با مطالعه تاريخ نجوم مي توان سير تکاملي اين علم عظيم را به نظاره نشست . تاريخ نجوم به ما نشان مي دهد براي درک هر موضوع بايد به جستجو پرداخت و از هر سوالي براي يافتن حقيقتي جديد استفاده کرد . همانند نيوتن که از افتادن سيب و چرايي ساده ، قوانين را کشف کرد که جهان را به شگفت واداشت .
ما در اين مطالب به سير تکامل درک انسان ازجهان ، و نقش دانشمندان در تبين ان مي پردازيم ... درکي که از تصور قرص زمين بر روي اقيانوسي عظيم در باستان شروع شده و تا نقطه اي که ما مي فهميم در گوشه اي کوچک از اين جهان قرار داريم مي رسد.
درک انسان از جهان
طبق تصورات اوليه ، عالم صفحه اي مسطح مي نمود که بر اقيانوسي از اب شناور بود .چنين افکاري بدليل نبود سفرهاي طولاني و کشف دنياي اطراف به وجود امده و تا مدتها در اذهان باقي مانده بود. با مطالعه سنگ نوشته هاي به جا مانده از ان دوران متوجه تصورات بشر ان زمان در مورد محيط پيرامون خود خواهيم شد .
اين سنگ نوشته ها زميني را توصيف مي کرد که توسط گنبدي فلزي از اتش پشت ان محافظت مي شد و ستارگان هم چيزي جز شکاف هاي نور از سوراخ هاي بوجود امده در گنبد نبود.
اين تصورات تا زماني که دانشمندان بزرگي چون ارسطو و فيثاغورس با دلايلي دقيق پي به کروي بودن زمين بردند ادامه داشت . اين دلايل عبارت بود از :
- شکل سايه زمين بر روي ماه دايره بود
- بادبان کشتي ها زودتر از خود کشتي در اقيانوس ديده مي شد
- با سفر به عرض هاي جنوبي ارتفاع ستاره قطبي کمتر مي شد
کروي بودن زمين باعث شد نگاه انسان به عالم دگرگون شود . حال مي شد خورشيد را در مداري شناخت که بدور زمين در گردش بود و ستارگان هم کور سوهايي بر گنبدي عظيم ثابت بودند . سيارات که مشخصه اصلي انها سيار بودنشان بود نيز در مدارهايي جداگانه بدور زمين در گردش بودند. با اين همه هنوز تصور قطعي و مسلم بر ثابت بودن زمين دلالت داشت . زميني که مرکز عالم شناخته شده و همه کواکب بدور ان در گردش بودند.
اراتستن از جمله دانشمنداني بود که توانست با استفاده از سايه شاخص بر روي زمين در مکانهاي مختلف محيط زمين را اندازه بگيرد .
يکي ديگر از بزرگترين دانشمندان ان عصر که قوين به نظريه زمين مرکزي اعتقاد داشت ارسطو بود . اون سيارات را در مدارهايي به دور زمين کروي تصور کرده بود و گردش انها را حاصل از حرکت خودشان مي دانست نه چرخش زمين . بعد از او دانشمندان زيادي با مشاهده اسمان به اين نتيجه رسيدند که زمين در حال چرخش بدور خود است نه انها . حتي در اين بين اريستارخوس خورشيدرا مرکز منظومه دانست و زمين و ديگر سيارات را در حال چرخش بدور ان تصور کرد. ولي بدليل درک نادرست نظريه ارسطو اين ايده کنار گذاشته شد. انها اين دليل را که اگر خورشيد مرکز منظومه باشد و ما بدورش بگرديم پس بايد ستارگان دور دست نيز تغيير زاويه بدهند را دليل اصلي براي مخالفت مي دانستند . همان تغييري که ما ان را امروزه اختلاف منظر ستاره اي مي ناميم ولي در ان دوران وسايل رصد کاملي براي اين مشاهده چنين تغييري وجود نداشت .
يکي ديگر از دانشمندان مهم ان عصر هيپارخوس است که با روش هاي رصد بسيار عالي سهم بزرگي در علم نجوم ايفا مي کند . او با مشاهده 1000 ستاره و طبقه بندي ان بر اساس درخشندگي ظاهريشان ، اولين کاتالوگ سيستماتيک ستارگان را بوجود اورد . او درخشان ترين ستاره را قدر اول و کم نورترينشان را قدر ششم ناميد. ما امروزه نيز با کمي تغيير از همين طبقه بندي براي درخشندگي ستارگان استفاده مي کنيم . هيپارخوس بدون هيچ تلسکوپي توانسته بود تغيير در اندازه خورشيد را در طول سال مشاهده کند و چون نظريه نادرست ارسطو همچنان وجود داشت او براي مدار خورشيد مدل جديدي را ابداع کرد . مدار خورشيد را به نام فلک حامل و دايره اي کوچک در مدار اصلي را به نام فلک تدوير بنيان نهاد . تا بدين وسيله دور و نزديک شدن و تغيير اندازه خورشيد را توضيح دهد .
اين افلاک را مي شد براي ماه نيز در نظر گرفت . اما بطلميوس يکي از اخرين دانشمندان مکتب اسکندريه که شامل دانشمندان ذکر شده بود با مطالعه حرکت هاي سيارات که در بعضي از اوقات حرکتي رو به عقب داشتند دست به ايده اي جديد زد . او براي تمام سيارات کشف شده مانند خورشيد فلک حامل و فلک تدوير را متصور شد که با توجه به فکر مرکزيت و ثابت بودن زمين بيشتر مشاهدات را نيز توضيح مي داد . او براي زهره و عطارد که چندان از خورشيد دور نمي شدند فلک هاي تدويري هم مرکز با خورشيد در نظر گرفت که تمام مشکلات قبل در مورد تفاوت رصد با محاسبات را کامل مي کرد .
اين مدل که به مدل بطلميوسي شهرت يافت يکي از اخرين نظريات علوم کلاسيک و فلسفه بود که توانست براي 1300 سال دوام بياورد .اما يکي از دلايل ماندگار شدن چنين تصور غلطي درست بودن پيش بيني مکان سيارات براي مدت کوتاه بود و اينکه افکار مذهبي در مقابل هر گونه نظريه اي غير از اينکه زمين مرکز عالم باشد ايستادگي مي کرد . اما بعد از طي ساليان دراز تصحيحات زيادي که در اين مدل بوجود امد ان را بيش از پيش دست و پاگير کرد و در چنين فضايي بود که دانشمندان عصر جديد و نظريات عصر جديد ظهور کرد .
كپرنيك بنيان گذار اختر شناسي نوين
كپرنيك طي سي سال تلاش كتابي شش جلدي در مورد مدل خورشيد مركزي تاليف كرد . اما اختلافات سياسي و مذهبي ان زمان باعث شد انتشار اين كتاب به عقب بيافتد .او مشاهده نشدن اختلاف منظر ستارگان را كه بزرگترين نقص در ايده خورشيد مركزي بود با اين دليل كه ستارگان بسيار از زمين دور هستند و در نتيجه اختلاف منظري نداريم رد كرد ، همچنين توانست طلوع و غروب خورشيد را به درستي با گردش زمين بدور خورشيد توضيح دهد .
با اين حال كپرنيك در نظريات خود فلك هاي تدوير را براي توضيح حركت رجعي سيارات كنار نگذاشت ، چون معتقد بود كه سيارات حركتي يكنواخت در مدارشان بدور خورشيد دارند ، اما مشاهدات دقيقتر نشان داد سيارات علاوه بر حركت رجعي گاهي تند تر و گاهي كندتر در مدار گردش مي كنن . كپرنيك براي حل اين مشكل فلك هاي تدويري را بر روي فلك هاي تدوير ديگر تصور كرده بود كه مي توانست اين مشاهدات را توضيح دهد .
نظريات كپرنيك براي 200 سال دوام داشت و ايده هاي او توانسته بود مشاهدات ان دوران را به خوبي توجيح كند ، اما با گذشت سالها و پيشرفت زياد در ساخت ابزار و دقيقتر شدن در رصد اسمان مجهولات بيشتري پيش روي انسان ها قرار گرفت. در اين دوران بود كه دانشمند دقيق و صبوري به كمك علم امد .
تيكو براهه ، رصد گر دقيق
تيكو براهه با ساخت ابزارهاي دقيقتر به مشاهده اسمان پرداخت .دقت او در رصد باعث شد او اولين كسي باشد كه يه نواختر را مشاهده كند .او با اثبات اينكه دنباله دارها پديده هاي غير جوي و فراتر از مدار ماه است نشان داد كه جهان حالتي پويا و تغيير پذير دارد.
يكي از بزرگترين كارهاي تيكوبراهه ثبت موضع 777 ستاره با دقت يك دقيقه بود . وي موضع سيارات را در تمام شبها ثبت مي كرد. سند هاي ثبت شده اش كار را براي دانشمندان بعد از او هموار كرد . يكي از اين دانشمندان كه دستيار او در رصد خانه بود توانست راهش را ادامه داده و نگاه بشر را به جهان هستي بسيار تغيير دهد .
كپلر
كپلر استاد دانشگاه گراتس اتريش به دلايل مذهبي تدريس را رها كرده و بعد از اشنايي با تيكو براهه مجذوب دقت او در رصد شد و به زودي به دستياري تيكو در امد و تا اخرين ساعات عمر او در كنارش ماند . بعد از فوت تيكوبراهه ، دست نوشته هاي او قبل از اينكه به دست وراث رسيده و فروخته شوند توسط كپلر جمع اوري شد . كپلر به مطالعه اسمان نشست و با كمك مشاهدات دقيق استاد خود توانست ايده هاي جديدي را مطرح كند.
او با مطالعه مريخ پي برد حركت مريخ در مدارش يكنواخت نيست و گاهي در مدار تند تر و گاهي كندتر گردش مي كند.وي متوجه اشتباه نظام كپرنيكي شد و به دنبال مداري غير از دايره گشت تا بتواند اين حركات عجيب را توضيح دهد. با مطالعه فراوان بالاخره توانست بهترين مدل براي توجيح اين حركات عجيب را پيدا كند . او ادعا كرد هر سياره در مداري بيضي بدور خورشيد مي گردد و بدين ترتيب قانون اول كپلر مطرح شد:
"هر سياره در مداري به شكل بيضي خورشيد را دور مي زند كه خورشيد در يكي از كانونهاي بيضي قرار دارد ."
او با نشان دادن تغيير اهنگ حركت سيارات در مدارشان بدور خورشيد و مقايسه ان با مشاهدات ، قانون ديگري را نيز معرفي كرد:
"خط واصل سياره و خورشيد در زمانهاي مساوي مساحتهاي مساوي را جاروب مي كند."
طبق اين قانون سياره در قسمتي از مدارتندتر و در قسمتي كند تر حركت مي كرد كه مي توانست حركات مريخ در مدارش را كه مورد مطالعه كپلر قرار گرفته بود توضيح دهد . اما تلاش هاي اين دانشمند همچنان ادامه داشت تا اينكه 7 سال پس از قانون هاي اول و دوم ، او قانون سوم و مهمي را ارائه كرد:
"نسبت مجذور زمان تناوب گردش هر دو سياره برابر است با نسبت مكعب متوسط فاصله ان سياره تا خورشيد."
هر چند كپلر از فاصله دقيق سيارات در ان زمان خبري نداشت ولي او مي توانست با استفاده از فاصله زمين تا خورشيد كه 1 واحد در نظر گرفته مي شد فاصله مريخ تا خورشيد را به اندازه 1.5 برابر بدست اورد . قوانين كپلر جزوء مهم ترين و تاثير گذارترين قوانين علم نجوم است و كمك بسياري در پيشرفت هاي بعدي داشته اما بايد در مطالعه ان چند نكته را مد نظر داشت:
"كپلر مدارات را بيضي فرض كرده بود ، اما با درنظر گرفتن تاثيرات گرانشي سيارات بزرگتر ، ما مدار بيضي هموار و صافي نخواهيم داشت."
"اين قانون در مورد اجرام كوچكتر كه بدور اجرام بزرگتر درحال گردش هستند بهتر جواب مي دهد "
كپلر با كشف چنين قوانين مرموز نسبت به دوران خود به سمت كشف نيرويي ناشناخته كه مي توانست سيارات را در مدارشان بدور خورشيد نگه دارد پيش مي رفت .شناخت نيرويي كه بعد ها توسط يكي از دوستان او گاليله و ايزاك نيوتن به نام گرانش به ثمر نشست.
گاليلئو گاليلئي معروف به گاليله
تولد : 1564 فلورانس ايتاليا
فوت 8 ژانويه 1642 فلورانس
گاليله فيزيكدان و منجم بزرگ را پدر علوم تجربي مي نامند. او با استفاده از ابزار كار و نيز روش مناسب توانست بعضي از قانون هاي طبيعت را با استفاده از ازمايش به دست اورد و باطل بودن نظريات ارسطو را در مورد سقوط اجسام به كمك ازمايش مشخص كند.
گاليله در 19 سالگي به دانشگاه (( پيز)) راه يافت و علوم پزشكي را تحصيل كرد اما پس از مدتي به رياضيات و فيزيك روي اورد. توجه به پديده هاي طبيعت و يافتن ارتباطي ميان پديده ها از مشخصات ذهني او بود. گفته مي شود روزي كه به كليسا رفته بود متوجه نوسانات منظم چراغهاي كليسا شد. از اين مشاهده اتفاقي به سوي ازمايش علمي درباره اونگ كشانده شد و قانون همزماني نوسانات كم دامنه اونگ را به دست اورد.
گاليله در زمان استادي دانشگاه پيز ( 1592-1589) درباره سقوط اجسام مطالعه كرد و با ازمايش بر سطح شيبدار كه خود مبتكر ان بود نتيجه گرفت كه اگر فقط نيروي وزن بر اجسام مختلف اثر كند شتاب سقوط براي همه انها يكسان است و به عبارت ديگر :
در جايي كه هوا نيست همه اجسام با شتاب يكسان سقوط مي كنند.
او علاوه بر سقوط ازاد حركت پرتابه ها را نيز مورد بررسي قرار داد و نتيجه گرفت كه مسير پرتابه ها سهمي است. در سال 1592 به تدريس در دانشگاه پادوا پرداخت و مدت 18 سال در اين سمت ماند. در 1609 يك دوربين نجومي ساخت ( دوربين گاليله از يك عدسي محدب شيئي و يك عدسي مقعر چشمي تشكيل شده است) و با ان در هفتم ژانويه 1610 قمرهاي سياره مشتري را كشف كرد. كشف قمرهاي مشتري و مشاهده حركت انها و اظها ر نظر درباره درستي نظر كپرنيك مربوط به حركت زمين و سيارات به دور خورشيد دشمني كليسا را به دنيال داشت.
گاليله براي اثبات درستي نظريات و مشاهدات خود به سال 1611 به رم رفت تا اعضاي كليسا با حركت سيارات از داخل دوربين دست از دشمني بردارند اما اين عاشقان افكار خويش خود را مجاز به مشاهده اسمان با دوربين ندانستند و سرانجام به سال 1633 گاليله را به پاي ميز محاكمه كشاندند.
اخرين فعاليت علمي گاليله تاليف كتابي به نام گفتگو درباره دو علم جديد بود كه فعاليتهاي علمي خود را در رشته فيزيك در ان نوشته است .
www.physicsir.com
نيوتن Isaac Newton
1643-1727
فيزيكدان و رياضيدان بزرگ انگليسي در سال درگذشت گاليله به دنيا امد. او به دليل هوش سرشار خود در هفده سالگي به طور رايگان وارد دانشگاه كمبريج شد و به سرعت از استادان خود پيشي گرفت.
در سال 1663 به دليل همه گير شدن بيماري طاعون نيوتون مجبور به ترك دانشگاه شد و در مدت 18 ماه كه بيشتر مراكز علمي اروپا بسته بود نيوتون به خودسازي علمي خويش پرداخت. او در اين مدت نظريه ذره اي نور- قانون جاذبه عمومي و بسياري از نظريات خود را پايه گذاري كرد. نيوتون در ادامه كارهاي كپلر دليل بيضي بودن مسير سياره ها را يافت وقانون جاذبه عمومي را كشف كرد. نيوتون حاصل پژوهشهاي خود را در كتابي به نام اصول رياضي فلسفه طبيعي نوشت. اين كتاب مشتمل بر قانون هاي نيوتن درباره حركت است. نيوتن با استفاده از قانون جاذبه عمومي اثر ماه بر زمين را كه بصورت جزر و مد ظاهر مي شود شرح داد.
نيوتن نخستين تلسكوپ بازتابي را ساخت. او با ساختن تلسكوپ و اهداي ان به انجمن سلطنتي انگليس به عضويت اين انجمن در امد. از اكتشافات ديگر نيوتن تهيه منشور براي تجزيه نور بود كه با ان طيف تشكيل دهنده نور سفيد را مشاهده كرد.
www.physicsir.com
