زیر ساخت مکانیک نیوتنی

مقدمه
قبل از آنکه اندیشه ی آدمی شکوفا قبل از آنکه اندیشه ی آدمی شکوفا 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 فکری 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 شکوفایی 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 ممکن است بدون توجه به فلسفه ی یک دانش، آن را آموخت و به کار برد، اما درک عمیق آن دانش بدون توجه به فلسفه اش امکان پذیر نیست. در واقع بر عهده ی فلسفه ی علم است که حوزه ی فعالیتهای یک دانش از جمله فیزیک، اهداف و اعتبار گزاره های آن را تعیین کند و روش به دست آوردن نتایج را توضیح دهد. این فلسفه ی علم است که نشان می دهد هدف علم، پاسخ به هر سئوالى نيست. علم تنها مى تواند آنچه را كه متعلق به حوزه واقعيت هاى فيزيكى (آزمون هاى تجربى قابل سنجش) است، پاسخگو باشد. علم نمى تواند در مورد احكام ارزشى كه متعلق به حوزه اخلاق و پيامدهاى يك عمل است، نظرى ابراز دارد .

در فیزیک هیچ فلسفه ای غایت اندیشه های فلسفی نیست و هرگاه فلسفه ی خاصی به چنین اعتباری برسد، با اندیشمندان و مردم آن خواهد شد که در قرون وسطی شد. سیاه ترین دوران زندگی انسان زمانی بود که فلسفه و فیزیک ارسطویی از حمایت دینی برخوردار و غایت فلسفه ی علوم طبیعی قلمداد

شد. در قرون وسطی گزاره های علمی، زمانی معتبر بودند که 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 کفایت می کرد. علاوه بر آن بانیان گزاره های ناسازگار با مجازات رو به رو می شدند. آتش زدن برونو و محاکمه ی گالیله به همین دلیل بود. بنابراین نتیجه ی آزمایشهای گالیله بیش و پیش از آنکه یک تلاش علمی باشد، یک حرکت انقلابی برای سرنگونی یک نظام فکری و حکومتی 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 کارهای 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.

فرانسيس بيكن فيلسوف انگليسى براى اولين بار در كتاب خود با نام ارگانون جديد كه نام آن برگرفته از كتاب ارسطو با نام ارغنون است، روش هاى تحقيق را مورد بررسى قرار داد و جان استوارت ميل نيز به دنبال او در كتاب منطق خود بحث درباره شيوه هاى تجربى را بسط داد. البته برخى بر اين باورند كه سخن از استقرا و منطق عملى را اولين بار روگر بيكن، (در قرن سيزدهم ميلادى) به كار برد. اما این گالیله بود که عملاً با آزمایشهای خود روش استقرایی را بکار برد.

گالیله تا جایی پیش رفت که خواست سرعت نور را اندازه گیری کند. و این واقعاً یک انقلاب فکری بود که برتری روش استقرایی را نسبت به روش قیاسی نشان داد انديشه اصلى استقراگرايى بر اين مبناست كه علم از مشاهده آغاز مى شود و مشاهدات به تعميم ها و پيش بينى ها مى رسد. حال اگر يك مورد پيدا شود كه با گزاره ی مورد قبول سازگار نباشد، گزاره ی فوق باطل مى شود. تفسير استقراگرايان از اين ابطال اين است كه استنتاجات علمى، هيچ گاه به يقين منتهى نمى شوند اما آنها بر اين باورند كه اينگونه استنتاجات مى توانند درجه بالايى از احتمال را به بار آورند.

رايشنباخ می گوید
اصل استقرا داور ارزش نظريه ها در علوم است و حذف آن از علم به مثابه ي خلع علوم از مسند قضاوت در باره ي صدق و كذب نظريه هاي علمي است. بدون اين اصل، علم به كدام دليل ميان نظريه هاي علمي و توصیف های شاعرانه فرق خواهد گذاشت؟ ولي دقيق تر اين است كه اصل مجوز استقرا، معيار سنجش احتمالات خوانده شود.

۳-۱مقاومت جزم اندیشی در مقابل نوآوری
هرچند سازمان تفتيش عقيده، كتاب كوپرنيك را كه مخالف با كتاب مقدس بود، ممنوع اعلام كرد، اما اندیشه های کوپرنیک اثر شایسته ی خود را در اذهان دگراندیشان بچا گذاشت. یکی از این اندیشمندان جردانو برونو بود. وی ریاضیدان، متفکر و فیلسوف ایتالیایی قرن شانزدهم بود که هم استاد کالج دوفرانس پاریس بود وهم استاد دانشگاه اکسفورد در انگلستان بود. او می گفت : تمام حقایق دارای ذات واحد هستند و خدا با جهان یکی است. همچنین ، به عقیده او روح و ماده یکی هستند و هر جزئی از حقیقت از دو امر مادی و روحی ترکیب یافته است که تجزیه نمی شوند. بنابراین وظیفه ی فلسفه عبارت است از

مشاهده وحدت در کثرت، روح در ماده و ماده در روح و همچنین: مقصود از فلسفه عبارتست از پیدا کردن ترکیبی که در آن تمام تضاد ها و تناقض ها باهم یکی شده اند و همچنان مقصود از فلسفه رسیدن به بالا ترین درجه ی معرفت وحدت کلی است که مساوی است با عشق به خدا .

برونو، نظریه ی کوپرنیک را تایید می کرد. یعنی این که : زمین به دور خورشید می گردد. نه خورشید به دور زمین . در کاینات خورشید ها و منظومه های شمسی دیگری وجود دارند. زمین یکی از اجزای سماوی است مانند میلیونها سیاره و ستاره دیگر. برونو از پژوش های کوپرنیک نتیجه های فلسفی نوین گرفت که با آموزش های کلیسا ناسازگار بود. بنابراین از طرف دیوان یا دادگاه تفتیش عقاید “انگزیسیون ” به عنوان مرتد به محاکمه خوانده شد. او هشت سال شکنجه و رنج زندان را با شکیبایی فراوانی سپری کرد ولی چون از عقاید خود دست نکشید، بالاخره محکمه ی تفتیش عقاید او را محکوم کرد که با راحت ترین و سهل ترین طرق ممکن و بدون خونریزی کشته شود،یعنی زنده سوزانده شد .

گفتنی است که ماجرای نفرت انگیز، انگیزیسیون، چند قرن پیاپی ادامه داشت و اروپای مسیحی را به کشتار گاهی تبدیل کرد که خلایق را گروه گروه به شکنجه گاه ها و سیاهچال ها و شعله های آتش و چوبه های دار می سپرد. چراکه پاپ اعظم در مورد مشروعیت اینهمه جنایات هولناک از جانب عیسای مسیح فتوای شرعی صادر کرده بود . جلوه دیگری که 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 کلیسا ۳۱۹۱۲ تن زنده در آتش سوزانیده شدند اما گالیله (١٦٤٢ ? ١٥٦٤م ) ریاضی دان و فیزیکدان ایتالیایی که اختر شناس بنامی نیز بود و مخترع یکی از اولین دوربین های نجومی، ناگزیر شد در هفتاد ساله گی در برابر قضات و داوران انگیزیسیون زانو به زمین بزند، دست بر کتاب مقدس انجیل بگذارد و قسم بخورد که از عقیده کفر آمیز خود صرف نظر و توبه کند. گالیله در ۳۶ سالگی یعنی در سال ۱۶۰۰ شاهد به آتش کشیده شدن برونو

بود. شاید همین تجربه موجب شد که توبه کند و از اندیشه های خود دست بردارد. گالیله اظهار داشته بود که زمین ساکن نیست و به دور خورشید می چرخد، نه خورشید به دور زمین گالیله به وسیله ی آن دوربینی که اختراع کرده بود معلوم ساخت که: کره ماه دارای کوههای متعدد است و همچنین کهکشان از ستاره گان کوچک تشکیل شده و نیز به جز ستاره گانی که با چشم می بینیم ،ستاره گان بیشمار در آسمان وجود دارند و نیز چهار ماه (قمر ) از اقمار مشتری و لکه های خورشید را که متحرکند کشف کرد. گالیله تحت تاثیر فرضیه های ذیمقراطیس معتقد شد که هرگونه تغییری در عالم و کاینات مبتنی بر ریاضی می باشند

. طولی نکشید که مطالعات گالیله بر مطالعات کپلر اضافه گشت و این عقیده پیدا شد که فرضیه ی قدیم مبتنی بر مرکزیت زمین نسبت به جهان مادی صحیح نیست و خورشید مرکز منظومه ی شمسی است منطق اساسی کلیسا در رد فرضیه ی گالیله این بود که در کتاب مقدس تصریح شده بود که خدا اول زمین را ساخت و بعد خورشید و ماه را. ماجرای استغفار و توبه ی گالیله نقطه عطف مبارزه مذهب با کسانی بود که می خواستند حقیقتی را در خارج از چهار چوب ” متون مقدس” جستجو کنند که طبیعتاً از دید کلیسا کفر مطلق به حساب می آمد. معروف است که چون گالیله توبه کرده و از جا برخاست و بیرون رفت، کسانی که در آنجا بودند دیدند که او با انگشت در روی زمین نوشته است : با این همه زمین حرکت می کند .

اما در مورد نظریه گرانش نیوتن. اسحاق نیوتن در سال مرگ گالیله یعنی ۱۶۴۳ متولد شد. وی فیزیکدان، ریاضیدان و فیلسوف انگلیسی است که در دانشگاه کمبریج تحصیل می کرد و قانون جهانی گرانش را کشف و قوانین اساسی میکانیک را تنظیم کرد. نیوتن به همان اندازه مورد خشم و مخالفت کلیسا قرار گرفت که گالیله و برونو . چراکه در نظریه ی نیوتن توازن کاینات تابع قانون گرانش شناخته شده بود، در حالیکه این توازن در کتاب مقدس به خواست خداوند برپا بود، بدون هیچ قانونی . پس این نظریه نیز از جانب کلیسا تجلی تازه ای از گمراهی های شیطانی تلقی شد و فتوا دادند که نیوتن عامل شیطان است و کافر و مرتد و لعین. اما نتوانستند به وی گزندی برسانند، زیرا نیوتن در انگلستان و مورد حمایت بود .

۳-۲علم و ایمان
گاليله عامل جدايي علم و دين
مي گويند گاوس، رياضيدان بزرگ آلماني وقتي خبر از مشاهده سياره هشتم در منظومه شمسي داد، هگل، فيلسوف پرآوازه هموطنش، در اعتراض و تمسخر پاسخ داد چنين چيزي از محالات است. ساختار منظومه شمسي با هفت سياره به كمال خود رسيده و وجود سياره هشتم قابل تصور نيست!
استيلمن دريك ، استاد ممتاز تاريخ علم در دانشگاه تورنتوي كانادا و نويسنده كتاب مشهور ?زندگي نامه علمي گاليله? معتقد است از آنجا كه فلسفه به مثابه رويكردي به تبيين جهان، به لحاظ ترتيب زماني ميان دين و علم مي نشيند، پس طبيعي است كه فلسفه در ابتدا دنباله رو دين و راهبر علم بوده باشد. دريك در بررسي اين اپيزود تراژيك از سرگذشت علم، فرآيند استقلال فرزند معنوي فلسفه _ يعني علم _ را در كانون تحليل هاي خويش قرار مي دهد. او گاليله را سرآغاز اين زايش دردناك مي داند.

گاليلئو گاليله اي ( ۱۵۶۴ ــ ۱۹۴۲ ) بزرگ ترين فرزند خانواده بود و شش خواهر و برادر داشت. پدرش موسيقيداني بااستعداد بود. گاليله تحصيلاتش را در مدرسه اي در فلورانس آغاز كرد و سپس به دانشگاه پيزا رفت. سال ها بعد در يادداشتي نوشت كه از همان ابتداي فراگيري فلسفه طبيعي ارسطو در اينكه سرعت سقوط اجسام واقعا متناسب با ابعاد آنها باشد، ترديد داشته است. او ديده بود كه دانه هاي تگرگ با اندازه هاي بسيار متفاوت با آنكه همه سقوط را تقريبا از يك ارتفاع و همزمان آغاز كرده اند با هم به زمين مي خورند. گاليله در جلساتي به اصول اقليدس علاقه مند شد، در نتيجه به رغم خواست پدر براي اتمام دوره پزشكي، رياضيات و فلسفه خواند و در سال ۱۵۸۵ بي آنكه درجه اي كسب كرده باشد دانشگاه را رها كرد.

پس از ترك دانشگاه چند سالي به تدريس خصوصي رياضيات پرداخت و در ۱۵۸۶ نخستين رساله علمي خود را درباره تعادل هيدروستاتيكي نوشت. در اواخر سال ۱۵۸۷ روش هوشمندانه و مفيدي براي تعيين مركز ثقل بعضي جامدات كشف كرد كه از ارشميدس فراتر مي رفت و آوازه گاليله را به خارج از ايتاليا مي رساند. در سال ۱۵۸۸ آكادمي فلورانس از گاليله دعوت كرد تا درباره محل، ابعاد و طبقات جهنم، چنان كه در دوزخ دانته آمده بود، براي اعضاي آكادمي سخنراني كند. در سال ۱۵۸۹ به كرسي استادي رياضيات دانشگاه پيزا دست يافت.

گاليله تفاوت اساسي رهيافت ارسطويي با روش خودش را در آخرين كتابش چنين توضيح داده است:
ارسطو مي گويد كه گلوله اي به وزن صد پوند كه از ارتفاع صد زراع رها شده باشد قبل از اينكه گلوله اي يك پوندي به اندازه يك زراع سقوط كند به زمين مي رسد. من مي گويم كه هر دو گلوله همزمان به زمين مي رسند. شما اگر آزمايش كنيد خواهيد ديد كه گلوله بزرگ تر در انتهاي مسير فقط دو بند انگشت از گلوله كوچك تر جلو افتاده است. حالا شما مي خواهيد نود و نه زراع ارسطو را پشت اين دو بند انگشت پنهان كنيد.دشمنان نوآوري حتي كوچك ترين اشتباه مرا به خطاي كبيره تعبير مي كنند، چنان كه گويي آدمي بهتر است هم رنگ جماعت به خطا برود تا آنكه يك تنه راه استدلال درست را بپيمايد. در قبال نظريه كپرنيك به نقل از يكي از دوستانش مي گويد: انجيل به ما مي گويد كه چگونه به سوي عرش اعلي حركت كنيم نه آنكه عرش اعلي خود چگونه حركت مي كند.

گاليله يك پرگار هندسي و نظامي اختراع كرد كه در حل يك مسئله عملي توپخانه كاربرد داشت و بعدها از آن در حل تقريبي تمام مسائل رياضي عملي قابل تصور در آن زمان استفاده شد. يك دستگاه گرمان ها نيز ساخت كه در پزشكي به كار برده شد. در سال ۱۶۰۳ گاليله چندين مسئله حركت روي سطوح شيبدار را حل كرد و به بررسي شتاب پرداخت. در ۱۶۰۴ روشي ابداع كرد تا بتواند آهنگ تغيير مسافت را در حركت شتابدار عملا اندازه بگيرد.

از زمان قديس آكويناس تا گاليله در حدود ۴ قرن دانايي در اروپا زير سايه ارسطو بود. اگر كسي مي خواست بداند، راهش اين بود كه كتاب هاي ارسطو را به دقت بخواند، تفسيرهايي را كه بر آثار ارسطو نوشته شده بود مطالعه كند تا منظور او را در بندهاي دشوار بفهمد. فلسفه و دانش يكي بودند. ارسطو در آثار متعددي به فلسفه طبيعي (فيزيك) پرداخته، اما اصول علوم فيزيكي را در كتاب، مابعد الطبيعه (متافيزيك) بيان كرده بود. هدف اصلي فلسفه ارسطو تعمق در علل پديده ها و پي بردن به منظور غايي از همه رويدادهاي طبيعت است. انواع علت ها عبارتند از ماده، صورت، فاعل و غايب. در كيهان شناسي ارسطو بر آن بود كه وراي عناصر در بعد كه تغييرپذيرند، جوهر پنجمي هست كه تغييرناپذير است. كيهان شناسي ارسطويي در مقابل نجوم بطلميوسي تاب آورد و دچار تغييري نشد اما در مواجهه با نجوم كپرنيكي- كه خود زمين را در حركت مي دانست- نتوانست دوام بياورد.

سپس در تاريخ فرهنگ اروپا سه متفكر سرشناس ظهور كردند كه فلسفه طبيعي ارسطو را بي حاصل اعلام كردند؛ فرانسيس بيكن در انگلستان، گاليله در ايتاليا و رنه دكارت در فرانسه. ارسطو دانش را به علمي و عملي يا اپيستمه و تخنه تقسيم مي كرد. انقلاب علمي به طور عمده عبارت بود از زدودن اين وجوه تمايز و پيوند ميان آنها، در واقع جست وجوي قوانين به جاي جست وجوي علت ها. گاليله درباره آينده فلسفه نوشته است: خود فلسفه به يقين از مجادلات ما منتفع خواهد شد، زيرا اگر معلوم شود تصورات ما درست بوده اند، موفقيت هاي جديدي حاصل خواهد شد و اگر غلط باشند، ابطال آنها به معني تأييد بيشتري

بر نظريه هاي قبلي است. پس نگراني خود را براي بعضي فلاسفه نگه داريد؛ به كمكشان بياييد و از آن دفاع كنيد. و اما علم، هيچ راهي جز پيشرفت ندارد.
گاليله هم مانند بيكن و دكارت در آرزوي فلسفه جديدي بود كه بتواند جاي سخن پردازي هاي مكتب ارسطو را بگيرد، اما برخلاف آن دو اين نوع فلسفه در نظر او متعلق به آينده اي دور بود. نخستين نشانه هاي علم در قرن شانزدهم بيرون از دانشگاه ها ظاهر شد. فلسفه طبيعت از پيش به شدت سازمان يافته و كامل بود و هر تغييري در آن به تغيير ما بعدالطبيعه مي انجاميد و بر باقي فلسفه تأثير مي گذاشت. به اين ترتيب علم اصولا اگر قرار بود پيشرفتي حاصل كند بايستي مستقل از فلسفه پيش مي رفت.

در اكتبر ۱۶۰۴ يك ابرنواختر در آسمان شب پديدار شد. بنابه اصول بنيادي ارسطو وقوع هيچ تغييري در آسمان هرگز ممكن نبود، چون همه چيز هاي آن از ماده تغيير ناپذيري به نام اتر ساخته شده است. گاليله سه سخنراني عمومي درباره ستاره جديد برگزار كرد و نشان داد كه جاي اين ستاره بايد در آسمان باشد. يعني كه ارسطو به كلي در اشتباه بوده است. امروزه فهميدنش سخت است كه روزگاري اگر يك رياضيدان محض مي توانست ثابت كند كه آسمان واقعا تغيير مي كند چه تيشه اي به ريشه فلسفه طبيعي زده بود!

كرمونيني به نمايندگي از طرف فلاسفه اعلام كرد كه قواعد معمولي اندازه گيري در روي زمين را نمي شود در مورد فواصل بسيار دور به كار برد. گاليله در پاسخ گفت براي رياضيدان فرقي نمي كند كه چيزي كه مشاهده مي شود جوهر پنجم باشد يا پوره سيب زميني، چون ماهيت اين چيز را فاصله اش تغيير نمي دهد.