نویسنده: جان گریبین
مترجم: رضا خزانه
مترجم: رضا خزانه
گالیله دریافت که علم به زبان ریاضی نوشته شده است. اما در زمان او ریاضی هنوز به طور کامل توسعه نیافته بود. زبان نمادی که امروز ما آن را ریاضی می نامیم- زبان معادلاتی مانند
و روشی که به وسیله آن منحنی های هندسی را به صورت معادلات تشریح می کنیم- باید ابداع می شد تا فیزیک دان ها بتوانند برای تشریح دنیایی که در آن زندگی می کنیم، به طور کامل از دانش ریاضی بهره بگیرند. از نشانه های + و – در سال 1540 در کتاب رابرت ریکورد ریاضی دان، با عنوان زمینه هنرها (The Grounde of Artes) استفاده شد. ریکورد در حدود سال 1510 در تنبی (Tenby) از توابع ایالت پمبروکشایر انگلستان به دنیا آمد، در هر دو دانشگاه آکسفورد و کمبریج تحصیل کرد و در ریاضی و پزشکی دانش نامه گرفت. او به نوعی همه کاره بود: یکی از اعضای آل سولزکالج (All Souls College) در آکسفورد، پزشک ادوارد ششم و ملکه ماری و نیز بازرس کل معادن و اموال دربار بود. او در کتاب دیگری به نام سنگ چاقوتیزکنی ویته که در سال 1557 منتشر شد علامت = را وارد ریاضی کرد و درباره آن گفت «زیرا هیچ دو چیزی نمی تواند بیش از دو خط موازی برابر، مساوی باشد.» تمام این دستاوردها او را از بدبختی پایان عمر نجات نداد. ریکورد در سال 1558 به علت عدم پرداخت قرض های خود زندانی شد و در آنجا درگذشت (در همین سال الیزابت اول، ملکه شد). اما از کارهای ریاضی او بیش از یکصد سال، حتی پس از مرگ گالیله، به عنوان متن درسی استاندارد استفاده می شد.(1) جان اوبریِ، یک قرن بعد، درباره او گفت: ریکورد «اولین کسی بود که رساله مفیدی درباره ریاضی به زبان انگلیسی نوشت و اولین کسی بود که به زبان انگلیسی مطالبی درباره اخترشناسی منتشر کرد.»قبلاً گفتیم که اختراع (یا کشف) لگاریتم در اوایل قرن هفدهم، فرایند پرزحمت محاسبات ریاضی مورد نیاز اخترشناسان و دانشمندان دیگر را بی اندازه ساده کرد و سرعت بخشید. در این سیستم (لگاریتم)، به جای اعداد معمولی با «توان های ده» سرو کار داریم. به این ترتیب (به عنوان یک مثال ساده)
است و چون 5= 3+2 می توانیم 100000 را به صورت
بنویسیم. همه اعداد معمولی را می توان به همین صورت نوشت (به عنوان مثال 2345را می توان به صورت
نوشت زیرا لگاریتم 2345 معادل 3/37 است). به این ترتیب می توان ضرب و تقسیم را به صورت جمع و تفریق درآورد (گر چه برای انجام این کار، شخصی باید زحمت تهیه جداول لگاریتم را متحمل شده باشد). در دورانی که ماشین حساب های جیبی وجود نداشت (یعنی تا دهه 1970)، لگاریتم و ابزار وابسته ای که از لگاریتم استفاده می کنند، مانند خط کش محاسبه، تنها ابزاری بود که انجام محاسبات پیچیده را برای بیشتر مردم امکان پذیر می کرد.در این کتاب قصد ندارم که به جزئیات تاریخ ریاضی بپردازم مگر آنجا که مستقیماً به توسعه درک ما از طرز کار جهان و جایگاه ما در آن مربوط باشد. اما زمانی که گالیله دوران محکومیت تحمیلی تفتیش عقاید را می گذراند، دستاورد عظیم دیگری منتشر شد که نه تنها مهم تر از آن است که نادیده اش بگیریم بلکه ما را به درستی به سوی یکی دیگر از شخصیت های کلیدی آن زمان هدایت می کند یعنی رنه دکارت، کسی که امروزه از او در محافل وسیعی به عنوان فیلسوف یاد می شود ولی او به بسیاری از زمینه های علمی هم علاقه مند بود.
رنه دکارت و مختصات دکارتی
دکارت در 31 مارس سال 1596 در لائی (La Haye) در ایالت بریتانی فرانسه متولد شد. خانواده او مشهور و نسبتاً ثروتمند و پدر او، ژوئاشم، وکیل دادگستری و مشاور پارلمان بریتانی بود. مادر رنه چندی پس از تولد او در گذشت و ارث کافی برای او باقی گذاشت. به این ترتیب رنه با آنکه ثروتمند نبود، هرگز به گرسنگی دچار نشد و قادر بود حرفه مورد علاقه خود را برگزیند (یا اصلاً کار نکند) بی آنکه نگران پول باشد. اما این احتمال هم وجود داشت که رنه آن قدر عمر نکند تا بتواند شغل مورد نظرش را انتخاب کند. او از دوران کودکی بیمار بود و امکان داشت که هیچ گاه به سن بلوغ نرسد و در اواخر عمر نیز از عدم سلامت رنج می برد. در حدود 10 سالگی (شاید هم کمتر)، پدرش (که امیدوار بود پسرش شغل او را دنبال کند یا شاید پزشک شود) او را به کالج جدید ژزوئیتی به نام لافلش در شهر آنژو فرستاد. این مدرسه یکی از چند مدرسه جدیدی بود که هانری چهارم، اولین پادشاه از خانواده بورین (که به نام هانری دوناوار نیز شهرت داشت)، اجازه گشایش آن را به ژزوئیت ها داد.حرفه هانری (اگر از واژه مناسبی استفاده کرده باشیم)، نمونه ای از دوران پر آشوب اروپا در آن زمان بود. او پیش از آنکه به سلطنت برسد رهبر جنبش پروتستان (هوگنو)(2) در جنگ های مذهبی فرانسه بود- کشمکش هایی که از سال 1562 تا 1598 طول کشید- هانری پس از شکست بزرگ سال 1572 که به قتل عام روز سنت بارتولمی معروف است، برای نجات جان خود به مذهب کاتولیک گرایید. اما پادشاه (شارل نهم و بعد جانشین او هانری سوم) او را زندانی کرد زیرا وفاداری او به مذهب کاتولیک مورد تردید بود. او در سال 1576 گریخت، تغییر مذهب خود را نفی کرد و رهبری قشونی را در چند جنگ داخلی خونین به عهده گرفت. هانری که در اصل خویشاوندی دوری با سلسله جانشینی سلطنت فرانسه داشت، هنگامی که دوک آنژو، برادر هانری سوم، در سال 1584 درگذشت (هیچ یک از آن دو فرزند نداشتند)، مدعی وراثت سلطنت شد. این عمل موجب شد که جامعه کاتولیک فرانسه دختر فیلیپ دوم، پادشاه اسپانیا، را که به طور گسترده در صف کاتولیک ها جنگیده بود، به عنوان منتخب خود برای وراثت سلطنت فرانسه برگزیند. اما این اقدام به ضرر آنها تمام شد، زیرا برادران هانری قشون خود را به امید سرکوب جامعه کاتولیک با هم متحد کردند تا جامعه را مغلوب و از اشغال فرانسه به دست اسپانیا جلوگیری کنند. در اول اوت سال 1589، هانری سوم درحالی که پاریس در محاصره برادران هانری بود، مورد اصابت سلاح سرد ضاربی قرار گرفت اما آن قدر زنده ماند تا هانری دوناوار را به جانشینی خود تعیین کند. هانری چهارم به علت ادامه زدوخوردها تا سال 1594 تاجگذاری نکرد. یک سال از زمانی که او خود را بار دیگر کاتولیک اعلام کرده بود می گذشت و با این حال زدوخورد با اسپانیا ادامه داشت. سرانجام جنگ با اسپانیا در سال 1598 خاتمه یافت و هانری چهارم علاوه بر صلح با اسپانیا فرمان نانت را صادر کرد. این فرمان حقوق پروتستان ها را در انجام آزادانه فرایض مذهبی تضمین می کرد. این دو اقدام هر دو حائز اهمیت بود. هانری نیز در سال 1610 به دست قاتلی کشته شد. در این زمان رنه دکارت 14 سال داشت. بهترین نوشته بر سنگ قبر او می توانست گفته خود او باشد: «من با آنهایی هم مذهبم که از وجدان خود پیروی می کنند. مذهب من مذهب آنهایی است که نیک و شجاع هستند.»
دکارت دو سال پس از مرگ هانری چهارم (یا شاید در سال 1613 زیرا سوابق روشن نیست) کالج ژزوئیت را ترک و مدت کوتاهی در پاریس زندگی کرد. او در دانشگاه پواتیه فرانسه به تحصیل پرداخت و در سال 1616دانش نامه خود را با تخصص در حقوق دریافت کرد (شاید او پزشکی نیز تحصیل کرده باشد اما هیچ گاه دانش نامه پزشکی دریافت نکرد). دکارت در 20 سالگی اختیار زندگی خود را به دست گرفت و عزم کرد که به دنبال شغلی نرود. بیماری دوران کودکی، او را متکی به خود و نوعی رؤیاپرداز بار آورد. او عاشق راحتی و آسایش بود. حتی ژزوئیت ها تا اندازه زیادی ملاحظه او را می کردند و به او اجازه داده بودند که صبح ها دیر از رختخواب برخیزد. اما این امر در زندگی دکارت به صورت عادتی مستمر در نیامد. او در طول دوران تحصیل از نادانی خود و معلمانش آگاه شد و از این رو کتاب های درسی را کنار گذاشت و با مطالعه درباره خود و دنیای اطرافش فلسفه و علم خویش را آفرید.
او با این هدف تصمیمی گرفت که ابتدا عجیب به نظر می آمد. او تصمیم گرفت که به هلند برود و به خدمت نظام وظیفه نزد شاهزاده اورانژ در آید. اما دکارت راحت طلب سرباز جنگجو نبود. او شغلی به عنوان مهندس یافت و به جای آنکه از مهارت های فیزیکی کم توسعه یافته خود استفاده کند، از استعداد ریاضی اش بهره گرفت. در مدت خدمت در مدرسه نظامی بردا با ایزاک بکمان، ریاضی دان اهل دودرخت (Dordrecht) آشنا شد. وی دکارت را با جنبه هایی از ریاضی پیشرفته آشنا و دوستی درازمدتی با او برقرار کرد. اطلاعات زیادی درباره زندگی نظامی چند سال بعد دکارت که او را به چند کشور اروپایی از جمله به خدمت دوک باواریا در آلمان کشاند در دست نیست. اما می دانیم که او در مراسم تاجگذاری امپراتور فردیناند دوم در سال 1619 در فرانکفورت حضور داشته است. در پایان آن سال بزرگترین رویداد زندگی دکارت به وقوع پیوست و دقیقاً می دانیم که این رویداد در چه زمانی و در کجا رخ داده است. او در کتاب مشهورش که در سال 1637 منتشر شد این اطلاعات را به ما داده است. عنوان این کتاب روش یا به صورت کامل «گفتار در روش درست راه بردن عقل و جستجوی حقیقت در علوم»(3) است. در 10 نوامبر سال 1619 ارتش دوک باواریا (که برای زدوخورد با پروتستان ها گرد هم آمده بودند) در قرارگاه زمستانی خود در کنار ساحل رود دانوب مستقر شدند. دکارت تمام روز را راحت و آسوده در رختخواب دراز کشیده بود و درباره ماهیت دنیا، معنای زندگی و غیره رؤیا می دید (یا خیال پردازی می کرد). اتاق دکارت، آن طور که خود او نوشته است، مانند «کوره» بود. البته نه به این معنا که او به اتاقک داغی که معمولاً برای پخت نان به کار می رود خزیده بود. معنای کلمه استعاری بود. در هر صورت در آن روز بود که دکارت برای اولین بار راه فلسفی خود را تشخیص داد (که عمدتاً خارج از موضوع این کتاب است) و به یکی از بزرگ ترین بینش های ریاضی دست یافت.
دکارت در نهایت آرامش وزوز کردن مگسی را در گوشه ای از اتاق تماشا می کرد که ناگهان متوجه شد که می توان مکان مگس را در هر زمان به وسیله عدد مشخص کرد که عبارت از فاصله آن مگس از سه گوشه متلاقی دیوار است. او این موضوع را بی درنگ در فضای سه بعدی تشخیص داد، اما ماهیت این بینش اکنون برای هر دانش آموزی که یک منحنی می کشد آشناست. هر نقطه از منحنی را می توان با دو عدد مشخص کرد که فواصل آن نقطه از محورهای x و y است. در سه بعد، محور z نیز افزوده می شود. اعدادی که در این سیستم نمایش فضایی نقاط به کار می روند (یا بر روی قطعه ای از کاغذ) به نام دکارت، مختصات دکارتی نامیده می شوند. به عنوان مثال اگر قبلاً به کسی آدرس محلی را داده باشید و مثلاً گفته باشید «از آنجا سه بلوک به طرف شرق و دو بلوک به طرف شمال برو» از مختصات دکارتی استفاده کرده اید و اگر طبقه ساختمان را به آن اضافه کنید از مختصات سه بعدی استفاده کرده اید. کشف دکارت به این معنا بود که هر شکل هندسی را می توان تنها به وسیله دسته ای از اعداد نمایش داد. در مورد یک مثلث که روی کاغذ رسم شده است، این اعداد به صورت سه زوج اند که هر زوج مختصات یکی از گوشه های مثلث را مشخص می کند و هر منحنی که روی کاغذ رسم شده باشد (یا به عنوان مثال مدار سیاره ای به دور خورشید) را در اصل می توان به وسیله مجموعه ای از اعداد نشان داد که با یکدیگر از طریق یک معادله ریاضی ارتباط دارند. این کشف ریاضیات را با به کارگیری جبر در تحلیل هندسی دگرگون کرد. پیامدهای این نوآوری طی قرن ها تا توسعه نظریه های نسبیت و کوانتومی در قرن بیستم ادامه داشت. دکارت برای اولین بار استفاده از حروف اول الفبا (c، b، a و غیره) را برای نمایش کمیت های شناخته شده و حروف آخر الفبا (z، y، x) را برای کمیت های مجهول متداول کرد و نیز استفاده از توان را رایج کرد و x.x را به شکل آشنای نمایی
و غیره نوشت. اگر دکارت هیچ کار دیگری هم نمی کرد، طرح این مبانی ریاضی تحلیلی کافی بود تا او را به شخصیت محوری علم قرن هفدهم تبدیل کند. اما این کار او بیش از این موارد بود.دکارت پس از بینش هایی که در «کوره» کسب کرد، در پایان دوره خدمت خود نزد دوک باواریا در سال 1620 با زندگی نظامی وداع کرد. او از کشورهای آلمان و هلند دیدار کرد و سرانجام به فرانسه رسید. او ملک مادری اش در شهر پواتیه را فروخت و با پول آن سرمایه گذاری کرد تا بتواند به مطالعات مستقل خود ادامه دهد. با اطمینان از امنیت مالی، چند سال در اروپا به سفر و اندیشه پرداخت. او مدت نسبتاً زیادی در ایتالیا به سر برد (شگفت آور است که در آنجا هیچ تلاشی برای دیدار با گالیله نکرد). سرانجام در 32 سالگی فکر کرد که زمان آن فرا رسیده است که در مکانی مستقر شود و اندیشه های خود را برای ارائه به آیندگان منسجم کند. او در پاییز سال 1628 به هلند سفر کرد، زمستان سال 1628 را در پاریس گذراند، به هلند بازگشت تا در آنجا مقیم شود و بیست سال بعد را در هلند سپری کرد. هلند مکان مناسبی برای او بود. جنگ های سی ساله، اروپای مرکزی را به آشوب کشیده بود. غریو جنگ های مذهبی هنوز گاه و بیگاه در فرانسه به گوش می رسید در حالی که هلند در آن زمان در آرامش و استقلال کامل به سر می برد. مذهب رسمی در این کشور آئین پروتستان بود اما کاتولیک ها درصد بزرگی از جمعیت را تشکیل می دادند و با مذاهب مختلف مدارا می شد.
دکارت در هلند حلقه گسترده ای از دوستان و مکاتبان داشت. در میان آنها می توان به ایزاک بکمان اشاره کرد. او با کنستانتین هویگنس، پدر کریستیان هویگنس، که رئیس دفتر شاهزاده اورانژ بود و خانواده فردریک پنجم، حکمران منطقه پالاتاین در منطقه راین آلمان رابطه داشت. این ارتباط آخری موجب برقراری نوعی تماس با تیکو براهه شد زیرا همسر فردریک پنجم، شاهزاده الیزابت، دختر جیمز اول انگلستان بود.(4) دکارت نیز مانند گالیله هرگز ازدواج نکرد ولی به نقل از جان اوبری «به هر حال او مرد بود و امیال و اشتهای یک مرد را داشت. او زن خوشروی مورد علاقه خود را در خانه داشت». نام این زن هلن جانز بود. دکارت از او دختری به نام فرانسیس داشت (که در سال 1635 به دنیا آمد) و عاشقانه دوستش می داشت، اما فرانسیس در سال 1640 درگذشت.
مهمترین دستاوردهای دکارت
دکارت به عنوان متفکر و مرد دانش در مسیر شهرت پیش می رفت و با دوستانش به مذاکره و مکاتبه ادامه می داد. او چهار سال از وقت خود را از سال 1629تا 1633 به تهیه رساله عظیمی پرداخت که در آن قصد داشت تمام ایده هایش درباره فیزیک را عرضه کند. عنوان کار او «دنیا یا رساله نور»(Le Monde, ou Traite de la Lumiere) بود. این رساله در آستانه انتشار بود که خبر محاکمه گالیله به جرم ارتداد به هلند رسید. داستان کامل این محاکمه تا سال ها بعد پخش نشد، اما آشکار بود که گالیله به علت پشتیبانی از ایده های کوپرنیک محکوم شده است. دکارت نیز در رساله خود از ایده های کوپرنیک دفاع می کرد. او فوراً انتشار رساله را متوقف کرد و این کتاب هیچ گاه منتشر نشد اما بخش های گسترده ای از آن به عنوان مبنای برخی از کارهای بعدی او مورد استفاده قرار گرفت. دکارت کاتولیک بود و به نظر می رسد که عکس العمل او شتاب زده و زیاده از حد شدید بوده است زیرا ژزوئیت های رم نمی توانستند به او که بسیار دورتر از رم در هلند اقامت داشت آسیبی برسانند. دوستان و آشنایان او هم که بسیاری از آنها بخش هایی از کتاب را خوانده بودند یا در نامه هایشان از آن سخن گفته بودند او را تشویق کردند که هر چه زودتر چیزی منتشر کند. اولین نتیجه کار، انتشار کتاب «روش» بود که در سال 1637 هم زمان با سه مقاله درباره هواشناسی، نورشناخت و هندسه منتشر شد. همه ایده های دکارت در این مقالات درست نیست، اما او در مقاله هواشناسی کوشید تا طرز کار آب و هوا را بر مبنای عقل و نه با گریز به هوس های مبهم خدایان توضیح دهد. مقاله نورشناخت طرز کار چشم را تشریح می کرد و روش هایی برای بهبود طرز کار تلسکوپ ارائه می داد. مقاله هندسه او بینشی انقلابی بود که اساس آن بر مبنای تأملات آن روز که در ساحل رود دانوب در رختخواب بود شکل گرفت.دومین اثر بزرگ دکارت «تأملاتی در فلسفه اولی»(5) بود که در سال 1641 به چاپ رسید. این کتاب تفصیل فلسفه ای است که حول مشهورترین جمله او یعنی «من فکر می کنم پس هستم» بنا شده بود (جمله ای که همیشه درست تفسیر نمی شود). او در سال 1644 سومین سهم مهم خود در دانش را به نام اصول فلسفه (Principia Philosophiae) منتشر کرد که اساساً درباره فیزیک بود. او در این کتاب ماهیت دنیای فیزیکی را تشریح کرد و تفسیر درستی از لختی ارائه داد که به موجب آن اجسام گرایش دارند که در راستای خطی مستقیم و نه (آن طور که گالیله فکر می کرد) در مسیر دایره ای حرکت کنند. دکارت پس از انتشار این کتاب برای اولین بار پس از سال 1629 به فرانسه سفر کرد. او در سال 1647 دوباره به فرانسه رفت و دیدار مهمی با بلز پاسکال (1662-1623) داشت. دکارت به آن مرد جوان پیشنهاد کرد که با جوسنجی به بالای کوه برود و تغییرات فشار هوا نسبت به ارتفاع را بسنجد.(6) این آزمایش را برادر زن پاسکال در سال 1648 انجام داد و معلوم شد که فشار هوا با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. در نتیجه تنها قشر نازکی از هوا در اطراف زمین و جو وجود دارد و جو تا بی نهایت گسترده نیست. سفر بعدی دکارت به فرانسه در سال 1648 به علت تهدید جنگ داخلی کوتاه بود. اما دکارت که در سال 1648 پنجاه و دو ساله بود، در اواخر دهه 1640 به علل نامعلومی مشوش شد و دیگر خود را ملزم نمی دید که بقیه عمرش را در هلند سپری کند. از این رو زمانی که کریستینا ملکه سوئد در سال 1649 از دکارت دعوت کرد که به جمع روشنفکرانی که او در استکهلم به دور خود جمع کرده بود بپیوندد، او فوراً این دعوت را پذیرفت. او در اکتبر آن سال به استکهلم رسید. اما از این موضوع وحشت زده شد که به پاداش توجهاتی که به او خواهد شد و آزادی صرف وقت خود به هر کاری که دوست دارد، از او انتظار می رود که هر روز ساعت پنج صبح از ملکه دیدار کند و پیش از آنکه ملکه به کارهای جاری دولت بپردازد به او درس خصوصی بدهد. تحمل زمستان سوئد و برخاستن در صبح های زود برای دکارت راحت طلب سخت بود. او مبتلا به سرماخوردگی و در پی آن سینه پهلو شد. این بیماری در 11 فوریه سال 1650، درست پیش از سالگرد پنجاه و چهارمین سال تولدش، به زندگی او پایان داد.
نفوذ دکارت عمیق بود، مهم تر از همه، شیوه ای که در آن بقایای نیروهای اسرارآمیز را از فکر و اندیشه زدود (به رغم اعتقادش به خدا و روح). او بر این موضوع پافشاری کرد که می توانیم دنیایی را که در آن زندگی می کنیم و مخلوقات مادی آن (از جمله خودمان) را با ملاک ماهیت بنیادی فیزیکی درک کنیم و این ماهیات از قوانینی پیروی می کنند که می توانیم با آزمایش و مشاهده به آنها دست یابیم. اما چنین نبود که نتایج تمام کارهای دکارت درست باشد. یکی از ایده های بزرگ او بسیار اشتباه و در عین حال چنان تأثیرگذار بود که از پیشرفت علمی در بخش هایی از اروپا (مخصوصاً فرانسه) تا دهه های اول قرن هجدهم جلوگیری کرد. بی مناسبت نیست که پیش از بحث درباره تأثیر دکارت و ایده های درست و نه غلط او، این اشتباه او را یادآوری کنیم.
پیرگاسندی: اتم ها و مولکول ها
موضوع مهمی که دکارت درباره آن دچار اشتباه شد، رد کردن ایده خلأ یا «فضای تهی» بود. این اشتباه موجب شد که او ایده اتم ها را نیز رد کند. پیرگاسندی در همان ایام دوباره این ایده را احیا کرده بود. طبق مدل اتمی، هر جسم از چیزهای کوچکی تشکیل می شود (اتم ها) که در خلأ حرکت و با یکدیگر برهم کنش می کنند. ایده اتم به دموکریتوس در قرن پنجم پیش از میلاد باز می گردد و اپیکور که از سال 342 تا 271 پیش از میلاد زندگی می کرد از آن حمایت کرد، اما این ایده تنها در بین اقلیتی در یونان قدیم طرفدار داشت. ارسطو با نفوذترین فیلسوف یونان، از نظر تأثیری که قبل از انقلاب علمی در اروپا گذاشت، ایده اتم ها را به این دلیل که با ایده خلأ همراه بود رد کرد. گاسندی در 22 ژانویه سال 1592 در شامپترسیه از توابع ایالت پرووانس فرانسه متولد شد. در سال 1616 در شهر آوینیون در رشته الهیات دکترا گرفت و در سال بعد به مأموریت های مذهبی رفت. او در سال 1624 هنگام تدریس در دانشگاه اِکس، کتابی در انتقاد از جهان بینی ارسطو منتشر کرد. در سال 1633، سرپرست کلیسای جامع دینی و در سال 1645 استاد ریاضی کالج سلطنتی پاریس شد. اما سلامتی ناپایدارش موجب شد که در سال 1648 تدریس را کنار بگذارد. او تا سال 1650 در شهر تولون زندگی کرد. سپس به پاریس بازگشت و در 24 اکتبر سال 1655 در آنجا درگذشت.گاسندی مشاهدات اخترشناسی بسیار انجام داد و از جمله با استفاده از گلوله، آزمایش لختی را انجام داد اما مهم ترین سهم او در علم، احیای مفهوم اتم هاست که آن را به طرز روشنی در کتابی که در سال 1645 منتشر کرد نشان داد. گاسندی تصور می کرد که خواص اتم ها (به عنوان مثال، مزه آنها) به شکلشان بستگی دارد (نوک تیز یا گرد، دراز یا کوتاه و غیره). او نوشت که ممکن است اتم ها به وسیله سازوکاری شبیه قلاب و حلقه به هم بپیوندند و مولکول ها را تشکیل دهند. او به شدت از این ایده دفاع کرد که اتم ها در خلأ حرکت می کنند و در فاصله بین اتم ها هیچ چیزی وجود ندارد. اما از آنجا که انگار ضرب المثل قدیمیِ «هیچ کس کامل نیست» باید درست از آب درآید، او با ایده هاروی درباره گردش خون مخالفت کرد.
علت اینکه گاسندی و بسیاری از هم عصران او در دهه 1640 به پذیرش ایده خلأ گرایش داشتند، اثبات وجود «خلأ» با آزمایش بود. اوانجلیستا توریچلی (1647-1608)، دانشمند ایتالیایی با گالیله در چند ماه آخر زندگی او آشنا شد و در سال 1642 به استادی دانشگاه فلورانس رسید. گالیله، توریچلی را با این موضوع آشنا کرد که آب چاه را نمی توان به وسیله پمپ از داخل لوله ای عمودی با ارتفاع بیش از 30 فوت (حدود 9 متر) بالا کشید. توریچلی استدلال کرد که این فشار جو روی سطح آب چاه (یا هر جای دیگر) است که فشار لازم را برای بالا رفتن آب فراهم می کند و این کار تنها زمانی امکان پذیر است که وزن آب در لوله کمتر از فشار جو روی سطح آب باشد. او این ایده را با لوله ای جیوه ای آزمایش کرد: انتهای فوقانی لوله بسته بود و در جهت عکس روی ظرفی کم عمق محتوی فلز مایع قرار می گرفت و انتهای پایینیِ باز آن در پایین سطح مایع قرار داشت. چون جیوه حدود چهارده بار از همان حجم آب سنگین تر است، او پیش بینی کرد که ستون جیوه در لوله در سطحی برابر با قدری بیش از 2 فوت می ایستد. همین طور هم شد و فاصله خالی بین سطح بالایی جیوه و انتهای بسته لوله در بالای ستون جیوه تشکیل شد. او در روزهای بعد تغییرات جزئی در بلندی ستون جیوه مشاهده کرد و نتیجه گرفت که این تغییرات به علت نوسانات فشار جو پدید می آید. او هم جوسنج را اختراع و هم خلأ را ایجاد کرده بود.
دکارت درستی مفهوم خلأ را رد می کند
دکارت همه چیز را درباره کار گاسندی می دانست. همان طور که قبلاً اشاره کردیم که این ایده را پیشنهاد کرده بود که تغییرات فشار هوا در ارتفاعات مختلف با جوسنج اندازه گیری شود. اما او این ایده را که فضای خالی بالای جیوه (یا آب) خلأ است نمی پذیرفت. او معتقد بود که هر جسم معمولی مانند هوا، آب یا جیوه با اجسام بسیار ریزی به صورت شاره درآمیخته است که تمام فضای خالی را پر کرده اند و از ایجاد خلأ جلوگیری می کنند. به عنوان مثال اگر جیوه درون جوسنج را در نظر بگیریم، می توانیم آن را به ماده نرمی مانند سیم ظرفشویی تشبیه کنیم که مایع مشاهده ناپذیری مانند روغن زیتون، در لابه لای آن وجود دارد و فضای خالی موجود را بین رشته های سیم و ناحیه فوقانی ستون جیوه پر می کند.(7)بنابر نتایج آزمایش های برادر زن پاسکال (او خود بیمارتر از آن بود که بتواند شخصاً آزمایش کند)، هر چه بالاتر برویم، جوّ زمین رقیق تر می شود و بنابراین باید حدی وجود داشته باشد که فراسوی آن خلأ است اما دکارت معتقد بود که این شاره جهانی، فضای بالای جو و حتی تمام جهان را فرا گرفته است و خلأ در هیچ جا وجود ندارد. او مدلی را توسعه داد که از دیدگاه امروزی ما بسیار عجیب و غریب به نظر می آید. در این مدل، سیاره ها در بستر گردبادهای چرخنده ای مانند خرده چوب ها در مسیر گرداب به حرکت در می آیند. او با این دیدگاه می توانست استدلال کند که زمین در واقع در گردش نیست، چرا که هنوز با این شاره ای که در آن محاط بود مقایسه می شد. این گردباد شاره بود که با حرکتی متلاطم به دور خورشید می گردید. این مدل تقریباً مانند طرح درهم پیچیده ای به نظر می آمد که هدف آن فراهم کردن راه فراری برای مدل کوپرنیک است و در عین حال ژزوئیت ها را هم راضی می کرد. اما شواهد حاکی از آن است که دکارت نه به خاطر ترس از تفتیش عقاید بلکه به خاطر انزجار از مفهوم خلأ به این مدل متمایل شد. این داستان حتی ارزش پانویسی در تاریخ علم را نیز ندارد. تنها موردی که در این ماجرا جای تأمل دارد این است که تأثیر دکارت در دهه های پس از مرگ او در فرانسه و بعضی از مناطق اروپا آن قدر زیاد بود که پذیرش ایده های نیوتون را در زمینه گرانی و حرکت سیاره ها، به علت ضدیت با ایده های دکارت، به طرز قابل ملاحظه ای به تعویق انداخت. عنصر میهن پرستی افراطی نیز در این ماجرا وجود داشت. فرانسوی ها از قهرمان کشور خود که ایده های آن انگلیسی ملعون را رد می کرد پشتیبانی می کردند در حالی که البته نیوتون در کشور خود تقریباً مانند پیامبری مورد افتخار بود.
دکارت با توجه به ایده هایش در زمینه جهان بدون خلأ در توضیح حرکت سیاره ها به بیراهه رفت اما ایده هایش درباره نور پربارتر بود، هر چند سرانجام آنها نیز نادرست از آب در آمد. طبق نظر اتم گراها، از جمله گاسندی، نور از جریانی از ذرات بسیار ریز تشکیل می شد که از اجسام نورانی مانند خورشید گسیل می شود و به چشم بیننده برخورد می کند. از نظر دکارت بینایی پدیده ای است که از اثر فشار آن شاره جهانی تشکیل می شود. به عنوان مثال، خورشید به این شاره ضربه وارد می کند (مانند ضربه زدن با چوب به چیزی) و این ضربه بلافاصله با فشاری همراه می شود که بر هر کسی که خورشید را تماشا می کند تأثیر می گذارد.(8) با این وجود که ایده مذکور، در اصل، وجود فشار ثابتی را روی چشم فرض می کرد اما یک گام بیشتر با این اندیشه فاصله نداشت که شاید ضربان فشار از جسم نورانی منتشر می شود که نه مانند موج های روی سطح آب بلکه بیشتر شبیه امواج فشاری است که اگر ضربه محکمی به سطح آب وارد کنیم تشکیل می شود. کسی که این ایده را در نیمه دوم قرن هفدهم به بهترین وجه توسعه داد کریستیان هویگنس، پسر دوست قدیمی دکارت، کنستانتین بود. کریستیان می توانست بزرگترین دانشمند نسل خود باشد. اما بدشانسی اش این بود که تقریباً با ایزاک نیوتون هم عصر بود.
کریستیان هویگنس: کار او در زمینه نور شناخت و نظریه موجی نور
پدر هویگنس اولین عضو خانواده نبود که به خدمت خانواده اشرافی اورانژ در آمد. این خدمت، سنت دیرینه خانوادگی بود. از کریستیان نیز که در 14 آوریل سال 1629 به دنیا آمد انتظار می رفت که به این سنت ادامه دهد. کریستیان به عنوان عضو برجسته خانواده ای ثروتمند، تا سن 16 سالگی، در حد بالاترین معیارهای دوران خود، در انگلستان تحصیل کرد و در طول این دوران فرصت های زیادی یافت تا با شخصیت های مهمی کهاغلب برای دیدار به خانه آنها می آمدند، از جمله رنه دکارت، ملاقات کند. احتمال دارد که علاقه هویگنس به علم بر اثر دیدار با دکارت شکل گرفته باشد. اما در سال 1645 که او را برای تحصیل در ریاضی و حقوق به دانشگاه لیدن فرستادند، به نظر می آمد که هنوز در مسیر حرفه سیاسی گام بر می دارد. او پس از تحصیل در این دانشگاه دو سال دیگر هم از سال 1647 تا 1649 در دانشگاه بردا تحصیل کرد و در 20 سالگی از سنت خانوادگی دل برید و تصمیم گرفت که خود را وقف مطالعه علم کند. پدر او (که نه تنها دیپلمات، بلکه شاعر و آهنگساز با استعدادی بود و به دو زبان هلندی و لاتین شعر می گفت) نه تنها با او مخالفت نکرد بلکه آن قدر بلندنظر بود که حقوقی برای او مقرر کرد و او را در انتخاب علایقش آزاد گذاشت. کریستیان تا هفده سال بعد در شهر لاهه اقامت و خود را وقف مطالعه علمی طبیعت کرد. زندگی هویگنس آرام بود و موقعیت کاملاً مناسبی در اختیار او گذاشت تا به کار علمی خود بپردازد اما با داستان های بامزه ای همراه نبود و چون از سوی دیگر در انتشار ایده های خود پیش از بررسی همه جوانب آن با جزئیات بسیار تعلل می کرد مدتی طول کشید تا به عنوان دانشمند مشهور شود. او بسیار سفر می کرد و در سال 1655 به پاریس و در سال 1661 به لندن رفت. اقامت در پاریس پنج ماه طول کشید و او از این موقعیت برای دیدار با دانشمندان برجسته فرانسه از جمله پیرگاسندی استفاده کرد.کارهای اولیه هویگنس بیشتر در زمینه ریاضی بود. او فنون رایج ریاضی را بهبود بخشید و مهارت خود را توسعه داد بی آنکه به کشف مهمی دست یابد. او به مطالعه مکانیک پرداخت و در این زمینه کار مهمی درباره تکانه انجام داد، ماهیت نیروی گریز از مرکز را مطالعه کرد، همانندی آن را با گرانی نشان داد و نتیجه گیری های گالیله را در مورد پرتاب گلوله بهبود بخشید. این کار به قدری راه پیشرفت را روشن کرد که حتی اگر نابغه ای مانند نیوتون نتوانسته بود در همین زمان قانون مشهور عکس مجذور را کشف کند، فرد دیگری از دانشمندان نسل بعد به آن دست می یافت.(9) اما هویگنس با اختراع ساعت آونگی (ظاهراً کاملاً مستقل از گالیله) که در سال 1657 به ثبت رساند، در سطح وسیعی (حتی در خارج از محافل علمی) مشهور شد. انگیزه او برای این کار از علاقه او به اخترشناسی ناشی می شد. از مدت ها پیش نیاز به سنجیدن دقیق زمان در این زمینه مشهود بود و پس از توسعه دستگاه های دقیق مشاهده ضروری تر شد. ساعت هویگنس بر خلاف ساعت گالیله به صورت دستگاهی مقاوم و عملی در آمد (با این وجود به اندازه کافی مقاوم نبود تا بتواند زمان دقیق را روی کشتی اندازه گیری کند که یکی از مسائل حل نشده آن زمان بود). در سال 1658، استفاده از ساعت های هویگنس در برج های کلیساهای هلند آغاز شد و به زودی در سراسر اروپا رواج یافت. از سال 1658 به بعد مردم به پاس ابداع کریستیان هویگنس به ساعت های دقیق دسترسی پیدا کردند در حالی که پیش از آن زمان را با موقعیت خورشید می سنجیدند. این نمونه ای از کامل بودن بررسی های هویگنس درباره آونگ بود که او را نه تنها به ساخت ساعت های عملی هدایت کرد بلکه موجب شد که به طور کامل به نظریه رفتار سیستم های نوسانی دست یابد. تمام این موارد نتیجه تلاش هویگنس برای دستیابی به زمان سنجی دقیق برای کارهای اخترشناسی بود.
امروز تعداد کمی از مردم از کار هویگنس درباره ساعت باخبرند. اما بیشتر آنها می دانند که او باید کاری در زمینه نظریه موجی نور انجام داده باشد. این نظریه مانند نظریه هویگنس درباره سیستم های نوسانی، از کاری عملی در رابطه با اخترشناسی ناشی می شد. در سال 1655، کریستیان هویگنس طراحی و ساخت چند تلسکوپ را به کمک برادر خود کنستانتین (هم اسم پدرش) آغاز کرد که به بهترین دستگاه های مشاهده اخترشناسی در زمان خود تبدیل شدند. تمام تلسکوپ های شکستی آن زمان دچار نقصی به نام ابیراهی رنگی بودند که زمانی رخ می دهد که عدسی های تلسکوپ نورهای رنگ های مختلف را با زاویه های متفاوتی منحرف می کنند. این پدیده در مرز لبه های تصاویر اشیای مورد مشاهده تلسکوپ فریزهای رنگی ایجاد می کند. این موضوع، اگر هدف استفاده از تلسکوپ، تشخیص موقعیت کشتی در روی دریا بود مشکلی ایجاد نمی کرد اما برای کارهای دقیق اخترشناسی مانع مهمی بود. برادران هویگنس روشی برای کاهش ابیراهی رنگی پیدا کردند که به جای استفاده از عدسی کلفت در ناحیه چشمی تلسکوپ، از ترکیب دو عدسی نازک بهره می برد. این روش مسئله را به طور کامل حل نکرد ولی نسبت به وضعیت قبلی پیشرفت قابل توجهی بود. این دو برادر در تراش عدسی ها مهارت داشتند و توانستند عدسی هایی با شکل های دقیق بسازند که به خودی خود موجب ساخت بهترین تلسکوپ های آن زمان شد. هویگنس با اولین تلسکوپی که به این روش ساخت، تیتان، بزرگ ترین قمر سیاره زحل را در سال 1655 کشف کرد. این کشف تنها به اندازه ای ناچیز کمتر از کشف اقمار مشتری توسط گالیله شورانگیز بود. هویگنس تا پایان دهه 1650 با استفاده از تلسکوپ بزرگتری که با کمک برادرش ساخته بود، راز ظاهر عجیب زحل را حل کرد و دریافت که حلقه صاف و نازکی از مواد دور این سیاره را فرا گرفته است. این حلقه از زمین گاهی از گوشه (به نحوی که به نظر می آید که حلقه ناپدید شده است) و بعضی اوقات از مقابل قابل مشاهده است ( به نحوی که با تلسکوپ کوچک گالیله به نظر می آمد که زحل یک جفت گوش دارد). این موارد شهرت هویگنس را تثبیت کرد. او در اوایل دهه 1660 هنوز در لاهه مستقر بود اما مدت زیادی را در پاریس سپری کرد. آکادمی سلطنتی علوم پاریس در سال 1666 بنیان گذاری شد و از او دعوت به عمل آمد تا به عنوان یکی از هفت عضو بنیان گذار تحت نظر آکادمی به طور پیوسته در پاریس کار کند.
تأسیس اولین انجمن های سطنتی (یا آکادمی های) علمی در این دوران یکی از حوادث دوران ساز تاریخ علم بود و اواسط قرن هفدهم را به عنوان مقطعی از تاریخ مشخص کرد که در آن بررسی های علمی جزئی از تشکیلات هیئت حاکمه شد. اولین انجمن علمی که امتیاز رسمی دریافت کرد، آکادمی دل چیمنتو (Accademia del Cimento) یا آکادمی تجربی بود که دو نفر از دانشجویان پیشین، گالیله، اوانجلیستا توریچلی و وینچنزیو ویویانی، تحت حمایت دوک بزرگ فردیناند دوم و لئوپولد برادر او در سال 1657 بنیان نهادند. این انجمن جانشین معنوی انجمن لینسه بود که پس از مرگ فردریکو چزی دیگر دوام نیافت. آکادمی چیمنتو نیز تنها ده سال دوام آورد و انحلال آن در سال 1667، پایان دورانی از پیشرفت علوم فیزیکی ایتالیا را رقم زد که از رنسانس الهام پذیرفته بود. در همان زمان، آنچه بعداً به بادوام ترین انجمن علمی جهان تبدیل شد در لندن آغاز به کار کرد. از سال 1645به بعد گروهی از اشخاص با گرایش های علمی به طور منظم گرد هم می آمدند تا در زمینه ایده های جدید بحث کنند، یکدیگر را از کشفیات جدید باخبر کنند و به وسیله نامه با اندیشمندان هم فکر در سراسر اروپا مکاتبه کنند. در سال 1662، با فرمان چارلز دوم، این انجمن به نام انجمن سلطنتی رسمیت یافت. (از آنجا که این اولین انجمن از نوع خود بود نیاز به تشریح دیگری نیست. آن را گاهی اوقات به نام مختصرش، انجمن، می خوانند.) گر چه انجمن مذکور یک انجمن سلطنتی بود اما اعضای آن هیچ منبع درآمد رسمی و هیچ گونه تعهدی نسبت به دولت نداشتند. هویگنس در دیداری کوتاه از لندن در سال 1663، یکی از اولین اعضای خارجی انجمن سلطنتی شد. همتای فرانسوی این انجمن یعنی آکادمی علوم چهار سال پس از تشکیل انجمن سلطنتی رسمیت یافت و از مزایای مؤسسه های دولتی برخوردار شد. این آکادمی تحت حمایت لویی چهاردهم (نوه هانری چهارم) قرار گرفت و اجازه یافت که از دانشمندان برجسته ای مانند هویگنس پشتیبانی مالی کند و امکانات عملی در اختیار آنها قرار دهد. اما آکادمی در قبال این امتیازات پاره ای از تعهدات گاه سنگین را بر عهده داشت. موفقیت این دو انجمن انگلیسی و فرانسوی که هر یک تابع روش های خود بود، موجب شد که نمونه های مشابه بسیار مثل قارچ سبز بشوند (معمولاً یکی از این دو انجمن به عنوان الگو در نظر گرفته می شد). اولین نمونه آکادمی علوم در برلین بود که در سال 1700 تأسیس شد.
هویگنس همیشه از بیماری رنج می برد و گر چه تا پانزده سال بعد در پاریس مستقر بود اما مجبور شد دوبار به مدت طولانی جهت درمان بیماری به هلند باز گردد. این مانع از آن نشد که پاره ای از مهم ترین کارهای خود را در زمان اقامت در پاریس انجام دهد. در همین شهر بود که در سال 1678 کار خود را در زمینه نورشناخت (به جز چند مورد جزئی) به پایان رساند. (این کار پیرو رویه همیشگی او تا سال 1690 منتشرنشد). هویگنس این کار را تا اندازه ای بر پایه تحقیقات دکارت استوار کرد اما برخلاف ایده های دکارت، نظریه نور او بر اساس آزمایش های عملی تکمیل شد که او با آینه ها و عدسی ها و پس از حل مشکلات تلسکوپ (از جمله ابیراهی رنگی) انجام داد. نظریه او قادر به توضیح پدیده بازتاب نور از آینه و شکست نور هنگام گذر از هوا به درون شیشه یا آب بود. تمام این بررسی ها بر اساس موج فشاری تبیین می شد که در شاره ای که بعداً اتر نامیده شد اتفاق می افتاد. این نظریه پیش بینی مهمی کرد که نور در محیطی با چگالی زیاد (مانند شیشه) آهسته تر از محیطی با چگالی کم (مانند هوا) حرکت می کند. این پیش بینی در دراز مدت مهم بود زیرا در قرن نوزدهم، آزمون نهایی را برای تعیین ماهیت موجی یا ذره ای نور فراهم کرد. در کوتاه مدت هم اهمیت زیادی داشت زیرا دکارت و همه پیشینیان او فرض می کردند که نور باید با سرعت بی نهایت حرکت کند و در مدل دکارت هر آشفتگی در خورشید، چشم را به طور آنی تحت تأثیر قرار می داد. زمانی که هویگنس در مدل خود در پایان دهه 1670 از سرعت محدود نور استفاده کرد در صف پیشگام تحقیق قرار داشت. او توانست از این فرضیه استفاده کند زیرا هنگامی که کشف اساسی در این زمینه در پاریس صورت گرفت، او خود در آنجا حضور داشت.
تشخیص اینکه سرعت نور گرچه بسیار زیاد اما بی نهایت نیست به جهش مفهومی عظیمی نیاز داشت. این جهش را اوله رومر، دانشمند دانمارکی، در زمانی که با هویگنس در آکادمی علوم فرانسه کار می کرد انجام داد. رومر در 25 سپتامبر سال 1644 در شهر اورهوس به دنیا آمد. پس از تحصیل در دانشگاه کپنهاگ در این شهر به عنوان دستیار اراسموس بارتولین، فیزیک دان و اخترشناس، کار کرد. در سال 1671 ژان پیکار (1682-1620) از سوی آکادمی علوم فرانسه به دانمارک اعزام شد تا مکان دقیق رصدخانه تیکو براهه را تعیین کند (تعیین این مکان برای تحلیل دقیق مشاهدات اخترشناسی او ضروری بود). رومر به پیکار در انجام مأموریتش کمک کرد و تأثیر خوبی در او گذاشت. پیکار او را به پاریس دعوت کرد و او در آنجا در آکادمی کار کرد و معلم خصوصی دوفین (10)شد. بزرگترین کار رومر نتیجه مشاهدات او از قمرهای مشتری بود. او این مشاهدات را با همکاری جیووانی کاسینی انجام داد (وی از سال 1625تا 1712 زندگی کرد و بیشتر به خاطر کشف فاصله حلقه های زحل مشهور است و این فاصله هنوز به نام حد فاصل کاسینی معروف است). مانند زمین که در مدت یک سال به دور خورشید می گردد، هر قمر نیز مدار منظمی را به دور سیاره خود می پیماید. بنابراین هر کدام از اقمار مشتری در حین گردش خود به پشت این سیاره رفته و کسوف ایجاد می کنند. رومر متوجه شد که فواصل زمانی بین این کسوف ها همیشه برابر نیست و به نحوی تغییر می کند که به مکان زمین در مدارش به دور خورشید نسبت به مکان مشتری بستگی دارد. رومر این پدیده را نتیجه سرعت محدود نور تفسیر کرد. زمانی که زمین از مشتری دورتر است این کسوف ها را دیرتر مشاهده می کنیم زیرا زمان لازم برای رسیدن اخبار این کسوف ها به تلسکوپ های ما در روی زمین زیادتر است. رومر بر پایه نتیجه مشاهدات خود و تغییرات زمان کسوف ها پیش بینی کرد که کسوف نزدیک ترین قمر مشتری به نام آیو که می باید در 9 نوامبر سال 1679 روی می داد طبق محاسبات او ده دقیقه دیرتر روی خواهد داد. پیش بینی او به طرز شگفت آوری درست بود. رومر با استفاده از بهترین برآورد موجود از قطر مدار زمین به دور خورشید(11) و این تأخیر زمانی کسوف، سرعت نور را (در واحدهای جدید) 225000 کیلومتر در ثانیه محاسبه کرد. اگر همین محاسبات را در نظر بگیریم و بهترین برآورد امروزی از قطر زمین را در آن جایگزین کنیم، مشاهدات رومر سرعت نور را 298000 کیلومتر در ثانیه تعیین می کند. این عدد به طرز شگفت آوری به مقدار امروزی سرعت نور یعنی 299792 کیلومتر در ثانیه نزدیک است و باید در نظر داشته باشیم که سرعتی که رومر به آن دست یافت، اولین اندازه گیری این سرعت در تاریخ بود. پس از آنکه رومر از جایگاه خود در تاریخ اطمینان پیدا کرد (گر چه در آن زمان هیچ کدام از دانشمندان سریع تر از هویگنس از این اندازه گیری مطمئن نشده بودند) به انگلستان سفر کرد و با بسیاری از دانشمندان از جمله ایزاک نیوتون، ادموند هالی و جان فلمستید دیدار کرد. او در سال 1681 به دانمارک بازگشت و اخترشناس سلطنتی و رئیس رصدخانه سلطنتی کپنهاگ شد. او در 23 سپتامبر سال 1710 در همین شهر درگذشت.
کار هویگنس درباره نور که هم زمان با کار رومر در پاریس انجام شد، اوج دستاوردهای زندگی حرفه ای او بود که در سال 1690 در کتابی با عنوان رساله ای درباره نور منتشر شد. او این کتاب را پس از بازگشت به هلند در سال 1691 تکمیل کرد. بازگشت او به هلند تا اندازه ای به علت وخامت وضع جسمانی اش و نیز به علت وخامت اوضاع سیاسی فرانسه بود. شرح پیچیدگی این اوضاع نیازمند بردباری خواننده است. اسپانیا استقلال هلند در قسمت شمال آن را (ناحیه ای که نامش یعنی هلند، امروزه در انگلیس به کل این کشور اطلاق می شود) در سال 1648 تضمین کرده بود اما همچنان قسمت جنوب هلند را در اشغال خود داشت. در سال 1660، لویی چهاردهم پادشاه فرانسه با ماریا ترزا، بزرگ ترین دختر فیلیپ چهارم، پادشاه اسپانیا ازدواج کرد و زمانی که فیلیپ در سال 1665 درگذشت و فرزند هنوز نابالغ او جانشین وی شد، لویی از این فرصت استفاده کرد تا مدعی بقیه متصرفات اسپانیا در هلند (از جمله بخش بزرگی از بلژیک کنونی) شود و حتی می خواست هلند را نیز تصرف کند. جاه طلبی های او ابتدا با مخالفت هلند، انگلستان و سوئد روبه رو شد. اما لویی چهاردهم انگلستان را متقاعد کرد تا موضع خود را تغییر دهد و در عوض امکانات مالی وسیعی در اختیار این کشور قرار داد و قول داد که پس از فتح هلند منطقه ای را در اروپا به انگلستان واگذار کند.
این پیوند غیر طبیعی که رنجش عمیق مردم انگلیس را به همراه داشت تا اندازه ای از آنجا ناشی می شد که چارلز دوم پادشاه انگلستان، پسر عمه لویی چهاردهم بود (چارلز اول با هنریتا ماریا، خواهر لویی سیزدهم ازدواج کرده بود). از سوی دیگر، چارلز دوم که به تازگی پس از دوران جنگ داخلی و فترت پارلمانی به تخت نشسته بود، مشتاق بود که متحدی قوی داشته باشد. این رابطه به علت ماده ای مخفی که در معاهده چارلز و لویی گنجانده شده بود و در آن چارلز تعهد می کرد که به دین کاتولیک ملحق خواهد شد پیچیده تر می شد. بنابراین به هیچ وجه جای تعجب نیست که این اتحاد به طول نینجامید و فرانسه پس ازشکست نیروی دریایی انگلستان در مقابل هلند، از سال 1672 به بعد در حمله به هلند تنها ماند. نیروهای هلندی به فرماندهی ویلیام اورانژ (که نوه چارلز اول انگلستان و خواهر زاده چارلز دوم بود، زیرا مادر او خواهر چارلز جوان بود) با کمک چند کشور دیگر (از جمله اسپانیا که از ایجاد فرصتی برای مخالفت با فرانسه حتی اگر به صورت کمک به هلند باشد خشنود بود) نه تنها در برابر حملات فرانسه مقاومت کردند بلکه در سال 1678 پیمان صلح افتخارآمیزی در نایمخن (Nijmegen) امضا کردند. پس از آنکه این جاه طلبی فرانسه تا اندازه ای با کمک پروتستان های هلند عقیم ماند، وضع هلندی های مقیم پاریس تحمل ناپذیر شد. (بی شک اگر فرانسه در جنگ با هلند پیروز شده بود با آنها رفتار بهتری داشت!) این وضع موجب شد که هویگنس به کشور خود هلند بازگردد.(12) هویگنس به رغم بیماری مداوم چند بار دیگر به کشورهای خارجی سفر کرد و در سال 1689 از لندن بازدید و با نیوتن دیدار کرد. آخرین بیماری او در سال 1694، او را برای همیشه بستری کرد. او پس از تحمل درد فراوان در ماه های بعد، در 8 ژوئیه سال 1695 در شهر لاهه درگذشت.
رابرت بویل: مطالعه او درباره فشار گاز
زندگی هویگنس به رغم جنگ فرانسه و هلند بدون رویداد مهمی سپری شد. اما به سختی می توان همین وضعیت را در مورد رابرت بویل که هم عصر او بود صادق دانست. او تقریباً به تنهایی و بدون کمک، شیمی را به علم آبرومندی تبدیل کرد و به موازات آن رفتار گازها را مطالعه و از ایده اتم ها پشتیبانی کرد. علاوه بر این او در خارج از محیط علمی زندگی پر شوری داشت که می توانست مستقیماً از دل صفحات یک رمان برآید.اگر هویگنس در هنگام تولد قاشق نقره در دهان داشت، بویل با سرویسی از قاشق و چنگال در اطراف خود به دنیا آمد. بیشتر حکایت هایی که از زندگی بویل به جای مانده است حاکی از آن است که او فرزند چهاردهم (هفت نفر از آنها پسر بودند و یکی از پسران هنگام تولد درگذشته بود) کنتِ کورک، ثروتمندترین مرد انگلستان در آن زمان بود. اما در این حکایت ها کمتر از این مورد سخن می رود که کنت هنگام تولد از اعضای خانواده های اشرافی نبود. او فرد خود ساخته ای بود که میل آتشینی به اندوختن ثروت و کسب جایگاه قابل احترامی در اجتماع داشت. او می خواست به عنوان یک ماجراجوی عصر ملکه الیزابت با ترکیبی از شانس و زیرکی، زندگی پر آب و رنگی را بگذراند. او در 13 اکتبر سال 1566 با نام معمولی ریچارد بویل در خانواده ای آبرومند اما فاقد شهرت به دنیا آمد. در اواسط دهه 1580 در مدرسه کینگز در کانتربری تحصیل کرد. کریستوفر مارلو که دو سال از او بزرگ تر بود نیز در همین مدرسه تحصیل می کرد. پس از آن، ریچارد بویل به کمبریج رفت. ابتدا در میدل تمپل حقوق تحصیل کرد اما چون پولش تمام شد، مجبور شد به عنوان دستیار وکیل حقوقی در لندن کار کند. او در سال 1588 با هدف کسب ثروت عازم ایرلند شد (در آن زمان ایرلند مستعمره انگلستان بود). در همان سال یورش نیروی دریایی اسپانیا آغاز و او 22 ساله شد. پدر او مدت ها پیش فوت کرده و مادرش نیز در سال 1586 در گذشته بود و به این ترتیب او باید خود راهش را در زندگی پیدا می کرد.
ریچارد بویل طبق داستانی که خود حکایت کرده است هنگام رسیدن به ایرلند 27 پوند و 3 شلینگ پول نقد، یک انگشتر الماس و یک گردن بند طلایی به همراه داشت که از مادرش به ارث رسیده بود. چمدان او محتوی کت و شلواری نو، بالاپوش و لباس های زیر بود و می توان افزود نیم تنه ای تافته، شلواری از مخمل سیاه و بالاپوش، خنجر و شمشیر دودم که به کمر می بست. احتمالاً او کلاهی هم داشته است ولی به آن اشاره ای نکرده است. هنگام ورود به ایرلند، او که مردی جوان، باهوش و تحصیل کرده بود و اراده قاطعی برای پیشرفت داشت در مؤسسه ای دولتی مشغول به کار شد. وظیفه این مؤسسه اداره زمین ها و املاکی بود که پادشاه پس از فتح مجدد ایرلند که عملیات آن در آن زمان رو به اتمام می رفت تصاحب کرده بود. مناطق زیادی از این کشور تصرف شده بود و به مقامات بالای انگلیسی واگذار(یا فروخته) می شد، در حالی که مالکان ایرلندی باید ادعای مالکیت خود را نسبت به ملک خود اثبات می کردند. دادن رشوه و هدیه به مأمورانی مانند بویل رویه ای معمول بود و ماهیت کار به او فرصت می داد تا اطلاعات دست اولی از زمین هایی که به قیمت ناچیزی واگذار می شد به دست آورد. اما حتی قیمت های بسیار نازل نیز باید پرداخت می شد. او پس از هفت سال کوشش و بدون دستیابی به ثروت، در سال 1595 با بیوه ای ثروتمند ازدواج کرد. این خانم مالک بود و 500 پوند در سال اجاره می گرفت. بویل با این پول سرمایه گذاری کرد و سرانجام به ثروتی دست یافت که در خواب هم نمی دید. اما زنش پس از آنکه نوزاد مرده ای به دنیا آورد در سال 1599 در گذشت.
ریچارد بویل پیش از آنکه موقعیت خود را تثبیت کند در جریان شورش مانستر متحمل بدبیاری شد و بسیاری از اموال خود را از دست داد. او در سال 1598 مجبور شد به انگلستان فرار کند. در آنجا به جرم رشوه خواری دستگیر ولی در دادگاهی به ریاست ملکه الیزابت و شورای سلطنت تبرئه شد (احتمالاً گناهکار بود ولی آن قدر زیرک بود که توانست رد پای خود را مخفی کند). موفقیت بویل در دفاع از خود، نظر ملکه را جلب کرد و زمانی که نهاد جدیدی در ایرلند تأسیس شد، او به عنوان دفتردار شورای سلطنت منصوب شد که مقام کلیدی در اداره امور روزمره ایرلند بود. او در سال 1602 با اقدام به یک خرید مناسب، زندگی خود را دگرگون کرد. او در این سال املاک رو به ویرانی واترفورد، تیپرئری و کورک را به قیمت بسیار پایین از سِر والتر رالی خریداری کرد. وی به قدری نسبت به این املاک بی توجهی کرده بود که اداره آنها با زیان توأم بود. ریچارد بویل توانست با مدیریت مناسب از این املاک منفعت خوبی به دست آورد. او به موازات این کار مدارس، خانه هایی برای معلولین، جاده ها و پل هایی ساخت و حتی شهرهایی ایجاد کرد. در آن زمان او به عنوان یکی از روشن ترین مالکان انگلیسی در ایرلند جای پای خود را محکم کرد.
ریچارد بویل در سال 1603 آن قدر مشهور بود که با کاترین فنتون، دختر 17 ساله وزیر انگلستان در ایرلند، ازدواج کرد و در همان روز لقب «سِر» گرفت. ثمره این ازدواج 15 فرزند بود. آنها بزرگ شدند، ازدواج کردند و در سنین بالاتر پرامتیازترین روابط را برای خانواده تا آنجا که سِر ریچارد و امکانات مالی اش اجازه می داد فراهم کردند (او در سال 1620 لقب کنت کورک گرفت و برای گرفتن این لقب 4000 پوند به عنوان «هدیه» به مسئولین مربوطه اهدا کرد). جالب ترین این موقعیت ها زمانی روی داد که فرانسیس بویل 15 ساله، پسر او، با دختر سِر توماس استافورد از نزدیکان ملکه هنریتا ماریا ازدواج کرد (به یاد داشته باشیم که وی خواهر لویی سیزدهم بود). چارلز اول دختر را بدرقه کرد و ملکه شاهد آماده شدن دختر برای شب زفاف بود. شاه و ملکه در آنجا ماندند تا شاهد خوابیدن این زوج جوان در کنار هم باشند.
این ازدواج ها موجب شد که بویل های تازه به دوران رسیده (که در آن زمان به هیچ وجه صفت تحقیرآمیزی محسوب نمی شد) به محافل بالای اجتماع راه یابند اما همه آنها در زندگی شخصی موفق نبودند. تنها دو نفری که از این سرنوشت نجات یافتند، رابرت پسر کوچک کنت (او در 25 ژانویه سال 1627، زمانی که مادرش 40 و پدرش 61 ساله داشت به دنیا آمد) و مارگارت، خواهر کوچک رابرت بود. علت موفقیت این دو هم آن بود که پدر آنها پیش از آنکه ترتیب ازدواجشان را بدهد درگذشت (کنت در مورد رابرت تا آنجا پیش رفته بود که نامزدی برای پسر خود انتخاب کرد ولی پیش از آنکه ترتیب ازدواج داده شود درگذشت). هیچ یک از این دو (رابرت و مارگارت) دست کم به این علت که شاهد سرنوشت زندگی زناشویی برادران و خواهران خود بودند هرگز ازدواج نکردند.
زندگی برای پسر ریچارد بویل با این وجود که از امنیت مالی برخوردار بود هرگز از نظر فیزیکی آسان نبود. دیدگاه پدر آن بود که پسران به رغم ثروتشان نباید نازک نارنجی تربیت شوند و باید آنها را پس از اینکه از دامان مادر خود بیرون آمدند، نزد خانواده ای روستایی که به دقت انتخاب شده اند فرستاد. در مورد رابرت، این تصمیم منجر به جدایی او از مادرش در کودکی شد و او دیگر هرگز مادرش را ندید. مادر در اواسط 40 سالگی هنگامی که رابرت 4 ساله بود، یک سال پیش از آنکه او به خانه برگردد، درگذشت. او از سن 5 تا 8 سالگی با پدر خود و خواهران و برادرانی که هنوز ازدواج نکرده بودند (تعدادی که مدام روبه کاهش می رفت) زندگی کرد و خواندن، نوشتن، زبان لاتین و فرانسه را فرا گرفت. سپس از آنجا که او را مهیای مرحله بعدی مرد شدن دانستند، به همراه برادر کمی جوان ترش فرانسیس، به مدرسه ایتن در انگلستان فرستادند که رئیس آن، سِر هندی واتن، سفیر سابق انگلستان در ونیز از دوستان قدیمی کنت بود. رابرت آن قدر زود به زندگی دانشگاهی عادت کرد که باید او را مجبور می کردند تا از مطالعه دست کشیده و در بازی هایی شرکت کند که جزئی از سنن مدرسه بود ولی رابرت از آن نفرت داشت. تحصیلات او به علت بیماری که گاه و بیگاه بروز می کرد و او را در تمام مدت عمر آزار می داد دچار وقفه می شد.
زمانی که رابرت 12 سال داشت، پدر او خانه ای اشرافی در استالبریج در ایالت دورسِت، برای اقامت دائم در انگلستان، خریداری کرد و پسران خود، فرانسیس و رابرت را به آنجا برد تا با او زندگی کنند. فرانسیس در همین خانه زندگی کرد ولی رابرت، گرچه پدرش او را بیشتر از همه دوست داشت (و شاید به همین خاطر؟) با کشیشی به پانسیون فرستاده شد تا وقت خود را تلف نکند و به تحصیل بپردازد. سرنوشت او این بود که به دانشگاه برود اما زندگی او پس از آنکه ترتیب ازدواج فرانسیس با الیزابت استافورد داده شد به طور شگفت انگیزی تغییر کرد (این دختر بعداً به خاطر زیبایی اش به نام «بتی سیاهه» معروف شد و در دربار شهرت ( یا بدنامی) پیدا کرد چرا که معشوقه چارلز دوم و از او صاحب فرزندی شد). ریچارد به هیچ وجه مایل نبود که پسرانش وقتشان را با آنچه او لذت بی فایده می نامید تلف کنند و به همین خاطر چهار روز پس از ازدواج فرانسیس، او را با برادرش رابرت و با همراهی معلم خصوصی به فرانسه فرستاد. نقل شده است که «فرانسیس از پایان زودهنگام لذت زناشویی که تازه از آن بهره مند شده بود، بسیار غمناک بود. تأسف او از اینکه مجبور به این مسافرت شده است بیشتر هم شد.»(13) اما با پدری مانند کنت کورک مجال مجادله نبود. پس از آنکه آنها در فرانسه از شهرهای روآن، پاریس و لیون گذشتند در ژنو اقامت کردند. رابرت سرانجام ورزشی را یافت (تنیس) که از آن لذت می برد. اما او با همان دلبستگی قبلی خود به مطالعه محیط اطرافش ادامه داد. در سال 1641 فرانسیس، رابرت و سرپرست آنها برای بازدید به ایتالیا رفتند (کنت بودجه هنگفتی بالغ بر 1000 پوند در سال در اختیار آنها گذاشته بود). آنها هنگام فوت گالیله بر حسب اتفاق در فلورانس بودند. در فلورانس بود که معلم خصوصی، رابرت بویل 15 ساله را (به عنوان یک ناظر) با لذت های روسپی خانه آشنا کرد که بخشی از تعلیم و تربیت همه جانبه او بود. گویا این تجربه و یک موقعیت دیگر که او هدف «معاشقه افتضاح دو راهب قرار گرفت که شهوتشان تمایزی میان جنس ها قائل نبود» برای همیشه توی ذوق او زده بود. تجرد بویل پرسش های اجتناب ناپذیری درباره گرایش جنسی او پیش می کشد اما توصیف او از دو راهب به عنوان «لواط کاران ملبسی» با «شور و حرارتی هرزه وار» نشان می دهد که او قطعاً به آن جهت گرایشی نداشته است. جوش و خروشی که در فلورانس به مناسبت این رویداد ایجاد شد، کنجکاوی رابرت جوان را برانگیخت و او مطالعه گسترده آثار گالیله را آغاز کرد. به نظر می رسد که این مورد رویدادی کلیدی برای تصمیم گیری این مرد جوان بود تا به توسعه علاقه خود به علم بپردازد.
در همین حال اوضاع انگلستان به طرز شگفت انگیزی تغییر کرد. کنت کورک تقریباً به صورت مالکی نمونه در آمده بود اما بیشتر مالکان انگلیسی آن قدر با ایرلندی ها با خشونت رفتار کرده بودند که شورش ایرلندی ها اجتناب ناپذیر بود و سرانجام در سال 1641 روی داد.(14) در هر صورت چه آقای کنت مالکی نمونه بود و چه نبود، نمی توانست از دشمنی ایرلندی ها با هر کس و هر چیزی که انگلیسی بود رهایی یابد. زمانی که زد و خورد (در واقع جنگ داخلی) شروع شد، یک باره همه درآمدی که او از املاک عظیم خود دریافت می کرد قطع شد. زمانی که برادران بویل به سیاحت خود در ایتالیا پایان دادند و به شهر مارسی فرانسه رسیدند، برای اولین بار اخبار مربوط به این شورش را شنیدند. آنها از طریق نامه با خبر شدند که بودجه 1000 پوند در سال قطع شده است و آنها می توانند تنها روی 250 پوند برای بازگشت فوری به انگلستان حساب کنند (که باز هم مبلغ زیادی محسوب می شد). حتی این 250 پوند نیز به آنها نرسید. گویا مردی که کنت به او اعتماد کرد تا پول را به فرزندانش برساند، پول را دزدیده بود. در این شرایط قرار شد که فرانسیس به هر ترتیبی که بتواند به انگلستان بازگردد و به کمک پدر و برادران خود بشتابد (منظور، کمک به آنها در جنگ بود). در همین حال رابرت و سرپرست او در ژنو ماندند. پس از پایان جنگ در سال 1643، کنت کورک که زمانی ثروتمندترین مرد انگلستان بود وضع فلاکت باری داشت و دو نفر از پسرانش در جنگ کشته شده بودند. فرانسیس در جنگ رشادت به خرج داد و زنده ماند. کنت یک ماه قبل از هفتاد و هفت سالگی در گذشت و به پسران در گذشته اش ملحق شد. سال بعد رابرت در سن 17 سالگی به انگلستان بازگشت. او حتی یک پنی پول هم نداشت و تازه باید هزینه سرپرست خود در ژنو و بازگشت او را می پرداخت چرا که پیش از بازگشت، این هزینه را به طور افتخاری تعهد کرده بود. علاوه بر اینها پس از پایان جنگ در ایرلند، جنگ داخلی انگلستان آغاز شد.
دلایل جنگ داخلی انگلستان گوناگون و پیچیده است و مورخان هنوز به بحث در این زمینه ادامه می دهند. اما یکی از مهمترین عوامل آن شورش ایرلند بود که برای خانواده بویل آن قدر هزینه در برداشت. چارلز اول (که در سال 1625 جانشین پدر خود جیمز اول شده بود) و مجلس از مدت ها پیش با هم اختلاف داشتند و این اختلافات هنگام آماده سازی ارتش برای سرکوبی ایرلندی ها، بر سر اینکه کدام یک عهده دار تجهیز و کنترل ارتش شوند بالا گرفت. در نتیجه این رویارویی ها مجلس نیرویی نظامی تشکیل داد که کنترل آن به عهده فرمانده منتخب مجلس و نه پادشاه بود. پادشاه با این موضوع مخالفت کرد و مجلس هم لایحه لازم را با عنوان دستور نظامی 1642تصویب کرد، بی آنکه نگران جزئیات مربوط به امضای پادشاه باشد. پادشاه در 22 اوت آن سال درفش سلطنتی را در ناتینگهام بالا برد و پیروان خود را علیه مجلس متحد کرد. اولیور کرامول در جریان جنگ های داخلی رهبر برجسته نیروهای مجلس بود. اولین مرحله جنگ با شکست نیروهای پادشاه در نبرد نیزبی در ژوئن سال 1645 و سقوط آکسفورد به دست نیروهای مجلس در ژوئن سال 1646 پایان یافت. پادشاه در ژانویه سال 1647 به دست نیروهای مجلس اسیر شد.
زمان صلح بسیار کوتاه بود زیرا چارلز در ماه نوامبر از زندان جزیره وایت گریخت و دوباره نیروهای خود را جمع کرد. او پیمان نامه مخفیانه ای با اسکاتلندی ها منعقد کرد و متعهد شد که اگر دوباره به سلطنت برگردد، امتیازاتی به پیروان مذهب پرسبیتاریان بدهد. اما او دوباره دستگیر شد. اسکاتلندی ها تلاش کردند تا برای انجام تعهد خود نسبت به پادشاه نیروهای خود را تجهیز کنند. اما آنها در اوت سال 1648 در پرستون شکست خوردند و چارلز اول در 30 ژانویه سال بعد اعدام شد. انگلستان از سال 1649 تا 1660 پادشاه نداشت و تا سال 1653توسط مجلس و از آن سال به بعد توسط کرامول که به عنوان لرد محافظ انتخاب شده بود، تا زمان مرگش در سال 1658 اداره می شد. در سال های پس از آن اوضاع مانند فیلمی که در جهت عکس نشان داده شود به عقب برگشت و رویدادهای دو دهه قبل با سرعت به وضع پیشین گرایید. پس از آنکه انگلستان برای رهایی از سیستم پادشاهی موروثی با آن همه آشفتگی روبه رو شده بود، ریچارد کرامول، پسر اولیور، به عنوان لرد محافظ انتخاب شد ولی ارتش او را کنار گذاشت. ارتش می خواست که از میان اعضای مجلس شخصی به عنوان رئیس کشور برگزیده شود. اما چون شخص مناسبی برای این مقام پیدا نشد، چارلز دوم که به فرانسه تبعید شده بود در سال 1660 به سلطنت رسید. پس از جنگ داخلی کفه قدرت در انگلستان قدری بیش از گذشته به سوی مجلس و نه پادشاه متمایل شده بود اما از دیدگاه امروزی، پس از گذشت 350 سال از آن دوران، به نظر می رسد که حاصل آن تلاش بسیار اندک بود.
انگلستان هنگام بازگشت رابرت بویل کم و بیش تقسیم شده بود. مناطقی از آن دست سلطنت طلبان (به مرکزیت آکسفورد) و بخش هایی هم در دست مجلس بود (از جمله لندن و جنوب شرقی انگلستان) ولی زندگی اغلب مردم غیر از مناطقی که در آنها زدوخورد شدید در جریان بود بدون اختلال خاصی ادامه داشت. اما کوچک ترین پسر کنت کورک مانند همه مردم نبود. خانواده کورک از دوستان پادشاه محسوب می شدند. شاید اگر رابرت به پیروی از فطرت طبیعی خود سرش را پایین می انداخت و از درگیر شدن در این رویارویی پرهیز می کرد با وضعیت دشواری مواجه می شد. اما رویدادی خانوادگی موجب شد که او رویه خود را تغییر دهد. یکی از ازدواج هایی که پدرش ترتیب داده بود به نتیجه ارزنده ای منجر شد. کاترین یکی از خواهران او (که اتفاقاً با اینکه 13 سال از رابرت بزرگ تر بود اما بیش از برادران و خواهران دیگر مورد علاقه او بود) با مرد جوانی ازدواج کرد که عنوان ویسکنت رنیلا را به ارث برده بود. ازدواج آنها از جنبه زناشویی فاجعه بود و آن دو دیگر با هم زندگی نمی کردند اما خواهر ویسکنت (که با کاترین روابط خوبی داشت) با یکی از اعضای مجلس ازدواج کرد و خود کاترین نیز به مجلس تمایل داشت و اعضای مجلس اغلب به خانه او رفت و آمد می کردند. این خانه اولین پناهگاه رابرت پس از بازگشت به انگلستان بود (او در آنجا با جان میلتون ملاقات کرد). رابرت با استفاده از نفوذ خواهرش، خانه اشرافی استالبریج را حفظ کرد. پدرش این خانه را پس از شکست نیروهای پادشاه در جنگ داخلی به او واگذار کرده بود.
بویل در سال 1645 در منزل ییلاقی خود خلوت گزید و در مسائل سیاسی بی طرف ماند و با درآمد محدودی (نسبت به معیار خانواده) که به رغم جنگ از محل املاک به دست می آورد زندگی می کرد. او در سطح گسترده ای به مطالعه پرداخت (از جمله مطالعه کامل انجیل) و دست به قلم برد (درباره موضوعات مختلفی از جمله فلسفه، معنای زندگی و مذهب). او آزمایش هایی انجام داد که در آن زمان در محدوده کیمیاگری قرار می گرفت. نامه های زیادی که به کاترین نوشته است، از وضع زندگی او در دوردست حکایت می کند. او در نامه ای به یکی از دوستان خود از تفنگ هوا و اصول آن سخن می گوید و می افزاید که در این تفنگ از هوای فشرده برای پرتاب گلوله ای سربی استفاده می شود که قادر است فردی را در فاصله سی گام دورتر از پای در آورد. این مشاهده آشکار، او را به تفکر در مسیری کشاند که به کشف قانون بویل منجر شد. کاترین زنی مستقل و باهوش بود و خانه او در لندن به محل دیدار بسیاری از روشنفکران آن زمان تبدیل شد. از جمله اعضای گروهی از مردان علاقه مند به علم که محفل خود را «کالج نامرئی» می نامیدند. این محفل پیشگام انجمن سلطنتی بود و رابرت در دیدارهایی که از لندن داشت از طریق کاترین با آنها آشنا شد. اعضا در اوائل تشکیل گروه (در اواسط دهه 1640) اغلب در کالج گرشام لندن با هم دیدار می کردند که آن قدرها هم نامرئی نبود. این کالج را سر توماس گرشام، یکی از مشاوران مالی ملکه الیزابت، در سال 1596 به عنوان اولین جایگاه دانش پیشرفته در انگلستان، به غیر از آکسفورد و کمبریج، تأسیس کرد. این مؤسسه هرگز نتوانست با آن دانشگاه ها رقابت کند ولی گام مهمی برای گسترش دانش در انگلستان برداشت. اما کانون فعالیت های کالج نامرئی پس از آنکه چند نفر از اعضای برجسته آن در سال 1648، با خاتمه جنگ داخلی، به مشاغلی در آکسفورد دست یافتند، به آنجا منتقل شد.
در سال 1652، پس از آرام شدن اوضاع سیاسی، بویل در ایرلند دیدار کرد. ویلیام پتی، پزشکی که حافظ منافع او در املاک خانوادگی در ایرلند بود، او را همراهی می کرد. وضعیت خانواده از لحاظ سیاسی بهتر شده بود، زیرا یکی از برادران رابرت که اکنون لرد براگهیل شده بود، نقش بزرگی در سرکوبی شورش ایرلندی ها ایفا کرد. این خدمت مسلماً برای جلب نظر مساعد هر کسی که در آن زمان در انگلستان حکومت می کرد کافی بود و حتی شخصی مانند کرامول به هیچ وجه نمی خواست ایرلند را در حال شورش ببیند. اما در جریان قیام های دهه 1640 موقعیتی برای کسب درآمد از املاک فراهم نشد. بویل در حدود دو سال در ایرلند ماند و از همنشینی پتی برای تبادل اندیشه استفاده کرد (پتی کالبدشناسی، فیزیولوژی و فن کالبدشکافی را به بویل آموزش داد و با او درباره روش علمی به گفتگو پرداخت). اقامت در ایرلند از نظر مالی نیز برای او پرمنفعت بود زیرا هنگام بازگشت به انگلستان سهمی از درآمد املاک پدرش که در اختیار او قرار گرفته بود، بالغ بر 3000 پوند در سال برای تمام مدت عمر می شد. این پول به اندازه ای بود که او می توانست با تکیه به آن به کارهای مورد علاقه اش بپردازد.(15) او در سال 1654 در 27 سالگی به آکسفورد، مرکز فعالیت علمی انگلستان (و احتمالاً تمام دنیا) رفت. او چهارده سال بعد را در آنجا گذراند و کارهای علمی انجام داد که موجب شهرتش شد. خانه اشرافی استالبریج به خانواده برادر او، فرانسیس واگذار شد.
بویل مجبور نبود همه آزمایش ها را خودش انجام دهد. او با استفاده از ثروت عظیمش دستیارانی استخدام کرد (از جمله فردی به نام رابرت هوک که درباره او بیشتر خواهیم گفت) و صاحب تشکیلاتی، شبیه یک مؤسسه تحقیقاتی خصوصی شد که امروزه بسیاری از دانشمندان آرزوی دستیابی به آن را دارند. علاوه بر این، بویل با استفاده از منابع مالی خود، بر خلاف بسیاری از هم عصرانش قادر بود کتاب هایش را به هزینه شخصی منتشر کند و مطمئن باشد که کتاب ها سریعاً آماده و با ویرایش های مناسبی منتشر می شوند. او صورت حساب های خود را به موقع پرداخت می کرد. ناشران او را دوست داشتند و با دقت ویژه ای کارهایش را انجام می دادند.
بویل با در اختیار داشتن مؤسسه ای علمی، یکی از پیشگامان کاربرد روش علمی بود و در مسیر مردانی چون گالیله و گیلبرت قدم نهاد که آزمایش های نوآورانه ای انجام دادند. او از اندیشه فرانسیس بیکن (1626-1561) الهام گرفت که بیشتر جنبه فلسفی داشت. بیکن آزمایش های زیادی انجام نداد ولی نوشته هایش درباره روش علمی بر چند نسل از دانشمندان انگلیسی تأثیرگذار بود.(16) بیکن با دقت توضیح داد که برای آغاز تحقیقات، ابتدا باید داده های لازم را جمع آوری کرد و با استفاده از آنها مشاهدات را توضیح داد نه اینکه ابتدا ایده های زیبایی در سر پروراند و سپس برای پشتیبانی از این ایده ها به جمع آوری داده ها پرداخت. نظام بیکن، در یک جمله، مدافع بنا کردن علم بر اساس واقعیت ها است. درسی که بویل عمیقاً آن را درک کرد. بویل درباره کار گالیله در مورد سقوط اجسام و سرعت یکسان سقوط اجسامی که وزن های مختلفی دارند مطالبی نوشت و این آزمایش را به عنوان نمونه ای از روش کار دانشمندان ذکر کرد که چگونه، «حتی وقتی اطلاعات مربوط با عقل جور نباشد، به تجربه تکیه می کنند.»(17)
شش سال طول کشید تا بویل درباره علم مطلب بنویسد. اما کاری که منتشر کرد ارزش این انتظار را داشت. اولین سهم قابل توجه او در علم مربوط به کشسانی یا تراکم پذیری است که شامل مشهورترین آزمایش زندگی حرفه ای او می شد. او و دستیارانش در این آزمایش از لوله شیشه ای به شکل حرف J استفاده کردند که یک طرف آن باز و طرف دیگرش بسته بود. جیوه به داخل لوله سرازیر شد تا قسمت خمیده U شکل را پر کند و هوا در بخش کوچک انتهای لوله محبوس بماند. فشار قسمت بسته لوله تا زمانی که سطح جیوه در دو طرف این بخش از لوله یکسان بود معادل یک اتمسفر بود. اما این فشار با افزودن جیوه بیشتر در قسمت بازوی باز لوله افزایش می یافت. بویل متوجه شد که اگر فشار دو برابر شود، حجم هوای محصور نصف می شود؛ اگر فشار سه برابر شود حجم هوا به یک سوم کاهش می یابد و به همین ترتیب. او متوجه شد که این فرایند برگشت پذیر است. هوای متراکم با کاهش فشار منبسط می شود. این پدیده را می توان با استفاده از مدل اتمی دنیا و مفهوم گرداب های دکارتی اما با پیچیدگی بیشتر توضیح داد.
بویل بخش عمده ای از این کار (به اضافه شرح پمپ های هوا و نحوه بالا بردن آن به وسیله مکش) را در سال 1660 در کتابی با عنوان «آزمایش های جدید فیزیکی- مکانیکی، طرز عمل کشسانی هوا و اثرات آن» (New Experiments physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air and its Effects) منتشر کرد. کتاب مذکور به ایجاز،«کشسانی هوا» نامیده می شود. چاپ اول کتاب شامل شرح مبسوط قانون بویل نبود. طبق این قانون حجمی که مقدار معینی از گاز اشغال می کند با عکس فشاری که به آن وارد می شود متناسب است (اگر شرایط دیگر یکسان باشد). این قانون در چاپ دوم کتاب که در سال 1662 منتشر شد ذکر شده است. بویل با استفاده از یک پمپ هوای اصلاح شده به تحقیق درباره خلأ (به بیان دقیق، هوای کم فشار) پرداخت. ایده این پمپ متعلق به اوتو فون گریکه بود و بویل طراحی آن را با همکاری هوک بهبود بخشید و نمونه ای از آن را ساخت. برای کار با پمپ گریکه باید از دو مرد قوی هیکل استفاده کرد اما پمپی که بویل و هوک طراحی کردند فقط به یک نفر نیاز داشت. بویل تمام آزمایش های گریکه را تکرار کرد و نشان داد که اگر فشار هوا کاهش یابد، آب در درجه حرارت پایین تری می جوشد. (رسیدن به این نتیجه کار آسانی نبود زیرا باید جوسنج جیوه ای را در داخل محفظه شیشه ای بدون نشت قرار می داد تا اندازه گیری کاهش شار، هم زمان با پمپ کردن هوا به خارج امکان پذیر شود). بویل نشان داد که بقای زندگی مانند شعله نیازمند وجود هواست و به این ترتیب به کشف اکسیژن نزدیک شد. او اشاره کرد که شباهت های اساسی بین فرایند تنفس و سوختن وجود دارد. برخی از این آزمایش ها خیلی دقیق نبود اما مطمئناً مردم را شگفت زده می کرد. یکی از دوستان بویل در کالج نامرئی (دقیقاً نمی دانیم چه کسی)، «چکامه ای» درباره یکی از آزمایش های علمی این گروه سروده است که چند بیت آن به صورت زیر است:
اخیراً به نماینده ای دانمارکی نشان داده شد
که هر جا هوا نباشد تنفس هم نیست
این راز را با ظرفی شیشه ای نشان دادند
که هوای داخل آن به خارج مکیده شده بود
و گربه ای که در آن بود کشته شد
گربه زیاد میو میو کرد و بعد جان سپرد
این ظرف شیشه ای موضوع دیگری را نیز روشن کرد
راز عمیق تر دیگری را
که هیچ چیز غیر از هوا
صوت را به گوش منتقل نمی کند
زیرا زمانی که ظرف شیشه ای از هوا خالی شد
دیگر ضربان یک ساعت از آن شنیده نشد
شاید این اشعار برجسته نباشد ولی این احساس را در ما ایجاد می کند که اکتشافات بویل تا چه اندازه دنیای علم را تحت تأثیر قرار داده بود.(18) از سوی دیگر این واقعیت که بویل کتاب خود را به زبان انگلیسی و با نثری روان و آسان فهم نوشته بود، همان قدر اهمیت داشت که محتوای آن. بویل مانند گالیله علم را به مردم انتقال می داد (یا دست کم به طبقه متوسط؛ ساموئل پیپس در گاه شمار مشهور خود با شور و هیجان درباره لذت کند و کاو در یکی از کتاب های جدید بویل مطالبی نوشته است) اما او برخلاف گالیله از برانگیختن خشم دستگاه تفتیش عقاید ترسی نداشت.
رویکرد علمی بویل به کیمیاگری
بویل در سال 1661 در فاصله بین دو چاپ کتاب کشسانی هوا، مشهورتین کتاب خود به نام شیمی دان شکاک (The Skeptical chymist) را منتشر کرد. دامنه دل مشغولی بویل به کیمیاگری از زمانی که شهر دورست را ترک کرد هنوز محل بحث است. لاورنس پرنسیپ از دانشگاه جان هاپکینز استدلال قانع کننده ای ارائه داده است که بویل در پی آن نبود که کیمیاگری را به نفع علمی که امروز شیمی می نامیم کنار بگذارد. بر عکس او تلاش کرد تا روش بیکن را در کیمیاگری به کار بندد تا آن را علمی تر جلوه دهد. این موضوع به طور یقین جایی برای او در تاریخ به عنوان مرد علمی قرن هفدهم باز می کند (حتی ایزاک نیوتون نیز در اواخر قرن هفدهم به طور جدی به کیمیاگری مشغول بود) اما این ادعا که کتاب بویل کیمیاگری را یک شبه به شیمی تبدیل کرد اشتباه است. در واقع این کتاب بسیار کمتر از کتاب اول او یعنی کشسانی هوا تأثیرگذار بود. اما پس از توسعه شیمی در قرون هجدهم و نوزدهم، کتاب بویل به عنوان نقطه عطفی مورد توجه قرار گرفت. واقعیت این است که به کارگیری روش علمی در کیمیاگری، در نهایت، کیمیاگیری را به شیمی تبدیل کرد و هر گونه مبنای عقلانی باور به چیزهایی از قبیل سنگ فلاسفه را که قرار بود فلز پایه را به طلا تبدیل کند زدود و بویل نقش مهمی در استقرار روش علمی در انگلستان ایفا کرد.به عنوان نمونه ای از رویکرد بویل به کیمیاگری به شیوه علمی، او با این ایده که با زدودن ناخالصی ها از فلزات می توان به طلا دست یافت موافق نبود. او استدلال کرد که چون طلا سنگین تر از فلزات دیگر است، دستیابی به آن از طریق زدودن ناخالصی های فلزات دیگر ناممکن است. توجه کنیم که او نگفت که تبدیل فلزی به فلز دیگر ممکن نیست؛ بلکه او با این موضوع به شیوه علمی روبه رو شد. او ایده ارسطویی مبنی بر اینکه دنیا ترکیبی از چهار عنصر هوا، آب، زمین و آتش است که به نسبت های مختلفی مخلوط شده اند را نپذیرفت و آزمایش هایی برای رد آن انجام داد. او در عوض شکلی از فرضیه اتمی را مطرح کرد که بر اساس آن، همه مواد از نوعی ذرات ریز تشکیل شده اند که به روش های مختلف با هم ترکیب می شوند. این ایده شکل اولیه ایده عناصر (به معنای امروزی) و ترکیبات آن است. بویل نوشت «منظور من از عناصر، پاره ای از اجسام ابتدایی و ساده است که خودشان ترکیبی از اجسام دیگر یا یکدیگر نیستند. تمام اجسامی که مخلوط کامل نامیده می شوند از مجموع این اجزاء تشکیل و در نهایت نیز به همین اجزاء تجزیه می شوند.» این ایده ای بود که او در کتاب خود به نام منشأ اشکال و خواص (Origin of Forms and Qualities) که در سال 1666 منتشر شد بیان کرد. او اظهار کرد که این اتم ها می توانند آزادانه در شاره ها حرکت کنند در حالی که مواد جامد ساکن اند و شکلشان در تعیین خواص موادی که می سازند مهم است. او نقش اصلی شیمی را کشف مواد تشکیل دهنده اجسام می دانست و اصطلاح «تحلیل شیمیایی» (Chemical Analysis) را برای توصیف این فرایند به کار برد.
تمام این موارد تنها جزء کوچکی از کار بویل را تشکیل می دهد اما آن جزء از کار او که بیش از کارهای دیگرش با توسعه علم در قرن هفدهم ارتباط دارد. برای اشاره، کم و بیش به طور دلخواه، چند نمونه دیگر از کارهای او را ذکر می کنیم: اختراع کبریت، استفاده از سرما برای نگه داری گوشت (بی آنکه در انجام این کار مانند بیکن سرما بخورد) و اثبات تجربی این مطلب که آب هنگام تبدیل شدن به یخ منبسط می شود. او یکی از چهره های ادبی مهم دوران بازگشت سلطنت چارلز دوم بود و درباره بسیاری از موضوعات از جمله موضوعات تخیلی مطلب می نوشت. بویل پرارج ترین دانشمند زمان خود شد اما سرشت ساده و متواضع خویش را حفظ کرد و بسیاری از افتخارات را نمی پذیرفت. چارلز دوم، پادشاه انگلستان، به رابرت مانند سه برادر دیگرش نشان اشرافی داد (به یاد داشته باشیم که همسر فرانسیس یکی از معشوقه های متعدد چارلز بود)(19) اما رابرت این نشان اشرافی را نپذیرفت. احترام او به عنوان یزدان شناس به قدری بود که رئیس مجلس اعیان از او خواست که در لباس روحانیت مشغول به کار شود و به او قول داد که به زودی مقام رسمی اسقف به او پیشنهاد خواهد شد ولی او قبول نکرد. سپس ریاست مدرسه ایتن به او پیشنهاد شد ولی او آن را رد کرد. او در سال 1680به عنوان رئیس انجمن سلطنتی انتخاب شد اما با ابراز تأسف از اینکه نمی تواند این پست را بپذیرد اظهار کرد که قبول این سمت مستلزم گردن نهادن به تعهداتی است که با عقاید مذهبی او منافات دارد. او در تمام مدت زندگی، جناب آقای رابرت بویل باقی ماند و تقریباً تمام ثروت بادآورده خود را در اختیار مؤسسات خیریه گذاشت (او هنگام مرگ بخش عمده ای از املاکش را به خیریه واگذار کرد).
زمانی که اساسنامه انجمن سلطنتی در سال 1662 تدوین شد، بویل نه تنها یکی از اولین اعضای آن بود که به آنها فلو (Fellow) می گفتند، بلکه یکی از اعضای شورای انجمن شد. بویل از آنجا که فعالیت علمی در انگلستان از دهه 1660 به بعد در انجمن سلطنتی در لندن متمرکز شد و تا اندازه ای به خاطر خواهرش در سال 1668 به لندن نقل مکان کرد و در منزل کاترین مستقر شد. او سال های تحقیقات بزرگ خود را پشت سر گذاشته بود (با این وجود به انجام آزمایش ها ادامه می داد) اما در صحنه علم باقی ماند و خانه کاترین محفلی برای دیدار روشنفکران بود. جان اوبری، یکی از هم عصران او، وضع او را در آن زمان چنین توصیف کرده است:
او بسیار بلند قد (حدود 6 فوت)، راست قامت، متین، باتقوا و مقتصد است، او مجرد است، کالسکه ای دارد، در منزل خواهر خود، خانم رنالاگ، اقامت می کند. لذت بخش ترین مشغولیات او شیمی است. او در منزل خواهر خود آزمایشگاهی عالی دارد و چند خدمتکار (که کارآموز او هستند) از این آزمایشگاه نگهداری می کنند. او آدم خیّری است که به اشخاص نیازمند کمک می کند.
اما سلامتی بویل هیچ گاه پایدار نبود. جان اولین (John Evelyn)، یک دوست قدیمی که در ضمن یادداشت های روزانه او را تهیه می کرد، درباره وضع او در این سال ها چنین نوشته است:
به نظر من ساختار بدن او هنگامی که از بهترین وضع سلامتی برخوردار بود، آن قدر ظریف بود که من اغلب او را با بلور یا شیشه ونیز ایتالیا مقایسه می کردم. شیشه گرچه نازک و ظریف است اما اگر در وضع قرار گرفتن آن مراقبت شود، دوامش در کاربرد روزانه از هر فلز سختی بیشتر است. او ضمناً صریح و روشن است. نمی توان کاستی یا لکه ای در شهرت او پیدا کرد.
شیشه ونیز تنها به اندازه مونس خود عمر کرد. کاترین پیش از کریسمس سال 1691 در گذشت. رابرت بویل یک هفته بعد، در 30 دسامبر سر در پی او گذاشت. یک ماه به شصت و پنجمین سال روز تولدش باقی مانده بود. اِولین پس از برگزاری مراسم تشییع جنازه در 6 ژانویه سال 1691 در یادداشت های خود نوشت: «با از دست رفتن این مرد بزرگ و خوب و به ویژه دوست با ارزش من، نه تنها انگلستان بلکه همه جهان علم از فقدان او متأثر شد.»
آزمایش های بویل که وابستگی آتش و زندگی به چیزی در هوا را نشان داد، کار او را به جریان مهم دیگری از توسعه علم در پایان نیمه دوم قرن هفدهم پیوند می دهد. این جریان، بررسی زیست شناختی انسان ها و موجودات زنده دیگر بود که در ادامه کارهای هاروی و دکارت انجام شد. همان گونه که اغلب در علم روی می دهد، این پیشرفت ها تا اندازه زیادی متکی به پیشرفت فناوری بود. همان طور که تلسکوپ در نحوه اندیشه بشر درباره جهان انقلابی به راه انداخت، میکروسکوپ در دیدگاه انسان نسبت به خودش انقلاب ایجاد کرد. اولین پیشگام بزرگ کار با میکروسکوپ، پزشک ایتالیایی مارچلو مالپیگی بود که احتمالاً در 10 مارس سال 1628 (روزی که او را غسل تعمید دادند) در کروالکور (Crevalcore) در نزدیک شهر بولونیا به دنیا آمد.
مارچلو مالپیگی و گردش خون
مالپیگی فلسفه و پزشکی را در دانشگاه بولونیا آموخت و تحصیلاتش در سال 1653 به اتمام رسید. او به عنوان مربی در رشته منطق در بولونیا تدریس کرد. سپس در سال 1656 به دانشگاه پیزا رفت و استاد پزشکی نظری شد. اما او از محیط پیزا دلشاد نبود و در سال 1659 برای تدریس پزشکی به بولونیا بازگشت. او باز در سال 1662 به دانشگاه مسینا رفت ولی در سال 1666 دوباره به بولونیا بازگشت، استاد رشته پزشکی شد و مدت 25 سال در آنجا ماند. مالپیگی در سال 1691 به رم نقل مکان کرد اما خود را از تدریس بازنشسته کرد و پاپ اینوسنت دوازدهم او را به سمت پزشک مخصوص خود منصوب کرد (ظاهراً او تمایلی به این سمت نداشت ولی پاپ اصرار کرده بود). او در 30 نوامبر سال 1694 در رم درگذشت.از سال 1667 به بعد، انجمن سلطنتی در لندن بسیاری از کارهای مالپیگی را منتشر کرد. این موضوع نشان اهمیت فزاینده انجمن بود (مالپیگی اولین ایتالیایی بود که در سال 1669 به عنوان عضو انجمن انتخاب شد). تقریباً تمام کارهای او در این دوران به کار با میکروسکوپ مربوط می شد و موضوعات مختلفی را در بر می گرفت. از جمله این موارد می توان به گردش خون در غشاء بال خفاش، ساختار فیزیکی حشرات، رشد جنین مرغ و ساختار منافذ برگ های درختان اشاره کرد. اما بزرگ ترین سهم مالپیگی در علم نتیجه کاری بود که او در سال های 1660 و 1661 در بولونیا انجام داد که در سال 1661 در دو نامه گزارش و منتشر کرد.
پیش از آن زمان و به دنبال کشف گردش خون، این اندیشه در سطح گسترده ای مطرح بود که خون در حرکت از قلب به شش ها در واقع از درون سوراخ های ریزی در سرخرگ ها به فضای مملو از هوای داخل شش ها نفوذ می کند، با هوا مخلوط می شود (به دلایلی که هیچ گاه روشن نشد) و بعد به طریقی راه خود را از میان سوراخ های ریز به رگ های خونی دیگر باز می کند و به قلب باز می گردد. مالپیگی با مطالعاتی که به وسیله میکروسکوپ درباره شش های قورباغه انجام داد، متوجه شد که در واقع سطح داخلی ریه از سوراخ های بسیار ریز مویرگ ها که به سطح پوست بسیار نزدیک است پوشیده شده است. این سوراخ ها از یک سو به سرخرگ ها و از سوی دیگر به سیاهرگ ها وصل می شوند. او ارتباط ناپیدای تفسیر هاروی در مورد جریان خون را کشف کرده بود. هاروی حدس زده بود که این ارتباط باید وجود داشته باشد اما با دستگاه هایی که او در آن زمان در اختیار داشت نتوانسته بود به آن دست یابد. مالپیگی نوشت: «من به روشنی می توانستم ببینم که خون تقسیم می شود، از میان رگ های پرپیچ و خم جریان می یابد، به فضای خالی نمی ریزد بلکه همیشه از لوله های کوچکی می گذرد و از طریق لوله ای چند شاخه توزیع می شود.» چند سال بعد آنتونی وان لی ونهوک هلندی (Antonie van Leeuwenhoek) (فصل 5) که مستقلاً، با استفاده از میکروسکوپ و بدون اطلاع از کار مالپیگی همین موضوع را کشف کرد.
پس از کشف مالپیگی، ریچارد لوئر (1691-1631)، یکی از اعضای گروه آکسفورد که بعداً به هسته اصلی انجمن سلطنتی تبدیل شد، با انجام چند آزمایش (شامل این آزمایش نسبتاً ساده که با تکان دادن لوله شیشه ای محتوی خون وریدی مشاهده کرد که خون ارغوانی تیره رنگ با مخلوط شدن با هوا به رنگ قرمز روشن تغییر می کند) نشان داد که رنگ قرمز خونی که از شش ها و قلب در بدن جاری می شود، از چیزی که در هوا وجود دارد پدید می آید:
اینکه رنگ قرمز خون کاملاً از نفوذ ذرات هوا در خون تشکیل می شود به روشنی از این واقعیت هویداست که اگر خون وریدی را در لوله ای بریزیم، رنگ آن در اثر قرار گرفتن در معرض هوا به سرخی می گراید. بنابراین خون پس از عبور از شش ها قرمز می شود (زیرا هوا در آنجا پخش و در نتیجه کاملاً با خون مخلوط می شود.)(20)
گروه آکسفورد با تحقیقاتی از این قبیل (بویل و هوک نیز به انجام چنین آزمایش هایی پرداختند) خون را نوعی شاره مکانیکی دانست که ذرات اصلی غذا و هوا را در سراسر بدن پخش می کند. این نگرش با تصویر دکارتی بدن به عنوان نوعی ماشین کاملاً هماهنگ بود.
جیووانی بورلی و ادوارد تایسون: تلقی فزاینده از حیوان (و انسان) به عنوان ماشین
ایتالیایی دیگری به نام جیووانی بورلی (Giovanni Borelli) موضوع بدن به عنوان ماشین را در قرن هفدهم مطرح کرد. او دوست مالپیگی و از او مسن تر بود. به نظر می رسد که بورلی علاقه مالپیگی را به موجودات زنده برانگیخت و در عین حال این علاقه را در مالپیگی به وجود آورد که طرز کار سیستم های زنده را بررسی کند و او را به کوشش در زمینه کالبدشکافی تشویق کرد. اگر آنها با یکدیگر ملاقات نکرده بودند، هیچ یک به دستاوردهای خود نمی رسیدند.بورلی در 28 ژانویه سال 1608 در کاستل نوئووو ( Castelnuovo) نزدیک ناپل متولد شد. او در رشته ریاضی در رم تحصیل کرد و قدری پیش از سال 1640، استاد ریاضی دانشگاه مسینا شد ولی تاریخ دقیق آن معلوم نیست. او در اوایل سال 1640 با گالیله در منزل وی در نزدیکی فلورانس دیدار کرد و در سال 1656 استاد ریاضی دانشگاه پیزا شد (پست قدیمی گالیله). در آنجا بود که با مالپیگی ملاقات کرد. هر دوی آنها از اعضای آکادمیا دل چیمنتو بودند که در سال بعد در فلورانس پایه گذاری شد و عمر کوتاهی داشت. در همین ایام، بورلی به مطالعه کالبدشناسی پرداخت. او در سال 1668 به مسینا بازگشت ولی در سال 1674 در کشمکش های سیاسی درگیر (یا مظنون به درگیری شد) و به همین دلیل به رم تبعید شد. در آنجا به عضویت محفلی در آمد که با ملکه سابق سوئد، کریستینا در ارتباط بود (این همان ملکه کریستینا بود که دکارت را وامی داشت که صبح زود از خواب برخیزد). کریستینا چون در سال 1654 به کیش کاتولیک گرویده بود مجبور شد از سلطنت استعفا دهد و در حال تبعید در رم زندگی می کرد. بورلی در 31 دسامبر سال 1679 در رم در گذشت.
بورلی ریاضی دانی برجسته و اولین کسی بود که اعلام کرد که مدار ستاره دنباله دار به دور خورشید به صورت سهمی است. او همچنین تلاش کرد تا حرکت قمرهای مشتری را بر مبنای این فرضیه توضیح دهد که مشتری هم مانند خورشید که روی سیاره های خود تأثیر می گذارد، روی قمرهای خود تأثیر مشابه دارد. مهم ترین کار علمی بورلی در زمینه زیست شناسی و کالبدشناسی است. بورلی بخش عمده ای از این کار را هنگام حضور در پیزا انجام داد اما نتیجه کار او پس از درگذشتش تنها به صورت یادداشت باقی مانده بود. کتابی که با جمع آوری این یادداشت ها تهیه شد، درباره حرکت حیوانات (De Motu Animalium) نام گرفت و پس از مرگ او در سال های 1680 و 1681 در دو جلد منتشر شد. از نظر بورلی بدن به صورت سیستمی از اهرم ها است که نیروهای اعمال شده از سوی ماهیچه ها روی آن اثر می گذارد. او از نظر هندسی تحلیل کرد که نحوه عمل ماهیچه های بدن انسان در حال راه رفتن و دویدن چگونه است. او پرواز پرندگان و حرکت شنای ماهی ها را به زبان ریاضی تفسیر کرد. اما نکته مهم در بررسی های او آن بود که جایگاه خاصی برای نوع بشر جدا از حیوانات دیگر در نظر نگرفت. از نظر او بدن انسان شبیه ماشینی است که از مجموعه ای از اهرم ها تشکیل شده است. نقش خدا از نظر بورلی این بود که مانند یک طراح این سیستم را از هیچ به وجود آورده است. اما او این ایده را نمی پذیرفت که بدن انسان را نوعی روح هادی که تمام فعالیت های او را لحظه به لحظه کنترل می کند به کار می اندازد.
ادوارد تایسون در پایان قرن هفدهم در لندن با انجام کالبدشکافی (هر چند به صورت تصادفی) رابطه بین انسان (طبق مفروضات آن زمان) و حیوانات را توضیح داد. تایسون در سال 1650 (تاریخ دقیق مشخص نیست) در کلیودون (Clevedon) در سامرست (Somerset) انگلستان به دنیا آمد و در دانشگاه آکسفورد تحصیل کرد (او در آنجا در سال 1670 مدرک لیسانس و در سال 1673 مدرک فوق لیسانس گرفت)، سپس در کمبریج تحصیل و مدرک پزشکی خود را در سال 1677 دریافت کرد. پس از آن به لندن نقل مکان کرد و به عنوان پزشک مشغول به کار شد ولی مشاهدات کالبدشناسی و کالبدشکافی نیز انجام می داد. نتایج کار او در مذاکرات فلسفی انجمن سلطنتی که از سال 1679 به عضویت آن در آمده بود منتشر می شد. تایسون به عنوان یکی از پزشکان برجسته زمان خود (او عضو کالج سلطنتی پزشکان بود) در سال 1684 به عنوان پزشک و مدیر بیمارستان بتلهم (Bethlehem) در لندن منصوب شد. این مؤسسه روانی نام «بدلم» (Bedlam) را که از تلفظ عمومی نام بیمارستان گرفته شده است برای ما باقی گذاشت. این نام ایده خوبی از جایی به دست می دهد که تایسون اداره آن را به عهده گرفت. با این وجود که این مرکز اولین پناهگاه بیماران روانی در انگلستان بود (و دوم در اروپا پس از مؤسسه ای که در گرانادای اسپانیا تأسیس شده بود)، به زحمت می شد نام آسایشگاه بر آن نهاد. از بیماران روانی تقریباً از هر نظر سوء استفاده می شد و بیماران نوعی سرگرمی به حساب می آمدند. «بدلم» برای مردم اهل مد جایی برای مشاهدات کنجکاوانه و تقریباً مانند باغ وحش بود. تایسون در همه این موارد تغییرات اساسی ایجاد کرد. او از پرستاران زن برای مراقبت از بیماران استفاده کرد زیرا پرستاران مرد مانند زندانبان ها رفتار می کردند. او مبالغ لازم را برای تهیه لباس بیماران بی بضاعت جمع آوری کرد و اصلاحات دیگری نیز انجام داد. از دیدگاه انسانی این بزرگ ترین دستاورد تایسون بود. او در اول اوت سال 1708 در لندن درگذشت.
اما از نظر علمی از تایسون به عنوان پدر بنیان گذار کالبدشناسی تطبیقی نام برده می شود که به رابطه فیزیکی بین گونه های مختلف توجه دارد. او یکی از برجسته ترین کالبدشکافی های خود را در سال 1680 روی نوعی ماهی بزرگ انجام داد. ماهیگیری این جانور بیچاره را در رود تایمز صید کرد و آن را به قیمت هفت شلینگ و شش پنس فروخت (انجمن سلطنتی این مبلغ را به او پرداخت کرد). تایسون این به اصطلاح «ماهی» را در کالج گرشام کالبدشکافی کرد. رابرت هوک هم در کنار او بود. آنها طی فرایند کالبدشکافی نقشه هایی ترسیم کردند. تایسون از این موضوع حیرت زده شد که این حیوان در حقیقت پستاندار است و ساختار داخلی بدن آن شباهت بسیار به چارپایانی دارد که در روی زمین زندگی می کنند. او در کتاب خود با عنوان آناتومی پورپس (Anatomy of a Porpess) که قدری دیرتر در همان سال منتشر شد، این کشف را به دنیای حیرت زده معرفی کرد:
ساختار درونی و بخش های داخلی، آن قدر به اندام چارپایان شباهت دارد که تقریباً مانند هم هستند. به نظر می آید که تفاوت بزرگ آنها در شکل ظاهری و فقدان پا باشد. اما حتی در این مورد، زمانی که گوشت و پوست این جانور برداشته شد مشاهده کردیم که بال های جلویی شباهت زیادی به دست دارد. در آنجا استخوان کتف، استخوان ها بازو، زندزیرین، زند زبرین و استخوان مچ، پهنه دست و پنج انگشت که به طرز عجیبی به یکدیگر پیوسته بودند، دیده می شد... .
این اشاره یا در واقع تشریح کوتاه، رابطه فیزیکی حیواناتی را که ظاهرآنها کاملاً متفاوت است نشان می دهد. تایسون کالبدشکافی های دیگری نیز انجام داد که مشهور شدند، از جمله کالبدشکافی مار زنگی و شترمرغ. اما مشهورترین مورد کالبدشکافی شمپانزه بود (که به اشتباه اورانگوتان ذکر شده است). این حیوان را ملوانی در سال 1698 به عنوان جانوری خانگی به انگلستان حمل کرد. این شمپانزه جوان در طول مسافرت مجروح شده بود و آشکارا بیمار بود. تایسون از این ماجرا باخبر شد و از موقعیت استفاده کرد. ابتدا تا زمانی که جانور زنده بود رفتار ظاهری آن را مطالعه کرد و به محض اینکه مرد، آن را کالبدشکافی کرد (این بار ویلیام کاوپر(21) برای تهیه نقشه ها به او کمک کرد). نتیجه این زحمات انتشار کتابی تحت عنوان درخشان کالبدشکافی یک کوتوله در مقایسه با بوزینه، میمون و انسان، (the Anatomy of a Pygmie Compared with that of a Monkey, an a Man) به زبان لاتین بود. این کتاب تصویرهای زیاد و تنها 165 صفحه داشت و بی چون و چرا ثابت می کرد که بدن انسان ها و شمپانزه ها مانند هم است. تایسون در پایان کتاب فهرستی از ویژگی های مهم کالبدشکافی شمپانزه را ضمیمه و اشاره کرده بود که 48 مورد از آنها به ویژگی های انسان نزدیک تر است تا به ویژگی های میمون، در حالی که 27 مورد آنها به میمون از انسان نزدیک تر است. به عبارت دیگر، شمپانزه به انسان بیشتر شباهت دارد تا به میمون. او به ویژه از این موضوع بهت زده شد که مغز شمپانزه (بجز جنبه وزنی)، به مغز انسان شباهت دارد.
عامل شانس در تحلیل تایسون در این واقعیت نهفته بود که نمونه ای که او بازبینی کرد شمپانزه جوانی بود و انسان به بچه شمپانزه بیشتر شباهت دارد تا به شمپانزه بزرگسال. این موضوع دلیل بارزی دارد که تا دوران اخیر کشف نشده بود. یکی از راه هایی که تکامل برای ایجاد تغییر در ویژگی های قدیمی انجام می دهد آن است که فرایند توسعه را کند می کند، وضعی که آن را بلوغ جنینی(22) (نئوتنی: به معنای چسبیدن به جوانی) می نامند. انسان بسیار کندتر از شمپانزه و سایر میمون ها رشد می کند و به این ترتیب ما در حالت نسبتاً توسعه نیافته ای متولد می شویم. به همین دلیل است که کودکان انسان این قدر ناتوان هستند. از سوی دیگر، این کندی موجب می شود که کودک انسان توانایی فراگیری بسیاری از چیزهای مختلف را داشته باشد. در حالی که بچه میمون ها هنگام تولد با طرح از پیش برنامه ریزی شده ای به دنیا می آیند (مانند الگوی پریدن از شاخه ای به شاخه دیگر) اما این مقوله ما را از داستانمان دور می کند. در سال 1699، موضوع مهم این است که با انتشار کتاب تایسون، جایگاه انسان در قلمرو حیوانات، به روشنی، مشخص شد. این برنامه سمت و سوی قرن ها کار تحقیقاتی را تعیین کرد که به درک چگونگی جایگزین شدن انسان در این قلمرو انجامید.
پی نوشت ها :
1- برای تکمیل این مجموعه از نشانه ها باید اشاره کنیم که استفاده از علامت ضربدر x در سال 1631 و علامت تقسیم ÷ در سال 1659 آغاز شد. ویلیام آوترد که علامت x را ابداع کرد، نزدیک به ده سال پیش از آن، خط کش محاسبه را نیز اختراع کرده بود.
2- هوگنوها گروهی مذهبی و پروتستان در فرانسه و وابسته به کالَون بودند که از جنبش دینی پروتستان دفاع می کردند.م
3- این کتاب به فارسی ترجمه شده است. نگاه کنید به «رنه دکارت، گفتار در روش راه بردن عقل»، ترجمه محمدعلی فروغی، تهران، چاپ اول، 1327،م
4- این زیاد تصادفی نیست زیرا در آن زمان بیشتر خانواده های سلطنتی اروپا به وسیله شبکه ای از ازدواج های سیاسی با هم پیوند خورده بودند. اما این ازدواج بعدها از اهمیت خاصی برخوردار شد؛ دختر فردریک، سوفیا با حکمران هانوفر ازدواج کرد و مادر ژرژ اول، پادشاه انگلستان بود.
5- این کتاب نیز به فارسی ترجمه شده است. نگاه کنید به «رنه دکارت، تأملات در فلسفه اولی»، ترجمه احمد احمدی، تهران، 1361.-م.
6- جوسنج تازه اختراع شده است و دکارت از اولین افرادی بود که اظهار کرد جوسنج در واقع وزن ستون هوا را که بر سطح زمین وارد می شود اندازه می گیرد.
7- در دهه 1650، اُتو فون گِریکه آلمانی پمپ هوا را اختراع کرد (اغلب پمپ خلأ نامیده می شود). این پمپ می تواند هوای درون محفظه ای عایق را به مقدار زیادی کاهش دهد. با خارج شدن هوا از محفظه، شعله شمع درون محفظه خاموش و صدای زنگ در درون آن خفه می شود.
8- ایزاک نیوتون با فکر نافذی که داشت اشتباه مسلم این ایده را گوشزد کرد. اگر دیدن به علت فشار این شاره ناآشکار روی چشم ها ایجاد می شود، پس امکان دیدن در تاریکی در حال دویدن با سرعت زیاد وجود دارد! اما اگر دکارت به اندازه کافی عمر کرده بود به نیوتون جواب می داد که مسئله آن است که هیچ کس نمی تواند با سرعت لازم بدود تا بتواند این پدیده را تشخیص بدهد.
9- هویگنس نیز نسبت به حقیقت امر نابینا بود که در نتیجه نتوانست این گام را بردارد. او هم مانند دکارت عقیده نداشت که نیروها بتوانند از درون فضای خالی عمل کنند. او فکر می کرد که نیروها می توانند تنها با تماس مستقیم و در صورت لزوم از طریق شاره بینابین عمل کنند.
10- Dauphin لقب پسر ارشد پادشاه فرانسه. - م.
11- این فاصله با اندازه گیری های اختلاف منظر کره مریخ تعیین شد که در سال 1671 توسط گروهی فرانسوی با مشاهدات هم زمان ژان ریشتر در کایِن در گویان فرانسه و کاسینی در پاریس انجام شد. این اختلاف جزئی در موقعیت مریخ در زمینه ستارگانی که از دو انتهای این فاصله دیده شد، تعیین فاصله تا مریخ را امکان پذیر ساخت. فاصله اخیر به علاوه قوانین کپلر امکان محاسبه مدار همه سیاره ها را فراهم می کند. بدون شک همه اینها (مانند کار رومر) تأیید قاطعی بر اعتبار مدل کوپرنیک بود و می توانست هر کس دیگری در خارج از رم را متقاعد کند.
12- صلح نایمخن پایان داستان نبود. لویی چهاردهم در سال 1685 فرمان نانت را ملغی کرد و در سال 1688 جنگ دوباره شروع شد. جنگ این بار به مدت نه سال ادامه داشت و انگلستان به طرفداری هلند وارد جنگ شد (در سال 1685 جیمز دوم برادر چارلز دوم جانشین او شد. وی کاتولیک بود. در نتیجه ویلیام اورانژ به عنوان ویلیام سوم انگلستان با همسر خود ماری مشترکاً حکومت کردند. ماری دختر جیمز دوم بود که در سال 1689 پس از پدرش مجبور به کناره گیری از سلطنت شد).
13- نقل از پیلکینگتون
14- فرد برجسته ای مانند اولیور کرامول این طور نقل کرده است که «اگر در هر یک از استان های ایرلند کنت کورکی وجود داشت، ایرلندی ها شورش نمی کردند.»
15- جنبه کنایه آمیز این داستان آن است که بویل مالکی بود که هیچ گاه سر املاک خود حضور نداشت و به همین دلیل به صورت یکی از نمادهای نفرت انگیز تسلط انگلستان در ایرلند در آمد. این در حالی است که او بر اساس معیارهای آن زمان آزادی خواه بود. او یک بار به یکی از دوستان خود نامه ای نوشت و از هزینه زیاد تشییع جنازه یکی از اعضای خانواده نجبا انتقاد کرد و گوشزد کرد که ترجیح می دهد این هزینه به مصرف اشخاص فقیر برسد.
16- آزمایش مشهور از این قرار بود که در سن 65سالگی، در روزی بسیار سرد، برای آزمایش این موضوع که آیا سرما موجب ازدیاد زمان نگهداری گوشت مرغ می شود یا نه از منزل خارج شد. او برای این کار شکم مرغ را پر از برف کرد. او به خاطر سردی هوا به ذات الریه مبتلا شد و جان خود را به خاطر این آزمایش از دست داد.
17- به نقل از هانتر از کتاب استاد مسیحی اثر بویل
18- هر چند سرنوشت گربه تا اندازه ای وحشیانه به نظر می آید اما باید به خاطر داشته باشیم که در آن دوران انسان ها را در آتش می سوزاندند. با این وجود من فکر می کنم که شاعر از مرگ گربه بیشتر متأثر شده است تا از متوقف شدن ضربان ساعت.
19- حتی کنت کورک دوم نیز عنوانی انگلیسی به نام کنت برلینگتون دریافت کرد و به مجموعه افتخاراتش افزوده شد. برلینگتون هاوس، محل سکونت او در لندن، اکنون مقر آکادمی سلطنتی و چند انجمن علمی دیگر است.
20- لوئر به نقل از کنراد و همکاران
21- کاوپر از سال 1666 تا 1709 زندگی کرد. او جراح و عضو انجمن سلطنتی بود.
22- Neoteny
