الثورة العلمية: العوامل والمسارات والمكاسب - ترجمة: د.زهير الخويلدي

لقد وضع التدفق المتزايد للمعلومات الذي نتج عن الثورة العلمية ضغوطًا شديدة على المؤسسات والممارسات القديمة. لم يعد يكفي نشر النتائج العلمية في كتاب باهظ الثمن لا يستطيع سوى قلة أن يشتريه؛ يجب نشر المعلومات على نطاق واسع وبسرعة. كان على الفلاسفة الطبيعيين التأكد من بياناتهم، ولتحقيق هذه الغاية، طلبوا تأكيدًا مستقلًا ونقديًا لاكتشافاتهم. تم إنشاء وسائل جديدة لتحقيق هذه الغايات. نشأت الجمعيات العلمية، ابتداءً من إيطاليا في السنوات الأولى من القرن السابع عشر، وبلغت ذروتها في وجود جمعيتين علميتين وطنيتين عظيمتين تمثلان ذروة الثورة العلمية: الجمعية الملكية في لندن لتحسين المعرفة الطبيعية، التي تم إنشاؤها بموجب الميثاق الملكي عام 1662، وأكاديمية العلوم في باريس، التي تأسست عام 1666. في هذه المجتمعات وغيرها مثلها في جميع أنحاء العالم، يمكن للفلاسفة الطبيعيين أن يجتمعوا لفحص ومناقشة وانتقاد الاكتشافات الجديدة والنظريات القديمة. لتوفير أساس متين لهذه المناقشات، بدأت الجمعيات في نشر الأوراق العلمية. الممارسة القديمة لإخفاء الاكتشافات الجديدة بلغة خاصة أو لغة غامضة أو حتى الجناس الناقصة أفسحت المجال تدريجياً لمثل الاستيعاب الشامل. تم ابتكار شرائع جديدة للتقرير حتى يمكن إعادة إنتاج التجارب والاكتشافات من قبل الآخرين. هذا يتطلب دقة جديدة في اللغة واستعدادًا لمشاركة الأساليب التجريبية أو الرصدية. إن فشل الآخرين في إعادة إنتاج النتائج يلقي بظلال من الشك على التقارير الأصلية. وهكذا تم إنشاء الأدوات اللازمة لهجوم كبير على أسرار الطبيعة.
علم الفلك
بدأت الثورة العلمية في علم الفلك. على الرغم من وجود مناقشات سابقة حول إمكانية حركة الأرض، كان عالم الفلك البولندي نيكولاس كوبرنيكوس أول من طرح نظرية مركزية شمسي شاملة متساوية في النطاق والقدرة التنبؤية لنظام مركزية الأرض لبطليموس. بدافع الرغبة في إرضاء مقولة أفلاطون، قاد كوبرنيكوس إلى الإطاحة بعلم الفلك التقليدي بسبب انتهاكه المزعوم لمبدأ الحركة الدائرية الموحدة وافتقارها إلى الوحدة والانسجام كنظام للعالم. بالاعتماد على نفس البيانات التي امتلكها بطليموس تقريبًا، حول كوبرنيكوس العالم من الداخل إلى الخارج، ووضع الشمس في المركز ودفع الأرض إلى الحركة من حولها. كانت نظرية كوبرنيك، التي نُشرت عام 1543، تمتلك بساطة نوعية يبدو أن علم الفلك البطلمي يفتقر إليها. ولكن لتحقيق مستويات مماثلة من الدقة الكمية، أصبح النظام الجديد معقدًا مثل النظام القديم. ربما كان الجانب الأكثر ثورية في علم الفلك الكوبرنيكي يكمن في موقف كوبرنيكوس من حقيقة نظريته. على النقيض من الذرائعية الأفلاطونية، أكد كوبرنيكوس أنه لكي يكون علم الفلك مرضيًا يجب أن يصف النظام المادي الحقيقي للعالم. لقد بلغ استقبال علم الفلك الكوبرنيكي انتصارًا بالتسلل. بحلول الوقت الذي تطورت فيه معارضة واسعة النطاق للنظرية في الكنيسة وأماكن أخرى، وجد معظم علماء الفلك المحترفين أن بعضًا من جوانب النظام الجديد لا غنى عنه. أصبح كتاب كوبرنيكوس "ستة كتب تتعلق بثورات الأجرام السماوية"، الذي نُشر في عام 1543، مرجعًا قياسيًا للمشكلات المتقدمة في البحث الفلكي، خاصة لتقنياته الرياضية.
وهكذا، قرأها علماء الفلك الرياضيون على نطاق واسع، على الرغم من فرضيتها الكونية المركزية، والتي تم تجاهلها على نطاق واسع. في عام 1551 نشر عالم الفلك الألماني إيراسموس رينهولد "جداول المحسوبة بالطرق الكوبرنيكية. كانت الجداول أكثر دقة وأكثر حداثة من سابقاتها في القرن الثالث عشر وأصبحت لا غنى عنها لكل من علماء الفلك والمنجمين. خلال القرن السادس عشر، كان عالم الفلك الدنماركي تايكو براهي، الذي رفض كلاً من النظامين البطلمي والكوبرنيكي، مسؤولاً عن تغييرات كبيرة في الملاحظة، وقدم عن غير قصد البيانات التي قررت في النهاية الحجة لصالح علم الفلك الجديد. باستخدام أدوات أكبر وأكثر ثباتًا وأفضل معايرة، لاحظ بانتظام على مدى فترات طويلة، وبالتالي حصل على استمرارية الملاحظات التي كانت دقيقة للكواكب في غضون دقيقة واحدة من القوس - أفضل عدة مرات من أي ملاحظة سابقة. تناقض العديد من ملاحظات تايكو مع نظام أرسطو: لم تظهر المستعرات التي ظهرت في عام 1572 أي اختلاف في المنظر (بمعنى أنها تقع على مسافة كبيرة جدًا) وبالتالي لم تكن من المجال القمري، وبالتالي فهي مناقضة لتأكيد أرسطو على ثبات السماوات؛ وبالمثل، يبدو أن سلسلة من المذنبات تتحرك بحرية عبر منطقة كان من المفترض أن تكون مليئة بالكرات الصلبة البلورية. ابتكر تايكو نظامه العالمي الخاص - تعديل لهيراكليس - لتجنب الآثار المختلفة غير المرغوبة للنظام البطلمي والكوبرنيكي.
في بداية القرن السابع عشر، وضع عالم الفلك الألماني يوهانس كيبلر فرضية كوبرنيكوس على أسس فلكية ثابتة. تم تحويله إلى علم الفلك الجديد كطالب وبدافع عميق من رغبة فيثاغورس الجديدة في إيجاد المبادئ الرياضية للنظام والانسجام التي على أساسها بنى الله العالم، قضى كبلر حياته في البحث عن علاقات رياضية بسيطة تصف حركات الكواكب. أجبره بحثه الدؤوب عن النظام الحقيقي للكون على التخلي أخيرًا عن المثل الأعلى الأفلاطوني للحركة الدائرية المنتظمة في بحثه عن أساس مادي لحركات السماء.
في عام 1609، أعلن كبلر عن قانونين كوكبيين جديدين مستمدين من بيانات تايكو: (1) تسافر الكواكب حول الشمس في مدارات إهليلجية ، حيث تشغل الشمس بؤرة واحدة للقطع الناقص ؛ و (2) يتحرك كوكب في مداره بطريقة تجعل خطًا مرسومًا من الكوكب إلى الشمس يكتسح دائمًا مناطق متساوية في أوقات متساوية. مع هذين القانونين، تخلى كبلر عن الحركة الدائرية المنتظمة للكواكب على كراتها، مما أثار السؤال الفيزيائي الأساسي حول ما يحمل الكواكب في مداراتها. حاول توفير أساس مادي لحركات الكواكب عن طريق قوة مماثلة للقوة المغناطيسية، وصف ويليام جيلبرت خصائصها النوعية مؤخرًا في إنجلترا في أطروحته المؤثرة، (1600؛ "على المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس العظيم للأرض"). تم الإعلان عن الزواج الوشيك بين علم الفلك والفيزياء. في عام 1618، أعلن كبلر قانونه الثالث، والذي كان أحد القوانين العديدة المعنية بتناسق حركات الكواكب: (3) يتناسب مربع الفترة التي يدور فيها كوكب حول الشمس مع مكعب متوسط المسافة من الشمس.
لقد تم توجيه ضربة قوية لعلم الكونيات التقليدي من قبل جاليليو جاليلي ، الذي استخدم التلسكوب في أوائل القرن السابع عشر ، وهو اختراع حديث لمطاحن العدسات الهولندية ، للنظر نحو السماء. في عام 1610 أعلن جاليليو ملاحظات تناقض العديد من الافتراضات الكونية التقليدية. لاحظ أن القمر ليس سطحًا أملسًا مصقولًا، كما ادعى أرسطو، ولكنه سطح خشن وجبلي. كشف سطوع الأرض على القمر أن الأرض، مثل الكواكب الأخرى، تضيء بالضوء المنعكس. مثل الأرض، لوحظ أن كوكب المشتري لديه أقمار صناعية؛ وبالتالي، تم إنزال الأرض من موقعها الفريد. لقد أثبتت مراحل كوكب الزهرة أن هذا الكوكب يدور حول الشمس وليس الأرض.
الفيزياء - علم الميكانيكا
خاضت المعركة من أجل الكوبرنيكية في عالم الميكانيكا وعلم الفلك. كان النظام البطلمي-الأرسطي قائمًا أو سقط كمتراصة، واستند إلى فكرة ثبات الأرض في مركز الكون. دمرت إزالة الأرض من المركز عقيدة الحركة الطبيعية والمكان، وكانت الحركة الدائرية للأرض غير متوافقة مع الفيزياء الأرسطية. كانت مساهمات جاليليو في علم الميكانيكا مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بدفاعه عن الكوبرنيكية. على الرغم من التزامه في شبابه بالفيزياء التقليدية الدافعة، إلا أن رغبته في الرياضيات على طريقة أرخميدس دفعته إلى التخلي عن النهج التقليدي وتطوير الأسس لفيزياء جديدة قابلة للحساب بشكل كبير ومرتبطة بشكل مباشر بالمشكلات التي تواجه الجديد. علم الكونيات. كان مهتمًا بإيجاد التسارع الطبيعي للأجسام الساقطة، وكان قادرًا على اشتقاق قانون السقوط الحر (المسافة، تختلف حسب مربع الوقت، من خلال الجمع بين هذه النتيجة وشكله البدائي لمبدأ القصور الذاتي، كان قادرًا على اشتقاق المسار المكافئ لحركة المقذوفات.
علاوة على ذلك، مكنه مبدأ القصور الذاتي من مواجهة الاعتراضات المادية التقليدية على حركة الأرض: نظرًا لأن الجسم المتحرك يميل إلى البقاء في حالة حركة، فإن المقذوفات والأشياء الأخرى على سطح الأرض ستميل إلى مشاركة حركات الأرض، والتي ستكون بالتالي غير محسوس لشخص يقف على الأرض. كانت مساهمات الفيلسوف الفرنسي رينيه ديكارت في ميكانيكا القرن السابع عشر، مثل مساهماته في المسعى العلمي ككل، أكثر اهتمامًا بالمشاكل في أسس العلم أكثر من حل مشاكل تقنية معينة. كان مهتمًا بشكل أساسي بمفاهيم المادة والحركة كجزء من برنامجه العام للعلم - أي شرح كل ظواهر الطبيعة من حيث المادة والحركة. أصبح هذا البرنامج، المعروف باسم الفلسفة الميكانيكية، هو الموضوع السائد لعلوم القرن السابع عشر. رفض ديكارت فكرة أن قطعة من المادة يمكن أن تعمل على قطعة أخرى عبر الفضاء الفارغ. بدلاً من ذلك، يجب أن يتم نشر القوى بواسطة مادة مادية، "الأثير"، الذي يملأ كل الفضاء. على الرغم من أن المادة تميل إلى التحرك في خط مستقيم وفقًا لمبدأ القصور الذاتي، فإنها لا تستطيع شغل مساحة مليئة بالفعل بمواد أخرى، لذا فإن النوع الوحيد من الحركة الذي يمكن أن يحدث بالفعل هو الدوامة التي يتحرك فيها كل جسيم في حلقة في وقت واحد. حسب ديكارت، تعتمد كل الظواهر الطبيعية على اصطدام الجسيمات الصغيرة، لذا من الأهمية بمكان اكتشاف القوانين الكمية للتأثير. قام بذلك تلميذ ديكارت، الفيزيائي الهولندي كريستيان هيغنز، الذي صاغ قوانين الحفاظ على الزخم والطاقة الحركية (الأخيرة صالحة فقط للتصادمات المرنة).
يمثل عمل السير إسحاق نيوتن تتويجًا للثورة العلمية في نهاية القرن السابع عشر. قام كتابه الضخم (1687؛ المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية) بحل المشكلات الرئيسية التي طرحتها الثورة العلمية في الميكانيكا وعلم الكونيات. لقد وفرت أساسًا ماديًا لقوانين كبلر، ووحدت الفيزياء السماوية والأرضية بموجب مجموعة واحدة من القوانين، وأرست المشكلات والأساليب التي هيمنت على الكثير من علم الفلك والفيزياء لأكثر من قرن. عن طريق مفهوم القوة، كان نيوتن قادرًا على توليف مكونين مهمين للثورة العلمية، الفلسفة الميكانيكية ورياضيات الطبيعة. كان نيوتن قادرًا على استخلاص كل هذه النتائج المذهلة من قوانينه الثلاثة للحركة
: 1. يستمر كل جسد في حالة راحته أو حركته في خط مستقيم ما لم يكن مضطرًا لتغيير تلك الحالة بالقوة المفروضة عليه؛
2. تغيير الحركة يتناسب مع القوة الدافعة المؤثرة ويتم إجراؤه في اتجاه الخط المستقيم الذي تتأثر فيه تلك القوة؛
3. لكل فعل هناك دائمًا رد فعل متكافئ: أو أن الأفعال المتبادلة بين الهيئتين على بعضها البعض دائمًا متساوية.
لقد تم وضع القانون الثاني في صورته الحديثة وهو القوة تساوي الكتلة ضارب التسارع بواسطة عالم الرياضيات السويسري ليونارد أويلر في 1750. في هذا الشكل، من الواضح أن معدل تغير السرعة يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة على الجسم ويتناسب عكسيا مع كتلته. من أجل تطبيق قوانينه على علم الفلك، كان على نيوتن أن يوسع الفلسفة الميكانيكية إلى ما وراء الحدود التي وضعها ديكارت. افترض أن قوة الجاذبية تؤثر بين أي جسمين في الكون، على الرغم من أنه لم يكن قادرًا على تفسير كيفية انتشار هذه القوة.
من خلال قوانين الحركة وقوة الجاذبية المتناسبة مع المربع العكسي للمسافة بين مركزي جسمين، تمكن نيوتن من استنتاج قوانين كبلر لحركة الكواكب. يتوافق قانون غاليليو للسقوط الحر أيضًا مع قوانين نيوتن. القوة نفسها التي تتسبب في سقوط الأجسام بالقرب من سطح الأرض هي التي تحمل القمر والكواكب أيضًا في مداراتها.
لقد أدت فيزياء نيوتن إلى استنتاج مفاده أن شكل الأرض ليس كرويًا بدقة، ولكن يجب أن ينتفخ عند خط الاستواء. ساعد تأكيد هذا التوقع من قبل البعثات الفرنسية في منتصف القرن الثامن عشر على إقناع معظم العلماء الأوروبيين بالتحول من الفيزياء الديكارتية إلى الفيزياء النيوتونية. استخدم نيوتن أيضًا الشكل غير الكروي للأرض لشرح مقدمة الاعتدالات ، باستخدام الحركة التفاضلية للقمر والشمس على الانتفاخ الاستوائي لإظهار كيف يغير محور الدوران اتجاهه.
علم البصريات
عبّر علم البصريات في القرن السابع عشر عن النظرة الأساسية للثورة العلمية من خلال الجمع بين النهج التجريبي والتحليل الكمي للظواهر. تعود أصول البصريات إلى اليونان، لا سيما في أعمال إقليدس (حوالي 300 قبل الميلاد) ، الذي ذكر العديد من النتائج في البصريات الهندسية التي اكتشفها الإغريق ، بما في ذلك قانون الانعكاس: زاوية الوقوع تساوي الزاوية من التفكير. في القرن الثالث عشر، اعتبر رجال مثل روجر بيكون وروبرت جروسيتيست وجون بيتشام، بالاعتماد على أعمال العربي ابن الهيثم (توفي عام 1040) ، العديد من المشكلات البصرية ، بما في ذلك بصريات قوس قزح. كان كيبلر، الذي أخذ زمام المبادرة من كتابات أخصائيي البصريات في القرن الثالث عشر، هو الذي حدد نغمة العلم في القرن السابع عشر. قدم كبلر تحليل النقطة بنقطة للمشكلات البصرية، متتبعًا الأشعة من كل نقطة على الكائن إلى نقطة على الصورة. مثلما كانت الفلسفة الميكانيكية تقسم العالم إلى أجزاء ذرية، اقترب كبلر من البصريات عن طريق تقسيم الواقع العضوي إلى ما اعتبره وحدات حقيقية في نهاية المطاف. طور نظرية هندسية للعدسات، وقدم أول حساب رياضي لتلسكوب غاليليو. لقد سعى ديكارت إلى دمج ظاهرة الضوء في الفلسفة الميكانيكية من خلال إثبات أنه يمكن تفسيرها بالكامل من حيث المادة والحركة. باستخدام المقارنات الميكانيكية، كان قادرًا على اشتقاق العديد من الخصائص المعروفة للضوء رياضياً، بما في ذلك قانون الانعكاس وقانون الانكسار المكتشف حديثًا. كانت العديد من أهم المساهمات في علم البصريات في القرن السابع عشر هي أعمال نيوتن، وخاصة نظرية الألوان. اعتبرت النظرية التقليدية أن الألوان ناتجة عن تعديل الضوء الأبيض.
لقد اعتقد ديكارت، على سبيل المثال، أن الألوان كانت نتيجة دوران الجسيمات التي تشكل الضوء. أزعج نيوتن النظرية التقليدية للألوان من خلال إثباته في مجموعة رائعة من التجارب أن الضوء الأبيض هو مزيج يمكن من خلاله فصل حزم منفصلة من الضوء الملون. ربط درجات مختلفة من إعادة التشتت بأشعة ذات ألوان مختلفة، وبهذه الطريقة كان قادرًا على شرح الطريقة التي تنتج بها المناشير أطياف الألوان من الضوء الأبيض. لقد تميزت طريقته التجريبية بالنهج الكمي، حيث سعى دائمًا إلى المتغيرات القابلة للقياس والتمييز الواضح بين النتائج التجريبية والتفسيرات الميكانيكية لتلك النتائج. تناولت مساهمته المهمة الثانية في البصريات ظاهرة التداخل التي سميت "حلقات نيوتن". على الرغم من أن ألوان الأغشية الرقيقة (مثل الزيت على الماء) قد لوحظت سابقًا، لم يحاول أحد تحديد الظاهرة بأي شكل من الأشكال. لاحظ نيوتن العلاقات الكمية بين سماكة الفيلم وأقطار حلقات اللون، وهو انتظام حاول شرحه من خلال نظريته حول نوبات النقل السهل ونوبات الانعكاس السهل. على الرغم من حقيقة أنه تصور الضوء بشكل عام على أنه جسيم، فإن نظرية نيوتن عن النوبات تتضمن دورية وذبذبات الأثير، المادة السائلة الافتراضية التي تتغلغل في كل الفضاء. لقد كان هيغنز ثاني أكبر مفكر بصري في القرن السابع عشر. على الرغم من أنه كان ينتقد العديد من تفاصيل نظام ديكارت، إلا أنه كتب في التقليد الديكارتي، باحثًا عن تفسيرات ميكانيكية بحتة للظواهر. لقد اعتبر هيغنز الضوء على أنه شيء من ظاهرة النبض، لكنه أنكر صراحة تواتر نبضات الضوء. طور مفهوم جبهة الموجة، والتي تمكن من خلالها من اشتقاق قوانين الانعكاس والانكسار من نظريته النبضية وشرح ظاهرة الانكسار المزدوج المكتشفة مؤخرًا.
علم الكيمياء
كانت للكيمياء أصول متعددة، قادمة من مصادر متنوعة مثل الفلسفة، والكيمياء، وعلم المعادن، والطب. ظهرت كعلم منفصل فقط مع ظهور الفلسفة الميكانيكية في القرن السابع عشر. اعتبر أرسطو العناصر الأربعة، الأرض، والماء، والهواء، والنار هي المكونات الأساسية لكل الأشياء. يمكن تحويل كل عنصر إلى الآخر، ويعتقد أن العناصر الأربعة موجودة في كل مادة. نشأت الخيمياء في مصر والشرق الأوسط، وكان لها جانب مزدوج: فمن ناحية كانت مسعى عمليًا يهدف إلى صنع الذهب من المواد الأساسية، ومن ناحية أخرى كانت نظرية كونية تستند إلى المراسلات بين الإنسان والكون في كبير. ساهمت السيمياء في الكيمياء بخبرة طويلة في التعامل مع مجموعة متنوعة من المواد. كان باراسيلسوس، وهو فيلسوف طبيعي سويسري من القرن السادس عشر، شخصية بارزة في تاريخ الكيمياء، حيث جمع في مزيج لا يمكن اختراقه تقريبًا النظرية الأرسطية للمادة، والمراسلات الكيميائية، والأشكال الغامضة للمعرفة، والعلاج الكيميائي في الطب. كان تأثيره محسوسًا على نطاق واسع في الأجيال اللاحقة. خلال النصف الأول من القرن السابع عشر، كان هناك القليل من المذاهب الراسخة التي قبلها الكيميائيون عمومًا كإطار عمل. نتيجة لذلك، كان هناك نمو تراكمي ضئيل للمعرفة الكيميائية. كان الكيميائيون يميلون إلى بناء أنظمة مفصلة، "فلسفات كيميائية"، في محاولة لشرح الكون بأسره بمصطلحات كيميائية. قبل معظم الكيميائيين العناصر الأربعة التقليدية (الهواء، الأرض، الماء، النار)، أو مبادئ باراسيلس (الملح، الكبريت، الزئبق)، أو كليهما، باعتبارهم حاملين للصفات الحقيقية في المواد؛ أظهروا أيضًا ميلًا ملحوظًا نحو السحر والتنجيم. غير التفاعل بين الكيمياء والفلسفة الميكانيكية هذا الوضع من خلال تزويد الكيميائيين بلغة مشتركة. تم توظيف الفلسفة الميكانيكية بنجاح في مجالات أخرى؛ بدا متسقًا مع التجريبية التجريبية وبدا أنه يوفر طريقة لجعل الكيمياء محترمة من خلال ترجمتها إلى مصطلحات العلم الجديد. ربما يكون أفضل مثال على تأثير الفلسفة الميكانيكية هو عمل روبرت بويل. كان الدافع وراء عمله هو فهم الخصائص الكيميائية للمادة، وتقديم دليل تجريبي للفلسفة الميكانيكية، وإثبات أن جميع الخصائص الكيميائية يمكن تفسيرها بمصطلحات ميكانيكية. لقد كان كيميائيًا مختبريًا ممتازًا وطور عددًا من التقنيات المهمة، لا سيما اختبارات تحديد الألوان. " بواسطة مارجريت ج.أوسلر جيه. بروكس سبنسر وستيفن ج براش، المصدر الموسوعة البريطانية
الرابط:
https://www.britannica.com/science/Scientific-Revolution/Optics
كاتب فلسفي