ارزیابی فرضیه‌های علمی

علم و فرضیه

درآمد به منطق فصل ۱۴ قسمت ۳

در قسمت قبل هفت گام پژوهش علمی به‌قرار ۱- شناسایی صورت مسئله، ۲- تدبیر فرضیه‌های مقدماتی، ۳- گردآوری راستینه‌‌های افزون، ۴- پیکربندی فرضیه ایضاحی، ۵- استنتاج حدس‌های بیشتر، ۶- آزمون نتایج و ۷- کاربستن نظریه را دیدیم. در این قسمت معیارهای ارزیابی نظریه‌های جایگزین و چگونگی انتخاب نظریه موجه‌تر را بررسی می‌کنیم.

۳.۱۴ ارزیابی فرضیه‌های علمی

آزمون در علم یک پدیده یکسان ممکن است بازنمودهای علمی متفاوت به معنایی که شرح دادیم داشته باشد و درعین‌حال بعضی از آن‌ها درست نباشند. و نیز ممکن است برای بعضی پدیده‌های فیزیکی یا اقتصادی بازنمودهای مغایر ارائه شود. در یک حادثه جنایی ممکن است فرض شود که مقصر الف یا ب است. ممکن است بیشتر از یک فرضیه امور واقع را تمیز و سرراست شرح دهند. چگونه باید میان ایضاحات علمی جایگزین دست به انتخاب زد؟

فرض کنید همه جایگزین‌ها مربوط و نیز آزمونپذیرند. چگونه باید تعیین کرد کدامیک از فرضیه‌های موجود بهترین است؟ معیارهایی وجود دارد— فراتر از مربوط بودن و آزمونپذیر بودن — که انتظار است فرضیه‌های قابل‌قبول با آن‌ها انطباق پذیر باشند. اغلب سه معیار در قضاوت برای شایستگی فرضیه رقیب بکار می رود.

  • همسازی با فرضیه‌های خوش-تثبیت پیشین

    همسازی با فرضیه‌های به خوبی تثبیت شده پیشین علم درپی دستیابی به یک سامانه از فرضیه‌های ایضاحی است. یک نظام ایضاحی رضایت‌بخش نمی‌تواند شامل عناصر متناقض باشد؛ اگر چنین باشد تمام مجموعه گزاره‌ها احتمالاً نمی‌توانند درست باشند. ما بوسیله گسترش تدریجی فرضیه‌ها در پیشرفت به سمت درک بیشتر و نیز راستینه‌های بیشتر هستیم، لیکن هر فرضیه جدید آنچه را به میان می‌آورد باید با آنها که هم‌اکنون تأییدشده‌اند همساز باشد.

    گاهی این گسترش شامل فقط یک فرضیه جدید است، مانند وقتی انحرافات مدار اورانوس با فرض وجود سیاره دیگری که جرم آن موجد انحرافات مدار ارانوس می‌شد ایضاح گردید ــ سیاره‌ای که در آن زمان هنوز کشف نشده بود. این فرض کاملاً با بدنه نظریه ستاره‌شناسی آن زمان سازگاری داشت. جستجو برای یک شئ مرموز منجر به کشف سیاره نپتون در ۱۸۴۶ گردید. نظریه‌‌ منجر به این کشف با بقیه نظریه‌های مربوط به حرکت سیاره‌ای پذیرفته‌ در آن زمان بسیار منطبق بود.

    بنابراین سازگاری مجموعه‌ای از نظریه‌های علمی در یک حوزه خاص به شیوه‌های گوناگون حاصل میشود. جدا از آن حالت‌ها که بعضی نظریه‌های انقلابی اصول جاافتاده پیشین را برمی‌اندازند، اولین معیار برای پذیرش فرضیه جدید نگاه داشت سازگار آنچه که هست است، یعنی در مطابقت با آنچه هم اکنون دانسته است یا خردمندانه مورد باور است.

    وقتی قدیم و جدید تصادم می‌کنند نظریه‌های تثبیت‌شده به سرعت در جهت آنکه درخشنده‌تر یا بیشتر مرسوم روز است کنار گذاشته نمی‌شوند. بدنه نظریه قدیمی‌تر آن گونه میزان می‌گردد تا چنانچه ممکن باشد جدیدتر را در خود جای دهد. برای تغییرات به مقیاس بزرگ مقاومت می‌شود. خود انیشتین همیشه اصرار به آن داشت که کاری وی تعدیل / modification کار نیوتن است و نه رد آن. اصل بقای ماده با جذب در اصل جامع‌تر بقای جرم-انرژی تعدیل گردید. یک نظریه تثبیت‌شده دارای پشتوانگی خاص خود است، زیرا ایضاح انبوه قابل‌ملاحظه‌ای از داده‌ها است، بنابراین نمی‌تواند جایگاه خود را توسط بعض فرضیه جدید از دست دهد، مگر آنکه فرضیه جدید امور واقع یکسان به همان خوبی قدیمی‌تر (یا بهتر از آن) را ایضاح کند و امور واقع شناخته‌شده دیگری را نیز تبیین نماید.

    همان طور که نظریه‌ها ایضاحات جامع‌تر، تبیین قابل پذیرش تر از مواجهات ما با جهان را ارائه می‌کنند علم به پیش می‌رود. .وقتی که ناسازگاری برمی‌خیزد عمر طولانی‌تر یک فرضیه بخودی‌خود صحت آن را نشان نمی‌دهد. اگر نظرگاه قدیمی بطور گسترده تأیید شده باشد فرض‌ها آن، آن را پشتیبانی میکنند. وقتی دیدگاه جدیدتر و رقیب نیز به تأیید گسترده رسید آنوقت صرفاً سن و الویت‌های دیگر مطرح نیستند. در این موقع باید بر مبنای آنچه از داشته‌هایمان از راستینه‌ها می‌آموزیم بین رقابت‌کنندگان تصمیم‌گیری نماییم. دادگاه فرجامین همیشه آزمون است.

  • توان پیشگویانه

    توان پیش‌بینی در علم همان طور که دیدیم هر فرضیه علمی باید آزمونپذیر باشد و آزمونپذیری مستلزم آن است که بعض راستینه یا راستینه‌ها از آن قابل انتاج باشد. فرضیه‌های جایگزین در سرشت و دامنه پیشبینی‌هایشان متفاوت‌اند و ما درپی آن ایضاحات نظری هستیم که توان بیشتر در پیش‌بینی دارند. برای مثال: رفتار اجسام نزدیک سطح زمین توسط گالیله (۱۶۶۴-۱۵۴۲) با قوانین او درباره سقوط اجسام به ایضاح در آمده است. رفتار اجسام دور در منظومه شمسی نیز تقریباً همان زمان توسط یوهان کپلر (۱۶۳۰-۱۵۷۱) ستاره‌شناس آلمانی که قوانین حرکت سیاره‌ای را پیکربندی کرده بود ارائه گردید. بر اساس داده‌هایی که تیکو براهه از دانمارک گرد آورده بود، کپلر توانست بر اساس گردش بر مدارهای بیضی به دور خورشید حرکت سیاره‌ها را شرح دهد. گالیله یک شرح نظری توانمند از پدیده‌های گوناگون مکانیک اجرام زمینی ارائه کرد. کپلر یک شرح توانمند از مکانیک اجرام آسمانی ارائه کرد. اما این دو ایضاح منفک از هم بودند. وحدت آن‌ها مورد نیاز بود و این نظریه گرانش جهانی اسحاق نیوتن و سه قانون حرکت وی بود که آن را به فرجام آورد. همه پدیده‌های ایضاحی گالیله و نیز کپلر و بسیار ایضاح امور واقع دیگر به وسیله شرح نیوتن ایضاح گردیدند.

    وقتی یک امر واقع بتواند از یک فرضیه داده‌شده انتاج گردد آنگاه گفته می‌شود این امر واقع به وسیله این فرضیه ایضاح گردیده است و همچنین می‌توان گفت که به وسیله آن پیش‌بینی شده است. نظریه نیوتن توان پیش‌بینی فوق‌العاده دارد. هرچه بیشتر توان پیش‌بینی یک فرضیه‌ باشد بهتر به فهم ما از پدیده‌های مربوط یاری‌رسان است.

    ابطال پذیر

    .

    ابطال پذیری

    .

    Falsifiable

    .

    Falsifiability

    .

    یک ویژگی نظریه علمی؛  یعنی، باید دانسته باشد چه می‌شد و یا ممکن است چه بشود تا نشان می‌داد (و یا نشان دهد) آن نظریه باطل است.

    .

    ■ ابطال پذیری

    پیش‌تر شرح توان پیش‌بینی نظریه نسبیت عام را آوردیم و نیز تحسینی که نسبت به به آن و به آورنده آن روانه شد. هم چنین ما به شاکله گسترش نظریه وی در فراپوشانی نیروهای طبیعی (اَبَر نیروها) اشاره کردیم و نیز به اخذ آن توسط بعضی در رهیافتی هم‌اکنون موفق و به قالب در آمده در آنچه به نظریه ریسمان موسوم است؛ و نیز بعضی پیش‌بینی‌های بسیار مورد توجه که ادعاشده از این نظریه قابل انتاج است. اگر روزی پیش‌بینی‌های آن تأیید گردد، آنوقت توان پیش‌بینی نظریه ریسمان آن را در موقعیت اول مهم در فیزیک و کیهان‌شناسی قرار خواهد داد.

    اما، معیار پیش‌بینی پذیری یک سر سلبی نیز دارد. اگر آنچه را که فرضیه پیش‌بینی می‌کند رخ ندهد، یا با بعضی روش دیگر نشان داده شود با مشاهدات بخوبی راستی آزمایی شده ناسازگار است، آنگاه آن فرضیه باطل شده و باید رد گردد. یک فرضیه علمی معنادار باید حداقل ابطال‌پذیر باشد (دارای ویژگی ابطال‌پذیری باشد) – یعنی باید بدانیم چه می‌شد یا ممکن است بشود که نشان دهد آن باطل است. اگر چنین مجموعه‌ای از برآمده‌های مشاهده‌پذیر وجود نداشته باشد آنگاه این ما را به سمتی می‌برد که نتیجه بگیریم فرضیه نادرست است و بطور جدی مورد شک خواهد بود وقتی توان هر پیش‌بینی هم داشته باشد.

    ■ فرضییه رقیب و آزمون فرجامین

    فرض کنید ما با دو فرضیه مختلف روبرو هستیم و هر دو آن‌ها بطور کامل یک مجموعه از راستینه‌ها را ایضاح می‌کنند، هر دو آزمونپذیر هستند و نیز هر دو با بدنه نظریه‌های هم اکنون تثبیت‌شده همسازی دارند. در چنین شرایط ممکن است یک آزمون بحرانی [آزمون فیصله بخش / آزمون فرجامین] تدوین کرد تا بتوان بین نظریه‌های رقیب گزینش کرد. اگر، در این آزمون، فرضیه اول تحت شرایط داده‌شده‌ای مستلزم رخ‌دادن یک نتیجه خاص باشد و دومی مستلزم رخ ندادن آن، آنگاه می‌توان با مشاهده حضور یا غیبت نتیجه پیش‌بینی‌شده، بین دو رقیب دست به گزینش زد. حضور آن فرضیه دومی را باطل می‌کند؛ عدم حضور آن اولی را باطل می‌کند.

    آزمایشی که پیش‌تر شرح آن آمد و در آن برای آزمون نظریه نسبیت عام نور ستاره‌ای در گذر از نزدیک جرم خورشید به دقت اندازه‌گیری شد، یک نمونه از آزمون بحرانی به قرار گفته شده بود. نظریه نیوتن و نظریه انیشتین نمی‌توانند هر دو صحت داشته باشد. اگر نور آن گونه که نظریه انیشتین پیش‌بینی می‌کند خم شود آنگاه نظرگاه نیوتن رد شده است. با داشتن دوربین‌های خوب و مشاهده‌کننده بسیار دقیق و یک خورشید گرفتگی که در آن سه جرم (خورشید، ماه و زمین) در یک امتداد قرار می‌گیرند این آزمایش بحرانی می‌تواند انجام پذیرد. این پیشایند‌های مطلوب نظر در ۲۹ ماه مه سال ۱۹۱۹ حادث گردید. انیشتین یک شبه موج برانگیز جهانی شد.

  • ساده‌روایی

    سادگی ممکن است دو فرضیه رقیب بطور معادل با نظریه‌های اثبات‌شده به خوبی مطابقت کنند و نیز ممکن است توان پیش‌بینی تقریباً معادل داشته باشند. در چنین شرایط احتمالاً ما جانب آن از این دو را که ساده‌رواتر است خواهیم گرفت. کشمکش بین نظریه‌های حرکت اجسام سماوی بطلمیوسی (زمین-مرکزی) و کوپرنیکی (خورشید-مرکزی) شبیه همین بود. هر دو با نظریه‌های پیشین مطابقت داشتند و توان پیش‌بینی حرکات اجسام سماوی تقریباً معادل داشتند. هردو فرضیه بر دستگاه خام‌دستانه (که اکنون می‌دانیم بر خطا بودند) و دایره‌های فرضی بردایره‌ای / epicycles (حرکت دایره‌های کوچک‌تر بر مدار محیط دایره‌های بزرگ‌تر دیگر) برای توضیح برخی مشاهدات به خوبی تثبیت‌شده تکیه کرده بودند. اما دستگاه کوپرنیکی بر تعداد بسیار کمتری از چنین دایره‌های بردایره‌‌ای تکیه داشت و بنابراین بسیار ساده‌تر بود. این سادگی بیشتر به مقدار زیاد در پذیرش آن توسط ستاره‌شناسان بعدی سهم داشت.

    به نظر می‌آید ساده‌روایی باید یک معیار "طبیعی" برای فراخوان و رجوع به آن باشد. در زندگی معمول نیز این گونه است که ما تمایل به پذیرش ساده‌ترین نظریه‌ای داریم که با همه امور واقع جور درآید. مثلاً ممکن است دو نظریه در باره یک جنایت در یک محکمه ارائه شود؛ رأیی که داده می‌شود— که شاید باید اینگونه نیز باشد— در جهت فرضیه‌ای خواهد بود که ساده‌تر و به عبارتی طبیعی‌تر است.

    "ساده‌روایی"، اما، اندیشه‌ای حیله‌گر است. اینکه یکی از نظریه‌های رقیب مستلزم تعداد کمتری عناصر دردسر آور باشد (مانند دوایر بردایره‌ای در حالت ستاره‌شناسی کوپرنیکی) از موارد نادر است. یکی از دو نظریه می‌تواند از دیگری به روش‌های مختلف ساده‌تر باشد. یکی ممکن است بر تعداد کمتری از فقرات موجود تکیه کرده باشد و حال آنکه دیگری بر معادلات ریاضی ساده‌تر تکیه داشته باشد. حتی "طبیعی بودن" نیز می‌تواند فریبنده باشد. بسیاری "طبیعی"تر می‌دانند که باور کنند اینکه به نظر نمی‌رسد زمین حرکت کند، واقعاً نیز حرکت نکند. درس آموخته به ما اینجا این است که سادگی معیاری است که پیکربندی آن دشوار است و همیشه آسان نیست تا بکار زده شود.

■ ناسازی و همسازی نظریه‌ها

پیشرفت در دانش هرگز آسان نیست و به ندرت سرراست است. هیچ کس چنین نمی‌انگارد که صرفاً با کار زدن هفت گام فرضیه‌نگاری-استنتاجی به برخ مسائل (که شرح آن در قسمت ۲ آمد) حل آن‌ها را بیابد. فرضیه‌های ایضاحی درست اغلب غامض هستند و ممکن است نیاز به ماشین‌های نظری / Theoretical machinery پیچیده داشته باشند. تدبیر برای فرجام رسانی یک نظریه که محتمل است درست باشد می‌تواند بسیار دشوار باشد. این روند، بسیار فراتر از آنکه روندی مکانیکی باشد، اغلب علاوه بر مشاهدات و اندازه‌گیری‌های پرزحمت، نیازمند به ژرف‌اندیشی و تخیل خلاقانه است.

وقتی بطور گسترده عقیده براین است که برخی فرضیه، هم‌اکنون دردست، ایضاحی برای پدیده‌ای پرسش برانگیز است، آنگاه جایگزینی برای آن میتواند با موانع بسیار جدی روبرو شود. احتمال دارد فرضیه جدید با ریشخند و خواری روبرو گردد. بسیار محتمل است فرضیه جدید با نظریه پذیرفته‌شده قبلی ناسازگار باشد، و البته همیشه این دیدگاه تثبیت شده است که دست بالا را خواهد داشت. یک آزمون بحرانی از آن قسم که شرح آن پیش‌تر در باره نظریه نسبیت عام آمد فقط در نادر شرایط ممکن است.

فیزیک معاصر با یک ناسازی عمده و دقیقاً از این‌گونه روبرو است. بین دو از نیرومندترین نظریه‌‌ی عام آن یک ناسازی آشکار وجود دارد که در حال حاضر نمی‌تواند گشوده شود. نظریه نسبیت عام بخوبی تثبیت شده است. از قوانین آن (شرح گرانش و اینکه چگونه گرانش فضا و زمان را شکل می‌دهد) آشکارا و لاجرم نتیجه می‌شود که برخی ستاره‌های بسیار بزرگ در حال از هم پاشیدگی "سیاه‌چاله‌هایی" را شکل می‌دهند که برای فرار از آن نیاز به سرعت بیش از سرعت نور است که این غیرممکن است. قوانین مکانیک کوانتومی نیز به خوبی تأیید شده است و این قوانین مستلزم آن هستند که (اطلاعات یک سیستم فیزیکی) هرگز نمی‌تواند برای همیشه از بین برود، حتی: اگر درون سیاه‌چاله‌ها کشیده شوند. بنابراین یا بعضی خصوصیات فضا و زمان وجود دارد که هنوز ناشناخته است و می‌تواند بقای این اطلاعات را تبیین کند یا برخی ناقانونی /lawlessness در فیزیک برای فقدان دائمی آن اطلاعات وجود دارد [یک ناقانونی یک کیفیت قصور در مطابقت با یک قانونی است. مثلاً کیفیت تصادفی بودن]. یکی از این دو نظریه نیازمند یک اصلاحیه است، اما هنوز نمی‌دانیم کدام یک و هنوز نیز ابزار مناسب برای ایجاد آزمایشی که توان تصمیم‌گیری را به ما دهد در اختیار نداریم [*].

آزمایشی فرضی در میان آمده: یک جلد از دانشنامه بریتانیکا را درون یک سیاهچاله بیندازید. آیا اطلاعات آن برای همیشه از بین خواهد رفت؟ آیا چنین فقدان کاملی ممکن است؟ بر سر نتیجه، یک شرط‌بندی دوستانه اما جدی بین دو فیزیکدان ممتاز از انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا (Caltech) برگزار شد. پروفسور کیپ تورن/Kip Thorne روی نسبیت شرط‌بندی کرد، کسی که معادلات وی فضا و زمان را شرح می‌دهد و پیش‌بینی بر ویژگی منحصربه‌فرد سیاهچاله‌ها مبنی بر عدم امکان بازیابی می‌کرد. پروفسور جان پرسیکل/John Preskill روی مکانیک کوانتم شرط‌بندی کرد؛ کسی که معادلات وی توصیف دقیق از زندگی ذرات کوچک است و این پیش‌بینی که اطلاعات هرگز ممکن نیست به طور کامل ازدست‌داده شود. مبلغ شرط یک مجموعه از دانشنامه بود. بعید است که نتیجه به این زودی‌ها بیاید. همکار به همان اندازه ممتاز آنها پروفسور استفن هاوکینگ از دانشگاه کمبریج که در اصل در شرط‌بندی حضور داشت گفت: "به نظر من این می‌تواند به هر یک از این دو منجر شود." هاوکینگ و نه تورن در 2004 شرط را واگذار کرد. [25 سپتامبر 2004، Science News]

در مواجه با چنین برخوردها ما بنای خود را بر کار زدن معیار برای یک ایضاح خوب، که پیش‌تر به میان آوردیم، می‌گذاریم: کدامیک از نظریه‌های رقیب ساده‌تر است؟ کدامیک از آن دو همسازی بیشتر با فرضیه‌های تثبیت‌شده پیشین دارند؟ و سرانجام و بالاتر از همه کدامیک از آن‌ها بیشتر ایضاحی هستند ی توان پیشگویانه بیشتر دارند؟ تا زمانی که جواب‌های صریح برای این پرسش‌ها نباشد به احتمال بیش این چالش فکری حل نشده باقی خواهد ماند.

البته در تاریخ پیشرفت علم پیش می‌آید که چنین ناسازی‌ها به سرانجام رسیده باشد. راهی برای نشان دادن روش‌های علم و نمونه آوردن برای کار زدن معیارهای شرح داده‌شده در اینجا بهتر از بازوصف تأیید مشاهدات گالیله در باره خورشید مرکزی منظومه شمسی نیست - و نیز شرح نتایج حاصل از جایگزینی آن بر زمین مرکزی که به عنوان نظریه درست برای بیش از هزار سال پذیرفته شده بود.

■ نظریه بطلمیوس، کپلر و آزمون فرجامین

تا اوایل سال‌های ۱۶۰۰، قرن هفدهم، حرکت سیارات در پس‌زمینه ستاره‌های ثابت، باندازه‌ای دقیق بررسی شده بود که حرکات ظاهری آن‌ها بطور دقیق قابل پیش‌بینی بود. در باره ماه نیز بسیار مطالعه شده و متکلمین را باور این بود که آن یک کره کاملاً مسطح است و به این باور که اجرام سماوی که در شکل و حرکت بی‌نقص‌اند، بر دایره‌های کامل به دور زمین به عنوان مرکز عالم مخلوق در گردش‌اند. در سال ۱۶۰۹ گالیله یک تلسکوپ با بزرگ نمانی ۲۰ برابر ساخت و قرار بود عمده استفاده آن در سفرهای دریایی باشد، یا یک دوربین کوچک که می‌توانست مصارف نظامی نیز داشته باشد. با این ابزار و از قرار به تصادف در ژانویه ۱۶۱۰ به آسمان نگاه کرد. در هفتم آن برج وی آغاز به نوشتن نامه‌ای کرد و در آن گزارش مشروح مشاهدات خود را از ماه و سایر اجرام ارائه کرد. او نوشت:

من با یکی از تلسکوپ‌هایم ... صورت ماه را مشاهده کردم و می‌توانستم آنرا بسیار از نزدیک ببینم. . .. آنچه آنجا هست را می‌توان با تمایز بسیار تشخیص داد و در واقع دید که ماه، آن‌گونه که بسیاری از مردم در باره آن و بسیاری اجرام سماوی دیگر باور دارند، هرگز دارای سطح مسطح و هموار نیست. بلکه برعکس غیر مسطح و دارای پستی و بلندی است. کوتاه سخن، نشان داده می‌شود که عقل سلیم جز این نتیجه نمی‌گیرد که آنجا فراوان بلندی و پستی شبیه کوه‌ها و دره‌های سطح زمین ولی بسیار بیشتر از آن گسترده شده است [۳].

[3]-

این نامه که تاریخ 7 ژانویه 1610 را دارد، ظاهراً طی یک دوره چند روزه نوشته شده است. بحث با جزئیات در باره این یادداشت و نیز یادداشت‌های دیگر گالیله در آن روزهای سرنوشت‌ساز را می توانید در:

1-Jean Meeus, “Galileo’s First Records of Jupiter’s Satellites,” Sky and Telescope , February 1964;

2-Stillman Drake, “ Galileo’s First Telescopic Observations,” Journal of the History of Astronomy,1976, p. 153;

3- Dale P. Cruikshank and David Morrison, “ The Galilean Satellites of Jupiter,” Scientific American, May 1976.

بیابید.

یک فتوکپی از دست نوشت گالیله به ایتالیایی را می‌توانید در شکل 1 ببینید. با سپاس از حسن نیت کتابخانه دانشگاه میشیگان، آن آربور، که این کار را در اتاق کتب و نسخ خطی گرانبهای خود میسر ساختند.

برای رهایی فرضیه‌ کره کامل بودن ماه و حفظ انسجام وصف کلامی مسیحی از اجرام سماوی که کامل بودن آن‌ها یکی از عناصر آن بود، بعداً بعضی آن را نقد کردند و این فرضیه — خلق‌الساعه‌ای و جسارت‌آمیز — را پیش نهادند که طبق آن، حفره‌ها و بی‌نظمی‌های به نظر رسیده در سطح ماه در واقع پر شده از یک ماده آسمانی بی‌نقص و بلوری است و بنابراین توسط تلسکوپ گالیله غیرقابل دیدن است.

فراتر از ماه را نیز گالیله مشاهده کرده بود. نامه وی ادامه می‌یابد.

بعلاوه مشاهدات ماه . . . بسیاری ستارگان ثابت با تلسکوپ دیده شدند که [در غیراین صورت] دیده نمی‌شدند؛ و همین امشب مشتری را همراه با سه ستاره ثابت رویت کردم و همه آن‌ها با توجه به کوچک بودنشان [تنها با چشم] قابل دیدن نبودند؛ هیئت آن‌ها در این برگه آمده است [4]:

[۴]-

این که گالیله این نامه را در 7 ژانویه 1610 آغاز کرد روشن است؛ اما در باره روزهای دقیق آن ماه که وی آنرا با نمودار و یادداشت‌ها ادامه داده است میان محققان اختلاف است.

در اینجا گالیله یک طرح ساده که آن را در شکل ۱ در پایین می‌توانید ببینید کشید و در آن سه ستاره را در یک خط مستقیم نشان داد؛ دو تا از آن‌ها در شرق و یکی دیگر در غرب مشتری مستقرند؛ او گزارش کرد آن‌ها بیشتر از یک درجه طول جغرافیایی فاصله نمی‌گیرند، لیکن چون وی در آن زمان تصور می‌کرد آن‌ها ستاره‌های ثابت هستند، فاصله آن‌ها از مشتری و از یکدیگر با تقریب زیاد نشان داده‌شده‌اند.

در روز بعد، ۸ ژانویه ۱۶۱۰، "باید دید چه شده است،" اتفاق افتاد تا بار دیگر مشتری را مشاهده کند؛ خوشبختانه موقعیت‌های آن "ستاره‌های ثابت" یادداشت شده بود. نامه‌اش نفرستاده ماند؛ وی در انتهای برگه این یادداشت را نوشت:

در هشتم به قرار: [در اینجا وی یک طرح‌ کشید که در آن سه ستاره اکنون نزدیک به هم و تقریباً با فاصله یکسان از یک دیگر قرار دارند، و هر سه نیز در غرب مشتری!]

با توجه به اینکه برای او در آن موقع شک جدی در ثابت بودن ستاره‌های جدید کشف‌شده نبود، این مسئله برای گالیله یک مشکل نظری ایجاد می‌کرد. بنابراین، پیدا شدن آن‌ها در طرف دیگر مشتری به حساب حرکت مشتری گذاشته شد. در همان هشتم یادداشت زیر را نیز اضافه کرد.

بنابراین، این [حرکت مشتری] مستقیم و نه قهقرایی [از شرق به غرب] است.

اگر در هشتم مشتری در شرق هر سه ستاره بود و روز قبل از آن در غرب دو تا از آن‌ها، بنابراین مشتری باید حرکت کرده باشد، یک تغییر مکان که خلاف محاسبات ستاره‌شناسی قابل اعتماد بود؛ می‌توان بی‌قراری گالیله را در انتظار برای رصد در شبی که می‌آمد را تصور کرد، آیا مشاهدات مستقیم و محاسباتش به همین گونه به شدت ناسازگار باقی خواهد ماند؟ در ۹ ژانویه آسمان برای مشاهده بسیار ابری بود، اما می‌توانست در شب بعد محاسبات خود را پی‌گیری و الگوی جدید را ثبت کند. در ۱۱ ژانویه یک الگوی همسان مشاهده شد و بعداً گالیله برای این شب چنین نوشت:

نزدیک‌ترین ستاره به مشتری اندازه‌ای نصف بقیه داشت و بسیار نزدیک به بقیه، حال آنکه در بقیه شب‌ها همه این سه ستاره‌هایی را که گفتم هم‌اندازه و به فاصله‌های یکسان از همدیگر ظاهر می‌شدند.

در ۱۲ ژانویه، از قرار مشتری به غرب منتقل شده بود و دوتا از "ستاره‌های" جدید مجدد در شرق این سیاره مشاهده می‌شدند! آشکار بود که چیزی دراین‌باره باید گفته می‌شد. مطابق نظریه‌ها و عقاید پذیرفته ممکن بود با اطمینان یک پیش‌بینی استخراج شود، یعنی یک استنتاج در رابطه با حرکات مشتری و آن این‌ که – اگر آن سه ستاره جدید ثابت بودند و مشاهدات گالیله دقیق بود – چنین چیزی رخ نمی‌داد. یک فرد می‌تواند باور به ثابت بودن آن سه ستاره را با دوباره‌سازی کل مجموعه محاسبات ستاره‌شناسی برای خود نگهدارد، اما این‌ها مورد شک جدی نبودند. یا برای ممکن بود دقت مشاهدات گالیله را به چالش کشیدن – و این چیزی بود که بعضی از منتقدان وی بعداً به فکر آن افتادند و تلسکوپ وی را یک ابزار شیطانی دانستند. خود گالیله شکی به آنچه دیده بود نداشت و به سرعت دریافت که چه عنصر در فرضیه‌های پذیرفته‌شده، با وجود جزمیت معارضان عصر وی، باید رها شود. یادداشت او در مشاهده یازدهم ادامه می‌یابد:

..... از آن به نظر می‌رسد سه ستاره‌ی در حال حرکت و غیرقابل دیدن تا این زمان در اطراف مشتری وجود دارد.

دست نوشت گالیله
شکل ۱ قسمت ۳- عکسی از نامه گالیله که در ۷ ژانویه ۱۶۱۰ آغازشده و در آن برای اولین بار مشاهدات به‌یادماندنی از چهار قمر اصلی مشتری ثبت گردیده و نتیجه آن تأیید ایضاح کوپرنیکی اجرام سماوی است. خود نامه به همراه یک تلسکوپ که گالیله قصد هدیه دادن آن را داشت به دوک ونیز فرستاده شد. در پیش‌نویس نامه که از قضا نزد وی ماند گالیله یادداشت‌های بسیار مهم از مشاهدات خود را ثبت کرده است که در نیمه پایین برگه آمده است.

وی سپس نوشت، و این سه ستاره در حال حرکت،

. . . دور مشتری می‌چرخند همانگونه که ناهید و تیر گرد خورشید می‌چرخند.

مشاهدات شب‌های بعدی این نتیجه انقلابی را تأیید کرد، آن گونه که این‌ها به همراه مشاهدات پیشین وی از ماه شک و تردید جدی بر آن وصف اجسام سماوی افکند که جزمی و قطعی برای قرن‌ه مورد تاکید بود.

در ۱۳ ژانویه ۱۶۱۰ "ستاره" چهارمی را نیز مشاهده کرد و چنین بود که دیگر چهار قمر چهار قمر— گانیمِد/Ganymede، آیو/IO، اروپا / Europa و کالیستو/Callistoاصلی مشتری کشف شده بودند. این مشاهدات تأیید بسیار قوی برای فرضیه کوپرنیکی بود — ایضاحی بر اجرام سماوی که وفق آن با دکترین متکلمین در زمان گالیله بسیار دشوار می‌نمود. از آن موقع تاکنون تعداد زیادی ماه برای مشتری کشف شده است، اما این چهار قمر— گانیمِد /Ganymede، آیو /IO، اروپا / Europa و کالیستو /Callisto به مناسبت وی "اقمار گالیله‌ای" نامیده می‌شوند. در یک شب صاف وقتی مشتری در آسمان دیده می‌شود می‌توان فقط با یک دوربین دوچشمی گردش اقمار گالیله‌ای گرد سیاره را به آسانی تصدیق کرد.

موقعیت فرجامی وصف کوپرنیکی منظومه شمسی تنها به سادگی بسیار آن وابسته نیست بلکه به صحت آن، بازنمود بدنه بسیار گسترده‌تر از امور واقع که توانا به ایضاح آن‌هاست، و استنتاج پیش‌بینی‌های فراوان از نظریه که خیلی زود فراتر از شک معقول تأیید گردیدند، نیز وایسته است.

پانوشت:

[1]- ه

توجه: