تاریخ علم نجوم
آیا پرداختن به تاریخ علم کاری عبث است؟ اگر اهمیت فلسفه ی علم را درک کرده باشیم، آنگاه سخن ایمره لاکاتوش بسیار سودمندخواهد بود: «فلسفه ی علم بدون تاریخ علم تهی است، تاریخ علم بدون فلسفة علم نابیناست.»
آشنایی با روشهای علمی و تجربی مردان بزرگ علم در طی قرون، و چگونگی استدلال نمودن ایشان و همچنین روند پیشرفت علومگوناگونی مانند ریاضیات، نجوم، فیزیک و... نه تنها روند قانونمند و منطقی آن را در برابر چشمان ما میگشاید بلکه شکوهمندیبنای عظیمی به نام علم را هرچه بیشتر درک خواهیم نمود. یکی از تبعات آن برای خودمان، آمادگی برای تفکر درست و قانونمند درعرصههای گوناگون میباشد.دکتر پرویز شهریاری در کتاب "جمشید کاشانی ریاضی دان ایرانی" پس از ذکر نکات مهمی در باره اهمیت تاریخ ریاضیات و به طور کلی، تاریخ علم مینویسد: "تاریخ گذشتة ریاضیات (وعلم) ما را قانع میکند که، کشفهای ریاضی (و علمی) تصادفی و جدا از هم و محصول نبوغ فرد یا ملت برگزیدهای نبوده است و نشان میدهد که این پیشرفت قانونمند است و به همین مناسبت، بررسی و مطالعه آن، راه امروز و فردای ما را روشن میکند." با مراجعه به این کتاب اهمیت رجوع به تاریخ علم روشنتر می شود.در این میان پرداختن به تاریخ علم نجوم، لطفی دیگر دارد. بسیارجالب است که بخواهیم سرچشمه کشفهای مهم را بدانیم هرچند مدلهای باستانی در نظر امروزی ما نادرست و شاید مضحک به نظر برسند، ولی با نگاهی عمیقتر و موشکافانهتر عظمت فکر انسانی و تاریخ تکامل آن ما را به تامل وا میدارد.و سرانجام به لذتی خواهیم رسید که از مشاهدة جهان هستی در پرتو این اندیشههای نو به انسانی اندیشمند دست میدهد.
در این مقاله سعی داریم به آرایی بپردازیم، که در طول قرنها برای توجیه و پیش بینی حرکات آسمانی ارائه شده است. در آن روزگار، همچون روزگار ما همه ی این دگرگونیها و بی نظمیها به توضیحی مناسب احتیاج داشت. یونانیان در شمار نخستین اقوامی بودند که به جستجوی توضیحی منطقی و روشن برایپدیدههای طبیعی برآمدند.
آراء یونانیان :
افلاطون، فیلسوف یونانی قرن چهارم پیش از میلاد، مسالهای برای توضیح حرکتهای آسمانی وضع کرد. او میگفت: ستارگان نمایندة موجودات تغییرناپذیر و جاودانه هستند با سرعت یکنواخت و در کاملترین و منظمترین مسیرها در آسمان، به دورزمین میگردند. توجیه افلاطون مبنی بر اینکه تمامی ستارگان و سیارات باید در مسیرهایی دایره وار (چون دایره کاملترین شکلاست) به دور زمین بچرخد، به مدت 2 هزار سال مهمترین مساله در نجوم باقی ماند.
راه حلی که یونانیان برای توضیح این پدیدهها مطرح مینمودند، کاملاً مبتنی بر مشاهدهای بود که از آسمان داشتند. ایشان میدیدند که ستارگان گویی بر سطح درونی کرهای چسبیدهاند و این کره به دور زمین میگردد. از طرف دیگر حرکت خاصه ی خورشید را به همین گونه توصیف میکردند.
آنان فرض نمودند که زمین در مرکز کره بلورین (شفاف) بزرگیقرار دارد که این کره در 24 ساعت یک دور به دور زمینمیچرخد. درون این کره، کره دیگری قراردارد که به کره اول متصل است. این کره فلک حامل خورشید است که محورش حدود 23.5 درجه با محور چرخش کرة بزرگ زاویه دارد. با چرخش کرة آسمان، فلک حامل خورشید نیز میچرخد و در همین حین فلکحامل خورشید به دور محور خود در یک سال در حال دوران است.
پیش از فلک حامل خورشید، افلاک حامل ماه و زهره و عطارد قرار دارند، که به زمین نزدیک ترند و خارج فلک خورشید، افلاک حامل مریخ، مشتری و زحل قرار گرفتهاند که همگی به کره آسمان (فلک الافلاک) متصل اند. یونانیان سعی میکردند که با انتخاب اندازه مناسب برای فلکها و سرعت و جهت آنها، مدل را با مشاهده سازگار نمایند.
فیلسوفی به نام فیثاغورث و شاگردانش دستاوردهای مهمی داشت. اولاً فیثاغورثیان بودند که به این بینش دست یافته بودند که خورشید و ماه و ستارگان از جمله زمین، کروی هستند. البته دلیل ایشان این بود که کره، کاملترین اشکال است و چونهمه چیزها به عقیده ایشان ریاضی هستند، هر چیزی باید کاملباشد. همچنین پیشنهاد کردند که ماه خودش منبع نور نیست بلکه نور خورشید را باز میتاباند.
نجوم اسکندریه:
اسکندریه شهری مدیترانهای در ساحل مصر بود. اسکندر اینشهر را بدین نیت بر پا داشت که کانونی باشد برای همة دانشها و دانشمندان هراکلیدس، اراتستنس، آریستارخوس و بطلیموس همگی از بزرگان نجوم اسکندرانی به شمار میروند.
هراکلیدس معتقد بود که برخی سیارات مانند زهره و مریخ بهگرد خورشید در حرکت اند و خورشید به روی مداری به دورزمین در گردش میباشند اراتستنس نخستین کسی بود که در تاریخ علم دست به اندازهگیری قطر کره زمین زد. وی قطر کره زمین را به وسیله تفاوت ارتفاع خورشید در دو شهر، در زمانی واحد بدست آورد.
آریستارخوس که احتمالاً تحت تاثیر هراکلیدس بوده است، مدل ونظریات جالبی اظهار داشته است:
1- محاسبة او درمورد فاصلة ماه از زمین و محاسبة قطر ماه با دقت خوبی، صحیح بود. (البته او محاسباتی دربارة فاصلة خورشید و اندازه آن دارد که با خطای بسیاری همراه است)
2- آریستارخوس به پذیرش این واقعیت راغب بود که فواصل بیناجرام آسمانی و به تبع آن اندازة عالم بسیار عظیم و بسی بیشتر از آن است که تا آن زمان کسی توانسته باشد تصورکند.
3- زمین به دور خورشید در گردش است.
4- او معتقد بود که خورشید از زمین بسیار بزرگتر است و با توجه به اینکه زمانی زمین را بزرگترین جسم میپنداشتند، این نظربسیار جالبی بوده است که از طریق محاسبه به دست آورده بود.
5- زمین به گرد خود میچرخد.
نظریة خورشید مرکزی آریستارخوس علت بعضی پدیدهها را که توسط یونانیان قابل توجیه نبود، را به خوبی توضیح میداد. مثلاً حرکت رجعی سیارات و اینکه چرا در حین حرکت رجعی پرنورتر میشوند. ولی با این همه، این نظر برای فلاسفة آن زمان قابل پذیرش نبود. اولاً اینکه تصور حرکت زمین با اندیشههای فلسفی که زمین با اجرام فلکی تفاوت دارد و جای طبیعی آن باید در مرکزجهان باشد، مبانیت داشت. دوماً فلاسفه دلایل قانعکننده خود را داشتند:
ایشان عنوان میکردند که اگر زمین به دور خورشید در حال حرکت باشد باید حرکات منظرهای برای ستارگان رویت شود.
اختلاف منظر زمانی پیش میآید که ناظر مکان خود را نسبتبه جسمی که به آن نگاه میکند در جهت عمود بر خط و اصلخود و جسم تغییر دهد.
ناظر زمانی که در نقطة A قرار دارد، خط کشی که روی مسیر دیدش قرار دارد را در امتداد درخت سمت راست میبیند. در حالی کهوقتی از نقطة B نگاه میکند، خط کش نسبت به تصویر زمینه تغییر مکان میدهد و در امتداد درخت سمت چپ دیده میشود.
فلاسفه میگفتند اگر زمین به دور خورشید در گردش باشد و مکانش تغییر کند باید مکان ظاهری ستارگان در آسمان تغییرکند، یعنی اختلاف منظر داشته باشند ولی در آن زمان همچنینحرکتی رؤیت نشده بود. (البته امروزه بوسیله تلسکوپها اختلاف منظر ستارگان رؤیت شده است)
بطلیموس و المجسطی:
بطلیموس منجم بزرگ اسکندرانی در 150 میلادی کتاب المجسطی را به رشتة تحریر در آورد. او در این کتاب به دنبال منظومه ایست که قادر به پیشگویی دقیق مواضع هر سیاره باشد. نوع منظومه و فیزیک حرکتها، در مدل او، مبنی بر فرضیههای ارسطو بود. در واقع علت اصلی این نکته که بطلیموس نظریة زمینمرکزی را پذیرفت نه خورشید مرکزی را همین بود که با عواملحرکت یعنی دینامیک ارسطویی بر اساس حرکت طبیعی سازگار بود. وی برای هرچه دقیقتر ساختن تئوری زمین مرکزی سه طرح مهم دارد و با فلک خارج مرکز، فلک تدویر، فلک معدل المسیر ویسعی نمود با استفاده از این سه شگرد، نه تنها حرکات نایکنواختخورشید و سیارات و ماه را تعیین کند بلکه پدیدههایی مانندحرکت رجعی سیارات را نیز توضیح دهد.
فلک خارج از مرکز:
سیاره بر روی فلک حامل خود قرار دارد، و فلک حامل به دور مرکزش میچرخد و سیاره را با خود بر میگرداند. ولی مرکز این فلک در مرکز زمین نیست بلکه از زمین فاصله دارد.
فلک تدویر:
فلکی است که مرکز آن، بر روی محیط فلک حامل قرار دارد و سیاره روی محیط فلک تدویر نصب شده و در حین گردش فلک تدویر، همراه فلک حامل به دور زمین بر میگردد.
نکته جالبی که دربارة فلک تدویر سیارات خارجی ایجاد کرد آن بود که دورة گردش فلکهای تدویر سیارات بیرونی همگی یکسال بود. در واقع چون بطلیموس نمیخواست زمین را با دورة تناوب یکسال به دور خورشید در نظر بگیرد، مجبور بود فلک تدویر سیارات را با دورة تناوب یکسان در نظر بگیرد تا حرکات رجعی سیارات خارجی را توضیح دهد.
و حرکات رجعی سیارات یکسان نبود. مریخ حرکات رجعی متفاوتی درهر بار، نشان میداد: گاهی حلقوی، گاهی زیگ زاگ... پس بطلیموس ترفندی دیگر زد: فلک معدل المسیر.
فلک معدل المسیر:
بطلمیوس برای توضیح بعضی حرکات غیر یکنواخت ظاهری فرض کرد که سیاره به دور زمین با سرعتی غیر یکنواخت در حال چرخش است. در این مدل سرعت سیاره یکنواخت است منتها از نگاه نقطه ای که منطبق بر زمین نیست بلکه کمی از آن فاصله دارد.
با ورود فلک معدل المسیر به بعضی از قسمتهای مدل بطلیموس، پیچیدگی کار را ناخوشایند نمود و شاید یکی از دلایلی که منجمین پس از بطلیموس شروع به نقد وی کردند، همین فلکمعدل المسیر بود. البته نقد اصلی ابن هیثم بر فلک معدل المسیر درباره ی تناقضی بود که فلک معدل المسیر با اصل یکنواخت بودن حرکت داشت.
کتاب المجسطی و استدلالها و محاسباتی که در آن بود، باعث شدکه مدل بطلیموس به الگویی مناسب برای پیش بینی موقعیت اجرام سماوی با دقت مطلوبی تبدیل شود. مدل سیارهای بطلمیوس قریب 1000 سال مورد استفاده بود. چرااین مدت طولانی مدل بطلیموس باقی ماند؟
از دلایلی که میتوان به آنها اشاره کرد:
1- دقت کافی مدل برای پیش بینی موضع اجرام سماوی (حدود 2 درجه)
2- با فلسفة ارسطویی، انطباق نسبی داشت. (البته تجاوزهایش از کیهانشناسی ارسطویی بعداً باعث اعتراض بعضی فلاسفه مثل ابن باجه شد.)
3- و همچنین با اعتقادات مسیحی زمان سازگار بود و هر مدلدیگری به معنای اختلاف با اعتقادات مسیحی به شمار میرفت.
سخن را بدین جا پایان نمیدهیم، چرا که پس از بطلیموس دانشمندانی ظهور کردند که نه تنها آثار ارزشمند یونانیان و علوماسکندریه را پاسداری نمودند، بلکه تصحیحاتی نیز برآنها انجامدادند، و این امر سرمایة عظیم بشری را به نسلهای بعد منتقلساختند، که اگر ایشان نبودند، شاید این علوم از بین میرفت
اگر در شبی صاف به آسمان بنگرید بی شک از درخشش چشم نواز ستارگان لذت خواهید برد. هزاران سال پیش هم بشر از دیدن آسمان لذت می برده ( به طور یقین آسمان پیشینیان بسیار پر ستاره تر بوده ! ) شاید در نظر اول ستارگان آسمان مجموعه ای پراکنده از ستارگان به نظر برسند. اما با کمی دقت می توان اشکال زیبایی را با متصل کردن ستاره ها به هم با خطوطی فرضی در آسمان ترسیم کرد. درحدود 4500 سال قبل، مردم شرق مدیترانه شروع به تقسیم بندی آسمان با نقش های خیالی کردنداین اشکال نام خدایان، الهه ها، قهرمانان و جانوران را دارند. تا زمان بطلمیوس، ستاره شناس یونانی الاصل اسکندرانی که حدود 150 سال بعد ازمیلاد می زیست، تعداد صورفلکی شناخته شده 48 مورد بود. امروز 88 صورت فلکی شناخته شده که هریک محدوده ی مشخصی درآسمان دارند. به طوری که تمام آسمان با این صورت های فلکی پوشیده می شود. با این که ستارگان یک صورت خاص از نظر ما شکل خاصی را در آسمان می سازند، اما در واقع این ستارگان هیچ ربطی به هم ندارند و چندین سال نوری از هم فاصله دارند و اگر از سمتی دیگردر آسمان ( جایی خارج از منظومه ی شمسی ) به آن ها بنگریم به شکلی دیگر دیده خواهند شد. ستارگان حرکت بسیار آهسته ای در آسمان دارند ( به دلیل دوری بسیار آن ها حرکت سریع آن ها آهسته به نظر می رسد ) این حرکت باعث می شود که در طی هزاران سال شکل ظاهری صورت های فلکی عوض شود. اما درطول عمر یک انسان این تغییرات بسیار نامحسوس است. درقدیم ازرصد صور فلکی برای جهت یابی وتعیین فصول و به طور کلی زمان یابی استفاده می کردند.
برای شناخت درست صور فلکی باید:
کار رصد را همراه با مطالعه ی در مورد آنها انجام دهیم تا موقعیت هر صورت را نسبت به بقیه و به طور خاص بدانیم.
در مورد هر صورت فلکی ستاره ها و اجرام غیر ستاره ای را بشناسیم.
قدر، رنگ، دما و... را در مورد ستارگان تا حدی بدانیم.
از همه مهمتر بعد از شناخت مقدماتی صور فلکی چند ضلعی های مخصوص هر فصل را بشناسیم.
تقسیمبندی آسمان
کلمه صورت فلکی برای اخترشناسان امروزی معنی ویژهای دارد. همانطور که کشور را به ایالتها و استانهای مختلف تقسیمبندی میکنند، آسمان نیز به 88 ناحیه تقسیمبندی شده است. هر یک از این نواحی به اسم صورت فلکی مخصوصی خوانده میشود. تمام ستارگان ، حتی کم نورترین آنها که در داخل مرزهای یک ناحیه قرار دارند، متعلق به آن صورت فلکی هستند.
صورتهای فلکی بهار
در شبهای بهار صورت فلکی دب اکبر (خرس بزرگ) به بالاترین نقطه خود در آسمان میرسد. در عرضهای جغرافیای 50 و 60 درجه شمالی ، میتوان درست در بالای سر دید. به کمک بخشی از دب اکبر میتوان سه ستاره قدر اول را به روش زیر در شبهای بهار پیدا کرد. با امتداد دم خرس ، ستاره سماک رامح را پیدا میکنیم. سماک رامح یکی از روشنترین ستارگان آسمان نیمکره شمالی است و به رنگ سرخ دیده میشود. این ستاره متعلق به صورت فلکی عوا (ارابهران) است. ستارگان دیگر این صورت فلکی همه بطور قابل ملاحظهای از سماک رامح کم نورترند. در کنار عوا ، صورت فلکی کوچک و ظریف الکیل یا فکه ، قرار دارد. که از ستارگان تقریبا کم نورتری تشکیل یافته است. آنها که همانند یک نیم دایره در کنار هم قرار گرفتهاند، سبب میشوند که الکیل ، شکل مشخص و برجستهای در آسمان داشته باشد. با امتداد منحنی که از دم اکبر شروع شده و از سماک رامح نیز میگذرد، به ستاره سماک اعزل ، میرسیم. این ستاره قدر اول که روشنترین ستاره صورت فلکی سنبله است، به رنگ سفید دیده میشود.
یکی از واضح ترین صورتهای فلکی بهار ، صورت فلکی شیر است. در این موقع سال ، میتوان با نگاهی به سمت جنوب آن را یافت. ستاره قطبی در امتداد دو ستاره از صورت فلکی دب اکبر قرار دارد. حال اگر این خط راست را در جهت دیگر امتداد دهیم، به صورت فلکی شیر میرسیم. سر شیر به شکل علامت سوال (؟) یا داس است. ستاره قدر اول قلب الاسد در این صورت فلکی است.
صورتهای فلکی تابستان
در شبهای تابستان ، سه ستاره قدر اول به وضوح دیده میشوند، که عبارتند از ردف در صورت فلکی دجاجه (قو) ، نسر واقع در صورت فلکی شلیاق و نسر طایر در صورت فلکی عقاب. در تابستان با مشاهده سمت جنوب آسمان ، این سه را میبینیم که مثلث برجستهای را درست میکنند. ردف روشن ترین ستاره صورت فلکی دجاجه است. گاه آنرا صلیب شمالی نیز میخوانند. دجاجه درست در میان کهکشان راه شیری واقع است.
با دوربین دوچشمی یا تلسکوب کوچک ، چندین میدان انبوه ستارهای را در این بخش آسمان میبینیم که برخی از آنها هزاران سال نوری با ما فاصله دارند. این میدانهای ستارهای به صورت درخشش راه شیری نمایان میشوند. در نزدیکی دجاجه ، تکههای تاریک ابر و غبار که در اعماق فضا قرار دارند، جلوی نور ضعیف ستارگان دوردست را میگیرند. نسر واقع پر نورترین ستاره صورت فلکی شلیاق (چنگ رومی ) و نسر طائر پر نورترین ستاره صورت فلکی عقاب است .
صورتهای فلکی پاییز
صورت فلکی ذاتالکرسی بهترین نقطه شروع برای یافتن ستارگان در پاییز است. پنج ستاره اصلی در آن همانند حرف w کنار هم قرار گرفتهاند و با این که هیچکدام روشنتر از قدر اول نیستند ولی به راحتی دیده میشوند. شبهای پاییز این صورت فلکی در بخش بالایی آسمان دیده میشود. در عرضهایی در حدود 50 تا 60 درجه میتوان آن را درست در بالای سر دید. اگر دو ستاره آخری حرف w را امتداد دهیم، به صورت فلکی قیفاووس میرسیم. در طرف دیگر آن صورت فلکی امراهالمسلسله واقع است.
به کمک حرف w ، میتوان صورت فلکی بزرگ فرس اعظم یا را یافت. ستارگان اصلی آن مربع بزرگی میسازند که مربع فرس اعظم نامیده میشود. این مربع اندازه بزرگی دارد. هیچ یک از ستارگان آن روشنتر از قدر اول نیستند.
صورتهای فلکی زمستان
صورتهای فلکی زمستان مشهورند و شناختن آنها نیز آسان است. زمستان بهترین موقع برای شروع شناسایی صورتهای فلکی است. یکی از باشکوهترین مناظر آسمان را میتوان در شبهای دی ماه دید. در این ماه صورت فلکی شکارچی پیش روی شماست و در آن سه ستاره درخشان ، شمشیر کمربند این شکارچی افسانهای را تشکیل میدهند. هفت ستاره از قدرهای اول و دوم فراموش نشدنی این صورت فلکی را بوجود میآورند. ابط الجوزا ستاره بالایی سمت چپ ، سرخ رنگ است درست در مقابل آن ، رجل الجوزا قرار دارد که در قسمت پایین سمت راست واقع است و به رنگ آبی _سفید دیده میشود.
در راستای کمربند شکارچی میتوان ستاره پرنور شعرای یمانی را در صورت فلکی کلب اکبر (سگ بزرگ) دید. شعرای یمانی درخشانترین ستارهای است که میتوان در نیمکره شمالی دید. شعرای شامی در صورت فلکی کلب اصغر (سگ کوچک) ستاره قدر اول دیگری است که با ابط الجوزا و شعرای یمانی مثلثی میسازند.
با نگاهی به بالای جبار صورتهای فلکی ثور (گاو) و جوزا (دو پیکر) را میتوان یافت. روشنترین ستاره ثور یعنی دبران همانند ابط الجوزا سرخرنگ است. در نزدیکی سر ثور ، خوشه پروین (هفت خواهر) قرار دارد که به وضوح دیده میشود. اگر اندکی بالاتر از ثور را نگاه کنیم، صورت فلکی ممسک الاعنه را خواهیم دید. ستاره قدر اول و زرد رنگ عیوق در این صورت فلکی است.
منطقهالبروج نزد بسیاری از مردم دوازده صورت فلکی از شهرت بسیاری برخوردارند. آنها در منطقهالبروج واقعاند. منطقهالبروج نواری از صورتهای فلکی است که دور تا دور آسمان کشیده شده است. سبب اهمیت این نوار آن است که مسیر ظاهری خورشید ، ماه و سیارات همواره در درون آن دیده میشود. میتوان تصور کرد که ستارگان صورتهای فلکی منطقهالبروج ، مدار زمین به دور خورشید را احاطه کردهاند. مسیر همه سیارات ( به جز پلوتو )به دور خورشید و مدار ماه به دور زمین تقریبا در یک صفحه واقعاند. شکل منظومه شمسی همانند یک قرص گرد بسیار بزرگ ولی نازک است. بنابراین بیشتر اعضای منظومه شمسی را همواره در میان صورتهای فلکی منطقهالبروج مییابیم
اختر شناسان می گویند حفره ای در کیهان یافته اند که خالی از کهکشان ، ستاره و حتی ماده تاریک است.
پژوهشگران دانشگاه مینسوتا می گویند این حفره که بزرگترین حفره شناخته شده تا به حال می باشد حدود یک بیلیون سال نوری پهنا دارد و علت وجود آن را نمی دانند.
لیلیا ویلیامز ،پروفسور و استاد یار این دانشگاه می گوید " بر اساس مطالعات رصدی و حتی مشابه سازی های رایانه ای در مقیاس گسترده ، چیزی که ما موفق به کشف آن شدیم غیر عادی می باشد. اختر شناسان می گوید این ناحیه حتی خالی از ماده تاریک می باشد که بطور مستقیم با چشم قابل روئیت نیست و معمولا فقط با اندازه گیری نیروهای گرانشی قابل رد گیری می باشد. این حفره خالی در صورت فلکی نهر (Eridanus) و جنوب غربی جبار قرار دارد