فيزيك نور

 هريك از دو مفهوم ظاهرأ ناسازگار مي توانديك جنبه ي حقيقت را نشان دهد... آنها مي توانند به نوبت در نمايش دادن حقايق بكار روند بدون آنكه  هرگزدر تعارض مستقيم باشند.

 

لوئي دوبروي

مقدمه

 

علم فيزيك يكي از شاخه هاي مهم علوم است تا آنجا كه دانشمندان آن را زير بناي بسياري از علوم تجربي مي دانند.تاكنون تعريف هاي زيادي ازاين شده است.برخي از دانشمندان در تعريف آن مي گويند:علم فيزيك علم تحقيق در خواص اجسام وقوانيني است كه به وسيله آن قوانين تغيير حالت وحركت اجسام، بدون تغيير ماهيت آنها مورد مطالعه قرار مي گيرد. برخي از دانشمندان آن را علمي مي دانند كه درباره اجزاي اصلي تشكيل دهنده مواد و نيروهايي كه آن اجزا بر يكديگر اعمال مي كنند و نيز نتايج حاصل از اعمال اين نيروها بحث مي كند.

علم فيزيك تحت عنوان قديم ترش يعني، فلسفه طبيعي تا نيمه دوم قرن بيستم ميلادي طيف وسيعي از علوم شامل مي شد ولي به تدريج كه شاخه هايي به صورت علوم خاص (شيمي،نجوم،فلزات،هواشناسي و...)از آن جدا شدند،به مرزهاي فعلي خود محدود شد.در حدود سال 1870.م نام جديد فيزيك جايگزين نام قديم تر اين علم شد.برخي از دانشمندان علم فيزيك راعلم انرژي نيز ناميده اند.

تا نيمه دوم قرن بيستم علم فيزيك تنها به3شاخه تقسيم مي شد اما پيشرفتهاي سريع و شگفت انگيز آن در نيمه دوم قرن بيستم بر تعداد شاخه هاي اين علم افزود.گسترش دانش بشري در هر يك از شعبه هاي اين علم آنچنان است كه حتي انسان هاي بسيار هوشمند به سختي مي توانند در هر يك از آنها به مرحله تخصصي برسند و ترديدي نيست كه هر يك از اين شاخه ها در آينده نزديك، خود به شاخه هاي متعدد ديگر تقسيم مي شوند.

 

پيدايش فيزيك نوين

 

سير تحولات علم فيزيك تنها به رد شدن برخي از نظرات نيوتن درباره نور منجر نمي شد. در اواخر قرن نوزدهم،دانشمندان با پديده هاي جديدي روبه رو شدند كه قوانين و اصول شناخته شده در فيزيك از حل بسياري از آنها عاجز مانده بود و لازم بود كه براي توجيه آنها طراحي جديد اعلام گردد.از همين رو دانشمندان علم فيزيك را به فيزيك كلاسيك و فيزيك نوين تقسيم كردند.اگر چه اين بدان معني نيست كه همه قوانين فيزيك كلاسيك بي اعتبار بوده است اما اكتشافات انسان در اواخرقرن نوزدهم در زمينه سرعت نور،پديده فوتو الكتريك،طيف تابشي و جذبي گازها،تابش مداوم اتم ها،خاصيت راديو اكتيويته با معادلات و روابط موجود در فيزيك كلاسيك قابل توجيه نبود و لذا فيزيك نوين جاي فيزيك كلاسيك را گرفت.فيزيك كلاسيك متضمن كشف هايي در الكتريسيته و مغناطيس بود. فارادي پي برد كه از واكنش ميان ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي بايد اختلالات الكتريكي متحركي به صورت موج،نتيجه شود.ماكسول به انديشه هاي فارادي قالبي رياضي داد و توانست سرعت حركت اين امواج را حساب كند. معلوم شد كه اين سرعت همان سرعت سير نور است.او به اين ترتيب،ماهيت الكترومغناطيسي امواج نور و گرما را محقق ساخت.آزمايش هاي تامس يانگ درباره ي تداخل نور ،ثابت كرد كه نور متشكل از امواج است نه ذرات .فرنل، ثابت كرد كه وقتي نور از سوراخ هاي ريز مي گذرد وموانع را دورميزند،الگوهاي تداخلي (آثار پراش)بوجود مي آيد.در آغاز قرن نوزدهم رامفورد نشان داد كه گرما نوعي انرژي است و كارنو با سيكل كارنو، علم ترموديناميك را بنيان نهاد.اين مباني به نظريه ي جنبشي گازها انجاميدوعلاوه بر اين ،مفهوم آنتروپي از آنها زاده شد.

در اواخر قرن نوزدهم به نظر ميرسيد كه ديگر چيزچنداني براي كشف كردن باقي نمانده است؛اما چند كشف بزرگ همه چيز را تغيير داد:كشف الكترون و پرتو رونتگن يا پرتوxو نظريه كوانتا موجب پديد آمدن فيزيك نوين گشت كه در ادامه به شرح آن مي پردازيم.

امروزه براي همه دانشمندان اين موضوع روشن شده است كه هيچ كس نمي تواند مانند گذشته خود را «علامه» يا«جامع العلوم» بداند و بخواهد در چندين رشته علمي متخصص وكارشناس شود.

 

فيزيك نور

 

از ميان همه ي شاخه هاي فيزيك، بي گفتگو مبحث نور شاخه اي  است كه كار تحقيق در آن از همه بيشتر پيش  رفته است. 

ماكس پلانك

مطالعه ي نور از دوران تمدن يونان باستان آغاز شداما دانشمندان يوناني دستاوردهاي چنداني در اين زمينه نداشتند.نور شناسي در سده ي17 بيش از همه ي رشته هاي فيزيك جز مكانيك پيشرفت كرد.در اوايل سده ي 17 عينك سازان هلندي با آزمايش و روي هم نهادن عدسي ها سرانجام به اصول تلسكوپ و ميكروسكوپ پي بردند.در دوران شكوفايي تمدن اسلامي چند تن از دانشمندان به پژوهش درباره ي نور پرداختند كه مشهورترين آنان ابو علي حسن بن الحسن بن الهيثم بصري (354-430ه ق)مشهور به ابن هيثم، رياضيدان،طبيب وفيزيكدان بصره اي است.ابن هيثم در بصره متولد شد و در همان جا به تحصيل علوم رياضي و طبيعي پرداخت ودر رشته ي نور شناسي به مقام استادي رسيد.

علاقه ي ابن هيثم به فنون مختلف و مهارت در ساختن و به كار بردن ابزار مكانيكي او را به شهرت رسانيدبه طوريكه خلفاي فاطمي او را به مصر دعوت كردند تا با ارائه روش هاي فني از طغيان هر ساله رود نيل كه موجب ضررهاي بسيار ميشد جلوگيري كند.

تعداد آثار باقيمانده از ابن هيثم در فيزيك،نجوم ورياضيات بالغ بر دويست تاليف بوده است و علاوه بر تاليف هاي شخصي شرح هايي بر كتاب هاي ارسطو و جالينوس نوشته است.ابن هيثم در مهمترين كتابش در مورد نور شناسي،دركتاب المناظر ،پديده هاي شكست ،بازتابش نور،سرعت نور در محيط هاي شفاف متفاوت ،اتاق تاريك و نيز رنگين كمان را مورد مطالعه قرار داده است.ابن هيثم در مورد آينه هاي سوزان مدور نوشته است:«اشعه ي خورشيد ،به خط مستقيم پيش مي آيندو بر هر سطح صيقلي به زاويه هاي مساوي انعكاس پيدا مي كنند ،يعني شعاع هاي تابش وانعكاس با خطي كه در نقطه ي تابش بر سطح منعكس كننده مماس شده و درسطح انعكاس باشد،زاويه هاي مساوي مي سازند».

 

شكست نور ونتايج حاصل از آن

 

يوهانس كپلر (1571-1630م)منجم ورياضيدان آلماني ومؤسس واقعي علم نجوم تلاش زيادي براي پيدا كردن قوانين شكست نور انجام داد ولي چندان موفقيتي به دست نياورد.رنه دكارت(1596-1650م)فيلسوف ،رياضيدان و عالم فرانسوي در اين مورد به كوشش هايي دست زد.دكارت با كشف قانون صحيح شكست نور،هلندي ها را به ساختن عدسي هايي با كيفيت هاي عالي توانا ساخت.

دكتر ابوالقاسم قلمسياه درباره ي نظرات رنه دكارت راجع به قانون هاي شكست نور مي نويسد:

«....[دانشمندان]،شكست نور را از مدت ها پيش مي شناختند و تلاش زيادي براي پيدا كردن قوانين آن به عمل آمده بود ولي هميشه نا موفق بودند.الحسن دانشمند فيزيكدان اسلامي هم آزمايشهاي نسبتأ دقيقي در اين زمينه انجام دادو كار اندازه گيري را تا زاويه تابش 180 درجه ادامه داد ونسبت بين زاويه هاي فرود و شكست را حساب كرد.كپلر نيز به اين كار راغب شد،ولي هيچكدام نتوانستند رابطه ي مشخصي را بدست آورند.سرانجام دكارت در سال 1617م. قانون شكست نور(sini=nsinr )را كه در كشور فرانسه به نام خود او معروف شد بيان كرد،او نور را متشكل از ذرات ريزي در نظر گرفت كه در محيط چگالتر تندتر از هوا حركت مي كنند.ولي پيردوفرما (1601-1665م.)رياضيدان فرانسوي ،اين نظريه را مورد انتقاد قرار داد:فرما قانون را پذيرفت ولي توجيه آن را رد كرد(خيلي جالبه !.....)در مقابل،اصل مهمي را بيان كرد كه به نام خود او اصل فرما ناميده مي شود،و طبق اين اصل، نور براي رفتن از يك نقطه به نقطه ديگر همواره مسيري را مي پيمايد كه زمان آن مينيمم است.قانون شكست از اين اصل با اين شرط نتيجه گرفته شدكه نور برعكس نظريه دكارت،هوا را تندتر از آب سير مي كند.اين اختلاف نظر بين دكارت وفرما نزاع سختي به وجود آوردو هر يك از آنان به شدت از نظريه خود دفاع مي كردند.مردم مي بايستي منتظر فرا رسيدن قرن نوزدهم ميلادي مي بودند تا با دادن حق به فرما به اين اختلاف نظر خاتمه داده شود.

به هر صورت،دكارت به كمك قانونش توانست به درستي پديده ي رنگين كمان را با تعقيب مسير واقعي پرتوهاي نور درون قطره هاي آب معلق در هوا تشريح كند.در آن زمان هنوز حساب ديفرانسيل طرح نشده بود .او روش شجاعانه اي بكار برد:از اين قرار كه ده هزار پرتو نور موازي كه بطور منظم درجه بندي شده بودند روي يك قطره ي كروي تاباند و با تعقيب هر يك ازآنها همه ي زواياي خروجي را حساب كرد و پي برد كه پرتوهاي ورودي به ازاي زاويه 30و41 در دانه باران انبار مي شوند ودر نتيجه شكل و مقطع رنگين كمان اول را توضيح داد و همين كار را براي رنگين كمان دوم نيز كرد.اين نتايج توسط نيوتن كامل شد و او تجزيه نور را تشريح كرد.

قانون شكست نور كم كم اين امكان را به وجود آورد كه طرز كار عدسي ها و در نتيجه اسباب هاي اپتيكي عدسي دار و همچنين اعمال چشم مورد دقت قرارگيرند.پديده هاي رؤيت بهتر درك شدند.كپلر اطمينان حاصل كرد كه قاعدتأ از يك شئ تصويري معكوس بر روي پرده شبكيه تشكيل مي شود.اين فكر توسط شينر به اثبات رسيد،به اين طريق كه وي چشم گاو را گرفت و پوسته روي آن را تا شبكيه برداشت و آن را به طرف نور چرخاند و ديد كه تصويري واضح و معكوس تشكيل مي شود .همين محقق پي بردكه تطابق با فاصله،در اثر تغيير تحدب عدسي چشم صورت مي گيرد.ماريوت(1620-1684م.)نيز كشف كرد كه محل ورود عصب بينايي يك نقطه كور است.

در نيمه قرن هفدهم ميلادي تصور مي رفت كه همه چيز درباره ي شكست نور گفته شده است.ولي در سال1669م.يك نفر دانماركي به نام پارتولين موضوع تازه اي را كشف كرد:وي ضمن امتحان يك بلور اسپات ديسلند،كه توسط خريداران آن به كپنهاگ باز آورده شده بود،مشاهده كرد كه از پشت آن تمام اشياء مضاعف ديده مي شوند.پديده شكست مضاعف ،مورد سوال دانشمندان قرار گرفت و آنان را سخت مشغول داشت  ولي تا قرن نوزدهم بدون جواب ماند».

از جمله تحقيقاتي كه در زمينه ي فيزيك نور در آغاز قرن نوزدهم ميلادي صورت پذيرفت پژوهشي بود كه در سال 1802م. توسط ويليام هرشل(1738-1822م.)انجام گرفت.هرشل مطالعات خود را بر روي طيف نوري امواج الكترومغناطيس انجام داد.البته اين در حالي بود كه او از ماهيت امواج الكترومغناطيس آگاهي نداشت و صرفأ تحقيق خود را بر روي نور خورشيد كه خود نوعي از امواج طيف نوري الكترومغناطيس  مي باشد متمركز نمود.ولي مشاهدات خود را در زمينه ي توليد حرارت نور خورشيد كه ناشي از بخش مادون قرمز آن است انجام داد. مقارن همين اوقات دو دانشمند ديگر به نام هاي يوهان ويلهلم ريتر(1776-1810م.)وبعد از او ولستن(1766-1828م.)تحقيقاتي در زمينه ي اثرات شيميايي بخش ماوراء بنفش  نور خورشيد انجام دادند.آنان دريافتند كه اثر شيميايي نور(مثلا سياه كردن كلرور نقره)تا ناحيه ي فرابنفش ادامه دارد.

ماهيت نور

   

در سده ي 17 سه فرضيه رواج داشت:ذره اي ،طولي و عرضي. هر سه فرضيه روح مكانيكي آن عصر را باز مي تافتند؛زيرا هر سه ي آنها نور را به اعتبار ماده و حركت تفسير مي كردند.

نظريه موجي نور:        اين نظريه نخست در سال 1665م.توسط رابرت هوك فيزيكدان انگليسي مطرح شد و دو سال بعد كريستيان هويگنس هلندي آن را به صورت كامل تري بيان كرد.در سال 1873م.ماكسول ثابت كرد كه نور از جنس امواج الكترومغناطيسي با طول موج كوتاه است.

نظريه ذره اي نور:        آيزاك نيوتن فيزيكدان،رياضيدان وفيلسوف انگليسي طرفدار نظريه ذره اي نور بود.اما اين نظريه در سال 1801م.از اعتبار افتاد زيرا كه تامس يانگ فيزيكدان و پزشك انگليسي  با آزمايش هاي خود اعتبار نظريه موجي را بيشتر كردو نظريه ذره اي را عقب راند.او با پژوهش پيرامون تداخل(interference) وپراش (diffraction)دلايل تازه اي به سود نظريه موجي بدست آورد. او و هويگنس هم عقيده بودند كه امواج نور،طولي است واز نوسان هاي سريع فشار در اتر پديد مي آيد.تامس يانگ در نوجواني زبان هاي لاتيني،فرانسوي،ايتاليايي حتي عربي و فارسي را فرا گرفت. سپس به تحصيل پزشكي پرداخت.يانگ در ضمن تحصيل پزشكي مطالعاتي روي چشم مخصوصا اثر رنگ هاي قرمز و بنفش بر آن انجام داد.وي در باره ي سازوكار(مكانيسم)صداي انسان نيز مطالعاتي به عمل آورد.

وي بعد متوجه نورشناسي(اپتيك)شد و نشان داد كه بسياري از آزمايش ها ي نيوتن درباره ي نور را مي توان با نظريه ي موجي نور به آساني توجيه كرد.او با آزمايش هايي كه انجام داد پديده تداخل را توضيح داد،ولي درسال 1801م. نظرات خود را به انجمن سلطنتي انگلستان عرضه كرد با بي تفاوتي همكاران خود كه به نظريه هاي پيشين پايبند بودند مواجه شد.يانگ به جاي اينكه روي فرضيه ي خود پافشاري كند وآن را به دقت اثبات نمايد اپتيك را رها كرد و به مطالعه ي شاخه ديگري از دانش زمان خود پرداخت.(احتمالا يكي از علل روي آوردن يانگ به شاخه هاي متعدد علم و رها كردن آنها بدون نتيجه گيري عميق ودقيق ،همين عدم ثبات او در پيگيري كامل موضوع  مورد مطالعه اش بوده است).

يكي ديگر از دانشمنداني كه درباره ي نور مطالعاتي انجام داد اتين لوئي مالوس (1788-1812م.)افسر مهندس و فيزيكدان فرانسوي بود.مهمترين كشف وي كشف نور پولاريزه يا نور قطبيده بود اين كشف بزرگ در سال 1808م.انجام شد.

 

كشف بزرگ فرنل

 

يكي از دانشمندان پيشتاز در پژوهش هاي مربوط به نور اگوستين ژان فرنل (1788-1827م.)فيزيكدان سخت كوش فرانسوي است كه با آزمايش هايي كه در زمينه تداخل و انكسار مضاعف انجام داد توانست نظريه ي موجي نور را ثابت كند.

فرنل هم نظريه پرداز بود و هم آزمايشگري قابل. وي ابتدا هيچ وسيله اي براي آزمايش نداشت، اما با استفاده از نبوغ خود دو آينه ساخت(آينه هايي كه به آينه فرنل معروف مي باشند) و از طريق آنها توانست نظريه ي موجي نور را شرح دهد. وي به تدريج وسايل تازه ديگري براي آزمايش هاي خود ساخت. او با اين وسايل جديد  و با كوشش شبانه روزي توانست به مسئله پراش نور و آزمايش روي آن و شرح اين پديده بر اساس همان نظريه موجي نور بپردازد. فرنل براي توجيه اين پديده چنين فرض كرد كه ارتعاشات امواج نور در راستاي انتشار آنها صورت نمي گيرند بلكه عمود بر راستاي انتشارند، به عبارت ديگر،ارتعاشات نوري عرضي هستند نه طولي.

فرنل توانست از يك طرف نظريه كاملي بر پايه محاسبات رياضي وضع كند و از طرف ديگر آزمايش هايي بسيار عالي طرح ريزي نمايد كه مبين نتايج پيشگويي شده به وسيله نظريه ،حتي در مواردي كه متناقض به نظر مي رسيدند،باشند.نظريه او به سرعت در سطح جهاني پذيرفته شد.

به نظريه فرنل اشكالاتي نيز وارد بود. در واقع نظريه او در توجيه بعضي ازپديده ها ناكار آمد بود. اما از آنجايي كه اين نظريه در زمان فرنل در توجيه بسياري از پديده ها ي نوري موفق بود لذا دانشمندان معاصر او اين نظريه را به عنوان مرجع اصلي در توجيه پدهده هاي نوري قرار دادند.

   

اندازه گيري سرعت نور

 

در زمينه اندازه گيري سرعت نور دو فيزيكدان فرانسوي نقش مهمي داشتند.اين دو تن ژان برنارلئون فوكو(1819-1868م.)و لويي فيزو(1819-1896م.)نام داشتند. آنان ابتدا با هم كار مي كردند ولي پس از مدتي از هم جدا شدند. اين جدايي موفقيت هر دوي آنها را به تاخير انداخت. فيزو قبل از فوكو در اين اندازه گيري موفق شد. او با روش چرخ دندانه دارش زمان رفت و برگشت نور را در يك فاصله ي  هشت كيلومتري كه كمتر از ده ميليونيم ثانيه بود اندازه گرفت و سرعت انتشار نور را 315300كيلومتر در ثانيه به دست آورد.

يك سال بعد، فوكو  روش آينه چرخان را ، كه بسيار دقيق تر بود ، ابداع كرد. اين روش امكان ميداد  كه زمان رفت وبرگشت نور را در فاصله  چند متري اندازه بگيرند. فوكو با اين روش سرعت نور را 298187كيلومتر بر ثانيه بدست آورد كه نسبتا دقيق تر بود.(امروزه سرعت نور  مورد قبول c=299792.458 كيلومتر بر ثانيه برآورد شده است).

علاوه بر اين ،روش فوكو امكان اندازه گيري در فواصل بسيار كوتاه را داشت و مي توانست سرعت نور را در محيط هاي ديگر اندازه گيري كند.

از 1830م. ماسدونيو ملوني به كمك پيل گرما-برقي (ترمو الكتريك)كه خود مخترع آن بود،به تحقيقات طولاني روي پرتوهاي فروسرخ(زيرقرمز)پرداخت؛او نشان داد كه بازتابش و شكست اين پرتوها درست مانند نور معمولي است و نتيجه گرفت كه آنها پرتوهاي نامرئي نور هستند.به موازات اين تحقيقات،كارهايي نيز روي پرتوهاي فرابنفش انجام گرفت و سبب شد كه اين پرتوها نيز به عنوان نور نامرئي شناخته شوند.

اين پژوهش ها تاثير فوق العاده اي بر كشفيات شاخه ديگري از علم فيزيك ،يعني اختر فيزيك داشت.درواقع تجزيه و تحليل طيفي سرآغاز پيشرفت هاي عظيم در نجوم بود.در ميان ابهاماتي كه بر نخستين اكتشافات سايه افكنده بودند يكي از آنها مدت طولاني بي پاسخ ماند و آن وجود خطوط تاريك در طيف خورشيد بود.حل مسئله به صورت مطلوب توسط دو دانشمند آلماني :گوستاو روبرت ويلهلم كيرشهف(1824-1887م.)و روبرت ويلهلم بونزن(1811-1899م.)صورت گرفت كه همكاري طولاني و تنگاتنگ داشتند. آنان براي اين منظور از طيفنما(اسپكتروسكوپ)كه توسط كيرشهف اختراع شد،و از يك مشعل خاص كه سازنده آن بونزن بود (مشعل بونزن) استفاده كردند . آنان صريحا اعلام نمودند كه هر جسم ساده (عنصر) داراي خطوط طيفي مشخص مخصوص به خود مي باشد كه بستگي به طريقه بررسي آن جسم ندارد.بدين وسيله طريقه ي آساني براي تجزيه و تحليل يك جسم از راه مطالعه ي دقيق خطوط تاريكي كه در طيف جذبي اجسام تشكيل مي شد در 1860 كشف كردند كه يك عنصر دقيقا همان پرتوهايي را جذب مي كند كه مي تواند آنها را گسيل دارد..اين پديده مهم وجود خطوط تاريك در طيف خورشيد را توضيح مي داد و ثابت مي كرد كه جو خورشيد از همان عناصري تشكيل شده است كه در زمين وجود دارند.

بدين ترتيب آناليز طيفي به ظهور رسيد؛فيزيك،كاربرد جديدي در شيمي پيدا كرد و آن كشف عناصر جديد از راه مطالعه دقيق خطوط طيفي آنها بود:در1860م. بونزن و كيرشهف نمك طعام ناحيه استاسفورت (نام منطقه اي در كشور آلمان)را مورد آزمايش قرار دادندوخطوط  ناشناخته اي را در طيف حاصل از آن كشف كردند؛در نتيجه به وجود اجسام ناشناخته اي در اين نمك پي بردند وپس از عمل جداسازي طولاني ،دو عنصر روبيديم وسزيوم را از آن اخراج كردند . شيميدانان ديگر ،روش موثر آنان را تعقيب نمودند ؛از جمله سرويليام كروكس فيزيكدان وشيميدان انگليسي(1832-1919م.)عنصر تاليوم را در 1862 كشف كرد؛عنصر اينديوم در 1864م. توسط رايش و ريشتر آلماني و عنصر گاليوم در 1876م. توسط لوكوك _دو_بوآبودران فرانسوي كشف شد.

ستاره شناسان نيز از اين روش استقبال كردند؛ با استفاده از طيفنما در وسايل كار خود ، توانستند طيف هاي ستارگان مختلف را مورد بررسي قرار دهند و تركيب شيميايي آنها را ، كه نيم قرن پيش حتي تصور آن را نمي كردند و افسانه بود،پيدا كنند.

در1868 سر جوزف نورمن لاكير منجم انگليسي (1836-1920م.)(كه از پيشروان تحقيق طيفي در ستارگان است)و ژول ژانسن منجم و فيزيكدان فرانسوي (1824-1907م.)(كه ماموريت هاي علمي متعددي از جمله تعيين استواي مغناطيسي در كشور پرو و مطالعه در مغناطسي زمين در جزاير آسور انجام داد و رصدخانهاي در مونمارتر تاسيس كرد)همزمان خطوط طيفي غير منتظره اي در طيف خورشيد مشاهده كردند و به وجود عنصر ناشناسي در اطراف خورشيد پي بردند كه هليوم ناميده شد؛اين نتيجه در 1895م.توسط سرويليام رمزي شيميدان اسكاتلندي (1852-1916م.)كه هليوم را كشف كرد،مورد تاييد قرار گرفت.

علاوه بر اينها، به كمك طيفنمايي سرعت حركت ستارگان نسبت به زمين معين شد: كريستيان يوهان دوپلر (1803-1853م.)،فيزيكدان و رياضيدان اتريشي در سال 1842 اصلي را بيان كرد كه به موجب آن ارتفاع صوتي كه به گوش يك شنونده مي رسد در نتيجه حركت نسبي شنونده و منبع توليد صوت تغيير مي كند (اثر دوپلر)؛در1848فيزو اين اصل را در مورد امواج نور تعميم داد،از همين رو اصل تعميم يافته ي دوپلر را اصل دوپلر-فيزو نيز مي نامند.تغيير بسامد(فركانس)نوري كه از ستارگان به زمين مي رسد به جابجايي جزئي خطوط طيفي آنها و در نتيجه تغيير طول موج مربوط به اين خطوط تعبير مي شود كه منجر به اندازه گيري سرعت حركت ستاره در امتداد شعاع رؤيت آن مي گردد.بر اين اساس ،در 1868م. براي نخستين بار سرعت حركت يك ستاره اندازه گرفته شد.

نظريه ي كوانتومي نور كه فرض مي كندنور متشكل از جريان ذرات بسيار كوچك يا كوانتومها است در 1900توسط ماكس پلانك پيشنهاد شد تا حقايقي جديد را توضيح دهدو لذا آغازگرانقلابي جالب شدكه فيزيك قرن نوزدهم را به كلي دگرگون كرد.

اما اين سؤال همچنان باقي ماند كه آيا نور را بايد به عنوان ذرات توصيف كرد يا امواج.بعضي خواص-به عنوان مثال تفرق وتداخل- پديده هايي موجي بودند كه مي توانستند فقط با امواج همراه باشند.از طرف ديگر، روشي كه نور با سيستم هاي اتمي تعامل دارد پديده فوتوالكتريك و وجود خطوط طيفي منفصل،بر حسب ذرات قابل توصيف بود.پس ووضعيت هاي متفاوت مستلزم توصيف هاي متفاوت و ظاهرا متناقض بود.

با پيشرفت نظريه كوانتوم، رياضيات تا حدي به نجات آمد.نوشتن معادلاتي امكان پذير شد كه بيانگر بسته هاي موج هستند،گروه هايي از موج كه در فضا محدود شده اند چنان كه گويي ذراتي هستند.سپس معادله ي شرودينگر ارائه شد كه طبيعت موجي رفتار ماده را توصيف مي كرد،وبالاخره معادله اي توسط پال ديراك عرضه شد كه تابش الكترومغناطيسي و مكانيك كوانتومي را به شيوه اي فوق العاده دقيق وفق مي داد.

ديراك به طور قاطع به توضيح رياضي اش چسبيد،و با دقت از معرفي هر نوع مدل تصويري يا تصوير ذهني از پديده هاي توصيف شده به وسيله ي علائم رياضي پرهيز كرد؛ او توضيح داد كه تصاوير ذهني را نمي توان بدون وارد كردن كميات نامربوط تبيين كرد.

تصاوير ذهني يا مدل هاي فيزيكي ،عليرغم محدوديت هايشان،بخشي اساسي از شناخت علمي ما را تشكيل مي دهند.گرچه دوگانگي نهفته در طبيعت نور پذيرفته مي شود،وگرچه نظر معتبري داريم كه در چه شرايطي مدل موجي يا ذره اي نور را مي توان بكار برد،در سطح توصيف مدل، پارادوكسي كه به وسيله ي دو مدل متضاد مطرح مي شود باقي مي ماند.

 

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 

نگارنده:الهام تركي نژاد مهرباني

 

منابع:

-         دانشنامه علوم و هنر ،  نويسنده:محمود حكيمي

-         در جستجوي خدا  ،  نويسنده:جان هاتون  ،  مترجم: بتول نجفي

-         تاريخ علم  ،    نويسنده:دمپي ير  ،  مترجم  :عبدالحسين آذرنگ

-         تاريخ و فلسفه علم   ، نويسنده : لويس ويليام هلزي هال ، مترجم :عبدالحسين آذرنگ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

اصول مکانیک نیوتن وتاثیر آن در توسعه و پیشرفت فیزیک نظری

(مقاله آلبرت اینشتین به مناسبت 200مین سالگرد مرگ نیوتن )

از آن روز که نیوتن چشم از جهان فرو بسته اکنون 200 سال می گذرد بر ماست که در چنین روزی از آن نابغه ی بزرگ یادی بکنیم . نیوتن نه فقط مبدا روش های نوینی در علم بوده بلکه سلطان مسلم و بلامنازع علوم تجربی عصر خویش به شمار می رفته است.همو بود که با فکر خلاق خود روشهای استدلال فیزیکی و ریاضی را به وجود آورد . بنابراین تردیدی نیست که وی شایسته ی هر گونه تعظیم و تکریم می باشد.با این وصف شخصیت نیوتن بیش از آنچه مقتضی دها و نبوغ علمی اوست داردو آن اینکه تقدیر او چنین بوده که درست در حساسترین و بحرانی ترین دقایق تاریخ علوم عقلی به دنیا آید . اگر بخواهیم به طور روشن و دقیق به این مطلب پی ببریم بدین نکته توجه کنیم که قبل از نیوتن هیچ نظریه و قانون جامعی وجود نداشت که بتواند سیماها و نمودهای گوناگون جهان هستی را که از راه تجربه و مشاهده به دست آمده بود توجیه کند و به بیان رابطه ی علت و معلولی آنها بپردازد. آن دسته از فلاسفه ی یونان قدیم که پیرو مذهب اصالت ماده بودند عقیده داشتند که برای تجزیه و تحلیل وقایع مادی باید صرفا رشته ای از حرکات اتمی را مورد توجه قرار داد. اینان دراین مرحله هیچ گونه خواست و اراده ی موجودی زنده را به عنوان علتی مستقل نمی پذیرفتند . دکارت نیز با شیوه ی خاص خود موضوع را بر اساسی مبتنی بر همین پایه و شالوده مورد بررسی و تحقیق قرار داد . ولی با این وصف توجیه جهان هستی درنظر فلاسفه به صورت آرزویی دوررس و ایدآلی صعب الحصول باقی بود بطوریکه می توان صریحا اظهار کرد که قبل از نیوتن هیچگونه اصول جامعی که متکی بر یک نظام علت و معلولی فیزیکی باشد موجود نبود . هدف نیوتن پاسخ به این سوال بود که : اگر حالت حرکت اجرام سماوی منظومه ی شمسی را در لحظه ی معین بدانیم آیا قانون ساده ای وجود دارد که باآن بتوان حرکات این اجرام را محاسبه کرد؟ قوانین تجربی کپلر درباب حرکت سیارات که خود نتیجه ی رصد های تیکوبراهه بود از لحاظ نیوتن قانع کننده به نظر نمی رسید و نیاز به تفسیر داشت .(اکنون هر کس می داند که کشف این قوانین از راه مدارهایی که وضعشان توسط تجربه تعیین شده بود مستلزم بذل مساعی و جهد ی فوق العاده بوده است. لکن کمتر کسانی روش برجسته و مخصوصی را که کپلر برای استنتاج مدارهای واقعی از مدارهای ظاهری یعنی از بررسی حرکات آنها از روی کره ی خاک به کار برده بود مورد توفیق و امعان نظر قرار می دهند. ) قوانین کپلر به شرح زیر :

1. مدار هر سیاره به دور خورشید بیضی است که خورشید در یکی از کانون های آن قرار دارد.  2. شعاع حامل هر سیاره (خط واصل بین خورشید و سیاره ) در زمانهای مساوی سطوح مساوی می پیمایند 3. نسبت مجذور دوره ی گردش به مکعب قطر اطوال مدار برای جمیع سیارات یکسان است.پاسخ جامعی به مسئله ی حرکت سیارات می داد  با این همه روح تشنه ی نیوتن را که در درجه ی اول در صدد تحقیق رابطه ی علت و معلولی بود قانع نمی کرد زیرا قوانین کپلر سه قانون جداگانه و مستقل بودند که از نظر منطقی هیچ گونه ارتباطی با هم نداشتند . مخصوصا قانون سوم از لحاظ کمی در مورد سایر اجرام سماوی غیر از خورشید صادق نبود . مهمتر از همه اینکه: این قوانین که مربوط به حرکات کلی مجموعه ی حرکات منظومه ی شمسی است حرکت را به عنوان یک کل مورد نظر مورد مطالعه قرار می داد و دیگر بحث در این نبود که چگونهحالت حرکت بک دستگاه خود حالت حرکت بلافاصله بعد از آن را در زمان باعث می شود. بنابراین اکنون توضیح خواهیم داد اصول کپلر قوانینی بودند جامع نه تفضیلی. اکنون مسلم است که تنها آن دسته از قوانین می توانند از جنبهی بیان رابطه ی علت و معلولی مورد توجه دانشمندان فیزیک قرار بگیرند که از نوع قوانین تفضیلی (دیفرانسیلی ) باشند. توصیف روشن و واضح مفهوم قانون تفضیلی یکی از بزرگترین کارهای علمی است که به وسیله ی نیوتن انجام گرفته است. از این گذشته توجیه نمودهای عالم هستی علاوه بر تعریف دقیق این مفهوم مستلزم صورت بندی ریاضی آن هم بود . نیوتن این مشکل را هم با حساب جامع ( انتگرال ) و حساب فاضله (دیفرانسیل) حل کرد.در این مقام جای آن نیست که بحث در این مطالب به میان آید که آیا روش های ریاضی لایب نیتز در محاسبه ی مقادیر بی نهایت کوچک مستقل از نظریات و افکار نیوتن بوده است یا نه علی ایحال آنچه مسلم است اینکه نیوتن این مباحث را به کمال رسانید و محققا اگر احاطه ی کامل و تتبع دقیق وی در حساب جامعه و فاضله نبود اصولا وی قادربه بیان نظریات خویش نمی شد. قبل از وی، گالیله قدم عمده ای در راه طرح قوانین حرکت برداشته بود. همو بود که قانون جبر و سقوط آزاد اجسام را در اثر قوه ی جاذبه ی زمین کشف کرد بالاخص قانون حرکت راستوار اجسام را: حرکت هر جسمی( و به تعبیر دقیق تر، هر نقطه ی جرم دار)که تحت تاثیر سایر اجرام نباشد، حرکتی راستوار و یک نواخت خواهد بود عرضه نمود سرعت قائم هر جسمی که بطور آزاد سقوط کند، بطور مشابه ، بر حسب زمان، افزایش می یابد. شاید امروز به نظر من و شما چنین آید که از نظر تتبعات گالیله تا کشفیات نیوتن در باب قانون حرکت قدمی پیش نبوده است. لکن بتید توجه داشت که هر دو قانون حرکت گالیله مربوط به حرکت به عنوان یک کل است حال آنکه قوانین حرکت نیوتن پاسخ سوال زیر بشمار می رود: حالت حرکت یک نقطه ی جرم دار، تحت تاثیر نیروی خارجی، در فاصله ی بی نهایتکوچکی از زمان، چگونه تغییر میکند؟ نیوتن، تنها لبا تدقیق در آنچه در فاصله ی بی نهایت کوچکی از زمان( قانون دیفرانسیلی) رخ می داد، توانست فرمولی ریاضی عرضه دارد که به هر گونه حرکتی قابل تطبیق باشد. وی مفهوم قوه را از مبحث ستاتیک یا تعادل شناسی، که قبلا به حد کمال بسط یافته و پیشرفت کرده بود، بگرفت و موفق شد نیرو و شتاب را، با در کار آوردن مفهوم نوین جرم، ارتباط دهد؛ و عجیب تر آنکه پایه ی این مفهوم تعریفی تصوری پیش نبود. تصور و استنباط کسرهای دیفرانسیلی، امروزه، در نزد ما چنان عادی و بدیهی است که شاید درست نتوانیم به عظمت نبوغ علمی تیوتن پی بریم، و دریابیم که وی، در درک مفهومات مجرد، از چه نیرویی فکری رفوق العاده برخوردار بوده تا توانسته است قانون تفضیلی خود را که از دو جانب محدودیت داشت همزمان با ابداع مفهوم جرم، کشف کند.ولی کار نیوتن در اینجا به پایان نمی رسد زیرا مفهوم حرکت، از جنبه ی علت و معلولی، هنوز روشن بود؛ و آنچه تا کنون انجام گرفته بود صرفا مربوط به حرکت و معادلات آن در حالاتی بود که نیرو معلوم باشد. نیوتن، با الهام گرفتن از قوانین حرکت سیارات به این فکر افتاد که نیرویی که بر جسمی اثر می کند، مربوط به وضع کلیه ی اجرام دیگری است که در فاصله ای نسبتا ناچیز از جرم موردبحث قرار دارند. تا آن زمان که این ارتباط بر نیوتن مسلم نشده بود، وی بیان مفهوم دقیق رابطه ی علت و معلولی قادر نبود. نیوتن، با اتکاء به قوانین کپلر در باب حرکت سیارات، موفق به کشف قانون جاذبه ی عمومی جرم گردید و دریافت که قوای محرکی که در ستاره ها تاثیر می کند از نوع همین قوه ی گرانش است.
قانون حرکت + قانون جاذبه
کاخ رفیع علم و معرفت را بنیان نهاد؛ و قانونی به دست مردان علم داد که به کمک آن بتوانند اوضاع قبلی و بعدی دستگاهی را، با دانستن وضع آن در لحظه ای معین مشروط بر آنکه حوادث تنها تحت تاثیر قوایی از نوع گرانش پدید آیندحساب کنند. کمال منطقی دستگاه تصوری نیوتن در این است که: یگانه علت شتاب اجرام هر دستگاه خود همین اجرام می باشند. نیوتن، بر همین مبانی که اجمالا گفته آمد، موفق شد علت ومعلول حرکات سیارات، اقمار و دنباله داران را با جزئیات و تفاصیل توضیح دهد؛ و همچنین کیفیت جزرومد و حرکت تقدیمی زمین را توجیه نماید تردید نیست که این استنتاج کاری بس بزرگ بوده است. بالاخره کشف این مطلب که علت حرکت اجسام سماوی هم مشابه با قوه ی جاذبه ای است که ما با آن آشنایی کامل داریم، یقینا در آن عصر تاثیری بسزا و فوق العاده داشته است. لکن اهمیت کار نیوتن تنها منحصر به این واقعیت نیست که وی علم مکانیک را بر پایه و مبنایی قرار داد که هم عملی بود و هم از لحاظ منطقی معقول و قانع کننده، بلکه تتبعات وی سرلوحه ی برنامه ی کار کلیه ی مردان علمی که در پهنه ی فیزیک نظری کار می کردند قرار گرفت بطوریکه  از آن پس، هر گونه حوادث فیزیکی را آنقدر تجزیه و تحلیل می کردند تا به موضوع جرم و قانون حرکت نیوتن تحویل گردد؛ و آنگاه برای توجیه حادثه ای، قانون نیرو را بر آن تطبیق می نمودند. نیوتن خود بر آن بود تا همین روش و برنامه را در مورد مبحث نور بکار برد(وی چنین می پنداشت که نور عبارت از ذراتی لخت می باشد) . حتی در نظریه ی موجی نور هم قانون حرکت نیوتن، پس از اجزای آن در مورد جرمهای دارای توزیع متصل، به کار رفت و مورد استفاده قرار گرفت. معادلات حرکت نیوتن یگانه مبنا و پایه ی نظریه ی حرکتی حرارت بود که، علاوه بر آنکه افکار را برای کشف قانون بقای انرژی آماده ساخت، مردان علم را به طرح نظریه ای درباره ی گازها هدایت کرد که حتی دقیق ترین جزئیات آن نیز بعدا مورد تایید قرار گرفت. از این گذشته نظریه ی حرکتی موجد یک نظر و استنباط عمیق تری نسبت به ماهیت قانون دوم ترمودینامیک گردید. پیشرفت مباحث برق و مغناتیس تا زمان حاضر بر پایه ی قوانین نیوتنی بوده است. حتی انقلابی که به وسیله ی فاراده و مکسول در مباحث الکترودینامیک و نور به عمل آمد، یعنی همان انقلابی که اولین پیشرفت اساسی حقیقی فیزیک نظری از زمان نیوتن به بعد به شمار می رود، کلا تحت تاثیر افکار نیوتن به ظهور رسیده است. مکسول، بولتزمان و لردکلون میدانهای برقاتیسی و تاثیر متقابل دینامیکی آنها را همواره به تاثیر مکانیکی یا فرضی هجرامی که مداوم در حال توزیع هستند تحویل می کردند. معهذا، یا در نتیجه عدم موفقیت، و یا به علت اینکه نتایج حاصله کمتر از حد انتظار بوده، از اواخر قرن نوزدهم تغییری تدریجی در مفهومات اساسی ما پدیدار گشت؛ و آن اینکه فیزیک نظری پا را از چهارچوب نیوتنی که برای مدت دو قرن مایه ی ثبات و راهنمایی فکری جهان علم بود فراتر نهادو متوجه مفهومات و پهنه های نوین گردید. اصول اساسی نیوتن از لحاظ منطقی چنان مقنع به نظر می رسید که فقط و فقط واقعیتهای تجربی می توانست موجبی برای تجدید نظر در آنها گردد. قبل از آنکه به این مطلب بپردازم، باید خاطرنشان سازم که نیوتن خود از نارسایی هایی که در ساختمان کاخ تصوری وی وجود داشت، بهتر از دانشمندان نسلهای بعد آگاه بوده است. این واقعیت همیشه حداعلای تحسین و ستایش مرا نسبت به وی برانگیخته است. اکنون بی مناسبت نیست که اجمالا درین باب سخنی به میان آید.1. نیوتن همواره می کوشید که مجموعه ی قوانین خود را با تجربه ملازمه دهد، وجهد داشت تا تعداد آن دست از مفهوماتی را که مستقیما با امور تجربی سرو کار ندارند بعه حداقل برساند. معهذا، با وجود آن کوشش و این مجاهده که در سراسر کارهای وی عیان است مفهوم اهمیتی فوق العاده قائل بود، و همواره روی آن تاکید می کرد؛ به همین مناسبت هم، در سالهای اخیر، زبان منتقدین در حق وی دراز شده است. نیوتن دریافته بود که کمیتهای هندسی قابل ملاحظه( فاصله ی نقاط مادی از یکدیگر) و وضع آنها در خلال زمان نمی تواند مشخص کامل حرکت، از جنبه فیزیکی آن، باشد. وی این مطلب را ضمن آزمایش معروفی که با چرخانیدن بشقاب پرآب انجام داد به ثبوت رسانید، و متذکر شد که لاجرم علاوه بر جرمها و فواصل آنها، که بر حسب زمان در تغییر است، باید چیز دیگری هم در کار باشد که حرکت را معلوم و مشخص سازد. نیوتن این چیز دیگر را بستگی با فضای مطلق فرض می کرد. وی بخوبی آگاه بود که برای  آنکه قئانین حرکت دارای معنایی باشند، باید فضا هم یک نوع واقعیت فیزیکی از نوع واقعیت نقاط مادی و فواصل آنها داشته باشند. توجه به این معنی موید هوش و دقت نظر فوق العادی نیوتن و در عین حال معرف نقطه ی ضعف نظریه ی وی نیز می باشد . اگر وی اصولا این مفهوم خیالی و تاریک را در نظری ی خود دخالت نمی داد،مسلما ساختمان منطقی آن قانع کننده تر می بود و در چنین حالتی آن دسته چیزهایی که با فهم و ادراک بشری رابطه ای مستقیم و روشن دارند در قانون وارد می شد.2. نیرو هایی که مستقیما و از دور تاثیر می کنند نظیر نیرو هایی که برای نشان دادن تاثیرات گرانش در نظر گرفته می شوند، وضع خاصی دارند و نمی توان آنها را با فرایندهایی که ما ضمن زندگی روزمره ی خود با آنها شناسایی حاصل کرده ایم ، مانند نمود. نیوتن در جواب این ایراد چنین متذکر می شود که قانون متقابل گرانشی وی توضیح نهایی نبوده بلکه صرفا قاعده ای است که به وسیله ی استقرا از تجربه به دست آمده است.3.نظریه ی نیوتن هیچ گونه توضیحی در باب این واقعیت بسیار مهم که وزن و جبر هر جسم با کمیت واحدی (جرم آن) بیان می شوند نمی دهد. نیوتن خود به این نارسایی واقف بود.هیچ یک از این اشکالات سه گانه که  در باب نظریه ی نیوتن گفته آمد ، نمی توان از زمره ی ایرادات منطقی بشمار آورد بلکه باید متذکر شد که این اشکالات زاییده ی فکر و روح دانشمندان تشنه ی حقیقت است که در مبارزه ی خود برای یافتن اسرار طبیعت بزودی دست از طلب بر نمی دارند و برآنند تا نمود های جهان را دقیقا درک کنند و به صورتی جامع استنباط نمایند. بطوریکه قبلا اشاره شد، نظریه ی حرکتی نیوتن که برنامه ی کار علمای فیزیک نظری شده بود، نخستین بار از نظریه ی برقی مکسول ضربه خورد ومعلوم شد که عمل متقابل برقی و مغناطیسی بین اجسام ، معلول نیروهایی که آنا از دور تاثیر می کنند نبوده بلکه به وسیله ی فرایندهایی انجام می گیرد که با سرعتی معین در سراسر فضا انتشارپیدا می کنند. بدین ترتیب علاوه بر نقطه ی جرم دار و حرکت آن ، بر طبق نظریات فاراده واقعیت تازه ی دیگری موسوم به میدان هم در کار آمد. مردان علم که هنوز طرفدار اصول مکانیک کلاسیک بودند نخست کوشیدند تا میدان را به صورت یک حالت مکانیکی (حرکت یا کوش) واسطی فرضی (اتر) تعریف کنند که سراسر فضا را پر کرده است. ولی پس از آنکه معلوم شد این تعریف برغم کلیه ی مساعی که در این کار به عمل آمده است درست در نمی آید رفته رفته نظر خود را به اندیشه ی میدان برقاطیسی معطوف ساخته و آن را به صورت حقیقت جامع و قطعی فیزیکی پذیرفتند. در این مورد باید از مردان بزرگی که دراین راه از هیچگونه بذل مساعی فروگذارنکرده و در بسط نظریه ی میدان سهمی بسزا دارند یاد کنیم و مراتب سپاس گذاری را به حضور آنان عرضه نمائیم.

اصول اساسی نیوتن از لحاظ منطقی چنان مقنع به نظر می رسید که فقط و فقط واقعیتهای تجربی می توانست موجبی برای تجدید نظر در آنها گردد. قبل از آنکه به این مطلب بپردازم، باید خاطرنشان سازم که نیوتن خود از نارسایی هایی که در ساختمان کاخ تصوری وی وجود داشت، بهتر از دانشمندان نسلهای بعد آگاه بوده است. این واقعیت همیشه حداعلای تحسین و ستایش مرا نسبت به وی برانگیخته است. اکنون بی مناسبت نیست که اجمالا درین باب سخنی به میان آید.1. نیوتن همواره می کوشید که مجموعه ی قوانین خود را با تجربه ملازمه دهد، وجهد داشت تا تعداد آن دست از مفهوماتی را که مستقیما با امور تجربتی سرو کار ندارند بعه حداقل برساند. معهذا، با وجود آن کوشش و این مجاهده که در سراسر کارهای وی عیان است مفهوم اهمیتی فوق العاده قائل بود، و همواره روی آن تاکید می کرد؛ به همین مناسبت هم، در سالهای اخیر، زبان منتقدین در حق وی دراز شده است. نیوتن دریافته بود که کمیتهای هندسی قابل ملاحظه( فاصله ی نقاط مادی از یکدیگر) و وضع آنها در خلال زمان نمی تواند مشخص کامل حرکت، از جنبه فیزیکی آن، باشد. وی این مطلب را ضمن آزمایش معروفی که با چرخانیدن بشقاب پرآب انجام داد به ثبوت رسانید، و متذکر شد که لاجرم علاوه بر جرمها و فواصل آنها، که بر حسب زمان در تغییر است، باید چیز دیگری هم در کار باشد که حرکت را معلوم و مشخص سازد. نیوتن این چیز دیگر را بستگی با فضای مطلق فرض می کرد. وی بخوبی آگاه بود که برای  آنکه قئانین حرکت دارای معنایی باشند، باید فضا هم یک نوع واقعیت فیزیکی از نوع واقعیت نقاط مادی و فواصل آنها داشته باشند. توجه به این معنی موید هوش و دقت نظر فوق العادی نیوتن و در عین حال معرف نقطه ی ضعف نظریه ی وی نیز می باشد . اگر وی اصولا این مفهوم خیالی و تاریک را در نظری ی خود دخالت نمی داد،مسلما ساختمان منطقی آن قانع کننده تر می بود و در چنین حالتی آن دسته چیزهایی که با فهم و ادراک بشری رابطه ای مستقیم و روشن دارند در قانون وارد می شد. 2. نیرو هایی که مستقیما و از دور تاثیر می کنند نظیر نیرو هایی که برای نشان دادن تاثیرات گرانش در نظر گرفته می شوند، وضع خاصی دارند و نمی توان آنها را با فرایندهایی که ما ضمن زندگی روزمره ی خود با آنها شناسایی حاصل کرده ایم ، مانند نمود. نیوتن در جواب این ایراد چنین متذکر می شود که قانون متقابل گرانشی وی توضیح نهایی نبوده بلکه صرفا قاعده ای است که به وسیله ی استقرا از تجربه به دست آمده است.3.نظریه ی نیوتن هیچ گونه توضیحی در باب این واقعیت بسیار مهم که وزن و جبر هر جسم با کمیت واحدی (جرم آن) بیان می شوند نمی دهد. نیوتن خود به این نارسایی واقف بود. هیچ یک از این اشکالات سه گانه که  در باب نظریه ی نیوتن گفته آمد ، نمی توان از زمره ی ایرادات منطقی بشمار آورد بلکه باید متذکر شد که این اشکالات زاییده ی فکر و روح دانشمندان تشنه ی حقیقت است که در مبارزه ی خود برای یافتن اسرار طبیعت بزودی دست از طلب بر نمی دارند و برآنند تا نمود های جهان را دقیقا درک کنند و به صورتی جامع استنباط نمایند. بطوریکه قبلا اشاره شد، نظریه ی حرکتی نیوتن که برنامه ی کار علمای فیزیک نظری شده بود، نخستین بار از نظریه ی برقی مکسول ضربه خورد ومعلوم شد که عمل متقابل برقی و مغناطیسی بین اجسام ، معلول نیروهایی که آنا از دور تاثیر می کنند نبوده بلکه به وسیله ی فرایندهایی انجام می گیرد که با سرعتی معین در سراسر فضا انتشارپیدا می کنند. بدین ترتیب علاوه بر نقطه ی جرم دار و حرکت آن ، بر طبق نظریات فاراده واقعیت تازه ی دیگری موسوم به میدان هم در کار آمد. مردان علم که هنوز طرفدار اصول مکانیک کلاسیک بودند نخست کوشیدند تا میدان را به صورت یک حالت مکانیکی (حرکت یا کوش) واسطی فرضی (اتر) تعریف کنند که سراسر فضا را پر کرده است. ولی پس از آنکه معلوم شد این تعریف برغم کلیه ی مساعی که در این کار به عمل آمده است درست در نمی آید رفته رفته نظر خود را به اندیشه ش میدان برقاطیسی معطوف ساخته و آن را به صورت حقیقت جامع و قطعی فیزیکی پذیرفتند. در این مورد باید از مردان بزرگی که دراین راه از هیچگونه بذل مساعی فروگذارنکرده و در بسط نظریه ی میدان سهمی بسزا دارند یاد کنیم و مراتب سپاس گذاری را به حضور آنان عرضه نمائیم. و حتی امروز هم، با وجود پیروزیهایی عظیمی که در موارد متعدد به دست آمده، واقعا محال بنظر می رسد که نظریه ی مورد بحث بتواند بر همه ی اشکالات فائق آید و قطعیت پیدا کند. بسیاری از دانشمندان فیزیک بر آنند( و دلایل بسیاری هم برله عقیده ی آنان وجود دارد) که در برابر این واقعیتها نه فقط قانون دیفرانسیلی بلکه قانون علیت که خود آخرین اصل موضوع نهایی کلیه ی مباحث علوم طبیعی بشمار می رود، نیز سست و متزلرل گردیده است. حتی امکان تاسیس یک دستگاه فضا زمانی که بتوان قرار آن را بطور صریح و روشن با حوادث فیزیکی وفق داد، مورد انکار قرار گرفت. این مطلب که یک دستگاه مکانیکی تنها می تواند ارزش یا حالت انرژی مجرد دائمی داشته باشد همان طور که تجربه هم تقریبا آن را به صورت مستقیم نشان می دهد موضئعی است که مشکل بتوان آن را از نظریه ی میدانی که با معادلات دیفرانسیلی سرو کار دارد استنتاج نمود. روش بروی شرودینگر که از پاره ای لحاظ دارای خواص یک نظریه ی میدان است، وجود حالات مطلق و مجرد را به صورت شگفت انگیزی از واقعیتهایی تجربی استنتاج می کند. این استنتاج مبنی بر اساس معادلات دیفرانسیلی است که استدلالی از قبیل استدلال هم نوایی در آنها به کار رفته ولی باید در نظر داشت که تمرکز و استقرار ذرات و قوانین دقیق علیت را نادیده میگیرد. امروزه چه کس را یارای آن است که در باب این مسئله که آیا قانون علیت و قانون دیفرانسیلی یعنی صغری و کبرای  نهایی نیوتنی در باب طبیعت را باید مطلقا کنار گذاشت یا نه، صریحا اظهار نظر نماید.

منبع: کتاب مقالات علمی آلبرت اینشتین .ترجمه محمود مصاحب
فرستاده شده توسط: خانم زهرا خانمحمد

نيوتون تكسوار عرصه علم(بخش اول)

" نيوتون، تكسوار عرصة تحقيق، و نابغة نادرة تاريخ بود. و دو قرن تمام عقول و اذهان فرزانگان را در تسخير خود داشت. و نه تنها عالمان رياضي و تجربي، كه فيلسوفان ومعرفت شناسان را به ابجد خواني در مكتب خويش و زمين روبي كاخ رفيع معرفت واداشت. اين، اعتراف جان لاك فيلسوف انگليسي است "
چكيده
ازتولدتامرگ
اسحاق نيوتن(1105-1021 خورشيدي)
نيوتن يكي از بزرگترين پژوهشگران و دانشمنداني است كه جهان تا كنون به خود ديده است.او درست در روز كريسمس يعني 25 دسامبر 1642 در شهر”وولس تورپ” انگلستان ديده به جهان گشود و اين در حالي بود كه پدرش پيشتر از دنيا رفته بود.اسحق سه ساله نشده بود كه مادرش شوهري اختيار كرد و نيوتن را به مادربزرگ سپرد.با اينكه نيوتن داراي هوش ويژه اي بود اما در آغاز چندان علاقه اي به كلاس و مدرسه نداشت.از اين رو مادر بزرگش او را به كشاورزي وادار كرد ،اما به زودي دريافت كه استعداد اصلي اسحق در زمينه هاي ديگري است.اسحق در 18 سالگي به دانشگاه كمبريج رفت. در 18ماهي كه دانشگاه به دليل شيوع بيماري طاعون تعطيل بود نيوتن در روستاي ”لين كن شر” بود و مطالعه مي كرد.او با سرعت شيفته علوم و رياضي شد و از 21 سالگي تا 27 سالگي تئوري هايي را پايه گذاري كرد كه دنياي دانش را دگرگون نمود.پيش از نيوتن از دهه پنجاه به بعد جوش و خروش فراواني در علم پديد آمده بود:اختراع تلسكوپ،مطالعات جديد در هيات و نجوم،نظرات مترقي فرانسيس بيكن و رنه دكارت،اثبات انديشه هاي گاليله،كشف گردش خون توسط ويليام هاروي ،كشف گردش سيارات به دور خورشيد توسط يوهان كپلر و افكار كپرنيك،همه و همه وضعيت تازه اي را ايجاد كرده بود كه نشان مي داد بايد تصورات كهن را به دور ريخت و از دانش و تكنولوژي در زندگي بهره گرفت.نيوتن به مدد اين فضاي دانش پرور،توانست اصول علمي نويني را فرمول بندي كند و واقعيت هايي را از راه پژوهش و آزمايش،پيشگويي نمايد.او براي نخستين بار با آزمايش دريافت كه نور سفيد،تركيبي از رنگ هاي رنگين كمان است.در سال 1668 نخستيت تلسكوپ انعكاسي را يعني تلسكوپي را كه امروز هم در بيشتر مطالعات ستاره شناسي از آن بهره مي برند طراحي نمود و آن را به همراه انديشه هاي تازه اي در دانش فيزيك به انجمن سلطنتي علوم انگلستان عرضه كرد.فعاليت هاي علمي نيوتن در بيشتر شاخه هاي علوم قابل توجه و چشمگير است اما آنچه بيش از همه چهره علمي او را از ديگران ممتاز مي كند سهم عمده او در توسعه دانش رياضي و ابداع حساب ديفرانسيل و انتگرال است.اين تلاش علمي مهم ترين دستاورد   دانش بشري است،زيرا بيشتر تئوري هاي جديد رياضي بر اساس آن بوجود آمده است و بدون تئوري هاي تازه رياضي يشرفت هاي بشر در زمينه هاي گوناگون غير ممكن بود.مهمترين كشف نيوتن در زمينه مكانيك درباره حركت اجسام بود.گرچه قانون اول نيوتن پيشتر بوسيله گاليله بيان شده بود اما اين نيوتن بود كه براي نخستين بار با روش علمي اثباتش بر آراي پيشينيان خط بطلان كشيد و با اجراي آزمايش نشان داد كه”اگر اجسام تحت تاثير نيرو قرار نگيرند يا بر سكون خود باقي خواهند ماند و يا اگر متحرك بوده باشند به حركت يكنواخت مستقيم الخط خود ادامه خواهند داد”

كار نيوتن،صورت بندي حركت به طور كلي بود.قانون دوم نيوتن كه اساسي ترين قانون در فيزيك كلاسيك به شمار مي آيد،مي گويد:”اگر بر جسمي نيرو وارد شود،آن جسم شتابي پيدا مي كند كه متناسب با نيرو و در جهت نيرو باشد.(f=ma) نيوتن قانون سومي را هم كشف كرد كه ثابت مي كند”هر عملي را عكس العملي است مساوي با آن و در جهت مخالف آن”يعني براي هر كنشي همواره يك واكنش مساوي با آن اما در جهت عكس آن وجود دارد.اما گذشته از اين همه،قانوني كه تحول عظيمي در دنياي علم مكانيك ايجاد كرد،قانون جاذبه عمومي نيوتن بود.طبق اين قانون،”هر گاه دو جسم به جرم هاي m1  و m2    به فاصله d از هم قرار گيرند،با نيروي f  يكديگر را جذب مي كنند .اين نيرو (f) با حاصل ضرب  m1  و m2    متناسب است و با مجذور فاصله d2 نسبت عكس خواهد داشت.به عبارت ديگر،در اين معادله ،G مقدار ثابت جهاني جاذبه عمومي است و اندازه آن  G=6/67x10-11  اين چهار قانون،روي هم رفته سيستم يكپارچه اي را بوجود مي آورند كه بر مبناي آن مي توان همه سيستم هاي مكانيكي،ماكروسكوپي را مورد بررسي قرار داد و حالت هاي آن را پيش بيني كرد.در اين سيستم علمي ،ديگر هيچ تفاوتي بين محاسبه ي حركت نوساني يك آونگ ساده و گردش يك سياره در مدار خود به دور خورشيد وجود ندارد.قوانين نيوتن در زمينه هاي بسيار وسيعي از مسائل علمي و مهندسي به كار مي رود.در يك كلام،امروزه هر آنچه كه در مهندسي عمران و ساير شاخه هاي مهندسي راه و ساختمان،اساس و پايه ي اصلي محاسبات را تشكيل مي دهد به قوانين نيوتن بازمي گردد.آنچه نيوتن عرضه كرد،خوشبختانه به سرعت در زمان حيات او به كار گرفته شد. مي گويند در دانشگاه بارو كه معلم وراهنماي رياضي نيوتن بود،او را مورد حمايت و تشويق قرار داد و اسحق تحت تاثير مهر و عاطفه ي اين معلم خردمند بود كه به پيشرفت هاي بالايي دست يافت.استاد بارو وقتي استعداد و علاقه و توانايي علمي نيوتن 27 ساله را ديد،كرسي تدريس خود را به او سپرد.
در سال 1687 نيوتن بزرگ ترين اثر خود را به نام ”اصول رياضي حكمت طبيعي ”چاپ كرد.اين كتاب را به اختصار،اصول مي نامند.در اين كتاب مسايل مربوط به حركت و قانون جاذبه ي عمومي توضيح داده شده به طوري كه مي توان با محاسبات دقيق،موقعيت سيارات را در حركتشان به دور خورشيد پيش بيني نمود.
نيوتن ‌درسايررشته‌هاي ‌فيزيك ‌مانند فيزيك‌ حرارت (ترموديناميك) ،صوت (اكوستيك) و نور(اپتيك)هم تحقيقات بي سابقه اي داشته است به طوري كه مي توان گفت آنچه نيوتن كشف كرده ،دو تا سه برابر اكتشافات ساير دانشمندان بزرگ است.

لايب نيتس كه نه تنها از دوستان او نبود بلكه با او درگيري هاي تلخ و گزنده اي داشت،درباره نيوتن مي گويد:”اگر رياضي را از آغاز جهان تا زمان نيوتن در نظر بگيريم آنچه او انجام داده به مراتب عظيم تر از چيزي است كه در طول زمان پيش از او انجام گرفته است.”      
لاگرانژ چندين بار گفته است ”نيوتن بزرگ ترين نابغه ي است كه جهان به خود ديده است.”
ارنست ماخ در سال 1901 درباره نيوتن گفته است:”آنچه از زمان او   تا كنون در زمينه رياضيات و مكانيك انجام گرفته ،همه بر اساس قوانين نيوتن بوده است”
البته ناگفته نماند كه گاليله زمينه را براي نوآوري هاي علمي نيوتن فراهم كرده بود به طوري كه مشكلاتي كه بر سر راه گاليله به وسيله ي ارباب كليسا به وجود آمده بود. براي نيوتن وجود نداشت. در همان سالي كه گاليله چشم از جهان فرو بست ، نيوتن چشم به جهان گشود.شرايط عمومي براي نيوتن چنان مساعد بود كه در سال 1727 وقتي از دنيا رفت او را در كليساي "وست   مينيستر" به خاك سپردند و براي اولين بار بود كه چنين افتخاري نصيب يك دانشمند مي شد.بد نيست تاريخ خورشيدي زندگي نيوتن را با سال شمار ايراني مرور كنيم:

1021-تولد نيوتن در ولز سورپ انگلستان
1040-ورودش به كالج تري نيتي كمبريج 
1044-دريافت ليسانس
1044-پژوهش در لينكن شر از خرداد ماه 1044 به مدت 18 ماه
1047-دريافت فوق ليسانس
1048-انتخاب به عنوان استاد دانشگاه به جاي آقاي ايزاك بارو
1051-كسب عضويت انجمن پادشاهي

1065-تاليف كتاب اصول رياضي حكمت طبيعي
1075-انتصاب به رياست ضراب خانه
1080-انتخاب به عنوان نماينده دانشگاه در مجلس
1082-انتخاب به رياست انجمن پادشاهي
1084-دريافت مقام اشرافي از پادشاه

نيوتن از سال 1084 تا پايان عمر به الهيات و تاريخ و گاه شماري و كيميا پرداخت.او مي گويد:”وظيفه اصلي علم آن است كه با دقت تجربيات و مشاهدات آزمايش ها را ثبت كند تا در پايان بر اساس آنها قوانين رياضي     به وجود آورد”نيوتن خود را چنين توصيف مي كند:”نمي دانم در نظر جهانيان چگونه جلوه مي كنم اما به نظر خودم مانند پسر بچه اي هستم كه در كنار دريا به بازي مشغول است و گاه و بي گاه با پيدا كردن سنگ ريزه اي صاف تر يا گوش ماهي يي زيباتر خود را سرگرم مي كند....در حالي كه اقيانوس عظيم حقيقت در برابر من قرار دارد و اسرار بسياري در آن نامكشوف باقي مانده است...”

ادامه نوشته

نيوتون تكسوار عرصه علم(بخش دوم)

براي نمايش بخش اول روي اين لينک کليک کنيد.

ب – فضا و زمان
نيوتون مدعي است كه در " پژوهش هاي فلسفي آدمي مي بايد از حدود حسٌ فاتر رود و اشياء را في نفسه ، و جدا از مقادير حسي شان ، ملاحظه نمايد". ( ظاهراً منظور نيوتون از پژوهش هاي فلسفي در اينجا، بحث پيرامون اوصاف ذاتي و نهاي فضا، زمان وحركت است ). اين نكته ، آن هم از يك فيلسوف تجربي مذهب ، نكته اي است غريب و درخود تامل .
" پيش از اين ، تعاريف واژه هايي را آوردم كه ناشناخته ترند، و بيان كردم كه درگفتار آتي مراد من از آنها چيست . من ديگر زمان و فضا ومكان و حركت را تعريف نمي كنم چون همه آنها را مي شناسند . فقط بدين نكته اشاره مي كنم كه درك عامه از اين كميات ، از نسبتي كه خود با اشياء محسوس دارند، اتخاذ شده است . و به همين سبب پاره اي بدفهمي ها بوجود آمده است براي رفع آن بدفهمي ها ، زمان ومكان و حركت را به مطلق و نسبي ، واقعي و ظاهري ،و رياضي و عرفي تقسيم كنيم ".
عامه ، زمان ومكان را نسبي مي انگارند، يعني آن را فواصل ميان حوادث و اشياء محسوسه مي دانند.لكن درنفس الامر ، علاوه بر زمان ها و فضاهاي نسبي ، زمان و فضاي واقعي ، مطلق و رياضي هم وجود دارد . زمان و فضاي مطلق موجوداتي هستند نامحدود ، متشابه الاجزاء پيوسته و مستقل از اشياء و حركاتي كه براي اندازه گيري شان به كار مي رود. زمان بطور يكنواخت از ازل تا ابد درگذر است . و فضا ، يك جا با تمام شخصيت خود، حاضر ومطلقاً ساكن است . حركت مطلق ، عبور جسمي است از قطعه اي از فضاي مطلق به قطعه ديگر . حركت نسبي ، تغٌير فاسله جسمي است از جسم محسوس ديگر. سكون مطلق ، بقاء دائم جسمي است در قطعه اي از فضاي مطلق ،سكون نسبي ، بقاء جسم است در فاصله اي خاص از جسم ديگر. براي محاسبه حركت مطلق جسمي ، حركات نسبي آن برروي زمين را با حركت زمين در فضاي مطلق جمع مي كنيم . و لذا ، جسمي كه در كشتي متحركي حركت مي كند ، حركت كشتي بر زمين ، با حركت زمين در فضاي مطلق . با تحقيق دقيق درحركت اجرام سماوي ، و باتصحيح و تسويه زمان عامٌي ، مي توانيم به زمان مطلق نزديك شويم . لكن اين احتمال هست كه هيچ جا نتوانيم حركت كاملاً يكنواختي را پيداكنيم تا معيار اندازه گيري زمان گردد. همه حركات ، حتي آنها كه با دقيق ترين مشاهدات ، يكنواحت بنظر مي رسند ، متحمل است كه قدري تند شونده و يا كند شونده باشند. لكن گذر يكنواخت زمان مطلق ، هيچ گونه تغييري برنمي دارد. همچنين فضاي مطلق ، بالطبع ساكن وحركت ناپذير است ، يعني ترتيب اجزاء آن دگرگون ناشدني است . بطوري كه اگر اجزا آن بخواهد حركت كنند بايد از خود بدر آيند . لذا ، تصور حركت
امكنه نخستين اشياء يا اجزاءفضاي مطلق ، تصور نامعقولي است . لكن ، اجزاء فضاي مطلق نه مرئي اند و نه قابل تميز حسي. لذا براي تقرير وتحديد فواصل ، مي بايد جسمي از اجسام را ساكن بينگاريم و سپس درنسبيت با آن ،فواصل و حركات اجسام ديگر را محاسبه كنيم . پس فضا وحركت نسبي را جانشين فضا و حركت مطلق مي كنيم . اين جانشين ، براي اهل عمل نيكوست ولي اگر از چشم فيلسوفان به اين امر بنگريم ، ناچاريم بپذيريم كه احتمال دارد هيچ جسمي در فضاي مطلق ، ساكن نباشد و هرمرجعي كه براي حركات برگيريم ، خود متحرك باشد . لذا تنها كاري كه با تجربه و مشاهده مي توانيم انجام دهيم ، فقط نزديك شدن به اين دوموجود مطلق ، واقعي و رياضي است   ( نه رسيدن به آنها). آندو هيچ گاه به چنگ ما نمي افتند.
بدين جاكه مي رسيم اين سئوال به قوت تمام در ذهن ما مي جوشد كه : پس از كجا مي فهميم كه زمان ، فضا وحركت مطلقي هست ؟
پاسخ نيوتن اين است كه درك و كشف حركت مطلق ،از روي پاره اي از خواصٌ آن ممكن است . حركت مطلق خود دال بر فضا و زمان مطلق است . نيوتون ، دردنباله سخن خويش به بحث از علل و آثار حركت مي پردازد.لبٌ سخن نيوتون ، همچنانكه خود مي آورد اين است كه براي مبرهن ساختن و اندازه گيري حركات مطلق ( و لذا فضا و زمان مطلق) دوراه موجود است :" يكي از روي حركات ظاهره ، كه خود عبارتند از تفاوت ميان حركات واقعي ، و ديگري ، از روي نيروها كه علل و آثار حركات واقعي اند ".
هرگاه نسبت فضايي اجسام عوض شود ، و فقط دريكي از اين اجسام ، نيرويي پديد آيد كه به مدد پديدارهاي ديگر قابل اندازه گيري باشد ، دراين صورت ، حركت را به خود آن جسم نسبت مي دهيم ، و از آن ديگران نسبي است . درغير اين صورت جهان ما به جاي آنكه نظامي موزون باشد ، ويرانه اي آشفته خواهد شد . اصلاً نيوتون معتقد است كه گردش چيزي بر حول محوري ، عميقاً مستقل از حركت زمين و ثوابت است .

ج – نقد فلسفي نيوتون در باب فضا و زمان
فضا و زمان ،نزد وي ، همچنانكه نزد مور وبرو ، دوموجود نيستند كه روش تجربي – رياضي ، و پديدارهاي محكوم آن ، وي را بدان ها رسانده باشد . بلكه بسي بيش از آن اند . اين دو ، شان و عظمتي معنوي و ديني دارند كه در نظر نيوتن ، اهميتش هيج كمتر از اهميت علمي شان نيست . فضا و زمان ، دال بر حضور همه جائي و بقاء ازلي و ابدي باري تعالي هستند.
در طبع نخست كتاب اصول ، پوزيتيويسم نيوتني ومشي مختار وي در طرد فرضيات و تبيين هاي واپسين ، زمان و فضاي مطلق و نامحدود را ، به صورت موجوداتي عظيم و مستقل در آورده بود كه ظرف حركات مكانيكي اجرام بودند . و اين مايه رنجش و اظطراب عظيم توده متشرع شده بود . نيوتن جهان بيرون از انسان را ماشيني كرده بود مهيب ، و خداوند را هم گويي از دايره وجود بيرون رانده بود ، و چيزي باقي نگذاشته بود كه جاي اورا بگيرد جز همان موجودات رياضي نامحدود ، يعني فضا و زمان . از نامه هاي نخستين نيوتون ، و بالخص نامه هايش به دكتر بنتلي درسال 1962 ، به خوبي بر مي آيد كه مراد وي از آن مفاهيم ، مطلقاً چنين چيزهايي نبوده است .
" نيوتون چنين مي گويد كه باري تعالي ( حاوي همه اشياء است ، از اين راه كه مبداومكان آنها را واجد است ). و درميان دست نوشته هاي وي ، به اين عقيده بر مي خوريم كه : پدر ، حركت ناپذير است ( همه جا به يك نسبت از او پر است و ) هيچ جا نيست كه خداوند در آنجا حاضر تر و يا غائب تر از جاهاي ديگر باشد، چنانكه هيچ جانيست كه ضرورت جاودانه نظام طبيعت ، در آنجا كمتريابيشتر از جاهاي ديگر باشد . جز خدا، همه چيز مي تواند از جايي به جاي ديگر روان شود".
از اين اظهارات به وضوح استفاده مي شود كه وقتي نيوتون مي گفت اجسام يا مركز ثقل منظومه خورسيدي در فضاي مطلق روان اند ، ذهنش تنها معطوف به لوازم و نتايج مكانيكي و رياضي طاهري اين امر نبود، بلكه اين راهم منظور داشت كه اين اشياء در خدا حركت مي كنند، يعني در حضرت ابدي باري تعالي كه عالم بر همه معلومات است .
فضاي مطلق ، مشعر ربوبي است . هرچه در اين فضا رخ مي دهد،   بي واسطه نزد علم ربوبي حاضر است ، لذا مي بايد بلافاصله و بي پرده معلوم ومكشوف علم باري افتد.دست كم ، خداوند بايد بداند كه كدام حركت مطلق است و كدام نسبي . چون ، علم باري ، نهايي ترين مرجع براي حركات مطلق است . شايد تصور نيوتون از نيرو ، و جان دار انگاشتن آن ، نيز سهمي در رساندن وي به اين موضع داشته با شد.: خدا، نه تنها علم بي پايان است ، بلكه اراده قاهره نيز هست . وي مبدا اقصاي حركت است و قادر است كه هروقت بخواهد ، بر حركت اجسام واقع در مسعر بي پايان خود ، بيفزايد. اوكه همه جا به نحويكسان حاضراست ، پس هيچ جا از حضور ربوبي اولبريزتر نيست تا مرجع حركت واقع گردد. و او كه با همه حركات هست ، پس همه حركات       (نسبت به او) ، بدل به سكون خواهند شد. و او كه اختصاص به هيچ حركتي ندارد، پس همه حركات مطلق خواهند بود. ولي البته ، تبيين هايي كه براساس مقدس مآبي است اين گونه نقدها را برنمي تابد.
همه داني خداوند ، و تعالي او از افهام آدميان ، جزو اعتقادات مقبول ديني و از اصول موضوعه نيوتوني بود. و وي بدون سنجش و تامل كافي آنها را برگرفته بود . جهاني را در نظر آوريد ممكن در مشعرباري . آيا در چنين جهاني، فرضي معقول و آسان نيست ؟ و آيا حاجت به گذشتن از غربال منطق دارد ؟ و اين كه چنين آسان به درون علم رياضي نيوتوني خزيده است وقني خوب بررسي مي كنيم مي بينيم منبعي جز اعتقادات كلامي نيوتون ، ندارد.
به هرحال درقرن هيجدهم كه رداي دين را از تن جهان بيني نيوتون بدر آورند ، پشتوانه هاي متافيزيكي زمان و فضاي مطلق هم (كه نيوتون تصوير كرده بود) فروريخت ، و آن دو ، موجوداتي ماندند تهي ( و فارغ از حضور ربوبي ) ، اما مطلق . چرا كه بيانات نيوتون همچنان نيمه جوازي براي مطلقيت آنها بدست مي داد...

ادامه نوشته

يوهانس کپلر (مقاله آلبرت اینشتین)

( اين مقاله به مناسبت سالگرد مرگ کپلر نوشته شده و اولين بار در فرانکفورتر تسايتونگ (آلمان) در 9 نوامبر 1930 چاپ شده است )
در اين عصر آشفته و بي ثبات و در اين دوران پر آشوب که يافتن لذات معنوي در جهان بشريت دشوار است ، ما مي توانيم روح خود را با تفکر در باب شخصيتي بر جسته و بزرگوار ، همچون کپلر ، تسکين دهيم و تسلي خاطري حاصل نماييم. کپلر در عصري مي زيست که هنوز فکر از قوانين طبيعت اطلاعي نداشت، و اصولا معلوم نبود که چنين قوانيني وجود داشته باشد ولي وي با ايمان قاطع به اين نکته که طبيعت و نمودهاي آن هم پيرو قواعد و قوانين ثابتي مي باشد ده ها سال از عمر خود را با ثبات و بردباري تام صرف پژوهش و اجراي تجربياتي درباره ي حرکت سيلرات و قوانين رياضي صرف مربوط با اين حرکات نمود. در آن زمان هيچ کس از وي حمايت نمي کرد ، عده ي کساني هم که قادر به درک و فهم تتبعات وي بودند شايد از چند نفر تجاوز نمي کرد . اگر بخواهيم از وي به نحوي شايسته تجليل کنيم  و به عظمت کارهايش پي ببريم ، نخست لازم است چشم اندازي روشن از مسئله ي دشواري که وي با آن مواجه بوده و مراحلي را که براي حل آن پيموده است در نظر قرار دهيم.. نظريات کوپرنيک (copernicus) دانشمندان را متوجه اين واقعيت ساخته است که بهترين راه درک حرکات ظاهري سيارات در آسمان آن است که فرض کنيم که خورشيد ساکن است و سيارات به دور آن چرخش مي کنند. اگر سيارات به روي دايره هايي بطور يکنواخت حول خورشيد دوران مي کردند ، کشف اين که اين سيارات از روي کره ي زمين چگونه بايد به نظر برسند کاري نسبتا آسان بود . ولي چون حالت حرکتي سيارات وضع ديگري ، به مراتب پيچيده تر از اين وضع ، داشت ، لاجرم بيان و توصيف دقيق حرکت نيز امري بس دشوار مي نمود . نخست لازم بود که وضع اين حرکات با روش اختباري (empirical) از روي رصد تيکوبراهه تعيين شود چه تنها پس از اين مرحله بود که بحث و پژوهش در باب کشف قوانيني که بتواند اين حرکات را توجيه کند امکان پذير مي گشت.

کپلر مي بايست راهي براي سر و صورت دادن به اين مجموعه ي در هم آشفته بيابد . وي دريافت که لازم است نخست مساعي خود را در راه روشن ساختن چگونگي حرکت زمين مبذول بدارد . اگر عالم منحصر به خورشيد و زميت و ثوابت بود و اساسا سياراتي وجود نداشت کشف چگونگي حرکت زمين مطلقا امکان پذير نبود ، زيرا در چنين حالتي هيچ حکم اختباري جز بيان اينکه امتداد خط مستقيم زمين – خورشيد در طي سال چگونه تغيير مي کند متصور نبود . از روي رصدهاي دقيقي که در آن عصر ، با نبودن  تلسکوپ، انجام گرفته بود ، معلوم شده بود که امتدادهاي متوالي زمين -خورشيد کلا بر سطحي واقعند که نسبت به ثوابت ساکن است. همچنين دانشمندان به نحوه ي دوران خط زمين –خورشيد به دور خورشيد پي برده بودند . بعلاوه معلوم شده بود که سرعت زاويه اي اين حرکت در طي سال به طريقي منظم نغيير مي کند. با اين همه مردان علم از اين مکشوفات و اطلاعات استفاده ي زيادي نمي بردند زيرا هنوز نمي دانستند که فاصله ي زمين تا خورشيد در طي سال چه سان تغيير مي کند . تعيين شکل واقعي زمين و نحوه ي حرکت آن بر مدار تنها در صورتي امکان پذير بود که اين تغييرات معلوم باشد. کپلر براي خروج از اين بن بست راه حلي استادانه و عالي به دست آورد . وي نخست، ازرصدهتي خورشيد ، پي برد که مسير ظاهري خورشيد نسبت به سطح فرضي زمينه ي ستارگان ثابت ، در طي مدت سال ، از حيث  سرعت تغيير مي کند ، واي سرعت زاويه اي اين حرکت ، در لحظات مشابه سال نجومي ، همواره يکسان مي ماند ، لاجرم سرعت دوران خط مستقيم زمين – خورشيد نيز يکسان است . دبين ترتيب حقاين بود که فرض شود مدار زمين بسته است ،و همه ساله زمين آن را به طريق واحدي مي پيمايد . گرچه اين فرض مطلبي نبود که پيش از تجربه و به طور ذهني معلوم باشد ، براي طرفداران نظريه ي کوپرنيک از مسلمات و بديهيات شمرده مي شد ، وحتي قبول اينکه بايد مدار سيار سيارات نيز چنين باشد ، برايشان معقول و قطعي بود . اين کشف کا ر را آسانتر ساخت ، ولي مشکل ديگري در پيش بود ، و آن تعيين شکل حقيقي مدار زمين بود .

کپلر ، براي حل اين مسئله چنين مي انديشيد :فانوس درخشا ني (M) رادر نقطه اي از سطح مدار در نظر بگيريد ، و فرض کنيد که اين فانوس همواره در جاي خود ثابت بماند ، بدين ترتيب يک نقطه ي مثلث بندي ثابتي براي تعيين مدار زمين بوجود مي آيد که ،در سراسر سال ، براي ساکنان زمين مرئي خواهد بود. باز هم تصور کنيد که فاصله ي فانوس از خورشيد زيادتر از فاصله ي آن تا زمين باشد. اگر فانوسي چنين موجود باشد مي توان مدار زمين را بسهولت به طريق زير مشخص و معلوم ساخت: نخست بايد توجه کنيم که در هر سال لحظه اي فرا مي رسد که زمين ( ) درست بر روي خط واصل ميان خورشيد (S) و فانوس M  قرار گيرد . اگر در اين لحظه از زمين به فانوس نظر افکنيم خط ديد ما با خط  SM منطبق خواهد شد . فرض کنيد که اين خط در آسمان نشانه گذاري شده باشد . اينک تصور نماييد که وضع زمين و زمان نظاره تغيير يافته است . نظر به آنکه خورشيدو فانوس را از زمين مي توان ديد پس اندازه ي زاويه ي E در مثلث SEM معلوم است. بعلاوه امتداد خط SE را هم نسبت به ثوابت مي توان به وسيله ي رصدهاي مستقيم شمسي تعيين کرد . امتداد خط SM هم نسبت به ثوابت معلوم است. همچنين اندازه ي زاويه ي S از مثلث SEM را هم مي دانيم. بنابراين اگر قاعده ي SM را با مقياسي انتخابي بر سطح کاغذي رسم کنيم با در دست داشتن زواياي Eو Sمي توان مثلث SEM را بر کاغذ ترسيم نمود. حال اگر اين عمل را به دفعات در ادوار مختلف سال انجام دهيم در هر بار وضع زمين E نسبت به قاعده ي ثابت SM بدست مي آيد . بدين ترتيب سرانجام شکل مدار زمين قطع نظر از اندازه ي واقعي آن روشن مي گردد. ممکن است سوال شود که کپلر چنين فانوسي را چگونه تعبيه کرده است؟ خواهيم گفت که فکر و نبوغ و قدرت اراده و پشتکار او آن را فراهم ساخت. تعجب نکنيد، مثلا سياره ي مريخ وسال مريخي(يعني دوره ي يکبار گردش اين سياره به دور خورشيد) خود، براي کپلر، فانوسي از اين قبيل تلقي مي شد. در يک لحظه از سال، زمين ومريخ تقريبا در امتداد يک خط مستقيم قرا مي گيرند، و چون مريخ برمداري مسدود حرکت مي کند، لاجرم چنين وضعي بعد از هر يک يا دو يا چند سال مريخي تجديد مي گردد. در اين لحظات معينsM همواره ثابت است حال آنکه وضع زمين در مدارش هر بار تغيير يافته است. بارصد کردن خوذشيد و مريخ در اين گونه لحظات مي توان مدار حقيقي زمين را مشخص کرد. مريخ در اين مورد نقش همان فانوس تصوري را دارد؛ کپلر از همين راه شکل واقعي زمين را مشخص نمود و به چگونگي حرکت آن پي برد. ما که پس از وي آمده ايم، اينک در برابر اين کشف که زائيده ي نبوغ فوف العاده اي او است،به تجليل و تقدير وي برخاسته ايم. پس از آنکه مدار زمين از راه تجربه و مشاهده معلوم شد، تعيين وضع حقيقي و طول خطSE در هر لحظه امکان پذير بود؛ و ديگر براي کپلر اشکالي نداشت که مدارها و حرکات ساير سيارات را نيز از راه رصد لااقل از جنبه ي اصولي حساب کند. معهذا اين محاسبه خود، با توجه به وضع رياضيات عصر کپلر، کاري بس عظيم و دشوار بوده است. حال به شرح مرحله ي دوم کار کپلر ، که از لحظات دشواري کمتر از اولين نبوده است، مي پردازيم . گرچه گرچه وي شکل مدارها را با روشي اختباري تعيين کرده بود ليکن از قوانين حاکم بر آنها بي خبر بود و مي بايست آنها را با در نظر گرفتن اطلاعات و معلوماتي که از همين تجربه ها و مشاهدات به دست آمده بود به طريق حدس و گمان معلوم بدارد.

 روش کار کپلر عبارت از اين بود که نخست يک فرض و گماني را با ماهيت رياضي در باب منحني شکل مدار در نظر مي گرفت و آن را در مورد مجموعه اي از اشکال امتحان مي کرد . اگر نتيجه درست در نمي آمد ، فرض ديگري پيش مي کوشيد و آن را هم به انحناء مختلف به معرض امتحان در مي آورد. پس از بذل مساعي بسيار و آزمودن حدس هاي مختلف اين فرضيه که ( مدار به شکل بيضي است و خورشيد در يکي از کانون هاي آن قرار دارد) درست در آمد همچنين وي به قانون حاکم بر تغييرات سرعت در طي مدت دوران پي برد: ( شعاع حامل هر سياره در زمانهاي مساوي سطوح مساوي مي پيمايد و سرانجام کشف کرد که ( نسبت مجذور دوره ي گردش به مکعب قطر اطوال مدار براي جميع سيارات يکسان است. احترامي که ما براي اين دانشمند بزرگ قائل هستيم با يک نوع احساس ستايش و تکريم ديگري همراه است که موضوع آن انسان نبوده بلکه هماهنگي و نظام اسرار آميز طيبعتي است که ما در آ« زيست مي کنيم . مردان روزگار پيشين ، براي خطوط و اشکال تعبيراتي داشتند و هر يک از آنها را نمونه اي از نظم و کمال مي پنداشتند . ازجمله بيضي (ellipse) و هذلولي( hiperbola) را ، پس از خط مستقيم و دايره برتر از اشکال ديگر مي دانستند . عجبا معلوم شد که مدارات اجرام سماوي هم به همين شکل و يا لااقل نزديک به آنها است . معمولا فکر بشر نخست اجرام را مجسم مي سازد و آنگاه آنها را در اشياء واقعي مي يابد و به نظاره مي پردازد. کار شگفت انگيز کپلر نمونه ي بسيار دقيقي از اين حقيقت است که معرفت نمي تواند از تجربه ي صرف بدست آيد بلکه فقط از مقايسه ي ابداعات و تتبعات فکري با واقعيت هاي مشهود حاصل مي گردد.

منبع: کتاب مقالات علمی آلبرت اینشتین .ترجمه محمود مصاحب

فرستاده شده توسط: خانم زهرا خانمحمد

پيام آلبرت اينشتين به مناسبت 410 مين سالگرد مرگ کوپرنيکوس

(اين پيام را اينشتين به مجلس يادبودي که در دسامبر 1953 به منظور تجليل از کوپرنيک در دانشگاه کولومبيا منعقد شده بود ارسال داشت)

ما امروز با کمال مسرت و حق شناسي از مردي تجليل مي کنيم که سهمش در توسعه و پيشرفت علم در مغرب زمين و رهايي افکار از قيود و زنجيرهاي محافل ديني ، از هر دانشمند ديگري بيشتر است.گرچه بعضي از حکماي کلاسيک يونان به اين نظريه که زمين مرکز عالم نيست ايمان و اعتقاد راسخ داشتند ليکن چنين توجيه و تعبيري از جهان هيچگاه رسما مورد شناسايي و قبول قرار نگرفت. ارسطو و مکتب منجمان يوناني کماکان پيرو مفهوم مرکزيت زمين بودند و ندرتا کسي را ياراي آن بود که در اين نظريه ترديد کند . پي بردن به مفهوم مرکزيت خورشيد و بيان مستدل و صريح برتري و رجحان آن بر نظريه ي کهن ، مستلزم وسعت فکر و بينش کامل و همچنين تسلط بر مطالب و مسائل نجومي بود و اين همه فضايل درآن روزگاران به ندرت در فردي جمع مي شد . اين کار برجسته ي کوپرنيک ، نه فقط راه را براي نجوم جديد هموار ساخت بلکه موجب آن شد که در طرز تفکر بشر نسبت به گيتي و نظام آن نيز تغييراتي اساسي حاصل گردد. پس از آنکه بشر پي برد که زمين مرکز عالم نبوده و سياره ي ناچيزي بيش نيست ، بنيان تصورات بيهوده و موهوم درباره ي ارزش و اهميت فوق العاده ي خود بشر نيز بي اعتبار گشت. بدين ترتيب کوپرنيک در پرتو کار برجسته و عظمت شخصيت خود فروتني و تواضع به بشر آموخت. هيچ ملتي نمي تواند چنين مردي را تنها متعلق به خود بداند و از اينکه او را در دامان خود پرورش داه است به خويشتن ببالد زيرا غرور ملي در برابر ارزشي که عالم بشريت براي مردي چون کوپرنيک با آن همه آزادمنشي و آزادفکري ذاتي قائل است ذره اي است که در حساب نيايد.

منبع: کتاب مقالات علمی آلبرت اینشتین .ترجمه محمود مصاحب

فرستاده شده توسط: خانم زهرا خانمحمد

ايزاک نيوتن

براي بحث در احوال نيوتن بايد به دنياي متفاوتي برويم. نيوتن در سال 1642 يعني درست در همان  سال مردن گاليله بدنيا آمد. بدين ترتيب ميان اين دو تن به اندازه يك عمر كامل فاصله افتاد. اما كار و انديشه آنها به هم بسيار نزديك بود. امروز ديگر روشن شده است كه نيوتن آثار مهم خود را مستقيماً و بدون هيچ واسطه اي از كارهاي گاليله گرفته است اما قوانين حركت نياز به اثبات و تدوين داشت نيوتن يكي از نادر مرداني بود كه دويست يا سيصد سال يكبار در عرصه خاك ظاهر مي شوند. قابليتهاي وي از همان آغاز پيدا بود. بعدها كساني پيدا شدند كه مي گفتند: « خوب، نيوتن چه كاري كرده است؟ هر كس ديگر از معاصران وي هم مي توانست همان كارها را انجام دهد» زماني من همچنين مي گفتم. اما بر اساس اطلاعاتي كه اخيراً به دست آمده است، مي توان گفت كه نيوتن با سرعتي غير معمول به پاسخ و پرسش ها رسيد و در بيست و يك سالگي راه حل بسياري از مسائل را پيدا كرد ولي انتشار آنها را تا چهل و دو سالگي به تاخير انداخت.  نيوتون در محيطي رشد  كرد که درآن علم چيز پذيرفته شده اي بود در حالي كه كپر نيك و كلپر و به ويژه گاليله در شرايطي مي زيستند كه علم  براي حفظ موجو ديت خور مبارزه ميكرد. نيوتون هرگز نظير آن سه تن در مناقشه درگير نشد  با اين همه منشي بد گمان داشت .وي يكي از محدود كساني بود كه از انجمن سلطنتي دوري مي جستند علت پرهيز وي از حضور در انجمن وجود كساني بود كه گاه  گاه با نظرات وي از در مخا لفت در مي آمدند و اين ام بر او گران مي آمد. با اين همه در ايام سالخور دگي به مدت بيست و پنج سال  رياست اين انجمن بر عهده او بود. نيو تون در زمره اشخاصي بود كه تقريبا يك تنه و مستقل كار مي كردند. اثر بزرگ وي در طول يك تعطيلي  اجبا ري كه بر اثر شيوع  بيماري طاعون  پيش آمد نوشته شد اين دانشمند براي احتراز  از ابتلا به طاعون  در سال 1665 از لندن به زادگاه خود وولز تروپ woolsthrope در ناحيه لينكن  شاير lincolnshire  باز گشت . او در همين محل پيش از مرگ پدر كه دهقاني خرده پا اما محترم بود چشم به دنيا گشود ه بود عمويش عهده دار تكفل معاش وي شد و او را براي تحصيل به مدرسه  پيش دانشگاهي وولز تروپ فرستاد . نيو تون از انجا در موقعيتي  با رتبه پايين به كمبريج وارد شد و در انجا  بدون هيچ گونه كار برجسته اي به تحصيل ادامه داد و با  دكتر بارو (barrow) استاد رياضيات اين دانشگاه دوست شد. دكتر بارو رياضيدان برجسته اي بود كه به فيزيك علاقه چنداني نداشت اما آناليزجبري را پايه گذاري كرديك سند بسيار مهم مربوط به نيوتون كه در سال 1961 كشف شد،نشان مي دهد كه نيوتون واقعا اكتشافاتي را كه به او نسبت مي دهند ،صورت داده است .مقداري عمل ضرب طولاني در اين نوشته درج شده است . پيداست كه نيوتون از كار مداوم در زمينه ضرب و تقسيم دريغ نكرده اما در انجام آن ظرافت و نظم نداشته است .
حساب ديفرانسيل و انتگرال  (حساب جامعه و فاضله )
پس از اين مقدمات به اصل موضوع يعني كارهاي نيوتون ميرسيم . من تنها خلاصه اي از كارهاي او را ذكر مي كنم. چون براي بيان تمام تجارب و كشفيات او بايد چندين فصل مطلب نوشت . نخست به كار او در رياضي محض اشاره مي كنم كه در اينجا نمي توانيم به تفصيل به آن بپردازيم ،اما بزرگترين دستاوردش در اين زمينه قضيه دو جمله اي بود . وي از قضيه دو جمله اي به انديشه حساب ديفرانسيل و انتگرال و رسيده است . وي براي نمايش تغييرات يك كميت مثلا سرعت نمادهاي مخصوص خودش را به كار برد ،كه تا سال 1850 در هيچ جاي ديگري جز انگلستان به كار نمي رفت . نيوتون مشتق اول هر كمييت را با نقطه اي در بالاي حرف نماينده آن كميت ؛x؛و مشتق دوم را با دو نقطه در بالاي اين حرف ،x، نمايش مي دهد . بعدا يكي از معاصران اندكي جوان ترش به نام لايب نيتس leibnizمشتق را به صورت   نشان داد . اما براي حفظ حرمت نيوتون تا سال 1845 در كمبريج كسي از نمادهاي dx و dy استفاده نمي كرد .پس از اين تاريخ بابج Babbage يا يكي از بذله گويان سده نوزدهم ،تفاخر كنان گفته است كه : من كمبريج را از عصر نقطه گذاري نيوتون نجات دادم و به عصر d گرايي لايب نيتسي رساندم.ابداع حساب ديفرانسيل و انتگرال بي درنگ او را به مرتبه استادي رساند و تا مدتهاي مديد كسي جز او قادر به مشتق گيري نبود . و به همين ملاحظه در شاهكارش يعني اصول Principia  از بيم آنكه مبادا خوانندگان از نمادگذاري ديفرانسيلي سر در نياورند ،خبري از نمادهاي مشتق گيري نبود . بدين خاطر در اين كتاب براي اثبات قضايا از هندسه يوناني بهره گرفته شده است .
تلسکوپ نيوتن
كار بعدي او تلسكوپ بازتابي نيوتن مي باشد كه نشان مي دهد كه او در زمين? علم تجربي چه توانايي عظيمي داشته است. اين تلسكوپ خوشبختانه هنوز هم موجود است. اين تلسكوپ بسيار كوچك بود و هرگز كارايي لازم را نيافت . علت عدم كارايي آن وجود يك خطاي تكنيكي بود نكته مهم آن بود كه نيوتن علي الاصول مسئله چگونگي رهايي از شرّ فريزهاي رنگي را حل كرد . آينه هيچ گونه خطاي منشوري يا رنگي ندارد ، بنابراين با استفاده از آن مي توان تصويرهاي واضح و مشخصي به دست آورد اما براي نيوتن تهيه آينه خود يك مشكل به حساب مي آمد . البته وي مي توانست آينه مقعري را صيقل بدهد و در انتهاي تلسكوپ نصب كند و يك آينه كوچك تخت را هم در مقابل عدسي چشمي بگذارد ولي نمي توانست از كدر شدن آنها جلوگيري كند و البته پس از مدتي تصويرها از وضوح مي افتادند . چون هربار كه آينه ها را تميز مي كرد به علت كم شدن جلا ناچار بود مجدداً آنها را صيقل دهد . بدين ترتيب كار با اين دستگاه چندان مشقت بار بود كه بدرد رصد نمي خورد و هيچ سندي هم از نتايج رصد با آن در دست نيست . با اين همه تلسكوپ نيوتن را مي توان ابتكاري دانست كه جلودار پيدايش تلسكوپ هاي جديد شد .
اين دستاورد ، توجه مردم را به سوي وي جلب كرد . همان طور كه قبلاً اشاره كردم ، وي در  كمبريج عضويت داشت و با آنكه استادياري كالج ترينيتي Trinity  به وي اعطا شد ، به علت يك اشكال جدي نتواست كرسي استادي را در اين كالج كسب كند . نيوتن در مورد تثليت The Trinity  نظرات نادرستي داشت وچنين شخصي بالطبع نمي توانست به عضويت عالي كالج ترينيتي برسد . به همين دليل حتي به مديريت كالج كينگ هم منصوب نشد و ناگزير به رياست ضرّابخانه قناعت كرد . براي رسيدن به اين مقام تقيد به آيين هاي خشك مذهبي ضروري نبود . وي تلسكوپ كوچك خود را برداشت و راهي لندن شد . در اين انجمن جديد التأسيس سلطنتي او را به گرمي پذيرفتند . در اين انجمن ميان او و بسياري از اعضاء برسر مبحث نور مشاجراتي در گرفت . بعداً در خصوص دستاوردهاي او در حوزه نور بحث خواهم كرد و در اين جا به دستاورد عمده اش ، كه البته نظريه گرانش است ، مي پردازم...

ادامه نوشته

زير ساخت مكانيك نيوتني

قبل از آنكه انديشه ي آدمي شكوفا گردد و به بهره وري رسد، بايد شرايط آن فراهم گردد. در جو اختناق آلود قرون وسطي چنين شرايطي فراهم نبود. به همين دليل توليدات فكري تقريباً به صفر رسيد. براي رشد و پيشرفتهاي علمي نخست بايد زمينه ي فلسفي آن در جامعه فراهم باشد، به عبارت ديگر فلسفه هاي مورد قبول و حمايت جامعه بايستي پذيراي نظريه هاي جديد باشند تا جامعه شاهد شكوفايي انديشه و توليدات آن باشد. فلسفه توضيحي است براي بي نظمي طبيعي مجموعه اي از تجارب يا دانسته ها. بنابراين براي هر مجموعه اي از تجارب و فلسفه اي وجود دارد.

هرچند ممكن است بدون توجه به فلسفه ي يك دانش، آن را آموخت و به كار برد، اما درك عميق آن دانش بدون توجه به فلسفه اش امكان پذير نيست. در واقع بر عهده ي فلسفه ي علم است كه حوزه ي فعاليتهاي يك دانش از جمله فيزيك، اهداف و اعتبار گزاره هاي آن را تعيين كند و روش به دست آوردن نتايج را توضيح دهد. اين فلسفه ي علم است كه نشان مي دهد هدف علم، پاسخ به هر سئوالى نيست. علم تنها مى تواند آنچه را كه متعلق به حوزه واقعيت هاى فيزيكى (آزمون هاى تجربى قابل سنجش) است، پاسخگو باشد. علم نمى تواند در مورد احكام ارزشى كه متعلق به حوزه اخلاق و پيامدهاى يك عمل است، نظرى ابراز دارد.

در فيزيك هيچ فلسفه اي غايت انديشه هاي فلسفي نيست و هرگاه فلسفه ي خاصي به چنين اعتباري برسد، با انديشمندان و مردم آن خواهد شد كه در قرون وسطي شد. سياه ترين دوران زندگي انسان زماني بود كه فلسفه و فيزيك ارسطويي از حمايت ديني برخوردار و غايت فلسفه ي علوم طبيعي قلمداد شد. در قرون وسطي گزاره هاي علمي، زماني معتبر بودند كه با گزاره هاي پذيرفته شده ي قبلي سازگار بودند. پس آزمون گزاره هاي جديد عملي بيهوده شمرده مي شد و تنها سازگاري آنها با گزاره هاي قبلي كفايت مي كرد. علاوه بر آن بانيان گزاره هاي ناسازگار با مجازات رو به رو مي شدند. آتش زدن برونو و محاكمه ي گاليله به همين دليل بود. بنابراين نتيجه ي آزمايشهاي گاليله بيش و پيش از آنكه يك تلاش علمي باشد، يك حركت انقلابي براي سرنگوني يك نظام فكري و حكومتي بر انديشه ي انسان بود .

انديشه ي روش استقرايي بعد از ترجمه ي آثار دانشمندان اسلامي بويژه ايرانيان به لاتين مورد توجه قرار گرفت. آزمايشهاي گاليله با تدريس كارهاي خواجه نصيرالدين طوسي و...

ادامه نوشته

گاليله و دکارت

سلام.ضمن تشکر از خانم محسنی مطلب زیر از ایشان می باشد.

گاليله و باورهاي آن :
گاليله الگوي کپرنيک را پذيرفته بود به ويژه هنگامي که 4 ماه هرمز را با دوربين خود ديد و برايش سامانه خورشيدي طراحي شد يعني ممکن است جايي مانند خورشيد باشد که مانند هرمز کرات ديگر را بدور خود بگرداند. گاليله توانست مهمترين مسئله علمي روز را که جابه جايي سيارات باشد در مواردي به ضابطه برساند و پيدا کرد که حرکت پرتابه سهمي است و تناوب آونگ با جذر طول آن متناسب است. اما مهمترين آن دو نسبيت گاليله بود که به نام قانون جمع سرعتها مي شناسيم. کاوش هاي گاليله دانش آن روز را زير و رو کرد و صدمه اي سخت به عليت مکتبي فرود آورد اما خود دچار عليت ديگر گشته بود که به گمان خود راز حرکت را گشوده بود , همه چيز را از حرکت مي دانست و براي او اين راز همان علت العلل گشته بود بنابراين هر چيز معلول اين عليت رازگونه بود و به ناچار از آن پيروي مي کرد.
انديشه هاي دکارت:
دکارت به ويژه با خردگرايي اش پرآوازه گشته است اين انديشه به ايران باستان باز مي گشت که در آغاز اسلام گردندگانشان معدله خوانده مي شدند ( يعني باور داشتند آنچه را خود نپذيرد حتي اگر حکمي مذهبي باشد ). دکارت با رويکرد به اين خداگرايي به هر نتيجه گيري که از منطق برمي خواست شک کرد و در مکتب شک هر چيز شک کردني مي نمود جز حقانيت شک. او در اين محور گرفتن منطق اظهار کرد من مي انديشم پس هستم و با آن مي خواست بگويد که ارزش انسان در کاربرد منطق است نه وام گرفتن از پيش فرض هاي ديگران.
اي برادر تو همه انديشه اي       مابقي را همه استخوان و ريشه اي
دکارت در اين خردگرايي به اين باور مي رسد که اگر منطق را پايه بگيريم مي توان به هر پرسشي پاسخ داد و اين خردورزي او که مانند کانت فيلسوف بزرگ بر پايه سرشتي بود که انسان در درون خود دارد و طبيعت در او نهاده است حتي اگر بر فرض نادرست هم آغاز کرده باشند. خرد سرشتي او راه درست را نمايان خواهد کرد. اما مثالي مي آورد که اگر در جنگلي گم شده باشيم بدترين شيوه آن است که پي در پي راه هاي گوناگون را بيازمائيم و با خطر گمشدگي هميشگي روبرو باشيم اما اگر هر راهي گزيده ايم خردمندانه مستقيم به پيش رويم بزرگترين خطر آنست که بلندترين قطر جنگل را بپيمائيم اما سرانجام مان رهايي است. در اين راستا دکارت دستگاه مختصات قائم را ابتکار کرد که خود نمادي است از باور به استواري خرد انسان. در اين دستگاه به دو بعد بنيادي حرکت که مسئله زمان دکارت است دو کميت رياضي را وابسته مي کند. مکان و سرعت و باور دارد که در اين چارچوب هرگاه بتوانيم مکان و سرعت تحرک را در لحظه اي بدانيم و در لحظه ديگر هم خواهيم توانست پيش بيني کنيم. در اين عليت مکانيکي وضعيت متحرک در هر دم علت وضعيتي است که در لحظه ديگر خواهد داشت و تحرک از آن سرنوشت گريزي نخواهد داشت. دکارت در برابر نيوتن خردگرا و نيوتن آزمايشگرا خوانده مي شود و در جايي که نه نيوتن با خردورزي بيگانه بود نه دکارت از آزمايش گريزان. دکارت خود به دانشجويانش که به گفتگوي جدال گونه پرداخته بودند مي گويد به جاي گفتگو آزمايش کنيد آزمايش کنيد.

ستایش هیچ

سلام...با تشکر از خانم شهره کارخانه یوسفی. مطلب زیر از ایشان می باشد.

                                                 *        *        *                  

قبل از آنکه اندیشه ی آدمی شکوفا شود و به بهره وری برسد باید شرایط آن فراهم گردد.
هرچند ممکن است بدون توجه به فلسفه ی یک دانش بتوان آن را آموخت و به کار برد اما درک عمیق آن دانش بدون توجه به فلسفه اش امکان پذیر نیست.
بی شک هر اندیشه ای در بستری از شرایط اجتماعی آن عصر شکل می گیرد.شرایطی که زمینه ساز رشد و ترقی یک اندیشه یا سرکوب و ویرانی آن می شوند.
از طرفی غالب بودن یک اندیشه تنها به دلیل مطابق بودن با شرایط اجتماعی تهدید دیگری در راه طرح اندیشه های نو یا معنا دادن به اندیشه ای مخالف با اندیشه ی غالب است.
در جو اختناق آلود قرون وسطی طرح اندیشه ای نو در راه علم بیش از آنکه یک تلاش علمی باشد یک حرکت انقلابی برای سرنگونی یک نظام فکری- حکومتی بر اندیشه ی انسان محسوب می شد و مستوجب سرکوب و نابودی.
سیاه ترین دوران زندگی انسان زمانی بود که فلسفه و فیزیک ارسطویی از حمایت دینی و همه جانبه ی کلیسا برخوردارو هدف فلسفه ی علوم طبیعی قلمداد شد.پس از آن تمام گذاره های علمی زمانی پذیرفته می شدند که با گذاره های قبلی سازگاربودند و در غیر این صورت عملی بیهوده شمرده میشدند.
با توجه به این اصل که هیچ علمی در بستری خالی از اجتماع به رشد و نبوغ نخواهد رسید بررسی شرایط اجتماعی قرون وسطی در پیدایش شاید پایه ای ترین مسأله ی فیزیک یعنی مکانیک نیوتنی* استوار به نظر می رسد. بررسی رویداد های زمانی که بسیاری سوزانده شدند یا محکوم به تبعید و انزوا.زمانی که به جرأت می توان گفت بی پروا هیچ را می ستودند.
دانشمندان روزگار ما به دو شخصیت بزرگ علمی بیش از دیگر نام آوران عرصه ی علم مدیون هستند. گالیله و نیوتن. اولی احتجاج کننده و دومی راز دار.
اگر بخواهیم زمینه های اجتماعی پیدایش یک اندیشه را بررسی کنیم شاید اولین گام خانواده باشد. چراکه خانواده اولین کانون پیدایش اندیشه است.بی شک نقش غیر قابل انکار خانواده درتبیین شخصیت افراد را نمیتوان نادیده گرفت.
آیزاک متولد شد.یکی از همعصرانش دراین باره میگوید: عالم در تاریکی فروخفته بود تا آنگاه که خداوند نیوتن را آفرید.آری براستی خورشید علم با مرگ گالیله که در انزوای کامل در فلورانس جان سپرد می رفت که به خاموشی مطلق بینجامد.در همان سال کودکی زود رس بنام آیزاک در خانواده ی دهقانی بنام  آیزاک نیوتن در لنکشیر به دنیا آمد.پدرش ( که وی نیز آیزاک نام داشت)مردی بوده است ضعیف،با رفتارغیرعادی،زود رنج و عصبی مزاج که در سن سی سالگی سه ماه قبل از تولد آیزاک در یک درگیری در گذشت.مادرش (هانا آیسکاف) زنی بود مقتصد،خانه داری با کفایت و صنعتگری با لیاقت. خانواده ای داشت که افراد آن کشاورز مستقل و متوسط الحال بودند و مجاور دریا در قریه ی وولستورپ میزیستند. نیوتن قبل از موعد متولد شد و زودرس به دنیا آمد چنان ضعیف بود که مادر گمان برد او حتی روز اول زندگی را نتواند به پایان برد.
آیزاک دوره ی کودکی شادی نداشت. او سه ساله بود که مادرش با بارناباس اسمیت کشیش مرفه با سنی دو برابر سن خودش ازدواج کرد و ...

ادامه نوشته

بازي با صورتك ها

                                                         به نام پروردگار                                       
لحظه لحظه ي زندگي افرادي كه از ايشان در زمره بزرگان ياد مي شود ، سراسر هياهوست . شايد از پر شورترين اين لحظات زماني باشد كه اختراعي صورت مي گيرد ، كشفي محقق مي گردد و يا انديشه اي ناب در ذهني خلاق جرقه مي زند . انديشه اي فرخنده و جرقه اي كه جهان مي رود تا به نورش منور گردد :
روي صندلي اداره ثبت اختراعات در برن ( 1907 ) نشسته بودم كه ناگهان فكري به ذهنم خطوركرد . " اگر شخصي آزادانه سقوط كند وزن خود را احساس نخواهد كرد . " انگار تلنگري به من خورده بود . اين فكر ساده ، تاثيري عميق بر من داشت و مرا به سوي نظريه گرانش سوق داد . اين فرخنده ترين فكر زندگيم بود .صحبت از اين لحظات كه نشانش ، فريادي است كه مي گويد " اوركا ، اوركا " ، وجود آدمي را از شوق پر مي كند .اما در مقابل چه كسالت بار است ( البته شايد ) نقل دوران بازي با صورتك ها كه طرحي از چهره ي عوام دارند ! نقل دوران رنج ها و تنها يي ها ، ريشخند ها و زخم زبان ها و در ابتداي ابتدا
دوران كودكي .
با وجود اين ، دوران كودكي چه كسالت بار باشد و چه شوق انگيز ، از آن جهت كه نقش غير قابل انكاري در تكوين شخصيت امروزي داشته است مرا مقيد به كاووشش مي دارد . نه براي دريافت نتايجي خاص و يا استخراج قوانيني كه بگويند اگر چنان باشد ، چنين مي شود بلكه صرفا براي آگاهي .
                                                       * * *
اگر بخواهيم از جايي آغاز كنيم ، شايد خانواده بهترين انتخاب باشد . ريشه بسياري از صفات شخصي را مي توان در خانواده ي هر فرد جستجو كرد . اين اجتماع كوچك ، نقش بزرگي در شكل دهي به خمير مايه ي وجود آدمي دارد :
هاينريش ( پدر كپلر ) فردي خود پسند و هرزه گرد و مفسده جويي مزدور [1] بود كه مي خواستند وي را به سبب ارتكاب جنايت نا معلومي دار زنند و كاترين ( مادر كپلر ) زير دست خاله اي بزرگ شد كه او را به جرم جادو گري سوزاندند . [2] پدر و مادر كپلر براي تربيت او زحمت نشان نمي دادند ...

ادامه نوشته