پاندول


گاليلئو گاليله در سال 1564 در ايتاليا به دنيا آمد. پدرش شغل کوچکي در شهر پيزا داشت. اين شهر در شمال ايتاليا نزديک دريا واقع است. وي دو برابروچهار خواهر داشت ؛ اما همهء آنها بعد از وي تولد يافتند و گاليله بزرگترين فرزند خانواده بود. در 1572 پدرش او را به مدرسه فرستاد و گفت : "هشت ساله شده اي و پسر باهوشي هستي . در مدرسه خوب درس بخوان و وقتت را تلف مکن . اگر سخت کار کني ، معلمت کمکت خواهد کرد. شايد هم روزي دکتر شوي " محققاً گاليله باهوشترين شاگرد کلاسش بود ؛ بنابر اين معملمش به او علاقه داشت. کارهاي علمي اش هم خوب بود. کشيدن و نقاشي کردن تصاوير را دوست مي داشت و از نواختن موسيقي خوشش مي آمد. عصرها اغلب درخانه مي ماند و اسباب بازيهايش را خودش مي ساخت . آنها اسباب بازيهاي مخصوصي بودند ؛ زيرا ماشينهايي کوچک بودند که کار مي کردند.

ماشين مورد علاقه اش مي توانست اشياي سنگين را از زمين بلند کند. شبها بيرون اتاق مي نشست و به آسمان مي نگريست . ذهن جوانش پر از انديشه هاي عجيب و غريب بود. دوستانش به وي مي خنديدند و مي گفتند : " باز هم گاليله خواب مي بيند ." و البته به خطا بودند . انديشه هايش دير رس بودند ؛ اما خواب و خيال نبودند. گاليله سعي در توضيح دادن چيزها براي خود داشت. آيا دنياي خودمان شبيه ماه است؟ آيا ستاره ها به ما نزديکتر از خورشيدند ؟ آموزگارش نمي توانست به پرسشهايي از اين دست پاسخ دهد. پدرش مي گفت : " هنگامي که سيزده ساله شدي ، به مدرسهء بهتري مي فرستمت . مدرسهء مشهوري در والومبروسا ، نزديک فلورانس وجود دارد. معلمان آن جا بسيار باهوشند و مي توانند به پرسشهاي تو جواب دهند. کمکت مي کنند جايي در دانشگاه نيز به دست آوري ؛ چه اگر بخواهي دکتر شوي ، بايد به دانشگاه بروي ." خانواده گاليله پيزا را ترک کردند و خانه تازه اي در فلورانس ساختند . گاليله مدرسهء جديدش را خيلي دوست نداشت ؛ اما عاشق فلورانس بود و آن را شهري شگفت انگيز در نظر مي آورد . رودخانه ء آرنو از وسط شهر مي گذشت .

درکنار رودخانه ، ساختمانهايي زيبا وجود داشتند و پلهاي قشنگي بر آن بنا شده بودند. رودخانه از فلورانس به پيزا مي ريخت و سپس به دريا مي رسيد. ايتاليا در آن ايام يک مملکت نبود و ايالات مختلف بسياري داشت. فلورانس ، ونيز، ميلان ، ناپل و رم مراکز ايالات مهم آن بودند. پاپ، ايالات وسيعي در مراکز ايتاليا داشت. مرکز اين ايالات رم بود و پاپ در آن جا زندگي مي کرد. وي رهبر کليساي کاتوليک رمي بود و البته هنوز هم هست. اين کليسا ، پيش از سال 1500 ، تنها کليساي اروپاي غربي بود و بنابر اين قدرتي عظيم داشت. پس از آن ، بسياري از کشورها شروع به آزاد کردن خود از قدرت اين کليسا کردند و کليسا هاي مربوط به خود را تشکيل دادند. انگلستان ، هلند ، دانمارک ، سوئد و نيمي از ايالات آلمان در ميان آنها بودند. اما در ايتاليا و در زمان گاليله ، کليسا هنوز قدرت بسياري داشت. مدرسه ها و دانشگاه ها در دست کليسا بودند و کليسا به بعضي از انديشه هاي دانشمندان تمايل نداشت ؛ بنابر اين اجازه ء تعليم آنها را نمي داد و نيز به دانشمندان اجازهء فروش کتابهايشان را نمي داد. فلورانس و پيزا در ايالت توساکاني قرار داشتند. دوک بزرگ توساکاني ، مالک اين ايالت بود. وي در فلورانس مي زيست و يکي از اعضاي خاندان مديسي بود. مديسيها مدت سيصد سال فرمانرواي فلورانس بودند.

دوکهاي بزرگ انديشه هاي تازه را هميشه دوست مي داشتند و بعدها دوستان خوب گاليله شدند. سالهاي 1400 تا 1600 سالهاي مهمي در تاريخ اروپا بودند. نقاشان و دانشمندان ، در کار به وجود آوردن ايده هاي نو بودند. معلمان و نويسنگان در حال انديشيدن افکار جديد بودند. بهترين نقاشان و دانشمندان ، در ايتاليا زندگي مي کردند ؛ بنابر اين آدمهاي باهوش از کشورهاي بسياري مي آمدند و در دانشگاه هاي ايتاليا به کار مشغول مي شدند. در بعضي از ممالک ، نقاشان ، به علت فقير بودن ، زندگي سختي داشتند. اما در ايتاليا پاپها و خانواده هاي بزرگ، مايل به کمک کردن به آنها بودند . اين گروه به آنها کار و پول مي دادند. بنابر اين نقاشان اغلب بهترين تصاوير خود را درکليسا ها و خانه هاي مردمان بزرگ نقاشي مي کردند. خانوادهء مسيحي ، کمکهاي مخصوصي به ايشان مي کرد. پيش از سال 1400 ، فلورانس داراي بهترين نقاشان اروپا بود. نويسندگان معروفي چون دانته و بوکاچيو نيز داشت.

اما بزرگترين نقاشانش زماني پديدار شدند که لورنزودومديسي ، در سالهاي 1469 تا 1492 ، به فرمانروايي ايالت مزبور رسيد . اسامي آنها عبارتند از لئونار دو داوينچي ، ميکلانژ و بوتيچلي. لئوناردو پسر فقيري بود ؛ اما لورنز به وي براي انجام دادن کار و خواندن ، کتاب داد. طولي نکشيد که وي بزرگترين نقاش و دانشمند جهان شد؛ ميکانژ و بوتيچلي از همين کمکها برخوردار شدند. آنها در خانه ء لورنز و نقاشي آموختند و بر ديوارها و کليسا هاي وي تمرين کردند. لئوناردو و ميکلانژ مجسمه سازي را نيز درآن جا ياد گرفتند و مجسمه هاي زيبايي از سنگ ساختند . اگر امروزه به فلورانس برويم ، مجسمه ها نقاشايهاي آنها را خواهيم ديد. گاليله اين چيزها را نيز ملاحضه کرد. او نيز مانند لئوناردو فقير بود. پس از دو سال ، مجبور به ترک مدرسه اش در والومبروسا شد. معلمهاي آن جا مي خواستند اورا براي کليسا تربيت کنند ؛ اما پدرش مي گفت :" نه ، او بزرگترين پسر من است. هنگامي که بميرم ، مجبور به نگهداري از خانواده است. اگر براي کليسا کار کند ، همواره فقير خواهد بود. اشخاص امين در کليسا ، ثروتمند نمي شوند. گاليله ء من براي دکتر شدن ، به اندازه ء کافي باهوش است. " به اين ترتيب ، او نياز به حامي ثروتمند ي داشت ؛ اما مانند لئوناردو نقاش نبود و تنها انديشه هايي طلايي داشت ، که هنوز در سرش بودند .

بنابر اين مجبور به کار با کتابهايش در خانه بود. وي به رفتن به کتابخانه عمومي شهر نيز عادت داشت. دوک بزرگ ، اين کتابخانه را در 1571 بنا ، و آن را براي دانشمندان و معلمان ، پر از کتاب کرده بود. اما گاليله دوستي حقيقي داشت که معلم مدرسهء پيزا بود و به کمک اين مرد ، توانست به دانشکده ء پيزا برود. اکنون هفده ساله بود. طولي نکشيد که تمام معلمان دانشکده اورا شناختند و البته بعضي از آنها او را دوست نداشتند ؛ زيرا هوشي بيشتر از حد ايشان داشت. آنها مي گفتند :"خيلي سؤال مي کني ، تو هنوز بچه اي . بايد به حرف ما گوش کني و انديشه هاي ما را بپذيري ." گاليله پاسخ مي داد: "بعضي ازمعلمان ، انديشه هايي نادرست دارند. آنها مي گويند هميشه حق به جانب ارسطو است. اما ارسطو دو هزار سال پيش زندگي مي کرد و از آن زمان تاکنون ، چيزهاي بسياري تغيير کرده است. " -" حقايق تغيير نمي کنند. " -" مي دانم. اما ارسطو مرتکب اشتباهاتي شده است . وي تنها گوشهء کوچکي از دنيا را مي شناخت . انسانها همواره حقايق تازه اي را به دست مي آورند . به عنوان مثال ، فرانسيس دريک تازه با کشتي دور دنيا حرکت کرده و سال پيش به انگلستان باز گشته است. " -" آيا تصور مي کني در يک از ارسطو باهوشتر است؟" -" نه ؛ اما انسانهايي چون دريک و کلمب ، حقايق تازه اي را به ما آموخته اند . بايد از زندگي هم بياموزيم و تنها نمي توان از کتابها آموخت .

بعضي از مطالب کتابهاي ارسطو راست نيستند. "بسياري از استادان ، از اين که وي اين چنين سخن مي گفت ، خشمگين بودند. پاسخها همواره يکسان بود: " رهبران کليسا بر اين هستند که کتابهاي وي درستند. اگر نظريات کليسا را قبول نداشته باشي ، بزودي دچار زحمت خواهي شد. " اما گاليله تصور نمي کرد پاسخ مزبور ، پاسخي مناسب باشد و مي گفت : " کليسا دستور مي دهد ؛ اما برهان نمي آورد. در اين ايام ، انسانها خود شروع به تفکر کرده اند و نمي توان براي پذيرفتن انديشه ها به آنها امر کرد. بايد انديشه ها را براي آنها توضيح داد و براي پاسخ درست دادن به سؤالهايشان ، آمانده بود." زندگي گاليله پر از پرسش بود. کوشش مي کرد خود به آنها پاسخ گويد و اگر امکان داشت، مايل بود پاسخها را با استفاده از تجربه بيابد. مايل به توزين اشيا و اندازه گيري آنها بود. عادت داشت بگويد :" آموزگار من اشميدس است. وي نيز مانند ارسطو ، مدتها پيش مي زيست؛ اما آزمايش به عمل مي آورد و انديشه هاي خود را به درستي امتحان مي کرد .
وي نويسنده نبود ؛ بلکه دانشمندي واقعي بود. " گاليله همواره مايل به آزمون کردن انديشه هاي خود بود و مي گفت :"ابتدا آنها را با اعداد بررسي مي کنم ، سپس به بررسي آنها با دستها و چشمهايم مي پردازم. آن وقت ، اگر پاسخهايي يکسان به دست آورم ، معمولاً صحيح خواهد بود. به عنوان مثال ، به آن کوزه و جعبه بنگريد. يکي گرد و ديگري مربع شکل است. کدام يک مقدار بيشتري شن در خود نگه مي دارد؟ مي توان با خط کش اندازه گرفت و پاسخ را با عدد به دست آورد، اما با اعداد خطا مي کنند. آنها را با شن و بدون شن وزن مي کنيم؛ اما از اعداد نيز براي اين منظور استفاده مي بريم. -" بعد چه کار مي کنيم ؟ مي توانيم کوزه را با شن پر کرده ، در جعبه خالي کنيم . اين کار ، پاسخي واضح را بدون استفاده از اعداد ، به دست مي دهد. " البته پرسشها ي وي از اين سؤال سخت تر بودند . چرا اشيا به زمين مي افتند ؟ چرا به آسمان نمي افتند؟ چرا کشتيهاي سنگين روي آب مي مانند ؟ باهوش ترين استادان آن ايالت هم نمي توانستند به او پاسخ دهند. وي مجبور بود خود پاسخهاي خود را جست و جو کند. البته هميشه آنها را پيدا نمي کرد؛ اما خود اين سؤالها داري اهميت بودند. دانشمندان صد سال بعد نيزبعد نيز در جست و جوي پاسخهاي بعضي از اين سؤالها بودند.

گاليله اغلب به کليساي بزرگ پيزا مي رفت. خود وي هنرمند خوبي نبود ؛ اما تصاوير و مجسمه ها را دوست مي داشت. در ضمن ، آن جا آرام بود و مي توانست به انديشيدن بپردازد. يک روز، هنگامي که در کليسا نشسته بود ، چراغي تو جهش را جلب کرد. چراغ به طناب بلندي آويزان بود. در حالي که به آن مي نگريست ، پسر بچه اي آمد و آن را روشن کرد. پسر بچه رفت ؛ اما چراغ همچنان حرکت مي کرد و از يک طرف به طرف ديگر تاب مي خورد. *در ايتاليا و در زمان گاليله ، کليسا هنوز قدرت بسياري داشت . مدرسه ها و دانشگاه ها در دست کليسا بودند و کليسا به بعضي از انديشه هاي دانشمندان تمايل نداشت؛ بنابر اين اجازهء تعليم آنها را نمي داد و نيز به دانشمندان اجازهء فروش کتابهايشان را نمي داد. اين واقعه غير معمول نبود . اشيا ، در صورتي که با طنابي آويزان باشند، غالباً تاب مي خورند. اما وي با توجهي مخصوص ، به تابهاي آن مي نگريست. انديشيد:" عجيب است !ِ هر تاب، زمان يکساني را مي برد. " چراغ راهل داد و باز ديگر نگاه کرد. تابها ابتدا بلند بودند . سپس کوتاهتر شدند؛ اما زمان رفت و آمد تابهاي کوتاه و بلند يکسان بود. گاليله مي خواست مطمئن شود. مي خواست زمان هر تاب را امتحان کند. باخود مي گفت:" ساعتي در کليسا نيست ؛ اما به آن نيازي ندارم. با نبضم اين کار را انجام مي دهم." وي در کار آموختن علم پزشکي بود، بنابر اين کاربرد نبض را مي دانست . معلمش گفته بود : "مچ دستت را لمس کن ، نبض را حس خواهي کرد. نبض در حال تلمبه زدن خون بدن انسان است. اگر نشسته باشيد، به آهستگي اين کار را انجام مي دهد. اگر بدويد ، بسرعت تلمبه خواهد زد. و درصورتي که بيمار باشيد، نبضتان بسرعت مي زند." بنابر اين گاليله نبض خود را گرفت و به تابهاي چراغ کليسا نگاه کرد. درست بود ؛ هر تاب به زماني يکسان نياز داشت. آن گاه به خانه رفت. طناب و قطعهء آهن سنگيني را برداشت . يک سرطناب را به آهن بست و آن را تاب داد. سپس به بررسي تابها پرداخت. تابها از نبضش آهسته تر بودند. با خود گفت: " نبضم در هر دقيقه، هفتاد و دوبار مي زند. شايد در صورتي که از طناب کوچکتري استفاده کنم ، حرکت تابها تندتر شود." به بررسي اين انديشه پرداخت و آن را صحيح يافت . اکنون تابها سريعتر از نبضش بودند؛ بنابر اين طناب خيلي کوتاه بود.

چندين بار امتحان کرد. سرانجام تابها درست شدند و طناب در هر دقيقه ، هفتاد و دومرتبه تاب خورد. انديشه : " اين ايده مي تواند در کار پزشکي مفيد باشد. " ماشين کوچکي ساخت ، آن را به استادانش نشان داد و آنها را خشنود کرد. به آنها گفت: " طناب را به بالاي ماشين بپيچيد و آهن را به انتهاي ببنديد، و آن را تاب دهيد. اگر طناب کوتاهتري مي خواهيد آن را بچيچيد و اگر طناب بلندتري نياز داريد ، آن را باز کنيد. " " برطناب علامتي وجود دارد و بر ماشين اعدادي است. هنگامي که علامت مزبور کنار 72 باشد، طناب در هر دقيقه ، هفتاد ودو بار تاب مي خورد. هنگامي که کنار عدد 80 باشد، هشتادبار تاب خواهد خورد. اين طناب ،پاندول ماشين مورد بحث است، که بايد به طور آزاد آويزان باشد و تاب بخورد. هنگامي که پاندول در حال تاب خوردن است، ماشين را حرکت ندهيد. " با اين وسيله ، طبيب مي تواند نبض انسان را با سرعت و دقت اندازه گيري کند. گاليله تعدادي از اين ماشينها را ساخت و به پزشکان فروخت . در سال 1607 طبيبي در دانشگاه پادوآ کتابي دربارهء کار خود نوشت و تصاويري از ماشينهاي گاليله را در آن نشان داد . تصاوير در سه نوع بودند و بهتر ينشان ، به صورت ساعت بود. در زمان ما دکتر ها ساعت دارند، بنار اين به اين نوع وسيله نيازمند نيستند. اما در آن زمان ساعتت نداشتند و تنها ساعتهاي بزرگ ديواري موجود بودند و آنها نيز زمان صحيح را نشان نمي دادند. بعد ها گاليله به ساعت ديواري دقيقي براي آزمايشهاي خود نيازمند شد. مدتي طولاني در اين مورد انديشيد.

آن گاه با توجه به اولين پاندولش ، ايده هايي به ذهنش رسيد. وي براي پاندول جديدش، از طناب استفاده نکرد. اگر طنابي را زياد بکشيد، بلندتر مي شود. بنابر اين از فلز سبکي استفاده کرد. ميلهء نازکي از اين فلز را انتخاب و تکه آهن کوچکي را به انتهاي آن وصل کرد. با خود گفت :" مي توان آهن را در امتداد ميله بالا برد و آن را در هر مکاني بر ميله نصب کرد. هنگامي که در انتهاي ميله است، ميله به آهستگي تاب خواهد خورد. هنگامي که بالاتر باشد، تابها تندتر مي شوند. در بالاي بالا ، بسيار سريعتر خواهند شد. " سپس قطعهء آهن بزرگي را به طنابي بست و طناب را دور چرخي بپيچيد. آهن طناب را پايين کشيد و چرخ را به گردش در آورد. چرخ داراي دندانه بود. انسانها با دندانهايشان غذا مي خورند؛ اما اين چرخ به دليلي مخصوص، دندان داشت. گاليله دليلش را براي دوستان توضيح داد: -" پاندول داراي زبانه ء کوچکي است و اين زبانه ، روي يکي از دندانه هاي چرخ قرار مي گيرد. زماني که چرخ بگردد، اين زبانه را به طرف بيرون هل مي دهد . به اين ترتيب ، پاندول در يک طرف تاب مي خورد. اين چنين . " به آنها نشان ، و ادامه داد: " و هنگامي که بر مي گردد ، زبانه اش روي دندانهء بعدي قرار مي گيرد . سپس چرخ بار ديگر آن را به بيرون هل مي دهد . زبانه بر هر دندانه ، يکي بعد ازي ديگري ، قرار مي گيرد و هر دندانه ، آن را بار ديگر به بيرون هل مي دهد.

بنابر اين ، چرخ به آهستگي مي گردد و نمي تواند خيلي سريع يا خيلي کند بچرخد ؛ زيرا هر تاب پاندول ، زماني يکسان را اختيار مي کند." يکي از دوستانش پرسيد: " کار ساعت کامل چگونه است؟" گاليله پاسخ داد: "هنوز آن را نساخته ام؛ اما اين چرخ، چرخهاي بزرگتري را مي گرداند و آنها عقربه هاي ساعت را به حرکت در مي آورند. ساعت مورد بحث ،زمان صحيح را نشان خواهد داد؛ زيرا تابهاي پاندول ، هيچ گاه تغيير نمي کنند." گاليله هيچ گاه ساختن ساخت خود را تمام نکرد؛ چون با آزمايشهاي مختلف سرگرم بود. او نيز مانند لئوناردو انديشه هاي شگفت انگيز بسياري داشت؛ اما تنها تعداد کمي از آنها را عملي کرد. لئوناردو تصاوير هواپيما را رسم کرد؛ اما هواپيمايي نساخت. گاليله تصاوير ساعتش را نيز کشيد و در گزارشي ، آنها را تشريح کرد. چند سال بعد ، يک هلندي اين گزارش را خواند و ساعت کامل را ساخت . نام اين هلندي ، هويگنس بود. ساعت مزبور ، اولين ساعت با پاندول بود. پس از آن زمان ، ساعتهاي بهتري ساخته شده اند و هنوز هم ساخته مي شوند. از پاندول براي ساعتهاي بسياري از کليساها ، ساعتهاي پدر بزرگها و ساعتهاي کوکو استفاده مي شود. آيا ساعتهاي کوکو را ديده ايد ؟ آنها را در سوئيس مي سازند. سر هر ساعت ، پرنده اي کوچک از آنها بيرون مي آيد و اعلام وقت مي کند . " کوکو!ِ کوکو!- يعني ساعت سه است. امروزه بسياري از ساعتها با الکتريسيته کار مي کنند. اما درصورتي که جريان تمام شود، اين ساعتها متوقف مي شوند.

ساعتهاي از نوع ساعتهاي گاليله ، اين چنين توقف نمي کنند و زمان صحيح را نيز نشان مي دهند. بعضي از آنها دويست سال کار کرده اند و هنوز هم کار مي کنند. يک روز خودتان يک پاندول بسازيد . آهني را به طنابي ببنديد و بگذاريد تاب بخورد. آن گاه نبض خود را بگيريد . آيا نبض شما در دقيقه ، هفتاد و دو بار مي زند؟ آيا از پاندولتان آهسته تر است؟ هنگامي که به آزمايش افکار تان مي پردازيد ، گاليله را نيز به ياد داشته باشيد. چگونه غذا ها را امتهان مي کنيد؟ آنها را مي بوييد و مي چشيد؟ از بيني، دندانها و زبانتان استفاده مي کنيد؟ به همين ترتيب ، مي توان بسياري از اشيا را با دستها و چشمها امتهان کرد. بنابر اين ، تنها از اعداد واقع بر کاغذ استفاده نکنيد. اشيا را وزن کنيد و آنها را اندازه بگيريد. آزمايش را درست و کامل انجام دهيد.