راهنمای جامع فیزیک/نيکولاس کوپرنيک
| نصیرالدین طوسی، کوپرنیک و مساله حرکت زمین | نیکولاس کوپرنیک | پس از کوپرنیک |
| راهنمای جامع فیزیک |
خلاصه‌ای از زندگی
ویرایشنیکولاس کوپرنیک یک منشی دفتری در کلیسای کاتولیک رومی بود که در سال ۱۴۷۳ میلادی در لهستان متولد شد. او علاقه خاصی به نجوم داشت و بعد از مشاهده دقیق سیاره‌ها و محاسبه حرکتهایشان راه‌های جدید و ساده‌تری را برای توضیح حرکت آنها کشف کرد. در آن زمان او بر این فرض بود که زمین و همه سیاره‌های منظومه شمسی به دور خورشید می‌گردند (البته به استثنای ماه که در همه نظریه‌ها تصور می‌شد که به دور زمین می‌گردد). که به نام نظریه خورشید مرکزی معروف بود. اما او هنوز عقیده داشت که همه اجرام آسمانی در مسیرهای دایره‌ای کامل حرکت می‌کنند.
زمان زیادی طول کشید تا کوپرنیک عقایدش را منتشر کرد. احتمالاً به دلیل اینکه او از مراجع کلیسای زمان خودش که عقیده داشتند که زمین بایستی ثابت باشد می‌ترسید. در واقع کتاب او تا قبل از مرگش به چاپ نرسید. کتاب او در گردش کرات آسمانی نامیده شد. در این کتاب او عالمی را تشریح می‌کند که در آن خورشید در مرکز و به ترتیب عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری و زحل به دور آن می‌گردند. در بالای اینها کره ستارگان ثابت قرار دارد.
انقلاب کوپرنیک
ویرایشکوپرنیک نخستین کسی بود که در دوران رنسانس، انقلاب بزرگی را در زمینه اخترشناسی برپا می‌کند. کوپرنیک به مسئله حرکت دورانی افلاطون در مورد اجرام آسمانی بسیار علاقه مند بود و در این زمینه تلاش‌های بسیار انجام داد. کوپرنیک معتقد بود که حرکت اجرام آسمانی مانند ستاره‌ها، سیارات و ماه یک حرکت دورانی (دایره‌ای) و یا ترکیبی از حرکات دورانی است. زیرا در حرکات دورانی، جرم در یک دوره مشخص و ثابت به حالت و وضعیت قبلی خود برمی گردد. کوپرنیک با مشاهدات و تحقیقات گسترده و محاسبات دقیق به این نتیجه رسید که اگر حرکت سیارات با حرکت دوره‌ای زمین در ارتباط باشد، و حرکت دوره‌ای سیارات را بر اساس گردش آنها به دور خورشید محاسبه کنیم به این نتیجه می‌رسیم که علاوه بر نظم و ارتباط میان آنها (منظور حرکت دورانی زمین و خورشید مرکزی) و ترتیب حاکم بر مدارهای سیارات، حرکت دورانی این اجرام با هم در ارتباط می‌باشند. به طوری که تغییر در هر یک از این مدارها باعث در هم فرو ریختن اجرام و در نتیجه منظومه می‌شود. سرانجام کوپرنیک منظومه خود را تدوین کرد که منظومه وی با منظومه زمین مرکزی بطلیموس که مورد قبول عامه مردم (از جمله کلیسا) آن دوره بود، مغایرت داشت.
وی در منظومه خود خورشید را مرکز قرار داد که زمین و دیگر سیارات به دور آن در حال حرکت هستند.
نیکلاس منظومه خود را بر اساس چند فرض بنیان نهاد
ویرایشمرکزی هندسی و دقیق برای مدار اجرم آسمانی وجود ندارد.
خورشید در مرکز قرار دارد و زمین و دیگر سیارات به دور آن حرکت می‌کنند.
زمین دیگر مرکز جهان نیست. زمین علاوه بر حرکت گردشی به دور خورشید، به دور خود نیز می‌چرخد.
حرکت خورشید در آسمان بر اساس حرکت دوره‌ای زمین می‌باشد.
حرکت ظاهری اجرام آسمانی در آسمان تنها بر اساس حرکت خود آنها نیست، بلکه این حرکت‌ها با حرکت دوره‌ای زمین نیز در ارتباط می‌باشند.
کوپرنیک نظر داد که گردش زمین به دور خود یک شبانه روز به طول می‌انجامد.
کوپرنیک تلاش می‌کرد تا نظریه خود را از طریق ریاضیات اثبات کند. وی با محاسبات خود به این نتیجه رسید که هرچه قدر از سیارات دور به خورشید نزدیک شویم، بر سرعت گردش آنها افزوده می‌شود. زحل که دورترین سیاره آن زمان بود، یک دور یکنواخت خود را به مدت ۲۹٫۵ سال و سپس مشتری این دوره را در ۱۱٫۸ سال می‌پیماید. بعد از مشتری نوبت به مریخ می‌رسد که این دوره را در مدت ۶۸۷ روز و زهره ۲۲۴ روز و عطارد ۸۸ روز سپری می‌کنند. البته این مقادیر را کوپرنیک محاسبه کرده است و اختلاف این مقادیر با مقادیر امروزی ناچیز است. این محاسبات بخشی از اثبات تئوری کوپرنیک با استفاده از هندسه بود. مزیت تئوری کوپرنیک آن بود که وی با استناد به نظریه خورشید مرکزی به نتایجی دست یافت که برخی از این نتایج در نظریه بطلیموسی امکان‌پذیر نبود.
مهمترین این نتایج عبارتند از
ویرایشالف- محاسبه اندازه مدار سیارات که به دور خورشید می‌گردند.
ب - محاسبه دوره تناوب گردش سیارات به دور خورشید.
ج- بدست آوردن سرعت نسبی حرکت دورانی سیارت.
د (مشخص کردن حرکت زاویه‌ای سیارات و موضع آنها در آسمان؛ که این نتیجه در هر دو تئوری کوپرنیک و بطلیموس وجود داشت. بر این اساس بود که کوپرنیک به این نتیجه رسید که میان مدارهای سیارات و جایگاه آنها ارتباطی وجود دارد؛ طبق گفته وی: هرگونه تغییر مکانی در هر قسمت از آن باعث به هم خوردن قسمت‌های دیگر و همه جهان می‌شود.
کوپرنیک مدعی بود که برتری نظریه او در زیبایی و سادگی آن است. وی در این رابطه در کتاب «درباره گردش افلاک آسمانی» می‌گوید:
در میان همه خورشید بدون حرکت می‌پاید. به راستی، چه کسی در این معبد عظیم و زیبا، منبع نور را در جایی جز آنجا که بتواند همه قسمت‌های دیگر را بیفروزد و روشنایی بخشد، قرار می‌دهد؟ پس در اساس این برگزیدگی، تقارن قابل ستایش در جهان و هماهنگی بارزی در حرکت و اندازه کرات می‌یابیم، آن چنان که به هیچ وجه دیگری نمی‌توانست باشد.
تئوری کوپرنیک بنا به دلایلی به زودی مورد قبول عامه مردم قرار نگرفت. بیش از یک قرن طول کشید تا نظریه خورشیدمرکزی میان اخترشناسان مورد پذیرش قرارگیرد.
مهمترین دلایلی که علیه این نظریه مطرح شده بود
ویرایش۱- منظومه کوپرنیکی بیشتر جنبه ریاضی، سادگی و زیبایی داشت و با مشاهدات نجومی آن زمان مطابقت نداشت و به همین دلیل مورد پذیرش عام قرار نگرفت.
۲- یکی از ضعف‌هایی که کوپرنیک در اثبات نظریه خود داشت آن بود که او نمی‌توانست با استفاده از نظریه‌های پیشین، نظریه خود را اثبت کند. یکی از دلایلی که همیشه بر ضد نظریه خورشید مرکزی مطرح بود آنست که اگر زمین در حال حرکت می‌بود، بایستی به کلی منهدم شود. زیرا اگر زمین حرکت کند، آنگاه هوا، پرندگان و قطرات بارانی که به زمین می‌بارند، جا می‌ماندند. یکی از مثل‌هایی که مخالفین به گالیله می‌گفتند آن بود که اگر زمین در حال حرکت باشد، توپی که از بالای برج پیزا پرتاب می‌شد باید به عقب (جهت خلاف گردش زمین) جا بماند.
اما کوپرنیک می‌پنداشت که هوا به همراه زمین در حال حرکت است؛ و از طرفی وی در نظر داشت که اگر چنین می‌بود پس چرا دیگر اجرام آسمانی که در حال حرکتند، منهدم و نابود نمی‌شوند.
۳- الگوی خورشید مرکزی کوپرنیک با عقاید و اصول ارسطو مغایرت داشت؛ و از طرفی چون در آن زمان کلیسا طرفدار اصول ارسطو بود، به همین دلیل نظر همه مسیحیان بر ضد کوپرنیک بود. آنان به آیات انجیل استناد می‌کردند و می‌گفتند که معمار و طرح خلقت جهان بر اساس منظومه و تئوری بطلیموس است. به همین دلیل سازمان تفتیش عقیده، کتاب کوپرنیک را که مخالف با کتاب مقدس بود، ممنوع اعلام کرد.
۴- اگر چه نظریه خورشید مرکزی کوپرنیک با نظریه زمین مرکزی بطلیموس از نظر علمیِ مشاهده نجومی سازگار بود اما از نظر فلسفی مغایرت داشت. چون کوپرنیک چارچوب مرجع خود را از زمین به خورشید منتقل کرده بود؛ و این انتقال چارچوب از نظر فیزیک سینماتیکی امروزی کاملاً صحیح می‌باشد.
منبع
ویرایشمنابع عمومی متن
ویرایش۱-کتاب فیزیک از آغاز تا امروز نوشته حسین جوادی چاپ دوم شهریور ۱۳۸۷ انتشارات اندرز
۲-صد دانشمندی که جهان را تغییر دادند ترجمهٔ سید یوسف عرفانی فرد و بهناز دادمان چاپ اول ۱۳۹۲ انتشارات مازیار
منابع عمومی تصاویر
ویرایشوب گاه ویکی‌پدیا