.IV- ماده و انرژی
فیزیک و شیمی وضعی بهتر از زمینشناسی و زیست شناسی داشت; قوانین و عجایب این دو رشته همواره بهتر از “طبیعتی که دندان و چنگالش به خون آغشته است” با یک نظریه خداشناسانه از عالم وفق میداده است. جوشش حیاتی این دو علم را از آنجا میتوان درک کرد که، تقریبا در آغاز این عهد، آلیور آو ممزبری کوششهای فراوانی برای ساختن یک هواپیما مبذول داشت; در سال 1065 وسیله پرواز آماده شده بود، وی از محل مرتفعی با آن اوج گرفت، لکن بر زمین افتاد و کشته شد.
در قرن سیزدهم علم مکانیک فرد شاخصی را پرورانید; او یکی از رهبانان فرقه دومینیکیان بود که از لحاظ چندین نظریه اساسی فیزیک بر ایساک نیوتن سبقت داشت. جوردانوس نموراریوس در سال 1222 نایب فرقه دومینیکیان شد. اگر وجود آلبرتوس ماگنوس و توماس آکویناس برای اثبات شوق رهبانان دومینیکیان به امور عقلانی کافی نباشد، کارهای درخشانی را که این مرد بزرگ در زمینه علوم انجام داده است باید بهترین شاهد صادق بر درایت و کفایت عقلانی پیروان این فرقه مذهبی دانست. جوردانوس در طی سه رساله ریاضی، که از لحاظ محتوا و نفوذ کوس همسری با تصنیفات فیبوناتچی میکوفت، ارقام هندو را قبول کرد، و در فورمولهای خود، با متداول ساختن حروف به جای ارقام، جبر را پیش برد. وی در رساله خویش تحت عنوان تشریح اصول اولیه اثرات وزن به مطالعه مولفه چگالی، بر روی جسمی که به هوا پرتاب میشود پرداخت و اصلی را وضع کرد که اکنون به حکم جوردانوس اشتهار دارد، به این معنی که نیرویی که بتواند وزن معینی را به ارتفاع معینی بالا ببرد، میتواند وزنی را که K برابر سنگینتر باشد به ارتفاع K برابر کمتر بالا ببرد. وی در رساله دیگری تحت عنوان “در باب محاسبه وزن و نیرو” (که شاید اثر یکی از شاگردان جوردانوس باشد) مفهوم گشتاور ستاتیک، یعنی حاصل ضرب نیرو
در بازوی اهرم، را تجزیه و تحلیل کرد، عقایدش از این لحاظ، در بیان مکانیک اهرم و سطح مورب، مقدم بر پندارهای علمای عصر جدید بود. سومین رسالهای که آن را به “مکتب جوردانوس” نسبت دادهاند، موقتا سنگ بنای فرضیهای را که ارتباط با جا به جا شدن واقعی اجرام داشت استوار ساخت، و این همان اصلی بود که به دست لئوناردو داوینچی، دکارت، و ژان برنویی تکمیل شد و سرانجام در قرن نوزدهم به همت جی.ویلارد گیبز به صورت قاعده ریاضی کاملی درآمد.
پیشرفت مکانیک بتدریج در اختراع موثر افتاد. در سال 1271 رابرت انگلیسی بوضوح فرضیه ساعت پاندولی را بیان داشت. در 1288 به ذکر ساعت بزرگی در یک برج بنای وستمینستر در لندن برمیخوریم، و تقریبا در همین تاریخ ساعتهای غولپیکر همانندی در کلیساهای اروپا نصب میشود، لکن هیچ گونه قراین و امارات معینی در دست نیست که بگوید این گونه ساعتها کاملا ماشینی بودهاند. اولین مرتبه در تاریخ 1320 است که بوضوح صحبت از ساعتی مجهز به قرقره، وزنه، و دنده های متعدد به میان میآید.
پیشافتادهترین رشته فیزیک در این عهد، مبحث نور شناخت بود. رساله های ابن هیثم که از زبان عربی به لاتینی ترجمه شد، تقریبا در دنیای تازهای را به روی جهان غرب گشود. در حدود سال 1230 رابرت گروستست، ضمن مقالهای درباره رنگین کمان، میگوید:
سومین مبحث ژرفانمایی ... که تا زمان حاضر در میان ما نامعلوم و بکلی بیسابقه بوده است به ما نشان میدهد که چطور اشیایی را که بینهایت دورند میتوان بسیار نزدیک چشم آورد، و چگونه میتوان اشیای دور را به دلخواه بزرگتر از آنچه هستند جلوه داد.
رابرت توضیح میدهد که این کار شگفتانگیز را میتوان به وسیله شکستن “شعاع بصری”، با گذرانیدن آن از چندین شی شفاف یا عدسیهایی که ساختمان آنها با یکدیگر متفاوت است، انجام داد. این آرا شاگرد وی راجر بیکن را مفتون ساخت. یکی دیگر از رهبانان فرقه فرانسیسیان، جان پکم، که محتملا وی نیز از شاگردان گروستست در آکسفرد بود، در رسالهای تحت عنوان مسائل عمومی ژرفانمایی، به موضوع انعکاس انکسار نور و ساختمان چشم آدمی پرداخت، و چون به خاطر بیاوریم که همین جان پکم اسقف اعظم کنتربری شد، آنگاه دوباره، به این مسئله واقف میشویم که اتحادی به دور از بدگمانی میان علم و کلیسای قرون وسطایی وجود داشته است.
یک نتیجه این مطالعات در مبحث ژرفانمایی اختراع عینک بود. در یونان باستان از خاصیت عدسیهای ذرهبین اطلاع داشتند، لکن ساختن این قبیل عدسیها برای آنکه عمل میزان کردن را در جلو چشم بخوبی انجام دهند ظاهرا موکول به پژوهش در اصول هندسی انکسار نور بود. یک مدرک چینی که تاریخ دقیق آن معلوم نیست، و در خلال سالهای 1260 و 1300 نوشته شده است، عینکی را توصیف میکند که آن را “آیتای” مینامیدهاند و به کمک آن اشخاص فرتوت قادر بودند خطوط بسیار ریز را بخوانند. یکی از رهبانان فرقه
دومینیکیان که در پیاچنتسا به تاریخ 1305 موعظه میکرد، گفت: “اکنون از زمانی که فن ساختن عینک برای کمک به دید افراد کشف شده است بیست سال نمیگذرد. ... خود من با مردی که عینک را برای نخستین بار کشف کرد و ساخت صحبت کردهام”. نامهای مورخ 1289 میگوید: “من به قدری فرتوت شدهام که بدون شیشه هایی موسوم به اوکیالی که اخیرا اختراع شدهاند قادر به خواندن یا نوشتن نمیباشم”. اختراع عینک را معمولا به سالوینو د/آمارتو نسبت میدهند، زیرا بر روی سنگ مزارش به تاریخ 1317 نوشته شده است: “مخترع عینک”. در 1305، یکی از پزشکان مونپلیه اعلام داشت که دارویی برای شستشوی چشم تدارک دیده است که عینک را غیرضروری میسازد.
نیروی جاذبه مغناطیس نیز در نزد یونانیان معلوم بود. قوه مغناطیسی برای استفاده در جهاتیابی ظاهرا در اولین قرن مسیحی توسط چینیها کشف شد. روایات چینی حاکی است که در حدود سال 1093 مسلمانان برای نخستین بار از عقربک مغناطیسی در یافتن جهات جغرافیایی در دریانوردی استفاده میکردند. احتمالا تا پایان قرن دوازدهم استفاده از این قبیل قطبنماها در میان دریانوردان اسلامی و مسیحی رواج فراوان یافته بود. قدیمیترین اشارهای که در منابع مسیحی به آن میرود در 1205 است، و قدیمیترین اشارهای که در کتابهای اسلامی به استفاده از آن میشود در 1282 میباشد; لکن، به احتمال کلی، اشخاصی که مدتهای مدید به این سر گرانبها آشنا بودند هیچ گونه شتابی در نشر خبر آن نداشتهاند. به علاوه، دریانوردانی که از این وسیله استفاده میکردند مظنون به جادوگری میشدند، و برخی از ملوانان حاضر نبودند با ناخدایی که این قبیل آلات اهریمنی را در اختیار داشت سفر کنند. تا آنجا که اطلاع داریم، نخستین توصیفی که از قطبنما بر روی محور شده است در رساله قطبنما به قلم پتروس پرگرینوس میآید که در 1269 تصنیف شده است. این پتروس، مشهور به زایر، نتایج بسیاری از آزمایشات خویش را ضبط، و روش تجربی را به علاقهمندان توصیه کرد و توضیح داد که چگونه مغناطیس آهن را به خود جذب، سایر اجرام را مغناطیسی، و جهت شمال را معین میکند. همچنین وی در صدد ساختن ماشین دائمالحرکتی برآمد که در آن چند عدد مغناطیس خود به خود ایجاد حرکت کنند.
علم شیمی بیشتر به واسطه پژوهشهای کیمیاگران راه ترقی سپرد. از قرن دهم به بعد متون عربی راجع به این مبحث به زبان لاتینی ترجمه میشدند، و بزودی بازار کیمیاگری حتی در دیرها رواج یافت. برادر الیاس، جانشین قدیس فرانسیس، به تصحیح و تدوین کتابی در کیمیا برای فردریک دوم پرداخت; رابرت گروستست، یکی دیگر از رهبانان برجسته فرقه فرانسیسیان، شرح مفصلی درباره امکان استحاله فلزات نوشت و یکی از مشهورترین کتابهای قرون وسطایی کیمیاگری و طالعشناسی کتابالعلل را در قالب کتابی که منسوب به ارسطو بود بر علاقهمندان عرضه داشت. چند تن از پادشاهان اروپایی به امید آنکه با تبدیل فلزات ارزانقیمت
به طلا خزانه های خود را انباشته سازند، به استخدام کیمیاگرانی مبادرت ورزیدند. سایر افراد غیور همچنان در جستجوی اکسیر حیات و کیمیا کوشا بودند. در سال 1307، کلیسا کیمیاگری را به عنوان فن اهریمنی مردود شمرد، لکن مردم کماکان به اجرای آن پرداختند. چند تن از مولفان قرون دوازدهم و سیزدهم، شاید از ترس کلیسا بود که کتابهای کیمیاگری خود را به حکیم اسلامی جابربنحیان نسبت میدادند.
تجربیات پزشکی با داروها به علم شیمی کمک کرد، و عملیات صنعتی تقریبا وجود آزمایش یا اختراع را ضروری ساخت. انداختن آبجو، ساختن رنگها، سفالگری، لعابه کاری، شیشهسازی، تهیه سریشم و لاک و مرکب، و لوازم آرایش همه به علم شیمی خدمت کردند. در حدود سال 1270، پیر دو سنتومر مجموعهای از دستورالعملهای مختلف را برای تهیه رنگهای متنوعی که در نقاشی به کار میرفتند تحت عنوان رسالهای درباب مواد اصلی ساختمان رنگها مدون ساخت; یکی از این دستورالعملها تشریح میکرد که چگونه رنگها را با روغن بزرک ممزوج سازند تا رنگهای روغنی برای نقاشی فراهم آید. در حدود سال 1150 رسالهای مشهور به ماگیستر سالرنوس، که بظاهر یکی از نشریات مدرسه پزشکی سالرنو بود، ذکری از تقطیر الکل به میان آورد; این نخستین باری بود که به عملی که اکنون عمومیت یافته است اشارت میرفت. کشورهایی که صاحب تاکستان بودند شراب میانداختند و نوشابهای را که به دست میآمد “آب حیات” مینامیدند; در نواحی شمالی اروپا که کمتر درخت انگور میرویید و سرما شدیدتر بود، گرفتن عرق گندم ارزانتر بود. واژه uisqebeatha نیز که بعدها مخفف شد و به صورت Whisky درآمد، در زبان سلتی معنی “آب حیات” میداد. عمل تقطیر، سالیان سال پیش از این، نزد کیمیاگران مسلمان متداول بود; لکن کشف الکل، و در قرن سیزدهم کشف جوهرهای معدنی، دامنه اطلاعات شیمیایی و صنعت را وسیعتر کرد.
کشف دیگری که از نظر آثار و نتایج دست کمی از الکل نداشت باروت بود. ادعای قدیمی چینیها در مورد حق تقدم اختراع باروت اکنون مورد شک و تردید است; قبل از 1300 میلادی در میان دستنبشته های عربی هیچ جا به طور وضوح به این ماده اشاره نرفته است. قدیمیترین اشاره به مواد انفجاری در کتابی است به نام آتشهایی برای سوزانیدن دشمنان که مارکوس گراکوس نامی آن را در حدود 1270 به رشته تحریر درآورده است. این مارکوس یا مرقس، مشهور به یونانی، پس از وصف آتش یونانی و خاصیت فوسفورسانسی، طرز ساختن باروت را به این نحو بیان میکند: یک پوند گوگرد، دو پوند زغال چوب درخت لیمو یا درخت بید، و شش پوند شوره (نیترات دوپوتاس) را جداگانه بکوبید، خوب نرم کنید، و آنگاه آنها را با هم ممزوج کنید. قبل از قرن چهاردهم هیچ جا در تاریخ ذکری از استفاده از باروت در جنگها نمیرود.