مقدمه

يونانيان با تقسيم بندي گنبدهاي آسمان براي هر يک از سيارات گنبدي خاص قايل بودند. نخستين کشفيات فيزيکي هنگامي صورت گرفت که تلاش گسترده اي براي برهاني کردن رياضيات آغاز شده بود. در اين زمان الکتريسيته و مغناطيس جدا از يکديگر کنجکاوي انسان را برانگيخت. ذرات تشکيل دهنده ي جهان تقسيم بندي شد و نظريه ي اتمي ماده مطرح و اتر به عنوان عنصر کامل، اين تقسيم بندي را تکامل بخشيد. کروي بودن شکل زمين بطور مستدلل اثبات و حرکت دوار کاينات به دور زمين که تصور مي شد دايره منحني کامل است، از بديهيات محسوب مي شد. منطق قياسي کشف گرديد و تمام افکار و نظريات علمي را تحت تاثير خود قرار داد.
استفاده از هندسه در نجوم آغاز شد. فاصله ي زمين تا تا ماه و خورشيد محاسبه و نظريه زمين مرکزي زير سيوال رفت. اما همچنان اعتقاد عموم بر آن بود که زمين مرکز جهان است.
دستگاه زمين مرکزي تحت تاثير تقدس دايره ها حرکت پيچيده ي سياره ها را با استفاده از مدارهاي تدوير توجيه کرد. مکانيک يوناني بر اساس نظريه زمين مرکزي بخوبي علت سقوط اجسام به طرف زمين را توجيه مي کرد. يونانيان حرکت مستقيم نور را بيان و به تشريح خواص آينه ها پرداختند. اما منطق قياسي چنان بر افکار علمي آنان تسلط داشت که فيزيک يوناني را به بن بست کشيد.

1-1 نخستين انديشه هاي علمي

انسان به دليل ارتباط مستقيم و تنگاتنگي که با طبيعت دارد از همان آغاز تفکر و تعمق خويش به پديده هاي طبيعي نظر داشت و برداشت هاي معيني از آنها به عمل مي آورد. طبعاً آسمان که از آن باران، برف و نور به انسان مي رسيد و نيز ستارگان شفاف در آن ديده مي شد، جزء نخستين برداشت هاي انسان بود و در نتيجه اولين اظهار نظرهاي علمي در خصوص اين پديده لايتناهي بوسيله انسان به عمل آمده است. در اين راستا اولين نظريه هاي علمي توسط يونانيان ارايه شده است.
در آسمان هيچ چيزي نيست که در يک نگاه ساده، خيلي دور به نظر برسد. بنابراين در نخستين برداشتها از جهان، طبيعي است که گمان شود آسمان سايبان محکمي است که اجسام درخشان آن، همچون دانه هاي الماس، بر سقف آن چسبيده اند. اين چنين بود که يونانيان باستان عقيده داشتند که آسمان بر شانه هاي اطلس رب النوع يوناني قرار دارد.
اسطوره هاي يوناني دلالت بر آن داشت که که آسمان از يکي دو متري بالاي قله کوه ها چندان بالاتر نيست. در قرن ششم تا چهارم پيش از ميلاد، اخترشناسان يوناني بوجود تنها يک سايبان شک کردند. زيرا در اوضاع نسبي ستارگان ثابت که به برداشت آنان حول زمين حرکت مي کردند، ظاهراً تغييري نمي ديدند، اما اوضاع نسبي خورشيد، ماه و پنج سياره عطارد، زهره، مريخ، مشتري و زحل تغيير مي کرد. بنابراين مسلم بنظر مي رسيد که سياره ها نمي توانند به گنبد ستارگان متصل باشند.
يونانيان فرض کرده بودند که هر سياره در يک گنبد نامريي اسقرار يافته است و گنبدها يکي روي ديگري جا گرفته است. بر اين اساس نزديکترين گنبد از آن ماه است که تندترين حرکت را دارد. پس از آن به ترتيب گنبدهاي مربوط به عطارد، زهره… و خورشيد قرار دارند.
کاملاً طبيعي است که با چنين طبقه بندي پرسش هايي در مورد ابعاد جهان و موقعيت زمين و شکل و همچنين اجزاي تشکيل دهنده آن پيش آيد. احتمالاً اين پرسش ها زماني شکل گرفت که روشهاي تجربي رياضيات ديگر کفايت نمي کرد. بنابراين مي توان حدس زد هنگامي که اين سيوال پيش آمد که چرا قطر دايره آنرا نصف مي کند، تفکر در مورد مسير حرکت سيارات نيز اوج گرفت. شايد منطقي باشد که کوشش براي برهاني کردن رياضيات را با پيدايش نخستين نظريه هاي فيزيکي همزمان بدانيم، اين تصور زماني قوت بيشتري مي گيرد که مي بينيم نخستين کشفيات ثبت شده رياضي و فيزيکي متعلق به يک نفر است. تالس ملطي اولين فرد شناخته شده اي است که کشفيات رياضي و فيزيک به او نسبت داده شده است.

2-1 الکتريسيته و مغناطيس

در حدود 600 سال قبل از ميلاد تالس ملطي متوجه شد که هرگاه صمغ فسيل شده اي که در سواحل بالتيک يافته بود، که ما امروز آنرا کهربا مي ناميم و در آنروز الکترون Elektron ناميده مي شد، با يک قطعه پوست مالش داده شود، مي تواند پر، نخ يا کرک را بخود جذب کند.
همچنين کلمه ي ماگنت Magnet به معني آهنربا از يک شهر قديمي يونان بنام ماگنيا Magnesia که در نزديکي آن نخستين سنگ آهنربا کشف شده بود، گرفته شده است. آهنربا اکسيدي از آهن است که خواص مغناطيسي يعني آهنربايي دارد. گفته شده است که تالس نخستين کسي بود که خواص آنرا تشريح کرده است. گفته اند که تالس در سال 585 قبل لز ميلاد وقوع کسوفي را پيشگويي کرد و کسوف به وقوع پيوست.

3-1 عناصر تشکيل دهنده ي جهان - اتم

اميدوکس در حدود سال 480 قبل از ميلاد نظر داد که زمين از چهار عنصر خاک، هوا، آّ و آتش تشکيل شده است. يونانيان در باره ي اين موضوع بحث مي کردند که آيا مي توان ماده را به اجزايي کوچکتر و هر جزء را به جزء کوچکتر و باز هم کوچکتر تقسيم کرد و اين عمل تجزي را تا بينهايت ادامه داد؟ يا اينکه اين عمل تجزيه محدود است؟ دوموکريتوس در حدود 45 قبل از ميلاد محدود بودن عمل تجزيه را بيان کرد. وي اظهار داشت همه ي اجسام از ذره ي غير قابل تجزيه اي به نام اتم Atom تشکيل شده است. اتم در يوناني به معني غير قابل تقسيم است. وي حتي نظر داد که مواد متفاوت از اتمهاي مختلف يا ترکيبات آنها ساخته شده است و با تغيير آرايش اتمها مي توان ماده اي را به ماده ي ديگر تبديل کرد. ارسطو و ساير فلاسفه رواقي نظريه دموکريتوس را نپذيرفتند، ايشان اعتقاد داشتند که فضا و ماده بصورت پيوسته است، يعني مي توان يک قطعه از ماده را بدون حد و مرز به قطعه هاي کوچک و باز هم کوچکتر تقسيم کرد، بي آنکه به ذره ي غير قابل تقسيمي برسيم. در مورد عناصر تشکيل دهنده ي جهان ارسطو تصور مي کرد، در آنسوي لايه هاي آب، هوا، خاک و آتش، عنصر کامل و غير زميني ديگري وجود دارد که وي آنرا اتر Ether در يوناني به معني پنجم ناميد. در اين تقسيم بندي جايي براي عدم وجود نداشت. در ضمن انتهاي هيچکدام از لايه ها مشخص نبود.

4-1 نجوم

يونانيان عقيده داشتند که زمين به شکل کره است. فيثاغورس اولين کسي بود که کروي بودن زمين را در سال 525 قبل از ميلاد بيان کرد. اما نخستين استدلال ها در مورد کروي بودن زمين منصوب به ارسطو است. وي در کتاب در باره ي افلاک نوشت، زمين جسمي کروي است و نه يک سطح صاف و براي اين ادعا دو دليل آورد. نخست آنکه او دريافته بود که ماه گرفتگي به دليل قرار گرفتن زمين بين ماه و خورشيد است، چون سايه زمين بر روي ماه همواره گرد است، پس زمين بايد کروي باشد که سايه اش دايره مي شود. دومين دليل اين بود که يونانيان طي سفرهاي خود متوجه شده بودند که ستاره شمال، در مناطق جنوبي پايين تر از نواحي شالي در آسمان ظاهر مي شود، و چ.ن ستاره شمال بر فراز زمين ظاهر مي شود، اين جابجايي تنها در صورتي مي تواند رخ دهد که زمين کروي باشد.
ارسطو به محاسبه محيط دايره استوا پرداخت و رقم چهارصد هزار استاديم را به دست آورد که با احتساب هر استاديوم يکصد و هشتاد متر، رقم به دست آمده تقريباً دو برابر رقم پذيرفته شده ي کنوني است.
ارسطو عقيده داشت که زمين ثابت و مرکز جهان است و خورشيد، ماه و سيارات و ستارگان در مدارهاي کروي دور زمين مي چرخند و بيش از پيش به تثبيت اين عقيده يونانيان پرداخت که کره شکل کامل است.
آريستاخوس، رياصيات را در نجوم به کار برد. وي با استفاده از ابزاهاي ابتدايي در حدود 280 قبل از ميلاد به محاسبه فاصله ي زمين و خورشيد پرداخت. آريستاخورس متوجه شد که انحناي سايه زمين، وقتي از ماه مي گذرد مي بايستي ابعاد نسبي زمين و ماه را نشان دهد. وي پس از محاسبه ي فاصله زمين و ماه و تشکيل مثلث قايم الزاويه فرضي، هنگاميکه ماه در تربيع اول بود، فاصله زمين تا خورشيد را تعيين کرد. بنظر وي خورشيد تقريباً بيست برابر دور تر از ماه قرار داشت. هرچند ارقام به دست آمده درست نبود، ولي آريستاخورس نتيجه گرفت که خورشيد بايد حداقل هفت برابر بزرگتر از زمين باشد. وي با غير منطقي بودن گردش خورشيد بزرگ به دور زمين کوچک، نظر داد که زمين بايد به دور خورشيد بگردد. البته نظر آريستاخورس پذيرفته نشد. چون وي نظريه خورشيد مرکزي منظومه شمسي را ارايه داد، امروزه به عنوان کپرنيک عهد باستان شناخته مي شود.
اراتستن در حدود 240 قبل از ميلاد متوجه شد که روز اول تابستان در آسوان، خورشيد در بالاي سر است و در اسکندريه که 800 کيلومتر با آن فاصله دارد، در بالاي سر نيست. وي نظر داد که سطح زمين بايد نسبت به خورشيد، انحنا داشته باشد. وي با استفاده از طول سايه اي که هنگام ظهر اول تابستان در اسکندريه تشکيل مي شود، و مقايسه ي آن با طول سايه در روز اول تابستان در آسوان و با استفاده از هندسه خطوط مستقيم، انحناي زمين را با فرض کروي بودن آن حساب کرد. در نتيجه محيط و قطر زمين را تعيين کرد. ارقامي که آراتستن به دست آورد، 12800 کيلومتر براي قطر زمين و چهل هزار کيلومتر براي محيط زمين بود که تقريباً با اعداد مورد قبول امروزي مطافقت دارد.
هيپارخوس در حدود 150قبل از ميلاد و با استفاده از روش آريستارخوس به محاسبه فاصله ي زمين و ماه پرداخت. وي فاصله زمين تا ماه را سي برابر قطر زمين به دست آورد. اگر قطر زمين را مطابق رقم اراتستن در نظر بگيريم، فاصله زمين تا ماه که هيپارخوس حساب کرد برابر 384000 کيلومتر مي شود که تقريباً درست است. همچنين هيپارخوس گزارشي از انحراف ماه و خورشيد از حرکت دايره اي داد است. چون ماه در مدار خود به دور زمين گاهي در شمال استوا و گاهي در جنوب استوا است، سبب اين انحراف مي گردد. هيپارخوس با اشاره به اين امر بدون ذکر دليل، اظهار داشت که اين انحراف سبب مي شود که خورشيد در هر سال حدود پنجاه ثانيه قوسي در سمت راست مشرق به نقطه اعتدال مي رسد. چون به اين ترتيب در هر سال نقطه اعتدال جلوتر مي آيد، هيپاهرخوس اين تغيير مکان را تقديم اعتداليون ناميد که هنوز هم به همان نام شناخته مي شود.
اخترشناسان بعدي از هيپارخوس تا بطلميوس حرکات اجرام آسماني را بر مبناي اين نظر مورد مطالعه قرار دادند که زمين ساکن و مرکز جهان است. ماه در 384000کيلومتري آن و اجسام ديگر آسماني دورتر و در فاصله اي نامعين از آن هستند. چون دايره را منحني کامل مي پنداشتند، نتيجه مي گرفتند که تمام اجرام آسماني بايستي در مسيرهاي دايره اي به دور زمين بچرخند. اما مشاهدات آنها که از کشتيراني و تدوين تقويم برخاسته بود، نشان مي داد مسير سياره ها دايره هاي کاملي و ساده اي نيستند. بنابراين هنگاميکه بطلميوس دستگاه زمين مرکزي خود را تنظيم کرد، مسير سياره ها را در ترکيبي از دايره هاي پيچيده نشان داد.

5-1 دستگاه زمين مرکزي بطلميوس

بطلميوس در حدود 150 ميلادي رساله ي پر نفوذي به نام سونتارکنس ماتماتيکا يا مجموعه ي رياضي نوشت. هر چند اين رساله بر نوشته هاي هيپارخوس مبتني است، اما به خاطر فشردگي و زيبايي چشمگيرش مورد توجه قرار گرفت. شارحين بعدي براي متمايز ساختن آن از آثار کم اهميت تر صفت مجيسته يا مجسطي به معني بزرگترين را به آن منسوب کردند.
مترجمين عرب زبان حرف تعريف ال را پيشوند کردند و آنرا المجسطي ناميدند.
بطلميوس در المجسطي پديده هايي را بررسي مي کند که بستگي به کرويت زمين دارند. سپس دستگاه زمين مرکزي نجوم را طرح ريزي مي کند که قريب به 1500 سال مورد پذيرش عموم بود. المجسطي قديمي ترين کوشش مجدانه در راه تبيين حرکت شناسي منظومه شمسي است. اما در توجيه حرکتهاي پيچيده ي سياره ها که فاصله ثابتي با زمين ندارند، روي مدارهاي دايره اي عاجز بود. بنابراين مفهموم مدارهاي تدوير را بکار گرفت.
طبيق اين نظريه هم سياره روي دايره اي حرکت مي کند که مرکز آن به نوبه ي خود روي دايره اي به مرکز زمين حرکت مي کند. بطلميوس مجبور شد به انواع ديگر مدار هم توسل جويد، اما هر کدام از اينها نيز دايره تقدس خود را به عنوان شکل اصلي حرکات سياره ها حفظ کرد.

6-1 مکانيک يوناني

هرچند مکانيک يوناني به انديشه هاي ارسطو خلاصه نمي شود، اما نظريه هاي وي تاثيري بس عميق بر افکار انديشمندان براي قرون متمادي داشت. ارسطو ادعاي رياضيدان بودن نداشت، اما تسلطي خارق العاده بر روشهاي رياضي داشت و سازمان دهنده ي منطق قياسي بود.
هراکليدس در 350 سال قبل از ميلاد گفت: تصور اينکه زمين به دور خورشيد مي گردد بسيار ساده تر از اين تصور است که تمامي گنبد آسمان به دور زمين مي چرخد. اما اين گفته مورد پذيرش ارسطو واقع نشد. ارسطو بيش از هر کي ديگري اسير دستگاه منطق قياسي که خود بوجود آورنده اش هست بود.
با توجه به اينکه ارسطو اعتقاد داشت زمين مرکز جهان است، بخوبي مي توان ديدگاهش را در باره ي علت سقوط اجسام بر سطح زمين توجيه کرد.به اعتقاد ارسطو هر شيي به اصل خويش باز مي گردد و مکان واقعي خود را جستجو مي کند. چ.ن سنگ از جنس خاک است به طرف زمين سقوط مي کند و چون دود از جنس آتش است به طرف هوا صعود مي کند. در مورد سقوط آزاد اجسام گفته است که اگر دو جسم با سنگيني مختلف را از فاصله ي معيني رها کنيم، جسم سنگين تر زودتر به زمين مي رسد. اين برداشت نمي توانست علت همه حرکت ها را توجيه کندّ اما دليل سکون اجسامرا توجيه مي کرد. به اعتقاد ارسطو نيروي خارجي عامل حرکت بود. وي در اين مورد چنين گفته است: جسم متحرک هنگامي به حالت سکون در مي آيد که نيرويي که آنرا در امتداد خود به حرکت واداشته است، ديگر نتواند بر آن اثر کند و آنرا براند.
بنابراين به برداشت ارسطو نيروي خارجي عامل حرکت بود و در غياب نيروي خارجي همه ي اجسام به حالت سکون در مي آمدند.

7-1 نور

فلاسفه ي يونان اعتقاد داشتند همانگونه که چوب دستي يک نا بينا به مانعي برخورد مي کند و آنرا براي وي مشخص مي کند، پرتوهاي نور نيز از چشم خارج شده به اجسام برخورد مي کنند و با بازگشت به چشم آنها را نمايان مي سازد. اما نظريه ديگري نيز در مورد حرکت و منشاء آن وجود داشت. برخي اعتقاد داشتند نور از اجسام فروزان منتشر مي شود و به چشم مي رسد افلاطون از خميدگي ظاهري اجسام در خاليکه که بخشي از آن در آب فرو رفته، سخن گفته است. اقليدس انتشار مستقيم نور و قانون بازتابش آن را بيان کرده است. ارشميدس از خواص آينه ها سخن گفته است. هرون نيز به تشريح خواص آينه ها پرداخته و مسايلي راجع به ساختن آينه ها با خواص معين را بيان کرده است. وي حتي طرز ساختن آينه هايي را که بوسيله آن شخص بتواند پشت سر خود را ببيند، و يا وارونه ديده شود ارايه کرده است. همچنين هرون به تشريح اين امر پرداخته که نور کوتاهترين مسير بين دو نفطه را مي پيمايد. بطلميوس شکست نور را مورد بررسي قرار داد و به اندازه گيري زاويه تابش و باز تابش همت گماشت.

بن بست فيزيک يوناني

يناونيان دانشي را که با زندگي روزمره ارتباط داشت کم ارزش مي شمردند. ولي در رياضيات موفقيت چشمگيري کسب کردند. رياصياتي که به اعتقاد آنان بر اساس يک سري اصول بديهي شکل گرفته بود و ساير قضايا را بوسيله منطق قياسي استنتاج مي کردند. يونانيان چنان دلباخته ي آن شدند که قياس را تنها وسيله ي معتبر کسب دانش مي پنداشتند. اما مي دانستند. که قياس براي پاسخگويي به برخي از پرسش ها کافي نيست. مثلاً فاصله دو شهر را بوسيله قياس نمي توانستند به دست آورند، بلکه بايد اندازه گيري مي کردند. هرگاه که لازم بود، طبيعت را مشاهده مي کرند، ولي اين امر با رقبت انجام نمي گرفت. در هيچ جا ثبت نشده که ارسطو دو سنگ ناهم وزن را بسوي زمين رها کرده باشد تا نظر خود را بيازمايد. آزمايش کردن به نظر يونانيان کاري بيهوده و معارض با زيبايي قياس خالص بود و از ارزش آن مي کاست.
اعتقاد به ارزش قياس که بر بديهيات پايه گذاري شده بود، سرانجام به لبه پرتگاهي رسيد که راهي براي عبور نداشت. کشفيات بيشتري براي رياضيات و فيزيک مطرح نبود. همه را به اين راضي مي کردند که بگويند ارسطو چنين گفته است و يا اقليدس گفته است. بنابراين دستگاه زمين مرکزي بطلميوس توام با نظريه هاي فيزيکي ارسطو که اکثراً با تناقض همراه بود، براي توجيه جهان کافي مي پنداشتند.
دانشمندان اسلامي نيز که دست آوردهاي علمي يونانيان را در طول قرون وسطي حفظ کردند، و داراي کشفيات مهمي نيز مي باشند، نتوانستند بگونه اي منسجم عمل کنند. هرچند خيام را مي توان نخستين کسي دانست که اصل توازي اقليدس زا زير سيوال برد، اما بعد مدتي به فراموشي سپرده شد.
جاي بسي تاسف است که جمشيد کاشاني و ملا باقر يزدي به اثبات قضيه اي در رياضيات پرداختند که صدها سال قبل از ايشان توسط کمال الدين فارسي ثابت شده بود. که نشان از بي اطلاعي مجامع علمي ايرانييان از کارهاي يکديگر بود.
سرانجام متفکران رنسانس در برابر نظريه هاي قديم فلسفه ي طبيعي که ديگر قانع کننده نبود، چشم انداز جديدي گشودند که در فصل بعدي مورد بحث قرار خواهد گرفت.
منبع:http://www.academist.ir
/خ