زیر ساخت مکانیک نیوتنی

مقدمه
قبل از آنكه اندیشه ی آدمی شكوفا گردد و به بهره وری رسد، باید شرایط آن فراهم گردد. در جو اختناق آلود قرون وسطی چنین شرایطی فراهم نبود. به همین دلیل تولیدات فكری تقریباً به صفر رسید. برای رشد و پیشرفتهای علمی نخست باید زمینه ی فلسفی آن در جامعه فراهم باشد، به عبارت دیگر فلسفه های مورد قبول و حمایت جامعه بایستی پذیرای نظریه های جدید باشند تا جامعه شاهد شكوفایی اندیشه و تولیدات آن باشد. فلسفه توضیحی است برای بی نظمی طبیعی مجموعه ای از تجارب یا دانسته ها. بنابراین برای هر مجموعه ای از تجارب و فلسفه ای وجود دارد. هرچند ممكن است بدون توجه به فلسفه ی یك دانش، آن را آموخت و به كار برد، اما درك عمیق آن دانش بدون توجه به فلسفه اش امكان پذیر نیست. در واقع بر عهده ی فلسفه ی علم است كه حوزه ی فعالیتهای یك دانش از جمله فیزیك، اهداف و اعتبار گزاره های آن را تعیین كند و روش به دست آوردن نتایج را توضیح دهد. این فلسفه ی علم است كه نشان می دهد هدف علم، پاسخ به هر سئوالی نیست. علم تنها می تواند آنچه را كه متعلق به حوزه واقعیت های فیزیكی (آزمون های تجربی قابل سنجش) است، پاسخگو باشد. علم نمی تواند در مورد احكام ارزشی كه متعلق به حوزه اخلاق و پیامدهای یك عمل است، نظری ابراز دارد. در فیزیك هیچ فلسفه ای غایت اندیشه های فلسفی نیست و هرگاه فلسفه ی خاصی به چنین اعتباری برسد، با اندیشمندان و مردم آن خواهد شد كه در قرون وسطی شد. سیاه ترین دوران زندگی انسان زمانی بود كه فلسفه و فیزیك ارسطویی از حمایت دینی برخوردار و غایت فلسفه ی علوم طبیعی قلمداد شد. در قرون وسطی گزاره های علمی، زمانی معتبر بودند كه با گزاره های پذیرفته شده ی قبلی سازگار بودند. پس آزمون گزاره های جدید عملی بیهوده شمرده می شد و تنها سازگاری آنها با گزاره های قبلی كفایت می كرد. علاوه بر آن بانیان گزاره های ناسازگار با مجازات رو به رو می شدند. آتش زدن برونو و محاكمه ی گالیله به همین دلیل بود. بنابراین نتیجه ی آزمایشهای گالیله بیش و پیش از آنكه یك تلاش علمی باشد، یك حركت انقلابی برای سرنگونی یك نظام فكری و حكومتی بر اندیشه ی انسان بود . اندیشه ی روش استقرایی بعد از ترجمه ی آثار دانشمندان اسلامی بویژه ایرانیان به لاتین مورد توجه قرار گرفت. آزمایشهای گالیله با تدریس كارهای خواجه نصیرالدین طوسی و خیام توسط استادانی چون جان والیس در دانشگاه های اروپا همزمان بود. و همه اینها بعد از ترجمه ی آثار ابن هیثم به لاتین بود. فرانسیس بیكن فیلسوف انگلیسی برای اولین بار در كتاب خود با نام ارگانون جدید كه نام آن برگرفته از كتاب ارسطو با نام ارغنون است، روش های تحقیق را مورد بررسی قرار داد و جان استوارت میل نیز به دنبال او در كتاب منطق خود بحث درباره شیوه های تجربی را بسط داد. البته برخی بر این باورند كه سخن از استقرا و منطق عملی را اولین بار روگر بیكن، (در قرن سیزدهم میلادی) به كار برد. اما این گالیله بود كه عملاً با آزمایشهای خود روش استقرایی را بكار برد. گالیله تا جایی پیش رفت كه خواست سرعت نور را اندازه گیری كند. و این واقعاً یك انقلاب فكری بود كه برتری روش استقرایی را نسبت به روش قیاسی نشان داد. اندیشه اصلی استقراگرایی بر این مبناست كه علم از مشاهده آغاز می شود و مشاهدات به تعمیم ها و پیش بینی ها می رسد. حال اگر یك مورد پیدا شود كه با گزاره ی مورد قبول سازگار نباشد، گزاره ی فوق باطل می شود. تفسیر استقراگرایان از این ابطال این است كه استنتاجات علمی، هیچ گاه به یقین منتهی نمی شوند اما آنها بر این باورند كه اینگونه استنتاجات می توانند درجه بالایی از احتمال را به بار آورند.
رایشنباخ می گوید :
اصل استقرا داور ارزش نظریه ها در علوم است و حذف آن از علم به مثابه ی خلع علوم از مسند قضاوت در باره ی صدق و كذب نظریه های علمی است. بدون این اصل، علم به كدام دلیل میان نظریه های علمی و توصیف های شاعرانه فرق خواهد گذاشت؟ ولی دقیق تر این است كه اصل مجوز استقرا، معیار سنجش احتمالات خوانده شود.
مقاومت جزم اندیشی در مقابل نوآوری
هرچند سازمان تفتیش عقیده، كتاب كوپرنیك را كه مخالف با كتاب مقدس بود، ممنوع اعلام كرد، اما اندیشه های كوپرنیك اثر شایسته ی خود را در اذهان دگراندیشان بچا گذاشت. یكی از این اندیشمندان جردانو برونو بود. وی ریاضیدان، متفكر و فیلسوف ایتالیایی قرن شانزدهم بود كه هم استاد كالج دوفرانس پاریس بود وهم استاد دانشگاه اكسفورد در انگلستان بود. او می گفت : تمام حقایق دارای ذات واحد هستند و خدا با جهان یكی است. همچنین ، به عقیده او روح و ماده یكی هستند و هر جزئی از حقیقت از دو امر مادی و روحی تركیب یافته است كه تجزیه نمی شوند. بنابراین وظیفه ی فلسفه عبارت است از مشاهده وحدت در كثرت، روح در ماده و ماده در روح و همچنین: مقصود از فلسفه عبارتست از پیدا كردن تركیبی كه در آن تمام تضاد ها و تناقض ها باهم یكی شده اند و همچنان مقصود از فلسفه رسیدن به بالا ترین درجه ی معرفت وحدت كلی است كه مساوی است با عشق به خدا برونو، نظریه ی كوپرنیك را تایید می كرد. یعنی این كه : زمین به دور خورشید می گردد. نه خورشید به دور زمین . در كاینات خورشید ها و منظومه های شمسی دیگری وجود دارند. زمین یكی از اجزای سماوی است مانند میلیونها سیاره و ستاره دیگر. برونو از پژوش های كوپرنیك نتیجه های فلسفی نوین گرفت كه با آموزش های كلیسا ناسازگار بود. بنابراین از طرف دیوان یا دادگاه تفتیش عقاید "انگزیسیون " به عنوان مرتد به محاكمه خوانده شد. او هشت سال شكنجه و رنج زندان را با شكیبایی فراوانی سپری كرد ولی چون از عقاید خود دست نكشید، بالاخره محكمه ی تفتیش عقاید او را محكوم كرد كه با راحت ترین و سهل ترین طرق ممكن و بدون خونریزی كشته شود،یعنی زنده سوزانده شد.گفتنی است كه ماجرای نفرت انگیز، انگیزیسیون، چند قرن پیاپی ادامه داشت و اروپای مسیحی را به كشتار گاهی تبدیل كرد كه خلایق را گروه گروه به شكنجه گاه ها و سیاهچال ها و شعله های آتش و چوبه های دار می سپرد. چراكه پاپ اعظم در مورد مشروعیت اینهمه جنایات هولناك از جانب عیسای مسیح فتوای شرعی صادر كرده بود . جلوه دیگری كه شاید عیسای مسیح از آن بی خبر بود ولی به نام او و سبب رضا و خشنودی خدا انجام می گرفت . تنها در دادگاه تفتیش عقاید اسپانیا طبق آمار كلیسا ۳۱۹۱۲ تن زنده در آتش سوزانیده شدند اما گالیله (۱۶۴۲ - ۱۵۶۴م ) ریاضی دان و فیزیكدان ایتالیایی كه اختر شناس بنامی نیز بود و مخترع یكی از اولین دوربین های نجومی، ناگزیر شد در هفتاد ساله گی در برابر قضات و داوران انگیزیسیون زانو به زمین بزند، دست بر كتاب مقدس انجیل بگذارد و قسم بخورد كه از عقیده كفر آمیز خود صرف نظر و توبه كند. گالیله در ۳۶ سالگی یعنی در سال ۱۶۰۰ شاهد به آتش كشیده شدن برونو بود. شاید همین تجربه موجب شد كه توبه كند و از اندیشه های خود دست بردارد. گالیله اظهار داشته بود كه زمین ساكن نیست و به دور خورشید می چرخد، نه خورشید به دور زمین. گالیله به وسیله ی آن دوربینی كه اختراع كرده بود معلوم ساخت كه: كره ماه دارای كوههای متعدد است و همچنین كهكشان از ستاره گان كوچك تشكیل شده و نیز به جز ستاره گانی كه با چشم می بینیم ،ستاره گان بیشمار در آسمان وجود دارند و نیز چهار ماه (قمر ) از اقمار مشتری و لكه های خورشید را كه متحركند كشف كرد. گالیله تحت تاثیر فرضیه های ذیمقراطیس معتقد شد كه هرگونه تغییری در عالم و كاینات مبتنی بر ریاضی می باشند. طولی نكشید كه مطالعات گالیله بر مطالعات كپلر اضافه گشت و این عقیده پیدا شد كه فرضیه ی قدیم مبتنی بر مركزیت زمین نسبت به جهان مادی صحیح نیست و خورشید مركز منظومه ی شمسی است منطق اساسی كلیسا در رد فرضیه ی گالیله این بود كه در كتاب مقدس تصریح شده بود كه خدا اول زمین را ساخت و بعد خورشید و ماه را. ماجرای استغفار و توبه ی گالیله نقطه عطف مبارزه مذهب با كسانی بود كه می خواستند حقیقتی را در خارج از چهار چوب " متون مقدس" جستجو كنند كه طبیعتاً از دید كلیسا كفر مطلق به حساب می آمد. معروف است كه چون گالیله توبه كرده و از جا برخاست و بیرون رفت، كسانی كه در آنجا بودند دیدند كه او با انگشت در روی زمین نوشته است : با این همه زمین حركت می كند. اما در مورد نظریه گرانش نیوتن. اسحاق نیوتن در سال مرگ گالیله یعنی ۱۶۴۳ متولد شد. وی فیزیكدان، ریاضیدان و فیلسوف انگلیسی است كه در دانشگاه كمبریج تحصیل می كرد و قانون جهانی گرانش را كشف و قوانین اساسی میكانیك را تنظیم كرد. نیوتن به همان اندازه مورد خشم و مخالفت كلیسا قرار گرفت كه گالیله و برونو . چراكه در نظریه ی نیوتن توازن كاینات تابع قانون گرانش شناخته شده بود، در حالیكه این توازن در كتاب مقدس به خواست خداوند برپا بود، بدون هیچ قانونی . پس این نظریه نیز از جانب كلیسا تجلی تازه ای از گمراهی های شیطانی تلقی شد و فتوا دادند كه نیوتن عامل شیطان است و كافر و مرتد و لعین. اما نتوانستند به وی گزندی برسانند، زیرا نیوتن در انگلستان و مورد حمایت بود.
علم و ایمان
گالیله - عامل جدایی علم و دین
می گویند گاوس، ریاضیدان بزرگ آلمانی وقتی خبر از مشاهده سیاره هشتم در منظومه شمسی داد، هگل، فیلسوف پرآوازه هموطنش، در اعتراض و تمسخر پاسخ داد چنین چیزی از محالات است. ساختار منظومه شمسی با هفت سیاره به كمال خود رسیده و وجود سیاره هشتم قابل تصور نیست!
استیلمن دریك ، استاد ممتاز تاریخ علم در دانشگاه تورنتوی كانادا و نویسنده كتاب مشهور «زندگی نامه علمی گالیله» معتقد است از آنجا كه فلسفه به مثابه رویكردی به تبیین جهان، به لحاظ ترتیب زمانی میان دین و علم می نشیند، پس طبیعی است كه فلسفه در ابتدا دنباله رو دین و راهبر علم بوده باشد. دریك در بررسی این اپیزود تراژیك از سرگذشت علم، فرآیند استقلال فرزند معنوی فلسفه _ یعنی علم _ را در كانون تحلیل های خویش قرار می دهد. او گالیله را سرآغاز این زایش دردناك می داند.
گالیلئو گالیله ای ( ۱۵۶۴ ــ ۱۹۴۲ ) بزرگ ترین فرزند خانواده بود و شش خواهر و برادر داشت. پدرش موسیقیدانی بااستعداد بود. گالیله تحصیلاتش را در مدرسه ای در فلورانس آغاز كرد و سپس به دانشگاه پیزا رفت. سال ها بعد در یادداشتی نوشت كه از همان ابتدای فراگیری فلسفه طبیعی ارسطو در اینكه سرعت سقوط اجسام واقعا متناسب با ابعاد آنها باشد، تردید داشته است. او دیده بود كه دانه های تگرگ با اندازه های بسیار متفاوت با آنكه همه سقوط را تقریبا از یك ارتفاع و همزمان آغاز كرده اند با هم به زمین می خورند. گالیله در جلساتی به اصول اقلیدس علاقه مند شد، در نتیجه به رغم خواست پدر برای اتمام دوره پزشكی، ریاضیات و فلسفه خواند و در سال ۱۵۸۵ بی آنكه درجه ای كسب كرده باشد دانشگاه را رها كرد.
پس از ترك دانشگاه چند سالی به تدریس خصوصی ریاضیات پرداخت و در ۱۵۸۶ نخستین رساله علمی خود را درباره تعادل هیدروستاتیكی نوشت. در اواخر سال ۱۵۸۷ روش هوشمندانه و مفیدی برای تعیین مركز ثقل بعضی جامدات كشف كرد كه از ارشمیدس فراتر می رفت و آوازه گالیله را به خارج از ایتالیا می رساند. در سال ۱۵۸۸ آكادمی فلورانس از گالیله دعوت كرد تا درباره محل، ابعاد و طبقات جهنم، چنان كه در دوزخ دانته آمده بود، برای اعضای آكادمی سخنرانی كند. در سال ۱۵۸۹ به كرسی استادی ریاضیات دانشگاه پیزا دست یافت.
گالیله تفاوت اساسی رهیافت ارسطویی با روش خودش را در آخرین كتابش چنین توضیح داده است:
ارسطو می گوید كه گلوله ای به وزن صد پوند كه از ارتفاع صد زراع رها شده باشد قبل از اینكه گلوله ای یك پوندی به اندازه یك زراع سقوط كند به زمین می رسد. من می گویم كه هر دو گلوله همزمان به زمین می رسند. شما اگر آزمایش كنید خواهید دید كه گلوله بزرگ تر در انتهای مسیر فقط دو بند انگشت از گلوله كوچك تر جلو افتاده است. حالا شما می خواهید نود و نه زراع ارسطو را پشت این دو بند انگشت پنهان كنید.
دشمنان نوآوری حتی كوچك ترین اشتباه مرا به خطای كبیره تعبیر می كنند، چنان كه گویی آدمی بهتر است هم رنگ جماعت به خطا برود تا آنكه یك تنه راه استدلال درست را بپیماید.
در قبال نظریه كپرنیك به نقل از یكی از دوستانش می گوید: انجیل به ما می گوید كه چگونه به سوی عرش اعلی حركت كنیم نه آنكه عرش اعلی خود چگونه حركت می كند.
گالیله یك پرگار هندسی و نظامی اختراع كرد كه در حل یك مسئله عملی توپخانه كاربرد داشت و بعدها از آن در حل تقریبی تمام مسائل ریاضی عملی قابل تصور در آن زمان استفاده شد. یك دستگاه گرمان ها نیز ساخت كه در پزشكی به كار برده شد. در سال ۱۶۰۳ گالیله چندین مسئله حركت روی سطوح شیبدار را حل كرد و به بررسی شتاب پرداخت. در ۱۶۰۴ روشی ابداع كرد تا بتواند آهنگ تغییر مسافت را در حركت شتابدار عملا اندازه بگیرد. از زمان قدیس آكویناس تا گالیله در حدود ۴ قرن دانایی در اروپا زیر سایه ارسطو بود. اگر كسی می خواست بداند، راهش این بود كه كتاب های ارسطو را به دقت بخواند، تفسیرهایی را كه بر آثار ارسطو نوشته شده بود مطالعه كند تا منظور او را در بندهای دشوار بفهمد. فلسفه و دانش یكی بودند. ارسطو در آثار متعددی به فلسفه طبیعی (فیزیك) پرداخته، اما اصول علوم فیزیكی را در كتاب، مابعد الطبیعه (متافیزیك) بیان كرده بود. هدف اصلی فلسفه ارسطو تعمق در علل پدیده ها و پی بردن به منظور غایی از همه رویدادهای طبیعت است. انواع علت ها عبارتند از ماده، صورت، فاعل و غایب. در كیهان شناسی ارسطو بر آن بود كه ورای عناصر در بعد كه تغییرپذیرند، جوهر پنجمی هست كه تغییرناپذیر است. كیهان شناسی ارسطویی در مقابل نجوم بطلمیوسی تاب آورد و دچار تغییری نشد اما در مواجهه با نجوم كپرنیكی- كه خود زمین را در حركت می دانست- نتوانست دوام بیاورد.سپس در تاریخ فرهنگ اروپا سه متفكر سرشناس ظهور كردند كه فلسفه طبیعی ارسطو را بی حاصل اعلام كردند؛ فرانسیس بیكن در انگلستان، گالیله در ایتالیا و رنه دكارت در فرانسه. ارسطو دانش را به علمی و عملی یا اپیستمه و تخنه تقسیم می كرد. انقلاب علمی به طور عمده عبارت بود از زدودن این وجوه تمایز و پیوند میان آنها، در واقع جست وجوی قوانین به جای جست وجوی علت ها. گالیله درباره آینده فلسفه نوشته است: خود فلسفه به یقین از مجادلات ما منتفع خواهد شد، زیرا اگر معلوم شود تصورات ما درست بوده اند، موفقیت های جدیدی حاصل خواهد شد و اگر غلط باشند، ابطال آنها به معنی تأیید بیشتری بر نظریه های قبلی است. پس نگرانی خود را برای بعضی فلاسفه نگه دارید؛ به كمكشان بیایید و از آن دفاع كنید. و اما علم، هیچ راهی جز پیشرفت ندارد. گالیله هم مانند بیكن و دكارت در آرزوی فلسفه جدیدی بود كه بتواند جای سخن پردازی های مكتب ارسطو را بگیرد، اما برخلاف آن دو این نوع فلسفه در نظر او متعلق به آینده ای دور بود. نخستین نشانه های علم در قرن شانزدهم بیرون از دانشگاه ها ظاهر شد. فلسفه طبیعت از پیش به شدت سازمان یافته و كامل بود و هر تغییری در آن به تغییر ما بعدالطبیعه می انجامید و بر باقی فلسفه تأثیر می گذاشت. به این ترتیب علم اصولا اگر قرار بود پیشرفتی حاصل كند بایستی مستقل از فلسفه پیش می رفت. در اكتبر ۱۶۰۴ یك ابرنواختر در آسمان شب پدیدار شد. بنابه اصول بنیادی ارسطو وقوع هیچ تغییری در آسمان هرگز ممكن نبود، چون همه چیز های آن از ماده تغییر ناپذیری به نام اتر ساخته شده است. گالیله سه سخنرانی عمومی درباره ستاره جدید برگزار كرد و نشان داد كه جای این ستاره باید در آسمان باشد. یعنی كه ارسطو به كلی در اشتباه بوده است. امروزه فهمیدنش سخت است كه روزگاری اگر یك ریاضیدان محض می توانست ثابت كند كه آسمان واقعا تغییر می كند چه تیشه ای به ریشه فلسفه طبیعی زده بود! كرمونینی به نمایندگی از طرف فلاسفه اعلام كرد كه قواعد معمولی اندازه گیری در روی زمین را نمی شود در مورد فواصل بسیار دور به كار برد. گالیله در پاسخ گفت برای ریاضیدان فرقی نمی كند كه چیزی كه مشاهده می شود جوهر پنجم باشد یا پوره سیب زمینی، چون ماهیت این چیز را فاصله اش تغییر نمی دهد. در سال ۱۶۰۹ ابزاری در هلند اختراع شد كه اجسام دور دست را نزدیك نشان می داد. گالیله سرانجام توانست تلسكوپی بسازد كه اجسام را بیست بار جلوتر می آورد. در حالیكه فیلسوفان طبیعت افلاك را بی نقص می دانستند و بر كرویت كامل اجرام آسمانی اصرار داشتند، گالیله در شب هایی كه آسمان صاف بود چیزهایی در ماه دید كه آنها را به درستی كوه ها و گودال های آتشفشانی تعبیر كرد. یك سال بعد نیز چهار قمر كشف كرد كه به دور مشتری می گشتند و این ناقض تصور فیلسوفان طبیعت بود كه می گفتند زمین مركز تمام حركات آسمانی است. در رم پدركلاویوس اظهار كرد كه به عقیده او همه چیز های جدیدی كه دیده شده اند در عدسی ها بودند نه در آسمان. دلیلی ندارد چیزی كه در شیشه های خمیده دیده می شود در جایی جز در خود آن عدسی ها وجود داشته باشد. چون اگر عدسی ها را از مقابل چشم برداریم آن چیز هم ناپدید می شود. اما كرمونینی هرگز نپذیرفت كه با تلسكوپ به آسمان نگاه كند. از نتایج آزمایش های اپتیك گالیله معلوم می شد كه اگر ماه كره كامل باشد بازتاب نور خورشید از آن را فقط به صورت یك نقطه روشن می دیدیم.
گالیله كوه هایی را در ماه اندازه گرفته بود كه ارتفاعشان به چهار مایل هم می رسید. اما فلاسفه دینی برای آن كه برسر حرف خود مبنی بر كرویت و هموار بودن سطح ماه بمانند اظهار كرده بودند كه سطح ماه پوشیده از بلور شفافی است كه گالیله كوه ها را در زیر آن دیده و به غلط گمان كرده است كه روی آنند. بدین ترتیب روش گالیله در شكل گیری فیزیك امروزی اهمیت اساسی داشت و همانی بود كه موجب شد علم و دین سرانجام راه هایشان را از هم جدا كنند. گالیله تحقیقات خود را ادامه داد و رساله ای تحقیقی نوشت كه در آن به این نتیجه رسیده بود كه كهكشان راه شیری متشكل از بسیاری ستاره است كه زمین نیز در آن مجموعه قرار دارد. تا این جای این كشف مشكل شرعی برای كلیسا وجود نداشت چون هنوز نظر اصلی این بود كه زمین مركز دنیاست و همه ستاره ها دور زمین می گردند و به همین لحاظ محبوبیت گالیله در سراسر اروپا گسترش یافت بدون اینكه كلیسا با او دشمن باشد. در ۱۶۱۱ گالیله به رم رفت و نتیجه تحقیقات او مورد تایید قرار گرفت و از او تقدیر شد. در همان زمان گالیله با كاردینال مافیو باربرینی آشنا شد كه در پرونده گالیله از حامیان اصلی او بود. در همان جلسه و در میهمانی شامی كه به افتخار گالیله برپا شده بود یكی از نجیب زادگان از نظریات گالیله و تعالیم انجیل و كلیسای كاتولیك پرسید و گالیله در جواب گفت: شاید انجیل بگوید كه انسان چگونه به بهشت می رود، اما جوابی ندارد كه بگوید بهشت به كجا می رود. همین مسئله و صحبت هایی كه از او در بیرون درز كرد باعث شد تا گالیله با كلیسا سرشاخ شود. در جلسه دادگاه كه به جرم ارتداد برگزار شده بود، گالیله پس از درخواست بخشش با پای خود بر زمین زد و گفت: اما من می دانم كه تو می چرخی! دو باره گالیله به رم احضار شد تا درباره نظریات كوپرنیك صحبت كند و به دادگاه پاسخگو باشد. جرم بزرگ او به دو اتهام بازمی گشت:
زمین به دور خورشید می گردد
و اینكه زمین دور خود نیز می چرخد.
هر دو مخالف با گفته كلیسا بود. باربرینی در همان زمان به مقام پاپ رسید و گالیله پیش او می رفت و با او از كشفیات خود سخن می گفت بدون اینكه كوچك ترین اشاره ای به مطالعات و نظریات كوپرنیك داشته باشد. در همان زمان و در نتیجه كار كمیته تحقیق كلیسا گالیله از نوشتن درباره یافته های علمی خود ممنوع شد. در ۱۶۳۳ او را به رم فراخواندند تا در دادگاه نهایی خود شركت كند. در ابتدای محكمه به او گفتند كه تا آخر عمر حق تدریس ندارد اما گالیله دو نامه از دوستان كشیش خود داشت كه با نظریات او موافق بودند. از آنجایی كه هر دو كشیش از دنیا رفته بودند دادگاه نامه ها را فاقد اعتبار دانست. نتیجه نهایی دادگاه این بود كه گالیله به حبس ابد محكوم شده و روانه زندان شود. پس از آن گالیله یك دور شكنجه شد تا مامورین تحقیق مطمئن شوند كه او حرف خود را درباره حركت زمین به دور خورشید و چرخش زمین را پس گرفته است. به دلیل كهولت سن او را به زندان نفرستاده و در منزل مسكونی خود او را زندانی كردند. هر چه درخواست كرد كه پزشك یا دارو به او داده شود مخالفت شد حتی كشیش و كاردینال آرچتری كه از دوستان گالیله بودند، پادرمیانی كردند اما تغییری حاصل نشد.گالیله در حین دست و پازدن با بیماری درگذشت. در سال ۱۹۹۸ و پس از گذشت حدود ۴۰۰ سال واتیكان حكم بخشش گالیله را صادر كرد تا روح او از سرگردانی آزاد شده و راهی بهشت شود.
روش استقرایی و دیفرانسیلی:
جهان بینی علمی در فیزیك نظری با كارهای گالیله آغاز شد. هرچند كه تلاشهای گالیله زیربنای فیزیك را تشكیل داد، اما این تلاشها ریشه در نگرشهای جدید به پدیده های فیزیكی داشت كه مهمترین آنها را می توان در آثار برونو و كپلر مشاهده كرد. برونو به طرز ماهرانه ای در آثار خود تشریح كرد كه همه ی ستارگان جهان نظیر خورشید هستند. كپلر با ارائه سه قانون خود نشان داد كه حركت سیارات قانونمند است و یك نظم منطقی در حركت، دوره تناوب و مسیر آنها وجود دارد.
گالیله آزمایشهای زیادی انجام داد تا بتواند حركت اجسام را در یكسری قوانین كلی خلاصه كند. در این میان آزمایش سطح شیبدار گالیله از همه مشهورتر است. اما نمی توان تاثیر نگرش گالیله را در پیشرفت علم به این آزمایشها خلاصه كرد. در حقیقت گالیله نوعی نگرش منطقی به پدیده های فیزیكی داشت كه تا آن زمان بی سابقه بود. این نگرش زیربنای روش استقرایی را در فیزیك تشكیل داد و بتدریج به سایر علوم گسترش یافت. هرچند آزمایشهای گالیله از نظر كمی و كیفی با آزمایشهای امروزی قابل مقایسه نیست، اما آزمایشهای بسیار پیچیده و پیشرفته امروزی نیز از همان قاعده ی نگرش استقرایی گالیله پیروی می كنند. به این ترتیب گالیله زیر ساخت فیزیك را ایجاد كرد و نحوه ی برخورد علمی با طبیعت را نشان داد. اما نتیجه ی این تلاشها به صورت تشریحی بیان می شد. سالها بعد نیوتن نتایج به دست آمده توسط گالیله را فرمول بندی و در قالب یكسری معادلات ریاضی ارائه كرد و ساختار فیزیك كلاسیك را مدون ساخت. نیوتن برای توجیه پدیده های فیزیكی " نگرش دیفرانسیلی" را جایگزین روش انتگرالی كرد. در روش انتگرالی همواره نتایج مورد نظر است. در حالیكه در نگرش دیفرانسیلی تحلیل روند رسیدن به نتایج مورد بحث قرار می گیرد و جواب های خاص را می توان از ان به دست اورد. به عنوان مثال قوانین كپلر را با قانون جهانی گرانش نیوتن مقایسه كنید. در قوانین كپلر نمی توان دوره ی گردش یك سیاره را از روی دوره ی گردش سیاره ی دیگر استخراج كرد. علاوه بر آن هر سه قانون كپلر مستقل از هم هستند. در حالیكه در قانون نیوتن می توان دوره گردش همه ی سیارات به دور خورشید را به دست آورد و همه آنها از یك قانون قابل استنتاج هستند. بنابراین می توان گفت گالیله روش استقرایی را به وجود آورد و نیوتن روش دیفرانسیلی را ابداع كرد. اما از زمان گالیله تا نیوتن تغییرات عمده ای در نگرش به علم و پدیدها های فیزیكی ایجاد شده بود. یكی عموامل بسیا موثر در این زمینه آثار رنه دكارت ۱۵۶۹ - ۱۶۵۰ بود. دكارت آن بخش از آگاهی ها و دانش انسان را علم می دانست كه مسلم باشد و با استدلال به دست آید و از این رو ریاضیات را نمونه كامل علوم می شمرد و می كوشید تا روشهای ریاضی را در كلیه رشته های دانش بشری به كار برد. او روش فیلسوفانی را كه برای اثبات یك موضوع به گفته ها و شنیده های این و آن متوسل می شوند كنار زد و بنا را بر این نهاد كه باید در همه چیز شك كند تا مطمئن شود كه عملش تقلیدی نیست دكارت سعی داشت روشی پیدا كند جامع كه بتواند از آن برای استدلال در هر علمی استفاده كند. او قبلا" طی مطالبی سعی در یكی كردن جبر و هندسه نیز كرده بود. او در یادداشت های خود در سال ۱۶۱۹ می نویسد : اگر امكان این باشد كه به ارتباط میان علوم پی ببریم در آنصورت نگهداری آنها در حافظه انسان به سادگی یادگیری رشته اعداد خواهد بود. او در جایی دیگر می گوید : بعد از تحقیق بسیار دریافتم كه در علم ریاضیات شما با مسائل مربوط به ترتیب و مقدار درگیر هستید و برای شما هیچ فرقی ندارد كه این مقدار مربوط به ستارگان باشد یا هر شكل دیگری. بنا براین باید علمی وجود داشته باشد كه هر پرسشی مربوط به ترتیب و مقدار را پاسخ گوید بدون توجه به آنكه راجع به ترتیب یا مقدار چه صحبت می كند. من این علم را ریاضیات عام (Universal Mathematic) می نامم. دكارت در رساله گفتار در روش راه بردن عقل می گوید: چهار دستور آینده مرا بس است به شرط آن كه عزم دائم راسخ كنم بر اینكه هرگز از رعایت آن ها تخلف نورزم. نخست اینكه هیچ گاه هیچ چیز را حقیقت نپندارم جز آن كه درستی آن بر من بدیهی شود. یعنی از شتابزدگی و سبق ذهنی سخت بپرهیزم و چیزی را به تصدیق نپذیرم مگر آن كه در ذهنم چنان روشن و متمایز گردد كه جای هیچ گونه شكی باقی نماند. دوم آنكه هر یك از مشكلاتی را كه به مطالعه در می آورم تا می توانم و تا اندازه ای كه برای تسهیل حل آن لازم است تقسیم به اجزا نمایم. سوم آن كه افكار خویش به ترتیب جاری سازم و از ساده ترین چیز ها كه علم به آن ها آسانتر باشد آغاز كرده و كم كم به مركبات برسم و حتی برای اموری كه طبعا تقدم و تاخر ندارد ترتب فرض كنم. چهارم آن كه در هر مقام شماره امور و ساده كردن را چنان كامل نمایم و بازدید مسائل را به اندازه ای كلی سازم كه مطمئن باشم چیزی فروگذار نشده است. دكارت می گوید : یك چیز هست كه در آن شك نتوان كرد و آن این كه شك می كنم. چون شك می كنم فكر دارم و می اندیشم. پس كسی هستم كه می اندیشم و یا به عبارت معروف او می اندیشم - پس هستم . دكارت به رساله گفتار در روش راه بردن عقل سه صمیمه تحت عناوین نور شناسی، كائنات جو، و هندسه تحلیلی اضافه كرد. هرچند كتاب هندسه تحلیلی دكارت بسط منظم روش تحلیلی نیست، اما وی با نشان دادن اینكه یك حرف می تواند معرف هر كمیتی، مثبت یا منفی باشد، تغییر عمده ای در محاسبات به وجود آورد. كلمات مختصات طول و عرض كه امروزه به معنی فنی آنها در هندسه تحلیلی مورد استفاذه قرار می گیرد، از جانب لایب نیتز وارد موضوع شد و بدین ترتیب دستگاه مختصات دكارتی شكل گرفت. لازم به ذكر است كه حكـیم عـمر خـیام، اولین كسی است كه هـندسه تحلیلی را برای حل معـادلات به كار برده است و از این حیث قریب چـهار قرن قـبل از " دكارت " هـندسهً تـحلیلی را وضع كرده است. دكـتر جورج سارتون در این باره اینگـونه اظهار نظر كرده است: خیام اول كسی است كه به تحـقـیـق منظم و عـلمی در معـادلات درجات اول، دوم و سوم پرداخـته و به طبقه بندی تحسین آمیزی از معـادلات اقدام نموده است. و در حل تمام صور معادلات درجه سوم منظماً تحـقـیق كرده و به حل هـندسی آنها توفـیق یافته است. رسالهً وی در عـلم جـبر كه مشـتمل بر این تحـقـیقات است معرف یك فكـر منظم عـلمی است و این رساله یكی از برجـسته ترین آثار قرون وسطایی و احـتمالا برجسته ترین آنها در این عـلم است. اولین بار تعـریف مـنطقی اعـداد اصم به وسیلهً رشته های بـیـنهایت در مجـموعـهً تحـقـیقات حـكـیم عـمر خیام دیده می شود. اولین شخـصی كه راجع به زوایای صحیح در یك چهـار ضلعی بخـصوص در ارتـباط با پـنجـمین اصل هندسه اقـلیدس كار بسیار كرد، حكـیم عـمر خـیام بود. با توجه به مطلبی كه مطرح شد، از نظر فلسفی و ابزار شرایط برای فرمول بندی قوانین حركت آماده شد و در این شرایط بود كه نیوتن پا به عرصه هستی نهاد.


نوشته: حسین جوادی

منبع : شبکه فیزیکی هوپا