دوشنبه، دی ۰۴، ۱۳۸۵

F=m.a

امروز 25 دسامبر است، و سالروز ميلاد با سعادت جناب ايزاك نيوتن مي‌باشد(25 دسامبر 1642).

تقريباً تمامي فيزيكدانها نيوتن را بزرگترين فيزيكدان تمامي دوران‌ها مي‌دانند. چرا؟ چون فيزيك به معناي امروزي‌اش از نيوتن شروع شد. نيوتن بود كه براي نخستين بار قوانيني را كه بر حركت اجسام مادّي حاكمند به شكل رياضي بيان كرد. براي بيان اين قوانين، او به نوعي از رياضيات نياز داشت كه با آن چيزهايي مثل حركت، نيرو، سرعت، شتاب و چيزهاي مشابه را توصيف كند، يعني رياضيات تغييرات. اين نوع رياضيات در زمان او وجود نداشت. نيوتن چه كار كرد؟ براي به دست آوردن اين رياضيات دست به سوي اجنبي دراز كرد؟ هرگز. از صندوق مهر رضا وام گرفت؟ ابداً. رفت عضو بسيج مسجد محله‌شان شد؟ عمراً. خودش نشست و رياضيات مورد نيازش را به دست آورد و توسعه داد و بعد به شكل موفّقي به كار گرفت و به اين ترتيب مشت محكمي به دهان ابرقدرتها زد(البته يگانه ابرقدرت واقعي آن زمان انگلستان بود و نيوتن خودش جزئي از دستگاه حكومتي آن به شمار مي‌رفت. پس در واقع مشت محكم نهايتاً حواله‌ي خودش شد). اين نوع رياضيات، كه تا همين امروز هم بيشترين كاربرد را در همه‌ي علوم و خصوصاً فيزيك و مهندسي دارد، حساب ديفرانسيل و انتگرال(يا همان Calculus) است. البته شخص ديگري هم اين نوع رياضيات را هم‌زمان با نيوتن كشف كرد و او كسي نبود جز رياضي‌دان آلماني، لايب‌نيتس(Gottfried Wilhelm Leibniz). دعواهاي فراواني بر سر اين كه چه كسي زودتر اين كار را انجام داده ميان نيوتن و لايب‌نيتس در گرفت و نيوتن هم انصافاً از خباثت چيزي كم نگذاشت. با اين حال امروزه مي‌دانيم كه كارهاي اين دو تقريباً هم‌زمان و مستقل از يكديگر بوده‌است. به هر حال اين شاخه‌ي جديد رياضيات به سرعت به دليل كاربردش در فيزيك نيوتني گسترش يافت، امّا جالب آن كه به دليل ساده‌تر و بهتر بودن نمادگذاري(notation) لايب‌نيتس، اين رياضيات با نمادگذاري وي، و نه نمادگذاري نيوتن، براي استفاده در مكانيك نيوتن به كار گرفته شد و هنوز هم مي‌شود.

مكانيك نيوتني تقريباً تمامي حركتهايي را كه در زمان او قابل مشاهده بود را به خوبي و با دقّتي حيرت‌آور توصيف و پيش‌بيني مي‌كرد. اين نخستين(و شايد آخرين) باري بود كه درك انسان از طبيعت و توانايي وي در پيش‌بيني رفتار آن چنين جهش بزرگي پيدا مي‌كرد. تأثير اين جهش به قدري عميق بود كه به غالب شدن ديد مكانيستي از جهان در فلسفه انجاميد و فيزيك را هم تقريباً تا 120 سال بعد از خود نيوتن تحت سيطره‌ي كامل خود درآورد. براي مثال، فيزيكدانها سعي كردند پديده‌هاي ديگري مانند صوت، گرما و ارتعاشات و امواج را هم كه هنوز نظريه‌ي جامعي براي توصيف آنها وجود نداشت، بر حسب قوانين حركت نيوتن توصيف كنند و اتّفاقاً در بيشتر موارد موفّق هم شدند. همچنين صنايع پيشرفت بسيار بزرگي را آغاز كردند. در واقع انقلاب صنعتي در غرب، بيش از هر چيز مديون موادّ اوّليّه‌ي ارزان سرزمينهاي شرقي و دانش جديد نيوتني در توصيف و پيش‌بيني رفتار ماده بود.

كار بسيار بزرگ ديگر نيوتن، كشف و بيان رياضي قانون جاذبه‌ي عمومي بود. البته اين نقل كه نيوتن زير درخت سيب نشسته‌بود و سيبي بر ملاجش نازل شد و بدين ترتيب فهميد كه زمين جاذبه دارد، هم از جنبه‌ي تاريخي و هم از نظر علمي نادرست است. واقعيّت تاريخي آن است كه نيوتن در زماني كه دانشگاه كمبريج به دليل شيوع يك بيماري واگيردار خطرناك(فكر كنم حصبه) موقّتاً تعطيل شده‌بود، به زادگاهش بازگشت و احتمالاً(و فقط احتمالاً) مشاهده‌ي سيبي كه از يك درخت سقوط كرد، وي را درباره‌ي منشاء سقوط اجسام به فكر فرو برد. اين مسأله جدا از افكار و ايده‌هاي او درباره‌ي قوانين حركت نبود، چرا كه مهمترين اجسامي كه چگونگي و دليل حركتشان از زمان باستان مورد توجّه بود، ستارگان و سيّاره‌ها بودند. نيوتن هم به عنوان يك منجّم بزرگ از اين مسأله غافل نبود. او با تركيب قانوني كه براي جاذبه‌ي عمومي در نظر گرفت(هر دو جسم مادّي يكديگر را با نيرويي در راستاي خطّ واصل آنها كه با جرم هر يك متناسب است و با مربّع فاصله‌شان نسبت عكس دارد، مي‌ربايند) و قوانين حركت عمومي، توانست به شكل موفّقي مسير و چگونگي حركت سيّارات را توصيف كند. نيوتن دوست ثروتمندي داشت به نام ادموند هالي. هنگامي كه نيوتن شاهكار خود، يعني كتاب "اصول رياضيات فلسفه‌ي طبيعي" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) را نوشته‌بود، چندان رغبتي براي چاپ كردن آن نداشت و يا شايد مردّد بود. او در اين كتاب قوانين حركت و همچنين قانون جاذبه‌ي عمومي را به تفصيل شرح داده‌است. هالي نيوتن را به چاپ كردن كتاب ترغيب كرد و چاپ نخست كتاب با سرمايه‌ي هالي و پدرش انجام شد. اگر هالي نبود..... خوب، امّا خوشبختانه هالي بود.

نخستين پيش‌گويي موفّقيّت‌آميز و شگفت‌آور نظريه‌ي گرانش و قوانين حركت نيوتن را هم خود هالي انجام داد. وي با بهره‌گيري از قانون گرانش عمومي و قوانين حركت نيوتن، مسير يك ستاره‌ي دنباله‌دار را كه هر هفتاد و چند سال يك بار ظاهر مي‌شد و سابقه‌ي رصد آن هم موجود بود، حساب كرد و زمان ظهور بعدي آن را پيش‌بيني كرد و در نهايت شگفتي همگان(چنين چيزي كاملاً بي‌سابقه بود و هنوز هم شگفت‌آور است) آن ستاره در زمان پيش‌بيني‌شده توسّط هالي، ظاهر شد. اسم آن ستاره‌ي دنباله‌دار را لابد شنيده‌ايد، نه؟

نيوتن همچنين مطالعات بسيار عميق و مشاهدات دقيقي در زمينه‌ي اپتيك انجام داد. او به طرز شگفت‌آوري فرض ذرّه‌اي بودن نور را مطرح كرد و اپتيك خود را بر مبناي آن پيش برد. حدوداً 180 سال طول كشيد تا فيزيكدانها از راه ديگري كشف كنند كه نور واقعاً ماهيت ذرّه‌اي دارد و براي رسيدن به چنين دركي، از مراحل اپتيك هندسي و سپس اپتيك موجي گذشتند. همچنين نيوتن اوّلين كسي بود نور سفيد خورشيد را با منشور تجزيه كرد و طيف آن را مشاهده كرد. كارهاي وي در زمينه‌ي اپتيك هم بسيار بديع و استثنايي بوده‌است.

نيوتن كيمياگر هم بوده‌است و به دليل استنشاق بخار جيوه مدّتها بيمار بوده. مي‌دانستيد؟

نهايتاً نيوتن هرگز حاظر نشد رسماً مسيحي شود و حتّي قبول نكرد در حين مرگش يك كشيش مراسم مذهبي را براي وي به جا بياورد. امّا اين به معناي آن نيست كه او كافر بوده. مثلاً به اين جمله‌ي او دقّت كنيد:

"Gravity explains the motions of the planets, but it cannot explain who set the planets in motion. God governs all things and knows all that is or can be done."

او فقط دين رسمي را نپذيرفت و به نظر من اگر نيوتن كسي بود كه عقلش را دست كشيشها بدهد، هرگز به آن مقام بزرگ در انديشه‌ي بشري نمي‌رسيد.

نوزادي كه امروز به دنيا آمد، بسيار نحيف بود و گفته‌اند در يك ليوان آبجو جا مي‌شد. والدينش اميد چنداني به زنده ماندنش نداشتند. اشتباه مي‌كردند؟

بزرگترين فيزيكدان تمامي دورانها، بينش خود نسبت به جهان را، چند روز پيش از مرگش، در قالب اين كلمات بيان كرده‌است:

“I do not know what I may appear to the world; but to myself I seem to have been only like a boy playing at the seashore, and diverting myself in now and then finding a smother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.”

برچسب‌ها:

1 Comments:

At چهارشنبه, دی ۰۶, ۱۳۸۵ ۱:۴۵:۰۰ قبل‌ازظهر, Anonymous SoloGen said...

مبارک باشد! (: نمی‌دانستم تاریخ تولدش این موقع است.
. یادم است چند وقت پیش که کتاب اصول‌اش را برای اولین بار از نزدیک دیدم حسابی خوش‌حال شده بودم. چقدر هم نوشته بود!!!

 

ارسال یک نظر

Links to this post:

ایجاد یک پیوند

<< Home