انقلاب کوپرنیکی

درآمد:

در سده ی هفدهم، دو واقعیت مهم از چشم اندازهای علمی فرانسیس بیکن نمایان شد. یکم، علم در جست و جوی فهم طبیعت، همه طبیعت است. از این رو، هنگامی که یک امر واقع از تطابق با یک تفسیر یا نظریه سر باز می زند، نظریه می باید اصلاح شود. این همان قدرت قاهر موارد خلاف است. دوم، هیچ نظریه ای صرفاً با ملاحظه امور واقع عریان(1)صورتبندی نمی شود. دانشمند همواره با نظریه هایی که از پیش دارد و با چارچوب عمومی سنجش(2)خود که پس زمینه عقلانی(3) او را می سازد، به سراغ امور واقع می رود. نیکلاس کوپرنیک(4) هم از این قاعده ها مستثنی نیست.

مسائل

همه مسائلی که شالوده مساعی فکری کوپرنیک را تشکیل می دهند، به اخترشناسی مربوط می شوند. یکم، ناهمگونی چشمگیری میان نوشته های ارسطو و نوشته های بطلیموس راجع به وجود فلک های شفاف سیارات و ستارگان به چشم می خورد. دوم، ستارگان جدیدی وجود دارند که باید بررسی شوند. این ستاره ها همانهایی هستند که توسط دیاز، پس از سفرش به مناطق زیر خط استوا، گزارش شدند. سوم، دردسرِ جاودانه« سیارات سرگردان» است. چهارم، قوس خورشید در زمستان پایین تر از تابستان است.

یادآوری:

حدّی که کوپرنیک ارسطو را جدی می انگارد، نشان دهنده حدّی است که تاریخ علم در طی این دوره از این اندیشمند بزرگ یونانی متأثر گردید. نفوذ ارسطو عاملی است که می بایست آن را تا قرن هفدهم- که در آن قرن اسکندرانی ها و تأکید بر ریاضیات جای آن را گرفتند- ملحوظ داشت.

زندگینامه

نیکلاس کوپرنیک در 1473 در ناحیه ای که مرز مشترک آلمان و لهستان است، چشم به جهان گشود. تا امروز هم، لهستانی ها و آلمانی ها هر دو مدعی تابعیت او هستند. همانند بیشتر جوانان زمانه خویش، به کلیسا رفت و دروس مقدماتی قوانین شرعی را در آنجا به اتمام رساند. سپس بی درنگ به ایتالیا رفت و در آنجا مدت ده سال به تحصیل پرداخت. در طی این دوران بود که او با مسائل اخترشناسی و بینش های نزاع برانگیزی که وصف آنها را کرده ایم، درپیچید.
نیز در اثنای همین دوران بود که اندیشه جهانی خورشیدْ مرکز(5)را- جهانی که خورشید در مرکز آن واقع است- در سر پروراند. کوپرنیک با این اندیشه در حین مطالعاتش در اخترشناسان باستان برخورد کرده بود. گرچه کوپرنیک اندیشه هایش را در کتابی بنام درباره دوران(6)صورت بندی کرد، ولی آن را منتشر نکرد. به جای آن، طرح مختصر(7) را منتشر کرد که صرفاً برای استفاده اخترشناسان نگارش یافته بود.
مراد از واژه دَوَران در عنوان کتاب کوپرنیک، دوران سیارات به دور خورشید است. اندیشه جهان خورشیدْ مرکز برآمده از مطالعات وی بود و قصد از آن ارائه مفهومی ریاضی از حالت بی نظم و سامان امور بود. به همین دلیل است که کوپرنیک در نامه ای به پاپ پل سوم می نویسد:«بدین سان، هنگامی که در عدم قطعیت ریاضیات سنتی در خصوص ترکیب و هماهنگ سازی حرکات افلاک عالم نیک اندیشیدم، دیدم که این موضوع فیلسوفان را به تب و تاب افکنده است، همان فیلسوفانی که در سایر زمینه ها به تفصیل در کار عالم مداقه کرده بودند، لکن به هیچ طرح معتبر و موثقی برای تبیین حرکات این چرخ عظیم جهانی، که احسن الخالقین برای ما فراهم آورده است، دست نیافته بودند... مثلاً‌فیلولائوس فیثاغورسی می گوید زمین به دور آتش مرکزی، با حرکت مستدیر مایل، به سان خورشید و ماه، می گردد».
کوپرنیک نمی خواست انگشت نما شود و در معرض بدگمانی های محتمل قرار گیرد. برای همین با عزم استوار از انتشار کل کتاب امتناع ورزید، اما چیزی نگذشت که با یک اخترشناس جوان آلمانی به نام رتیکوس(8) آشنا شد که با شور و شعف یک مرید، بر انتشار کتاب اصرار ورزید. وانگهی، او برای انتشار گزارش نخستین(9)که خلاصه ای از کتاب درباره دوران بود، کوشش مختصری کرد. در این اثر، کوپرنیک نخستین بار آشکارا اعلام می کند که مرکز عالم از نظر او، نه خورشید، بلکه نقطه ای نزدیک خورشید است.
در 1543، سال مرگ کوپرنیک، سرانجام رتیکوس، او را به انتشار کتابش ترغیب کرد. در این مقطع اوزیاندر(10)، ویراستار کتاب داخل می شود. او که از عواقب محتمل بیمناک بود دو کار انجام داد. یکم، عنوان کتاب را به درباره دوران افلاک آسمانی (11) تغییر داد، که بدین وسیله فحوایش از دوران سیارات به دوران افلاک که مفهومی سنتی تر بود، تغییر کرد. دوم، دیباچه ای بی امضا به آن الحاق کرد که در آن هرگونه نیّت انقلابی تکذیب و توجیه شده بود کتاب تمرینی در ریاضیات و اخترشناسی است.

یادآوری:

جالب است که در دستنوشته اصلی کتاب، نام آریستارخوس به عنوان یکی از کسانی که بر اندیشه جهان خورشید مرکز و حرکت زمین پیشدستی کرده، آمده است. نام آریستارخوس، هنگامی که کتاب به چاپ رسید، قلم گرفته شد.
برخلاف رأی عموم،‌ اندیشه های کوپرنیک نه موجد تحولی ژرف گردید، نه تأثیری آنی را برانگیخت. اندیشه های او نو نبودند، هرچند که سازمان دهی و رشد فکری او، اصیل و درخشنده بود. گالیله، یکی از افراطی ترین مروّجان علم، حدود هفتاد سال بعد کوپرنیک را بر سر زبانها انداخت. برونوی زندیق پیامدهای کلامی گفته های کوپرنیک را استخراج کرد. تنها انقلابی که در کار کوپرنیک یافت می شود، انقلاب[= گردش](12)سیارات است.

بینش های اخترشناختی

بینش های اخترشناختی کوپرنیک به سه مسأله مربوط می شود: یکم، گردش زمین به دور خورشید، دوم، طلوع و غروب ظاهری خورشید و سوم، قوس خورشید.
چکیده نظر نهایی کوپرنیک درباره سرشت عالم چنین است:« دورترین افلاکْ فلک ثوابت است که مشتمل بر همه موجودات است، و درست به همین دلیل نامتحرک است؛ در حقیقت این فلک چارچوب جهان را تشکیل می دهد، و به آنْ حرکت و موضع همه ستارگان دیگر ارجاع داده می شود. اگرچه برخی کسان فکر می کنند این فلک به گونه ای حرکت می کند، ما تبیین دیگری را در نظر داریم که چرا چنین می نماید. بر وفق نظریه ما، این زمین است که حرکت می کند. از میان اجرام متحرک، زحل اول است( اول از طرف فلک ثوابت، و آخر از طرف خورشید)، که مدارش را در ظرف سی سال کامل می کند. پس از آن مشتری است که هر دوازده سال یک گردش دارد. سپس مریخ است که گردش آن هر دو سال یک بار است. چهارم مداری سالیانه است، مشتمل بر زمین، به ضمیمه مداری قمری به عنوان فلک تدویر. در مرحله پنجم زهره است که هر نه ماه یک دور می زند. سپس عطارد است که جایگاه ششم را داراست و مجال گردش آن هشتاد روز است. در میان همه خورشید غنوده است... این گونه است که درمی یابیم در زیر این ترتیب موزون، تقارن شگفتی در جهان وجود دارد...»

یادآوری:

شایان ذکر است که کوپرنیک گاهی از خورشید به شیوه یک عابد سخن می گوید. وی در این مورد بسیار شبیه کپلر است در بینش های متأخرش.

زمین به گرد خورشید می چرخد

طرح اصلی جهان کوپرنیک این است که زمین می باید به گرد خورشید بچرخد. از مدتها پیش این گمان پدید آمده بود که دیگر سیارات(عطارد و زهره)به گرد خورشید می چرخند و در واقع بینش بطلیموسی نیز دقیقاً همین بود. کوپرنیک اندکی از بطلیموس گام فراتر نهاد و گفت، همه سیارات، از جمله زمین، به گرد خورشید می چرخند. تذکر این نکته حائز اهمیت است که این مدارها را مستدیر می انگاشتند، زیرا دایره شکل کامل بود و خداوند از چیزی بجز اشکال کامل استفاده نمی کرد. جهان خورشیدْ مرکز یک مشکل مهم را حل می کند: سیارات سرگردان.
به نظر می آید سیارات در مواقع معینی از سال از شرق به غرب حرکت می کنند. در واقع، این همان حرکتی است که عموماً دارند. اما در مواقع دیگری از سال به نظر می رسد باز می ایستند و بار دیگر- پیش از آنکه جهت خود را به سمت غرب ادامه دهند- به شکل یک حلقه به عقب باز می گردند. برای توضیح این قسم حرکت، بطلیموس نظریه فلک های تدویر را پیشنهاد کرده بود.(به شکل های 10 و 11 بنگرید).
در راه حل کوپرنیک توجه داده می شد که اگر سیارات در مدارهایی مستدیر به دور خورشید سیر کنند، لاجرم سیاراتی که بر روی مدار عریض تر حرکت می کنند- به واسطه فاصله بیشتر آنها از خورشید- زمان طولانی تری برای اتمام مدارشان لازم دارند. درست مانند میدان مسابقه دو که در آنجا دونده ای که بر روی خطوط داخل میدان می دود، کمترین فاصله را نسبت به دونده هایی که به ترتیب در خطوط بیرونی تر میدان می دوند، می پیماید. در شکل 12، توجه کنید که در حالت اول E1 p1، نشان داده می شود که سیاره(p1)جلوتر از زمین(E1)است؛ در حالت دوم، E2p2 هر دو برابرند؛ در حالت سوم E3p3 زمین جلوتر از آن سیاره است؛ در حالت چهارم، E4p4 زمین همچنان در جلوی آن سیاره است، اما به نظر می آید سیاره نیز بار دیگر در حال پیش افتادن از زمین باشد.
در شکل 13 توجه می کنید که موضع سیاره از 1 به 4 متغیر است در این شکل 1 تا 4 منطبق است با 1 تا 4 شکل قبلی. سیاره برحسب معمول از شرق به غرب( از راست به چپ) حرکت می کند. ولی باز به نظر می آید در مقاطع معینی به عقب باز می گردد.
توجه داشته باشید که در نظریه کوپرنیک فلک های تدویر یکسره کنار گذاشته نشده بود؛ هنوز ایجاب می کرد در برخی موارد آنها را به کار برد. در واقع کاری که کوپرنیک انجام داد کاستن شمار فلک های تدویر بطلیموسی از 79 تا به 34 تا بود. فلک های تدویر همچنان موردنیاز بودند، زیرا کوپرنیک در مورد مدارهای مستدیر تردید نکرده بود.

 

شکل 12- مدارهای مستدیر کوپرنیک

 

شکل 13- سیارات سرگردان

یادآوری:

درخور یادآوری است که ما هنوز از قسمی فلک تدویر برای توضیح حرکت اقماری نظیر قمر زمین استفاده می کنیم. چون خط سیر ماه به گونه ای است که در همان حالی که به دور زمین می گردد[ در مداری دیگر] به دور خورشید نیز می گردد، و این درست همان توصیف بطلیموس-مبتکر فلک های تدویر- از سیارات است.
درگذشته توجه داده ایم که کوپرنیک خورشید را دقیقاً در مرکز عالم جای نداد. او برای اینکه نظامش کارآیی کامل داشته باشد، و نیز چون بر مدارهای مستدیر پافشاری ورزید، ‌نتوانست خورشید را کاملاً در مرکز عالم جای دهد. سرانجام، نظام وی به صورت جهانی درآمد که سیارات عطارد و زهره در مدارهای مستدیر به گرد خورشید می گردیدند، در حالیکه زمین و سایر سیارات به دور مرکزی خیالی- که فاصله چندانی با خورشید نداشت- می گردیدند. شکل 14 نشان دهنده جهان کوپرنیک است.

طلوع و غروب خورشید

مسأله دومی که خاطر کوپرنیک بدان مشغول بود، طلوع و غروب ظاهری خورشید بود. متقاعد کردن مردم به اینکه زمین به دور خورشید می گردد، در حالی که هرکس برحسب ظاهر می دید که خورشید از مشرق طلوع و در مغرب غروب می کند، بسیار دشوار بود. مشاهده مستقیم کاملاً ما را خاطرجمع می کند که خورشید به گرد زمین می چرخد.
بگذارید لختی درباره این استدلال تأمل کنیم. ابتدا اجازه دهید تا جایی که می توانیم بین توصیف «صرف» امور واقع و نظریه ای که امور واقع را تبیین می کند، تمیز قائل شویم. وقتی می گوییم خورشید از مشرق طلوع و در مغرب غروب می کند در حکم این است که بگوییم خورشید به گرد زمین می چرخد؟ شکی نیست که اگر خورشید به گرد زمین بچرخد، ظاهراً از مشرق طلوع و در مغرب غروب خواهد کرد. لکن اگر زمین هم به گرد خورشید بچرخد باز خورشید ظاهراً از مشرق طلوع و در مغرب غروب خواهد کرد. پس هر دو نظریه امور واقع یکسانی را که از راه مشاهده به دست آمده اند، تعلیل خواهند کرد. نظریه نخست توصیف صرف نیست، بلکه تفسیر امور واقع مشهود است. التفات بدین مطلب اهمیت دارد زیرا برخی نویسندگان کژفکر مدعی شده اند که نظریه کوپرنیک به حواس ما هتک حرمت کرده است تا از برتری ریاضیات جانبداری کند. این نظر از بن باطل و بی اساس است.

یادآوری:

فکر می کنم دلیلی وجود داشته باشد که چرا برخی افراد فکر می کنند نظریه گردش زمین به دور خورشید تجاوز به حریم امور واقع مشهود است. این افراد مدعی اند که به نظر نمی آید زمین حرکت بکند، چون حرکتش احساس نمی شود. اولاً، خیلی ساده، نسبت زمین را با خورشید در نظر می گیریم تا ببینیم چگونه زمین به گرد خورشید می گردد. ثانیاً، چیزی که اینان نهانی در تعریف حرکت داخل کرده اند، این تصور است که حرکت همواره ملازم با ارتعاش یا جنبشی پرتکان است. زمین برحسب ظاهر ارتعاشی ندارد، و ملازم با جنبشی پرتکان نیست. بدین لحاظ، می گویند زمین حرکت نمی کند. تنها کاری که ما باید بکنیم رفع ابهام از این فرض است تا معلوم شود چه اندازه ساده انگارانه است. هیچ چیزی در تعریف یا تصور حرکت وجود ندارد که مبین تا مشعر بر این باشد که حرکت می باید ملازم با احساس جنبش پرتکان باشد. وانگهی، هر قدر جسم بزرگتر باشد، احساس حرکت را کمتر درک می کنیم. حال اگر حجم عظیم زمین را در نظر بگیریم درک می کنیم که ما نمی توانیم، حتی در صورتی که ارتعاشی ملازم حرکت زمین باشد، آن را احساس کنیم.
کوپرنیک برای حل مشکل طلوع و غروب خورشید(لطفاً توجه کنید که حتی نظریه ای که زمین را در مرکز می نشاند و خورشید را گردنده به دور زمین، می باید بپذیرد «طلوع» و «غروب» دو استعاره هستند)به تمایز ارسطویی حرکت واقعی و ظاهری(13)توسل می جوید. ارسطو بسی پیشتر استدلال کرده بود که حرکت فقط نسبت به چارچوب سنجشی است که برگزیده شده است. برای تبیین اینکه چرا خورشید در جاهای مختلف در طی روز بر ما نمودار می شود، کوپرنیک استدلال کرد که زمین یک بار در شبانروز بر روی محور خود می چرخد. این در واقع همان تعریف شبانروز است. پس حرکت ظاهری خورشید همانا حرکت زمین است بر روی محور خودش. در شکل زیر توجه کنید که همان طور که زمین می چرخد، به نظر می آید زاویه دیدْ ابتدا خورشید را در شرق، سپس در بالای سر، ‌و دست آخر در غرب نشان می دهد.

 

شکل 15-طلوع و غروب خورشید

کمان خورشید(14)

مسأله سومی که کوپرنیک با آن روبرو بود، مسأله کمان خورشید بود. در تابستان همیشه به نظر می رسد خورشید در آسمان بالاتر است. در تابستان کمانی که به وسیله خورشید پدید می آید در آسمان پایین تر است.
کوپرنیک این مشکل را به سبک مخصوصی حل کرد. اگر زمین انحرافی با زاویه °5 /23 داشته باشد، خورشید در تابستان بالاتر و در زمستان پایین تر به نظر خواهد رسید. همین امر موجب می شود که فصول نیمکره جنوبی کاملاً متضاد فصول نیمکره شمالی باشد. در طی تابستان، خورشید در یک نیمکره به صورت مستقیم می تابد. بنابراین، وقتی زاویه کمان بیشتر از هر وقت باز باشد، نیمکره در تابستان است. عکس این در مورد زمستان صدق می کند.

اختلاف منظر ستارگان(15)

اگر کوپرنیک در این اصل مسلم به خطا نرفته باشد، که زمین به دور خورشید می چرخد، به جای آنکه در یک موضع ثابت قرار داشته باشد، آن گاه نتیجه می شود که زمین در اثنای یک سال باید مسافت فوق العاده زیادی را طی کند. این فاصله، در اصل 289620000 کیلومتر است. بر اثر این فاصله، می توان انتظار داشت که ساکنان زمین تغییراتی را در موضع ستارگان مشاهده کنند، از آن دست تغییراتی که در موضع سیارات مشاهده می کنند. راستش را بخواهید، هیچ اختلاف منظر یا تغییر موضعی در ستارگان قابل رؤیت نیست. بنابراین باید نتیجه گرفت که زمین حرکت نمی کند. پاسخ کوپرنیک بدین مشکل چنین بود: ستارگان در چنان فاصله دوری واقع شده اند که هیچ اختلاف منظری قابل مشاهده نیست. ما تغییر موضع را فقط هنگامی احساس می کنیم که دو جسمْ بالنسبه نزدیک باشند و دست کم یکی از آنها متحرک باشد. ستارگان آن قدر دورند که حتی فواصل طولانی ای که زمین می پیماید- هنگامی که از ستارگان به عنوان چارچوب سنجش استفاده شود- ناچیز می نماید. اگر بخواهیم محاسبه کنیم ستارگان در چه فاصله ای واقع شده اند، باید مشابه آنچه کوپرنیک گفته است، عمل کنیم. این رقم آن قدر زیاد است که غالب افراد آن را فوق تصور یا خنده آور می انگارند.

یادآوری:

البته ما دیگر این فواصل بسیار زیاد را فوق تصور نمی دانیم. از این گذشته، اختلاف منظر ستارگان توسط بِسِل(16)در 1838 مشاهده یا تأیید شد. اهلّه زهره(17) نیز که از طریق نظریه کوپرنیک قابل پیش بینی بود، به وسیله گالیله با یک تلسکوپ ابتدایی تأیید شد. این مویّدات بعدی، که کوپرنیک صرفاً بر اثر ایمان به نظریه خویش بدانها باور داشت، در اطراف او هاله یک رؤیابین(18) را پدید آورد.

اعتراضات

سه اعتراض عمده به نگرشهای کوپرنیک وارد شده است: یکم، اگر زمین حرکت کند، ‌همه اشیایی که در هنگام حرکت زمین در هوا هستند باید جا بمانند، زیرا حرکت زمین رو به جلو است. مثلاً پرنده ای که در بالای سر ما در حال پرواز است، همان طور که زمین به پیش می رود، باید در پشت سر جا بماند.
دوم، هر شیئی که به هوا پرتاب شود، وقتی زمین در حال حرکت است، در مغرب به زمین خواهد افتاد، زیرا حرکت زمین رو به جلو است. سوم، اگر زمین با سرعتی که کوپرنیک گفته است حرکت کند، پاره پاره خواهد شد. چون کاملاً روشن است که پرندگان در پشت سر جا نمی مانند، اشیاء در مغرب سقوط نمی کنند، و زمین پاره پاره نشده است، پس کوپرنیک به خطا رفته است. پاسخ کوپرنیک به این اعتراضات این بود که جوّ زمین همراه زمین حرکت می کند، و به همین دلیل مانع می شود که اشیاء در پشت سر جا بمانند. از این مضحک تر این است که ما تصور کنیم شب و روز داریم، زیرا کل فلک ثوابت حرکت می کند. پاسخ های کوپرنیک، مدتها پیش از آنکه نظریه گرانش نیوتون شناخته شود و بسی پیشتر از آنکه گالیله در قوانین سقوط اجسام کاوش کند، داده شد.

مقایسه نظامهای بطلیموسی و کوپرنیکی

نظام اخترشناختی که به وسیله بطلیموس اخترشناس اسکندرانی به تکامل رسید، قرنها بر اندیشه اروپایی سیطره داشت. نظام بطلیموسی نظامی منسجم بود و پاسخگوی همه امور واقع شناخته شده بود. نظریه بطلیموس به گونه ای بود که احتمالاً هیچ معارض جدی نمی توانست داشته باشد.
کوپرنیک در برابر نظام بطلیموس چه چیزی می توانست ارائه کند؟ کوپرنیک هیچ واقعیت نوی، هیچ مشاهده تازه ای، هیچ معارضه منطقی ای،‌ عرضه نکرد. در واقع، کوپرنیک در چهار وجه از نظام بطلیموسی بهره برد. یکم، این بینش را پذیرفته بود که عالم متناهی است. دوم، وجود کره آسمانی ساخته شده از بلور را که حاوی ستارگان بود، قبول داشت. سوم، باور داشت که همه اجرام آسمانی در مدارهای مستدیر حرکت می کنند یا دارای حرکت مستدیرند. سرانجام، اعتقاد او به یک عالم منتظم و ساده بود.
ادعای کوپرنیک در مورد نظامش این بود که این نظام دارای سادگی بیشتری است. نظام او از این جهت ساده تر بود که برای پدیده های متنوع و متعدد، یک تبیین ارائه می کرد. به گفته خودش:« به این ترتیب در قرار گرفتن اجرام فلکی جهانی و در وابستگی متقابل و متقارن آنها از حیث حرکت و خط سیر آنها، آن چنان هماهنگی و تقارن قابل تحسینی را می یابیم که از هیچ راه دیگر چنان تقارن و نظمی صورت نمی بندد. اکنون هر شخص ناظری که دقیق باشد می تواند بفهمد که چرا حرکت مستقیم و قهقرایی در مشتری بزرگتر از زحل و کوچکتر از مریخ و در زهره به نوبه خود بزرگتر از عطارد است. بعلاوه معلوم می شود که چرا زحل و مشتری و مریخ، هنگامی که در شب ظاهر می شوند، بزرگتر از هنگامی هستند که ناپدید شده و دوباره ظاهر می شوند. همه این چیزها از علت واحدی نشأت می گیرد و آن حرکت زمین است». خلاصه آنکه یک فرضیه در باب حرکت زمین، علت تبیین کثیری از پدیده هایی است که بطلیموس فقط با حجم عظیمی از فرضیه های الحاقی می توانست آنها را تبیین کند.

یادآوری:

اگر در پی اهمیت علمی سادگیِ نظریه کوپرنیک باشیم، یافتن آن دشوار نیست. التفات داشته باشید که کوپرنیک امور واقعِ نوی را پیشنهاد نمی کند و خود نیز به تجربه نمی پردازد؛ او نظریه نوی را پیشنهاد کرد که امور واقع دیرینه را تعلیل می کرد. این نظریه نو آزمایشهایی را، از آن دست آزمایش هایی که بِسِل و گالیله انجام دادند که به کشف امور واقع نو انجامیدند، پیشنهاد می کند.

پس زمینه نظریه کوپرنیک

ادله پیشنهادی کوپرنیک و تأکیدی که بر آن می ورزد، کدامند؟ برتْ چهار دلیل برمی شمارد: یکم، باور به سادگی در طبیعتْ سنتی دیرینه در علم بوده است. سادگی، اندیشه یکپارچه ای است که امور را تبیین می کند و مشتمل بر مفهوم قاعده ای کلی است که بر تعداد بی شماری از مصادیق جزئی اطلاق می شود. دوم، کوپرنیک در عهدی می زیست که دستخوش تغییرات گسترده فرهنگی، علمی و اخلاقی بود. در آن عهد اندیشه های نو خلاف معمول نبودند. سوم، پیشرفت های تازه در ریاضیات، نظریه های نو را امکانپذیر ساختند. سرانجام، کوپرنیک خود جزئی از سنت دیرین آیین فیثاغورسی بود که معتقد به قدرت ذاتیِ تبیین گرِ ریاضیات بودند.

تبیین

تبیین چیست؟ از نظر کوپرنیک، مهمترین کیفیت یا خصیصه یک تبیین، سادگی آن است. تبیین به صرف اینکه فهمش آسان باشد، ساده نمی شود. خود نظریه کوپرنیک حاوی شگردهای پیچیده فلک های تدویر و فرمول های ریاضی بود. تبیینی ساده است که تعداد زیادی از پدیده های پراکنده را گرد هم آورد و بر پایه یک اصل یا علت، آنها را تعلیل کند. گردش زمین یک تبیین ساده است. این تبیین تغییر کمان خورشید را در تابستان و زمستان، طلوع و غروب خورشید و تا حدی سیاره های سرگردان را تعلیل می کند. همچنین پدیده های کوچکتری نظیر اهله زهره را از دید ما و نظایر اینها را تعلیل می کند.
این نکات به طور طبیعی ما را به مسأله ارزش سادگی رهنمون می کنند. چرا تبیین هایی که دارای خصوصیت سادگی اند، بهتر از تبیین های دیگرند؟ به چند دلیل سادگی اهمیت دارد، اما از نابختیاری، کوپرنیک خودش بدانها آگاه نبود. یعنی کوپرنیک اصلی را در تبیین پیشنهاد کرد که اهمیت آن را چنانکه شایسته بود، نمی دانست.
کوپرنیک به سه دلیل بر سادگی تأکید داشت: ناپذیرفتنی بودنِ تبیین های پیچیده، به دلایل زیباشناختی و به دلایل دینی. اولاً، تبیین باید قطع نظر از مصادیق خاص خودش، شمول و کلیّتی داشته باشد. می توان هر چیزی را برحسب خودش تبیین کرد، اما این گونه تبیین خیلی رضایت بخش نیست. می توان گفت دلیل اینکه حرکت پیشرونده و پسرونده(19) مشتری( یک سیاره سرگردان) به ظاهر بیش از حرکت پیشرونده و پسرونده زحل است، این است که حرکت پیشرونده و پسرونده مشتری بیشتر است. دلیل اینکه سیب ها قرمزند این است که سیب ها قرمزند. دلیل اینکه گازهای فرار بالا می روند این است که گازهای فرار بالا می روند. با این گونه تبیین ها، در واقع پدیده ها تبیین نشده اند. ما صرفاً واقعیت وجود آنها را بازگو کرده ایم. حتی اگر بتوانیم برای سه پدیده یک علت مشترک و برای شش پدیده مختلف یک علت مشترک بیابیم، همچنان می خواهیم از رابطه این علل مشترک جویا شویم. مسلم است تبیینی که مصادیق زیادتر و متنوع تری را دربرگیرد، بهتر از تبیینی است که دربرگیرنده مصادیق کمتر و یکنواخت تری باشد.
با همه اینها، تبیین باید خاص نیز باشد. ساختن و پرداختن عام ترین تبیین ها به سهولت امکانپذیر است، مثل اینکه کسی بگوید هر چیزی به گونه ای است که خداوند آن را به آن گونه آفریده است.این گونه تبیین به ما نمی گوید که چرا زمین به گرد خورشید می چرخد، نه خورشید به دور زمین. قطعاً خداوند زمین را این گونه آفریده است. ولی چرا اینگونه؟ چرا جور دیگری نیافریده است؟ بیان دیگر این اشکال به وجه بارزتر این است که، با این گونه تبیین ما نمی توانیم امور واقع جدیدی را کشف یا پیش بینی کنیم. باید به انتظار این امور واقع بنشینیم و وقتی که پیدا شدند، ببینیم خداوند آنها را چگونه آفریده است. خاص بودن تبیین در این مورد بدین معنی است که یک اصل یا تبیین عام که دارای خصلت سادگی است ما را قادر به پیش بینی و کشف امور واقع نو می کند. با تبیین هایی که ساده نیستند نمی توان امور واقع نو را پیش بینی یا کشف کرد. بنابراین، این گونه تبیین ها را باید کنار گذاشت.
هیچ وقت روشن نشده است که آیا کوپرنیک در این نگرش که پیش بینی پذیری ارزشمند است، سهمی دارد یا نه. گاهی او ظاهراً تبیین هایی را می پذیرد که حس زیباشناختی اش را مجذوب کند. جهان بطلیموس، با آن همه فلک های حامل، و تدویر و فرضیه های مکمل و الحاقی اش، کمی شلوغ و بهم ریخته است. امانت ایجاب می کند که بگوییم جهان کوپرنیک نیز شلوغ است ولی نه به شلوغی و بهم ریختگی جهان بطلیموس. تصور کوپرنیک این بود که تبیین هایش شسته و رفته تر و حاوی نظم آشکارتری است. گمان او این بود که تا بدین حد پیشرفت کرده است، اما آن عالم زیباشناختی در کار او می توانست رهزن و گمراه کننده باشد. کوپرنیک هنوز بر این باور بود که علت اینکه مدارها مستدیرند این است که دوایر اشکال کامل محسوب می شوند. لفظ کامل در اینجا معنی محصلی ندارد و به طور قطع موجب گمراهی وی شده است. امروزه می دانیم که مدارها بیضوی هستند و ما مدارهای بیضوی را قبول داریم زیرا ساده ترند! یعنی بیضی دانستنِ مدارها، امور واقع بیشتری را تبیین می کند و مجال وسیعتری را برای پیش بینی،‌ از تبیینی که مدارها را مستدیر می داند، فراهم می آورد. بدین لحاظ، نظرگاه زیباشناختی همیشه سودمند نیست و گاهی اوقات براستی زیانبار و گمراه کننده است.
دلیل سومی که کوپرنیک برای تجویز و تصویب تبیین خویش دارد این است که، این تبیین با نگرش او نسبت به خدا سازگار است. خدا قطعاً جهان شلوغی که نظریه بطلیموس معرفی می کند، نیافریده است. در واقع، نظم و سادگی طبیعت نه فقط از خداوند نشأت می گیرد، بلکه دلیل وجود خداوند است. بختیاری کوپرنیک این است که تبیینش دستخوش قصور و کاستی هایی که پیشتر ذکر کردیم نیست. این قصور و کاستی ها از لوازم نظریه هایی است که همه چیز را با ابتناء بر خداوند تبیین می کنند. نقص عمده تبیین او این است که نمی تواند جزئیات واقعی و بالفعل را تعلیل کند. کوپرنیک این مشکل را احساس نمی کرد، زیرا خداوند را یک ریاضیدان می دانست. ما می توانیم امور واقع را بشناسیم، پیش بینی و کشف کنیم، زیرا خداوند آنها را براساس یک الگوی ریاضی آفریده است.

یادآوری:

اینکه چرا باید خداوند ریاضیدان باشد، هیچ وقت روشن نشده است. تعیین اینکه کوپرنیک تا چه اندازه در نگرش های دینی اش مجد بود، امر دشواری است. آیا رجوع او به خداوند برای پرهیختن از بدگمانی است یا واقعاً بدانچه می گفت باور داشت؟ این سؤالات پاسخی ندارند. با وصف این، همین ایمان وی به خداوند به عنوان یک ریاضیدان بود که او را از خلق یک نظریه بی ارزش رهایی بخشید.
چیزی که نظریه کوپرنیک را مهم می گرداند، تصور او از سادگی و ایمانش به ریاضیات است. تبیین هایی که حاوی سادگی مطلوبند مشعر به آزمایشهای تازه و امور واقع نوی هستند که باید تأیید شوند. اصل موضوع کوپرنیک دائر بر حرکت زمین مهم است زیرا مشعر به چند مطلب جدید دیگر است که عملاً توسط تیکو براهه، کپلر، گالیله، نیوتون و بسیاری دیگر تأیید گردیدند. نظریه کوپرنیک به صورت یکی از پربارترین نظریه ها در تاریخ علم درآمد.

یادآوری:

بیش از اندازه بها دادن به اهمیت سادگی در نگرش کوپرنیکْ ناممکن است، زیرا او خود تجربه نمی کرد. به همین سبب نمی توانیم نظریه او را بر پایه مبانی تجربی بپذیریم. کوپرنیک از بطلیموس بیشتر تبیین نمی کرد. اگر تنها معیار ما برای پذیرش یک نظریه معقولیت باشد، نظریه بطلیموس درست به اندازه نظریه کوپرنیک معقول و پذیرفتنی است، منتهی ما نمی توانیم نظریه اش را صرفاً بر پایه مبانی منطقی بپذیریم. استفاده بطلیموس از ریاضیات برای او مهم بود، ولی همین استفاده از ریاضیات گمراه کننده نیز بود. و البته فقط ریاضیات نبود که باعث شد نظریه او اهمیت پیدا کند. نکته آخر اینکه حتی بدیع و ابتکاری بودن مفتاح نظریه کوپرنیک محسوب نمی شود. در گذشته دیده ایم که این رأی وجود داشت که زمین می گردد، به دور خورشید هم می گردد، ‌و بارها با این نگرش برخورد کرده ایم که مفتاح طبیعت ریاضیات است. مفتاح نظریه کوپرنیک و اهمیت آن، در توانمندی اش برای گرد آوردن کلّ دانش اخترشناختی پیشین و بهره جستن از آن برای گشودن افق های نو و گسترده است. در سرتاسر چند قرن بعدی، این الگو بکرات دیده خواهد شد.

ریاضیات

کوپرنیک به نظریه خود باور داشت، و این باور را هم پیش از هر تأیید مشاهده ای داشت. بازتاب این باور، ایمان او به ریاضیات بود. در روزگار او، اخترشناسی، ‌شاخه ای از ریاضیات، خاصه هندسه، محسوب می شد. ایمان کوپرنیک به ریاضیاتْ دستاورد جانبداری او از آیین فیثاغورس بود، نگرشی که عالم را بالمأل ساخته شده از واحدهای هندسی می دانست. این همان نگرشی است که در تیمائوس افلاطون عرضه شده است. آشنایی کوپرنیک با آیین فیثاغورس احتمالاً ثمره حشر و نشر او با معلم ایتالیایی اش،‌ دومینیکوس ماریا دِنووارا(20) بود. نووارا عملاً خود را فیثاغورسی می نامید.
یکی از مفروضات آیین فیثاغورسی این است که مفاهیم ریاضی به اشیاء واقعی را جمع می شوند، همان گونه که اسامی به موجودات راجع می شوند. بنابراین نه فقط افرادی وجود دارند که با اسامی حسن، حسین و مجید انطباق دارند، بلکه موجوداتی هستند که با مفاهیم ریاضی تطابق دارند. اگر کسی این مفاهیم ریاضی و روابط فیمابین آنها را بشناسد، می تواند ارتباطاتی را که در عالم است نیز بشناسد. علم به ریاضیات همانا علم به واقعیت است.
اکنون ببینیم این نظر چگونه در عمل پیاده می شود. فرض کنید بیست حلب روغن داریم و به ما گفته اند که هر حلب حاوی 567گرم روغن است. با ضرب کردن به دست می آوریم- حتی پیش از آنکه همه را یک یک حساب کنیم- 11340گرم روغن داریم. بعد همه این روغن ها را در یک ظرف بزرگتر که با درجات 2835 گرمی مدرج شده است، می ریزیم. انتظار ما این است که روغن تا درجه 11340 گرم بالا بیاید. عملاً باید چنین چیزی رخ دهد. حال اگر پس از خالی کردن روغن در ظرف بزرگتر، ‌ببینیم که تا 8505 گرم بالا آمده است، فرض بی درنگ ما این است که در محاسبه اصلی و اولیه ما اشتباهی رخ داده است. این امر ایمان ضمنی ما را به ریاضیات به ثبوت می رساند. ما یا باید بپذیریم که 20 حلب روغن نداشته ایم، یا همه یا برخی از حلب ها کاملاً پر نبوده اند.
برای رفع بدگمانی خود، مجدداً روغن را به داخل حلب ها می ریزیم. فرض کنید پس از اینکه این کار را کردیم، ببینیم 8505 گرم روغن، بیست حلب روغن ما را که هرکدام 567 گرم جا دارند و فی المجموع 11340 گرم روغن را در خود جای می دهند، پر کند. این رویداد هر قدر هم که عجیب باشد، در مقام تمثیل هیچ چیز ناممکنی در آن نیست. این نوع مثالهای عجیب و غریب نه تنها قابل تصور است، ‌بلکه عملاً به شکلی دیگر در برخی از داستانهای انجیل اتفاق می افتد.

یادآوری:

برخی از خوانندگان بسادگی امکان مثالی را که زدم، نفی می کنند. این نشان دهنده آن است که آنها همان ایمانی را به آیین فیثاغورسی دارند که کوپرنیک داشت. ممکن است هرگز به ذهن آنها خطور نکرده باشد که ما از طریق مشاهده وارد ریاضیات نمی شویم. برخلاف، ریاضیات، در همه اشکال و صور آن رشته ای کاملاً انتزاعی است که لزومی ندارد هیچ وجه تشابهی با واقعیت داشته باشد.
تا اینجا مثالهایی را از حساب برگزیده ایم. کوپرنیک در درجه اول و عملاً با هندسه سروکار داشت. تشخیص این مطلب که سروکار هندسه اقلیدسی با اشکال ایده آلی دایره، مثلث و بیضی است، امر سهل و ساده ای است. اما چه تضمینی هست که اشیایی که در طبیعت هست از حیث شکل ایده آل باشند؟ در واقع، بیشتر آنها نیستند.

پایگاه واژه های متریک

هنگام بحث از نگرشهای کوپرنیک در خصوص ریاضیات بطور اعم و در باب هندسه بطور اخص، عملاً در بحث از یکی از مسائل مهم در فلسفه علم، یعنی پایگاه واژه های متریک، وارد می شویم. مطلب بطور مختصر از این قرار است که، ما با این سؤال روبرو هستیم؛ نقش ریاضیات و واژه های متریک( واژه های سنجش)‌در تبیین علمی چیست؟ آیا این واژه ها آن چنان که بیکن می گوید ادوات مناسبی هستند، یا آن چنان که کوپرنیک برحسب ظاهر اشاره دارد مراجعی هستند که بدانها موجودات بالفعل را ارجاع می دهند؟ در اینجا سودمندی یا ربط ریاضیات به تبیین علمی مورد بحث ما نیست.
تاکنون در ردّ این نظر که واژه های متریک باید مراجع موجودات واقعی و بالفعل باشند، ادلّه ای آورده ایم. در این ارتباط ما سه دلیل ارائه کرده ایم: یکم، بسیاری اوقات هیچ تشابهی میان مفاهیم بالفعل ریاضی و موجودات واقعی( تا جایی که نامشخص و نامعین باشند) وجود ندارد. مثلاً هیچ شیءِ مادی نیست که متناظر به بی نهایت یا ریشه دوم منهای 1 باشد. واقع مطلب این است که ما می توانیم اعداد را الی غیرالنهایه محاسبه کنیم، ‌ولی این بدان معنا نیست محاسبه الی غیرالنهایهْ در طبیعت وجود دارد. دوم، هیچگونه تضمین و هیچ گونه دلیلی وجود ندارد که طبیعت باید با دستگاههای ریاضی ما تطابق داشته باشد. چنانکه بعداً خواهید دید، در بحث از هندسه اقلیدسی، در قرن نوزدهم، دانشمندان عملاً ملزم به ابداع هندسه های نوینی شدند. سرانجام، در برخی از سطوح اختلافی وجود دارد میان موضع گیری ریاضی و موضع گیری های متعارف بالفعل. موردی را در نظر بگیرید که ما دو قطره آب را به دو قطره آب می افزاییم. موضع ریاضی ما در این خصوص چهار قطره آب است. در حالی که محصول فیزیکیِ بالفعل در اینجا یک قطره آب بزرگتر است.

یادآوری:

برخی خواهند گفت اگر حجم را حساب کنید چهار برابر حجم اولیه را خواهد داشت، به این ترتیب تطابق هم محفوظ می ماند. کاملاً صحیح است، ولی مسأله همچنان باقی است، زیرا مسأله ای که مادر بادی امر داشتیم نسبت افزایشی قطرات آب بود نه حجم فزاینده آب. در مورد قطرات، نمی توان انتظار تطابق داشت. بدین ترتیب، ممکن است ریاضیات غیرقابل اطلاق به برخی انواع وضعیت های فیزیکی یا برخی از سطوح چنین وضعیت هایی باشد.
از سوی دیگر، فرض کنید قرار باشد استفاده از واژه های متریک را به منزله فرضیه ای که تصریح می کند موجودات مادی در عالم دارای خاصه ها یا نسبتهای ریاضی اند، مطرح سازیم. در این صورت می توانیم ریاضیات را به کار بگماریم و پاسخ های محتملی را در خصوص خاصه ها و نسبتهایی که هنوز پی نبرده ایم، یا رسیدگی نکرده ایم یا حتی نمی شناسیم، پیشنهاد کنیم. این گونه استفاده از ریاضیات مشعر به تجربه های جدیدی است که می باید مورد تحقیق قرار گیرند. بدین معنی، استفاده از ریاضیات هیچ شأن خاصی ندارد و روی هم رفته همانند دیگر فرضیه ها خواهد بود.(بعداً که به کپلر و گالیله برسیم، از رشد و اهمیت ریاضیات به تفصیل بحث خواهیم کرد).

پیامدهای انقلاب کوپرنیکی

در بحث از کوپرنیک، مفهوم انقلاب را می توان به چند معنی در نظر گرفت. از حیث آنکه واژه انقلاب، به انقلاب سیارات مشعر است، کوپرنیک فرضیه علمی مهمی ابداع یا بازآفرینی کرد که برحسب آن توانست تبیینی ساده و یکپارچه از گروهی از پدیده ها، مانند کمان خورشید، طلوع و غروب آن و غیره، به دست دهد. این حادثه اندیشمندان بعدی مانند کپلر و گالیله را برانگیخت تا آزمایش هایی را ترتیب دهند که در نهایت منتهی به کشف واقعیت های تازه ای گردید. از حیث آنکه واژه انقلاب مشعر است به اندیشه های انقلابی، کوپرنیک انقلابی محسوب نمی شود. بیشتر اندیشه های او وام گرفته از پیشینیان و مدتهای مدید قبل از او وجود داشته اند. وانگهی، اندیشه هایش تأثیر آنی نداشتند و برانگیزاننده نبودند. تنها پس از 70 سال بعد از او بود که همه نیروی اندیشه اش اثر بخشید و از این پس بود که گالیله آنها را نافذ گردانید.
نخستین پیامدی که غالباً از نظریه کوپرنیک استنتاج شده است این است که، زمین مرکز عالم نیست. کوپرنیک بود که با نفی جایگاه کانونی انسان در کیهان، باعث شد شأن والای او تا حدی تنزل پیدا کند. این گونه پیامد توسط برت استخراج شده است، که جهد بلیغ می ورزد تا از رأیی در خصوص همگونی جهان نگری قرون وسطایی( همگونی ای که درواقع وجود نداشت و هیچ گاه و در هیچ دوره ای وجود ندارد) و از فروریختن این نگرش و از خودبیگانگی انسان که ملازم با پیدایش علم نوین است، دفاع کند. اگر برخی کسان چنین پیامدی را استخراج کرده اند، در مقابل، بسیاری دیگر پیامدی کاملاً متضاد با آن را استنباط کرده اند. این گروه اخیر، کوپرنیک را کسی می دانند که منزلت انسان را رفعت بخشید. تا قبل از زمان کوپرنیک، ‌ستارگان و سایر اجرام آسمانی را یا به صورت ایزدان، یا به صورت موجودات اشرف و اکمل از موجودات دنیوی زمین، می انگاشتند. از نظر خیلی ها کوپرنیک زمین را تا پایگاه یک جرم اعلی و اکمل، ارتقاء‌ بخشید.

یادآوری:

من فقط یک بار دیگر خطر تعمیم به کل ادوار تاریخی را تکرار می کنم. در ازای هر کسی که پیامدی را استخراج می کند، غالباً کس دیگری وجود دارد که پیامد متضاد با آن را استخراج می نماید.
چند پیامد دیگر نگرش کوپرنیک برای فهم دانش و دانشمندان متأخر، اهمیت خاص دارد. یکم، قرار گرفتن زمین در آسمان همراه با دیگر اجرام آسمانی، چونان حریفی مقتدر در برابر دوگانگی بین پدیده های طبیعی زمین و پدیده های آسمانی قد برافراشت. سنتی بوده است(بی استثنا)که دو نوع تبیین، برای دو نوع رویداد، مورد لزوم است: یکی برای رویدادهایی مانند ستارگان دنباله دار، ستارگان سرگردان و غیره، و دیگر برای رویدادهای اینجهانی(زمینی).
دوم، کوپرنیک باعث انگیزه ای بسیار نیرومند برای بهره جستن از ریاضیات در علم شد. ما فقط مجدداً خاطر نشان می کنیم که بیکن در این مطلب مناقشه کرد تا ثابت کند هیچ کس با این نگرش همداستان نخواهد شد. خوشبختانه بسیاری با آن همداستان شدند. روابط ریاضی- بر پایه این نگرش- مورد مطالعه قرار می گرفت و سپس در طبیعت بازرسی می شد. بدین ترتیب، مهم است به یاد داشته باشیم ریاضیات بود که بدین سان با مشاهده درآمیخت و به روشی پرقدرت مبدل گشت تا از رازهای طبیعت پرده برگیرد.
سوم، سومین مفهوم مهمی که کوپرنیک به نظریه علم خویش افزود، سادگی بود. سادگی بدل به هدف و دستاورد سترگ دانشمندان بعدی از قبیل کپلر، گالیله و نیوتون گردید تا به طور فزاینده ای تبیین های ساده تری عرضه کنند. یعنی آنها تبیین هایی عرضه داشتند که با قاعده های کمتر، پدیده های بیشتری را تبیین می کرد.

Copernicus,Nicholas,On the Revolutions of the Heavenly Spheres,translated by Chaarles Glenn Waallis,in Great Books of the Western World,Vol.16,pp.499-838.
Chicago:Encyclopedia Britannica,1952.
___,Three Copernican Treatises:The Commentariolus of Copernicus,The Letter Against Werner,The Narratio Prima of Rheticus.Translated by Edward Rosen. NewYork:Columbia University Press,1939.
Armitage,Angus,Sun,Stand Thou Still:The Life and Work of Copernicus the Astronomer.NewYork:Henry Schuman,Inc.,1947.
Burtt,E.A.,The Metaphysical Foundations of Modern Science.Garden City,N.Y:Doubleday Anchor Book,1932.Revised edition.See pp.36-56.
Cromie,A.C.,Medieval and Early Modern Science.Garden City.,N.Y:Doubleday Anchor Book,1959.Revised second edition.Vol.II,pp. 166-78.
Randall,Career,op.cit.,pp.311-15.
Singer,op.cit.,pp.212-14.

پی نوشت ها :

1.bare facts
2.general frame of refrence
3.intellectual background
4.Nicholas Copernicus
5.heliocentric universe
6.On the Revolutions
7.Comments
8.Rheticus
9.First Telling
10.Osiander
11.De Revolutionbus Orbium Coelestium(On the Revolutions of the Celestial Spheres)
12.revolution
13.real and apparent motion
14.arc of sun
15.parallax of the stars
16.Bessel
17.phases of Venus
18.visionary
19.forward and retorograde motion
20.Dominicus Maria de Novara

منبع: کاپالدی، نیکلاس (1377)، فلسفه علم، علی حقی، تهران: سروش (انتشارات صدا و سیما)، چاپ سوم: 1390.