غولی روی دوش غول دیگر

 

گالیله

«من، گالیلئو گالیله، فرزند ونیسانزیو گالیله، اهل فلورانس، هفتاد ساله، در پیشگاه دادگاه از نظریه اشتباه خود که خورشید را مرکز عالم و ثابت می دانستم صرف نظر کرده و از این به بعد چنین عقیده ای را حفظ نخواهم کرد و در مقام دفاع یا تدریس آن به هیچ وجهی برنخواهم آمد.»
بدین ترتیب بود که دانشمند، ریاضی دان، منجم و محقق نابغه پیر و علیل در مقابل دادگاه وانمود کرد که به رأی دادگاه، دایر بر مرکزیت زمین، تن داده است. گالیله، که او را بحق بزرگ ترین دانشمند تاریخ می توان نامید، از بیم جان، در آخرین لحظات عمر مجبور شد به طور علنی حقایق علمی بزرگی را که کشف و تکمیل کرده بود انکار کند.
در ابتدای جوانی، گالیله بسیاری از «بدیهیات» منسوب به ارسطو را دگرگون ساخته و اساس بسیاری از کشفیات را که بعداً به وسیله نیوتن به عمل آمد بنا نهاده بود. اغلب گالیله را بنیانگذار روش علمی تجربی جدید می نامند هر چند که در زمان او وسایل و تجهیزات لازم جهت اندازه گیری های دقیق ساخته نشده بود.
گالیله در سال 1564، درست همان سال تولد ویلیام شکسپیر، در پیزای ایتالیا به دنیا آمد. با این که پدر او متعلق به طبقه اعیان بود لیکن از لحاظ مادی در تنگنا بودند. گالیله جوان با ساختن آهنگ های موسیقی برای گذران زندگی خانواده خود تلاش می کرد و رفته رفته به تجارت پرداخت. او در کودکی استعداد خود را در نواختن آلات مختلف موسیقی نشان داده بود و عود و ارگ را با مهارت تمام می نواخت. به نقاشی نیز علاقه داشت و توجه اهالی شهر را نسبت به نقاشی های خود جلب کرده بود. ضمناً مهارت زیادی در ساختن اسباب بازی و ابزار آلات داشت.
پیزا، که یکی از شهرهای ایالت توسکانی ایتالیا بود، در آن عصر مرکز علم و هنر به شمار می رفت و گالیله نیز از کودکی در این محیط بزرگ شده و با هنر و تمدن آشنا گشته بود. لیکن با تشویق پدرش وارد دانشگاه پیزا شد تا درس طب بیاموزد و دکتر شود.
در بیست سالگی به هنگام تحصیل در دانشگاه بود که اولین کشفیات علمی خود را به عمل آورد. گویند که او تاب خوردن چهلچراغ آویخته از سقف کلیسای شهر پیزا را نظاره و از ضربان نبض خود به جای ساعت استفاده کرده پی برد که تاب خوردن آن به طور منظم انجام می گیرد. بعد از انجام چند آزمایش دیگر ثابت کرد که در مورد پاندولی به طول معین بدون توجه به اندازه تاب، زمان حرکت، معادل شماره تاب ها می باشد.
او کشفیات خود را با این پیشنهاد عملی کرد که میزان ضربان نبض بیماران را با استفاده از یک پاندول می توان اندازه گرفت. ضمناً او یک ساعت پاندولی نیز طرح کرد لیکن چنان به نظر می رسد که هرگز به ساختن آن موفق نشد. چندی بعد، کریستیان هویگنس ساعت دقیقی با استفاده از پاندول به عنوان وسیله کنترل درست کرد.
در سال 1585 گالیله به کمبود مالی دچار شد و نتوانست تحصیلات خود را در دانشگاه پیزا تکمیل کند، ولی به مطالعه پیش خود ادامه داد و در این موقع به ریاضیات علاقه مند شد. ضمناً در این موقع بود که وی آشکارا شروع به انتقاد از «قوانین حرکت» ارسطو کرد.
کارهای او مورد توجه گراندوک توسکانی، که طبق رسوم اجدادی خود حامی هنرمندان و دانشمندان بودند، قرار گرفت. گراندوک در دانشگاه پیزا شغلی به وی تفویض کرد و او به تدریس ریاضیات پرداخت. استادان دیگر، گالیله بیست و پنج ساله را با کینه و خصومت پذیرفتند. او جوان بود و درجه دانشگاهی نداشت و بالاتر از همه به خود اجازه می داد از تعالیم ارسطو انتقاد کند. ارسطو با مشاهده سقوط یک برگ و یک قطعه سنگ به این نتیجه کلی رسیده بود که سرعت سقوط اجسام سبک وزن، کندتر از اجسام سنگین است. در واقع نیز برگ کندتر از سنگ سقوط می کند، ولی عامل آن مقاومت هواست که ارسطو از آن غافل مانده بود، گالیله بدین نحو، نتیجه کلی ارسطو را مورد تردید قرار داد که هرگاه در آزمایش مزبور سنگینی هر دو جسم مورد آزمایش به قدری باشد که مقاومت هوا را خنثی کند نتیجه خلاف آن خواهد بود که ارسطو به آن رسیده است.
گویند گالیله برای اثبات نظریه خود دو گلوله به وزن های نامتساوی از برج خمیده مشهور شهر پیزا به زمین انداخت. تمام استادان دانشگاه پیزا نیز در پای برج برای مشاهده نتیجه آزمایش او اجتماع کرده بودند و همه مشاهده کردند که هر دو گلوله در یک زمان به زمین اصابت کرد. گالیله بدین ترتیب نتیجه ارسطو را باطل و نظریه خود را اثبات کرد لیکن باز گروهی از استادان از قبول نظریه او خودداری کردند.
ما کاری به راست یا دروغ بودن این داستان نداریم اما این مسلم است که گالیله آزمایش های بسیاری درباره سقوط اجسام انجام داده است که نتیجه آن ها بسیار با ارزش تر از درست یا نادرست بودن افسانه برج پیزاست؛ مسئله این بود که دانسته شود سرعت سقوط یک جسم در یک فاصله معین چقدر است. در آن زمان ساعت وجود نداشت چه رسد به ساعت های دقیق الکترونی که امروزه جهت اندازه گیری زمان به کار می رود و سرعت سقوط یک وزنه از بالای برج پیزا بیش از سه ثانیه نبود.
به این ترتیب ما مشکلی را که گالیله با آن مواجه بود در می یابیم. او مجبور بود آزمایش های خود را با وسایل و روش هایی انجام دهد که احتیاج به آزمایش از طریق سقوط مستقیم اجسام نداشته باشد. برای این منظور گالیله تیرک مستقیمی به طول 6/6 متر انتخاب و در وسط آن شیاری تعبیه کرد. بعد تیرک را به حالت سرازیر قرار داد و گلوله ای از شیار آن حرکت داد. وی سرعت حرکت این گلوله را با یک نوع ساعت آبی که قطره قطره آب از ظرفی به ظرف دیگر می چکید اندازه گیری کرد. از وزن کردن مقدار آب او می توانست زمان سقوط را تشخیص دهد. بار اول حرکت گلوله را در سرتاسر تیرک اندازه گرفت. بعد در نصف آن و سپس در ربع آن والی آخر. او صدها آزمایش با زوایای مختلفی که در اثر حرکت تیرک به وجود می آمد. به عمل آورد. از معلومات خود در ریاضیات استفاده کرد و نتیجه این آزمایش ها را بدین شرح خلاصه کرد که افزایش مسافت طی شده به وسیله گلوله با مجذور زمان بستگی دارد. هرگاه در یک ثانیه گلوله بتواند 5 /1 متر در سرازیری حرکت کند در دو ثانیه (2×2×5) یعنی 6 متر، و در سه ثانیه (3×3×5) یعنی 5/ 13 متر حرکت می کند.
به دنبال این آزمایش، گالیله آزمایش جالب دیگری انجام داد. او دو شیب شیاردار تعبیه کرد که در قسمت پایین با انحنایی ملایم به هم مربوط می شدند، به طوری که وقتی گلوله ای از یکی پایین می غلتید از دیگری بالا می رفت و تا آن جا که او می توانست بگوید (که البته برای این کار شیبی کاملاً ملایم و گلوله صافی لازم بود) گلوله به ارتفاع مساوی بالا می رفت. او سطح ترازی فرض می کرد که شیب ملایمی به طور سرازیر داشته باشد که در آن گلوله دور بگیرد و به سرعت افتد؛ هرگاه شیب زمین اندکی به سربالایی تبدیل شود گلوله از دور خود خواهد کاست یعنی سرعت خود را از دست خواهد داد، بنابراین او عقیده داشت هرگاه زمین مسطح و کاملاً هموار باشد و ما گلوله ای را به حرکت درآوریم برای همیشه به حرکت خود ادامه خواهد داد. این عمل را در فیزیک خاصیت جبری می نامند و از لحاظ تئوری صادق است. نیوتن بعدها این عقیده را در اصول به نحو بهتری بیان کرد و آن را اولین قانون حرکت نامید.
گالیله در این موقع از این دو نظریه برای حل یک مشکل نظامی استفاده کرد. در وهله اول می خواستند مسیر گلوله توپ را پیدا کنند. گالیله این مسئله را با فرض این که گلوله توپ به طور افقی بدون سرعت متغیر به جلو می رود و در عین حال مطابق قانون سقوط اجسام در سطح مایل، که خود قبلاً کشف کرده بود، به زمین می آید پی برد که مسیرحرکت گلوله باید سهمی یا شلجمی باشد یعنی منحنی با یک شکل مخصوص که قبلاً ریاضی دانان یونان بدان پی برده بودند. در نتیجه این کشف او، دقت هدف گیری گلوله های توپ خیلی بیشتر شد.
بسیاری از دانشمندان آن عصر هنوز در نظریه کوپرنیک دایر به حرکت زمین و ثابت بودن خورشید شک و منازعه داشتند، گالیله برای اثبات گردش زمین گفت ما هرگز نمی توانیم جسم سنگینی را از بالای برجی بیندازیم که جسم درست به پای آن بیفتد و بگوییم زمین حرکت نمی کند و این بدان ماند که ما از بالای دکل کشتی در حال حرکت جسمی را می اندازیم و می بینیم که آن جسم به فاصله ای در امتداد دکل روی عرشه می افتد.
ما نمی توانیم فرق ثابت بودن یا حرکت بدون تغییر سرعت را بفهمیم مگر با نظاره به شیئی در خارج. هرگاه در چهار راه منتظریم چرغ سبز روشن شود اتومبیل جلویی به جلو حرکت کند و شما ثابت باشید خیال خواهید کرد که شما به عقب حرکت می کنید مگر این که به ساختمان ها نگاه کنید که ثابت ایستاده اند. بدین ترتیب، گالیله در تأیید نظریه کوپرنیک اظهار داشت که زمین می تواند متحرک باشد هرچند که حواس ما به خطا آن را ثابت تصور کند.
با این که نظریه های گالیله صحیح بود و او با آزمایش های متعددی آن ها را ثابت کرده و نشان داده بود، ولی در سال 1591 وی از منصب خود در دانشگاه پیزا معزول شد. او با انتقاد و حملات مکرر خود به نظریه های فیزیکی ارسطو که بیشتر غلط بودند، ولی استادان آن زمان آن ها را صحیح می پنداشتند. مورد حقد و کینه هم قطاران خود قرار گرفت. با وجود این، سال بعد، گالیله به استادی ریاضیات دانشگاه پادوا منصوب گشت. او در پرتو آزمایش ها و کشفیات ریاضی خود شهرت زیادی کسب کرده بود و دانشجویان از سرتاسر خاک اروپا برای شاگردی در محضر او در پادوا گرد می آمدند.
او در پادوا به نجوم علاقه مند شد. در همین زمان از اختراع تلسکوپ با خبر گردید و سعی کرد شخصاً یکی بسازد و بدین منظور عدسی هایی تراش داد و وقتی تلسکوپ خود را به سوی آسمان ها برگردانید موفق به کشفیات تکان دهنده ای شد. او از مشاهدات خود به این نتیجه رسید که سطح کره ماه مسطح نیست و مانند زمین دارای کوه ها و دریاها است و ارتفاع کوه های کره ماه را حساب کرد.
گالیله مشاهده کرد که سیارات برخلاف ثوابت از خود نور ندارند بلکه مانند ماه از جای دیگر نور می گیرند. او مشاهده کرد ثوابت «زبانه های افروخته آتشند و اشعه خود را به هر سو پراکنده می سازند.»
گالیله کهکشان را که راه شیری می نامند متشکل از میلیاردها ستاره یافت. وی چهار ماه از ماه های متعدد مشتری را نیز کشف کرد. ضمناً قسمت تیره ماه را نیز تشخیص داد و به این نتیجه رسید که زمین نیز مانند بسیاری از سیارات دیگر نور خورشید را منعکس می سازد و اگر زمین را نیز به وسیله تلسکوپ از ماه می دیدند در آن وجوه مختلف مشاهده می کردند. شاید ساکنان ماه بگویند: «امشب زمین در حالت بدر است.»
این کشفیات به همراه خود شهرت فراوانی برای وی داشتند لیکن پا به پای این اشتهار، نفرت فیلسوف نماها که هنوز معتقد به مرکزیت زمین بودند نسبت به او افزایش می یافت.
گالیله در چشم و هم چشمی با ارسطو همان روش هایی را به کار می برد که متفکران قدیم یونان به کار می بردند. او مانند ارسطو بسیاری از نظریه های فیزیک خود را از طریق قیاس ثابت کرد و همان «آزمایش های ذهنی» را به کار برد که اینشتین سه قرن بعد به کار بست. آزمایش ذهنی عبارت از آزمایشی است که اصل و نتیجه آن هر دو ذهنی و تصوری است، مانند آزمایش حرکت گلوله در زمین هموار که در بالا ذکر آن رفت. با وجود این، گالیله برای اثبات و تأیید استدلال های خود دست به آزمایش های عملی بسیاری نیز زد.
گالیله بقیه عمر خود را به نوشتن کتاب گفت و گوهایی درباره دو دانش جدید، که خلاصه ای از نظریات او درباره قوانین حرکت و سرعت و نیروی جاذبه بود، پرداخت. این کتاب در سال 1636 منتشر گشت. در سال 1632او کتاب دیگری با عنوان گفت و گویی درباره دو مجموعه اصلی جهان منتشر ساخته بود که در آن به طور واضح مجموعه فلکی به دست آمده از نظریات کوپرنیک را شرح و بسط داده و به طور دقیق توصیف کرده بود که خورشید در مرکز قرار گرفته و زمین و سیارات دیگر به دور آن گردش می کنند. این دو کتاب بود که برای او مشکلاتی فراهم آورد و او را مجبور به انکار در برابر مقامات قضایی کرد و با همین کتاب است که دنیا از او یاد می کند.
گالیله در سال 1624 درگذشت. او غولی بود که روی دوش هایش نیوتن قرار گرفت تا تازه هایی بیشتر کشف کند.
منبع: کان، فیلیپ؛ (1389) دانشمندان بزرگ، ترجمه سید مهدی امین و عباسعلی رضایی، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی