فلسفه و تاریخ علم

عصر مکانسیم و چیزهایی که هنوز نمی دانیم

نوشته شده توسط عرفان کسرایی

اجداد انسانی ما برای هزاران سال با کنجکاوی بسیار چشم به آسمان می دوختند و حرکت اجرام آسمانی را زیر نظر می گرفتند. انسان تصور می کرد که ثوابتی در دوردست ها وجود دارند که به کره ای که حول زمین می چرخد متصل هستند. تنها چیزی که باقی می ماند توصیف حرکت خورشید و ماه و سیارات بود. تمام ستاره شناسان از آریستارخوس گرفته تا بطلمیوس و کپرنیک و کپلر مسیر این اجرام آسمانی را مورد مطالعه قرار دادند. ارسطو بر این عقیده بود که حرکت دایره ای اجرام آسمانی به این دلیل است که دایره کامل ترین شکل در بین اشکال هندسی است. این توجیه در حدود ۲۰۰۰ سال ظاهرا همه اندیشمندان را قانع کرده بود و کپرنیک بی کم و کاست آن را پذیرفته بود و حتی گالیله نیز زمانی آن را قبول داشت. اما در تمام این دوران ها حرکت اجرام زمینی یعنی چیزی که ما امروزه دینامیک می نامیم و در آن به تشریح و توصیف حرکت اشیاء می پردازیم به صورت کلی مورد بحث نبود. یونانیان باستان تصور می کردند که حرکت هر چیزی در جهان به دلیل میل آن چیز به مکان طبیعی خود است. از این منظر مثلا دلیل فرو رفتن سنگ در آب این است که مکان طبیعی سنگ در واقع، قعر آب است. سنگی که به آب می اندازیم در آب غرق می شود چرا که میل دارد به جایگاه طبیعی خود برسد. از این دیدگاه، علت بالارفتن شعله آتش این بود که مکان طبیعی آن در آسمان است. ارسطو عقیده داشت که اشیاء از نظر سبکی  و سنگینی درجات مختلفی دارند و ترتیب طبیعی قرار گرفتن آنها بر اساس سنگینی است و اجسام سنگین در پایین و اجسام سبک در بالا قرار می گیرند. مثلا دو لایه مجاور از روغن و آب. بعدها جوردانو برونو (۱۶۰۰-۱۵۴۸) این ایده که مورد پذیرش اغلب دانشمندان بود را مردود کرد و معتقد بود که سبکی و سنگینی مساله ای نسبی است و جوهر ها Substances نمی توانند اساسا آنگونه که ارسطو گفته بود در جهان، مکانی طبیعی داشته باشند.
چیزها و لحظاتی هم در طبیعت مشاهده می شد که اجسام در مکان طبیعی  خود (به تعبیر ارسطویی) نبودند. این چیزی بود که ارسطو باید آن را توجیه می کرد. ارسطو تصور می کرد که علت دوری اجسام از  مکان طبیعی خود ، تماس همیشگی جسم با جسم دیگری است. مثلا جسمی که در دست انسان قرار دارد یا جسمی که روی میز قرار گرفته است. از این دیدگاه وقتی که سنگ به هوا پرتاب می شود هوای اطراف  سنگ در طول حرکت به آن فشار می آورد و موقتا مانع بازگشت آن به مکان طبیعی خود یعنی زمین می شود. هیپارخوس Hipparchus  (یکصد و چهل پیش از میلاد) بر این باور بود که حرکت یک جسم به دلیل ضربه ای است که توسط جسم دیگری بر آن جسم وارد  شده است. حرکتی که مدتی در جسم باقی می ماند و به تدریج ضعیف شده و سرانجام از بین می رود. در نتیجه حرکت جسم متحرک در ابتدا کند می شود و سپس به حالت سکون در می آید. مشاهدات معمول روزمره این ایده را تایید می کرد. زیرا ظاهرا همه چیز نشان می داد که اجسام متحرک در ابتدا کند می شود و سپس از به سکون می انجامد. اگر غیر از این بود باید ماشین حرکت ابدی در جهان ممکن بود و ماشین هایی داشتیم که هرگز ار حرکت نمی ایستادند.
بحث درباره ماهیت حرکت چیزی بود که هم گالیله و هم دکارت به شدت با آن درگیر بودند. دکارت تلاش کرد یک دستگاه سینماتیک بنا کند و نه یک دستگاه دینامیک. از دید دکارت ، رویدادها با کمک حرکت توصیف می شوند نه به کمک نیرو. دکارت در فیزیک هیچ اصلی جز آنچه در هندسه و ریاضیات محض وجود دارد نمی پذیرفت. نیوتن اما دقیقا بر خلاف دکارت ، در سال ۱۶۸۷ در (اصول ریاضی فلسفه طبیعت) دستگاهی را برای توصیف حرکت به کار گرفت که ماهیتا یک دستگاه دینامیک بود. دستگاه نیوتنی به قدری با مشاهدات و تجربه ما هماهنگ بود که نقایص آن تا حدود ۲۰۰ سال مشخص نشد. سیستم مکانیک نیوتنی بنای استواری بود که می توانست هم حرکت اجسام آسمانی را توضیح دهد و هم حرکت های ساده زمین  مانند افتادن یک سیب از درخت. فرض اصلی این سیستم اما این بود که اجسام در فضا و زمان مطلق در حرکت اند. چیزی که از قضا با حس شهود و مشاهدات و تجربه ما همخوانی و هماهنگی دارد. ۲۳۰ سال بعد از آن بود که آلبرت اینشتین مفهوم زمان و مکان مطلق را به چالش کشید و تقریبا در همین دوران نظریه مکانیک کوانتومی نشان داد که قوانین نیوتن در مقیاس فرایند های اتمی و درون اتمی به مشکل بر می خورد. با این وجود امروزه در حل مسایل معمول و روزمره ما همچنان از دستگاه نیوتنی استفاده می کنیم . افتادن یک سنگ در آب، پیچیدن یک اتومبیل در جاده یا سقوط آزاد با بانجی جامپینگ  همه و همه حرکت هایی است که با سیستم نیوتنی قابل بیان است. نیروی گرانش در سیستم نیوتنی همان چیزی که است که باعث می شود سیب از درخت بیفتد یا زحل به دور خورشید در گردش باشد. بدین ترتیب به نظر می رسد که دلیل حرکت اجرام آسمانی و مثلا پرتاب و سقوط یک قطعه سنگ را فهمیده باشیم. اما چیزهایی هست که نمی دانیم. قوانین نیوتن و نسبیت عام انیشتین ممکن است به ما بگویند که گرانش اساسا چگونه اثر می‌کند اما هیچکدام درباره منشأ پیدایش گرانش و به عبارتی از “چرایی” آن چیزی نمی گویند. به معنی واقعی کلمه ما هنوز هم نمی دانیم “چرا” اجسام  حرکت می کنند یا از حرکت می ایستند. به بیان ساده تر ما می دانیم که “چگونه” اما نمی دانیم که “چرا”.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک ، منطق ریاضی و مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ علم (تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم)

دیدگاه شما چیست