دانشنامۀ آريانا

▼

۱۳۸۹ مهر ۲۷, سه‌شنبه

تاریخ اندیشه مدرن

از: م. ج. البرز

تاریخ اندیشه مدرن

(فصل هشتم)

کشف نیوتن


فهرست مندرجات

[تاریخ اندیشه]



[↑] کشف نیوتن

زمینه‌های ظهور ایزاک نیوتن در اروپا خود داستان جالبی دارد: در اواسط قرن هفده در سراسر این قاره، دانشجویان جوان جذب انجمن‌هایی می‌شدند که موضوع بحث شان فلسفه‌ی طبیعی (آنچه که امروز "دانش" خوانده می‌شود) بود و در جلساتشان مقولات ریاضی و مکانیک مورد بررسی قرار می‌گرفتند. این انجمن‌ها تقریباً همیشه مستقل از دانشگاه‌های اروپایی که در آنجا دروس سنتی به زبان لاتین آموزش داده می‌شدند، عمل می‌کردند. در این زمان آثار کوپرنیک و گالیله در برنامه‌ی تحصیلی دانشگاه‌ها جایی نداشتند و مفاد علمی این متفکران تدریس نمی‌شدند. در سده‌ی هفده و بخش عمده‌ای از قرن هژدهم، دانشکده‌ها مراکز مرجعیت[۱] به ارث رسیده از قرون پیشین وفیزیک ارسطویی بودند. توضیحات کیفی و غایت شناسانه[٢] درباره‌ی حرکت دنیای فیزیکی بر تفکر دانشگاهی سلطه داشتند. لذا، دانشجویانی که به جهان بینی مدرن جلب می‌شدند، حول نهادهایی جدا از مراکز آکادمیک گرد می‌آمدند که کارشان بی شباهت به تینک تانک‌های[٣] امروزی نبود. در این انجمن‌ها پژوهش‌های اجتماعی و تحقیقات سیاسی با روشی دیگر و منفک از دانشگاه‌ها درجریان بودند. در قرن هفده میلادی سلطه‌ی اسکولاستیسم در مراکز آموزش رسمی، به پاگیری نهادهایی با این هدف در ابعاد پهناور منجر شدند که بعدها به انجمن‌های علمی تبدیل گردیدند.


از سال ۱۶۴۰ ببعد و در سراسر دوران جنگ داخلی در انگلستان، چنین گردهمایی‌هایی از دانشجویان و اساتید دانشگاه‌ها در لندن و آکسفورد و کمبریج، خارج از ساختارهای رسمی، به وجود آمده بودند که تأثیر تاریخی‌شان در سرنوشت اروپا از نفوذ جنگ داخلی انگلستان بسی عمیق‌تر بود. وجه مشترک این‌گونه کانون‌ها تفکر غیر ارسطویی یا ضدارسطویی در فلسفه‌ی طبیعی بود. ایشان فلسفه‌ی طبیعی را "فلسفه‌ی تجربی" یا "فلسفه‌ی نو" نام نهاده بودند و نسلی را تشکیل می‌دادند که از نظریات فرانسیس بیکن و پیشرفت دانش‌های مکانیکی و کمّی به شوق آمده بودند.

در فصل فرانسیس بیکن[۴] (فصل سوم) گفتیم که وی عمیقاً نگران تمایلات عجولانه‌ی ذهن آدمی بود که به‌جای حرکت گام به گام از کلیتی به کلیتی دیگر، می‌خواهد به سرعت سوی نظم پرواز کند. واقعیتی است که تقریباً تمام دانشوران طرفدار کمّیت، خود را پیروان بیکن می‌شمردند. ایشان آثار او را به ژرفا مطالعه می‌کردند و بر این باور بودند که مشاهده‌ی روندهای طبیعی به تدوین کلیت‌ها، آن‌گونه که بیکن گفته بود، منجر خواهد شد؛ سپس متفکر همانطور که بیکن آموزش داده بود، باید به آزمون نظریات نتیجه شده بپردازد تا به سطوح بالاتری از کلیت‌ها نایل می‌آید.

در سال ۱۶۶۰، گروه‌های انگلیسی که برای بحث پیرامون "استدلالات فیزیکی - ریاضی - تجربی"[۵] (اصطلاح قرن هفده) جلسات هفتگی تشکیل می‌دادند بر آن شدند تا برای خود هیأت رهبری برگزینند. ایشان، با دوراندیشی، اعضای آن را از میان افراد شورای سلطنتی حکومت استوارت[٦] که جدیداً بنیان گرفته بود، انتخاب نمودند. این گزینش سیلی از پشتیبانی را سوی انجمن علمی نوین سرازیر کرد. چارلز دوم پادشاه انگلستان در سال ۱۶۶۰، انجمن را با اعضای صد و سی نفره‌اش تحت عنوان انجمن سلطتنی بریتانیا به‌رسمیت شناخت. پایه‌های نظری انجمن همان بود که گالیله به‌وضوح در بحث با ارسطوییان شرح داده بود، مبنی بر اینکه برای فهم طبیعت به کتاب‌ها نباید رجوع کرد، برای فهم ماهیت طبیعت به واژه‌های مکتوب نباید نظر انداخت، لازم است به مشاهده‌ی خود طبیعت پرداخته شود تا از انبوه مشاهدات چارچوب فرضیه معین گردد. سپس ضروری است که فرضیه در خود طبیعت به محک آزمون گذارده شود. فعالیت‌های انجمن سلطنتی در وحله‌ی اول پای بند دو اصل بود: اولاً آنان درمشاهدات و آزمایش‌ها شرکت می‌جستند و ثانیاً، بر اساس دیدگاه بیکن، دانش مدرن را امری پویا و نه ایستا و ماحصل همکاری جمعی و نه نتیجه کار یک فرد، هر قدر آن فرد نابغه باشد، می‌دانستند. ایشان نتایج کار خود را نه تنها میان خود، بلکه میان افکار عمومی و در انجمن‌های همردیف خود که به فلسفه‌ی نو پرداخته بودند، انتشار می‌دادند. دامنه‌ی انجمن‌هایی از این قبییل در تمام اروپا در حال گسترش بود.

در سال ۱۶۶۴ انجمن سلطنتی بریتانیا به‌بخش‌های مختلف که هر کدام آگاهی وعلاقه اعضای بخش مشخصی را بازتاب می‌داد، تقسیم شد. هشت کمیته‌ی آن عبارت بودند: اول، بخش مکانیک، که ماده‌ی در حال حرکت را مطالعه‌ی می‌کرد. امروزه به موضوع آن فیزیک می‌گوییم. دوم، مطالعات نجومی و مباحث مربوط به نور. سوم تشریح. چهارم، شیمی. پنجم، کشاورزی، آنطور که بیکن و ‌هابس و دکارت گفته بودند که دانش می‌تواند و باید برای رفع نیازمندی‌های بشر به‌کار برده شود. بخش ششم، مربوط به تاریخ تجارت بود و بیشتر کار خود را وقف اصول دریانوردی می‌کرد. بخش هفتم، به "ثبت پدیده ‌هایی از طبیعت که قبلاً مشاهده و گزارش نشده اند" می‌پرداخت. این کمیته در راستای اندیشه‌ی کپلر کار می‌کرد که گفته بود که آیا خداوند ۶۰۰۰ سال صبر نکرد تا بالاخره کسی به آفرینش او برای نخستین‌بار و با درک صحیح نگاه کند. اعضای آن مجاب شده بودند که با سودجستن از روش درست، بشر به دنیای پیرامونش نگاه کند. بخش هشتم، کمیته‌ی مراسلات بود.

تأثیر اندیشه‌ی فرانسیس بیکن بر انجمن سلطنتی بی‌اندازه بود. کتاب "آتلانتیس جدید" او که بر اساس ناکجاآبادی بنا شده بود که در آن خانه‌ی سلیمان شرح داده شده بود، ده بار از زیر چاپ خارج شد. خانه‌ی سلیمان محلی بود که در آن فلاسفه‌ی طبیعی منبع گسترش دانش بودند و این اثر، از دید اعضای انجمن سلطنتی، بسیاری از ابعاد کار آنان را توصیف می‌کرد. روی جلد اولین شماره‌ی نشریه‌ی انجمن که تحت عنوان "مناسبات فلسفی"[٧] منتشر می‌شد، عکس پادشاه بریتانیا چاپ شده بود که در طرفین او دو چهره قرار داشتند: رییس انجمن سلطنتی و فرانسیس بیکن. در زیر عکس بیکن نوشته شده بود "بازسازی هنرها". "هنر"[٨] در آن زمان به‌معنای دانش بشری بود. امروزه هم دانشکده‌های هنر و علوم[۹] را داریم که در آن مفهوم دوران مدرن اولیه‌ی آن مد نظر است. دانش، یعنی درک سیستماتیک و سازمان داده شده‌ی علوم و هنرها، یعنی به‌کارگیری آگاهی بشر از جهانی که در آن می‌زییم. افکارعمومی انگلستان بی صبرانه هر بار در انتظار انتشار شماره‌ی بعدی "مناسبات" بود و پشتیبانی و علاقه‌ی به آن و اعضای دست اندر کارش بسرعت رشد کرد. این نشریه از دیدگاه افرادی که به حمایت آن پرداخته بودند، آمیزه‌ای داهیانه به‌شمار می‌آمد و اعضای انجمن را خوش قریحگان و هنرشناسان لقب داده بودند. در میان صفحات نشریه و پهلو به پهلوی هم مقالاتی به چاپ می‌رسیدند که در دانش‌های پایه‌ای قرن هفدهم تاریخ ساز بودند: درباره‌ی مبحث نور، فیزیک، ریاضی، و در کنار آنها دستور تهیه‌ی شراب از شاه توت به قلم روستازاده‌ای که اینک خود را عضوی از جامعه‌ی آموزشی و علوم کاربردی می‌دانست. کسانی هم بودند که به هجو مقالات "مناسبات" می‌پرداختند. پهنه‌ی موضوعات درج شده در این نشریه فراخ بود: نوشته‌های درباره‌ی فیزیک و دریانوردی، مشاهده‌ی و اندازه گیری ارتفاعات، فشار هوا و غیره. افرادی بودند که فنون اندازه‌گیری دقیق و ساده را منتشر می‌کردند و از این راه به توسعه‌ی علم بشردر مورد نظم طبیعت یاری می‌رساندند. گزارشاتی هم درباره‌ی طرح تلمبه‌ها برای خشکاندن معادن، که دانش فشار سیالات و آب‌شناسی را به تولید انسان‌ها پیوند می‌داد، توزیع می‌شدند. گاه دستور تولید آب میوه و دامپروری هم در میان مقالات به‌چشم می‌خوردند.

انتشار مقاله‌ای درباره‌ی نور در "مناسبات" از نویسنده‌ای گمنام به‌نام ایزاک نیوتن حادثه‌ای مهم در تاریخ علم محسوب می‌شود، زیرا که تئوری مدرن نور را شرح می‌داد و در دید بسیاری نخستین آشنایی با مردی بود که بعدها سر ایزاک نیوتن لقب گرفت، فردی که بزرگترین دانشمندان طبیعی دوران خودش و شاید تمام اعصار باشد. وی در سال ۱۶۴۲ در خانواده‌ای کشاورزی از منطقه‌ی لینکلن شایر بدنیا آمد. از آموزش ابتدایی‌اش چنین بر می‌آید که پدرش قصد داشت از او زارعی درس خوانده بسازد. اما وی در سال ۱۶۶۱ وارد دانشگاه کمبریج شد. کمبریج در آن زمان تحت سلطه‌ی پیروان ارسطو بود، ولی نیوتن به کالج ترینیتی وابسته به دانشگاه کمبریج رفت تا با مدافعان دکارت که در آنجا مقتدر و بانفوذ بودند، محشور شود. او در جوانی با دکارت و هندسه‌ی تحلیلی وی و همچنین ریاضیات عالی آشنایی پیدا کرده بود و اگرچه بعدها در برابر فیزیک دکارتی عصیان نمود، خویشتن را بسی مرهون او می‌دانست و با تفکرات او احساس نزدیکی می‌کرد. استاد نیوتن، شخصی به‌نام ایزاک بارو[۱٠]، یکی از برجسته‌ترین ریاضی‌دانان انگلستان، ریاست بخش ریاضی را که مقامی پرافتخار بود، به‌عهده داشت.

در سال ۱۶۶۵ نیوتن با مدرک لیسانس فارغ التحصیل شد، اما دانشجویان بخاطر شیوع طاعون مجبور به تخلیه‌ی کمبریج شدند. کسانی که وسع مالی داشتند مراکز پرجمعیت را ترک گفتند و به خلوت روستا پناه بردند. نیوتن هجده ماه را پس از بسته شدن دانشگاه‌ها در روستای ولزتروپ[۱۱] در منزل خانوادگی‌اش به تفکر و تأمل گذراند. در این مدت، وی به چه می‌اندیشید؟ نیوتن از جمله، روی موضوع حرکت ماه و مسئله‌ی گوی گردان فکر می‌کرد که از طرف دانشمند بزرگ مکانیک، کریستیان هوی گنز،[۱٢] مطرح شده بود. دقت در این مسئله عمق مشکلی را که نیوتن با آن مواجه بود آشکار می‌کند. انسان به جهان و آسمان‌ها نگاه می‌کند، گرداب‌ها و حرکات دایره وار را می‌بیند. حرکات مدور و یکسان به نظر طبیعی می‌آیند. سیارات و کرات از جمله کره‌ی ماه در مدار مدور خود گرد زمین به گردش خود ادامه می‌دهند. تنها کپلر مدارهای بیضی را فرض قرار داده بود، اما قادر به اثبات آنها نشده بود. هوی گنز روی مسئله‌ی گردونه می‌اندیشید: نخی را به توپی ببندید، بچرخانید و بعد رها کنید. چه می‌شود؟ در مدار خود باقی نمی‌ماند، بلکه در راستای خط مستقیم پرتاب می‌شود.

در حین تفکر درباره‌ی این مسئله، فی‌الواقع سیبی روی زمین می‌افتد. این قسمت داستان نیوتن مطلقاً راست است. نیوتن می‌پرسد چه نیرویی می‌تواند وجود داشته باشد که سیب را سوی زمین کشد؟ و موقع چرخاندن گوی چه نیرویی می‌تواند باشد که نه تنها سیب را به طرف زمین می‌کشد، بلکه همان نیرو، ماه را در مدار خود نگاه می‌دارد. آسان ترین راهی که می‌توان این پدیده را توضیح داد این است که این نیرو را ریسمانی نامرئی در نظر گرفت که بر روی اجرام آسمانی که در گردشند، اثر می‌گذارد. دیگران به این مسئله اندیشیده بودند، اما نیوتن در فکرش به معادله‌ای دست یافت که سایرین قادر به استخراج آن از صورت مسئله یا از داده‌ها نبودند. آن فرمول این است که به تناسب مربع فاصله‌ی هر جسمی از مرکز کزه‌ی زمین، از نیروی گرانش (جاذبه) زمین نسبت به آن جسم کاسته می‌شود. نیوتن بلافاصله به سنجش و آزمون تئوری خود پرداخت، اما در آن زمان کتب دانشگاهی خود را همراه نداشت و رقمی را که وی برای محیط زمین جهت محاسبه‌ی فاصله از مرکز استفاده کرد، کمی با طول واقعی محیط زمین تفاوت داشت و چنانچه بعدها نوشت "بسیار نزدیک" معادله‌ی وی را به ثبوت رساند. واقعیت آن است که نیوتن به قانون جاذبه‌ی زمین دست یافته بود، ولی چون اثباتش دقیق نبود، وی آن را به کناری نهاد و با هیچ کس در این باره سخنی نگفت.

با استفاده‌ی صرف از هندسه‌ی تحلیلی دکارت و با سه متغیّر مکان، زمان و حرکت، بسیار مشکل است عملیات ریاضی را به نتیجه رساند، لذا نیوتن، مبادرت به اختراع حساب کالکلوس و انتگرال کرد (لایبنیتس، همزمان مشغول همان محاسبات در قاره‌ی اروپا بود). با توجه به قوانین حرکت گالیله در مورد اجسام در حال سقوط، نیوتن به تدوین سه قانون دینامیک نایل آمد که بر فیزیک کلاسیک حاکم شدند و بنیاد تمامی فیزیک بعدی را گذاردند. وی مفاهیم جرم و نیرو در تئوری گالیله و قانون اینرسی را چنین بیان کرد:

اول، هر جسمی که در خط مستقیم حرکت می‌کند، به حرکت خود در آن راستا ادامه می‌دهد، مگر آنکه نیرویی بر آن وارد شود. هر جسم در حال سکون، ساکن باقی می‌ماند، مگر آنکه نیرویی بر آن وارد شود. دوم، سرعت برابر است با زمان ضرب در شتاب. سوم، در مقابل هر عملی، عکس العملی برابر و ضد آن وجود دارد.

در طول آن هجده ماه، نیوتن ماهیت اعداد توالی[۱٣] را توضیح داد، با کمک منشور، ترکیب اجزای نور را کشف نمود و پس از اخذ مدرک لیسانس، در سن بیست و سه سالگی، که در آن سال‌ها بسیار دیر، اما به دلیل جنگ داخلی معمول بود، نیوتن قانون جاذبه را فرموله کرد و قوانین اساسی مکانیک را تدوین نمود. وی به اختراع حساب انتگرال پرداخت و پایه‌های دانش نوین نور را گذارد. لیکن همچنان که عادت نیوتن بود که گاهی فراموش می‌کرد غذا بخورد، از هیچ کدام از دستآوردهایش کلمه‌ای به احدی بروز نداد. وقتی که بعد‌ها، اثر ریاضی خود را به ایزاک بارو نشان داد، بارو کاری کرد که قبلاً هرگز اتفاق نیفتاده بود و پس از آن هم در مراکز علمی پیش نیامد. وی بدون فوت وقت از ریاست بخش ریاضی استعفا داد و آن کرسی را به نیوتن واگذار نمود.

نتیجتاً، هیچکس از کار نیوتن در زمینه‌ی جاذبه و قوانین حرکت چیزی نمی‌دانست. تقریباً بیست سال بعد یعنی در سال ۱۶۸۴ در یکی از کافه‌های لندن سه نفر از بزرگ‌ترین دانشمندان انگلستان دور هم جمع شده بودند. یکی از آنان ادموند‌هالی[۱۴]، ستاره‌شناس برجسته بود و دیگری، کریستفر رن[۱۵] معمار بزرگ و سوم رابرت هوک[۱٦]، منجم، ریاضی دان و اولین مکتشف و نظریه پرداز قوانین مکانیک و قابلیت ارتجاعی اجسام بود. این سه در آن قهوه خانه مشغول بحث درباره‌ی شاغول هوی گن و گوی چرخان و کره‌ی ماه و مدارش بودند. نیوتن ارتباط میان این سه را بیست سال قبل دریافته بود. هوک قانون معکوس مربع را پیشنهاد می‌کند. کریستفر رن درباره‌اش فکر می‌کند و شرط می‌بندد که این امر قابل اثبات نیست. ‌هالی و هوک ریاضی دانان درخشانی بودند، اما به اثبات قوانین حرکت و مربع معکوس و مدار ماه موفق نشده بودند. چون از آن عاجز شدند، تصمیم گرفتند ادموند‌هالی را به کمبریج بفرستند تا از یکی از بهترین اذهان ریاضیات در انگلستان، یعنی نیوتن در کمبریج، درخواست کمک کند. ‌هالی زمانی که وارد دفتر کار ریاضی دان بزرگ شد، از او پرسید: "مدار ماهواره‌ای که نیروی کشش آن بر اساس مجذور فاصله‌ی دو جسم کاهش می‌یابد، چیست؟ " نیوتن بدون تردید و بلافاصله پاسخ داد: "بیضی! مدار بیضی در تمام کرات آسمانی و ماه، چنانچه کپلر پیشنهاد کرده بود، صادق است." ‌هالی بهت زده پرسید: "از کجا می‌دانید؟" و نیوتن جواب داد: "بیست سال پیش روی آن کار می‌کردم، اما کمی نادقیق بود و با مرکز واقعی زمین منطبق نبود." ‌هالی اوراقی را که محسبات نیوتن بر آنان انجام شده بود از او می‌طلبد و نیوتن شروع به جستجو در کشوهای میزش می‌کند. یکی از مورخین علم، نوشته‌ی مشهوری در این باره دارد: "تمامی اندیشمندان اروپا به دنبال قانون جاذبه بودند و نیوتن آن را گُم کرد!"

نیوتن کاغذها را پیدا کرد و‌هالی آنها را از نظر گذراند و بلافاصله متوجه‌ی خطایی که نیوتن در ارقامی که استفاده کرده بود، شد و دانست که با تصحیح مرکز زمین، تمامی منظومه‌ی شمسی دقیقاً با آن معادلات هماهنگ خواهند شد و قوانین حرکت سیارات کپلر تأیید شده، نیوتن اثبات ریاضی طبیعت و نیروهای گیتی را یافته است. بر اثر اصرار‌هالی و هزینه‌ی شخصی او، نیوتن روی کشفش کار می‌کند و آن را بخشی از سیستم عمومی حرکت خود قرار می‌دهد. وی در سال ۱۶۸۷ میلادی کتاب خود را تحت عنوان زیبای "اصول ریاضی فلسفه‌ی طبیعی"[۱٧] به زبان لاتین منتشر می‌کند. بعدها این کتاب تحت نام "اصول"[۱٨] شناخته شد.

وی هجده ماه را صرف نگارش این کتاب کرد و با آن فرهنگ و روش درک کائنات و مفهوم فرهنگی مناسبات ذهن بشر و طبیعت را زیر و رو نمود.[۱۹]


[↑] يادداشت‌ها


يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط مهدیزاده کابلی ارسال شده است.



[↑] پی‌نوشت‌ها

[۱]- Authority
[۲]- teleological
[۳]- Think tanks
[۴]- Francis Bacon
[۵]- Physico-mathematico-experimental reasoning
[۶]- Stuart Monarchy
[٧]- Philosophical Transactions of the Royal Society
[۸]- Art
[۹]- Faculties of arts and sciences
[۱٠]- Isaac Barrow
[۱۱]- Woolesthorpe
[۱۲]- Christian Huygens
[۱۳]- Numerical series
[۱۴]- Edmund Halley
[۱۵]- Christopher Wren
[۱۶]- Robert Hooke
[۱٧]- The Mathematical Principles of Natural Philosophy
[۱۸]- Principia
[۱۹]- م. ج. البرز، تاریخ اندیشه مدرن (فصل هشتم)، کشف نیوتن، نشریۀ خبری سیاسی الکترونیک ایران امروز



[↑] سرچشمه‌ها

□ نشریۀ خبری سیاسی الکترونیک ایران امروز