نویسنده: غلامحسین رحیمی*

3- نیروشناسی، علم القوا

1-3. علیت عمومی

هرگاه وجود «ب» وابسته به «الف» یا ناشی از آن باشد، الف را علت و ب را معلول مینامند. بنابراین، علت چیزی است که وجود چیز دیگر بر آن متوقف باشد. ابن سینا قائل به اصل علیت است و بنحو مسبوط در بخش الهیات شفا به آن میپردازد. بحث وی طبیعیات را نیز شامل میشود. (1) مکانیک کلاسیک یا نیوتنی نیز کاملاً بر اصل علیت مبتنی است؛ هر حادثه یی باید علتی داشته باشد و رابطه ی بین علت و معلول یک رابطه ی ضروری است. این معنا همان است که به دترمینیسم یا اصل موجبیت مشهور است و ترتب معلول بر علت را ضروری میداند. بنابراین، اصل علیت عمومی در مکانیک سینوی، یک قانون پایه شمرده میشود که بر هر نوع حرکت حاکمیت دارد. حرکت، معلول علتی است که قوه، طبیعت و میل و نظایر آن نامیده میشود. (2)

2-3. اندر طبیعت اجسام

علاوه بر ویژگیهایی که ابن سینا درباره ی جسم بر میشمارد - مانند ممتد و مرکب از ماده و صورت بودن - جسم را دارای خاصه یی میداند که آن را پذیرنده ی تغییرات میکند. او از این ویژگی بنام طبیعت یاد میکند. (3) توضیح اینکه، علت و منشأ تغییر و تحول اجسام تغییرپذیر میتواند بیرونی یا درونی باشد. بعبارت دیگر، سبب تغیر و حرکت میتواند بسته به عامل خارجی باشد، مانند گرم شدن آب یا بالا رفتن سنگ، یا اینکه بسبب طبیعت آنها باشد، مانند سرد شدن آب گرم و فرو افتادن سنگ یا جاری شدن آب بسوی دره ها. (4)
طبیعت جسم، ویژگی و خصوصیتی است که هم جسم را بطور طبیعی به حرکت و تغییر وامیدارد و هم آن را مستعد پذیرش برخی عوامل و تأثیرات خارجی میکند. علاوه بر این، موجب مقاومت جسم در برابر عوامل خارجی نیز میشود. ابن سینا معتقد است طبیعت جسم مبدأ حرکت کمی، مانند انبساط و انقباض، مبدأ حرکت کیفی، مانند سردی و گرمی، یا مبدأ حرکت مکانی، مانند حرکت طبیعی (آزاد) سنگ از بالا بسوی پایین، میباشد. بنابراین، طبیعت جسم در هر سه نوع حرکت کمی، کیفی و مکانی مؤثر است. آنچه جسم را به وضعیت طبیعی (تعادلی) خود بدون عامل خارجی سوق میدهد طبیعت جسم است. (5) حرکت طبیعی در انواع مقولات میتواند رخ میدهد.
ابن سینا از طبیعت به قوه ی درونی جسم نیز تعبیر میکند که عامل تغییر است؛ شاهد بر وجود این قوه نیز آثار خارجی این تغییرات است. بعبارت دیگر، از حرکات جسم مفهوم طبیعت جسم استنتاج میشود. جسم آثار و حرکات محسوسی دارد؛ چنانکه اثر طبیعت آب نسبت به متأثر، برودت و سردی است، نسبت به مؤثر رطوبت است، نسبت به مکان نامناسب حرکت مکانی است و نسبت به مکان مناسب یا طبیعی، سکون است. برودت، رطوبت، حرکت و سکون و نظایر آنها، آثار بیرونی طبیعت جسم است.
با توجه به نظر ابن سینا، طبیعت را میتوان عاملی درونی از جنس نیرو (قوه ی محرکه ی ذاتی) در جسم دانست که باعث حرکت (حقیقی نه تَبَعی) و سکون اشیاء میشود.
باید توجه کرد که آنچه نیوتن درباره ی اصل لختی یا قانون اول گفت همین مضمون را دارد:
نیروی درونی (6) ماده نوعی نیروی مقاوم است که هر جسمی، تا آن مقداری که با آن است، تلاش میکند حالت فعلی و موجود خود را حفظ کند، خواه ساکن باشد یا بصورت یکنواخت در خط مستقیمی در حال حرکت باشد. (7)
بعبارت دیگر، نیوتن از کمیتی بنام لختی (اینرسی) نام نمیبرد بلکه از یک نیروی درونی میگوید که جسم را در حرکت مستقیم یکنواخت یا در حالت سکون نگه میدارد. از معنای فوق، عملاً قانون اول حرکت مکانیک نیوتن استنتاج شده است. توجه شود که قانون اول نیوتن حرکت بینهایت را در خط مستقیم برای جسمی که متحرک بوده و تحت هیچ عامل خارجی قرار نگیرد، پیش بینی میکند.
بنظر ابن سینا اگر جسمی در معرض نیروی خارجی (نیروی قاسر) نباشد، اگر در محل طبیعی (حالت تعادلی) خود باشد، تا زمانی که نیرویی از خارج به آن وارد نشود یا وارد شود اما آنقدر بزرگ نباشد که از نیروی مقاومت درونی بیشتر شود، همواره ساکن خواهد بود و اگر جسم در حل حرکت باشد و هیچ نیروی خارجی به آن وارد نشود، در نهایت به حالت طبیعی (سکون) خود خواهد رسید و ساکن خواهد شد. این نظر در چارچوب قوانین فیزیک کلاسیک کاملاً صحیح است، مشروط بر آنکه وضعیت طبیعی را حالت تعادلی جسم در نظر بگیریم.
بنابراین، طبیعت از نظر ابن سینا یک نیروی درونی است که (اولاً) موجب میشود جسم در موقعیت طبیعی خود مستقر شود، (دوم) مبدأ حرکات طبیعی (در مقابل حرکات قسری) است و (سوم) عامل مقاومت در برابر عوامل خارجی است؛ طبیعت عاملی (نیرویی) است که موجب میشود جسم به حالت طبیعی خود برگردد. گویا نوعی هوشمندی در «طبیعت» یا سرشت آن نهفته است که وضعیت اولیه ی (طبیعی، سکون، تعادل) جسم در حافظه ی آن باقی میماند و زمانی که جسم با این قوه ی درونی به حرکت در می آید، به آن حالت مقرر یا مقدّر میرسد. (8)

3-3. میل و قوه ی محرکه

با توجه به اهمیت نظریه ی میل در ابن سینا که ابداع خود اوست (9)، ذیل عنوانی مستقل و مفصلتر به آن میپردازیم.

4- نظریه ی میل ابن سینا

پاشنه ی آشیل فهم دانشمندان یونانی از حرکت، توضیح آنها درباره ی حرکت پرتابه ها بود. برای آنها توصیف اینکه چرا یک جسمِ پرتاب شده مستقیماً و بلافاصله پس از پرتاب، سقوط نمیکند، و چرا حرکت طبیعی بطور لحظه یی متعاقب توقف حرکت قسری (10) نیست، دشوار بود. مشاهدات دقیقتر و کوششهای بیشتر برای توصیف و توضیح مسیرهای (11) خمیده شکل پرتابه ها، بتدریج و در نهایت منجر به فهم تمام حرکاتی شد که امروزه توصیف میشود.
ارسطو معتقد بود برای بقای حرکت جسم یک نیروی خارجی ضروری است. او برای توضیح حرکت پرتابه ها که در تماس با یک محرک مشهود نیستند، این نظریه را پیش کشید که هوا در اطراف جسم متحرک به گونه یی حرکت کند که آن را بسمت جلو هل میدهد

نظریه ی ارسطو تا زمان ابن سینا نظریه ی غالب بود و کمابیش بطور مطلق بر فضای نظریه پردازی درباره ی حرکات مکانیکی حاکمیت داشت اما شیخ الرئیس عامل جدیدی را برای توضیح حرکت پرتابه ها معرفی نمود: نظریه ی «میل»، قوه محرکه. توضیح اینکه، حرکت مستلزم تغییر موقعیت است. هر تغییر، مطابق با برداشت حسی از علیت نیازمند علت است. چون حرکت پیوسته، مثلاً حرکت یک پیکان (در هوا) بدون اعمال نیروی خارجی اتفاق می افتد، پس باید یک نیروی محرکه ی داخلی که جسم را در جهت مشخص حرکت میدهد، وجود داشته باشد. این نیروی محرکه ی داخلی، مطابق با نظر ابن سینا، میلی است که متحرک از محرک خود گرفته است؛ کیفیتی که مرتبط با ماده یا سنگینی جسم است و موجب حرکت جسم میشود یا به حرکت آن مدد میرساند.(عامل حرکت است).
او میل را به دو قسم طبیعی و جبری (قسری) تفکیک میکند که نشان از تعمق وی درباره ی حرکات فیزیکی دارد امّا در مورد منشأ میل طبیعی سخنی نمیگوید. مهمترین منشأ حرکات طبیعی میدان گرانش است که در آن زمان هنوز کشف و توصیف نشده بود. البته دانشمندانی مانند عبدالرحمن خازنی به شناخت این پدیده بسیار نزدیک شده بودند. با این اوصاف، حرکاتی که بدون نیروی خارجی آغاز شده و ادامه می یابد، ناشی از قوه ی محرکه ی داخلی، میل طبیعی، است که میتواند از یک عامل که موجب آغاز حرکت میشود، صادر شده باشد. ابن سینا با این تفکیک، عملاض منشأ حرکات آزاد (طبیعی) و اجباری (قسری) را مشخص کرد؛ میل طبیعی مبدأ حرکات آزاد و میل قسری سبب حرکات جبری است.
علاوه بر این، وی تأکید میکند که در یک حرکت واحد، میتوان همزمان میلهای طبیعی و قسری را توأمان داشت. بعنوان مثال، در حرکت پرتابی یک سنگ بسمت بالا، میلهای طبیعی و قسری توأمان وجود دارند اما چون میل قسری بیشتر از میل طبیعی است، حرکت در جهت آن (بسوی بالا) است. از سوی دیگر، چون میل قسری از حالت میرندگی برخوردار است، به تدریج نیروی محرکه ی القای شده از خارج (میل قسری) مصرف شده و با پایان یافتن آن، حرکت جبری به حرکت آزاد (سقوط آزاد سنگ) تبدیل میشود. بنابراین، میل قسری قوه ی محرکه یی است که از یک حالت میرنده یا خودمصرفی (12) برخوردار است. هنگامی که قوه ی محرکه حذف میشود یا به اتمام میرسد، سنگینی طبیعی جسم نیرویی به سمت پایین ایجاد و جسم مستقیم به پایین سقوط میکند.
نظریه ابن سینا را میتوان برای سنگی که با زاویه پرتاب میشود نیز تعمیم داد. از این منظر، سنگ در امتداد یک خط مورب حرکت میکند تا قوه ی محرکه تمام شود و جسم متوقف گردد. آنگاه «جاذبه ی طبیعی» قوه ی محرکه یی را صادر میکند که موجب میشود سنگ مستقیم به پایین سقوط کند.
ابن سینا با طرح نظریه ی میل پرتوی بر تحلیل حرکت افکند. اگر نظریه ی طبیعت و نظریه ی میل ابن سینا ترکیب شود، حرکت طبیعی اجسام نیز مانند حرکت قسری آن علتپذیر میشوند. (13)
توجه شود که تفسیر خاص ارتباط محرک و متحرک و قوه ی محرکه گرفتن متحرک از عامل خارجی است که دانش سینوی را روح میبخشد و آن را از دانش تجربی روح متمایز میکند. بعبارت دیگر، شیوه ی سینوی در بطن خود، کشش فکری پدید می آورد که آگاهانه یا ناخودآگاه، جوینده ی حقیقت را به سوی القا کننده ی نیروی محرکه هدایت میکند. مطمئناً در این مسیر بجایی میرسیم که حتی مکانیکم سینوی نیز پاسخگو نیست چرا که ماهیت محرک بتدریج با اصول علمی سینوی قابل توضیح نخواهد بود. بهرحال، استدلال عمومی محرک اول یا نظریه ی عمیقتر فیض دائم (در خلق مدام ابن عربی و حرکت جوهری ملاصدرا) یکی از نتایج طبیعی شیوه ی سینوی در مواجهه با مسئله ی حرکت است.
نکته ی مهم آن است که مطابق با توضیحات ابن سینا درباره ی میل، اگر نیروی محرکه ی واحد به اجسام مختلف وارد شود (اثر کند) نتیجه ی آن متفاوت خواهد بود. بعنوان مثال، اثر نیروی محرکه بر جسم سنگین شدیدتر از جسم سبک است. بعبارت دیگر، نیروی القایی نسبت مستقیم با کمیت ماده یا جرم دارد؛ یعنی α m F که F نیروی محرکه ی القایی، m جرم وα نمادی برای نشان دادن «متناسب است با» میباشد.
علاوه بر این، اگر نیروی محرکه موجب حرکت و سرعت اجسام شود، این تندی و کندی مشابه نیست بلکه آهنگ تندی تغییر میکند. بعنوان مثال، چون میل قسری روی به کهولت دارد، بتدریج میل طبیعی غلبه میکند و حرکت کندتر میشود تا حالت سکون یا تعادلی جسم حاصل گردد. یعنی نیروی محرکه با نرخ تغییرات زمانی تندی متناسب است:

از سوی دیگر، این تندی از ماهیت میرنده برخوردار است. بنابراین، قوه ی محرکه هم وابسته به مقدار ماده جسم است و هم عاملی است که موجب کندی یا تندی میشود (مقدار سرعت را به تدریج کم یا زیاد میکند). لذا، قوه ی محرکه در حالت کلی متناسب با حاصلضرب این دو کمیت است؛

بنابراین، ابن سینا هر نوع تغییر در سکون یا حرکت طبیعی را مستلزم اعمال نیروی خارجی میداند. یکی از تفاوتهای قانون اول نیوتن با اصل ابن سینا آنست که در قانون اول، جسم متحرک با سرعت ثابت، حرکت خود را در مسیر مستقیم تا ابد ادامه میدهد اما ابن سینا نهایتی بر این حرکت قائل است که همانا رسیدن به وضع تعادلی (نهایی یا سرنوشت مقرر) است که معادل نوعی سکون میباشد. (14) اما اگر مجدداً قوه ی خارجی به آن وارد شود، متناسب با این نیرو، جسم از حالت سکون طبیعی خارج میشود. اگر بخواهیم واقعی بیندیشیم، در واقعیت بیرونی بعلت وجود اصطکاک و عوامل مستهلک کننده ی دیگر، حرکت دائم (بدون اثر خارجی) وجود ندارد.
نکته ی جالبی که میتوان متذکر شد آن است که نیوتن در ابتدا به همان نظریه ی میل یا نیروی محرکه معتقد بود ولی مطالعات بیشتر و عمیقتر وی نشان داد که نیروی محرکه ی درونی نمیتواند پاسخگوی تمام حرکات باشد. وی عملاً یک گام نوآورانه برداشت و نیرو را بعنوان عاملی که به جسم وارد میشود تا حالت سکون یا حرکت آن را تغییر دهد، معرفی کرد. توجه شود که مطابق با نظریه نیوتن، نیرو عامل حرکت نیست بلکه عامل تغییر حرکت است. در این حالت گفته میشود که علت حرکت در حرکت طبیعی (آزاد) یک جسم نه بدلیل نیرو بکله بعلت آنست که جسم لختی یا اینرسی دارد. البته، این بیان ناقص است و تعمیق در آن منجر به دور در استدلال میشود.

مقاومت اجسام در برابر تغییر

ابن سینا بصراحت از اصلی سخن میگوید که کمابیش شبیه به اصل لختی یا ماند (اینرسی) جدید است. به نظر او چون نیرویی به جسمی وارد شود، مقاومتی (ممانعتی) از جسم مشاهده میشود. علت آنست که در وجود و درون جسم چیزی هست که میخواهد آن را در وضع موجود نگه دارد. در ضمن، نیروی کم نمیتواند تغییری در جسم ایجاد کند و نیروی تغییر باید به اندازه کافی باشد، یعنی بتواند بر این مقاومت درونی غلبه کند. این نیروی درونی در اجسام مختلف متفاوت است و وابسته به خصوصیات فیزیکی جسم، مانند مقدار ماده، حجم، جنس و نظایر آن، میباشد. نیروی درونی را بار R و نیروی خارجی (نیروی قسری) را با F نمایش میدهیم. حال اگر F < R باشد، جسم در حال سکون باقی میماند، و اگر در حرکت طبیعی است به حرکت خود ادامه میدهد. اما اگر F > R باشد، جسم (در اثر نیروی قسری یا خارجی؛ F) به حرکت درمی آید یا در حرکت طبیعی آن تغییر حاصل میشود. در هر دو حالت، متحرک از محرک درونمایه یی میگیرد که این درونمایه کمابیش شبیه چیزی است که اینکه به انرژی مشهور شده است. بیان ابن سینا نشانه ی آنست که «طبیعت» یا «نیروی (مقاومت) درونی» جسم و میل کسب شده از متحرک، از یک جنسند. بنابراین، شاید بتوان از درونمایه ی مقاومتی و درون مایه ی حرکتی سخن گفت.
نکته یی که ابن سینا اشاره میکند آنست که اگر قوه ی محرک کسب شده بر نیروی مقاومت جسم غلبه کند موجب حرکت میشود. دیگر آنکه، این نیرو در حال کاهش تدریجی است و چون حذف شد، مجدداً نیروی درونی فعال شده و جسم را به وضعیت تعادلی هدایت میکند، مگر جبر دیگری حادث شود که بر این قوت درونی غلبه کند.
دوباره تأکید میکنیم که مطابق نظر ابن سینا، طبیعت با قوه ی مقاوم فقط زمانی حس میشود که بخواهیم وضعیت طبیعی جسم را تغییر دهیم؛ وضعیت طبیعی یعنی دو حالت جسم ساکن یا جسم در حرکت طبیعی (بدون اعمال نیروی خارجی). طبیعت جسم با عاملی که از آن به میل طبیعی یاد میشود، به مقاومت و پایداری در برابر میل جبری (یا خارجی) بر میخیزد. از مثالها و توضیحات فوق میتوان چنین برداشت کرد که میل طبیعی، نوعی مقاومت در برابر تغییر نیز هست، نه منحصراً تمایل به سکون؛ میل به سکون یکی از حالات میل به تغییر میباشد.

5- اصول حاکم بر حرکت اجسام طبیعی در طبیعیات سینوی

بر پایه ی آنچه گفته شد، اکنون میتوان از مطالب و توصیفهای ابن سینا اصولی را استخراج کرد که مبانی مکانیک سینوی را تشکیل میدهد. باز هم تأکید میشود که ممکن است این اصول در مبانی تماماً متعلق به ابن سینا نباشد، اما همانند مکانیک کلاسیک، که نیوتن از تمام یافته های دانشمندان پیشین خود بهره برد، افتخار جمعبندی و تبدیل آنها به اصول علمی عام متعلق به وی است. هرچند ابن سینا، اصول خود را در قالب روابط ریاضی نریخت - عموماً تا قرن شانزده میلادی چنین امری صورت نمیگرفت - اما این اصول را اکنون میتوان با زبان ریاضی نیز بیان کرد.
اول، اصل علیت عمومی: بر همه ی انواع حرکت رابطه ی علّی حاکم است؛ هر حرکتی معلول عاملی است که مسبب حرکت است و هر نوع تغییر در حالت یک شی ء متضمن علتی از جنس نیرو یا قوه ی محرک است.
دوم، اصل جبر: هر جسم حالت سکون خود را حفظ میکند مگر آنکه بواسطه ی تأثیر قوایی مجبور شود این وضعیت را رها کند. یا بتعبیر سینوی تر: هر جسم وضعیت تعادلی (طبیعی) خود را حفظ میکند مگر آنکه بواسطه ی تأثیر قوای خارجی مجبور به تغییر این وضعیت شود. (15)
سوم، اصل یکتایی وضعیت طبیعی (تعادلی) اجسام: براساس این اصل، هر جسمی فقط یک حالت طبیعی یا وضعیت تعادلی دارد. (16)
چهارم، اصل مقاومت طبعی (لختی): چون به جسمی نیرو وارد شود، مقاومتی در جسم مشاهده میشود که بزرگی آن به مقدار ماده و پاره یی از خصوصیات دیگر طبیعی (فیزیکی) آن وابسته است. این کمیت را میتوان مقاومت ذاتی یا طبعی نامید که در ادبیات جدید خاصیت لختی خوانده میشود. بنابراین، لختی اندازه یی از مقاومت جسم در برابر محرکهای خارجی است. (17)
پنجم، نظریه ی میل: جسم متحرک از محرک درونمایه یی میگیرد که اولاً مقدار آن به ویژگیهای طبیعی (فیزیکی) بویژه جرم، جسم وابسته است و دوم آنکه در حال کاهش تدریجی است. چون این درونمایه اکتسابی پایان پذیرفت، جسم حرکت طبیعی (آزاد) خود را آغاز و تا رسیدن به سکون (یا وضعیت تعادلی)، حرکت خود را ادامه میدهد.
ششم، اصل حرکت طبیعی (آزاد): جسمی که به آن هیچ نیروی خارجی اِعمال نشود، تا رسیدن به مکان طبیعی (حالت تعادلی) به حرکت خود ادامه میدهد. بعبارت دیگر، چنانچه اجسام در مکان طبیعی خود باشند، میل طبیعی (ماند یا لختی) موجب میشود جسم بدون حرکت بماند اما اگر در مکان طبیعی خود نباشد، میل با هر وسیله و با حداکثر امکان، سعی میکند آن را به مکان طبیعی خود برساند.
هفتم، اصل حرکت جبری: نیروی محرکه ی وارده، موجب حرکت شده و آهنگ تندی یا کندی، یا وضعیت طبیعی، جسم را تغییر میدهد. (18) بعبارت دیگر، نیروی محرکه با نرخ تغییر زمانی تندی متناسب است؛

، که F نیروی محرکه اعمال شده و v تندی جسم است. علاوه بر این، نیرو القایی نسبت مستقیم با کمیت ماده یا جرم دارد؛ . از روابط بالا نتیجه میشود که

(19).
اصول دوم و چهارم درباره ی حرکات طبیعی، بسیار شبیه به اولین قانون نیوتن است که براساس آن اگر جسمی متحرک است، چنانکه مانعی در حرکتش، از هر نوع ایجاد نشود به حرکت (در خط مستقیم) خود ادامه میدهد و چنانچه ساکن باشد، در موقعیت سکون خود باقی میماند.

6- تحلیل حرکت پرتابی با موازین مکانیک سینوی

در این بخش، براساس قوانین مکانیک سینوی حرکت پرتابی یک سنگ توصیف میشود. لازم به ذکر است، همراه با بکارگیری اصول مکانیک سینوی، حتی الامکان از ادبیات جدید فیزیک مکانیک نیز استفاده میشود.
فرض کنید شخصی سنگی را بطور عمودی به طرف بالا پرتاب میکند. بنظر ابن سینا، در فرایند پرتاب سنگ به طرف بالا، علت حرکت سنگ یک «میل قسری» است. بعبارت دیگر، قوه یی توسط محرک به متحرک منتقل میشود که عامل اصلی این حرکت است (شکل 2). مقاله ی اسپینوزا (20) بنحو تعجب برانگیزی این نظر صریح ابن سینا را تحت عنوان «نظر اصلاح شده ی ابن سینا که توسط ابوالبرکات ارائه شده است» به ابوالبرکات منتسب میداند. علت این سهو معلوم نیست! این نوع قوه (نیرو) مشابه چیزی است که توسط دانشمند فرانسوی ژان بوریدان، حدود سه قرن بعد از ابن سینا، تحت عنوان «قوه ی محرکه» بیان شده است.

الف) سنگ یک جسم طبیعی است که ماده یی دارد و صورتی. جسم در زمانهای مختلف هیأتهای متفاوت دارد. فضای اشغال شده توسط جسم در لحظه t (آن)، حجم V را دارد. این حجم میتواند بطور مداوم در تغییر باشد. در هر لحظه جسم مکان مشخصی را اشغال میکند و لذا در حالت کلی متغیر است، خواه بعلت عوامل بیرونی (مانند قوه و حرارت) یا علتهای طبیعی (مانند حرکت بسمت حالت یا وضعیت طبیعی).
ب) فرض میشود که سنگ در حالت سکون، قبل از پرتاب، در مکان طبیعی خود است. لذا، در وضیعت تعادلی (سکون) قرار گرفته است. اجسام در وضعیت تعادلی (حیزّ طبیعی) دارای میل طبیعی هستند که منجر به مقاومت آنها در برابر محرکهای خارجی، که موجب خارج شدن جسم از حالت تعادلی میگردند، میشود. اینکه منشأ این خاصّه چیست، هنوز چندان روشن نیست اما ابن سینا از آن به میل طبیعی یاد میکند.
پ) فرد (محرک)، درونمایه یی (انرژی) از خود به سنگ منتقل میکند. بعبارت امروزی، روی سنگ کار انجام میدهد، و بتعبیر ابن سینا قوه ی محرکه یی به سنگ منتقل میکند. واضح است افراد مختلف، بسته به توان و درونمایه ی خود یا قصد اراده ی خاص خویش، درونمایه های مختلفی به سنگ منتقل میکنند. اگر درونمایه ی منتقل شده را با Eo نشان دهیم، سنگ در لحظه پرتاب درونمایه حرکتی Eo را دارد. انتقال درونمایه به سنگ با تماس مستقیم محرک (قاسر) و متحرک (سنگ) صورت میگیرد. همانگونه که گفته شد، از نظر ابن سینا سنگ از محرک خود کمیتی میگیرد بنام میل که در اینجا از آن به درونمایه تعبیر کردیم.
لازم به ذکر است که نه در زمان ابن سینا و نه در دوران نیوتن هنوز مفهوم انرژی به آن صورت که اینکه با آن سر و کار داریم، وضع نشده بود.
ت) سنگ از حالت سکون با سرعت (تندی) V1 بطرف بالا حرکت میکند. حرکت سنگ، حرکت قسری است، چرا که برخلاف وضعیت تعادل طبیعی خود وادار به حرکت شده است و در حال دور شدن از وضعیت تعادلی است. ابن سینا معتقد است میلهای طبیعی و قسری میتوانند همزمان در پرتاب جسم وجود داشته باشد. بنابراین، هنگامی که جسم شروع به حرکت میکند، میل قسری یا نیروی محرکه ی خارجی Fv در جسم وجود دارد که در جهت مقابل و بر خلاف میل طبیعی یا نیروی مقاوم طبیعی Fn عمل میکند. مادام که

باشد، جسم بسمت بالا حرکت خواهد کرد.
ث) در خلال حرکت سنگ، سرعت آن کاهش مییابد، چرا که نیروی محرکه ی خارجی بتدریج کم میشود. چنانچه در خلال حرکت درونمایه یی به سنگ تزریق نشود، کل حرکت آن با استفاده از درونمایه ی اولیه صورت میگیرد.
ج) در خلال حرکت به بالا، درونمایه ی حرکتی سنگ (انرژی جنبشی)، میل یا نیروی قسری رو به کاهش و درونمایه ی مکانی (پتانسیل) آن، میل طبیعی، از صفر رو به افزایش است.
چ) در هر مقطع زمانی سنگ همزمان در معرض میل طبیعی رو به افزایش و میل قسری رو به کاهش است.
ح) سنگ آنقدر بالا میرود تا درونمایه حرکتی اکتسابی (میل قسری) وی صفر شود. در نتیجه، سرعت سنگ نیز صفر شده و سنگ بطور لحظه یی ساکن میگردد (نسبت به سطح مرجع که همان زمین یا محل پرتاب کننده باشد). در این حالت، کارمایه ی موقعیتی (پتانسیل)، میل طبیعی، سنگ حداکثر و برابر درونمایه ی اولیه ی القاء شده به آن است (اگر نیروهای مقاومتی در کار نباشد).
خ) اکنون سنگ با درونمایه ی مکانی (پتانسیل)، میل طبیعی حداکثر، شروع به حرکت بسمت پایین میکند تا به زمین برسد. این حرکت طبیعی (آزاد) است چرا که با درونمایه ی طبیعی (نه خارجی یا انسانی) وادار به حرکت شده است. (در محل برخورد با زمین، درونمایه ی موقعیتی (پتانسیل)، میل طبیعی، صفر و درونمایه ی حرکتی سنگ برابر با درونمایه ی اولیه (در لحظه پرتاب) میشود).
د) جسم در این وضعیت تعادلی در حال سکون میماند تا اینکه عاملی خارجی مجدداً آن را از این حال سکون بدر آورد.

7- جمع بندی

بخش طبیعیات شفای ابن سینا در حقیقت مجموعه ی علوم طبیعی است؛ بهمان معنایی که امروزه نیز کمابیش مورد استفاده واقع میشود. سماع طبیعی از این مجموعه، به بحث درباره ی جسم طبیعی و تغییراتی که بر آن عارض میشود، میپردازد. موضوع محوری سماع طبیعی حرکت است. در ادبیات دوران ابن سینا، طبیعیات همان حوزه ی معرفت حسی و تجربی هستند که به آنها از منظر معارف عقلی نیز نگریسته شده است. لذا، آنها فلسفه ی علم طبیعی نیستند بلکه طبیعت شناسی فلسفی، بمعنای جهان شناسی هستند. مقاله ی حاضر، بحث حرکت را از همین منظر پی گرفت.
بحث حرکتشناسی در دو قسم «علم الحرکات» و «علم القوا» مطرح شد. این تقسیم بندی با بخشبندی جدید مکانیک کلاسیک سازگار است. در مقاله، تشابه دو مبحث و بعضاً یکسان بودن آنها نشان داده شد. در بخش نیروشناسی، نظریه ی ابداعی میل مورد بحث قرار گرفت و نشان داده شد که بمدد این نظریه میتوان حرکت پرتابی را کما بیش بنحو صحیحی توصیف کرد. مقاومت اجسام در برابر تأثیرات خارجی فقط با نظریه ی لختی قانون اول نیوتن قابل مقایسه است؛ بویژه وابسته به جرم یا مقدار ماده دانستن این مقاومت، برداشت صحیح ابن سینا از این اصل را میرساند.
بعد از مباحث زیربنایی حرکت، اصول مکانیک سینوی براساس برداشت نگارنده استخراج گردید. این اصول مبانی مکانیک سینوی را تشکیل میدهد. این بحث کاملاً جدید بوده و آن را بعنوان سرآغازی بر اینگونه تفسیرهای علمی از منابع علمی دانشمندان پیشین باید دانست. و در نهایت، براساس اصول مکانیک سینوی حرکت یک پرتابه توصیف گردید.
هرچند آنچه ابن سینا درباره ی حرکات مکانیکی اجسام طبیعی عرضه کرده است، در مقایسه با دانش فیزیک مکانیک جدید، بخش بسیار کوچکی را شامل میشود، اما آنچه را که وی در زمان خود پدید آورده، شالوده ی تحولات و پیشرفتهای بعدی این دانش را فراهم ساخته است.

پی‌نوشت‌ها:

*. استاد مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس Email: rahimi_gh @modares.ac.ir
1- ابن سینا، تقریباً تمام مقاله ششم و بخشی از مقاله هشتم الهیات شفا را به موضوع علیت اختصاص داده است (ص 302 - 257 و 342 - 327). همچنین، تقریباً تمام فصول نمط پنجم از بخش الهیات اشارات و تنبیهات نیز به موضوع علیت اختصاص دارد (ملکشاهی، حسن، ترجمه و شرح اشارات و تنبیهات ابن سینا، تهران، سروش، 1375، ص 316 - 281).
2- «... آشکار شد که هر حرکتی از قوه یی است که در متحرک است و بواسطه ی آن قوه رانده میشود، خواه حرکت قسری باشد، خواه عرضی، خواه طبیعی» (ابن سینا، فن سماع طبیعی، ص 413).
3- «هر جسمی طبیعتی و ماده و صورتی و اعراضی دارد. طبیعت قوّه است که در او حرکت و تغییری در جسم پیدا میشود». (همان، ص 46)
4- «از اجسامی که پیش ما هستند فعل و حرکتهایی دیده میشود که بعضی را میبینیم از سببی بیرون از خود اجسام سر میزند و آن سبب، آن فعلها و حرکتها را در اجسام برمی انگیزد، مانند گرم شدن آب و بالا رفتن سنگ، و بعضی را میبینیم از خود آنها فعلها و حرکتهایی سر میزند که از سبب خارجی نیست، مانند اینکه آب گرم را چون رها کنیم برحسب طبع خود سرد میشود و سنگ را که بالا برده ایم اگر رها کنیم بطبع خود فرود می آید» (همان، ص 39).
5- «اما اینکه طبیعت مبدأ حرکت کمّی است، آن در مواردی است که طبیعت به تخلخل حجم جسم را منبسط نماید یا به تکاثف منقبض سازد که این حرکت دادن از کمیّتی است به کمیت دیگر... اما اینکه طبیعت مبدأ حرکت کیفی است، مانند حال طبیعت آب است در موردی که کیفیت غریب پیدا کند که مقتضای طبیعت او نباشد، چنانکه مقتضای طبیعت آب برودت است... اما اینکه طبیعت مبدأ حرکت مکان است واضح است، مثل حال سنگ که طبیعت او را بسوی پستی میبرد و آتش که طبیعتش این است که بالا رود... » (همان، ص 45 - 44).
6- vis insita; innate force
7- .Newton, Mathematical principles of Natural Philosophy, p.72
8- ابن سینا فصول پنجم و ششم از نمط دوم از بخش طبیعیات اشارات و تنبیهات را به توصیف طبیعت اجسام اختصاص داده است، این مطالب نسبت به مطالب شفا در اینباره کوتاهتر و ناقصتر است (ملکشاهی، ترجمه و شرح اشارات و تنبیهات ابن سینا، ص 112 - 107).
9- ابن سینا فصول هفتم و هشتم از نمط دوم از بخش طبیعیات اشارات و تنبیهات را به معرفی و تشریح مفهوم میل اختصاص داده است (همان، ص 119 - 112).
10- Violent motion
11- Trajectories
12- Self expending
13- «اما حرکتی که در او محرّک از متحرک جدا میشود، مانند چیزی که پرتاب میکنند یا میغلطانند، مذاهب اهل علم در آن باب مختلف است... اما چون ما مطلب را تحقیق کردیم درستترین مذاهب را آن دیدیم که متحرک از محرک قوه و میل بگیرد و این میل چیزی است که محسوس میشود و هنگامی که کسی بخواهد متحرک طبیعی را به قسر یا قسری را به قسر دیگر ساکن کند، در آن صورت قوتی بر مدافعه حس میکند که شدت و ضعف دارد؛ گاهی شدیدتر است گاهی ضعیفتر، چنانکه در وجود او در جسم شکی نمیرود اگرچه جسم بواسطه ی قسر ساکن شود...» (ابن سینا، فن سماع طبیعی، ص 409، 410، 411).
14- اکنون میدانیم که تمییز بین یک جسم متحرک و یک جسم ساکن، بدون ارجاع به مرجع خارجی برای مقایسه، غیرممکن است. این مشاهده در نهایت منجر به مبنایی برای نظریه نسبیت خاص توسط انیشتین شد.
15- «... هر جسمی حیزّی میخواهد که مخصوص او باشد... اگر حیزّ شی حیزّی باشد که جدا شدنش از آن ممکن باشد... قسراً از آن دور شود، پس اگر قسراً ممنوع نباشد به آن حیزّ بطبع برمیگردد؛ اگر کیفیت جسم چنان باشد که بتوان به قسر آن را از او جدا کرد، مانند سردی از آب، در آن صورت چون قاسر برطرف شود آن چیز بطبع خود به آن کیفیت برمیگردد؛ مثلاً آبی که گرم شده بود، سرد میشود...»(همان، ص 382). «... اگر در وضع اجزایش وضعی قسری باشد، مثلاً چوب راست که به قسر کج کرده شود، در آن صورت هرگاه آزاد شود اگر نشکسته و خرد نشده باشد، به وضع اول خود برمیگردد» (همان، ص 383). «... پس جسم با طبیعتی که دارد از حیزّ داشتن ناگزیر است؛ حیزّی که اگر قاسری نباشد (و نبودش ممکن است) او در آن حیزّ خواهد بود...» (همان، ص 389)
16- الف) حیّز طبیعی: «ممکن نیست یک جسم دو مکان طبیعی داشته باشد... » (همان، ص 390). ب) «هر جسمی مکان یا حیزی طبیعی دارد که درآن بودنش را طبیعت او خواهان است و در این امر با اجسام دیگر مخالف است...» (همان، ص 394).
17- «... آن چیزی که به قسر حرکتی مستقیم یا مستدیر دارد. تأثیر قوی و ضعیف در او مختلف است و چون چنین است آشکار است که قوی غلبه میکند و ضعیف عاجز میماند و ممانعتی که از جسم دیده میشود بواسطه ی این نیست که جسم است بلکه بواسطه ی آن امری است که در او خواهان است که در مکان یا در وضع خود باقی بماند و این همان مبدئی است که در پی آن هستیم». (همان، ص 396)
18- «دافع لازم نیز حکمش مانند حامل است. اما دافع پرتاب کننده بسا اتفاق می افتد که در جسم سنگین عملش شدیدتر از آن میشود که در جسم سبک بود و در آنکه دو برابر است شدیدتر اثر میکند تا در نیمه، و آن نسبت باقی نمیماند. از این گذشته، آنکه پرتاب شده در حدود او تندی و کندی متشابه نیست بلکه در آخرتش کندتر است...» (همان، ص 419).
19- نگارنده اذعان میکند که در استخراج این اصل، تعالیم مکانیک کلاسیک حداقل تأثیر غیرمستقیم داشته اند.
20- نگاه کنید به پاورقی شماره ی 10