ریاضیات

استدلال های مربوط به حرکت زمین

[ ویرایش ]

پیشانی آلماژست جدید ریچیولی 1651 . چهره‌های اساطیری آسمان‌ها را با تلسکوپ رصد می‌کنند و نظریه‌ی هیلوسنتریک کوپرنیک را در برابر نسخه اصلاح‌شده‌اش از منظومه ژئوهلوسنتریک تیکو براهه می‌سنجند، که در آن خورشید، ماه، مشتری و زحل به دور زمین می‌چرخند در حالی که عطارد، زهره و مریخ به دور خورشید می‌چرخند. نظریه ژئومرکزی قدیمی بطلمیوسی بر روی زمین دور ریخته شده و با اکتشافات تلسکوپ منسوخ شده است. اینها در بالا نشان داده شده‌اند و شامل فازهای زهره و عطارد و یک ویژگی سطحی در مریخ (سمت چپ)، قمرهای مشتری، حلقه‌های زحل و ویژگی‌های روی ماه (راست) می‌شوند. تعادل به نفع سیستم "تیکونی" ریچیولی است.

بخش قابل توجهی از المجست جدید (کتاب 9، مشتمل بر 343 صفحه) به تجزیه و تحلیل سؤال سیستم جهانی اختصاص داده شده است: آیا جهان زمین مرکزی است یا هلیومرکزی؟ آیا زمین حرکت می کند یا بی حرکت است؟ مورخ علم، ادوارد گرانت، کتاب 9 را «احتمالاً طولانی‌ترین، نافذترین و معتبرترین» تحلیل از این سؤال توصیف کرده است که «هر نویسنده‌ای در قرون شانزدهم و هفدهم» [26] انجام داده است، [ 26 ]، به نظر او ظاهراً جایگزین گفتگوی گالیله - نظام هم‌نظام دو سره‌نظامی گالیله می‌شود . در واقع، یکی از نویسندگان اخیراً کتاب 9 را به عنوان "کتابی که گالیله قرار بود بنویسد" توصیف کرده است. [ 27 ] در کتاب 9، ریچیولی 126 استدلال در مورد حرکت زمین را مورد بحث قرار می دهد - 49 موافق و 77 مخالف. از نظر ریچیولی، این سؤال بین سیستم جهانی زمین‌مرکزی بطلمیوس و منظومه جهانی هلیومرکزی کوپرنیک نبود، زیرا تلسکوپ منظومه بطلمیوسی را از بین برده بود. بین سیستم جهان ژئو- هلیوسنتریک که توسط تیکو براهه در دهه 1570 توسعه یافت [ 28 ] (که در آن خورشید، ماه و ستارگان دور یک زمین بی حرکت می چرخند، در حالی که سیارات دور خورشید می چرخند - که گاهی به آن منظومه "ژئو هلیوسنتریک" یا "ترکیبی" می گویند) و سیستم کوپرنیک بود. همانطور که پیش‌نمای المجست جدید نشان می‌دهد (نگاه کنید به شکل سمت راست)، ریچیولی نسخه اصلاح‌شده‌ای از سیستم تیکو براهه را ترجیح داد. در اینجا او منظومه ای را که در پارما «به ذهنش خطور کرد» توصیف کرد: «این سیستم همه چیز را با منظومه تیکنی به اشتراک می گذارد، به جز مدارهای زحل و مشتری؛ برای [من] مرکز آنها خورشید نبود، بلکه خود زمین بود». [ 29 ]

بسیاری از نویسندگان به تحلیل ریچیولی و 126 استدلال اشاره می کنند. با این حال، ترجمه‌های استدلال‌های New Almagest ، و بحث‌هایی درباره استدلال‌ها به هر میزانی توسط نویسندگان مدرن‌تر نادر است: تنها برای سه استدلال از 126 چنین ترجمه‌ها و بحث‌هایی به آسانی در دسترس است. [ 30 ] اینها، اولاً، استدلالی است که ریچیولی آن را «برهان فیزیکی-ریاضی» می‌نامد، که به یکی از حدس‌های گالیله مربوط می‌شود. دوم، استدلالی مبتنی بر آنچه امروزه به عنوان " اثر کوریولیس " شناخته می شود. سوم، استدلالی مبتنی بر ظاهر ستارگان که از طریق تلسکوپ های آن زمان دیده می شود.

استدلال "فیزیکی - ریاضی".

[ ویرایش ]

ریچیولی استدلال فیزیکی-ریاضی را با توجه به استدلال های موافق و مخالف حرکت زمین مورد بحث قرار می دهد. گالیله در گفتگوی خود در سال 1632 حدسی را ارائه داد که شتاب خطی ظاهری یک سنگ در حال سقوط از یک برج نتیجه دو حرکت دایره‌ای یکنواخت است که به صورت ترکیبی عمل می‌کنند - چرخش روزانه زمین، و دومین حرکت دایره‌ای یکنواخت متعلق به سنگ و به دست آمده از حمل شدن توسط برج. [ 31 ] گالیله می گوید

[T]حرکت واقعی و واقعی سنگ هرگز شتاب نمی گیرد، بلکه همیشه یکسان و یکنواخت است... پس نیازی نیست به دنبال علل دیگری برای شتاب یا حرکات دیگری باشیم، زیرا جسم متحرک، خواه روی برج بماند یا در حال سقوط، همیشه به یک شکل حرکت می کند. یعنی به صورت دایره ای، با همان سرعت و با همان یکنواختی... اگر خطی که بدن در حال سقوط توصیف می کند، دقیقاً این نباشد، به آن بسیار نزدیک است... [و] طبق این ملاحظات، حرکت مستقیم کاملاً از پنجره بیرون می رود و طبیعت هرگز از آن استفاده نمی کند. [ 32 ]

ریچیولی توضیح داد که این حدس نمی تواند کارساز باشد: این حدس نمی تواند برای سقوط اجسام در نزدیکی قطب های زمین، جایی که حرکت دایره ای ناچیز ناشی از چرخش زمین وجود دارد یا اصلاً وجود ندارد، اعمال شود. و حتی در خط استوا که در آن حرکت بیشتر ناشی از چرخش زمین وجود دارد، سرعت سقوط پیش‌بینی شده توسط ایده گالیله بسیار آهسته بود. [ 33 ] ریچیولی استدلال کرد که مشکلات مربوط به حدس گالیله نشانه ای علیه نظام جهانی کوپرنیک است، اما نویسندگان مدرن در مورد استدلال ریچیولی در این مورد متفاوت هستند. [ 34 ]

استدلال "اثر کوریولیس".

[ ویرایش ]

تصویری از Almagest جدید ریچیولی در سال 1651 که تأثیری را که یک زمین در حال چرخش باید بر پرتابه ها داشته باشد نشان می دهد. [ 35 ] هنگامی که توپ به سمت هدف شرقی B شلیک می شود، توپ و هدف هر دو با یک سرعت به سمت شرق حرکت می کنند در حالی که توپ در حال پرواز است. توپ دقیقاً همانطور که زمین بی حرکت بود به هدف برخورد می کند. هنگامی که توپ به سمت هدف شمالی E شلیک می شود، هدف نسبت به توپ و گلوله هوابرد به سمت شرق آهسته تر حرکت می کند، زیرا زمین در عرض های شمالی بیشتر کندتر حرکت می کند (زمین به سختی در نزدیکی قطب حرکت می کند). بنابراین توپ یک مسیر منحنی بر روی زمین را دنبال می کند، نه مورب، و به سمت شرق یا راست هدف در G اصابت می کند.

ریچیولی همچنین استدلال کرد که چرخش زمین باید خود را در پرواز پرتابه های توپخانه نشان دهد، زیرا در یک زمین در حال چرخش، زمین با سرعت های مختلف در عرض های جغرافیایی مختلف حرکت می کند. او آن را نوشت

اگر توپی در امتداد یک نصف النهار به سمت قطب شلیک شود (و نه به سمت شرق یا غرب)، حرکت روزانه باعث می شود که توپ به سمت بیرون کشیده شود [یعنی مسیر توپ منحرف شود]، همه چیز برابر است: زیرا در موازی های عرض جغرافیایی نزدیک به قطب ها، زمین آهسته تر حرکت می کند، در حالی که در موازی ها بیشتر به سمت زمین حرکت می کند. [ 36 ]

بنابراین، اگر توپی که مستقیماً هدفی را به سمت شمال هدف قرار می داد، برای شلیک یک توپ، به لطف چرخش زمین، آن توپ کمی به سمت شرق (راست) هدف برخورد می کرد. [ 37 ] اما، اگر توپ به سمت شرق شلیک می شد، هیچ انحرافی وجود نداشت، زیرا توپ و هدف هر دو به یک فاصله در یک جهت حرکت می کردند. ریچیولی گفت که بهترین توپ انداز ها می توانند یک توپ را درست به دهانه توپ دشمن شلیک کنند. اگر این اثر انحرافی در عکس‌های شمال وجود داشت، آن را تشخیص می‌دادند. ریچیولی استدلال کرد که عدم وجود این اثر نشان می دهد که زمین نمی چرخد. او در استدلال خود درست بود زیرا تأثیری که او توصیف می کند واقعاً رخ می دهد. امروزه به نام فیزیکدان قرن نوزدهم گاسپارد-گوستاو کوریولیس (1792-1843) به عنوان اثر کوریولیس شناخته می شود . [ 38 ] با این حال، انحراف به سمت راست [ 39 ] در واقع بدون توجه به جهتی که توپ به آن اشاره می‌کند رخ می‌دهد (درکی بسیار توسعه‌یافته‌تر از فیزیک نسبت به آنچه در زمان ریچیولی در دسترس بود برای توضیح این موضوع لازم است). [ 40 ] به هر حال، این تأثیر برای توپ اندازان آن زمان بسیار ناچیز بود.

آرگومان اندازه ستاره

[ ویرایش ]

ریچیولی همچنین از مشاهدات تلسکوپی ستارگان برای استدلال علیه نظریه کوپرنیک استفاده کرد. ستاره ها از طریق تلسکوپ های کوچک زمان او مشاهده می شدند که به صورت قرص های کوچک اما متمایز ظاهر می شدند. این دیسک‌ها جعلی بودند - ناشی از پراش امواج نور وارد تلسکوپ. امروزه آنها را به نام دیسک های بادی ، به نام ستاره شناس قرن نوزدهم جورج بیدل ایری (1801-1892) می شناسند . دیسک های واقعی ستارگان به طور کلی بسیار کوچک هستند حتی با بهترین تلسکوپ های مدرن قابل مشاهده نیستند. اما در بیشتر قرن هفدهم تصور می‌شد که این دیسک‌هایی که در تلسکوپ دیده می‌شوند، اجسام واقعی ستاره‌ها هستند. [ 41 ] در نظریه کوپرنیک، ستارگان باید در فواصل بسیار زیادی از زمین قرار می گرفتند تا توضیح دهند که چرا اختلاف منظر سالانه در بین آنها دیده نمی شود. ریچیولی و گریمالدی با استفاده از تلسکوپ اندازه‌گیری‌های متعددی از قرص‌های ستاره‌ای انجام دادند و شرح مفصلی از روش خود ارائه کردند تا هر کسی که می‌خواست بتواند آن را تکرار کند. سپس ریچیولی اندازه‌های فیزیکی را محاسبه کرد که ستارگان اندازه‌گیری‌شده باید داشته باشند تا هم به اندازه‌ای که در نظریه کوپرنیک لازم بود و هم اندازه‌هایی که با تلسکوپ دیده می‌شود دور باشند. نتیجه در همه موارد این بود که ستارگان بزرگ بودند - خورشید را کوتوله کردند. در برخی سناریوها، اندازه یک ستاره منفرد از کل کیهان فراتر خواهد رفت که توسط زمین‌سانتری مانند تیکو براهه تخمین زده شده است. این مشکل که ظهور ستارگان در تلسکوپ برای تئوری کوپرنیک ایجاد کرد، در اوایل سال 1614 توسط سیمون ماریوس، که گفت مشاهدات تلسکوپی از قرص‌های ستاره‌ها از نظریه تیکنیک حمایت می‌کرد، مورد توجه قرار گرفت. این مشکل توسط کوپرنیکایی‌هایی مانند مارتین ون دن هوو (1605-1639) تأیید شد، که همچنین قرص‌های ستارگان را اندازه‌گیری کرد و اذعان داشت که مسئله اندازه‌های عظیم ستاره‌ها ممکن است باعث شود مردم نظریه کوپرنیک را رد کنند. [ 42 ]

استدلال های دیگر

[ ویرایش ]

استدلال‌های دیگری که ریچیولی در کتاب 9 المجست جدید ارائه می‌کند، متنوع بودند. بحث‌هایی در این مورد وجود داشت: اگر زمین بچرخد، ساختمان‌ها می‌توانند بایستند یا پرندگان می‌توانند پرواز کنند. چه نوع حرکاتی برای اجسام سنگین طبیعی بود. چیدمان آسمانی ساده تر و زیباتر چیست؟ آسمانها یا زمین برای حرکت مناسبتر و راحت تر و اقتصادی تر حرکت می کردند. آیا مرکز جهان یک موقعیت کم و بیش شریف بوده است. و بسیاری دیگر بسیاری از استدلال های ضد کوپرنیک در المجست جدید ریشه در استدلال های ضد کوپرنیکی تیکو براهه داشتند. [ 43 ]

ریچیولی شدیداً علیه سیستم کوپرنیک بحث کرد و حتی برخی از استدلال‌ها برای عدم تحرک زمین را غیرقابل پاسخ توصیف کرد. با این حال، او برخی از استدلال‌های ضد کوپرنیکی را نیز رد کرد و در اظهاراتش که چرخش زمین لزوماً احساس نمی‌شود و ساختمان‌ها را خراب نمی‌کند یا پرندگان را پشت سر نمی‌گذارد، از کوپرنیک‌ها حمایت کرد. [ 44 ] برخی از نویسندگان پیشنهاد کرده‌اند که ریچیولی ممکن است یک کوپرنیکی مخفی بوده باشد، که به دلیل موقعیتش به عنوان یک یسوعی باید تظاهر به مخالفت با این نظریه کند. [ 45 ]

Astronomia Reformata ( نجوم اصلاح شده )

[ ویرایش ]

یکی دیگر از انتشارات برجسته نجومی Riccioli، Astronomia Reformata ( نجوم اصلاح‌شده ) در سال 1665 بود - یک جلد بزرگ دیگر، اگرچه فقط نیمی از طول Almagest جدید است . محتویات این دو به طور قابل توجهی همپوشانی دارند. نجوم اصلاح شده ممکن است به عنوان یک نسخه فشرده و به روز شده از Almagest جدید در نظر گرفته شود .

نمایش‌هایی از نجوم اصلاح‌شده 1665 ریچیولی از تغییر ظاهر زحل. [ 46 ]

نجوم اصلاح شده شامل گزارش گسترده ای در مورد تغییر ظاهر زحل است. [ 47 ] در بخش مشتری گنجانده شده است یک رکورد آشکار از رصد بسیار اولیه (اگر نه اولین) [ 48 ] از رصد لکه قرمز بزرگ مشتری ، که توسط Leander Bandtius، ابات دانیسبورگ و صاحب یک تلسکوپ بسیار خوب، در اواخر سال 1632 انجام شده است. زمان [ 49 ]

ظهور استدلال فیزیکی-ریاضی در نجوم اصلاح شده فرصتی بود برای استفانو دگلی آنجلی (1623-1697) تا یک "حمله غیرمنتظره، تا حدودی بی احترامی و گاه بی احترامی" [ 50 ] به ریچیولی و استدلال انجام دهد. جیمز گرگوری در سال 1668 گزارشی را در انگلستان در مورد اختلاف عمومی و شخصی ناشی از سقوط اشیاء منتشر کرد. این مقدمه ای بود برای دعوت رابرت هوک (1635-1703) از اسحاق نیوتن (1642-1727) برای از سرگیری مکاتبات علمی خود با انجمن سلطنتی، و بحث متعاقب آن ها در مورد مسیر سقوط اجسام "که ذهن نیوتن را از "مطالعات دیگر زمینی" و "مطالعات من در زمینی" بازگرداند. [ 51 ] نجوم اصلاح شده انطباق با شواهد رصدی انباشته به نفع مکانیک آسمانی بیضوی یوهانس کپلر را نشان داد: این مدارهای بیضوی را در نظریه تایکونی ژئوهلوسنتریک ادغام کرد. [ 52 ] ریچیولی عقاید کپلر را پذیرفت، اما با نظریه ی هلیومرکزی مخالف بود. در واقع، به دنبال اختلاف با آنجلی، نگرش ریچیولی نسبت به هلیومرکزی سخت تر شد. [ 53 ]

اندازه گیری قوس

[ ویرایش ]

بین سال‌های 1644 و 1656، ریچیولی و گریمالدی توسط بررسی‌های توپوگرافی ، به ویژه اندازه‌گیری قوس برای تعیین مقادیر محیط زمین ، اشغال شدند . با این حال، نقص های روش، مقدار دقیق کمتری را برای درجات قوس نصف النهار نسبت به اسنلیوس که چند سال قبل به دست آورده بود، ارائه می دهد. بررسی اسنلیوس تقریباً 4000 متر اشتباه شده بود. اما ریچیولی بیش از 10000 متر خطا داشت. [ 54 ] ریچیولی با 373000 پده آمده بود علیرغم این واقعیت که ارجاعات به درجه رومی در دوران باستان همیشه 75 میلیون یا 375000 پد بود.

کار دیگر

[ ویرایش ]

او اغلب به عنوان یکی از اولین کسانی است که ستاره میزار را به صورت تلسکوپی رصد کرد و توجه داشت که این ستاره دوتایی بود . با این حال کاستلی و گالیله خیلی زودتر آن را مشاهده کردند.

به قول آلفردو دینیس،

ریچیولی، چه در ایتالیا و چه در خارج از کشور، نه تنها به‌عنوان دانشمند دانش‌آموزی، بلکه به‌عنوان کسی که می‌توانست همه موضوعات مرتبط در کیهان‌شناسی، نجوم رصدی، و جغرافیای آن زمان را بفهمد و در مورد آن بحث کند، از اعتبار و مخالفت زیادی برخوردار بود. [ 55 ]