استیونس
سیمون استیونس (1620-1548) دانشمند فنلاندی ، به سبب پژوهش هایش در مسئله تعادل ، هیدروستاتیک و اقامه دلیل بر محال بودن حرکت دائمی ، آوازه یافته بود . در واقع استیونس نخستین کسی بود که در باب اجسام در حال سقوط اظهار نظر کرد و آزمایش هایی در این خصوص ترتیب داد (1586) . او دو جسم را ، با وزن های بسیار متفاوت از برجی که 9 متر ارتفاع داشت به پایین انداخت . اگر حق با ارسطو بود ، بایستی جسم سنگین تر زودتر به زمین می رسید ، زیرا نیروی بیشتری از پشت به آن وارد می شد ؛ و فرض این بود که حرکت ممکن است ، مادام که نیرویی مداوم وجود داشته باشد . وقتی نتیجه بررسی شد ، معلوم شد که هر دو جسم در یک زمان به زمین اصابت کرده اند . این آزمایش صریحاً اثبات کرد که ارسطو فرضیه اش در مورد لزوم یک نیروی مداوم برای حرکت ، نادرست است . گالیله با کار استیونس آشنا بود و از آن برای نقد نظریه دینامیک ارسطویی بهره گرفت .
برج کج
برحسب سنت ، آزمایش انداختن دو وزنه را با وزن های متفاوت از روی برج کج پیزا و پی بردن به این امر واقع که چون هر دو در یک زمان به زمین فرو می افتند ، پس نظریه دینامیک ارسطویی باطل است ، به گالیله نسبت می دهند . این قصه بخشی از قصه های عامیانه علم است ، که از طریق وینچنزیووی ویانی ، زندگینامه نویس و مرید گالیله ، بدست ما رسیده است . حقیقت امر این است که ، مطلقاً دلیلی در دست نیست که گالیله اصلاً چنین آزمایشی را ترتیب داده باشد.
بدلایل متعدد ، اجرا و یا عدم اجرای آزمایش برج کج از سوی گالیله ، نامربوط می نماید . اولاً ، آزمایش مشابهی پیش از این توسط استیونس انجام گرفته بود و گالیله هم از آن مطلع بود ، بنابراین دلیلی برای اجرای (مجدد ) آن نبود . ثانیاً ، این آزمایش توسط دو ایتالیایی دیگر ، جورجیوس کورسیو در 1612 و وینچنز یورینری در 1641 قبلاً انجام گرفته بود و کورسیو پی برد که ارسطو بر حق است و رینری متوجه شد که او به خطا رفته است . در واقع ، این آزمایش ها نتایج بسیار متفاوتی را نشان می داده اند . گالیله خود بدین باور رسید که این آزمایش ها فیصله بخش نیستند . تنها آزمون صحیح نظریه ،باید در خلاء ، جایی که هیچگونه مقاومتی نباشد ، انجام گیرد . بنابراین کل موضوع آزمایش برج کج با همه اهمیت و منزلت فیصله بخشی که این رویداد در تاریخ علم داشت ، با یک مفهوم نظری بنیادین ، خلاء ، منتفی شد .
مبانی دینامیک
صورت بندی مبانی دینامیک بوسیله گالیله نه تنها بنیاد این علم نوین است، آنگونه که در گفتگودر باب دو علم نوین تشریح شده است ، بلکه تقریباً تاکنون نیز بر همان نسق که گالیله صورت بندی کرده باقی مانده است . گالیله ابتدا به صورت تنقیح ناشده وزن را از جرم تفکیک کرد ، به این ترتیب که توجه داد اجسام در قبال حرکت مقاومتی نشان می دهند که وجه تشابهی به گرایش اجسام به حرکت نزولی ندارد . مفهوم خلاء ، در جایی که هنوز وزن احتساب نشده باشد ، دلالت به مفهوم جرم دارد . اما گالیله همچنان وزن را چنان میلی برای فرو افتادن از ناحیه اجسام می دانست ، نه بعنوان نمونه ای از جاذبه . این احتمال دوم بوسیله کپلر و از ناحیه گیلبرت در کتابش در باب مغناطیس داده شد . نیوتن کسی بود که عاقبت الامر این مفهوم را روشنی و وضوح بخشید .
گالیله همچنین مفاهیم سرعت و شتاب را پیشنهاد کرد . سرعت ، تقریباً معادل مفهوم تندی یا مقدار حرکت جسم در یک جهت خاص نسبت به یک مقطع زمانی معین است . شتاب همانا تغییر (یا افزایش و کاهش ) سرعت است . حتی گالیله برای ممکن انگاشتن شتاب ، ناگزیر شد مفهوم زمان را تابی کران قسمت پذیر بداند .
یادآوری : ارشمیدس مفهوم مکان را که بیکران قسمت پذیر است پیشنهاد کرده بود . گالیله همین کار را در مورد زمان انجام داد . تقسیم زمان مجدداً به صورت یک مسئله مهم در کار نیوتن ، ظاهر می شود .
آونگ
اینک ببینیم گالیله چگونه تصورات دینامیکی اش را بکار می بست . ابتدا آزمایش آونگ را که هم نشانه نبوغ گالیله و هم نمونه تصورات نوین وی بود ، ملاحظه می کنیم . آونگ هنگامی که ساکن است فقط دستخوش یک نوع نیرو ، نیروی گرانش است ، که آن را به سمت پایین می کشد . وقتی به نوسان در می آید ، در آن واحد دستخوش دو نیرو واقع می شود – گرانش و گشتاور ش – که آن را در نوسان نگه می دارد . بر اثر اصطکاک قوس آونگ به تدریج کوچکتر می شود ، تا سرانجام از حرکت باز می ایستد . لکن ، مدت زمانی که قوس آونگ کوچکتر می شود ، به اندازه زمان رفتن آونگ تا منتهی الیه قوس خود (یا نوسان آن به یک طرف ) می باشد . این اثبات می کند که رابطه ریاضی دقیقی میان نیروی گرانش و حرکت آونگ است .
گلوله های توپ
کار های عملی گالیله را در زراد خانه ونیز نباید بدست فراموشی بسپاریم . گلوله ای که از ارتفاعی به پایین فرو می افتد، فقط دستخوش یک نیرو ، گرانش ، است . گلوله ای که از دهانه توپی شلیک می شود ، دستخوش دو حرکت است – گرانش و شتاب حاصل از شلیک شدن . گالیله اثبات کرد که این دو حرکت را می توان جداگانه در نظر گرفت و سنجید . گلوله ای که از دهانه توپی که در ارتفاع قرار دارد ، شلیک می شود پس از مدتی به زمین می افتد ، همچنان که اگر گلوله ای را از همان ارتفاع رها بکنیم پس از مدتی به زمین می افتد ، این اثبات می کند که نیروی گرانش یکنواخت است و می توان آن را با وجود اینکه یکی از گلوله ها از یک توپ شلیک شده است ، سنجید. وانگهی ، حرکت دوم گلوله توپ کمانی سهمی شکل را ترسیم می کند . دست آخر ، گالیله دریافت بیشترین برد یا مسافتی که گلوله تفنگ یا توپ دارد ، هنگامی است که از زاویه 45 درجه شلیک شود .
کتاب تاریخ و فلسفه ی علم/ نیکلاس کاپالدی/انتشارات سروش
