نویسنده: آلبرت اینشتین
ترجمه: ناصر موفقیان
ترجمه: ناصر موفقیان
عقل، در قیاس با تکالیف پایان ناپذیری که بر عهده دارد، آشکارا کم توان است. براستی کم توان، بخصوص در قیاس با هوسها و شور و جوشهای بشری که، باید پذیرفت، حاکم بر ریز و درشت سرنوشت همه ما انسانهاست. با این حال، آثار زاییده درک و فهم از عمر نسلهای پرهیاهوی شتابزده فراتر می رود، و فروغ و گرمای تحرک بخش خود را بر قرنهای متوالی می پراکند. از این اندیشه تسلای خاطر بیابیم و، در این روزهای ناآرام، به خاطره نیوتن روی بیاوریم که سیصد سال پیش وجودش به بشریت ارزانی شد.
اندیشیدن به او، اندیشیدن به کارهای اوست. زیرا چنین مردی را فقط هنگامی می توان درک کرد که وی را همچون صحنه ای در نظر گیریم که مبارزه برای حقیقت جاودانی بر پهنه آن در جریان بوده است. مدتها پیش از نیوتن مغزهای پرتوان و جسوری بوده اند که می پنداشتند قاعدتاً باید این امکان وجود داشته باشد که به یاری استنتاجهای صرفاً منطقی از فرضیه های فیزیکی ساده، به تبیین قانع کننده پدیدارهای محسوس بپردازیم. اما نیوتن نخستین کسی بود که موفق شد به شالوده روشن و فرمولبندی شده ای دست یابد و، با اتکا بر آن، حوزه گسترده ای از پدیدارها را، از طریق تفکر ریاضی، به طور منطقی و سنجیدنی و همنوا با تجربه، آشکارا و قابل فهم سازد. در حقیقت شاید نیوتن این امیدواری را هم داشته است که شالوده بنیادین فیزیک وی، به مرور زمان کلید فهم همه پدیدارهای طبیعی را به دست دهد. شاگردانش ـ با اطمینانی بیش از خود وی ـ و همچنین پیروانش، تا پایان قرن هجدهم، دقیقاً به همین نحو می اندیشیدند. این اعجاز چگونه در مغز وی تحقق یافته بود؟ ای خواننده، این سؤال غیر منطقی را بر من ببخشای. چرا که اگر ما بتوانیم از طریق تعقل به حل مسئله «چگونه» بپردازیم، آنگاه دیگر موضوع اعجاز به مفهوم خاص کلام موردی نخواهد داشت. هدف هر نوع فعالیت تعقلی اصولاً این است که «اعجاز» را به چیزی قابل درک و فهمیدنی مبدل سازد. اگر در مورد خاصی که موضوع سخن ماست «اعجاز» تن به این تبدیل بدهد، احساس ستایش و تحسین ما در برابر مغز نیوتن به عالی ترین حد خود خواهد رسید.
گالیله، با تفسیر زیرکانه ساده ترین واقعیتهای تجربی، این حکم را صادر کرده بود که هر جسمی تا هر زمان که نیرویی خارجی بر آن اثر نگذاشته باشد، سرعت اولیه (و راستا)ی خود را حفظ خواهد کرد. بنابراین، اگر جسم سرعت (یا جهت حرکت) خود را تغییر دهد، این تغییر را باید منتسب به علت خارجی دانست.
برای کاربرد عملی این معلومات، نخست باید مفاهیم سرعت و میزان تغییر سرعت ـ یعنی شتاب هر نوع حرکت معین یک جسم مفروض فاقد بعد (نقطه مادی) ـ را با دقت ریاضی مورد سنجش قرار داد. همین تکلیف بود که نیوتن را به اختراع مبانی حساب دیفرانسیل و انتگرال کشاند.
همین در حد خود دستاوردی آفرینشگرانه و بسیار مهم بود. ولی نیوتن، به عنوان فیزیکدان، برای فرمولبندی قوانین عمومی حرکت به اختراع زبان مفهومی تازه ای نیاز داشت. او اینک می بایست این فرضیه را عنوان کند که شتاب هر جسم معین، چه از نظر اندازه و چه از نظر راستا، متناسب با نیرویی است که بر آن جسم وارد می شود. ضریب خاص این تناسب، که با توجه به قدرت شتابگیری هر جسم از ویژگیهای همان جسم محسوب می شود، از هر لحاظ می تواند بیانگر کیفیت مکانیکی جسم (فاقد بعد) نیز باشد. بدین ترتیب بود که مفهوم بنیادین جرم کشف شد.
همه مطالب پیش گفته را می توان ـ اگر چه با بیانی به غایت فروتنانه ـ فرمولبندی دقیق چیزی دانست که جوهر آن بر گالیله نیز آشکار شده بود ولی این فرمولبندی به هیچ وجه موفق به حل مسئله اصلی نشد. به عبارت دیگر، قانون حرکت فقط هنگامی جنبش جسم را مشخص و معین می کند که راستا و اندازه نیروی وارد بر آن در هر زمان معلوم باشد. بنابراین، مسئله به مسئله ای دیگر تحویل می یافت. چگونه باید نیروهای مؤثر [بر جسم] را کشف کرد؟ این مسئله برای هر مغز دیگری که از شهامت و جسارت نیوتن بی بهره می بود مایه ناامیدی می شد، چون تنوع تأثیراتی که به نظر می رسد اجسام عالم بر یکدیگر وارد می آورند سنجش ناپذیر است. افزون بر این، اجسامی که حرکتهایشان را در می یابیم، به هیچ وجه نقاط فاقد بعد یا، به عبارت دیگر، نقاط مادی قابل درک نیستند. با این هرج و مرج بیکران نیوتن چه بایست می کرد؟
اگر ارابه ای را که بدون اصطکاک بر سطحی افقی در حرکت است فشار دهیم، می توان نتیجه گرفت که نیرویی که ما بر آن وارد می کنیم به طور مستقیم وارد می شود. این، موردی آرمانی است که قانون حرکت از آن مشتق می گردد. اینکه در اینجا ما با نقطه ای فاقد بعد سروکار نداریم مطلب عمده ای به نظر نمی رسد.
اما هنگامی که جسمی در فضا سقوط می کند وضع از چه قرار است؟ جسمی که در حال سقوط آزاد است، هرگاه حرکت آن را به طور کلی در نظر بگیریم، تقریباً مشابه نقطه ای بدون بعد عمل خواهد کرد. شتاب آن رو به پایین خواهد بود. شتاب جسم، به عقیده گالیله، مستقل از ماهیت و سرعت جسم است. روشن است که کره زمین باید نقش قاطعی در وجود این شتاب داشته باشد. پس چنین می نمود که کره زمین، صرفاً با حضور خود، نیرویی بر جسم وارد می سازد. کره زمین از اجزای بیشماری تشکیل شده است. این فکر اجتناب ناپذیر به نظر می رسید که هر یک از این اجزا تأثیری بر جسم در حال سقوط وارد می آورد، و این تأثیرات با همدیگر ترکیب می شوند. پس، به نظر می آید که باید نیرویی باشد که اجسام صرفاً با حضور خودشان، از طریق فضا، بر یکدیگر وارد می آورند. چنین می نماید که این نیروها مستقل از سرعت هایند، و فقط به وضع نسبی و ویژگی کمّی اجسام مختلفی بستگی دارند که آنها را وارد می کنند. این ویژگی کمّی ممکن است تابع جرم جسم باشد، چون به نظر می رسد که جرم از دیدگاه مکانیکی مشخص کننده هر جسم است. این تأثیر عجیب اجسام دور از یکدیگر را می توان گرانش نامید.
حال برای شناخت دقیق این تأثیر فقط باید معلوم شود نیرویی که در جسم دارای جرم معین از فاصله معین بر یکدیگر وارد می آورند به چه اندازه است. و اما راستای این نیروها احتمالاً همان خطی است که دو جسم را به یکدیگر می پیوندند. سرانجام، چیزی که مجهول باقی می ماند فقط این است که این نیرو با فاصله بین دو جسم چه ارتباطی دارد. اما این یکی را نمی شد به طول لمی دانست. در این مورد می بایست به تجربه روی آورد.
و چنین تجربه ای در دسترس نیوتن بود. شتاب کره ماه از طریق مدار آن شناخته شده بود و می شد آن را با شتاب سقوط آزاد اجسام بر سطح زمین مقایسه کرد. علاوه بر این، حرکت سیارات در اطراف خورشید با دقت زیاد به وسیله کپلر (1) محاسبه شده و در قالب قوانین تجربی ساده ای گنجیده بود. بدین ترتیب، می شد دریافت که تأثیرات گرانشی ناشی از کره زمین و تأثیرات گرانشی ناشی از کره خورشید چه رابطه ای با عامل فاصله دارند. نیوتن دریافت که همه چیز را می توان با نیرویی تبیین کرد که به طور معکوس متناسب است با مجذور فاصله. و با این کشف، هدف در دسترس بود. علم مکانیک آسمانی زاده شده بود، و هزاران بار به وسیله خود نیوتن و آنان که پس از او آمدند، به تأیید رسید. ولی در مورد بقیه علم فیزیک وضع از چه قرار بود؟ گرانش و قانون حرکت نمی توانستند همه چیز را تبیین کنند. چه چیز موجب تعادل اجزای تشکیل دهنده جسم جامد می شود؟ نور را چگونه باید توضیح داد؟ پدیدارهای الکتریکی را چطور؟ با مطرح کردن نقاط مادی و نیروهایی از همه نوع که از فاصله دور عمل می کنند، ظاهراً می شد همه چیز را تا حدودی قابل استنتاج از قانون حرکت دانست.
این امید برآورده نشد، و اینک دیگر کسی باور ندارد که تمام مسائل را می توان بر این پایه حل کرد. با وجود این، تفکرات فیزیکدانان امروز به میزان زیادی ملهم از استنباطهای بنیادین نیوتن است. تا این لحظه هنوز امکان نداشته است که استنباط یکچارچه نیوتنی از عالم را با استنباط دیگری که همچنان جامع و یکپارچه باشد، جانشین کنیم. ولی مسلم این است، که هر چه تا اینجا به دست آورده ایم بدون سیستم روشن نیوتن ناممکن می بود.
افزارهای فکری و ذهنی لازم برای تکامل تکنیک جدید، به طور عمده، از رصد ستارگان حاصل شده است. در مورد سوء استفاده هایی که در روزگار ما از تکنیک جدید به عمل می آید، اذهان خلاقی همچون نیوتن همانقدر مسئولند که خود ستارگان ـ ستارگانی که اندیشه های اینگونه دانشمندان با تأمل درباره آنها به پرواز درآمد. گفتن این سخن لازم به نظر می رسد، چون در زمان ما احترام قایل شدن برای ارزشهای فکری و ذهنی، صرفاً به خاطر نفس آن ارزشها، دیگر آنچنان که طی قرنهای نوزایی اندیشه و تفکر معمول بود، رواج ندارد.
اندیشیدن به او، اندیشیدن به کارهای اوست. زیرا چنین مردی را فقط هنگامی می توان درک کرد که وی را همچون صحنه ای در نظر گیریم که مبارزه برای حقیقت جاودانی بر پهنه آن در جریان بوده است. مدتها پیش از نیوتن مغزهای پرتوان و جسوری بوده اند که می پنداشتند قاعدتاً باید این امکان وجود داشته باشد که به یاری استنتاجهای صرفاً منطقی از فرضیه های فیزیکی ساده، به تبیین قانع کننده پدیدارهای محسوس بپردازیم. اما نیوتن نخستین کسی بود که موفق شد به شالوده روشن و فرمولبندی شده ای دست یابد و، با اتکا بر آن، حوزه گسترده ای از پدیدارها را، از طریق تفکر ریاضی، به طور منطقی و سنجیدنی و همنوا با تجربه، آشکارا و قابل فهم سازد. در حقیقت شاید نیوتن این امیدواری را هم داشته است که شالوده بنیادین فیزیک وی، به مرور زمان کلید فهم همه پدیدارهای طبیعی را به دست دهد. شاگردانش ـ با اطمینانی بیش از خود وی ـ و همچنین پیروانش، تا پایان قرن هجدهم، دقیقاً به همین نحو می اندیشیدند. این اعجاز چگونه در مغز وی تحقق یافته بود؟ ای خواننده، این سؤال غیر منطقی را بر من ببخشای. چرا که اگر ما بتوانیم از طریق تعقل به حل مسئله «چگونه» بپردازیم، آنگاه دیگر موضوع اعجاز به مفهوم خاص کلام موردی نخواهد داشت. هدف هر نوع فعالیت تعقلی اصولاً این است که «اعجاز» را به چیزی قابل درک و فهمیدنی مبدل سازد. اگر در مورد خاصی که موضوع سخن ماست «اعجاز» تن به این تبدیل بدهد، احساس ستایش و تحسین ما در برابر مغز نیوتن به عالی ترین حد خود خواهد رسید.
گالیله، با تفسیر زیرکانه ساده ترین واقعیتهای تجربی، این حکم را صادر کرده بود که هر جسمی تا هر زمان که نیرویی خارجی بر آن اثر نگذاشته باشد، سرعت اولیه (و راستا)ی خود را حفظ خواهد کرد. بنابراین، اگر جسم سرعت (یا جهت حرکت) خود را تغییر دهد، این تغییر را باید منتسب به علت خارجی دانست.
برای کاربرد عملی این معلومات، نخست باید مفاهیم سرعت و میزان تغییر سرعت ـ یعنی شتاب هر نوع حرکت معین یک جسم مفروض فاقد بعد (نقطه مادی) ـ را با دقت ریاضی مورد سنجش قرار داد. همین تکلیف بود که نیوتن را به اختراع مبانی حساب دیفرانسیل و انتگرال کشاند.
همین در حد خود دستاوردی آفرینشگرانه و بسیار مهم بود. ولی نیوتن، به عنوان فیزیکدان، برای فرمولبندی قوانین عمومی حرکت به اختراع زبان مفهومی تازه ای نیاز داشت. او اینک می بایست این فرضیه را عنوان کند که شتاب هر جسم معین، چه از نظر اندازه و چه از نظر راستا، متناسب با نیرویی است که بر آن جسم وارد می شود. ضریب خاص این تناسب، که با توجه به قدرت شتابگیری هر جسم از ویژگیهای همان جسم محسوب می شود، از هر لحاظ می تواند بیانگر کیفیت مکانیکی جسم (فاقد بعد) نیز باشد. بدین ترتیب بود که مفهوم بنیادین جرم کشف شد.
همه مطالب پیش گفته را می توان ـ اگر چه با بیانی به غایت فروتنانه ـ فرمولبندی دقیق چیزی دانست که جوهر آن بر گالیله نیز آشکار شده بود ولی این فرمولبندی به هیچ وجه موفق به حل مسئله اصلی نشد. به عبارت دیگر، قانون حرکت فقط هنگامی جنبش جسم را مشخص و معین می کند که راستا و اندازه نیروی وارد بر آن در هر زمان معلوم باشد. بنابراین، مسئله به مسئله ای دیگر تحویل می یافت. چگونه باید نیروهای مؤثر [بر جسم] را کشف کرد؟ این مسئله برای هر مغز دیگری که از شهامت و جسارت نیوتن بی بهره می بود مایه ناامیدی می شد، چون تنوع تأثیراتی که به نظر می رسد اجسام عالم بر یکدیگر وارد می آورند سنجش ناپذیر است. افزون بر این، اجسامی که حرکتهایشان را در می یابیم، به هیچ وجه نقاط فاقد بعد یا، به عبارت دیگر، نقاط مادی قابل درک نیستند. با این هرج و مرج بیکران نیوتن چه بایست می کرد؟
اگر ارابه ای را که بدون اصطکاک بر سطحی افقی در حرکت است فشار دهیم، می توان نتیجه گرفت که نیرویی که ما بر آن وارد می کنیم به طور مستقیم وارد می شود. این، موردی آرمانی است که قانون حرکت از آن مشتق می گردد. اینکه در اینجا ما با نقطه ای فاقد بعد سروکار نداریم مطلب عمده ای به نظر نمی رسد.
اما هنگامی که جسمی در فضا سقوط می کند وضع از چه قرار است؟ جسمی که در حال سقوط آزاد است، هرگاه حرکت آن را به طور کلی در نظر بگیریم، تقریباً مشابه نقطه ای بدون بعد عمل خواهد کرد. شتاب آن رو به پایین خواهد بود. شتاب جسم، به عقیده گالیله، مستقل از ماهیت و سرعت جسم است. روشن است که کره زمین باید نقش قاطعی در وجود این شتاب داشته باشد. پس چنین می نمود که کره زمین، صرفاً با حضور خود، نیرویی بر جسم وارد می سازد. کره زمین از اجزای بیشماری تشکیل شده است. این فکر اجتناب ناپذیر به نظر می رسید که هر یک از این اجزا تأثیری بر جسم در حال سقوط وارد می آورد، و این تأثیرات با همدیگر ترکیب می شوند. پس، به نظر می آید که باید نیرویی باشد که اجسام صرفاً با حضور خودشان، از طریق فضا، بر یکدیگر وارد می آورند. چنین می نماید که این نیروها مستقل از سرعت هایند، و فقط به وضع نسبی و ویژگی کمّی اجسام مختلفی بستگی دارند که آنها را وارد می کنند. این ویژگی کمّی ممکن است تابع جرم جسم باشد، چون به نظر می رسد که جرم از دیدگاه مکانیکی مشخص کننده هر جسم است. این تأثیر عجیب اجسام دور از یکدیگر را می توان گرانش نامید.
حال برای شناخت دقیق این تأثیر فقط باید معلوم شود نیرویی که در جسم دارای جرم معین از فاصله معین بر یکدیگر وارد می آورند به چه اندازه است. و اما راستای این نیروها احتمالاً همان خطی است که دو جسم را به یکدیگر می پیوندند. سرانجام، چیزی که مجهول باقی می ماند فقط این است که این نیرو با فاصله بین دو جسم چه ارتباطی دارد. اما این یکی را نمی شد به طول لمی دانست. در این مورد می بایست به تجربه روی آورد.
و چنین تجربه ای در دسترس نیوتن بود. شتاب کره ماه از طریق مدار آن شناخته شده بود و می شد آن را با شتاب سقوط آزاد اجسام بر سطح زمین مقایسه کرد. علاوه بر این، حرکت سیارات در اطراف خورشید با دقت زیاد به وسیله کپلر (1) محاسبه شده و در قالب قوانین تجربی ساده ای گنجیده بود. بدین ترتیب، می شد دریافت که تأثیرات گرانشی ناشی از کره زمین و تأثیرات گرانشی ناشی از کره خورشید چه رابطه ای با عامل فاصله دارند. نیوتن دریافت که همه چیز را می توان با نیرویی تبیین کرد که به طور معکوس متناسب است با مجذور فاصله. و با این کشف، هدف در دسترس بود. علم مکانیک آسمانی زاده شده بود، و هزاران بار به وسیله خود نیوتن و آنان که پس از او آمدند، به تأیید رسید. ولی در مورد بقیه علم فیزیک وضع از چه قرار بود؟ گرانش و قانون حرکت نمی توانستند همه چیز را تبیین کنند. چه چیز موجب تعادل اجزای تشکیل دهنده جسم جامد می شود؟ نور را چگونه باید توضیح داد؟ پدیدارهای الکتریکی را چطور؟ با مطرح کردن نقاط مادی و نیروهایی از همه نوع که از فاصله دور عمل می کنند، ظاهراً می شد همه چیز را تا حدودی قابل استنتاج از قانون حرکت دانست.
این امید برآورده نشد، و اینک دیگر کسی باور ندارد که تمام مسائل را می توان بر این پایه حل کرد. با وجود این، تفکرات فیزیکدانان امروز به میزان زیادی ملهم از استنباطهای بنیادین نیوتن است. تا این لحظه هنوز امکان نداشته است که استنباط یکچارچه نیوتنی از عالم را با استنباط دیگری که همچنان جامع و یکپارچه باشد، جانشین کنیم. ولی مسلم این است، که هر چه تا اینجا به دست آورده ایم بدون سیستم روشن نیوتن ناممکن می بود.
افزارهای فکری و ذهنی لازم برای تکامل تکنیک جدید، به طور عمده، از رصد ستارگان حاصل شده است. در مورد سوء استفاده هایی که در روزگار ما از تکنیک جدید به عمل می آید، اذهان خلاقی همچون نیوتن همانقدر مسئولند که خود ستارگان ـ ستارگانی که اندیشه های اینگونه دانشمندان با تأمل درباره آنها به پرواز درآمد. گفتن این سخن لازم به نظر می رسد، چون در زمان ما احترام قایل شدن برای ارزشهای فکری و ذهنی، صرفاً به خاطر نفس آن ارزشها، دیگر آنچنان که طی قرنهای نوزایی اندیشه و تفکر معمول بود، رواج ندارد.
پی‌نوشت‌ها:
1.Kepler
منبع:اینشتین آلبرت؛ (1387)، حاصل عمر: 44 مقاله و رساله از متفکری ممتاز، ناصر موفقیان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ ششم1389./ج
