زندگینامه گالیله، اکتشافات و دستاوردهای پدر علم نوین [بخش دوم-پایانی]

گالیله فیلسوف، ریاضیدان، ستاره‌شناس و دانشمند ایتالیایی در سال های 1564 تا 1642 میلادی می‌زیست و در دوران حیات خود اکتشافات متعددی را رقم زد اما با مشکلاتی از سوی کلیسا روبرو شد.

در قسمت اول این مطلب به تولد، تحصیل و برخی از دستاورد ها و اکتشافات این دانشمند پرداختیم. در این بخش به سایر اکتشافات او، مشکلاتی که با کلیسای کاتولیک داشت و پایان زندگی‌اش می پردازیم.

اکتشافات و دستاوردهای گالیله

شاید اغراق نباشد که بزرگ‌ترین مشارکت گالیله در علم را تثبیت رویکرد تجربی بدانیم. برای گالیله، آزمایش اصلی‌ترین روش علم بود. او با دقت مشاهدات خود از مواد را، از حرکت سیارات تا تاب‌خوردن آونگ و سرعت اجسام در حال سقوط، ثبت کرد. او نظریه‌هایی ساخت تا این مشاهدات را توضیح دهند، سپس آزمایش‌ها و مشاهدات بیشتری انجام داد تا نظریه‌هایش را بسنجد.

بعدها در قرن هفدهم، «فرانسیس بیکن»، فیلسوف انگلیسی، روی اهمیت رویکرد روش‌مند و شکاکانه در مطالعات علمی تأکید کرد. بیکن استدلال می‌کرد که تنها راه برای رسیدن به دانش حقیقی این است که اصول و قوانین علمی را براساس مشاهدات پایه‌گذاری کنند، و (حتی ذره‌ای) به استنباط‌ها و گمان‌های اثبات‌نشده تکیه نکنند.

روش بیکنی شامل انجام مشاهدات سیستماتیک برای رسیدن به معلوماتی قابل‌تأیید است. سپس از مجموعه‌ای از این معلومات، اصل‌ها استنتاج می‌شوند، در حالی که با دقت سعی می‌شود تا این اصول کلی فراتر از چیزی نباشند که معلومات به ما می‌گویند. در نهایت، معلومات بیشتری کسب می‌شوند تا پایه‌ای پیچیده‌تر برای دانش فراهم گردد.

از زمان گالیله، که از اشیاء در حال سقوط برای مطالعه شتاب استفاده کرد و با استفاده از آونگ‌ها راه را برای اندازه‌گیری دقیق زمان باز کرد، دانشمندان با استفاده از همین روش به مطالعه و اندازه‌گیری فواصل، زمان، انرژی و حرکت می‌پرداختند و فهم ما از دنیا را متحول می‌کردند.

با این حال، روش علم فیزیک در دهه‌های گذشته تغییراتی کرده است. حالا دانشمندان می‌پذیرند که حقایق تأییدنشده لزوماً اشتباه نیستند. بسیاری از حوزه‌های فیزیک مدرن، برای مثال ماده و انرژی تاریک، همچنان در هیچ مشاهده یا آزمایشی تأیید نشده‌اند؛ اما دانشمندان می‌پذیرند که احتمالاً توضیحاتی برای این پدیده‌ها وجود دارند که هنوز از درک ما خارج هستند و نباید نظریه‌ها را به‌علت غیرقابل آزمایش بودن رد کنیم.

اصول اینرسی

گالیله اصول اینرسی را مطرح کرد. بر این اساس، جسمی که با سرعت ثابت حرکت می‌کند تا زمانی که نیروی خارجی به آن اعمال نشود، به حرکت خود ادامه می‌دهد. بعدها این موضوع به قانون اول نیوتن بدل شد.

هرچند گالیله نمی‌توانست مانند نیوتن به اینرسی به‌عنوان حرکت ثابت جسم روی خط صاف، فکر کند. در عوض، او فکر می‌کرد که اگر به جسمی نیرو وارد نشود، تا ابد به یک حرکت دایره‌ای ادامه می‌دهد؛ درست همان‌طور که اجسام در مدار سیاره‌ها حرکت می‌کنند. در حالی که پس از یافته‌های نیوتن، می‌دانیم که جسم در حرکت دایره‌ای تحت‌تأثیر نیروی گرانش قرار دارد.

نظریه نسبیت

گالیله اولین نظریه نسبیت را ارائه کرد. بر اساس این نظریه، قوانین فیزیک برای مشاهده‌کنندگانی که در خط مستقیم و با سرعت ثابت حرکت می‌کنند یکسان هستند.

روابط نوسان آونگ

گالیله در مورد آونگ متوجه شد که مربع زمان نوسان آونگ با طول آونگ رابطه مستقیم دارد و مستقل از جرم جسم وصل شده به رشته نخ است. گالیله دریافت که آونگ را می‌توان برای محاسبه زمان (مشابه با ساعت ها) به کار برد؛ البته او هیچ‌گاه این موضوع را آزمایش نکرد و تنها به فرزند خود طرحی از یک ساعت را نشان داد.

در زمان گالیله هنوز ساعت اختراع نشده بود و گالیله برای سنجش زمان در آزمایش‌ها از اندازه‌گیری نبض خودش بهره می برد. البته روش دیگری را هم برای محاسبه زمان به کار می برد؛ او میزان آبی را که از یک سوراخ ظرف به مخزن دیگری می‌ریخت اندازه‌گیری می کرد.

تلاش برای اندازه گیری سرعت نور

این دانشمند تلاش کرد سرعت نور را اندازه گیری کند؛ اما در نهایت دریافت که نور بسیار سریع‌تر از آن حرکت می‌کند که قادر به محاسبه آن باشد.

مقایسه مجموعه اعداد طبیعی با مجموعه مربع های این اعداد

مجموعه اعداد طبیعی اعضای بیشتری دارد یا مجموعه مربع های این اعداد؟ پاسخ گالیله غافلگیرتان می کند

گالیله نشان داد که مجموعه اعداد مربع کامل {... ,25 ,16 ,9 ,4 ,1} به اندازه اعداد طبیعی در خود عضو دارد. این در حالی است که در نگاه اول ممکن است تصور کنید تعداد اعضای مجموعه اعداد طبیعی عدد بزرگ‌تری است. این موضوع به نام پارادوکس گالیله مشهور است. او برای اثبات این موضوع می‌گفت از آن‌جایی که هر عدد طبیعی می‌تواند یک زوج مربع داشته باشد، به این ترتیب تعداد اعضای هر دو مجموعه مساوی هستند.

مشکلات گالیله با کلیسا

در دوران گالیله کلیسا به حوزه علم توجه نشان داد و تلاش کرد به نحوی در آن دخالت کند. بر اساس نگرش کلیسا، گفته می‌شد که افراد آزاد هسند در حوزه دانش فعالیت کنند. همچنین اشکالی نداشت اگر تفسیرهای کلیسا از کتاب مقدس را اشتباه برداشت می‌کردند. اما تمامی این‌ها تا زمانی بدون مانع بود که دانشمندان با صدای بلند این موضوعات را اعلام نکنند. به عنوان مثال، این که یک دانشمند برای کمک به محاسبات نجومی فرض می‌کرد زمین به دور خورشید می‌چرخد اشکالی نداشت، اما نباید ادعا می‌کرد که چرخش زمین به دور خورشید یک موضوع واقعی است.

اولین مشکلات گالیله در 1613، زمانی که 49 سال داشت، آغاز شد. او کتاب «یادداشتی درباره لکه‌های خورشیدی» را منتشر کرد که در آن به تشریح لکه‌های تاریک روی خورشید می‌پرداخت. او همچنین این ایده را پیشنهاد داده بود که، بر خلاف تصور معمول آن زمان، این زمین است که به دور خورشید می‌چرخد و در واقع زمین در مرکز جهان قرار ندارد.

این موضوع بر اساس نظریه مرکزیت کوپرنیک مطرح شده بود. «نیکلاس کوپرنیک»، ستاره‌شناس لهستانی-آلمانی در سال 1543 در نظریه خود موضوع خورشید-محوری را مطرح کرده بود. حتی ۱۸ قرن قبل‌تر از او، ارسطو، فیلسوف یونان باستان، این موضوع را مطرح کرده بود. کارهای کوپرنیک به خوبی در میان دانشمندان پذیرفته شده بود اما کلیسا هرگز اجازه نداد که کتاب‌های او در دسترس عموم قرار بگیرند.

در سال 1615، گالیله نوشت که جملات کتاب مقدس باید بر اساس دانش مدرن تفسیر شوند. در 1616 کلیسا پا را فراتر گذاشت و علاوه بر عدم تأیید کتاب کوپرنیک، تصمیم به ممنوعیت آن گرفت. اما در 1620، پس از اعمال ویرایش در مطالب کتاب، در نهایت کتاب به تأیید کلیسا رسید. در این ویرایش کتاب، هر جمله‌ای که کوپرنیک درباره مرکزیت خورشیدی نوشته بود، حذف شد یا تغییر کرد. اما درنهایت، با وجود تغییرات نهایی، این کتاب در هیچ کشوری که کلیسای کاتولیک در آن قدرت داشت، منتشر نشد.

در 1632، کلیسای فلورانس اجازه انتشار کارهای جدید گالیله را داد اما کلیسای رم از چنین کاری خودداری کرد. نام کتاب جدید «گفتگویی در باب دو سامانه بزرگ جهان» بود و گالیله در آن استدلال‌هایی برای دفاع از ایده سیستم خورشید-محور مطرح کرده بود.

این کتاب متشکل است از گفتگویی میان یک دانشمند ارسطویی و یک دانشمند کوپرنیکی که در آن گالیله سعی می‌کند موضعی وسط‌گرایانه بگیرد. کلیسا این اجازه را به دانشمندان می‌داد که چنین کتاب‌هایی منتشر کنند. با این حال، نوع گفتگوی میان این دو کلیسا را فریب نداد. شخصیتی که طرفدار جهان‌بینی ارسطویی است، در برابر نبوغ شخصیت کوپرنیکی هیچ حرفی برای گفتن ندارد. حتی برخی از اطرافیان پاپ به او القا کردند که شخصیت ارسطویی تصویری از خود پاپ است.

به همین علت، اندکی بعد در 1633 گالیله به رم احضار شد تا به اتهام کفرآمیز بودن کتاب مورد پرسش قرار بگیرد.

گالیله مورد بازجویی قرار گرفت و تهدید به شکنجه شد اما اتهام کفرآمیز بودن مطالب کتاب خود را رد و حمایت از ایده منظومه شمسی با مرکزیت خورشید را انکار کرد. اما او در نهایت به حبس ابد محکوم شد چرا که گفته می‌شد به شدت مشکوک به ارتداد است. با این حال بعدها محکومیتش به بازداشت خانگی تقلیل داده شد. دلیل این تخفیف نیز به کهولت سن او مرتبط بود. به دنبال محکوم شدن این دانشمند، تمامی کتاب‌های او از جمله گفتگویی در باب دو سامانه بزرگ جهان ممنوع اعلام شدند.

از سوی دیگر، در کشورهای دیگری از جمله بریتانیا، هلند، آلمان، اسکاتلند، سوئیس و تمامی کشورهای منطقه اسکاندیناوی که کلیساهای کاتولیک در آنها چندان قدرتمند نبود، مطالعه کتاب‌های گالیله برای همگان آزاد بود.

با این حال چندی قبل مورخان نامه ای را کشف کردند که از تلاش گالیله برای عقب‌نشینی از موضعش در مقابل کلیسای کاتولیک خبر می‌داد. این نامه به ارائه استدلال‌هایی درباره چرخش خورشید به دور زمین می‌پرداخت. هنگامی که نسخه‌ای از نامه برای بررسی‌های بیشتر به دادگاه رم فرستاده شد، گالیله ادعا کرد که زبان نامه عوض شده تا او را در تقابل با کلیسا نشان دهند. اما کشف جدید نشان می‌دهد که خود گالیله زبان نامه را تغییر داده بود تا به این ترتیب از مجازات های شدیدتر در امان باشد.

بازداشت خانگی، دو علم جدید و پایان زندگی

گالیله برای هشت سال (بر اساس برخی منابع نُه یا 10 سال) در خانه خود در نزدیکی شهر فلورانس محبوس بود. با این حال، در این دوران اجازه پذیرفتن ملاقات کنندگان را داشت. این دانشمند در سال 1638 شاهکار خود را منتشر کرد: «مباحثات و اثبات‌های ریاضی در ارتباط با دو علم جدید» (Discourses and Mathematical Demonstrations Relating to Two New Sciences).

این کتاب پس از اینکه از ایتالیا به طور قاچاق خارج شد، به هلند رسید و در آنجا چاپ و منتشرگشت. کتاب شامل بیشتر آن مواردی بود که گالیله در طول سال‌ها آزمایش کرده بود یا درباره آن‌ها نظریاتی پرداخته بود.

در نهایت گالیله در 8 ژانویه 1642، در حالی که 77 سال داشت و در بازداشت به سر می‌برد، در گذشت. با گذشت زمان، کلیسای کاتولیک از موضع خود کوتاه آمد و شروع به برداشتن ممنوعیت برخی از کتاب‌های گالیله کرد یا اجازه داد برخی از نسخه های ویرایش‌شده آنها منتشر شود. اما تا سال 1835 طول کشید تا کلیسا آنچه را که گالیله ادعا کرده بود تأیید کند.

در این مقاله زندگینامه گالیله، پدر علم نوین را خواندیم. همچنین در خلال مطالب این زندگینامه مختصر، با اکتشافات، اختراعات و دستاوردهای علمی این دانشمند بزرگ آشنا شدیم.

گالیله دستاوردهای بزرگی در اکثر شاخه‌های بزرگ علم فیزیک، از جمله مکانیک، داشت. او با اختراع و به‌کارگیری تلسکوپ نگاه ما را به عالم و طبیعت به‌کلی دگرگون کرد و به علت همین دگرگونی وارد یک نزاع بسیار بزرگ و تراژیک با کلیسا شد.

پرسس‌های متداول