς ο Αλβέρτος Αϊνστάιν μέσω της Θεωρίας της Σχετικότητας. Τι είναι όμως τελικά η βαρύτητα και πώς θα μπορούσε κάποιος χωρίς να διαθέτει ιδιαίτερες γνώσεις να κατανοήσει την εφαρμογή των κανόνων της φυσικής; Ο ελληνικής καταγωγής δρ Τζέιμς Κακαλιός, καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, μας εξηγεί ότι ο καθένας μπορεί να αποκτήσει γνώσεις φυσικής με τη βοήθεια του… Σούπερμαν!


Η λατρεία που έτρεφε από μικρός για τα κόμικς τον συντροφεύει έως σήμερα, και μάλιστα έγινε αφορμή για τη συγγραφή του ανατρεπτικού βιβλίου φυσικής «The Physics of Superheroes» με πρωταγωνιστές τους αγαπημένους του υπερήρωες. Από τον Spiderman ως τον Superman και τον Batman, ο δρ Κακαλιός καταφέρνει μέσα από απλά παραδείγματα να εξηγήσει δύσκολες επιστημονικές έννοιες κερδίζοντας όπως υποστηρίζει, μεταξύ άλλων, τις καρδιές των πρωτοετών φοιτητών του. «Αυτό που προσπαθώ να κάνω είναι απλό: εξηγώ τη φυσική αποφεύγοντας οποιουσδήποτε τεχνικούς όρους, έχοντας ως κύριο εργαλείο τις περιπέτειες των σουπερηρώων. Και μάλιστα αναφέρομαι στους ήρωες των οποίων η υπερφυσική δράση είναι σωστά μελετημένη και υπακούει στους κανόνες τις φυσικής» δηλώνει μιλώντας στο «Βήμα» ο ευρηματικός καθηγητής.


Οπως μας εκμυστηρεύθηκε, μπορεί να εργάζεται στο συγκεκριμένο πανεπιστήμιο από το 1988, ωστόσο από τότε που θυμάται τον εαυτό του διαβάζει κόμικς. Αντικείμενα της επιστημονικής του έρευνας έχουν αποτελέσει κατά καιρούς οι άμορφες νανοκρυσταλλικές υβριδικές ύλες, ιδανικές για την κατασκευή ηλιακών κυψελών, ο σχηματισμός προτύπου κοκκωδών μέσων, όπως επίσης και το φαινόμενο των διακυμάνσεων του εγκεφαλικού φλοιού.


Πτώση στο κενό. Πώς θα σωθούμε;


Μιλώντας μαζί του περί βαρύτητας, το ερώτημα που προέκυψε ήταν ένα: Πώς είναι δυνατόν κάποιος να επιβιώσει πέφτοντας από πολύ μεγάλο υψόμετρο, όπως για παράδειγμα ένα ψηλό κτίριο;


«Η βαρύτητα είναι μία από τις τέσσερις βασικές δυνάμεις της φύσης και περιγράφει την ελκτική τάση της ύλης προς άλλες ύλες» εξηγεί. «Στην περίπτωση ενός ανθρώπου που πέφτει από ύψος, λοιπόν, η βαρύτητα είναι η ελκτική δύναμη μεταξύ του σώματος και της μάζας της Γης, μαγνητίζοντας έτσι τον άνθρωπο προς τον πυρήνα του πλανήτη. Φυσικά η πτώση θα σταματήσει μόλις το σώμα αγγίξει την επιφάνεια της Γης» σχολιάζει χαριτολογώντας, ενώ προσθέτει ότι ακριβώς αυτή η δύναμη μεταξύ του σώματος και της Γης αποτελεί το βάρος. «Το βάρος του ανθρώπου δηλαδή» συνεχίζει «είναι στην ουσία η βαρύτητα που ασκείται στη μάζα του, δηλαδή τον τύπο και τον αριθμό των ατόμων που αποτελούν το σώμα του. Για τον λόγο αυτόν κάποιος ο οποίος φέρει τον ίδιο αριθμό ατόμων στη Σελήνη ή στον Δία θα ζυγίζει λιγότερο στην πρώτη περίπτωση και περισσότερο στη δεύτερη, κάτι που οφείλεται στη διαφορετικότητα της διαφορετικής μάζας και συνεπώς του μαγνητισμού του κάθε ουράνιου σώματος».


Στην περίπτωση πτώσης ενός ανθρώπου από ύψος 10-15 μέτρων, το οποίο ισοδυναμεί με τον τέταρτο ή πέμπτο όροφο ενός κτιρίου, ο δρ Κακαλιός υπολογίζει ότι το σώμα του θα ταξιδέψει με μια ταχύτητα που θα φθάνει στα 62 χλμ. /ώρα ή αλλιώς στα 17 μ. /δευτερόλεπτο. «Αν όμως το σώμα πέφτοντας χτυπήσει, για παράδειγμα, πάνω σε δέντρα ή άλλα εμπόδια, τότε αυτό μπορεί να αποβεί σωτήριο. Κάθε σύγκρουση κατά την πτώση προκαλεί μια μικρή “στάση”, η οποία επιτρέπει τη μεταφορά της κινητικής ενέργειας του σώματος σε άλλα αντικείμενα» εξηγεί. «Είναι σαν να μηδενίζει κανείς την ταχύτητα της πτώσης ή τουλάχιστον να τη μειώνει, σε αντίθεση με την ελεύθερη πτώση. Αποτέλεσμα: χαμηλότερη ταχύτητα κατά την πρόσκρουση στο έδαφος».


Η αξία του… αερόσακου


Οπως επισημαίνει ο ερευνητής η ύπαρξη περιττών κιλών μπορεί να είναι σωτήρια, καθώς το λίπος που περιβάλλει το σώμα ενδεχομένως να προστατεύει τον σκελετό και τα ζωτικά όργανα. Κατά τον ίδιο τρόπο λειτουργούν και οι αερόσακοι των αυτοκινήτων. «Αρχικά η ζώνη σταματά την κίνηση του σώματος προς τα εμπρός, αφήνοντας όμως κάποιο περιθώριο ώστε να εκτονωθεί η πίεση αλλά χωρίς να χτυπήσει στο ταμπλό» αναλύει ο καθηγητής. «Στη συνέχεια ανοίγουν οι αερόσακοι, οι οποίοι επιβραδύνουν την κίνηση του σώματος και προσφέρουν μια μαλακή επιφάνεια πρόσκρουσης, διανέμοντας έτσι την πίεση που προκύπτει από το τρακάρισμα σε μεγαλύτερη επιφάνεια».


Οι περιπτώσεις θανάτων από πτώσεις είναι αμέτρητες, είτε πρόκειται για προμελετημένη βουτιά στο κενό είτε για απλά ατυχήματα. Φυσικά υπάρχουν και οι περιπτώσεις οι οποίες σπανίως καταλήγουν σε θαύμα… Αυτό ακριβώς συνέβη με τον έναν από τους δύο καθαριστές τζαμιών στη Νέα Υόρκη, οι οποίοι έπεσαν από τον 47ο όροφο ουρανοξύστη. Συγκεκριμένα, ο 37χρονος Αλσίδες Μορένο με τον αδελφό του καθάριζαν τα τζάμια ενός ουρανοξύστη όταν ξαφνικά παρουσιάστηκε πρόβλημα στην πλατφόρμα όπου βρίσκονταν. Η βλάβη προκάλεσε την πτώση των δύο ανδρών από ύψος 150 μέτρων, οδηγώντας τον έναν αδελφό στον θάνατο.


Από φυσικής απόψεως τώρα, όπως υποστηρίζει ο δρ Κακαλιός, αυτό που έσωσε τον άνδρα από το Εκουαδόρ ήταν το γεγονός ότι τη στιγμή που κατάλαβε ότι η πλατφόρμα άρχισε να υποχωρεί ο ίδιος πιάστηκε από αυτήν, αυξάνοντας έτσι τη βραδύτητα πτώσης του σώματός του. «Η μεγάλη της επιφάνεια ήταν που προκάλεσε τελικά το “φρενάρισμα” της ταχύτητας και την απορρόφηση της τεράστιας πίεσης κατά την πρόσκρουση στο έδαφος, χαρίζοντας στον Μορένο τη ζωή».


Ορισμένοι επιλέγουν να κάνουν την αδρεναλίνη χόμπι φλερτάροντας με τον θάνατο μέσω μιας ελεύθερης πτώσης με αλεξίπτωτο από κτίρια. Ο λόγος για τους φημισμένους BASE jumpers, οι οποίοι αναζητούν ψηλά σημεία στις πόλεις ή στην εξοχή προκειμένου να κάνουν μια βουτιά από τη ρουτίνα στην περιπέτεια, παίζοντας ρώσικη ρουλέτα με τη ζωή τους. Η πρωτότυπη ιδέα ξεκίνησε από το skydiving, κατά το οποίο η πτώση γίνεται από αεροπλάνο. Τα πράγματα όμως σύντομα άλλαξαν και προσαρμόστηκαν στην αστική πραγματικότητα. Ετσι οι επίδοξοι σούπερμαν, μελετώντας πιστά τους κανόνες της φυσικής, πηδούν από επιβλητικές αρχιτεκτονικές κατασκευές ανά τον κόσμο προς αναζήτηση των υπερφυσικών τους δυνάμεων!