Végrehajtotta-e Galileo Galilei híres kísérleteit?

Galileo Galileit a kísérleti tudományok atyjaként tartják számon, ugyanakkor a Galilei-kutatók között évekig vitatéma volt, hogy valóban végrehajtotta-e híres kísérleteit. Ilyen volt a víz-bor kísérlete is, amiről évekig eltérő nézőponton voltak a tudománytörténészek. 

Galileo Galilei olasz fizikus, matematikus, csillagász, természettudós

A mágiával foglalkozó középkori szövegek sokszor írnak olyan eljárásokról, amelyekre mai szemmel igencsak rácsodálkozunk: láthatatlanná tevő növények, asszonyok hűségét felfedő mágnesek, skorpió űző talizmánok. Pedig e szövegeket intelligens személyek – tanult szerzetesek, udvari értelmiségiek, egyetemi magiszterek – másolták és gyűjtötték, ráadásul az eljárások többségét feltételezhetően működőképesnek is tartották. Noha a mágikus gyakorlatok időnként pozitív eredményre vezethettek, felmerül a kérdés, miért is adtak hitelt a mágiának, amikor  a technikák számos esetben nyilvánvalóan nem működtek?

Hermetikus és alkimista metszetek a 16-17. századból

Láng Benedek "Miért nem lehet a mágia elméleteit kísérleti úton falszifikálni?" című tanulmányában a tudománytörténet kontextusában vizsgálja, miként maradhatnak fenn bizonyos elképzelések akkor is, amikor a kísérleti eredmények nem támasztják alá, vagy egyenesen cáfolják azokat.

A középkor és a jelen tudományos attitűdje

Kiindulásképp hangsúlyozni kell, hogy a középkori természetfilozófiában nem vetették el azon eljárásokat, amelyek rendszeresen nem vezettek az elvárt eredményre. A természetes mágia eljárásainak legfontosabb forrásaiként a régi szerzők és autoritások állításait tekintették, nem pedig a tényleges tapasztalatot, a megismételt kísérleteket, vagy éppen a gyakorlati ellenpéldákat.

Továbbá az sem bizonyult perdöntőnek, ha a mágikus módszerek eredményei ellentmondtak a mágikus elméleteknek, mivel ilyen esetekben lehetett azzal érvelni, hogy a mágikus kísérletet nem megfelelően végezték el – szemben a modern tudománnyal, amely szerint bárki megismételhet egy kísérletet, ha a körülmények azonosak és jól meghatározottak. (A képen egy középkori természettudományos, filozófiai és matematika könyv látható.)

Mindezek ismeretében könnyebben érthetővé válik – írja Láng Benedek –, miként maradhattak fenn évszázadokon keresztül értelmetlennek tűnő meggyőződések anélkül, hogy azokat kellően és kísérletileg alátámasztották volna.

Galilei és a víz-bor kísérlet

A kísérleti tudományok atyjaként számon tartott Galileo Galilei példája szemlélteti, hogy a mágiatörténet problémája a tudománytörténet területén is megjelenik. A döntő kísérlet létezése – amely végérvényesen kiválasztja a rivális elméletek közül a helyeset, az összes többit pedig cáfolja – a tudománytörténetben is puszta mítosz.

Galilei 1638-as Beszélgetések két új tudományról című könyvében egy hidrodinamikai kísérletet javasol, amelynek egy verziója az alábbi videón látható:

Kísérlet - A víz és a bor helyet cserél. Vigyázat: a víz-bor kísérlet pontos leírását követve se biztos, hogy sikerül a művelet!

Galilei szerint tehát a bor és a víz lassan helyet fog cserélni – de valóban elvégezte a kísérletet? Az olasz tudóst kutató Alexandre Koyré amellett érvelt, hogy Galilei számos jól ismert kísérlete mellett a víz-bor kísérletet sem végezte el. Koyré továbbá egy 1960-as cikkében állítja, a két folyadéknak elegyednie kell hasonló sűrűségük miatt.

Ehhez képest 1973-ban egy másik Galilei-kutató, James McLachlan sikeresen elvégezte a kísérletet, amiből úgy gondolta, hogy Galilei valóban kivitelezhette a kísérletet. Peter Dear 1995-ös Discipline and Experience című könyvében a vita kapcsán megjegyzi, hogy a 17. században a víz-bor kísérlet széles körben ismert volt.

Galilei elvégezte a víz-bor kísérletet, vagy nem?

A leírások szerint a kísérlet valóságos volt, de azt nem tudjuk, az olasz tudós elvégezte-e a víz-bor kísérletet– fogalmaz Láng Benedek, aki maga is próbát tett, melyről így ír: „2005 nyarának egy reggelén budapesti fürdőszobámban álltam egyik kezemben egy kiürült arcszeszes üveggel, másikban egy pohár ausztrál Cabernet Sauvignonnal, melyet éppen feláldozni készültem a kísérleti tudományok oltárán. Elvégeztem a kísérletet, s mi történt?

A két folyadék nem cserélt helyet, hanem összekeveredve fröccsöt alkotott. Egész pontosan azt láttam, hogy fent, az arcszeszes üvegben egy tökéletes elegy jelentkezett, míg lent, a pohár alján egy világosabb réteg formálódott, mely némileg áttetszőbb volt a vörösbornál.”

A kísérlet negatív kimenetele azonban nem jelenti azt, hogy Galilei és MacLachlan tévedtek a valóságosságával kapcsolatban, vagy hogy Koyrénak igaza volt, mikor kételkedett abban.

Láng Benedek szerint a kísérlet pozitív eredménnyel is elvégezhető, saját kudarca pedig a kivitelezésben vagy a felhasznált anyagokban rejlik: tehát – írja – segédhipotézisekkel győzi meg magát arról, hogy a negatív kimenetel a kísérlet nem megfelelő kivitelezésből fakad. Galilei víz-bor kísérlete tehát remekül demonstrálja, hogy (1) egy-egy kísérlet legrészletesebb leírása sem garantálja, hogy ugyanez kivitelezhető lesz egy más korban, más helyen is, (2) korábbi meggyőződéseink befolyásolhatják tiszta észlelésünket. Úgy tűnik továbbá, hogy nem létezik döntő kísérlet, a kísérletek csak egy bizonyos idő távlatából visszatekintve tűnnek döntőnek.

Hogyan működik a víz-bor kísérlet?

A kísérlet magyarázata nem olyan kézenfekvő, mint gondolnánk. Elsőre sokaknak eszébe juthat, hogy a víz sűrűbb, mint az alkohol, ezért lefele törekszik, s így a bornak fent lesz a helye. De miért nem keveredik össze a bor és a víz?

A választ az áramlástan alapjaiban találjuk meg. A lamináris anyagáramlás az oka (lásd az alsó képen), hogy a két folyadék nem keveredik, hanem elfolyik egymás mellett. Ennek a hatásnak az elérése érdekében nagyon fontos, hogy próbáljunk meg minél kisebb lyukat kialakítani, különben a varázslat kudarcba fullad.

A lamináris és a turbulens anyagáramlás

UPDATE:

A víz-bor kísérlet kapcsán felmerülhet az olvasóban a kérdés, hogy szükséges-e a papírlapot kilyukasztani ahhoz, hogy a víz átáramoljon rajta. Mindenekelőtt fontos megjegyeznünk, hogy a kísérlet eredeti formájában nem szerepel papírlap, hanem egy lyukas (a lyuk fél centiméternél kisebb kell, hogy legyen!), borral teli gömböt fordítanak egy pohár borba, a két folyadék pedig ezen a lyukon keresztül áramlik.

A posztban közölt fenti videóban – amely a kísérlet modernebb verzióját ismerteti – az eredeti kísérletben szereplő lyuk funkcióját a kartonpapír tölti be. Miután a vízzel teli poharat a bort tartalmazó pohárra állítjuk, a lapot finoman arrébb kell húznunk, hogy az így keletkezett apró résen a két folyadék helyet cserélhessen egymással. A lapot tehát nem kell kilyukasztanunk, hanem rést kell alkotnunk a poharak között ahhoz, hogy a kísérlet sikeres legyen.