فلسفه و تاریخ علم

قوانین تجربی و نظریه های علمی (۲)

قوانین علمی
نوشته شده توسط عرفان کسرایی

قسمت دوم:‌ نظریه الکترومغناطیس

در قسمت پیشین از قوانین تجربی و نظریه جنبشی گازها گفتیم و تلاش کردیم به تدریج و در ادامهء بحث ؛ از تفاوت میان قوانین تجربی و  نظری صحبت کنیم. هدف سلسله یادداشت های پیش رو تببین مفهوم قوانین تجربی و نظریه های علمی است. همانگونه در  ابتدای قسمت پیشین نوشتیم ؛ مفهوم قانون؛ فرضیه؛ نظریه و … هنوز در نظر بسیاری از دانشگاهیان نیز روشن نیست و لازم است بدانیم که چرا در مسایل دینامیک می گوییم اصل دالامبر D’Alembert و چرا مثلا نمی گوییم قانون دالامبر. چرا می گوییم “نظریه “نسبیت اینشتین (چرا نمی گوییم قانون نسبیت؟) ؛ چرا می گوییم قانون دوم نیوتن و …
نظریه الکترومغناطیس که در در سال های حدود ۱۸۶۰ توسط فیزیکدان بزرگ انگلیسی مایکل فاراده و جیمز کلارک ماکسول مطرح شد؛ فصل جدیدی از درک ما از مفهوم نظریه و قانون باز کرد. در بسط نظریه الکترومغناطیس کارهای آزمایشی را اغلب فاراده انجام داد و ماکسول بیشتر با جنبه های ریاضی نظریه سر و کار داشت. نظریه الکترومغناطیس از بارهای الکتریکی و رفتار آنها در میدان های مغناطیسی صحبت می کرد اما تازه در اواخر قرن ۱۹ بود که مفهوم الکترون (ذرهء کوچکی با بار الکتریکی اولیه) مطرح و تدوین شد. معادلات دیفرانسیل ماکسول که برای توضیح و تشریح میدان های الکترومغناطیسی طرح شده بود؛ صرفا از اجسام کوچک نامعلومی صحبت می کرد که حامل بار الکتریکی بود. در این نظریه؛ یک پدیده مشاهده شدنی به حرکت واقعی اجسام باردار کوچک در طول سیم ربط داده می شد. نکته مهم در این نهفته است که از مدل نظری ماکسول؛ که یک مفهوم نظری بود؛ قانون های شناخته شدهء الکتریسیته و مغناطیس مشتق شدند.
مدل نظری ماکسول ؛ راه دیگری را نیز در برابر علم گشود. در معادلات ماکسول ؛ پارامتر خاصی وجود داشت به نام C . طبق مدل او یک تلاطم در یک میدان الکترومغناطیسی به کمک امواجی که دارای سرعت C هستند انتشار می یابد. رودولف کارناپ در کتاب فلسفهء علم خود می نویسد: آزمایش ها نشان دادند که مقدار  C تقریبا همان ( متر بر ثانیه) است. این همان سرعت نور بود و بعید به نظر می رسید که مقدار C  به صورت تصادفی با سرعت نور مساوی شده باشد. فیزیکدان ها از خود می پرسیدند آیا ممکن است نور؛ مورد خاصی از انتشار یک موج الکترومغناطیسی باشد؟ دیری نپایید که معادلات ماکسول برای انواع و اقسام قوانین نوری از جمله انکسار ؛ سرعت نور در فضاهای مختلف و … تبیین های جدیدی طرح کرد.
فیزیکدان ها از اینکه معادلات ماکسول؛ قوانین الکتریسیته و مغناطیس شناخته شده را به خوبی توضیح می داد راضی بودند اما داستان به همین جا ختم نشد و درست در همین بزنگاه تاریخی؛ گنج دیگری کشف شد. این نظریه قوانین نوری را نیز توضیح می داد و بالاخره قدرت عظیم این مدل جدید ؛ زمانی آشکار شد که قوانین تجربی ناشناخته از آن استنتاج شد.
اولین نمونه چیزی بود که هانریش هرتز؛ فیزیکدان آلمانی مطرح کرد. او در حدود سال ۱۸۹۰ آزمایشهایی را برای تولید و کشف امواج کم بسامد الکترومغناطیسی آغاز کرد. حال مشخص شده بود که نور؛ موجی الکترومغناطیسی است که با بسامد بسیار زیاد انتشار می یابد. اما طبق معادلات ماکسول این موج می توانست هر بسامدی داشته باشد. این آزمایش های هرتز بود که منجر به کشف امواج رادیویی شد. در ابتدا هرتز قادر  بود این امواج را از یک منشاء نوسان به جای دیگری در فاصله خیلی کم  (در ابتدا چند سانتیمتر و بعد یک متر و بیشتر) پخش کند. کشف امواج رادیویی ؛ سرآغاز استنتاج قوانین جدید از مدل نظری ماکسول بود. چیزی که دقیقا هدف این یادداشت است؛ این است که ببینیم چگونه قوانین جدید از یک مدل نظری استنتاج می شوند. در قسمت بعدی جنبه های تاریخی بیشتری از بسط نظریه های و استنتاج قوانین از آنها را بررسی خواهیم نمود.

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 مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم

۱ دیدگاه

دیدگاه شما چیست