مفهوم پایه ریزی شده فضای مطلق توسط نیوتن منتقدین متعددی داشت. از هویگنس، جرج بارکلی و لایب نیتس که تقریبا معاصر او بودند تا ماخ و اینشتین که در قرون نوزدهم و بیستم می زیستند. به عنوان مثال بارکلی می گوید:
بیایید تصور کنیم که تمام اجسام نابود شدهاند و به هیچ تبدیل شدهاند. آنچه باقی میماند، چیزی است که آن را فضای مطلق مینامند؛ تمام روابطی که از موقعیت و فاصلهی اجسام ناشی میشد، همراه با خود آن اجسام از میان رفته است. اکنون این فضا را چنین توصیف میکنند: بینهایت، بیحرکت، تقسیمناپذیر، غیرقابل حس، بدون رابطه و بدون تمایز. به بیان دیگر، تمام ویژگیهای آن منفی و سلبیاند؛ بنابراین به نظر میرسد که چیزی جز هیچ نیست. تنها مانعی که باقی میماند این است که میگویند این فضا دارای امتداد است، و امتداد یک ویژگی مثبت است. اما چه نوع امتدادی است این امتدادی که نه میتوان آن را تقسیم کرد، نه اندازهگیری، که هیچ جزئی ندارد، و نه میتوان آن را با حواس درک کرد یا حتی در خیال تصور نمود؟
جرج بارکلی – De Motu
ایرادات فلاسفه و فیزیکدانان بر ماهیت فضای مطلق متعدد است. از آن می توان به عدم درک پذیری فضای مطلق، ناتوانی در تشخیص و تمایز یکتای آن به شکل تجربی از بی نهایت چارچوب های لخت دیگر، نسبی بودن مفاهیمی همچون حرکت، موقعیت یک شیء و وابستگی تعریف چنین چیزهایی به اشیاء موجود اشاره نمود. همچنین ماخ و اینشتین این ویژگی که “فضای مطلق خود کنشگر است. با این حال نمی توان بر آن کنشی انجام داد.” را با فهم علمی انسان در تعارض دریافتند. در مورد ایراد تمایز یکتا، بعدها به نظر رسید که در نظریه نیوتن می توان ایده فضای مطلق را کنار گذاشت و آن را با بی نهایت چارچوب لخت معادل جایگزین کرد. (مشابه اتفاقی که در نسبیت خاص می افتد.) با این حال چنین دیدگاهی نزد فیلسوفان علم مناقشه برانگیز است.
1-5 اصل ماخ
ایده اساسی ماخ تحت تاثیر دیدگاه های بارکلی و لایب نیتس مطرح می شود. اندیشه های اساسی او به شرح زیر است.
- فضا به ذات خود “چیزی نیست” بلکه صرفا انتزاعی است از روابط مربوط به فاصله میان ماده.
- لختی ذره از نوعی برهمکنش ذره با کل اجرام کیهان ناشی می شود.
- معیارهای موضعی بی شتابی، از روی نوعی میانگین حرکات همه ذرات کیهان معین می شوند.
- تنها چیزی که در مکانیک حائز اهمیت است؛ حرکت نسبی همه اجرام می باشد.
از این رو ارنست ماخ چنین نظری دارد:
فرقی نمیکند که زمین را در حال چرخش بر محور خود در نظر بگیریم، یا آن را ساکن فرض کنیم در حالی که ستارگان ثابت به دور آن میچرخند… قانون لختی باید بهگونهای درک شود که نتیجه فرض دوم دقیقا همان باشد که از فرض اول حاصل میشود.
ارنست ماخ – The Science of Mechanics
2-5 مقایسه دیدگاه نیوتنی و ماخی
ماخ دیدگاه خود را پیش از اینشتین نسبی می دید. در صورتی که قانون لختی ماخ پیدا می شد؛ تمامی چارچوب های صلب با هم معادل بودند. کره کشسان در حال چرخش در استوا خود برآمدگی پیدا میکند و بیضی شکل می شود. به سوال اینکه چگونه این کره می داند که در حال چرخش است و بنابراین باید برآمده شود، نیوتن پاسخ میداد که کره کنش فضای مطلق را حس می کند. اما ماخ پاسخ میداد که کره برآمده کنش اجرام کیهانی که دور آن می گردند را حس می کند. برای نیوتن، چرخش نسبت به فضای مطلق نیروهای گریز از مرکز (لخت) ایجاد میکند که کاملا از نیروهای گرانشی متمایز هستند. اما برای ماخ، نیروهای گریز از مرکز همان نیروهای گرانشی هستند؛ به این معنا که از اثر جرم بر جرم حاصل می شوند.
آزمایش سطل نیوتن به این صورت توضیح می دهد که به عنوان مثال اگر چارچوب ستارگان ثابت را معادل فضای مطلق نیوتنی بگیریم، چرخش آب نسبت به این ستارگان ثابت سبب گودی سطح آب می شود. با این حال اصل ماخ متضمن این است که اگر ستارگان ثابت نیز در جهت عکس بچرخند و آب ثابت باشد؛ باز هم گودی بر سطح آب نمایان خواهد شد زیرا که حرکت به طور کلی امری نسبی است. با این حال حصول اطمینان تجربی از تفسیر آزمایش سطل نیوتن ماخ مانند آزمایش گوی امکان پذیر نیست. این بدین معنا نیست که اصل ماخ محتوای فیزیکی ندارد و این اصل پیش بینی های بالقوه بعضا موفق و ناموفقی در موارد گوناگون داشته است. به عنوان مثال در صورت آگاهی ماخ از چرخش کهکشان راه شیری، او می توانست بسیار زودتر از مشاهده مستقیم جهان بیرون، پی به وجود گسترده اجرام خارج از این کهکشان ببرد. امتیازی که برای رهنمون نیوتنی وجود ندارد.
تمرینات |
*1- اصل ماخ را توضیح دهید.
*2- توضیح دهید که چرا وجود یک قانون مکانیکی ماخی سبب معادل سازی تمامی چارچوب های صلب می شود. |