Tag: گالیله

عرفان کسرایی| مجله دانستنیها

لودویگ ویتگنشتاین فیلسوف بزرگ و تاثیر گذار سده های اخیر؛ جایی در کتاب مشهورش به نام (در باب یقین) که شامل یادداشتهای سال های پایانی عمر اوست می نویسد:

{فرض کنیم فردی به کودکی گفته باشد که در ماه بوده است. کودک این مساله را برای من توضیح می دهد و من به او می گویم آن شخص با تو شوخی کرده و او بر روی ماه نبوده است. هیچکسی تا به حال در ماه نبوده است ماه بسیار بسیار از ما دور است و انسان نمی تواند به آنجا پرواز کند. …. اگر ما در چارچوب نظام اندیشه خود بیندیشیم؛ یقینا هیچ انسانی تاکنون بر روی ماه نبوده است. چنین چیزی نه به صورت جدی توسط افراد عاقل گزارش شده و نه نظام فیزیک مان به ما اجازه می دهد آن را باور کنیم. زیرا فیزیک می پرسد: او چگونه  بر نیروی جاذبه غلبه کرده است. چگونه توانسته است بدون اتمسفر زنده بماند؟و هزار پرسش بی جواب دیگر. }

ویتگنشتاین این یادداشت ها را احتمالا حد فاصل سالهای ۱۹۴۹ تا ۱۹۵۱ میلادی نوشته است. موضوع این کتاب البته نه اساسا ارتباطی به سفر به ماه دارد نه فیزیک. روش ویتگنشتاین فیلسوف بزرگ در این کتاب این گونه است که برای تشریح اندیشه های خود مثال های معمول و روزمره می آورد. البته سخن ویتگنشتاین مبنی بر اینکه ٬هیچکسی تا به حال در ماه نبوده است٬ اشتباه نیست. در زمان نوشتن این یادداشت ها پای هیچ انسانی به ماه نرسیده بود. تکنولوژی آن زمان هم اجازه تصور سفر به ماه را نیز نمی داد. آپولو ۱۱ یعنی ماموریتی که منجر به فرود نخستین انسان بر روی کره ماه شد؛ در ۲۱ ماه ژوییه سال ۱۹۶۹ انجام شد. یعنی در حدود ۲۰ سال پس از دستنوشته ویتگنشتاین. این جملات بیش از هر چیز سرعت بالای رشد فناوری در سالهای آخر قرن بیستم را نشان می دهد. طی چند دهه رویاهای دست نیافتنی بشر با پیشرفت علوم کاملا ممکن شد.

این موضوع فقط مختص به قرن بیستم نیست. مثلا در قرن هفدهم میلادی؛ ریاضیات به صورت عجیبی رشد و توسعه پیدا کرد. نپر ، گالیله، کپلر، پاسکال، دکارت، فرما ، هویگنس، نیوتن و لایبنیتس همه و همه در قرن هفدهم ریاضیات را با سرعت هر چه تمام تر پیش بردند. دلایل رشد سریع علم وفناوری در دوره های خاص تاریخی خیلی چیزهای می تواند باشد.   پژوهشگرانی که زمینه های اجتماعی رشد و توسعه علوم را بررسی می کنند معتقدند که سرعت عجیب در توسعه علم در این دوره ؛ محصول پیشرفت های سیاسی و اجتماعی و اقتصادی بوده است. مثلا گفته می شود جو مساعدتر سیاسی در شمال اروپا و همچنین غلبه بر سرما و تاریکی از طریق ابداع روش هایی برای ایجاد گرما و روشنایی در زمستان های طولانی،  احتمالا از دلیل های عمده انتقال فعالیت های ریاضیات از ایتالیا به سمت شمال اروپا و به عبارتی فرانسه و انگلستان بوده است.

در همین قرن هفدهم ابداع لگاریتم توسط  جان نپر، (البته ابداع لگاریتم به یوبست بورگی دانشمند و ابزارساز سوییسی هم نسبت داده می شود) تحول چشمگیری در تمام ریاضیات و نجوم به وجود آورد. این روش  محاسباتی در سراسر اروپای آن زمان مورد استقبال قرار گرفت و لاپلاس دانشمند بزرگ فرانسوی معتقد بود که اختراع لگاریتم ها؛ با کوتاه کردن زحمات؛ عمر منجمین را دو برابر کرده است. جان نپر در کتابی که در زمان حیاتش منتشر شده بود تلاش می کرد رویدادهای آینده را پیش بینی کند. او از ماشین های جنگی جهنمی گوناگونی نام برده و طرح  و نمودارهای آنها را نیز نقاشی کرده بود.مثلا نوشته که در آینده آتشباری به وجود می آید که قادر به پاکسازی میدانی به محیط ۴ مایل از هر موجود زنده ای با بیش از یک فوت بلندی خواهد بود. ابزارهای دریانوردی، ارابه ای  با پوزه جانداری از آهن به عرصه می آیند که باعث مرگ و ویرانی می شوند. این پیش بینی های دانشمند بزرگ، در جنگ جهانی اول با مسلسل و زیردریایی و تانک تحقق پیدا کرد.

بخش زیادی از توسعه علم و فناوری در دوران اخیر اما محصول جنگ جهانی دوم و بخش دیگری نیز پیامد دوران جنگ سرد  و حتی رقابت تسلیحاتی بوده است. آلمان نازی هیتلری پیشتاز این پیشرفت ها در دنیا بوده است. راکت های مافوق صوت، هواپیمای مجهز به موتور جت، موشک های هدایت شونده، فناوری ردیابی و …  تنها برخی از فناوری های بسیار مدرن عصر جدید بودند که در آزمایشگاه ها و کارخانه های آلمان نازی، حتی در سالهای آخر و منتهی به شکست نیز توسعه می یافت.  من یک بار از بخش های مختلف کمپانی بزرگ بازدید کرده ام. هنشل که سابقه تاسیس آن به سال ۱۸۱۰ میلادی باز می گردد بزرگترین لوکوموتیو ساز اروپا بود. قطعات صنعتی که در این کارخانه تولید می شود اعجاب انگیز است. این کارخانه در زمان جنگ جهانی دوم نقش مهمی در تجهیز نظامی و ساخت تانک و زرهی برای ارتش هیتلر داشت و به همین سبب در ۲۲ اکتبر سال ۱۹۴۳ در بمباران هوایی انگلیسی ها تقریبا با خاک یکسان شد.

فایل پی دی اف این مقاله در مجله دانستنیها

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

عرفان کسرایی| ماهنامه دانشمند، شماره 626، آذر 1394

آیا دانشمندان به فلسفه علم نیاز دارند؟

در یک نگاه  کلی؛ فیلسوفان کسانی هستند که پرسش های فلسفی می پرسند. اینکه پرسش های فلسفی دقیقا چه نوع پرسش هایی هستند و اساسا یک پرسش چه ویژگی های باید داشته باشد تا فلسفی محسوب شود؛ بحث طولانی و دامنه داری است. فیلسوفان برای هر موضوعی دنبال فلسفه می گردند. از دید برخی از آنها حتی خود فلسفه هم فلسفه دارد و عده دیگری حتی بر سر اینکه اصولا  فلسفه یا پرسش های فلسفی وجود دارند یا نه با یکدیگر اختلافات بنیادینی دارند. برخی به سخن منسوب به ارسطو استناد می کنند که می گوید حتی برای رد فلسفه نیز باید فلسفه ورزی کرد! هر چند ممکن است کلمهء فلسفه؛ بسیاری را به یاد سقراط و افلاطون و ارسطو بیاندازد اما موضوعات مورد بحث “فلسفه علم” تقریبا کار زیادی با فلسفه یونان باستان ندارد. نه اینکه با آن بی ارتباط باشد اما فلسفه علم از چیزهایی صحبت می کند که در تاریخ فلسفه اصلا مورد بحث نبوده و به عبارت بهتر نمی توانسته مورد بحث باشد.

فلسفهء علم از چه زمانی آغاز شد؟

به بیان خلاصه؛ فلسفه علم پیامدهای فکری- فلسفی علوم  را از جنبه های گوناگون تاریخی؛ منطقی و روش شناسی تحلیل و بررسی می کند. تحولاتی که پس از قرن ۱۶ و ۱۷ میلادی با ظهور دانشمندانی نظیر گالیله و نیوتن و کپلر آغاز شد و با ماکسول و فارادی و پلانک و هایزنبرگ و اینشتین ادامه پیدا کرد فهم انسان از جهان را به صورت بنیادینی تغییر داد و به عبارت بهتر  زیر و رو کرد. این تحول بزرگ اگرچه در حیطه علم اتفاق افتاد اما تبعات فکری و فلسفی بسیاری نیز به همراه داشت. پای تحولات علمی در زیست شناسی و شیمی ؛ در فیزیک و کیهان شناسی و حتی این این اواخر در ژنتیک و کامپیوتر و … به حیطه فلسفه هم باز شد و پرسش های جدید فلسفی ایجاد کرد که تا پیش از آن وجود نداشتند. مثلا نظریه داروین دربارهء منشاء انسان؛ باور بشر درباره تاریخچه حیات را به صورت انقلابی تحت تاثیر قرار داد و باعث شد انسان در باور خود نسبت به  ماهیت حیات تجدید نظر کند. زمانی که قوانین ترمودینامیک در قرن نوزده میلادی صورتبندی می شد هیچ کس تصور نمی کرد که این معادلات ممکن است در آینده اثر عمیقی بر دیدگاه فلسفی انسان بگذارد. ترمودینامیک اگر چه یک شاخهء علمی بود و به خودی خود ارتباطی به فلسفه نداشت اما می توانست این مساله را تفسیر کند که چرا یک رویداد انجام می شود و یک رویداد دیگر انجام نمی شود. به عبارت ساده تر؛ پاسخ یک پرسش فلسفی اینک در علم پیدا شده بود. یا مثلا زمانی که ادوین هابل در سال ۱۹۲۳ دریافت آندرومدا جایی بیرون از کهکشان راه شیری واقع است؛ انسان دریافت که جهان هستی به مراتب بزرگتر از آن است که تا به حال تصور می کرده است. انتشار نظریه نسبیت اینشتین در سالهای آغازین قرن بیستم پرسشهای فلسفی بسیاری را به همراه داشت. پرسش هایی درباره ماهیت زمان؛ وابستگی یا استقلال آن از فضا و بسیاری مسایل دیگر. در همین قرن بیستم پایه گذاری و توسعه فیزیک کوانتومی به خصوص انتشار  اصل عدم قطعیت هایزنبرگ در سال ۱۹۲۷ بار دیگر به مناقشات فلسفی دامن زد و پرسش های بنیادینی درباره مساله علیت ایجاد کرد. باری! علم؛ پرسش های کهن فلسفی را از گنجه بیرون کشید و پاسخ هایی به آنها داد که قابل اعتمادتر و دقیق تر بودند. پرسش هایی نظیر اینکه آیا ما در یک جهان مکانیکی زندگی می کنیم که رویدادهای آن مانند یک ساعت رومیزی از پیش کوک شده و مطابق یک سری اصول مکانیکی که فیزیک نیوتنی آن را توضیح می دهد پیش می روند؟ آیا زمان واقعا وجود دارد؟ آیا جهان بی انتهاست؟ آیا انسان در اعمال خود اختیار دارد یا بر سراسر زندگی ما جبر حاکم است؟

فلسفه علم در عصر حاضر

توسعه شتاب دار علوم در سده های اخیر و موفقیت های آن در تولید فناوری هایی که زندگی بهتری برای انسان به ارمغان  آورد سبب خوش نامی علم و فعالیت علمی شد. علم توانست منشاء بیماری ها را کشف کند و راهی برای درمان بسیاری از آنها پیدا کند. فناوری به مدد علم توانست خودرو و هواپیما و یخچال و لامپ الکتریکی بسازد؛ به همین جهت ؛ علمی بودن در نظر عموم  مردم ارج و قرب زیادی پیدا کرد و بشر تلاش نمود به فعالیت خود در حوزه های مختلف از تجارت و اقتصاد گرفته تا سیاست برچسب علمی بزند. اینجا بود که ٬فلسفه علم٬ با یک چالش عظیم فکری روبرو شد. چه چیزی علم هست و چه چیزی علم نیست؟ مرز میان علم و غیرعلم کجاست؟ روش علمی چیست؟ داده های علمی تا به چه میزان قابل اعتماد هستند؟  فیلسوفان علم طی دهه های گذشته به این پرسش ها پاسخ های گوناگونی داده اند. حتی خود دانشمندان نیز نسبت به تبعات فلسفی یافته های علمی شان بی تفاوت نبوده اند. مثلا ورنر هایزنبرگ ؛ اروین شرودینگر یا آلبرت اینشتین که از بزرگترین فیزیکدانان سده های اخیر بوده اند؛ خود در بحث های فلسفی فیزیک مشارکت می کردند و به تحلیل و تفسیر پیامدهای فلسفی فیزیک می پرداخته اند. امروزه فلسفه علم با مسایل و چالش های بسیاری روبروست. مثلا پس زمینه فلسفی مساله آگاهی و ذهن؛ که با توسعه هوش مصنوعی وارد فاز جدیدی شده است. قضاوت دربارهء اینکه فلسفه علم در آینده درگیر چه مسایل خواهد بود هنوز زود است. تحولات علم چندان قابل پیش بینی نیستند.

فایل پی دی اف این مقاله در ماهنامه دانشمند