در انتهای قرن شانزدهم، مدل ارسطو طی یکسری تحقیقات علمی، به شدت به چالش کشیده شد. در آن زمان، دانشمندان به دنبال روشهای جدید برای رسیدن به دانش منطقی از طبیعت بودند. دو چهره معروف که تلاش کردند تا روشهای علمی جدیدی ارائه کنند، بیکن و دکارت بودند. در این مقاله به سیر تاثیر گذاری این دو دانشمند در تولید علم در اواخر قرون وسطی خواهیم پرداخت.
تعداد کلمات 3595/ تخمین زمان مطالعه 18 دقیقه
رنه دکارت[4]، چهرهای است که از اهمیت بیشتری نسبت به بیکن برخوردار است. او در سال 1596 در خانوادهای اشرافی به دنیا آمد. سپس در مدرسه لافلش[5] که توسط یسوعیون تاسیس شده بود، شروع به تحصیل کرد و بعدها در دانشگاه پواتیه[6] به تحصیل حقوق پرداخت. او مدتی نیز عضو ارتش هلند به فرماندهی موریس[7] بود و در جنگ استقلال این کشور نیز شرکت داشت. دکارت نیز سال 1619، خود را وقف فلسفه و ریاضیات کرد. کارهای او از سال 1628، زمانی که او برای همیشه به هلند نقل مکان کرده بود، آغاز شد. عقاید دکارت درباره مکانیک، در کتاب جهان گردآوری شدهاند. این کتاب در سال 1630 نوشته شده ولی تا سال 1664، پس از مرگ او، انتشار پیدا نکرد. در سال 1637، او کتابی درباره فلسفه به نام گفتار در روش درست به کار بردن عقل منتشر کرد. او عقاید فلسفی خود را در کتابی دیگر به نام اصول فلسفه بیشتر توضیح داد. این کتاب که به زبان لاتین نوشته شده در سال 1644 منتشر شد و نسخه فرانسوی آن نیز در سال 1647 انتشار یافت. دکارت عقیده داشت که به آنچه حواس انسان ارائه میکند، نمیتوان اطمینان داشت و تنها از راه عقل محض است که شناخت حقیقی و مطمئنی حاصل میشود. او میگوید: «جهان وجود دارد چرا که من به صورت ناخودآگاه و بدون تلاش ارادی، آن را درک میکنم.» او غایتشناسی ارسطو را مبنی بر اینکه اشیاء هر آنچه هستند، هستند و برای مقصود و علت خاصی به وجود نیامدهاند را قبول نداشت. او همچنین وجود نیروهای نامرئی در طبیعت را رد کرد. دکارت جزو اولین کسانی بود که ریاضیات را وارد حوزه فیزیک کرد، ولی او هم مثل افلاطون، بیش از حد به صحت و درستی قوانین ریاضیاتی پایبند بود. در بخش اول از کتاب اصول فلسفه با عنوان اصول دانش بشری دکارت نشان میدهد که چگونه اصول بنیادی علمی را میتوان از تفکر محض، استنتاج کرد. او میگوید: «میتوانیم تنها به بصیرت طبیعی و قدرت ذهنی که خداوند به ما اعطا کرده، اطمینان کنیم چرا که گمراه کردن انسان با ذات مقدس الهی مغایرت دارد.»
دکارت قبول داشت که به کارگیری اصول بنیادی فیزیک در یک سیستم خاص، در صورتی که اطلاعات کافی در مورد جزئیات آن وجود نداشته باشد، میتواند با عدم قطعیتهایی همراه باشد. در بحث اخترشناسی، دکارت در بخش سوم کتاب اصول فلسفه نظریات مختلفی درباره ماهیت سیارات ارائه میکند، او همچنین از مشاهدات گالیله از سیاره زهره صحبت میکند و آن را دلیل برتری مدل گالیله، کوپرنیک و تیکو، نسبت به مدل بطلمیوسی میداند. این گفتار خلاصه از زندگی دکارت، خیلی عقاید او را آشکار نمیکند. دیدگاه فلسفی او، بسیار مورد تمجید و ستایش فیلسوفان، به ویژه در فرانسه قرار گرفته است. ولی جالب اینجاست که کسی که ادعا میکند روش درست کسب علم و دانش را آموخته، چقدر در مورد مسائل مختلف طبیعی در اشتباه بوده است. او به اشتباه عقیده داشت که زمین دوکی شکل است (یعنی مسافت بین دو قطب زمین، بیشتر از مسافت خط استوای آن است). دکارت نیز مثل ارسطو به اشتباه تصور میکرد که خلاء وجود ندارد. او همچنین به اشتباه تصور میکرد که نور به صورت آنی جابهجا میشود. دکارت در مورد حرکت سیارات روی مدارهای صلب، نیز در اشتباه بود. اشتباه دیگر او این بود که تصور میکرد غده صنوبری مغز، جایگاه روح و مسئول آگاهی انسان است. او در مورد پایستگی انرژی در زمان برخورد میان اجسام دیدگاه درستی نداشت. او همچنین در اینباره که سرعت سقوط جسم با فاصله سقوط آن نسبت مستقیم دارد، در اشتباه بود و سرانجام پس از مشاهده چندین گربه دوستداشتنی خانگی میتوانم بگویم دکارت در این مورد هم که حیوانات فاقد آگاهی و احساساند، نیز کاملاً اشتباه میکرد.
ولتر نظر مشابهی درباره دکارت دارد: او (دکارت) اشتباهات زیادی درباره ماهیت روح، وجود خداوند، موضوع ماده، قوانین حرکت و ماهیت نور داشته است. او تنها ایدههای خود را قبول داشت، عناصر خود را به وجود آورد، دنیای خود را ساخت و انسان را براساس تفکرات خود تعریف کرد. انسان دکارتی از انسان واقعی، فاصله زیادی دارد. اشتباهات علمی دکارت، تأثیری در کارهای کسانی که درگیر مسائل اخلاقی، فلسفی یا ماوراءطبیعی هستند، ندارد؛ ولی از آنجا که او درباره «روشهای کاملاً عقلانی در جهت رسیدن به دانش واقعی» سخن گفت، اشتباهات مکرر او در دستیابی به حقیقت، روی فلسفه او نیز سایه انداخت. بدون شک، استنتاج، اهمیتی را که دکارت برای آن قائل شده ندارد. حتی بزرگترین دانشمندان هم دچار اشتباه میشدند.
یکی از موفقیتهای بزرگ دکارت، ابداع یک شیوه نوین ریاضیاتی است که امروزه آن را به نام هندسه تحلیلی میشناسیم. در این شاخه، اشکال هندسی و روابط میان آنها، از طریق معادلات جبری، بیان میشوند.
مهمترین کار دکارت در زمینه فیزیک، مطالعه درباره اپتیک (فیزیک نور) بوده است. این رابطه، خیلی قبل از دکارت، به صورت تجربی در سال 1621 توسط داین ویلبورد اسنل[8] و شاید قبلتر از او، توسط توماس هریوت[9] انگلیسی به دست آمده باشد. همچنین یکی از دانشمندانی عرب به نام ابن سهیل در قرن دهم ادعا کرده که از این رابطه آگاه بوده است. ولی دکارت اولین کسی بود که این رابطه را منتشر کرد. امروزه این رابطه را تحت عنوان قانون اسنل میشناسند به غیر از فرانسه که آن را به دکارت نسبت میدهند. فهم اینکه دکارت چگونه به قانون انکسار دست پیدا کرده کار دشواری است، شاید دلیل آن این باشد که دکارت چه در چگونگی استنتاج این قانون و چه در نتایج آن، از مفهوم سینوس در مثلثات استفاده نکرده بلکه معادلات خود را به شکل عبارت هندسی نوشته و از مفهوم سینوس که توسط البتانی در قرن هفتم ارائه شده، استفاده کرده است. دکارت این قانون را با مقایسه برخورد یک توپ تنیس با تور یا یک پارچه به دست آورد. وقتی توپ به تور میخورد، بخشی از سرعت خود را از دست میدهد ولی تور هیچ تأثیری روی اجزای دخیل در سرعت توپ ندارد. این فرضیه منجر به نتایج بالا شد. نسبت سینوسی زاویهای که توپ قبل و بعد از برخورد با تور میسازد، همان ثابت مستقل از زاویه n است هر چند این نتیجهگیری در بحثهای دکارت دیده نمیشود، ولی خود دکارت باید متوجه آن شده باشد. چرا که با به دست آوردن مقدار صحیح n او توانست مقادیر عددی کم و بیش درستی در نظریه رنگینکمان خود، به دست آورد. دکارت در به دست آوردن این قانون، در دو جا اشتباه کرده است. مسلم است که نه توپ، نور است و نه صفحهای که آب و هوا را از هم جدا میکند یک تور نازک. پس این مقایسه در کل اشتباه است. بخصوص برای دکارت که تصور میکرد بر خلاف توپ تنیس، سرعت نور بینهایت است. بهعلاوه، این تشبیه باعث شد تا دکارت مقدار اشتباهی برای n محاسبه کند. در مورد توپ تنیس فرض او بر این بود که n برابر است با نسبت سرعت توپ در محیط B () پس از عبور از تور، به سرعت توپ در محیط A () قبل از برخورد با تور. البته سرعت توپ در برخورد با تور کاهش پیدا میکند، بنابراین کوچکتر ازبوده و نسبت آنها یعنی n نیز از 1 کمتر خواهد شد. اگر این در مورد نور نیز صادق باشد به این معنی است که زاویه انکسار نور با صفحه عمودی بزرگتر از زاویه برخورد با صفحه عمودی خواهد بود. دکارت این را میدانست و حتی یک نمودار برای نشان دادن مسیر انحنای توپ از صفحه عمودی تهیه کرد. دکارت همچنین میدانست که این موضوع برای نور صدق نمیکند چرا که از زمان بطلمیوس مشاهده شده بود که نوری که از هوا وارد آب میشود به سمت خط عمود بر سطح آب منحرف میشود، بنابراین سینوس i بزرگتر از سینوس r و در نتیجه n بزرگتر از 1 میشود. ولی در یک بحث سخت و خشن که من از آن چیزی نمیفهمم، دکارت ادعا میکند که نور با سرعت بیشتری در آب نسبت به هوا، حرکت میکند، بنابراین n نور بزرگتر از 1 است، اشتباه در محاسبه مقدار n برای خود دکارت خیلی مهم نبود، چرا که او مقدار n را از آزمایشها (شاید از محاسبات ارائه شده توسط بطلمیوس) به دست آورده که در آنها مقدار n بیشتر از 1 در نظر گرفته شده بود. ریاضیدانی به نام پیر دوفرما[10] (1665 ـ 1601) توانست قانون قابل قبولتری از انکسار نور ارائه کند. او از قانون برابری زوایا در انعکاس نور که توسط هیرو اسکندرانی به دست آمده بود استفاده کرد، اما اینبار با این فرض که پرتوی نور، از زمان کوتاهتری برای پیمودن مسیر استفاده میکند، نه اینکه مسافت کوتاهتری را طی کند. این فرضیه منجر به ارائه فرمول دقیقی شد که در آن n نسبت سرعت نور از محیط A به نسبت سرعت آن در محیط B است و بنابراین زمانی که A هوا و B شیشه یا آب باشد، n از 1 بزرگتر خواهد شد. دکارت هیچگاه نمیتوانست چنین فرمولی به دست آورد چرا که از نظر او نور به صورت آنی حرکت میکند.
بیشتر بخوانید: روش فرانسیس بیکن
دکارت از قانون شکست نور یک استفاده هوشمندانه کرد: در مبحث هواشناسی او از رابطه میان زاویه ورودی و زاویه شکست نور، در توضیح پدیده رنگینکمان استفاده کرد. این شاهکار علمی دکارت به شمار میرود. ارسطو عقیده داشت که وقتی نور آفتاب توسط قطرات ریز باران در هوا انعکاس پیدا میکند، رنگهای رنگینکمان شکل میگیرند. هم الفارسی و هم دیتریچ فریبرگ در قرون وسطی متوجه شده بودند که رنگهای رنگینکمان به خاطر شکست نور خورشید هنگام برخورد با قطرات معلق باران در هوا به وجود میآیند، ولی هیچکس تا قبل از دکارت نتوانست توضیح کمی و دقیقی از این پدیده ارائه کند. دکارت آزمایشی ترتیب داد و از یک گوی شیشهای پر از آب به عنوان یک قطره باران استفاده کرد. او متوجه شد که وقتی نور خورشید از جهات مختلف به گوی شیشهای میتابد، نوری که از گوی در زاویه حدود 42 درجه خارج میشود کاملاً قرمز و پررنگتر از بقیه رنگهاست. او نتیجه گرفت که قوس رنگینکمان (یا حداقل رنگ قرمز آن) در آسمان به این خاطر است که زاویه میان خط دید رنگینکمان و جهت آن نسبت به خورشید، حدود 42 درجه است. دکارت فرض کرد که نور خورشید هنگام ورود به قطره باران در اثر انکسار دچار خمیدگی شده و از پشت قطره منعکس میشود و هنگامی که نور از قطره خارج و به هوا باز میگردد، مجدداً در اثر انکسار، خمیده میشود. ولی چه چیزی میتواند بازتاب 42 درجهای نور توسط قطره باران را به خوبی توضیح دهد؟ دکارت برای پاسخ به این سؤال ورود پرتوهای نور را از ده جهت موازی و مختلف به یک قطره آب مورد مشاهده قرار داد. او این پرتوها را بر اساس آنچه امروزه، پارامتر برخورد (b) آنها مینامیم، طبقهبندی کرد. پارامتر برخورد، کوتاهترین فاصله تا مرکز قطره است که پرتو نور در صورتی که در اثر انکسار خمیده نشود، از مسیر مستقیم به آن میرسد. اولین پرتو باید در فاصلهای معادل ده درصد شعاع قطره (R) از مرکز آن عبور میکرد (یعنی 1R/0= b) و دهمین پرتو فقط باید با سطح قطره تماس پیدا میکرد (R=b) و پرتوی میانی باید فضایی میان این دو پرتو را طی میکرد. دکارت مسیر ورودی نورها را طوری تنظیم کرده بود که ابتدا هنگام ورود به قطره دچار انکسار و سپس انعکاس در پشت قطره و مجدداً هنگام ترک قطره، دچار انکسار شوند. او این آزمایش را با استفاده از قانون برابری زوایای انعکاس ارائه شده توسط اقلیدس و هیرو اسکندرانی و همچنین با استفاده از قانون انکسار نور خودش، انجام داد و شاخص انکسار (n) آب را محاسبه کرد. جدول زیر مقدار محاسبه شده زاویهبین پرتو خروجی و جهت برخورد آن را توسط دکارت برای هر کدام از این ده پرتو نشان میدهد. در چند صفحه بعدی، محاسبات من با استفاده از همان شاخص انکسار نیز آمده است.
(محاسبه دکارت) | (محاسبه مجدد) | |
1/0 | ’ | |
2/0 | ||
3/0 | ||
4/0 | ||
5/0 | ||
6/0 | ||
7/0 | ||
8/0 | ||
9/0 | ||
0/1 |
این هویگنس بود که نیروی لازم برای حفظ یک جسم در دایرهای با شعاع معلوم و سرعت مشخص را محاسبه کرد و این نیوتون بود که نام این نیرو را گرانش نامید. دکارت در سال 1649، برای تدریس به ملکه کریستینا، عازم استکهلم شد. شاید به خاطر سرمای شدید سوئد و اینکه دکارت باید هر روز صبح خیلی زود به ملاقات ملکه میرفت بود که یک سال بعد او نیز مثل بیکن بر اثر ذاتالریه از دنیا رفت چهارده سال بعد، کتابهای دکارت نیز به همراه کتابهای کوپرنیک و گالیله در زمره کتب ممنوع کلیسای کاتولیک قرار گرفت. نوشتههای دکارت در زمینه روش علمی، بیشتر مورد علاقه و توجه فیلسوفان قرار گرفته ولی گمان نمیکنم کارهای او نقش چندان مثبتی روی تحقیقات علمی (یا همانطور که قبلاً گفتیم روی کارهای علمی خودش) گذاشته باشند. نوشتههای او یک تأثیر منفی نیز داشتند. آنها درک و فهم فیزیک نیوتونی را در فرانسه به تعویق انداختند. روش به دست آوردن اصول علمی از برهان محض که در کتاب گفتار در روش... ارائه شدند، هیچگاه به درستی کار نکردند و هیچگاه هم نمیتوانستند به درستی کار کنند. هویگنس در دوران جوانی مرید دکارت بود ولی بعدها با مقایسه نتایج نظریات او با مشاهدات انجام شده متوجه شد که اصول علمی دکارت تنها فرضیاتی بیش نبودند. لارنس لودان[12] شواهدی مبنی بر بحث مربوط به شیمی در کتاب اصول فلسفه دکارت یافته است. این سؤال مطرح میشود که آیا دانشمندی بوده که از دکارت روش آزمایش کردن فرضیات خود را فراگرفته باشد؟ به نظر من این فرضیات خیلی بیشتر از دکارت درک و فهم شده بودند. چه کسی به جز گالیله توانست با استفاده از فرضیه شتاب یکنواخت از سقوط جسم به این نتیجه برسد که مسیر حرکت پرتاب سهمی است؟
ریچارد واتسون[13] نویسنده زندگینامه دکارت مینویسد: «بدون روش ارائه شده توسط دکارت مبنی بر تجزیه و تحلیل عناصر بنیادی، انسان هیچگاه موفق به ساخت بمب اتم نمیشد. ظهور علوم جدید در قرن هفدهم، روشنفکری قرن هجدهم، انقلاب صنعتی در قرن نوزدهم و بالاخره ساخت کامپیوترهای شخصی و افشای رمز و رازهای مغز همگی مرهون کارهای دکارت است.» دکارت فعالیتهای علمی زیادی در زمینه ریاضیات داشته ولی غلط است اگر تصور کنیم این نوشتههای دکارت بوده که منجر به پیشرفتهای عظیم اصول علمی گردیده است. دکارت و بیکن از آن دسته فیلسوفانی بودند که طی قرنها تلاش کردند تا روشهای مناسبی در صحت تحقیقات علمی ارائه دهند ولی هیچگاه موفق نشدند. ما علم و دانش را نه از طریق قوانین علمی، بلکه از طریق آزمایشهای علمی با آرزوی موفقیت آنها در توضیح پدیدههای طبیعی به دست آوردیم.
پی نوشت:
[1] - Francis Bacon
[2] - Trinity
[3] - Novum Organum
[4] - Rene Descartes
[5] - La Fleche
[6] - Poitiers
[7] - Maurice
[8] - Dane Willebrord Snell
[9] - Thomas Harriot
[10] - Pierre De Fermat
[11] ـ این فرمول با محاسبه مقدار به دست میآید. جایی که تغییرات اندک b، هیچ تغییری در ایجاد نمیکند، بنابراین با مقدار معیّن نمودار در برابر تخت میشود. این مقدار در حالتی است که به حداکثر مقدار خود میرسد. (هر انحنای کوچک که مثل نمودار در برابر حداکثری، به وجود میآید، باید در حالت بیشینه تخت شود.) مقادیر در محدودهای که منحنی در برابر تقریباً صاف است، با تغییر در ب قدار اندکی تغییر پیدا میکند، بنابراین پرتوهای نوری نسبتاً زیادی با مقدار در این محدوده وجود خواهند داشت.
[12] - Laurence Laudan
[13] - Richard Watson
منبع: کتاب در تبیین جهان، کنکاشی در پیشرفت و تکوین علوم جدید؛ استیون واینبرگ؛ مترجمان: یاشار مجتهدزاده، امیرنظام امیری؛ انتشارات سبزان، 1396.