نویسنده: نیکلاس کاپالدی
مترجم: علی حقی

زندگینامه

گالیلئو گالیلئی (گالیله) (1) در 1546 در پیزا (2) به دنیا آمد. در 1581 برای تحصیل طب به دانشگاه پیزا وارد شد. در ایتالیا همیشه این رسم و عرف وجود داشته است که در روزگاری که مراکز آموزشی متعدد وجود نداشته‌اند، مدارس طبی فاخری وجود داشته‌اند که خاستگاه اندیشه های تندرو (3) بوده‌اند. گالیله پس از ورود به دانشگاه بی درنگ شیفته ریاضیات گردید و از طب رویگردان شد. در واقع، او در 1589 استاد ریاضیات در دانشگاه پیزا شد. در 1592 به دانشگاه پادوا (4) - که چندین سال در آنجا اقامت داشت- عزیمت کرد. در پادوا بود که گالیله با سنت ارسطویی- که اسوه آن فردی مانند زابارلّا (5) بود- آشنا شد.

ارسطوگرایی در پادوا

نظریه علم ارسطو و کندوکاوهای علمی‌اش قرن‌های متمادی بر چشم انداز عقلی اروپا چیرگی داشت. ما شاهد موارد و مصادیق بی شماری از این چیرگی بوده‌ایم. لکن، ارسطو همیشه به یک گونه تفسیر نشده است، چنانکه باید بین انواع گوناگون روایت‌های تجدیدنظر شده افکار ارسطو تمایز قائل شویم.
ارسطوییانی که بر دانشگاه پادوا سیطره داشتند در درجه اول دلبسته فیزیک و نظریه کردار علمی (6) بودند. در فیزیک، ایتالیایی‌ها به جای مفهوم صورتْ بر مفهوم «نیرو» (7) تأکید داشتند. پیش از این در بیکن و کپلر اهمیت تبیین برحسب علل صوری را دیده‌ایم. گالیله تحت تأثیر این تأکید بر نیرو واقع شد و آن را به منزله یک مدل تبیین پذیرفت.
ارسطوییان پادوا همچنین تحت تأثیر بعضی از دیدگاههای ویلیام آکمی قرار گرفتند. آکم تأکید داشت که آنچه باید تبیین شود تغییر حرکت است نه خود حرکت. ارسطو در پی تبیین خود حرکت بود (در همین جا بیکن به راه ارسطو رفت زیرا بیکن حرارت را یکی از صور حرکت می‌دانست) در حالی که اینک تغییر در حرکت بود که نیازمند تبیین انگاشته می‌شد. حرکت به سادگی پدیده ای طبیعی قلمداد می‌شد.

زابارلّا:

یکی از اسلاف گالیله در پادوا، زابارلّا، نظریه ای را در خصوص روش علمی صورت بندی کرد که بعدها گالیله آن را حتی از نظر واژگان نیز پذیرفت. زابارلاّ تأکید داشت که مشاهده بی تمیز و مشوشْ علم نیست. علم عبارت است از تحلیل تعداد اندکی مشاهداتِ به دقت گزینش شده که بعداً بتوان از آنها به تعمیماتی دست یافت. پس از آنکه تعمیم صورت بندی شد، می‌توان آن را برای توضیح رویدادهای جزئی به کار گرفت. این کار روایت دقیق‌تر صورت بندی شده از دیدگاه خود ارسطو بود. حرکت از تعداد اندکی نمونه های به دقت تحلیل شده به تعمیم، تجزیه (8)، و از تعمیم به رویدادهای تبیین شده،‌ ترکیب (9) نامیده می‌شد. گالیله این واژگان را به عاریت گرفت.

ریاضیات

پیش از این اهمیت ریاضیات را در کوپرنیک و به خصوص در کپلر دیده‌ایم. در مورد این دو تن می‌توان این بحث را مطرح کرد که ریاضیات را- به منزله قسمی فیثاغورس گرایی- وارد قلمرو علم کردند. اما جنبه دیگری در ریاضیات هست که پذیرش آن را از سوی دانشمندان به صورت معقول‌تری تعلیل می‌کند. این جنبه عبارت است از کاربردهای عملی و تکنولوژیکی ریاضیات. در سه قلمرو عمده نه تنها از ریاضیات عملاً استفاده می‌شود بلکه در هر سه جا در عمل کامیاب بوده است. یکم، دریانوردی برای برآوردن نیازهایش به شناخت دقیقی از موضع اختران و چگونگی سنجش موضع آنان نیازمند بود. هم تیکو به راهه و هم کپلر در پراگ علاوه بر صورت بندی نظریه های نوین در باب عالم، به تهیه نقشه های دریایی اشتغال داشتند. دوم، برآوردن نیازهای مهندسان و پیشه وران از راه فرمول‌های ریاضی ابتدایی، تحقق می‌پذیرفت. از میان چنین مهندسانی لئوناردو داوینچی نابغه درخور ذکر است. سوم، پیروزی‌های سیاسی ولایات ایتالیا- همچون دیگر مناطق اروپا- غالباً بستگی به شهرهای دارای استحکامات و توپخانه های ابداعی نوین داشت. قطر باروها چقدر باید باشد تا در برابر توپ‌ها مقاومت کند؟ از چه زاویه ای توپ‌ها باید شلیک شوند تا بتوانند پرتابه های خود را بر فراز دیوارهای مستحکم پرتاب کنند؟ از میان ایتالیایی‌هایی که به صورت فعال به این محاسبات مشغول بودند، گالیله بود که هنگامی که در زرادخانه ونیز کار می‌کرد، یکی از آثار عمده‌اش را به نام گفتگو در باب دو علم نوین (10) نوشت.
اهمیت پس زمینه اندیشه ریاضی گالیله در این است که شالوده یا یکی از شالوده های روش وی را تشکیل می‌دهد. گالیله از مطالعه آثار اقلیدس و ارشمیدس پی به فرایندهای تحلیل و تألیف برد که آن را به عنوان همتای ریاضی تجزیه و ترکیبْ با هم درآمیخت. گالیله به جای تحلیل یا تجزیه، از طریق فرایند انتزاع، به معنی قرون وسطایی کلمه (به معنی بیکنی نیز) آن را به تحلیل ریاضی بدل کرد. به جای استفاده از ترکیب، صرفاً به عنوان یک قسم استدلال ساده، آن را بدل به استنتاج ریاضی کرد.

آثار

گالیله در 1609 از تلسکوپ اختراعی آلمانی‌ها اطلاع یافت. او بی درنگ خودش شروع به ساختن تلسکوپ کرد. لحظه ای به یادماندنی بود. گالیله با تلسکوپ ابتدایی خودش می‌توانست چیزهایی را مشاهده کند که هیچ کس پیش از او تا آن زمان مشاهده نکرده بود: دهانه آتش فشانهای ماه و قمرهای مشتری. برای اعلام این کشفیات به دنیا، کتاب پیام آور ستارگان (11) را نوشت (1610). این و آثار دیگری در زمینه اخترشناسی، گالیله را به پشتیبانی از نگرش خورشیدْمرکزی کوپرنیک، رهنمون کردند.
دومین اثر او، عیارسنج (12)، انتقادی نیشدار از اخترشناسی و اخترشناسان سنتی بود. در 1632، گفتگو در باب دو نظام بزرگ جهانی (13) را منتشر کرد. دو نظامی که مد نظر گالیله بود، پیداست نظامهای بطلیموسی و کوپرنیکی بودند. چون در سبک نگارش گفتگو از هنرمندی خود مایه گذاشته بود، از هر ترفند و تدبیری که می‌توانست، سود جست تا مباحثه بین دو نظام را به گونه ای بنمایاند که نظام بطلیموسی ریشخندآمیز و نظام کوپرنیکی موجه و درست جلوه نماید.

یادآوری:

جالب توجه است که عنوان اصلی نخستین کتابش Sidereus Nucius- «پیام از ستارگان» یا «پیام ستارگان» بود. وقتی کپلر کتاب گالیله را خواند به غلط عنوان آن را «پیام آور ستارگان» ترجمه کرد و این ترجمه غلط قبول عام یافت تا 1948 که با مساعی محققانه خانم تیمپانارو کاردینی (14) روشن شد که عنوان اصلی کتاب چه بوده است.
گالیله بعداً در زندگی‌اش از اخترشناسی روی به دانش مکانیک آورد. اثر بزرگ او در این دانش، گفتگو در باب دو علم نوین است (1638). گالیله هرچند سرانجام نابینا و زمینگیر شد، اما تا واپسین دم حیاتش در 1642، سال تولد نیوتون، همچنان به نوشتن ادامه داد.

تفتیش عقاید

هواخواهی گالیله از نظریه کوپرنیکی از سوی کلیسا فی نفسه تهدیدی تلقی نشد. کلیسا برای اخترشناسان این حق را قائل بود که این نظریه را به عنوان یک فرضیه صرف قلمداد کنند. مشکلْ گالیله بود که از این فراتر می‌رفت. گالیله استدلال کرد که اگر نظریه کوپرنیکی درست است، و او قطعاً بدان باور دارد، پس کتاب مقدس لاجرم در برخی مواضع نادرست تفسیر شده است. مثلاً وقتی یوشع، بنا به فرض، کاری کرد که خورشید در جنگ اریحا ساکن بایستد، این [عبارت] آشکارا بدین معنی است که این زمین بوده است که ساکن بر جای خود ایستاد، زیرا خورشید در همه حال ساکن بوده است. نگرش کلیسا به گالیله تا حدی تنگ نظرانه بود، چه او را متکلم- اخترشناس می‌دانست، ولی متکلم به تنهایی نه. در 16-1615 گالیله تحت فشار قرار گرفت که تعهد بسپارد دیگر نه کتاب مقدس را تفسیر کند نه فرضیه کوپرنیکی را به عنوان حقیقت تعلیم دهد.
وقتی گالیله تعهدش را نقض کرد و با انتشار گفتگو در باب دو نظام بزرگ جهانی این نزاع را دوباره زنده کرد، براستی خودش را به دردسر افکند. اولاً او تنها با فریب دوستش پاپ، راجع به محتوای کتابش، توانسته بود آن را چاپ کند. ثانیاً از لحن گزنده و نیشدارش علیه خود پاپ استفاده کرد. گالیله خیلی پیشروی کرده بود. در 1633، محاکمه و ملزم شد در ملاء عام از عقیده‌اش در مورد حرکت زمین تبری جوید. گویند گالیله پس از تبری، با خود نجوا می‌کرد: «Eppur si muove»- «ولی همچنان می‌گردد». درخور یادآوری است که مجازات گالیله، مجازاتی خفیف و موقتی بود.

اکتشافات اخترشناختی گالیله

تلسکوپ به وسیله آلمانی‌ها اختراع شد. گالیله به طریقی با این اختراع آشنا گردید و موفق به ساختن تلسکوپی مختص به خودش شد. او این تلسکوپ را «ژرف نگر» (15) نامید. این تلسکوپ از نه تا سی برابر بزرگ نمایی داشت. گالیله بعدها توفیق یافت ونیزیان را در مورد ارزش تلسکوپ متقاعد کند، از این راه که به آن‌ها نشان داد چگونه می‌توانند با آن ناوگان دشمن را قبل از آنکه به سواحل ونیز برسد، مشاهده کنند. با وجود خرده گیری مردم در مورد ارزش اخترشناختی تلسکوپ، ونیزی‌ها در مورد ارزش تکنولوژیکی و نظامی تلسکوپ متقاعد شدند.
گالیله تلسکوپش را برای بررسی اجرام آسمانی به کار انداخت و چیزهایی پیدا کرد که پیش از او هیچ کس دیگری ندیده بود. او یافته‌هایش را در پیام آور ستارگان، که به جای لاتین رسمی و ادیبانه به زبان بومی ایتالیایی نوشته شده بود، به رشته تحریر درآورد و منتشر کرد. گالیله بر مردم پسند شدن کامل این اثر اصرار داشت.
یکم، گالیله سطح ماه را مشاهده کرد. در رصد ماه، به جای آنکه سطحی یا کره ای صاف و صیقلی را ببیند، منظره ای دید که خیلی با مناظر زمین تفاوتی نداشت. سطح ماه دارای کوه‌ها، دره‌ها، پرتگاه‌ها و نظایر این‌ها بود. دیگر زمین نمی‌توانست به این اعتبار، یگانه انگاشته شود. در واقع، پیامد اصلی همه کشفیات تلسکوپی گالیله این بود که تمایزی را که میان زمین یگانه و اجرام آسمانی متفاوت با زمین ولی کامل وجود داشت، از بین برد. اگر ماه چنین چشم اندازی داشته باشد، چرا دیگر سیارات و ستارگان چنین چشم اندازی نداشته باشند؟ چرا حیات در اجرام آسمانی دیگر ممکن نباشد؟
دوم، گالیله تلسکوپش را به طرف کهکشان راه شیری برگرداند. پیش از این راه شیری صرفاً یک نوع توده ابری قابل رؤیت در شب بود. آنچه گالیله دید این بود که راه شیری مرکب است از ستارگان شمارش ناپذیر، ستارگان جدید، ستارگانی که هیچ گاه پیش از این دیده نمی‌شدند. اندیشه فلک ثوابت که در آسمان‌ها برای جلال خداوند و اعجاب انسان تعبیه شده بود، دیگر معتبر نبود. اجرام آسمانی کاملْ دیگر چندان کامل انگاشته نمی‌شدند.
سوم، گالیله خورشید را مشاهده کرد و دریافت که خورشید دارای «نقص‌هایی» است، همان‌هایی که ما امروزه لکه های خورشیدی می‌نامیم. از اینجا نتیجه گرفت که خورشید دارای حرکت وضعی خاص خود است، زیرا این لکه‌ها ناپدید می‌شوند و بعد مجدداً پدیدار می‌گردند. از این مهم‌تر، او یک بار دیگر، این اسطوره را که اجرام آسمانی کامل اند، از وجهه نظر خاصی ابطال کرد. چگونه خورشید می‌تواند کامل باشد، ولی دارای نقص‌هایی باشد؟
چهارم، گالیله توانست دو اعتراض به نظریه کوپرنیک را دفع کند. اعتراض اول این بود که کوپرنیک ماه را به جای آنکه گردنده به دور خورشید بداند، گردنده به دور زمین می‌دانست. این استثنا برای چیست؟ این پدیده شلخته در طبیعت خدا برای چیست؟ اعتراض دوم از ناحیه تیکو به راهه وارد شد. به راهه استدلال کرد اگر نظریه خورشید مرکزی کوپرنیک درست باشد، ستارگان باید ابعاد غول آسای فوق تصوری داشته باشند. در این صورت باید قطر برخی از ستارگان بزرگ‌تر از مداری باشد که زمین به دور خورشید می‌پیماید (مدار زمین 299274000 کیلومتر است). ستارگان باید به همین بزرگی می‌بودند، زیرا هیچ کس نمی‌توانست اختلاف منظری را مشاهده کند. نیز به همین دلیل است که ستارگان در سرتاسر مدار سالیانه زمین این گونه درخشان هستند. اگر قرار باشد، ستارگان این قدر بزرگ باشند، ظاهراً نباید تغییر موضع بدهند. کوپرنیک در پاسخ بدین مشکل پیشنهاد کرده بود ستارگان ممکن است به جای آنکه ابعاد بیکران داشته باشند، در فواصل بسیار دوری واقع شده باشند.
مشاهده تلسکوپی گالیله از دو حیث باعث اعتبار نگرش کوپرنیک گردید: یکم، ستارگانی که معمولاً رصد می‌شدند، هاله ای از نور پیرامون آن‌ها بود، زیرا از خود پرتوهای درخشان نورانی بسیاری متصاعد می‌کردند. به وسیله تلسکوپ می‌شد این هاله را از خود ستاره، که در این صورت کوچکتر به نظر می‌رسید، جدا کرد. دوم، دیدن ستارگان «نادیدنیِ» جدید بر گالیله و دیگران آشکار کرد که ستارگان باید در فواصل بسیار دوری باشند. برای همین بعضی از آن‌ها را نمی‌توان دید.
گالیله همچنین با رصدگیری هایش اندیشه کره آسمانی را ابطال کرد. او توانست ببیند که ستارگان در فواصل مختلفی واقع شده‌اند. بنابراین، دیگر امکان نداشت باور کند که همه آنها به یک اندازه هستند و یک فلک همگون ثابت محیط بر آن‌هاست.
هم چنین گالیله در مشاهده مشتری دریافت که سیاراتی به دور آن می‌گردند. امروزه می‌دانیم که این سیارات قمرهای مشتری هستند، اما در روزگار گالیله اخترشناسان سیارات گردنده به دور خورشید و قمرهای گردنده به دور یک سیاره را از هم تمیز نمی‌دادند. اگر مشتری می‌توانست سیاراتی داشته باشد که به دور آن می‌چرخند، پس ماه هم که به گرد زمین می‌چرخد هیچ چیز منحصر به فرد و یگانه ای ندارد. این‌ها شواهد تجربی بلامنازع گالیله برای نظریه کوپرنیک است. در همین مقطع، یکی از رخدادهای مشهور و شاید مطایبه آمیز تاریخ علم و تاریخ تفکر بشر اتفاق می‌افتد. گالیله از دیگران دعوت کرد که بیایند با تلسکوپش نگاه کنند تا کشفیاتش را تأیید کنند. او، به خصوص از دشمنان دیرینه‌اش، از جمله برخی ارسطوییان دانشگاه، دعوت به عمل آورد. سه گونه واکنش مختلف به دعوت گالیله نشان داده شد: یکم، برخی با تلسکوپ او نگاه کردند و عملاً قمرهای مشتری را مشاهده کردند. اما این افراد مدعی شدند آنچه دیده‌اند نتیجه نوعی حقه بازی و خطای بصری است که گالیله با طراری فراهم کرده است. دوم، بعضی دیگر که با تلسکوپ نگاه کردند، اظهار داشتند هیچ چیز غیرعادی ندیده‌اند. بسیار احتمال دارد این افراد راست گفته باشند. باید توجه داشته باشیم که تلسکوپ گالیله با معیارهای ما، تلسکوپی ابتدایی بود و مشاهده اخترشناختی مستلزم مهارتهای خاصی بود. سرانجام، و از همه جالب‌تر، دسته سوم بودند که به سادگی از اینکه با تلسکوپ نگاه بکنند امتناع ورزیدند. آن‌ها پیشاپیش «می‌دانستند» که هیچ چیزی را نخواهند دید.

یادآوری:

یکی از قانع کننده ترین دلایل برای قبول روش علمی و دستاوردهای پژوهش علمی این است که روش و دستاوردهای مذکور تأییدپذیر باشند. یعنی هرکس می‌تواند تجربه علمی را تکرار کند و با حواس خود شاهد صحت دعاوی علمی باشد. اما وقتی کسی مدعی می‌شود حقه ای در کار است و حقه بازی را هم اثبات می‌کند یا وقتی کسی صریحاً از التفات به شواهد حسی طفره می‌رود یا از تکرار تجربه امتناع می‌ورزد، هیچ کاری نمی‌توان انجام داد. در این جور موارد، یک مشکل روانشناختی پیش می‌آید. در خور توجه است اگر بتوانیم در باب امکانات یک روش یا گونه ای دلیل یا شاهد که مورد پذیرش همگان قرار خواهد گرفت، تأمل ورزیم. اما آیا چنین کاری منطقاً یا از لحاظ روانی ممکن است؟
یکی از ادله جدلی که در ردّ گالیله اقامه شد، جالب و حائز اهمیت است. هفت روز هفته به نام هفت سیاره یا جرم آسمانی نام گذاری شده‌اند. اینک یک معارض می‌توانست ادعا کند چون هفته هفت روز دارد، و بازاء آن هفت جرم آسمانی وجود دارد، امکان ندارد سیارات دیگری، مانند سیاراتی که گالیله ادعا می‌کرد به دور مشتری می‌گردند، وجود داشته باشند. اگر چنین سیاراتی باشند، این نظام زیبا و تطابق دو عدد هفت از بین خواهد رفت.

یادآوری:

این ایراد هر قدر هم که بی پایه و مطایبه آمیز باشد، حاوی دو نکته است که آن‌ها را باید در نظر داشت: یکم، عین همین نوع استدلال در موارد متعدد از سوی خود گالیله مورد بهره برداری قرارگرفته است. برای نمونه، او حاضر نشد از این تصور دست بکشد که مدارهای سیاره ای مستدیرند، و از قبول گواهی کپلر نیز که این مدارها بیضوی هستند، سرباز زد. دوم، ما بارها در زندگی هر روزینه مان، اموری، از جمله قرائن تجربی را، آن گاه که با برخی باورهای دوست داشتنی مان تعارض پیدا کرده‌اند، نفی کرده‌ایم.
پنجم، گالیله حلقه های زحل را کشف کرد. اما چون تلسکوپش ابتدایی بود تصور کرد که این حلقه‌ها نیز سیاراتی (قمرهایی) هستند که به دور زحل می‌گردند.
سرانجام، گالیله به چیزی پی برد که به باور او حجت قطعی و نهایی نظام کوپرنیکی است. او کاشف و شاهد این واقعیت بود که زهره- درست همانند ماه- دارای اهله ای است. این واقعیت به طور قطعی اثبات کرد که زهره به دور خورشید می‌گردد و اهله آن معلول زاویه شعاعهای خورشید است که بر روی زهره سایه می‌افکنند.

شکل 22- اهله زهره
از یک حیث مهم، حق با گالیله بود. اهله زهره قاطعانه بینش بطلیموسی نسبت به عالم را بی اعتبار کردند و موجب اعتبار بیشتر بینش کوپرنیکی شدند. این اهله اثبات می‌کنند که زهره به دور خورشید می‌گردد و این در حالی است که نظریه کوپرنیک می‌تواند این امر را تحلیل کند، اما نظریه بطلیموسی نمی‌تواند. در نگرش بطلیموس، زهره به دور زمین می‌گردد. با همه این احوال، این حجتی قطعی برای نظریه کوپرنیک نبود.
نظریه بدیل دیگری وجود داشت که زمین را در مرکز عالم نگه می‌داشت و زهره را گردنده به دور خورشید قرار می‌داد. این همانا دستگاه تیکو به راهه است. در واقع، این درست همان نکته ای است که دستگاه تفتیش عقاید علیه گالیله، که از کوپرنیک حمایت می‌کرد، مطرح کرد.

گفتگو در باب نظامهای بزرگ جهانی

وقتی گالیله گفتگو در باب دو نظام بزرگ جهانی‌اش را می‌نوشت ( 1632)، هیچ شاهد تجربی تازه ای در اثبات نظریه کوپرنیک نداشت. به جای آن، از منطق و سبک ادیبانه برای ابطال ادله ای که در ردّ بطلیموس بودند، سود جست. اما آنچه در این اثر جلب نظر می‌کند، پاره ای برداشت‌های نادرست گالیله است. یکی از نکاتی که در این کتاب بیان کرد این بود که دستگاه کوپرنیک ساده تر است، اما به نظر می‌آید که او سادگی را به معنای کوپرنیکی کلمه نمی‌فهمید. از جنبه های متعددْ کاربست دستگاه کوپرنیک دشوارتر است. از همه گیج کننده تر این واقعیت بود که گالیله به اندیشه سیاراتی که بر روی مدارهای مستدیر حرکت می‌کنند، بازگشته بود. او از دوایر کامل دست نکشید.
یکی از جنبه های چشمگیر گفتگو در باب نظام‌های بزرگ جهانی، بحث عدم تناهی (16) است. گالیله هیچ رأیی در این خصوص که عالم متناهی است یا نامتناهی، نداشت. به نظر او همه قرائن حاکی از این است که این سؤال، با توجه به وضعیت کنونیِ بینش علمی، پاسخ ناپذیر است. در عین حال، او نفی می‌کند که مفهوم مرکز معین عالم دارای مفاد و معنایی باشد. در این نفی، گالیله همداستان با کوزا و برونو و ستیهنده با بطلیموس، کوپرنیک و دوستش کپلر بود. هرچند که او وجود مرکزی را برای عالم نفی می‌کند، با وصف این، عدم تناهی عالم را نمی‌پذیرد. چگونه چنین چیزی ممکن است؟
چون هرگز ممکن نیست که ما به شکل یا حدود و ثغور عالم علم پیدا کنیم، به طور قطع این نتیجه حاصل می‌آید که هیچ محملی برای ورود در این بحث، که کجا مرکز عالم است، وجود ندارد؛ و اصلاً در این صورت هیچ راهی وجود ندارد که بدانیم مرکز عالم کجاست. این نتیجه گیری کاملاً با مذاق گالیله سازگار بود، زیرا به او نیرویی ارزانی کرد تا از نگرش‌های بطلیموسی و ارسطویی- که زمین را مرکز عالم کرده بودند- با قدرت انتقاد کند. نتیجه دیگری که حاصل می‌آید این است که اگر هیچ مرکز واقعی عالم نداشته باشد، آن گاه این دعوی کوپرنیکی که کپلر و گالیله هم از آن حمایت کردند که خورشید همان مرکزی است که زمین به گرد آن می‌چرخد (این امر موجب نشد که گالیله رأی دهد خورشید مرکز عالم است) دیگر اعتباری بیش از دعوی بطلیموسی نخواهد داشت. چگونه گالیله این پیامد دوم را متوجه نشد؟

یادآوری:

در اینجا دو مسأله هست که به باور من یک تبیین دارند. مسأله یکم، پافشاری گالیله است بر دوایر کامل؛ و مسأله دوم امتناع اوست از به رسمیت شناختن این حکم که اگر هیچ مرکز واقعی برای عالم وجود نداشته باشد، نظریه های بدیل (مانند نظریه های کوپرنیک و تیکو به راهه) وجود دارند که به خوبی از عهده تبیین داده های دسترس پذیر برمی آیند. گالیله برای تبیین هر دو مسأله از این فرض سود می‌جوید که بجز یک واقعیت وجود ندارد، واقعیتی که تنها می‌تواند از یک راه- راه ریاضیات کلاسیک- تبیین شود.
کپلر از مشکل دوایر کامل در ریاضیات و بیضی‌ها در داده های مشهود، با تفکیک واقعیتی نادیدنی در علم خدا، که بالضروره از نظر هندسی کامل است، از عالم مشهود، که بازتاب ناقص آن حقیقت کامل است، پرهیخت. گالیله نمی‌توانست این دوگانگی را بپذیرد. از نظر او مدارها باید مستدیر باشند و اگر جور دیگری به نظر می‌آیند، به صورت دیگری باید تبیین بشوند.
اگر واقعیتی وجود داشته باشد، مشمول یک تبیین و فقط یک تبیین است. بنابراین،‌ گالیله نمی‌توانست نظریه های بدیل را، حتی در جایی که یک نظریه از تسهیلات بیشتری برخوردار بود، ترجیح دهد. از همین روست که او پیوسته در طلب بود نگرش بطلیموسی را ابطال و نگرش کوپرنیکی را اثبات کند. به همین دلیل است که او واقعاً نظریه تیکو به راهه را با داده‌هایی که در دسترس او بودند کنار نگذاشت.
این مشکل همچنان تا قرن بیستم باقی ماند تا اینشتین آمد و این واقعیت علمی پذیرفته شد که اصلاً چیزی به عنوان مرکز عالم وجود ندارد. نسبیت حرکت نیز مبین این است که پاسخ این سؤال که چه چیزی حرکت می‌کند، بستگی به چارچوب سنجش فرد دارد.
درخور ذکر است که نفی مرکز عالم به اندازه اندیشه جهان خورشید مرکز برای نظرگاه دینی خطرناک است. در هر دو این موارد، پایگاه ممتاز زمین و آموزه های کتاب مقدس [یهودیان و مسیحیان] با یکدیگر کلنجار دارند.

نظریه گالیله درباره دینامیک

از دیدگاه تاریخ علم، نظریه های اخترشناختی گالیله، از حیث اهمیت یا انقلابی بودن، همپایه کار او در دینامیک نیستند. این گفته، با توجه به مناقشه و جنجالی که او در اخترشناسی برانگیخت و با وجود اکتشافات مهم و متعددش در این عرصه، ممکن است عجیب به نظر برسد. اما واقعیت از این قرار است که سهم او در اخترشناسی، یکی تأیید نگرش کوپرنیکی به عالم بود و دیگری آفتابی کردن پیامدهای کار کپلر.
اهمیت بی همتای گالیله در دینامیک، دانشی که اجسامِ در حال حرکت را بررسی می‌کند، این بود که اثبات کرد می‌شود حرکت زمینی را به وجه ریاضی بررسی و حل و فصل کرد. کار کپلر در مورد حرکت آسمانی (مدارهای سیاره ای و غیره) بود. گالیله همین بررسی را در مورد حرکت زمینی انجام داد. چنین کاری ممکن است برای خوانندگان قرن بیستم، دست کم برای بعضی‌ها، پیش پا افتاده به نظر برسد، اما در زمان گالیله کاری کاملاً انقلابی بود.

یادآوری:

برای تأیید اندیشه با طراوت و تکان دهنده گالیله مبنی بر اینکه حرکت زمینی را می‌توان به لحاظ ریاضی بررسی و حل و فصل کرد، بگذارید موردی مشابه را بررسی کنیم. این روزها مرسوم است که مردم ادعا می‌کنند علم می‌توانند موجودات بی جان و جاندار را مطالعه کند، اما، آدمی را خصیصه ای است که او را بازمی دارد دستخوش بحث و فحص علمی قرارگیرد. آدمیان متفاوتند و هیچ وجه مشترکی برای مطالعه آن‌ها وجود ندارد. به باور من این یکی از راههای بیان این اعتقاد است.
بسی موجب شگفتی است که این نگرش با این دقت بیان می‌کند مردم در خصوص حرکت زمینی چگونه احساسی داشتند: شکی نیست که مطالعه حرکات منظم و «کامل» سیارات به جای خویش نیکوست، اما چیزهایی که بر روی زمین هستند هیچ وجه مشترکی با هم ندارند. بنگرید که چگونه برخی چیزها به کندی فرو می‌افتند، برخی به تندی و پاره ای اصلاً فرو نمی‌افتند. بعید است کسی بتواند به لحاظ ریاضی اجسام در حال حرکت بر روی زمین را مطالعه کند.
منظور من این نیست که کسی براستی انسان را تا حد چند قسم فرمول «فروکاسته» است یا بزودی موفق به انجام این کار خواهد شد. من فقط بر تشابه این مورد با موردی که گالیله ادعا می‌کرد حرکت زمینی را می‌توان به وجه ریاضی مورد بحث و فحص قرار داد، تأکید می‌کنم. با وصف این، درخور ذکر است در خصوص مطالعه انسان از نظر علمی و ریاضی، بعضی از علوم اجتماعی بررسی‌های بسیار روشنگری در مورد افراد بشر کرده‌اند، مضافاً به اینکه ما در زندگی هر روزینه مان مفروضات بی شماری در خصوص نظم رفتار بشری داریم، ولو آنکه همگی به این نگرش خوشامد می‌گوییم که چنین نظمی وجود ندارد. برای فهم کاری که گالیله در دینامیک انجام داد بحث خودمان را به چند پاره تقسیم خواهیم کرد: نقد دینامیک ارسطویی، پشتیبانی از دیدگاههای کوپرنیکی درباره عالم، نفوذ استیونس (17)، تجربه برج کج (18)، برخی اکتشافات عملی گالیله، و فضل تقدم او بر نیوتون.

نقد ارسطو

بیشتر اعتراضاتی که به نظریه کوپرنیک شده است، نظریه ای که زمین را متحرک و گردنده به دور خورشید می‌دانست، بر پایه نگرشهای ارسطویی اجسام متحرک بود. در این خصوص، دو تا از مفروضات ارسطو و دانشمندان ارسطویی مشرب بعدی، از اهمیت خاصی برخوردارند. یکم، در دینامیک ارسطویی مسلم است که، اگر جسمی بخواهد متحرک باشد، یا متحرک باقی بماند، باید در هر لحظه نیرویی به آن وارد شود. دوم، در این نوع دینامیک، مفروض است که هر جسمی دستخوش یک گونه حرکت، فقط یک گونه، واقع می‌شود.
گالیله در مخالفت با نگرش ارسطویی اظهار داشت که جسم متحرک نیاز به نیروی پیوسته و نو به نو ندارد- فقط تغییر حرکت نیازمند نیرو است. خلاصه آنکه، گالیله مفهوم لختی را، یعنی نگرشی را که دلالت دارد بر اینکه یک جسم ساکن و یک جسم متحرک، مادام که نیرویی بدانها وارد نشود در حالت سکون یا تحرک باقی می‌مانند، صورت بندی کرد. بدین سان، گالیله با مفروض گرفتن درست عکس آن چیزی که ارسطو مفروض گرفته بود، دینامیک را از بن دگرگون کرد. او به جای توضیح حرکت، تغییر در حرکت را تبیین کرد.
دوم، گالیله مفهوم حرکت مرکب را پیشنهاد کرد. بیان او این بود که کاملاً ممکن است یک جسم واحد، در آن واحد، دستخوش چند حرکت مختلف واقع شود.

دینامیک

دینامیک و اخترشناسی کوپرنیکی

زندگی گالیله کارزار پایان ناپذیری است از سوی او با استادان ارسطویی مشربِ سنتی علم. او مدام در انظار عمومی درگیر بحث و جدل با نگرشهای این افراد بود و پیوسته از نگرش کوپرنیکی عالم در برابر اعتراضات آنان دفاع می‌کرد. انسان گاهی وسوسه می‌شود بگوید گالیله براستی مبدع علم دینامیک بوده است زیرا هیچ دلیلی بجز اعتراضاتی که به کوپرنیک شده است و [توسط او فرونشانده شد] در دست نیست.
به نظر می‌رسد برای اندیشمندان قرون وسطی و ریاضیدانان قرن شانزدهم، تا حدی نامفهوم بوده است که یک جسم بتواند در آن واحد دستخوش چند حرکت مختلف باشد. حرکت ایده آل آن‌ها، حرکت مستدیر کامل اجرام آسمانی بود. این رأی کاملاً مبتنی بر بینش ارسطویی بود که جسم دستخوش یک نوع حرکت یا تغییر است. وقتی کوپرنیک نگرش خودش را درباره جهان خورشید مرکز همراه با زمینی که به گرد این خورشید می‌گردد عرضه کرد، ناگزیر شد وجود سه نوع حرکت را در جسم واحد بپذیرد. گمان کوپرنیک این بود که جسم هنگامی که در جای خود قرار دارد، دارای حرکت مستدیر است (گردش روزانه سیارات). حرکت مستقیم (حرکت سالیانه به دور خورشید) جسم را از جای خود بدر می‌برد و مجدداً به همان جا باز می‌گرداند. حرکت سوم این واقعیت را تحلیل می‌کرد که زمین ظاهراً متوجه یک نقطه بر روی کره آسمانی است.
گالیله این بینش را که هر جسمی باید و منحصراً باید یک نوع حرکت داشته باشد، از بین برانداخت. او اثبات کرد چگونه جسم می‌تواند دارای حرکت مستقیم (که موجب می‌شود جسم «فروافتد»)و حرکت منحنی (در پرتابه‌هایی همانند گلوله های توپ) باشد. هرچند این مفاهیم کاملاً رشد نکردند، ولی شالوده ترکیب بعدی نیوتون را از همه گونه های حرکت، پی ریزی کردند.

استیونس

سیمون استیونس (19) (1620-1548) دانشمند فلاندری، به سبب پژوهش‌هایش در مسأله تعادل (20) و هیدروستاتیک (21) و اقامه دلیل بر محال بودن حرکت دائمی (22)، آوازه یافته بود. در واقع استیونس نخستین کسی بود که در باب اجسامِ در حال سقوط اظهار نظر کرد و آزمایش‌هایی در این خصوص ترتیب داد ( 1586). او دو جسم را، با وزنهای بسیار متفاوت از برجی که نه متر ارتفاع داشت به پایین انداخت. اگر حق با ارسطو بود، بایستی جسم سنگین‌تر زودتر به زمین می‌رسید، زیرا نیرویی بیشتری از پشت به آن وارد می‌شد؛ و فرض این بود که حرکت ممکن است، مادام که نیرویی مداوم (23) وجود داشته باشد. وقتی نتیجه بررسی شد، معلوم شد که هر دو جسم در یک زمان به زمین اصابت کرده‌اند. این آزمایش صریحاً اثبات کرد که ارسطو فرضیه‌اش در مورد لزوم یک نیروی مداوم برای حرکت، نادرست است. گالیله با کار استیونس آشنا بود و از آن برای نقد نظریه دینامیک ارسطویی بهره گرفت.

برج کج

برحسب سنت، آزمایش انداختن دو وزنه را با وزنهای متفاوت از روی برج کج پیزا و پی بردن به این امر واقع که چون هر دو در یک زمان به زمین فرو می‌افتند، پس نظریه دینامیک ارسطویی باطل است، به گالیله نسبت می‌دهند. این قصه بخشی از قصه های عامیانه (24) علم است، که از طریق وینچنزیو وی ویانی (25)، زندگینامه نویس و مرید گالیله، به دست ما رسیده است. حقیقت امر این است که،‌ مطلقاً دلیلی در دست نیست که گالیله اصلاً چنین آزمایشی را ترتیب داده باشد. به دلایل متعدد، اجرا یا عدم اجرای آزمایش برج کج از سوی گالیله، نامربوط می‌نماید. اولاً، آزمایش مشابهی پیش از این توسط استیونس انجام گرفته بود و گالیله هم از آن مطلع بود، بنابراین دلیلی برای اجرای [مجدد] آن نبود. ثانیاً، این آزمایش توسط دو ایتالیایی دیگر، جورجیوس کورِسیو (26) در 1612 و وینچنزیو رینری (27) در 1641 قبلاً انجام گرفته بود و کورِسیو پی برد که ارسطو بر حق است و رینری متوجه شد که او به خطا رفته است. در واقع، این آزمایش‌ها نتایج بسیار متفاوتی را نشان می‌دادند. گالیله خود بدین باور رسید که این آزمایش‌ها فیصله بخش (28) نیستند. تنها آزمون صحیح نظریه، باید در خلاء (29) جایی که هیچ گونه مقاومتی نباشد، انجام گیرد. بنابراین کل موضوع آزمایش برج کج با همه اهمیت و منزلت فیصله بخشی که این رویداد در تاریخ علم داشت، با یک مفهوم نظری بنیادین، خلاء، منتفی شد.

مبانی دینامیک

صورت بندی مبانی دینامیک به وسیله گالیله نه تنها بنیاد این علم نوین است، آن گونه که در گفتگو در باب دو علم نوین تشریح شده است،‌ بلکه تقریباً تاکنون نیز بر همان نسق که گالیله صورت بندی کرده باقی مانده است. گالیله ابتدا به صورت تنقیح ناشده وزن را از جرم تفکیک کرد، به این ترتیب که توجه داد اجسام در قبال حرکت مقاومتی نشان می‌دهند که وجه تشابهی به گرایش اجسام به حرکت نزولی ندارد. مفهوم خلاء، در جایی که هنوز وزن احتساب نشده باشد، دلالت به مفهوم جرم دارد. اما گالیله همچنان وزن را چونان میلی برای فروافتادن از ناحیه اجسام می‌دانست، نه به عنوان نمونه ای از جاذبه. این احتمال دوم به وسیله کپلر و از ناحیه گیلبرت در کتابش در باب مغناطیس داده شد. نیوتون کسی بود که عاقبه الامر این مفهوم را روشنی و وضوح بخشید.
گالیله همچنان مفاهیم سرعت (30) و شتاب (31) را پیشنهاد کرد. سرعت، تقریباً، معادل مفهوم تندی یا مقدار حرکت جسم در یک جهت خاص نسبت به یک مقطع زمانی معین است. شتاب همانا تغییر (یا افزایش و کاهش) سرعت است. حتی گالیله برای ممکن انگاشتن شتاب، ناگزیر شد مفهوم زمان را تا بیکران قسمت پذیر بداند.

یادآوری:

ارشمیدس مفهوم مکان را که بیکران قسمت پذیر است، پیشنهاد کرده بود. گالیله همین کار را در مورد زمان انجام داد. تقسیم زمان مجدداً به صورت یک مسأله مهم در کار نیوتون، ظاهر می‌شود.
عجالتاً، در خور ذکر است که مفهوم زمان یکی از مفاهیم جدال برانگیز شنیدنی در فلسفه علم است. زمان، چهارمین مسأله فلسفه علم است. اگر چه زمان را بیکران قسمت پذیر دانستن، کاملاً بی ضرر به نظر می‌رسد،‌ بعداً در بحث‌هایمان از نیوتون و اینشتین ملاحظه خواهید کرد که این تقسیم پذیری مشتمل بر انواع پیامدهای دل انگیز و دردسرآفرین است.

آونگ(32)

اینک ببینیم گالیله چگونه تصورات دینامیکی‌اش را به کار می‌بست. ابتدا آزمایش آونگ را که هم نشانه نبوغ گالیله و هم نمونه تصورات نوین وی بود، ملاحظه می‌کنیم. آونگ هنگامی که ساکن است فقط دستخوش یک نوع نیرو، نیروی گرانش است، که آن را به سمت پایین می‌کشد. وقتی به نوسان درمی آید، در آن واحد دستخوش دو نیرو واقع می‌شود- گرانش (33) و گشتاور (34) ش- که آن را در نوسان نگه می‌دارد. بر اثر اصطکاک (35) قوس آونگ به تدریج کوچکتر می‌شود، تا سرانجام از حرکت باز می‌ایستد. لکن، مدت زمانی که قوس آونگ کوچکتر می‌شود، به اندازه زمان رفتن آونگ تا منتهی الیه قوس خود (یا نوسان آن به یک طرف) می‌باشد. این اثبات می‌کند که رابطه ریاضی دقیقی میان نیروی گرانش و حرکت آونگ است.

گلوله های توپ

کارهای عملی گالیله را در زرادخانه ونیز نباید به دست فراموشی بسپاریم. گلوله ای که از ارتفاعی به پایین فرو می‌افتد، فقط دستخوش یک نیرو، گرانش است. گلوله ای که از دهانه توپی شلیک می‌شود، دستخوش دو حرکت است- گرانش و شتاب حاصل از شلیک شدن. گالیله اثبات کرد که این دو حرکت را می‌توان جداگانه در نظر گرفت و سنجید. گلوله ای که از دهانه توپی که در ارتفاع قرار دارد، شلیک می‌شود پس از مدتی به زمین می‌افتد، همچنان که اگر گلوله ای را از همان ارتفاع رها بکنیم پس از مدتی به زمین می‌افتد، این اثبات می‌کند که نیروی گرانش یکنواخت است و می‌توان آن را با وجود اینکه یکی از گلوله‌ها از یک توپ شلیک شده است، سنجید. وانگهی، حرکت دوم گلوله توپ کمانی سهمی شکل را ترسیم می‌کند. دست آخر، گالیله دریافت بیشترین برد یا مسافتی که گلوله تفنگ یا توپ دارد، هنگامی است که از زاویه ° 45 شلیک شود.

تأثیر بر نیوتون

در مباحث قبلی به برخی از مواردی که گالیله راه را برای نیوتون هموار کرد، اشاره کردیم. این موارد عبارت بودند از : مفاهیم جرم، لختی، شتاب، سرعت و غیره. شاید از همه با اهمیت‌تر این بود که، گالیله اثبات کرد چگونه می‌توان با پدیده های زمینی معامله ریاضی وار کرد. اکنون باقی مانده بود که یکی بیاید و این سررشته‌ها را به یکدیگر ببافد و اثبات کند چگونه می‌توان همه پدیده‌ها را نه فقط از لحاظ ریاضی، بلکه با یا به وسیله فرمول‌های واحدی، تبیین کرد. اینک راه برای یک نظریه فراگیر هموار شده بود.

پی نوشت ها :

1.Galileo Galilei(Galilée)
2.Pisa
3.radical
4.Padua
5.Zabarella
6.scientific practice
7.force
8.resolution
9.composition
10.Dialogues Concerning Two New Sciences.
11.Sidereal Messenger
12.The Assayer
13.Dialogue Concerning the Two Chief World Systems
14.Timpanaro Cardini
15.perspicillum
16.infinity
17.Stevens
18.leaning tower
19.Simon Stevens
20.equilibrium
21.hydrostatics
22.perpetual motion
23.continuos force
24.folklore
25.Vincenzio Viviani
26.Georgios Coresio
27.Vincenzio Renieri
28.crucial
29.vacuum
30.velocity
31.acceleration
32.pendulum
33.gravity
34.momentum
35.friction