.III- ابزارها و روشهای علمی
نخست میبایستی ابزارهای علمی وجود داشته باشند. چشم آدمی قادر نبود که اشیا را از دور یا بوضوح مشاهده کند یا آنها را دقیقا ببیند. بدن قادر نبود که فشار، گرما، و وزن اشیا را با دقت لازم احساس کند; فکر قادر نبود که فضا، زمان، کمیت، کیفیت، و جرم مخصوص را دقیقا دریابد. میکروسکوپ، تلسکوپ، دماسنج، هواسنج، آبسنج، ساعتهای بهتر، و ترازوهای دقیقتر مورد احتیاج بود.
جامباتیستا دلاپورتا در کتاب خود (1589)1 چنین مینویسد:” اشیا با یک عدسی مقعر کوچکتر ولی واضحتر به نظر میآیند; با یک عدسی محدب آنها را بزرگتر میتوان دید، ولی واضحتر نیستند. اما اگر بتوانید هر دو نوع را با یکدیگر به کار برید، میتوانید دور و نزدیک را واضح و درشت ببینید.” این خود اصل میکروسکوپ، دوربین صحرایی، دوربین اپرا; دوربین نجومی، و تعدادی اختراع است، و بافت شناسی از همین جا رونق گرفته است. میکروسکوپ معمولی، یعنی یک عدسی محدب، مدتها شناخته شده بود. اختراعی که زیست شناسی را زیر و رو کرد عبارت از میکروسکوپ مرکب یعنی ترکیبی از چندین عدسی همگرا بود. صنعت تراش و صیقل عدسی مخصوصا در هلند تکامل یافته بود اسپینوزا عمر خود را بر سر این کار گذاشته بود. در حدود سال 1590 شخصی به نام زاخاریاس یانسن، که در میدلبورگ پیشه عینک سازی داشت، یک عدسی محدب الطرفین و یک عدسی مقعر الطرفین را با هم به کار برد و ظاهرا نخستین میکروسکوپ مرکب را ساخت. زیست شناسی و پزشکی جدید از همین اختراع ناشی شدهاند.
استعمال دیگر این اصول باعث تغییراتی در نجوم شد. در دوم اکتبر 1608، عینک ساز دیگری به نام هانس لیپرشای در میدلبورگ نامهای به نام اتاژنرو هلند (که هنوز با اسپانیا در جنگ بود) نوشت و ابزاری را برای دیدن اشیای دور شرح داد. لیپرشای یک عدسی محدب الطرفین (نقش گیر) را در یک سرلوحه و یک عدسی مقعر الطرفین (دیدگر) را در سر نزدیکتر آن گذاشته بود. قانونگزاران ارزش نظامی این اختراع را دریافتند و مبلغ 900 فلورن به لیپرشای انعام دادند. در هفدهم اکتبر، هلندی دیگری به نام پاکوبوس متیوس اظهار داشت که مستقلا ابزار مشابهی ساخته است.
گالیله پس از شنیدن این اخبار شخصا چند دوربین نجومی در پادوا، در سال 1609، ساخت که تا سه بعد را بزرگ نشان میداد اینها ابزارهایی بودند که باعث شناخت جهان شدند. در سال 1611 کپلر اظهار داشت که با عوض کردن جای عدسیهای گالیله، یعنی با گذاشتن عدسی محدب به جای “دیدگر” و عدسی مقعر به جای “نقش گیر”، نتیجه بهتری میتوان به دست آورد; و بین سالهای 1613-1617، کریستوف شاینر، کشیش یسوعی، دوربین نجومی بهتری بر طبق این طرح ساخت.
در این ضمن، بر اساس اصولی که هرون اسکندرانی در قرن سوم ق م، یا قبل از این تاریخ، با آنها آشنا بود، گالیله دماسنجی اختراع کرد (حد 1603). وی سر باز یک لوله شیشهای را، که در سر دیگر آن یک حباب شیشهای خالی بود، در ظرف آبی گذاشت و آن را با دست خود گرم کرد هنگامی که دست خود را برداشت، حباب خنک شد و آب در لوله بالا آمد. جووانی ساگردو، دوست گالیله، این لوله را به صد درجه تقسیم کرد(1613).
1. magin Naturalis.
یکی از شاگردان گالیه به نام اوانجلیستا توریچلی سر یک لوله در از شیشهای را بست، آن را با جیوه پر کرد، و سر باز آن را در ظرفی پر از جیوه فرو برد; جیوهای که در لوله بود به ظرف نریخت طبق فیزیک مدرسی، این وضع مربوط به “تنفر طبیعت از خلا” بود. توریچلی آن را مربوط به فشار هوای اطراف بر جیوه داخل ظرف دانست. وی اظهار داشت که این فشار خارجی میتواند جیوه داخل ظرف را در یک لوله خالی که بدون هوا باشد بالا ببرد. تجربه صحت گفتار او را ثابت کرد، وی نشان داد که به وسیله تغییرات ارتفاع جیوه در لوله میتوان به تغییرات فشار هوا پی برد. از این رو در سال 1643 نخستین هواسنج را ساخت، که هنوز ابزار اساسی علم آثار جوی یا کاینات جو به شمار میرود.
دانشمندان، با این ابزارهای تازه، از ریاضیات برای روشهای بهتری از محاسبه و اندازهگیری و عدد نویسی استمداد کردند. نپر و بورگی، چنانکه گفتیم، لگاریتم را ساختند و اوترد خط کشی محاسبه را ساخت. اما با در کار آمدن سیستم اعشاری قدم بزرگی برداشته شد. طبق معمول، پیشنهادهای آزمایشی زمینه را فراهم میکردند. غیاث الدین جمشید کاشانی، معروف به سمرقندی (فت' 1436، 832 ه .ق) نسبت محیط دایره را به قطر آن 732 1415926535898 دانست، که عددی اعشاری است و در آن از فاصله به جای ممیز استفاده شده است. فرانچسکو پلوس، اهل نیس، از ممیز استفاده کرد. سیمون ستوینوس روش جدید را در رسالهای بسیار مهم به نام اعشار شرح داد (1585) و در آن نوشت که میتواند “ثابت کند که چگونه ممکن است هر گونه محاسبهای را با اعداد صحیح و بدون کسر انجام داد.” در سیستم متریک در اروپا (غیر از انگلستان) از عقاید او درباره طول، حجم، و پول استفاده شده است; اما در دایره و ساعت، که تقسیمات آنها بر مبنای شمار ستینی (شصت تایی) است، از عقاید ریاضی بابلیها مدد گرفتهایم.
ژرار دزارگ در سال 1639 رسالهای کلاسیک درباره قطوع مخروطی انتشار داد. فرانسوا ویت پاریسی، با استعمال حروف به جای معلوم و مجهول، جبر را احیا کرد و پیش از دکارت جبر را در هندسه به کار برد. دکارت در یک لحظه الهامبخش اظهار داشت که اعداد و معادلات را میتوان با اشکال هندسی و بالعکس نشان داد (بدین ترتیب، بیارزش شدن تدریجی پول را در طی زمان میتوان به عنوان یک نمودار آماری ثابت کرد)، و بدین وسیله هندسه تحلیلی را بنیاد نهاد; همچنین اظهار داشت که از یک معادله جبری، معرف یک شکل هندسی، نتایجی جبری میتوان گرفت که از لحاظ هندسی درست باشند; از این رو، از جبر میتوان برای حل مسائل هندسی استفاده کرد. دکارت از کشفیات خود چنان مشعوف شد که پنداشت اهمیت هندسه او نسبت به هندسه پیشینیان مانند فصاحت سیسرون نسبت به الفبای کودکان است. هندسه تحلیلی او، تقریر “اصل قسمت ناپذیرها” توسط کاوالیری (1629)، “تربیع دایره” به طور تقریب توسط کپلر، و “تربیع چرخزاد” توسط روبروال، توریچلی،
و خودش زمینه را برای کشف حساب دیفرانسیل و انتگرال به وسیله نیوتن و لایبنیتز فراهم ساخت.
در این هنگام، ریاضیات هدف و ابزار لازم دانشمندان به شمار میرفت. کپلر عقیده داشت که فکر هرگاه قلمرو کمیت را ترک کند، گرفتار تاریکی و تردید میشود. به گفته گالیله، “فلسفه، به معنی فلسفه طبیعی یا علم”.
در این کتاب بزرگ، که پیوسته در برابر ما باز است، نوشته شده است. اما آن را نمیتوان فهمید، مگر آنکه نخست زبان را بیاموزیم و کلمات آن را بخوانیم. این کتاب به زبان ریاضیات نوشته شده است.
دکارت و اسپینوزا مایل بودند که ما بعدالطبیعه را به صورت ریاضی در آورند.
در این هنگام علم خود را از جفت مادرش، یعنی فلسفه نجات داد. از قید ارسطو رهایی یافت، از ما بعدالطبیعه به طبیعت پرداخت، روشهای متمایزی از خود به وجود آورد، و به مصرف اصلاح زندگی بشر در روی زمین رسید. این نهضت با مرکز عصر خرد پیوستگی داشت، ولی به “خرد محض “، یعنی به خرد فارغ از تجربه و آزمایش، متکی نبود. غالبا چنین استدلالی با موهومات آمیخته بود. در این زمان، خرد، همچنین سنت و منابع موثق، با مطالعه و ضبط حقایق معمولی، تحت رسیدگی قرار میگرفت; و بر خلاف آنچه “منطق” میگفت، عالمان فقط آن قسمت را میپذیرفتند که از لحاظ کمی قابل اندازهگیری، از لحاظ ریاضی قابل بیان، و از لحاظ آزمایش قابل اثبات باشد.