تاریخچه ای از ستاره شناسان بزرگ

هنگامی که انسان غارنشین به آسمان بالای سر خود نگاه می کرد. تغییرات منظره آسمان، شب و روز و تغییرات سیمای ماه برایش پرسش برانگیز و شگفتی ساز بود. شاید بتوان پیدایش دانش اخترشناسی را از آن هنگام دانست. این کنجکاویها موجب داستانسرایی و اسطوره سازی درباره پدیده های نجومی می شد. برای مثال، ابداع صورتهای فلکی و اسطوره های آنها از نمودهای بارز این مطلب است. این مسیر تا به آنجا ادامه یافت که منجمان باستان تا قرنها از روی حرکت و موقعیت ستاره ها و سیاره ها به طالع بینی یا یپشگویی درباره حوادث آینده می پرداختند.

از سوی دیگر، نظم تکرار برخی از پدیده ها مانند شب و روز، حرکت ظاهری خورشید، اهله ماه و ...، انسان را به فکر واداشت که این پدیده ها را به صورت شاخص برای آغاز یا پایان فعاليتهای روزمره اش مانند کشاورزی، شکار و دریانوردی قرار دهد و به نوعی، کارهایش را بر اساس زمان سنجهای سالانه یا ماهانه انجام دهد. برای مثال، در یونان باستان با پدیدار شدن خوشه پروین در آسمان صبحگاهی در فصل بهار در نیمکره شمالی، فعالیتهای دریانوردی آغاز می شد. در طول تاريخ، تمدنهای مختلف در اخترشناسی تحول آفرین بوده اند. مسیر تحول تاريخی نجومی از انسانهای بدوی آغاز می شود و تمدنهای بابل، مصر، یونان، اسلام و ... هر کدام به نوعی در پیشرفت آن نقش داشته اند. تا این که در قرن شانزدهم میلادی، انقلابی در اخترشناسی روی داد و پایه های اخترشناسی جدید بنیانگذاری شد. در این میان، شخصیتهای گوناگونی در این تحولات نقش داشته اند. که نام آنها در تایخ ماندگار شده است. افرادی مانند بطلمیوس، بیرونی، کپرنيک، گالیله و ... که نه تنها به پیشرفت نجوم کمک کردند، بلکه در جهان علم نیز شاخص و ممتاز بودند.

در این جلسه سعی داریم، تاريخچه ای مختصر از کپرنیک، گاليله و نيوتن را با هم مرور کنیم. 

انقلاب کپرنيک در اخترشناسی

نیکولاس کپرنيک، اخترشناس لهستانی در قرن شانزدهم، تحولی بنيادی در اخترشناسی پدید آورد. فرضیه زمین مرکزی از بطلمیوس برای حدود 1500 سال تنها نظر معتبر درباره توصیف عالم بود و کلیسا به شدت از آن دفاع می کرد. هر کس در نظرات ارسطو و بطلمیوس تردید می کرد، مورد اذیت و آزار قرار می گرفت.

کپرنیک در زمان تحصیل در کالج به اخترشناسی علاقه مند شد. در آن سالها، او نظرات بطلمیوس را مورد تردید قرار داد. و اين عقیده را مطرح کرد که : «خورشید در مرکز عالم قرار دارد و سیارات به دور آن می گردند.» البته او هم مانند اخترشناسان یونانی تصور می کرد که :«ستاره ها بر کره ای ثابت و بدون حرکت قرار دارند، اما به دلیل حرکت وضعی زمین به نظر می رسد که به دور زمین می گردند.» بر این اساس، نظریه «خورشید مرکزی» او صحیح بود، اما تصور کلی او از عالم درست نبود.

کپرنیک با کلیسا ارتباط نزدیکی داشت و برای این که از آزار کلیسا در امان بماند، نظراتش را فقط به صورت دستنوشته هایی در میان دوستان نزدیکش توزیع کرده بود. او چند سال از وقت خود را برای نوشتن کتابی به نام «گردش اجرام آسمانی» صرف کرد. کپرنیک ویراستاری نهایی محاسبات ریاضی کتاب را در پایان عمر خود و در هنگام بیماری انجام داد. متأسفانه او صورت نهایی کتاب چاپ شده را ندید و از دنیا رفت.

کپرنیک در کتابش، نادرست بودن نظریه بطلمیوس را ثابت نکرد، چون در آن زمان، شواهدی برای رد آن شناخته نشده بود. نکته جالب توجه این بود که روش محاسبه کپرنیک و بطلمیوس برای موقعیت سیارات، هر دو به اندازه دو درجه خطا داشتند. تفاوت در این بود که کپرنیک، خورشید را در مرکز منظومه خورشیدی می دانست و عقیده داشت که سیارات در مدارهایی به دور آن می گردند. کپرنیک به این نکته پی برد که اگر سیارات نزدیکتر به خورشید، سریعتر و سیارات دورتر آهسته تر به دور خورشید بگردند، می توان حرکت بازگشتی (رجوعی) سیارات دورتر از زمین (مانند مریخ) را بدون نظر گرفتن فلک تدویر توضیح داد. در آن زمان، برتری نظریه خورشید مرکزی کپرنیک نسبت به نظریه بطلمیوس فقط صورت ساده تر و زیباتر آن بود.

 گالیله، مدافع کپرنیک

گالیلئو گالیله در سال 1564 میلادی در پیزای ایتالیا متولد شد. او در آغاز ورود به دانشگاه در رشته پزشکی تحصیل می کرد، اما علاقه واقعی او به ریاضیات، مکانیک و نجوم بود. تردیدی نیست که گالیله در ریاضیات با استعداد بوده است، چون چهار سال پس از رها کردن پزشکی به درجه استادی ریاضیات در دانشگاه پیزا رسید. در سال 1609 میلادی او با استفاده از چند عدسی یک تلسکوپ ساخت. البته او نخستین سازنده تلسکوپ نبود، اما نخستین کسی بود که با تلسکوپ به مشاهده اجرام آسمانی پرداخت. کشفهایی که او با تلسکوپ داد، بسیار جالب توجه بودند و مسیر دانش اخترشناسی را تغییر داد. گاليله، ماه را رصد کرد و متوجه شد که سطح ماه، صاف و هموار نیست. او حتی ارتفاع کوه های ماه را از روی سایه آنها محاسبه کرد. از مهمترین کشفهایی گالیله با تلسکوپ، مشاهده شکلهای هلالی زهره (شبیه شکلهای هلالی ماه) بود. این کشف چند نتیجه داشت : اول این که نشان داد سیارات از خود نوری ندارند، دیگر این که بر اساس نظر بطلمیوس، زهره در میان زمین و خورشید قرار دارد و به دور زمین می گردد. اگر این نظر درست بود، شکلهای هلالی زهره همواره نازک دیده می شدند، اما گالیله شکلهای هلالی نیمه (تربیع) و نزدیک به کامل از زهره مشاهده کرد، به این ترتیب نتیجه گرفت که زهره در مسیری میان زمین و خورشید، به دور خورشید می گردد. این، یکی از شواهدی بود که پیروزی نظریه خورشید مرکزی کپرنیک را بر نظریه زمین مرکزی بطلمیوس نشان داد.

افزون بر این، گالیله با تلسکوپ، قمرهای مشتری را رصد کرد. او پس از چند شب رصد، متوجه شد که آنها به دور مشتری می گردند. این کشف نیز اهمیت زیادی داشت. چون برخی از مخالفان نظریه کپرنیک اعتقاد داشتند که : «اگر زمین به دور خورشید بگردد، ماه از زمین جا می ماند!» این کشف نشان داد که ممکن است درحین حرکت جسم، اجرامی نیز به دور آن بگردند.

تلسکوپ گالیله

گالیله لکه های خورشیدی را نیز رصد کرد و متوجه شد که آنها در سطح خورشید پدیدار و ناپدید می شوند. او با این کشف، نظرارسطو را مبنی بر این که اجرام آسمانی ثابتو بی تغیرند، را رد کرد.

گالیله در سال 1610 میلادی کتابی را با عنوان «پیک آسمانی» منتشر کرد. او در این کتاب، اجرامی را که با تلسکوپ مشاهده کرده بود، توصیف کرد و نشان داد که رصدهایش نظریه خورشید مرکزی کپرنیک را تأیید می کنند. پس از این، کتاب دیگری را با عنوان «گفت و گویی درباره دو مجموعه اصلی جهان» منتشر کرد. این کتاب گفت و گویی میان سه دوست درباره نظریه بطلمیوس و کپرنیک بود. گالیله در سال 1633 میلادی به دلیل نظراتش از سوی دستگاه تفتیش عقاید کلیسا مورد بازجویی قرار گرفت. آنها گالیله رامجبور کردند که خود را گناهکار بداند و عقیده اش را انکار کند. برای مجازات، گالیله را به وطنش تبعید کردند و او ده سال پایان عمرش را در آن جا گذراند.

مدت زمان میان مرگ کپرنیک و گالیله 99 سال است که آن را می توان مرحله گذر از نظریه بطلميوس به کپرنیکی دانست. در این دوره، نجوم جدید پایه گذاری شد.

تیکو براهه

سه سال پس از انتشار کتاب کپرنیک،اخترشناس مشهور دانمارکی به نام تیکو براهه (1546 - 1601 میلادی) به دنیا آمد. تیکو رصدگر دقیقی بود. او پی برد که موقعیتهای واقعی سیارات با موقعیتهای محاسبه شده آنها در جدولها، بسیار متفاوت است و برای نظریه پردازی درباره حرکت سیارات، به رصدهای طولانی تر و دقیقتر نیاز است. فردریک دوم، پادشاه دانمارک از تیکو حمایت کرد و او توانست رصدخانه بزرگی را درجزیره هاوِن بنا کند. تیکو 20 سال در این جزیره به رصد پرداخت. مشاهدات رصدی او تا ده بار دقیقتر از رصدهای پیشین بود. او نظریه خورشید مرکزی کپرنیک را رد کرد و عقیده داشت که سیارات به دور خورشید میگردند. اما خورشید به همراه سیارات و ماه، همگی به دور زمین می گردند. البته محاسبات موقعیت سیارات در روش تیکو و کپرنیک شبیه به هم است.

یوهانس کپلر

یوهانس کپلر (1571 - 1630 میلادی) در آلمان متولد شد. کپلر با گالیله هم عصر بود و با وی مکاتباتی هم داشت. کپلر از طرفداران نظریه کپرنیک بود. او یک سال پیش ازمرگ تیکو به صورت دستیار با او همکاری می کرد. پس از مرگ تیکو در سال 1601 میلادی او جانشین تیکو شد و در طول 25 سال بعد، مشاهدات تیکو را تحلیل کرد. بررسی ويِژه او درباره مریخ بود. چون تیکو قبلاً رصدهای زیادی دراین باره انجام داده بود، کپلر به مدت یک دهه کوشش کرد که حرکت این سیارات رابا مدارهای دایره ای توجیه کند. اما نتیجه نگرفت. سرانجام متوجه شد که با مدارهای بیضی شکل می توان حرکت مریخ (و دیگر سیارات) را به خوبی توصیف کرد. کپلر با تحلیل رصدهای تیکو، سه قانون مهم را در باره حرکت سیارات کشف کرد.

در سال 1628 میلادی جدولهای نجومی که نتیجه رصدهای تیکو و تحلیلهای بعدی کپلر بود، منتشر شدند. این جدولها را به احترام امپراتور رادولف، «جدولهای رادولفی» نامیدند. جدولهای رادولفی بر مبنای نظریه خورشید مرکزی کپرنیک و طرح مدارهای سیاره ای بیضی شکل کپلر تهیه شدند. کپلر با استفاده از این جدولها توانست عبور سیارات عطارد و زهره را از مقابل قرص خورشید در سال 1631 میلادی پیش بینی کند.

برای آشنایی با سه قانون مهم کپلر در مورد حرکت سیارات منظومه شمسی به اینجا مراجعه کنید.

ایزاک نيوتن

ایزاک نیوتن (1643 - 1727 میلادی) حدود یک سال پس از مرگ گالیله، در انگلستان متولد شد. او در سال 1665 میلادی از کالج ترینیتی کمبریج درجه لیسانس علوم انسانی را اخذ کرد. در سال 1665 میلادی بیماری طاعون در لندن فراگیر شد و به همین دلیل نیوتن به شهر زادگاهش بازگشت و در خلال چند سال درباره ریاضیات، نور و مکانیک مطالعه و پژوهش کرد. اما او نتایج کارهایش را منتشر نکرد. اخترشناس معروف، ادموند هالی از کسانی بود که نیوتن را تشویق کرد تا نتایج تحقیقاتش را منتشر کند.

نیوتن در سال 1687 میلادی کتابی به نام «فلسفه طبیعی اصول ریاضیات» منتشر کرد. او در این کتاب برای نخستین بار نشان داد که برخی از قوانین اساسی حرکت، جهانی هستند. نیوتن سه قانون را درباره حرکت به شرح زیر مطرح کرد :

1ـ اگر نیرویی از خارج وارد نشود، اندازه حرکت یک دستگاه ثابت می ماند.

2ـ اگر نیرویی بر جسم وارد شود، جسم در جهت نیرو شتاب می گیرد و اندازه حرکت آن جسم به نسبتی تغییر می کند که از نظر عددی با آن نیرو برابر است.

3ـ نیروها همیشه متقابل هستند. بنابر این اگر نیرویی بر جسم وارد شود. آن جسم با نیرویی مساوی و مخالف با آن نیرو واکنش نشان می دهد.

نیوتن ثابت کرد که سه قانون کپلر، روابطی هستند که آنها را بر اساس قانون گرانش می توان تعریف کرد. او صورت کاملتری از قانون سوم کپلر را مطرح کرد. کار جالب توجه نیوتن در زمینه نورشناسی، اختراع تلسکوپ بازتابی (آینه ای) در سال 1668 میلادی بود. امروزه، بزرگترین تلسکوپهای جهان از گونه بازتابی هستند. نیوتن را می توان پایه گذار فیزیک جدید دانست. او بود که کاربردهای این علم رادر اخترشناسی نشان داد.

متنی که در بالا آمده است متعلق به کتاب : «شناخت مبانی نجوم» نوشته آقای حمیدرضا گیاهی یزدی است، که توسط انتشارات مدرسه به چاپ رسیده است.

منبع: مدرسه اینترنتی تبیان