Blog

  • تاریخ علم در دوران باستانی

    تاریخ علم در دوران باستانی

    عرفان کسرایی| وبسایت مجله دانستنیها

    علم از چه زمانی وجود داشته و از کجا آغاز شده است؟ کدام تمدن و در چه دوره ای از تاریخ، شروع به اندیشیدن کرده و دست به کاری زده که بتوان آن را علم یا فعالیت علمی نامید؟ اساسا آیا می توان تاریخ مشخصی را برای آغاز علم در نظر گرفت؟ پاسخ به این پرسش هم آری است و هم خیر! تقریبا بستگی به این دارد که علم را چه بدانیم و چه چیزی را مبدا کوشش های فکری بشر برای فهم و غلبه بر محیط در نظر بگیریم.

    جرج سارتن، مورخ علم مشهور در کتاب تاریخ علم خود می نویسد که دانش در آن نقطه و در آن زمان آغاز شده است که آدمیان به فکر حل مسایل مختلف زندگی افتاده اند. این تعریف تا حد زیادی درست است اما تاریخ دقیقی برای شروع علم به دست نمی دهد و همه چیز در حد حدس و گمان باقی می ماند.

    آگوست کنت فیلسوف فرانسوی ؛ سیر تحول تاریخی علم را به سه مرحله تقسیم بندی می کند. مرحله نخست که از دید او عصر فتیشیسم نام دارد؛ عصر جاندارانگاری طبیعت است. در این دوره ، طبیعت برای انسان واجد یک روح درونی است و بشر هر چیزی را بدون استدلال می پذیرد. دوره دوم مرحله متافیزیکی* است که از دید اگوست کنت چیزی بین سالهای ۱۳۰۰ تا ۱۸۰۰ میلادی اتفاق افتاده است. و سومین مرحله عصر اثبات گرایی یا همان پوزیتیویسم است که انسان در صورتبندی و تفسیر رویدادهای طبیعت؛ راه تجربه و مشاهده و تحقیق و استدلال را پیش گرفت.

    جرج سارتن، مورخ علم مشهور، درس های تاریخ علم خود را در چهار قسمت کلی فصل بندی می کرده است. دوره باستانی، قرون وسطی، قرن یازدهم تا هفدهم، از قرن هجدهم تا امروز. در مقاله پیش رو، نور چراغی در هزارتوی تاریخ علم می افکنیم و و در اعماق تاریخ کند و کاو می کنیم تا دریابیم میراث هزاران ساله‌ی آنچه که امروز علم می نامیم چه سرگذشتی داشته است. کم نیستند فیلسوفان و مورخان علم مانند توماس کوهن که بر خلاف آموزه های پوزیتیویستم و ابطال‌گرایی؛ هیچ اعتقادی به انباشتی ** و تکاملی بودن علم ندارند.   به عبارت ساده تر از دیدگاه بسیاری از فیلسوفان علم زمانه‌ی ما، علم در طول تاریخ ، مثل قطعات یک پازل تکمیل نشده است بلکه نظریات علمی هر دوره، تحت تاثیر پارادایم و دیدگاه غالب جامعه علمی زمانهء خود هستند. یعنی تحت تاثیر دیدگاه مسلطی که هر نظریه علمی در چارچوب آن شکل گرفته‌است.  با رویکرد این فیلسوفان علم، علم مجموعه ای از دانسته ها و نظریه ها نیست که در طول تاریخ بهتر شده باشد و مثلا مدل کپلری در توضیح حرکت اجرام آسمانی برتر از دیدگاه تالس نیست یا مثلا مدل اینشتین، فرم تکمیل شده ای از نظریه نیوتن نیست بلکه تنها یک رویکرد دیگر و از زاویه ای دیگر است. آنها معتقدند که مجاز نیستیم سیر تکامل علم مثلا در زمینه کیهان شناسی و نجوم را به شکل زیر صورت بندی کنیم.

    نظریه تالس ← نظریه انکسیمندر←آریستارخوس←کپرنیک ← مدل کپلری ← مدل نیوتن← مدل اینشتین

    البته من به شخصه تمایلی به دیدگاه غیرانباشتی از علم ندارم و علم را در یک بستر تاریخی ، کاملا انباشتی و تکاملی می بینم و به همین سبب مقاله‌ی پیش رو ،  مروری است بر تاریخ علم بشر از دیدگاه کسی که به انباشتی بودن علم معتقد است. اما بازگردیم به پرسشی که در آغاز این مقاله طرح کردیم. علم از چه زمانی وجود داشته و از کجا آغاز شده است؟ ویل دورانت در  نخستین جلد از مجموعه تاریخ تمدن با عنوان  ″مشرق زمین، گاهوارهٔ تمدن″ می نویسد : نخستین قدم در راه تمدن، کشاورزی است و فقط هنگامی که انسان در سرزمینی به قصد کشاورزی در آن و ذخیره کردن غذا برای روز مبادای خود مستقر شود و آتیه خود را تامین کند؛ فراغ خاطر و احتیاج متمدن شدن را احساس خواهد کرد. هنگامی که در پناه چنین امنیتی از حیث آب و خوراک قرار گرفت به فکر ساختن کلبه و معبد و مدرسه می افتد؛ آنگاه ممکن است اسبابی اختراع کند که نیروی تولید را فزونی بخشد. ویل دورانت می افزاید: تنها تمدن است که انسان را به فکر ساختن شهر می اندازد.

    رد پای تاریخ علم و اختراعات را باید در تمدن های باستانی جستجو کرد. مسیری تاریخی که از مصر و بین النهرین و فنیقیه و یونان و تمدن آشوری می گذرد و به عصر سقراط و افلاطون و ارسطو می رسد. از ریاضیات و حساب و هندسه گرفته تا اختراع پاپیروس و طب و نجوم و جغرافیا ، از سوگند نامه بقراط تا آکادمی افلاطون، از جانور شناسی، گیاه شناسی و زمین شناسی دوران ارسطو خواهیم نوشت و خلاصه هر آنچه که می توان علم در دوران تاریخ باستان نامید.

    جرج سارتن مورخ علم هم با ویل دورانت هم عقیده است که همه چیز با تمدن شروع می شود و علم با فعالیت هایی برای تامین غذا و ساخت سرپناه آغاز شده است. او می نویسد: کاوشهای باستان شناسی مدارک و اسنادی را در اختیار ما گذاشته است که از روی آنها می توان فهمید که اجداد ما چه ابزارآلاتی اختراع کرده و چگونه آنها را به کار می برده اند، حتی می توان حدس زد که چه تمایلات و اندیشه هایی داشته اند.

    اگر بخواهیم تاریخی تقریبی برای شروع دانش در دوره پیش از تاریخ در نظر بگیریم با توجه به کاوش های باستان شناسان و نظر مورخان علم ، این نقطه آغاز را باید چیزی در حدود ده هزار سال پیش در نظر گرفت.

    علم از زمانی آغاز شده که بشر، سنگ را به سنگ می کوبید تا با لبه‌ی تیز آن پوست شکار را کنده و برای خود سرپناه و لباس بسازد تا زمانه‌ی ما که بشر قادر است کاوشگر افق‌های نو***  ساخته و از پلوتو عکس بگیرد.

    بررسی مسائل و چالش های انسان باستانی و روش ها و راه حل هایی که اجداد انسانی ما  برای غلبه  و مهار طبیعت ابداع کردند چندان ساده نیست. یکی از موانع پیش روی ما برای فهم دقیق اندیشه‌ی انسان های باستان، نبودن خط و دستنوشته ای ازآن دوره تاریخی است. جرج سارتن مورخ علم می گوید:

    بیایید فرض کنیم که آن مردم می دانسته اند که چگونه آتش را بیفروزند و از اصول مقدماتی کشاورزی آگاهی داشته اند. قطعا مردم در آن زمان لغتی برای مکالمه و سخن گفتن با یکدیگر داشته اند، ولو اینکه قابلیت نوشتن هنوز فراهم نیامده بوده است. در این مرحله و مدت های مدید بعد از آن ؛ نوشتن نه امری اساسی به شمار می رفته و نه ضرورت داشته است. یکی از بزرگترین اسرار زندگی آن است که لغت و زبان حتی آنجا که مربوط به ابتدایی ترین مردم جهان است و نوشته ای همراه ندارد بی اندازه پیچ در پیچ است.

    اجداد انسانی ما پس از کشف آتش‌، برافروختن آتش را نیز آموختند و سعی کردند آن را به سیطره خودشان در بیاورند و هم برای گرم کردن و هم روشنایی و هم دور کردن حیوانات درنده از آن استفاده کنند. نیاز به ساخت ابزار در این دوره تاریخی فکر بشر را آرام نمی گذاشت. انسان کشاورز یا بیابانگرد برای پوست کندن و دریدن و بریدن و بستن و کوبیدن نیاز به ابزار داشت. هر ابزار در حقیقت یک اختراع بود و در عین حال راهی برای اختراع ابزاری دیگر. هم اسکیمو ها و هم سرخ پوست ها با استفاده از چوب ، استخوان یا پوست حیوانات؛ ساقه و الیاف گیاهان، تسمه ، طناب و پتک درست می کردند. کشاورز در این دوره تاریخی باید دانه های خوراکی را کشف می کرده و با آزمون و خطا بهترین راه را برای کشت و ذرع پیدا می کرده است. در دورهء یکجا نشینی اهلی کردن حیوانات لازم شد و ساخت خانه برای خود و آغل برای حیوانات. انسان برای جمع کردن غذا نیاز به ظرف پیدا کرد و طبق کاوش های باستانی انسان های این دوره به ساخت کوزه پرداختند. سارتن می گوید برای پیشرفت فوت و فن کوزه گری لاجرم می بایست هزاران نفر با یکدیگر همکاری کرده باشند و اینجاست که ایدهء اولیه ساخت اهرم برای جابجاکردن بارهای سنگین در مسافت های دور و دراز احتمالا در ذهن بشر شکل گرفته است. قرقره و غلطک و چرخ و ارابه در همین دوران ها و بر حسب نیاز انسان ساخته شد و تمدن مدام چهره پیچیده تری به خود گرفت. شاید در نقطه ای نامعلوم کوزه گری باهوش چرخ را برای ساخت کوزه به کار گرفت و دریافت که با کمک چرخ، می توان در زمان مساوی کوزه های بیشتری تولید کرد. اجداد انسانی ما برای جان به در بردن از باران و سرما و برف و آفتاب سوزان یا باید با برگ و الیاف گیاهان خود را حفظ می کردند یا با پوست حیوانات. اما روی این اصل که هر اختراعی ؛ اختراع دیگری را ممکن می کرد در همین دوران است که انسان در می یابد با بافتن و در هم تنیدن الیاف گیاهی می تواند پارچه درست کند. اولین بافندگی ثبت شده در تاریخ نشان می دهد که بافتن پارچه ظاهرا باید نخستین بار در چین انجام شده باشد. بافندگی ابریشم صنعت ساده ای نیست و مستلزم پرورش کرم ابریشم و استفاده از درخت توت و خیلی مراحل دیگر بوده است. اندیشه بافت پارچه ابریشم را به خزانه دار امپراطور افسانه ای چین در حدود ۲۶۰۰ سال قبل از میلاد نسبت می دهند و این مساله نشان دهنده آن است که تاریخچه بافت پارچه به چیزی در حدود ۴ تا ۵ هزار سال قبل باز می گردد.

    نیازهای جامعه انسانی به تدریج پیچیده  پیچیده تر می شد تا اینکه انسان از استخراج معادن و کاربرد فلز نیز آگاهی پیدا کرد. در کتاب های تاریخ علم مثال های فراوانی از ابداعات بشر باستانی ثبت شده است و نشان می دهد که انسان فرهنگ ها و قبایل مختلف در اعصار اولیه چگونه در نقاط  مختلف دنیا به صورت مستقل دست به ابداع و اختراع می زده است. همه ما بومرنگ**** را می شناسیم. این سلاح استرالیایی در عین ظاهر ساده به قدری پیچیده طراحی  شده که با پرتاب آن می تواند به دست پرتاب کننده باز گردد. یا مثلا انسان باستانی در آمریکای جنوبی با استفاده از الیاف نوعی  نخل به نام تیپیتی***** ابزاری درست کرده بوده که به کمک آن شیره‌ی گیاه کاساوا****** را گرفته و پخته و به مصرف می رساندند. ابداع و ساخت دیگ سه پایه ای به نام لی ******* در چین باستان که همزمان ۳ نوع غذا را روی اجاق می پخته است چندان هم ساده نبوده است. سارتن در کتاب تاریخ علم خود مثال و استدلال جالبی دارد و یک نگرش غلط درباره تمدن های باستانی را به چالش می کشد. او می گوید اینکه سفر و بازرگانی در گذشته دشوارتر از زمان ما بوده دلیلی بر این نیست که انسان های ابتدایی بسیار به ندرت از پناهگاه خود خارج می شدند. از قضا تا همین یکی دو قرن پیش که عصر بخار شروع شد تقریبا سرعت جابجایی بشر پیشرفت چندانی نکرده بود و انسان های ابتدایی با همان سرعتی می توانستند روی زمین جابجا شوند که مثلا ارتش ناپلئون توانایی آن را داشت.

    به هر حال مهمترین مرحله تاریخ بشر ، دوره‌ی گذار از بیابانگردی به یکجانشینی است و همانگونه که سارتن می گوید این دوران را حتی باید از انتقال از دوره سنگ به مفرغ و از مفرغ به آهن نیز مهمتر دانست. این دوره‌ی مهم گذار را در واقع باید دوره انتقال از گردآوری غذا به دوره‌ی تولید غذا نام نهاد. در این مرحله یکجانشینی بود که نیاز به ساخت سرپناه و صنایع مرتبط با کشاورزی شکل گرفت. البته سرعت ترقی و پیشرفت همه‌ی اقوام و قبایل مختلف در نقاط مختلف دنیا یکسان نبود و از همین نقطه برخی از فرهنگ ها و تمدن ها از سایرین پیش افتادند.

    *Metaphysical Stage

    **cumulative

    ***New Horizons

    ****Boomerang

    *****Tipiti

    ******Cassava

    *******Li

  • معمای هندسی گرانش

    معمای هندسی گرانش

    عرفان کسرایی| روزنامه شرق ، شماره ۲۳۸۲

    نسبیت عام اینشتین، کلیدی برای فهم بهتر جهان

    فیزیک، بی‌کم‌وکاست بنیادی‌ترین دانش بشری است، دانشی که جهان هستی و عملکرد طبیعت را تشریح می‌کند و قادر است از حرکت یک سیاره گرفته تا سوختن یک شمع را توضیح دهد. در شاخه‌های مختلف فیزیک امروز یک چیز اما مشترک است؛ معادلات ریاضی! فیزیک، اغلب با زبان ریاضی به ما می‌گوید که جهان چگونه کار می‌کند. این معادلات به‌عبارتی، کلید فهم جهان هستند. از بین قوانین و نظریات و معادلات فیزیک، هیچ معادله‌ای در تاریخ علم به اندازه معادله مشهور اینشتین* شهرت جهانی پیدا نکرده است. «آلبرت اینشتین» نزد عموم مردم دنیا به‌عنوان نماد هوش بشری و یکی از بزرگ‌ترین دانشمندان سراسر تاریخ شناخته شده است. وی سهم بزرگی در توسعه شاخه‌های مختلف فیزیک داشته و نظریات او به‌خصوص دو نظریه نسبیت خاص و نسبیت عام، دیدگاه بشر نسبت به ساختار جهان را از اساس دگرگون کرده است.

    «کارل پوپر»، فیلسوف علم می‌گوید: «نسبیت عام به اعتقاد من یکی از بزرگ‌ترین انقلاب‌های علمی است که تاکنون به وقوع پیوسته است؛ زیرا با بزرگ‌ترین و بهترین نظریه‌ای که تا آن زمان مورد تأیید تجربی قرار گرفته بود، یعنی نظریه نیوتن درباره جاذبه و منظومه ‌شمسی درگیر شد».
    نظریه نسبیت عام اینشتین، به‌لحاظ تاریخی در نوامبر سال ‌١٩١٥ و در قالب یک مجموعه سخنرانی‌ در آکادمی علوم پروس در برلین مطرح شد. بااین‌وجود تا زمانی که نظریه جدید و انقلابی او موردپذیرش جامعه علمی قرار گیرد، سال‌های زیادی طول کشید. «هایزنبرگ» در کتاب جزء و کل، به دفعات از گفت‌وگوهای میان خود و فیزیک‌دانان نوشته است. او می‌نویسد: ولفگانگ پاوولی در سال‌های حدود ١٩٢٠ معتقد بود نظریه نسبیت عام هنوز نظریه‌ای است بحث‌برانگیز و چندان رضایت‌بخش نیست؛ زیرا برای هر آزمایشی باید صد صفحه نظریه را که پر از پیچیده‌ترین فرمول‌های ریاضی است، خواند. هیچ‌کس نمی‌تواند بگوید که این نظریه سراپا درست است یا نه.
    او می‌نویسد: در تابستان سال‌١٩٢١ یک روز «ولفگانگ پاوولی» از من پرسید: آیا نظریه نسبیت اینشتین را فهمیده‌ای؟ من در جواب گفتم که درست نمی‌دانم معنی «فهمیدن» در فیزیک چیست. چارچوب ریاضی نظریه نسبیت برای من اشکالی به وجود نمی‌آورد اما این اصلا به آن معنی نیست که فهمیده‌ام چرا زمان برای ناظر متحرک و ناظر ساکن متفاوت است. مسئله اصلا برای من روشن نیست و به‌نظرم می‌رسد که به‌کلی غیرقابل‌درک است.
    «هایزنبرگ» با اشاره به مخالفت‌های فراوانی که علیه «اینشتین» در آلمان وجود داشت، می‌افزاید: در تابستان سال ‌١٩٢٢ به پیشنهاد استادم زومرفلد (که در آن زمان رئیس دانشکده فیزیک نظری دانشگاه مونیخ بود)، برای شرکت در کنگره فیزیک‌دانان آلمان در لایپزیگ شرکت کردم. قرار بود «اینشتین» در آن کنفرانس درباره نسبیت عام صحبت کند. در بدو ورود به سالن کنفرانس، جوانی که دستیار یکی از استادان معروف فیزیک در یکی از دانشگاه‌های جنوب آلمان بود، اعلامیه‌ای به من داد که مرا از «اینشتین» و نسبیت بر حذر می‌داشت و می‌گفت سراپای این نظریه جز مشتی تخیلات لجام‌گسیخته نیست. این فیزیک‌دان مشهور برای رد نظریه نسبیت، ابزار بد و بی‌پایه‌ای را به‌کار گرفته بود که فقط می‌توانست به یک‌چیز دلالت کند: او از اینکه بتواند نظریه نسبیت را با استدلال علمی رد کند، به کلی مأیوس شده بود.
    خود «اینشتین» آن‌گونه که «کارل پوپر»، فیلسوف علم می‌گوید در سال‌١٩٢٢ نظریه‌اش را صرفا یک مرحله گذرا می‌دانست و به «لوپالد اینفلد» گفته بود سمت چپ معادله میدانش (تانسور انحنا) به صلابت یک صخره است، حال آنکه سمت راست معادله‌اش (تانسور انرژی- مومنتوم) در سستی به یک کاه شبیه است.
    همان‌طور که گفتیم، زمانی که صحبت از نسبیت می‌کنیم، مقصود دو نظریه نسبیت خاص است و نسبیت عام. نسبیت خاص که ١٠ سال پیش از نظریه نسبیت عام مطرح شده بود، سینماتیک نیوتنی را کنار می‌گذاشت و به جای تبدیلات گالیله، تبدیلات لورنتس را قرار می‌داد، اما در نسبیت عام که در کلیت خود یک طرح هندسی بود، مسئله بر سر این است که در آن، دیگر گرانش مانند مفهوم جاذبه نیوتن، نیرو محسوب نمی‌شود، بلکه نتیجه خمیدگی فضازمان است.
    «هانری پوانکاره»، ریاضی‌دان و فیزیک‌دان مشهور فرانسوی در کتاب علم و فرضیات در سال ‌١٩٠٥ یعنی ١٠ سال پیش از انتشار نسبیت عام اینشتین می‌نویسد: فرض کنید فیزیک‌دانان کشف کنند ساختار فضا با هندسه اقلیدسی اختلاف دارد. دو راه پیش پای فیزیک‌دانان باقی می‌ماند؛ آنها یا باید هندسه نااقلیدسی را بپذیرند و از قوانین جدیدی استفاده کنند یا فضای اقلیدسی را دست‌نخورده نگاه داشته و نیروهای جدیدی وارد نظریه‌های خود کنند. الگویی که «اینشتین» در نظریه نسبیت عام خود به کار بست، هندسه نااقلیدسی بود. با وجود اینکه عمده شهرت «اینشتین» بابت ارائه نظریه نسبیت است، اما جالب است بدانیم او جایزه نوبل سال ‌١٩٢١ فیزیک را نه برای این نظریه، بلکه بابت توضیح پدیده فوتوالکتریک دریافت کرد.
    تلاش برای اثبات تجربی نظریه نسبیت عام در همان سال‌های دهه‌٢٠ میلادی آغاز شد. مشاهدات «آرتور ادینگتون» نشان می‌داد خمیدگی نور در کسوف سال ‌١٩١٩ به همان میزان است که نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند. آزمون‌های دیگری هم مثلا توسط «فیندلی فرویندلیش» در تپه‌های نزدیک برلین انجام شد. «رودولف کارناپ»، فیزیک‌دان و فیلسوف علم در کتاب مشهور خود، مبانی فلسفی فیزیک می‌نویسد: من آن زمان در وین زندگی می‌کردم. «فرویندلیش» کارش را در زیرزمین یک برج انجام می‌داد. او چندین روز وقت صرف کرد تا موقعیت‌های ستارگان را روی یک صفحه عکاسی (که در حدود ١٠ اینچ‌مربع یا ٦٤,٥ سانتی‌متر بود)، دقیقا اندازه بگیرد. وی با استفاده از یک میکروسکوپ، مختصات هر یک از ستارگان را بارها اندازه می‌گرفت و بعد با پیداکردن میانگین این اندازه‌ها، دقیق‌ترین تخمین ممکن را از موقعیت ستاره محاسبه می‌کرد. او از کمک‌گرفتن از دستیارانش در اندازه‌گیری خودداری‌ می‌ورزید و همه اندازه‌گیری‌ها را خودش انجام می‌داد، چون به اهمیت تاریخی این آزمایش‌ها واقف بود. معلوم شد اگرچه جابه‌جایی ستاره بسیار اندک است، ولی می‌توان آن را مشاهده کرد. این آزمایش تأیید قاطعانه نظریه اینشتین به شمارمی‌رفت.

    *E = mc²

    فایل پی دی اف این مقاله در وبسایت روزنامه شرق

  • بال زدن پروانه در ماداگاسکار، طوفان در نیویورک

    بال زدن پروانه در ماداگاسکار، طوفان در نیویورک

    عرفان کسرایی| ماهنامه دانشمند،  شماره ۶۲۳، شهریور 1394

    در زندگی همه ما کم یا بیش اتفاقاتی می‌افتد که سراسر زندگی‌مان را به صورت بنیادینی تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. شاید یک ملاقات ساده، سه ثانیه تاخیر در زمان بیرون رفتن‌ از خانه، یک عطسه یا هر چیز دیگری سبب به راه افتادن زنجیره‌ای از رویدادهای دیگر در زندگی‌مان شود و همه چیز را برای همیشه تغییر دهد. در عمل، اوضاع می‌تواند به مراتب پیچیده تر از این‌ها هم باشد. مثلا اگر درخواست آدولف هیتلر در اکتبر سال ۱۹۰۷ برای تحصیل در آکادمی هنرهای وین اتریش پذیرفته شده بود، چه بسا او باقی عمر خود را به عنوان یک نقاش در گوشه ای از جهان می‌گذراند و اساسا شاید جنگ جهانی دوم اتفاق نمی‌افتاد و میلیون ها نفر کشته و بی خانمان نمی‌‌شدند.
    در طبیعت، سیستم‌هایی هستند که به شدت نسبتا به تغییر شرایط اولیه حساس‌اند و به همین سبب شدیدا هم پیش‌بینی ناپذیرند. چیزی شبیه به پدیده‌های هواشناسی. مثلا به سختی می‌توان تصور کرد که اداره هواشناسی بتواند وضع هوای یک‌ ماه آینده را پیش‌بینی کند. به چنین سیستم هایی اصطلاحا سیستم‌های آشوبناک**  گفته می‌شود. نام نظریه آشوب اغلب در کنار نام ٬اثر پروانه ای* می‌آید. اینکه چرا آن‌را اثر پروانه ای می‌نامند داستان جالبی دارد.

    اثر پروانه ای باز می‌گردد به پژوهش‌های ادوارد لورنتس*** که در سال ۱۹۶۱ میلادی در حین کار در دانشگاه  ام آی تی و در محاسبات کامپیوتری پیش‌ بینی وضع هوا به یک وضعیت عجیب برخورد. زمانی که او 0.506127 را به عنوان داده اولیه ورودی به سیستم وارد می کرد ، نتیجه به صورت عجیبی با آن‌که داده ورودی را با ۳ رقم اعشار کمتر به سیستم وارد کند متفاوت از آب در می آمد. لورنتس با وارد کردن 0.506 به سیستم متوجه شد که همان ۳ رقم اعشار صرف نظر شده تا به چه حد می تواند در نتیجه تاثیر گذار باشد. او در ابتدا گمان کرد که این مساله شاید خطای محاسباتی کامپیوتر باشد اما پس از وارسی دقیق داده ها به ماهیت پدیده‌های آشوبی پی برد. پدیده ای که امروزه به اثر پروانه ای شهرت دارد. مثال کلاسیک آن نیز غالبا با عباراتی شبیه به این بیان می‌شود که به عنوان مثال، بال زدن پروانه ای در برزیل، به طوفان ویرانگر تورنادو در آمریکا می انجامد. البته این بیان صرفا یک بیان سمبلیک برای درک موضوع سیستم های آشوبی است و به این معنا نیست که چنین چیزی واقعا اتفاق می افتد. در عمل برخی از سیستم‌های آب و هوایی، در آن حد که عموم مردم از مدل اثر پروانه ای لورنتس برداشت می‌کنند ، آشوبناک نیستند و بال زدن میلیون ها پروانه هم نمی‌تواند تغییر چندانی در آن به وجود آورد. با این‌که بسیاری از رویدادهای طبیعت به نوعی سیستمهای دینامیکی غیرخطی، پیش‌بینی ناپذیر و آشوبناک هستند، اما بایستی از ارزیابی شتابزده فلسفی درباره مفاهیم نظریه آشوب پرهیز کرد و نسبت به کاربرد نظریه آشوب در سایر حوزه ها با دقت و وسواس عمل کرد تا مبادا به دامان اشتباه و مغالطه افتاد.

    *Butterfly Effect

    **chaotic systems

    ***Edward N. Lorenz

     

    فایل پی دی اف متن کامل این مقاله در ماهنامه دانشمند

  • پيش‌درآمدی بر دلايل جعل و تقلب در دنيای علم و فناوری

    پيش‌درآمدی بر دلايل جعل و تقلب در دنيای علم و فناوری

    عرفان کسرایی| روزنامه شرق، شماره ۲۴۱۷ –  پنج شنبه ۱۶ مهر۱۳۹۴

    خبر کوتاه، ولی جنجالی بود! فولکس‌ واگن، یکی از بزرگ‌ترین خودروسازان جهان، روز یکشنبه بیستم سپتامبر پذیرفت در دستگاه سنجش آلاینده‌های خروجی از اگزوز تعدادی از خودروهای دیزلی تقلب کرده تا میزان آلاینده‌ها را کمتر از آنچه هست، نشان دهد. احتمالا این نرم‌افزار در ١١ میلیون خودرو دیزلی فولکس‌واگن به کار رفته و سازمان‌های حفاظت محیط‌زیست را فریب داده است. افشای این تقلب سازمان‌یافته فولکس‌واگن، هزینه بسیار سنگینی برای این کمپانی خواهد داشت. از جریمه‌های میلیارد دلاری گرفته تا کاهش ارزش سهام و به خطرافتادن بازار فروش، ازجمله هزینه‌های این تقلب است. هرچند این تقلب توسط سازمان حفاظت از محیط‌زیست آمریکا و با کمک دانشگاه ویرجینیای‌جنوبی افشا شده، اما اصل داستان پیچیده‌تر از اینهاست. آن‌گونه که «پیتر موک»، رئیس بخش اروپایی شورای بین‌المللی حمل‌ونقل پاک، در مصاحبه با اشپیگل‌آنلاین اظهار کرده است، آنها می‌خواستند ثابت شود خودروهای صادراتی آلمان به آمریکا، حتی از خودروهای تولیدی برای داخل آلمان هم آلایندگی کمتری دارند. به‌همین‌دلیل، به آمریکایی‌ها توصیه کرده بودند خودروهای دیزلی آلمانی تحت کنترل بیشتری قرار گیرند، اما گویا بخت با آلمانی‌ها یار نبود و تبلیغ، ضدتبلیغ از آب درآمد و نتیجه به ضرر بزرگ‌ترین خودروساز این کشور تمام شد. من کلاس درس استادان دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه کاسل را دیده‌ام؛ درس‌هایی مانند مدیریت تولید، مدیریت منابع انسانی، نوآوری در مهندسی تولید. آنها غالبا از مشاوران ارشد یا حتی مدیران فولکس‌واگن در باوناتال (حومه شهر کاسل و دومین کارخانه بزرگ فولکس‌واگن در آلمان پس از ولفسبورگ) هستند. افق دید این افراد، برنامه‌ریزی‌های کلان و پیچیده‌ای است که هدف نهایی آن افزایش سقف تولید و تبدیل‌شدن به بزرگ‌ترین خودروساز جهان است. جام‌جهانی فوتبال باشد یا خودروسازی، تفاوتی نمی‌کند، آلمانی‌ها نمی‌خواهند دوم باشند. اولویت صنایع آلمانی به همان نسبت که روي کیفیت بالاست، روي صرفه اقتصادی و بهره‌وری نیز هست. بنابراین شنیدن خبر این رسوایی، چندان برایم غیرمنتظره نبود. تقلب، جعل، فریبکاری، انتشار اطلاعات دستکاری‌شده در علم و فناوری موضوع جدیدی نیست. تاریخ علم و فناوری لبریز است از رویدادهایی از این‌دست که دیر یا زود افشا شده‌اند. اما غیر از منافع اقتصادی و شهرت، چه دلایل دیگری برای جعل و فریب و تقلب در علم و فناوری وجود دارد؟

    حدود ١٠ سال پیش دکتر «هوانگ وو-سوک»، دانشمند اهل کره‌جنوبی، مقالاتی در نشریه ساینس منتشر کرد که نشان می‌داد وی و گروه همکارانش موفق به همانندسازی ژنتیکی جنین انسان و سلول‌های پایه شده‌اند. این مقاله به‌سرعت در سراسر جهان به‌عنوان پیشرفتی انقلابی در پژوهش‌های سلول پایه معرفی و از دکتر «هوانگ وو-سوک» به‌عنوان قهرمان ملی در کره‌جنوبی تجلیل شد. اما زمان زیادی نگذشت که آفتاب شهرت دکتر «هوانگ» غروب کرد و جعلی‌بودن داده‌هایی را که منتشر کرده بود، افشا شد. باری! نتایج بررسی هیأت تحقیق دانشگاه سئول نشان می‌داد که دکتر «هوانگ» و گروه وی در پی فریب‌دادن سایر دانشمندان و عموم مردم بودند و نتایج پژوهش را دستکاری کرده‌اند.  در نمونه دیگری، «مالکولم پیرس» انگلیسی با انتشار مقاله‌ای در نشریه بی جِی او جی* ، آزمایش‌های خود در بازگشت بارداری خارج از رحم به داخل رحم یک بیمار با سقط مکرر جنین را شرح داده بود، درحالی‌که بررسی‌های بعدی نشان داد اساسا چنین بیماری وجود نداشت و داده‌هایی که «مالکولم پیرس» منتشر کرد، جعلی بودند. یکی از بدترین نمونه‌های پژوهش‌های جعلی، مقاله «اندرو ویکفیلد» در نشریه «لانست» در سال ‌١٩٩٨ بود که تبعات بسیار بدی در اذهان عمومی برجای گذاشت. او در مقاله خود ادعا می‌کرد که واکسن‌های سه‌گانه سرخک و سرخجه و اوریون، به بروز اُتیسم منجر می‌شود. این ادعای اشتباه باعث شد بسیاری از والدین از واکسیناسیون کودکان خود امتناع کنند. مسئله‌ای که بعدها به شیوع معنادار بیماری سرخک حتی در کشورهای پیشرفته جهان انجامید.
    این رفتارهای فریبکارانه را اصطلاحا «سوءرفتار علمی»** می‌نامند. «سوءرفتار علمی» به مجموعه رفتارهایی گفته می‌شود که ناقض استانداردهای رفتار علمی و رفتار اخلاقی در پژوهش علمی است. داده‌سازی‌ها و آزمایش‌های جعلی، گاهی چنان زیرکانه طراحی می‌شوند که حتی هیأت داوران ژورنال‌های تخصصی نیز به‌سختی می‌توانند متوجه ساختگی‌بودن اعداد و ارقام، داده‌های خام یا نتایج شوند. در سال‌های اخیر برای افشای مقالات جعلی یا سرقت‌شده، از روش‌های نرم‌افزاری نوین مانند نرم‌افزار تطبیق متن***  استفاده می‌کنند. چنین روشی، نسبتا کارآمد است. این روش، با بررسی تطبیقی و جمله به جمله مقالات، جملات تکراری در متون را تشخیص می‌دهد. با وجود این، جعل و رونویسی و تقلب علمی همچنان در سراسر جهان رایج است و چه‌بسا کسانی که فهرست بلندبالایی از مقالات آی‌اس‌آی در رزومه خود دارند اما کمترین سهمی در تولید محتوای علمی آن مقاله‌ها نداشته‌اند. البته انتشار اطلاعات غلط علمی همیشه هم عامدانه نیست. مثلا اخباری که در سپتامبر سال ‌٢٠١١ توسط مرکز پژوهش‌های هسته‌ای اروپا****  اعلام شد و نشان می‌داد که ذرات بنیادی نوترینو، ٢٥ هزارم درصد سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند، از این دست اخبار بود. این خبر که به‌سرعت در میان اخبار علمی جهان پخش شد و بسیاری تفسیرهای نادرستی از آن استنتاج کردند، ناشی از یک خطای کوچک در اندازه‌گیری بود که به بروز تفاوتی اندک در سرعت نور و نوترینوها می‌انجامید. تکرار آزمایش‌ها، اشتباه‌بودن نتایج اولیه را اثبات کرد. پشت پرده این خبر، نه جعل بود، نه دستکاری اطلاعات و نه داده‌سازی، بلکه ناشی از اتصال نادرست کابل فیبر نوری بود که جی‌پی‌اس را به کامپیوتر وصل می‌کرد.
    اما بازگردیم به ماجرای رسوایی فولکس‌واگن. نصب نرم‌افزار برای کمتر نشان‌‌دادن میزان واقعی آلاینده‌های خروجی از اگزوز به هیچ‌وجه نمی‌توانست به‌عنوان یک خطای آزمایشگاهی یا سهل‌انگاری توجیه شود. این برنامه بی‌تردید یک تقلب سیستماتیک و برنامه‌ریزی‌شده بوده که در نهایت در تله یک پژوهش مستقل دانشگاهی افتاده و دستش رو شده است. از بخت بد فولکس‌واگن، افشای این تقلب ممکن است تنها به ایالات متحده آمریکا محدود نشود و دیگر مشتریان این خودروساز بزرگ نیز ممکن است به تست مستقل آلایندگی خودروهای وارداتی این شرکت روی بیاورند.

     *BJOG (An International Journal of Obstetrics & Gynaecology

    **(Scientific misconduct)

    ***eTBLAST

    ****CERN

     

    فایل پی دی اف متن کامل این مقاله در وبسایت روزنامه شرق

    لینک این مقاله

     

  • یادداشتی در باب ماهیت بومی‌سازی علم

    یادداشتی در باب ماهیت بومی‌سازی علم

    عرفان کسرایی|روزنامه شرق ، شماره ۲۴۴۶ – پنج شنبه ۲۱ آبان ۱۳۹۴

    آیا الگوی توسعه علمی الزاما غربی است؟

     

    روز جهانی علم فرصتی است تا به سهم و موقعیت کنونی کشورمان در تولید علم نگاهی گذرا بیندازیم. تصور می‌کنم دست‌کم سر این موضوع اتفاق‌نظر داشته باشیم که اساسا پیشرفت و قدرت اقتصادی یک کشور در دنیای امروز، ارتباط تنگاتنگی با سهم آن کشور از توسعه علم و فناوری دارد. فرقی نمی‌کند این پیشرفت در پژوهش‌های علوم پایه باشد یا در زمینه مهندسی یا پزشکی. قدرت از دل توسعه علمی برمی‌آید و به همین دلیل، مثلا ایالات متحده آمریکا، روسیه، فرانسه، انگلستان و چین در شورای امنیت سازمان ملل متحد حق وتو دارند و می‌توانند اعمال زور کنند؛ اما برای مثال، بنگلادش یا نیکاراگوئه از چنین قدرتی بی‌بهره‌اند. بدیهی است هر کشوری نقاط ضعف و قوتی دارد و بر حسب توانمندی‌ها و پتانسیل‌های تاریخی یا جغرافیایی، می‌تواند در حیطه‌های گوناگون علوم و فناوری حرفی برای گفتن داشته یا نداشته باشد. در دنیای امروز، ظاهرا ملاک تاریخی توسعه‌یافتگی، رویدادهایی است که پس از انقلاب صنعتی رخ داده است. تمدن‌های باستانی که در دوره‌هایی از تاریخ، عصر طلایی علمی داشته‌اند، الزاما اینک در رده کشورهای توسعه‌یافته جای ندارند. گزارش عصر طلایی توسعه علمی در نجوم، طب و جغرافیا در سرزمین ما را تنها می‌توان در کتاب‌های تاریخ علم پیدا کرد. «غیاث‌الدین جمشید کاشانی»، «رازی»، «خواجه‌نصیرالدین طوسی» و «ابوالوفا بوزجانی» از‌جمله افتخارات تاریخی ما در توسعه علم هستند، اما دروازه توسعه علم و فناوری در دنیای امروز بر پاشنه دیگری می‌چرخد؛ همان‌گونه که افتخار یونانی‌ها به «جالینوس»، «ارسطو»، «افلاطون» و «سقراط» نمی‌تواند اقتصاد ورشکسته یونان را نجات دهد و باید در این زمینه فکر دیگری کرد.

    فایل پی دی اف متن کامل این مقاله در وبسایت روزنامه شرق

    لینک این مقاله

  • حیات فرازمینی و آینده‌ی بشر

    حیات فرازمینی و آینده‌ی بشر

    عرفان کسرایی| ماهنامه دانشمند، شماره ۶۲۵،آبان ۱۳۹۴

    آیا انسان در کیهان تنهاست؟

    شاید اجداد انسانی ما هیچ گاه چنین سوالی را مطرح هم نمی کردند. از دید آنان تمام جهان هستی شامل زمین مسطحی بود که سقفی از ستارگان در بالای آن قرار دارد. همه چیز به همین منوال پیش می رفت تا اینکه بشر دریافت که خورشید نیز یک جور ستاره است مانند صدها و هزاران ستاره ای که هر شب در آسمان می بیند. پرسش بعدی که به ذهن بشر رسید این بود که اگر خورشید یک ستاره ی تقریبا عادی است پس این امکان وجود دارد که ستارگان بالای سر ما هر کدام خود خورشید یک سری سیاره مسکونی باشد و حیات فرازمینی در این سیارات وجود داشته باشد.

    فایل پی دی اف متن کامل این مقاله در ماهنامه دانشمند

  • اعداد، کدهای پنهان در طبیعت

    اعداد، کدهای پنهان در طبیعت

    عرفان کسرایی| ماهنامه دانشمند، شماره 624 ، مهر 1394

    اعداد، سنگ بنای اصلی ساختمان ریاضیات هستند. هرچند که ریاضیات امروز، در برگیرنده شاخه های بسیار گوناگون و پیچیده است و به صورت خیره کننده ای توسعه یافته ، اما در نهایت با اعداد سر و کار دارد. مطالعات انسان شناسی نشان می دهد که بشر حتی در قدیمی ترین اعصار نیز درکی از عدد و شمارش داشته و دستکم مفهوم کم و زیاد را درک می کرده است. با تکامل تدریجی جامعه ، شمارش های ساده ضروری شد. هر قبیله باید می دانست که چند عضو و چند دشمن دارد. هر فرد باید می دانست که آیا گله گوسفندانش در حال کاهش است یا افزایش. شمارش اعداد نیز با تا کردن انگشتان، با دسته کردن سنگریزه یا چوب، کشیدن شیارهایی روی گل یا سنگ، یا کندن دندانه هایی بر یک قطعه چوب یا زدن گره هایی بر یک نخ انجام می شد.

    فایل پی دی اف متن کامل این مقاله در مجله دانشمند

  • اینشتین ، نابغه‌ی شهر اولم

    اینشتین ، نابغه‌ی شهر اولم

    عرفان کسرایی| مجله دانستنیها، شماره۱۴۴آذر۹۴

    نام آلبرت اینشتین ممکن است ما را به یاد خیلی چیزها بیندازد. در بین ما ایرانی‌ها اینشتین یادآور معادله‌ی مشهور او، دانشمندی حواس پرت یا دیوانه، نماد هوش بشری و نبوغ یا حتی شاید بمب اتمی یا خیلی چیزهای دیگر باشد. درباره اینشتین و نظریه نسبیت پیش از این زیاد نوشته ام اما در این مقاله بنا دارم به موضوعی بپردازم که کمتر به آن پرداخته بودم. زبان و فرهنگ می تواند بر روحیات و نحوه نگرش انسان به جهان اثر بگذارد.

    با مطالعه تاریخ علم در می یابیم که بخش های بزرگی از تحولات فیزیک جدید در فضای فکری آلمانی زبان پی ریزی شده است . البته که اینشتین را نیز به این مفهوم؛ می توان بخشی از سنت فکری دانشگاهی آلمان در قرن بیستم دانست. سنت دانشگاهی که در آن از بولتزمان گرفته تا ماخ، از شرودینگر گرفته تا اتو هان و ماکس پلانک و هایزنبرگ دنیای فیزیک را متحول کردند. اگر چه ظهور نازی ها بسیاری از دانشمندان آلمانی را از آن کشور فراری داد اما نمی توان این واقعیت را پنهان نمود که بذر تحولات فیزیک جدید در سرزمین ژرمن ها کاشته شده است.

    در این بین اینشتین محل مناقشه است. اینشتین را از نظر حقوق بین المللی نمی توان آلمانی دانست. او اگر چه در ۱۴ ماه مارس سال ۱۸۷۹ میلادی در شهر اولم در ایالت بادن وورتمبرگ آلمان متولد شده بود اما داستان زندگی و تابعیت اش به این سادگی ها نیست.  یک ضرب المثل با لهجه محلی هست که می گوید اولمی ها ریاضیدان هستند!* باری! به هر ترتیب خانواده اینشتین در اولم ماندگار نشدند و در سال ۱۸۸۰ به مونیخ مهاجرت کردند . با این تفاسیر آلبرت اینشتین تنها ۱۵  ماه نخست از زندگی ۷۶ ساله اش را در شهر اولم گذرانده است و بخش کوتاهی از زندگی پر ماجرای او آن هم در نوزادی در این شهر سپری  شده است. ساختمان محل تولد اینشتین در خیابان بانهوف** پلاک ۲۰ ، اینک دیگر وجود ندارد و سالها پیش یعنی در دسامبر سال ۱۹۴۴ در بمباران های جنگ جهانی نابود شده است.

    ساختمان محل تولد اینشتین

    اینشتین در زمان حیات اش؛ آلمانی؛ سوییسی؛ اتریشی و آمریکایی بوده است اما به لحاظ زمانی او بیشترین زمان عمر خود را تحت تابعیت سوییس قرار داشته.  اینشتین به خواست خودش نمی خواسته آلمانی باشد. او در ۲۸ ژانویه سال ۱۸۹۶ تابعیت آلمانی خود را سلب نمود و زمانی که برای تحصیل به سوییس رفت خود را در وضعیت بدون تابعیت معرفی کرد. این وضعیت ۵ سال به طول انجامید تا اینکه در سال ۱۹۰۱ درخواست تابعیت سوییسی نمود .

    گذرنامه سوییسی اینشتین

    اهالی و شورای شهر اولم در ۱۶ فوریه ۱۹۲۰ در اوج شهرت و محبوبیت اینشتین تصمیم گرفتند با او ارتباط برقرار کنند و این کار را نیز انجام دادند. اینشتین نیز در پاسخ از آنها تشکر کرد. دو سال بعد در سال ۱۹۲۲ آلبرت اینشتین موفق به دریافت جایزه نوبل شد و اعضای شورای شهر اولم که از شدت افتخار و ذوق در پوست خود نمی گنجیدند؛ خیابانی را به افتخار فیزیکدان عرضه کننده نظریه نسبیت به عنوان خیابان اینشتین نامگذاری کردند.

    سالها بعد حزب نازی قدرت را در آلمان به دست گرفت. اینشتین که از سال ۱۹۳۰ سالی سه ماه در دانشگاه پرینستون آمریکا تدریس می کرد دیگر به آلمان بازنگشت.  اعضای حزب نازی در شهر اولم حتی نام خیابانی که به افتخار او نامگذاری کرده بودند به خیابان فیشته تغییر دادند. او در ماه مارس سال ۱۹۳۳ تابعیت آلمانی خود را که در سال ۱۹۱۴ به دست آورده بود دوباره از دست داد. سالها بعد در سال ۱۹۴۵ پس از شکست نازی ها در جنگ و سقوط آنها؛ نام خیابان فیشه دوباره به  نام اینشتین بازگردانیده شد. اینشتین که یک سال بعد از این موضوع با خبر شد می گوید:

    من فکر می کنم بهتر باشد نام خیابان را خیابان حزب باد بگذارند که با بنیادهای سیاسی آلمانی ها هماهنگ تر است و لازم نیست هر بار در گذر زمان عوض شود!

    همه تابعیت های اینشتین

    🇩🇪
    اینشتین در هنگام تولدش در ۱۴ ماه مارس ۱۸۷۹ در شهر اولم ایالت بادن وورتبرگ؛ یک آلمانی بود. ۱۷ سال بعد در ۲۸ ژانویه سال ۱۸۹۶ او به خواست خود و با موافقت پدرش تابعیت آلمانی خود را را سلب کرد. در تمام ۵ سال پس از آن او فردی بدون تابعیت بود.

    🇨🇭
    در ۲۱ فوریه سال ۱۹۰۱ او شهروندی شهر زوریخ و به تبع آن تابعیت سوییس را دریافت کرد و تا پایان عمرش تابعیت کشور سوییس را حفظ کرد

    🇨🇭🇦🇹
    کرسی استادی اینشتین در فیزیک نظری در دانشگاه آلمانی پراگ حدفاصل اول آپریل سال ۱۹۱۱ تا ۳۰ سپتامبر ۱۹۱۲ برای او تابعیت کشور اتریش را به همراه داشت

    🇨🇭🇩🇪
    حدفاصل ماه آپریل ۱۹۱۴ تا ماه مارس ۱۹۳۳ اینشتین برای عضویت اش در آکادمی علوم پروس دوباره تابعیت آلمانی پیدا کرد و استاد دانشگاه برلین شد. در سال ۱۹۳۳ با قدرت گرفتن نازی ها در آلمان تابعیت آلمانی او نیز به پایان رسید

    🇨🇭
    حدفاصل سالهای ۱۹۳۳ تا ۱۹۴۰ اینشتین تنها تابعیت کشور سوییس را داشت

    🇨🇭🇺🇸
    در اول اکتبر سال ۱۹۴۰ اینشتین برای تابعیت ایالات متحده سوگند یاد کرد و از این تاریخ به بعد یعنی تا زمان مرگ اش در ۱۸ آپریل سال ۱۹۵۵همزمان تابعیت سوییس و آمریکا را داشت

     

    *Ulmenses sunt mathematici

    **Bahnhofstraße 20

  • فیزیک‌دانان قرن بیستم بر شانه‌های غول

    فیزیک‌دانان قرن بیستم بر شانه‌های غول

    عرفان کسرایی| ماهنامه دانشمند، شماره 12، اسفند 1394

     

    فایل پی دی اف متن کامل این مقاله در ماهنامه دانشمند

     

  • افق‌های نو در سایه‌ی پلوتو

    افق‌های نو در سایه‌ی پلوتو

    عرفان کسرایی| سالنامه شرق ۱۳۹۴

    فایل پی دی اف این مقاله در سالنامه شرق ۱۳۹۴