نيكولاس كوبرنيكوس: فقدان المركزية

(٢-١) مركزية الأرض

مركزية الأرض أكثر بكثير من وجهة نظر تقول إن الأرض توجد ثابتة بلا حركة في مركز الكون؛ فهي ترقى إلى رؤية كونية نشأت عبر مرحلتين. أولًا: قدَّم أرسطو علم الكونيات الفيزيائي؛ فن عمارة الكون الأكبر. تضمَّن علم الكونيات لديه نظرية مهمة للحركة. قدَّم أرسطو بعض الأفكار غير المُرضِية عن حركات الكواكب. قدَّم بطليموس في المرحلة الثانية علم الفلك الرياضي؛ هندسة حركات الكواكب. أعاق هذا التقسيم اليوناني للعمل بين علم الكونيات الفيزيائي وعلم الفلك الرياضي تطور علم الفلك لقرون (دكسترهوز ١٩٥٦؛ ميترشتراسيه ١٩٦٢، الفصل ٤.٤؛ دي سولا برايس ١٩٦٢). وذلك لأنه يفصل بين سؤال الديناميكا عن الأسباب الفيزيائية — لماذا تتحرك الكواكب بطرق معينة؟ — وسؤال علم الحركة عن الحركة، كيف يمكن وصف حركة هذه الأجرام رياضيًّا؟ يتبنى بطليموس في كتابه «المجسطي» (نُشر حوالي ١٥٠ ميلادية) هذا التقسيم صراحةً. تتعامل الفيزياء مع الأجسام القابلة للفناء الموجودة على الأرض؛ فلا ترقى إلى أكثر من تخمينات، وهذا بسبب «الطبيعة غير الواضحة للمادة» أما الرياضيات، فهي تقدِّم معرفة محددة؛ لأنها تدرس طبيعة «الأشياء المقدسة والسماوية» (بطليموس ١٩٨٤، ٣٦). واستمر هذا التقسيم حتى اكتشاف قوانين كبلر للكواكب في بداية القرن السابع عشر. وبوصفها رؤية كونية، ادعت نظرية مركزية الأرض أنها تقدِّم تفسيرًا علميًّا لما كان يُعتبر حينها أنه الكون، وألزمت أتباعها بعدد من الالتزامات الفلسفية، كما قدَّمت رؤية شاملة ومتَّسقة عن الكون إلى المؤمنين بها. وكذلك فعلت نظرية مركزية الشمس. ثمة الكثير من الأمور على المحك، وقد صوَّرت مسرحية بريشت على نحو صحيح اللقاء الفاتر بين رجال العلم الثلاثة في عام ١٦١٠ كتصادمٍ بين رؤيتين كونيتين.

(٢-٢) علم كونيات أرسطو

يبني أرسطو علم الكونيات الخاص به على أساس كونٍ ذي فلكَيْن ونظرية الحركة. وفي وقت لاحق قدَّم بطليموس بعض التحسينات الرياضية.

(٢-٣) مركزية الأرض عند بطليموس

قدَّم لنا أرسطو علم الكونيات ونظرية للحركة. وكانت هذه الخطوة الأولى في بناء نظرية مركزية الأرض. استُكملت الخطوة الثانية بعد عدة مئات من السنين، وتطلَّب الأمر هندسيًّا بارعًا للقيام بذلك؛ وهو كلاوديوس بطليموس. كان بطليموس الفلكي الأول الذي يصمم نظامًا رياضيًّا كاملًا للكون، وقد تنبأ بحركات الكواكب بدقة في حدود ٥ درجات من القيم الحديثة. كان نموذجًا يعتمد على مركزية الأرض مبنيًّا عن طريق المنطق الهندسي. ولاحقًا سيبني كوبرنيكوس نظامًا يعتمد على مركزية الشمس، وسيبنيه أيضًا معتمدًا على المنطق الهندسي. استخدم بطليموس الهندسة لوصف المشاهدات الفلكية. وكان يتفق مع أرسطو بأن الأفلاك السماوية، التي تحمل الكواكب، تقوم بحركة منتظمة. كما افترض أن الأرض كروية، وموجودة في مركز الكون، وثابتة؛ فكان يرى أنه إن لم تكن الأرض مركز الكون، لم يكن سيحدث اعتدالان، وأن «الفترات الفاصلة بين الانقلاب الصيفي والشتوي لن تكون متساوية» (بطليموس ١٩٨٤). قدَّم بطليموس أسبابًا وجيهة تمامًا لرفض الفكرة السخيفة بوجود أي حركة للأرض. ويقال إن أرسطرخس الساموسي (٣١٠–٢٣٠ قبل الميلاد) أشار إلى الدوران اليومي والسنوي للأرض (دراير ١٩٥٣، الفصل السادس، ١٣٦–١٤٨؛ دكسترهوز ١٩٥٦، الفصل الأول؛ كون ١٩٥٧، الفصل الأول؛ كوستلر ١٩٦٤، ٥٠–٥٢)، ولكن إذا كانت الأرض تتحرك، فسكانها سيشعرون بآثار ذلك بوضوح؛ فإذا كانت الأجسام التي تُلقى في خط مستقيم لأعلى في الهواء تعود في خط مستقيم إلى النقطة التي أُطلقت منها، والمباني تنهار تحت وطأة الحركة، وإذا كانت الطيور تطير من الغرب إلى الشرق (بطليموس ١٩٨٤؛ قارن كوبرنيكوس ١٥٤٣، الكتاب الأول)؛ كان منطقيًّا — بالنسبة للعقل الإغريقي — أن الأرض ثابتة.

كلاوديوس بطليموس (١٠٠–١٧٥ ميلادية).

ولكن ثمة مشكلة؛ فالراصد الأرضي لا يرصد انتظام حركة الكواكب مقابل خلفية من النجوم الثابتة. كان ينبغي على بطليموس — على غرار الفلكيين الآخرين من قبله — تفسير اختلافَيْن رئيسيَّيْن في حركة الكواكب من منطلق فرضياته الأساسية؛ أولًا: مسألة «الدوران غير المنتظم» للكواكب، وثانيًا: «الدوران القهقري» لها. تنشأ المشكلة بسبب أن المشاهدات لا تتفق مع الفرضيات البطلمية عن حركات الكواكب. المشكلة الأساسية لعلم الفلك القديم هي بناء نماذج هندسية تؤكد الفرضيات المسبقة وتفسر ظاهريًّا الحركات الواضحة للكواكب. إنها مشكلة الحفاظ على المظاهر البادية، وليس بناء نماذج واقعية للنظام الشمسي. وعلى غرار أسلافه الإغريقيين، اعتمد بطليموس على النماذج الهندسية لحل هذه المشكلات. حاول بطليموس ملاءمة المشاهدات مع فرضياته التي لا جدال فيها: الحركة الدائرية للأجرام السماوية ونظرية أرسطو للحركة، ولكن بطليموس حسَّن من فائدة النماذج. ابتكر بعض أسلاف بطليموس — على غرار هيبارخوس (١٩٠–١٢٥ قبل الميلاد) — أدوات هندسية جديدة للتعامل مع هذه المشكلات، وقد استُخدمت «الحركة اللامتراكزة» من أجل حل المشكلة الأولى، واستُخدمت «أفلاك التدوير» لحل المشكلة الثانية. وأشار بطليموس في كتابه المجسطي على نحو متكرر إلى أعمال هيبارخوس، عادةً بقصد تحسينها، وقدَّم جهازًا هندسيًّا جديدًا (الموازِن) للوصول إلى نموذج هندسي أفضل للظواهر البادية. وكان يعالج كل مشكلة على حدة. على سبيل المثال، في تعامله مع الحركة السنوية الظاهرة للشمس حول الأرض، تجاهل الحركة اليومية الظاهرة. وخلافًا لنموذج كوبرنيكوس، لا يقدِّم نموذج بطليموس نظامًا تكون فيه الظواهر البادية ناتجة عن عامل مشترك؛ على غرار حركة الأرض حول الشمس.

كانت المشكلة الأولى هي «الدوران غير المنتظم» للكواكب عبر دائرة الأبراج، بغضِّ النظر عن تأثير الدوران القهقري، كما أوضح كبلر لاحقًا، فإن الكواكب لا تدور حول الشمس بسرعة موحدة. فكلما كان الكوكب أقرب إلى الشمس، تحرك على نحو أسرع، وكلما ابتعد عن الشمس كان سيره أكثر بطئًا، ولكن لم يستطع الإغريق تقبُّل أن الدوران غير المنتظم حقيقي. كان يجب أن يكون ظاهريًّا.

وفق ذلك النموذج كانت الشمس تتحرك حول الأرض عبر دائرة لا متراكزة بسرعة منتظمة. وتوصف الدائرة بأنها «لا متراكزة» لأن الأرض لا تقبع في مركزها. فبينما تدور الشمس حول مركز الدائرة اللامتراكزة، فإن الأرض تكون بعيدة قليلًا عن المركز، والمسافة بين هاتين النقطتين مسئولة عن ظهور الاختلاف في الحركة. وكما يُرى من وسط الدائرة اللامتراكزة، يتحرك الكوكب من خلال زوايا متساوية في أزمنة متساوية، ولكن كما يُرى من الأرض، هذا الكوكب يتحرك من خلال زوايا مختلفة في أزمنة متساوية. بالنسبة للراصد الأرضي، عندما يكون الكوكب أقرب إلى الأرض، يبدو أنه يتحرك على نحو أسرع.

شكل ١-٣: الحركة اللامتراكزة. تفسير الدوران غير المنتظم الظاهر من خلال افتراض الدوران المنتظم. تدور الشمس على نحو منتظم حول نقطة مركز الدائرة اللامتراكزة، ومع ذلك، عند النظر من الأرض، فإن الدوران المنتظم يبدو غير منتظم. في الموقع ١ تظهر الشمس في أبعد نقطة عن الأرض (نقطة الأوج)، بينما في الموقع ٢، تظهر في أقرب نقطة لها إلى الأرض (نقطة الحضيض).

شكل ١-٤: مخطط مبسَّط لحركة الدوران القهقري الظاهرية لكوكب الزهرة كما تُرى عن طريق راصد أرضي. «يحدد» الراصد موضع الزهرة مقابل خلفية النجوم بينما يستعد الكوكب لتجاوز الأرض في مدارها؛ الموقع ١. عندما يتجاوز الزهرة الأرض، يرصد الراصد ظاهرة ثانية: كما هو متوقَّع، انتقل الزهرة من الغرب إلى الشرق؛ الموقع ٢، ولكن في مرحلة لاحقة، تكشف مشاهدة ثالثة عن تقهقر ظاهري وغير طبيعي في مدار كوكب الزهرة نحو الغرب. في نظرية مركزية الشمس، يرجع ذلك إلى الوضع النسبي للأرض بالنسبة للزهرة حول الشمس (انظر زيليك ١٩٨٨، ٤٠؛ كوبرنيكوس ١٥٤٣، الكتاب الخامس).

شكل ١-٥: (أ) حركة غير منتظمة. يحدث الدوران القهقري عندما يتحرك الكوكب من الموضع ١ إلى الموضع ٢ على فلك تدويره. (ب) الموازِن. التفسير الهندسي للدوران القهقري بواسطة جهاز جديد، الموازِن (انظر كوبرنيكوس ١٥٤٣، الكتاب الثالث؛ بطليموس ١٩٨٤؛ أندرسن/باركر/تشن ٢٠٠٦، الفصل ٣.٦). من المفترض أن يكون هذا التمثيل نموذجًا أكثر توافقًا مع البيانات من النموذج الأولي. من وجهة نظر الموازِن، تبدو حركة الكوكب في فلك التدوير منتظمة. وأُدخل مزيد من المرونة من خلال السماح للأرض بالوجود إما في مركز المؤجِّل أو بجوار المركز، كما هو مبيَّن في الرسم البياني.

من أجل دراستنا الفلسفية اللاحقة، ينبغي أن نلاحظ عدة نقاط: كان بطليموس مدركًا للغاية لدور النماذج التمثيلية في نظريته. وكانت طريقته المعتادة هي استخدام النماذج الهندسية، ولكن من أجل تمثيل النجوم الثابتة اختار كرة مصمتة كنموذج مصغر (بطليموس ١٩٨٤). وفي الوقت نفسه، كان بطليموس قلقًا حيال ملاءمة فرضياته الخاصة بمركزية الأرض. وكان متشككًا بما فيه الكفاية لتحذير قرائه بعدم توقُّع أن يمثِّل نموذجه الهندسي الظواهر السماوية على نحو دقيق (بطليموس ١٩٨٤، ٦٠٠-٦٠١). وعلى غرار كون أرسطو ذي الفلكَيْن، حذر بطليموس من أن النماذج الهندسية المبتكرة على يد أحد سكان الأرض لا يمكن أن تصف بدقة كمال الظواهر السماوية. وكما سنرى، فإن مسألة كيفية تمثيل النماذج للواقع المادي تُعد محط اهتمام بالغ لدى الفلاسفة. وأخيرًا، اتفق بطليموس مع العرف الإغريقي بأن نماذج أفلاك التدوير والدوائر اللامتراكزة كانت أجهزة مماثلة (بطليموس ١٩٨٤؛ روزن ١٩٥٩، ٣٧؛ ١٩٨٤، ٢٧؛ دكسترهوز ١٩٥٦، ١). وأي من هاتين الفرضيتين سوف تفسر ظهور الدوران غير المنتظم للكواكب بالنسبة للراصد الأرضي، ومع ذلك، تبنَّى بطليموس مبدأ استخدام الفرضية الأبسط فحسب (بطليموس ١٩٨٤). ويثير قبول المتماثلات قضايا فلسفية مثيرة للاهتمام فيما يتعلق بالتفسير والتمثيل. فإذا كانت الدائرة اللامتراكزة تمثيلًا جيدًا مثل جهاز المؤجل-فلك التدوير، ألا توجد وسيلة لتحديد أيهما يتناسب مع النظام المادي الفعلي على نحو أفضل من الآخر؟ هذه المخاوف من التبعات الفلسفية للنظريات العلمية.

قبل أن نذكر بعض التطورات في القرنين الثالث عشر والرابع عشر، والتي خلقت ظروفًا مناسبة لظهور الثورة الكوبرنيكية، ينبغي أن نضيف بُعدًا تاريخيًّا آخر؛ وهو التآلف بين «النظرية الأرسطية واللاهوت». وهذا البعد التاريخي هو ما يستطيع وحده أن يوضح أسباب الصدام بين جاليليو والكنيسة في القرن السابع عشر، وقد طوَّر هذا التآلف توما الأكويني (١٢٢٥–١٢٧٤) وألبيرتوس ماجنوس (١٢٠٦–١٢٨٠)، وغيرهما.

وفقًا لتوما الأكويني، تعتمد المعرفة الحقيقية على التجربة الحسية. ويؤكد ألبيرتوس ماجنوس أيضًا أن دراسة الطبيعة تقوم على التجربة الحسية، التي تقدِّم أعلى شكل من أشكال الإثباتات. وحيثما نفتقر إلى المعرفة، علينا أن نلتمس الوحي. فكمال السماوات — المفترض في التقاليد الإغريقية — يكافئ الآن القدرة الإلهية. ونتيجة لذلك، تقتصر معرفتنا على العالم على المدار تحت القمري. فكمال السماوات يتجاوز قدرات التفكير لدينا. يرحب الأكويني بالدراسة المنهجية للطبيعة؛ لأنه يرى في ذلك وسيلة لاكتساب المعرفة من حكمة الإله. وبعبارات أكثر حسمًا نقول إن توما الأكويني يأمل أن تساعد الدراسة المنهجية للطبيعة في القضاء على الخرافات. وانقيادًا لهذه الشروط، لا يجوز نشأة صراع بين الفكر والوحي؛ لأن عقلنا ضعيف وذو نقائص، وفي مسائل الشك يجب أن يخضع للحقائق الأبدية كما وردت في الوحي. كان هذا توجهًا ذهنيًّا شائعًا في العصور الوسطى. يدافع روجر بيكون (حوالي ١٢١٠–١٢٩٢) عن فكرة مماثلة. تكمن قيمة العلم في مساهمته في تفسير الكتاب المقدس؛ فهو يساعد على تمجيد الرب. وبمجرد أن اعتنقت الكنيسة مذهب أرسطو، أصبحت كل الانتقادات التي وُجهت إلى نظرية مركزية الأرض نقدًا موجهًا أيضًا للاهوت والكنيسة.

ومع ذلك فقد حدث تقدُّم، وحدثت بعض التطورات قرب نهاية العصور الوسطى. بيد أن التقدم اعتمد على القدرة على التغلب على الفرضيات التي لا جدال فيها، والتي تفرض قيودًا على النماذج المسموح بها. ويمكن التعبير عن هذه الحاجة لإزالة الفرضيات المسبقة قبل أن يحدث التقدم بعبارات كانط. يسأل كانط على نحوٍ عامٍّ للغاية متقلدًا دور كوبرنيكوس ولكن في الفلسفة: «ما شروط إمكانية حدوث المعرفة؟» وقياسًا على ذلك، يمكننا أن نسأل: «ما شروط إمكانية حدوث الثورة الكوبرنيكية والداروينية والفرويدية؟» ما الفرضيات الجديدة اللازمة لتكون نظرية كوبرنيكوس قادرة على الظهور؟ وقع التشكيك في الفرضيات القديمة على مرحلتين: جذبت نظرية أرسطو للحركة التدقيق النقدي قبل التشكيك في فكرة الحركة الدائرية.

(٢-٤) تنحية الفلسفة جانبًا: دلائل المستقبل

إذا اتبعنا التعليمات، فإن قدرتنا على بناء نوع «واحد» من النماذج تمثِّل في الوقت نفسه عجزًا عن بناء نموذج «مختلف». يمكننا التفكير في مجموعة الأدوات كإنشاء فضاء، على نحو أدق «فضاء محدد»، لاستيعاب النموذج الكوني. هذا الفضاء المحدد فضاء منطقي؛ لأنه يخلق بعض الاحتمالات المحددة لبناء النموذج، سواء تحققت أم لا. سيُسمح لنماذج من النوع الهندسي أن تشغل هذا الفضاء، وستُستبعد أنواع النماذج الأخرى. وتخضع لعبة الاحتمالات والمستحيلات للقيود التي نقبلها. عمل أرسطو في ظل قيود نظريته للحركة والكون ذي الفلكَيْن. إذا غيَّرنا هذه القيود، فسيظهر فضاء منطقي آخر، ويستوعب أنواعًا أخرى من النماذج. ويمكن فهم «القيود» على أنها شروط مقيِّدة، يجب التوافق مع عباراتها الرمزية من أجل أن تصبح عبارات علمية مقبولة بشأن العالم الطبيعي. وهذا يعلِّمنا بعض الدروس التي ستُثير اهتمام فيلسوف العلم.

عانت نظرية مركزية الأرض من حالة عدم اليقين فيما يتعلق بالواقع المادي للنماذج الهندسية حتى لحظة زوالها النهائي، وقد أعرب العالم العربي تحديدًا، الذي حافظ على تقاليد علم الفلك الإغريقي طوال العصور الوسطى، عن كثير من المعارضة ﻟ «واقع» الأدوات الهندسية (روزن ١٩٨٤)، ولكنها ظلت مُستخدَمة لنحو ١٤٠٠ سنة، وقد تنبأت هذه الأدوات بمواقع الكواكب في حدود الدقة المطلوبة من جانب علماء الفلك الذين اعتمدوا على الرصد بالعين المجردة. واتبع هؤلاء العلماء نظرية الحركة الأرسطية وكون أرسطو.

كما نرى، أشار وصف نظرية أرسطو-بطليموس لمركزية الأرض إلى بعض القضايا الفلسفية العامة، التي يصعب فصلها عن المادة العلمية.

(٢-٥) زعزعة الفرضيات المسبقة: بعض التطورات في العصور الوسطى

كما رأينا، قدَّم بطليموس حججًا مماثلة تنطوي على سقوط الأجسام وتدمير المباني. كان الرد في جميع هذه الحالات هو صنع الدوران اليومي والسنوي للأرض الذي يشير بودين إليه بأنه حركة «طبيعية». ويرى نقولا الأورسمي وبوريدان أنه إذا كنا نشارك في هذه الحركة، فإننا لن نشعر بها. ويقول كوبرنيكوس إنها ليست حركة عنيفة كما كان يعتقد بطليموس؛ فالحركة العنيفة تدمر الأشياء بالفعل، ولكن دوران الأرض «يتوافق طبيعيًّا مع شكلها»، بحيث إن كل جزء من الأرض، «الغيوم وغيرها من الأشياء التي تسبح في الهواء أو تهبط أو تصعد لأعلى» يشارك في هذه الحركة الطبيعية للأرض (كوبرنيكوس ١٥٤٣، الكتاب الأول). استخدم كوبرنيكوس أفكار الزخم لدحض الحجة البديهية القديمة. إذا كان غلاف الهواء يتحرك مع الأرض ويشاركها حركتها الطبيعية، فإن عدم وجود رياح عنيفة أمر متوقَّع. ونحن اليوم لم نعُد نقبل نظرية الزخم، ومع ذلك، فإننا جميعًا على دراية بمثل هذه الظواهر؛ ففي المركبات التي تتحرك باستمرار، تحدث أفعالنا — شرب القهوة ولعب الورق وقراءة الكتب — كما لو كانت المركبة متوقفة. يُمثِّل مبدأ النسبية لجاليليو تفسيرنا لذلك. كانت نظرية الزخم خطوة مهمة نحو التفسير الحديث للحركة.

لعبت نظرية الزخم دورًا أساسيًّا في الثورة الكوبرنيكية؛ فكانت أحد الظروف التي جعلتها ممكنة. وكذلك اعتمد نقولا الأورسمي — تلميذ بوريدان — في دحضه لحجة أرسطو الرئيسية بشأن ثبات الأرض على نظرية الزخم، وقد وجه انتباهه إلى الحجة الأولى ضد حركة الأرض. ادعى القدماء أنه إذا كانت الأرض تتحرك شرقًا حول محورها، فإن الراصد الذي يرمي حجرًا لأعلى في خط مستقيم سيرى الحجر يعود إلى الأرض في ناحية الغرب من قدميه. في غياب نظرية الزخم، بدت هذه الحجة منطقية؛ ففي وجهة نظر القدماء، سوف يُدفَع الحجر بعيدًا عن موقعه الطبيعي وسيسعى للعودة إليه، ولكن بينما كان الحجر في الهواء، فإن الأرض ستدور نحو الشرق. وما دام الحجر لا يستطيع أن يصاحب الأرض في حركتها، يجب أن يقع إلى الغرب من نقطة انطلاقه، لكن أشار نقولا الأورسمي إلى أن الأرض المتحركة تمنح الحجر زخمًا نحو الشرق. وهذا سيجعل الحجر يتبع الأرض المتحركة (كون ١٩٥٧، ١٢١؛ ماسون ١٩٥٦؛ ولف ١٩٧٨، الجزء الثاني، الفصل ٧).

وسَّع نقولا الأورسمي وبوريدان هذه الحجة لتشمل حركة الأرض. لم تكن توجد حاجة إلى «قوة سماوية» لتحريك الأجرام السماوية. لم تكن توجد حاجة إلى افتراض وجود احتكاك بين الأفلاك البلورية لإبقائها متحركة وفق إيقاعها الدائم. ولم تكن توجد حاجة لمحرك أرسطو غير المتحرك. ولا حاجة لكونٍ يعاني من نقص في الطاقة. فخلال خلق الله للأرض، منحها قوة دافعة تُبقيها متحركة. وخلافًا للمقذوفات على الأرض — التي وفقًا لنظرية الزخم، تتباطأ لأنها تواجه مقاومة الرياح وقوة الجاذبية الخاصة بها المرتبطة بالأرض — لا توجد مثل هذه القوة لتتداخل مع الحركة الأبدية للأرض. وعلى نحو أعمَّ، تضمنت نظرية الزخم حركة دائرية مستدامة ذاتيًّا للكواكب أيضًا (كون ١٩٥٧، ١٢١-١٢٢؛ دكسترهوز ١٩٥٦، الفصل الثاني).

على المستوى المفاهيمي، كان لنظرية الزخم تبعات مهمة؛ فقد رفعت الحظر المفروض على إمكانية حركة الأرض؛ فالمنطق الأرسطي سبَّبَ ثبات الأرض، وبدت الحجج المعارضة لحركتها — الأجسام الساقطة، والرياح العاتية، وتهدُّم المنازل — منطقية. ثم أوضحت نظرية الزخم أن حركة الأرض كانت ممكنة من الناحية النظرية، كما أوحت نظرية الزخم أيضًا بتوحيد الفيزياء الأرضية والسماوية؛ لأنها فسَّرت مسار الأجسام على الأرض وفي السماء وفقًا للمبدأ نفسه؛ ومن ثَمَّ أدت إلى تدميرٍ محتمَل للكون ذي الفلكَيْن. فصَل أرسطو بين الحركة الدائرية — المخصصة للأجرام السماوية — والحركة المستقيمة للأجسام الأرضية، واعتبر أن الدوران هو الحركة الأساسية (أرسطو ١٩٥٢أ، الكتاب الثامن). وتضمنت نظرية الزخم احتمال التخلص من الانقسام بين الفلكَيْن فوق القمري وتحت القمري.

رغم التحرر الذي تمتعت به نظرية الزخم، لم تصل الحجج المدافعة عنها إلى نتائجها المنطقية. كان المفكرون في القرن الرابع عشر قانعين بدراسة البدائل المنطقية للنظرية الأرسطية، ولم يكونوا مهتمِّين بالإطاحة بها.

إذا كانت نظرية الزخم إحدى الظروف التي مكَّنت حدوث الثورة الكوبرنيكية، فإن ظهور «الحركة الإنسانية» في عصر النهضة كان ظرفًا آخر. وُجهت الحركة الإنسانية في عصر النهضة ضد «المدرسة السكولاستِيَّة» القروسطية؛ فكما يُبيِّن عالم الرياضيات والفيلسوف في مسرحية بريشت، تنظر المدرسة السكولاستِيَّة إلى تعاليم أرسطو كأمرٍ مقدَّس. فتمثلت الثقافة السكولاستِيَّة في تفسير نصوص أرسطو. فيذكِّر الفيلسوف في مسرحية بريشت جاليليو بأن «كون المبجل أرسطو يُمثِّل صرحًا من (…) نسب متقنة.» ويعارض جاليليو بروح العلم الحديث بأن «الثقة في أرسطو شيء، والحقائق الملموسة شيء آخر.» ولكن هذا الاعتراض دفع الفيلسوف فحسب إلى ثورة غضب عارم قائلًا: «إذا كنا سنُلقي بأرسطو في الوحل — الذي يُمثِّل سلطة لا يعترف بها كل عالم كلاسيكي فحسب، ولكن أيضًا يعترف بها رؤساء الكنيسة — فإن أي إطالة لأمد هذا النقاش في رأيي مضيعة للوقت. لا فائدة في المناقشات غير الموضوعية. هذا يكفي.»

ظهر مع الإنسانية اهتمام متجدد بالانتظام الرياضي والهندسي للظواهر الطبيعة. وهذا أمر مهم لأن كوبرنيكوس كان من بين الأوائل في إحياء علم الفلك الرياضي الإغريقي، الذي كان قد ازدهر في عصر بطليموس (بلومنبرج ١٩٥٧؛ ١٩٦٥؛ ١٩٨١). ركزت الحركة الإنسانية أيضًا تركيزًا جديدًا على التوجهات الذهنية البشرية حيال الكون، وقد عكست المبدأ القديم الموجود منذ بطليموس القائل بأن المعرفة الإنسانية لا يمكن أن تمتد إلى حد السماء. فرفعت الحركة الإنسانية عالِم الفلك إلى منزلة «المفكر السماوي» (بلومنبرج ١٩٥٧، ٧٧)، مؤكِّدةً على أن بمقدور البشر أن يفهموا طريقة عمل الكون. وهذا التأكيد نقل التركيز من الفهم عن طريق الملاحظة إلى الفهم عن طريق التفكير المنطقي. وكان للتركيز على الفهم المنطقي على أساس الرصد الشخصي من الأرض انعكاسات مهمة على نظرية مركزية الشمس.

(٣-١) نيكولاس كوبرنيكوس

يتبين من النظرة الفاحصة أن كتاب «عن دورات الأجرام السماوية» ينقسم إلى قسمين. يقدِّم كوبرنيكوس في الفصل الأول فكرة عامة عن نظامٍ شَمْسِيِّ المركز. يذهب كوبرنيكوس إلى أن اعتراضات الإغريق على فكرة أن الأرض تتحرك لا تستطيع الصمود أمام النقد. ويشير إلى عدد ممن سبقوه من الإغريق إلى فكرة مركزية الشمس، وقد ذهب إلى أن مركزية الشمس تقدِّم تفسيرًا للنظام الشمسي أكثر بساطة أو أكثر اتساقًا. وبالنسبة لكوبرنيكوس — وكذلك الإغريق — يتألف الكون من النظام الشمسي والنجوم الثابتة. ويحتوي الجزء الثاني من الكتاب على الحسابات الرياضية لحركة الكواكب. وهو جزء تقني أكثر بكثير، ولكن كوبرنيكوس يستخدم الأدوات الهندسية نفسها التي استخدمها الإغريق (الدوائر اللامتراكزة وأفلاك التدوير).

نيكولاس كوبرنيكوس (١٤٧٣–١٥٤٣).

أصبح من المعتاد منذ عصر كانط أن تُوصف نتيجة أعمال كوبرنيكوس باسم «التحول الكوبرنيكي» (دكسترهوز، ١٩٥٦، الجزء الرابع؛ بلومنبرج ١٩٨١، الجزء الخامس). وهذا المصطلح مفيد للغاية؛ فهو يُميِّز الإنجاز الكوبرنيكي دون إعلاء عمل كوبرنيكوس إلى مصافِّ الثورة العلمية.

شكل ١-٦: نموذج كوبرنيكوس للنظام الشمسي.

على الرغم من وجود العديد من المآخذ على أطروحة كوبرنيكوس «عن دورات الأجرام السماوية» (١٥٤٣)، فيمكن القول إنها بدأت مسيرة ظهور العلم الحديث، التي بلغت مرحلتها الأولى ذروتها عند نشر نيوتن كتاب «مبادئ الرياضيات» (١٦٨٧). وعلى الرغم من هذه المآخذ، فقد كان لنموذج كوبرنيكوس قوة تفسيرية أكبر من منافسيه؛ فقد مثَّل النظام الشمسي كنظام مترابط، وأظهر علاقات الترابط بين العديد من الظواهر السماوية ورَبَطَها بسبب أساسي واحد. ويمكننا أن نشهد قدرته التفسيرية في تفسير فصول السنة.

(٣-٢) تفسير فصول السنة

شكل ١-٧: (أ) فصول السنة كما يراها راصد في نصف الكرة الشمالي وفقًا للنظرة الكوبرنيكية الحديثة. يميل المحور المركزي للأرض بزاوية ٢٣٫٥ درجة ويبقى ثابتًا بالنسبة لمستوى المدار حول الشمس. يوضح النموذج كيف يرتبط الانقلاب الصيفي والشتوي ويؤديان إلى وجود أطوال مختلفة للنهار (كوبرنيكوس، «الشرح المختصر» ١٩٥٩، ٦٣). (ب) المواسم كما يراها راصد في نصف الكرة الشمالي وفقًا لرأي كوبرنيكوس. يميل المحور المركزي للأرض بزاوية ٢٣٫٥ درجة ولكنه لا يظل ثابتًا بالنسبة لمستوى المدار حول الشمس. والأرض محمولة على فلك (خطين مزدوجين) حول الشمس «المركزية». وكما توضح تجربة الكوب، هذا يؤدي إلى تغيير في اتجاه المحور، يسميه كوبرنيكوس «انحراف محور» (محور الأرض). تقوم هذه الحركة بدائرة صغيرة في الاتجاه المعاكس لحركة الأرض للتعويض عن «الميل» المتغير للمحور. وفي تعديله للنظام الكوبرنيكي، استغنى كبلر عن الحركة الثالثة.

(٣-٣) كوبرنيكوس والتحول الكوبرنيكي

يُلمح كوبرنيكوس إلى سمة «ثانية» للتحول الكوبرنيكي؛ إذ يجب أن يكون تغيير المنظور — الذي يحدث على خلفية من بعض السمات الثابتة — مصحوبًا ببعض المكاسب التفسيرية. وإن لم يكن كذلك، فهذا يعني أننا نتبادل المنظورات وحسب. فسيكون لدينا منظورات مختلفة، كلها صالحة على نحو متساوٍ، دون وجود ما يفصل بينها، ولكن لم يحدث هذا فعليًّا في تاريخ العلم، وقد بذل كوبرنيكوس جهدًا عظيمًا ليبين أن الفرضية الكوبرنيكية تمنحنا مزايا تفسيرية. وهو يستخدم حركة الأرض كمبدأ أكثر جدارة بالقبول ظاهريًّا (كوبرنيكوس ١٥٤٣، الكتاب الأول؛ انظر أيضًا المبادئ السبعة في «الشرح المختصر» ١٩٥٩، ٥٨). يمكن من خلال هذا المنظور تحديد المسافة النسبية للكواكب. إن حركة الدوران القهقري ليست مشكلة هندسية، بل هي انعكاس مادي لموضعنا في النظام الشمسي. صحيح أن تفسير فصول السنة أكثر تعقيدًا من منظور كوبرنيكوس، ولكن يمكن بسهولة تعديل هذا بالتخلي عن الأفلاك. وهكذا يُمثِّل التفسير الكوبرنيكي مقاربة لظاهرة فصول السنة أفضل من التفسير البطلمي.

إن تغيير المنظور يُمثِّل سمة مهمة للتحول الكوبرنيكي؛ فقد بدأ العديد من العلماء العظام حياتهم بتغيير في المنظور. فداروين — كما سنرى — دعا إلى تغيير في المنظور فيما يخص مشكلة عصره الكبيرة: «أصل» الأنواع. لقد دعا العلماء إلى تغيير المنظور من أجل زيادة المكاسب التفسيرية، مع إبقاء الأشياء الأخرى ثابتة. ماذا عن المفكرين المؤثرين في مجال العلوم الاجتماعية أمثال ماركس وفرويد؟ هؤلاء المفكرون، أيضًا، أحدثوا تغييرًا في المنظور، ولكن من مواضع الخلاف مسألة هل كانت المكاسب التفسيرية — التي نالوا الفضل فيها — تنشأ حقًّا من تغيير المنظور. وتخيم ظلال الشك تلك أيضًا على كوبرنيكوس. وهي تفسر سبب عدم النظر إلى كوبرنيكوس كثوري حقيقي على المستوى العلمي. تتطلب الثورة العلمية تغييرًا في المنظور، ولكن مجرد تغيير المنظور لا يشكل ثورة علمية؛ فثمة عنصر مهم في الثورة العلمية هو بعض «المكاسب التفسيرية». فإذا ظلت الشكوك حول المكاسب التفسيرية المتحققة بتغيير التفكير قائمة، فثمة شكوك حول تأثيرها الثوري الحقيقي. وكانت هذه هي مشكلة كوبرنيكوس، كما سنرى، ومع ذلك، فالمفكرون أمثال كوبرنيكوس وفرويد يذكِّروننا بنتيجة إضافية للثورة العلمية؛ أن يكون لها تأثير كبير على طريقة نظر الناس إلى العالم. في حالة كوبرنيكوس، يؤدي هذا إلى فقدان المركزية، وفي حالة داروين يسبب فقدان التصميم، وفي حالة فرويد يؤدي إلى فقدان الوضوح.

ربما تحتاج الثورة العلمية إلى وقت لتنتشر؛ فمن الممكن أن يبدأ أحد المفكرين تغييرًا في المنظور ويكمل الآخرون الصورة. وتاريخ علم الفلك من كوبرنيكوس حتى نيوتن يوضح هذه النقطة؛ فالمعاني الاشتقاقية لكلمة «ثورة» تتضمن «الاجتثاث»، بمعنى عكس وإسقاط وجهات النظر أو الشروط القديمة الراسخة. والعمل على مفهوم «تحويل الأفكار» أو «تغيير المنظور» يتيح لنا التركيز على العلماء الذين أتموا تغيير المنظور. تألف التحول الكوبرنيكي من إعادة ترتيب النظام الهندسي للكواكب. بنى علماء الفلك النماذج من المواد الموجودة فعليًّا: الكواكب الستة المعروفة من العصور القديمة حتى القرن الثامن عشر. وبمجرد أن تصبح المكونات في متناول اليد، ثمة سؤال مباشر يطرح نفسه؛ كيف ينبغي ترتيب هذه العناصر بعضها بالنسبة إلى بعض؟ استهل الإغريق تقليدًا قديمًا من بناء النماذج في تاريخ علم الفلك. وكان يتألف من مهمتين؛ تحديد بنية طوبولوجية للنموذج، من شأنها أن ترتب الكواكب في ترتيب هندسي أو مكاني. اختار معظم علماء الفلك الإغريق ترتيبًا يضع الأرض في المركز (أرضي المَركز). عكس كوبرنيكوس هذا التقليد من خلال اختيار ترتيب يضع الشمس في المركز (شمسي المَركز). بمجرد اختيار البنية الطوبولوجية، لا بد من إيجاد بنية «جبرية» للنموذج. تحدد البنية الجبرية العلاقات الكمية بين مكونات النماذج. استخدم الإغريق العديد من الأدوات الهندسية: الدوائر اللامتراكزة أو المؤجِّلات وأفلاك التدوير. غيَّر كوبرنيكوس البنية الطوبولوجية لنماذج الكواكب، ولكنه أبقى الافتراضات الهندسية لأسلافه الإغريق؛ لهذا السبب لم يحقق كوبرنيكوس المكاسب التفسيرية المرتبطة بالثورة العلمية. فأي تقدُّم تفسيري يمكن لكوبرنيكوس أن يدَّعي تحقيقه ينشأ عن البنية الطوبولوجية للنموذج الشمسي المَركز. فلم يقدِّم كوبرنيكوس أي إسهام للبنية الجبرية لنماذج الكواكب. وتحقق المكسب التفسيري في البنية الجبرية ببطء من خلال أعمال كبلر وجاليليو ونيوتن.

يمكننا أن نُشيد بكوبرنيكوس لطرحه تغييرًا في المنظور، ومع ذلك سنعزو الفضل لخلفائه البارعين في استكمال التحول الكوبرنيكي؛ ففي الثورة العلمية، تغيير المنظور على خلفية عناصر ثابتة يجب أن يُضاف إليه مكسب تفسيري في البنية الجبرية. سوف نرى أن نظرية داروين كانت قادرة على تقديم هذه المكاسب التفسيرية، في حين فشل فرويد مثلما فشل كوبرنيكوس في ذلك. نحن لسنا مخطئين عندما نعتبر عمل كوبرنيكوس بمنزلة فجر الثورة الكوبرنيكية والعلوم الحديثة؛ فكوبرنيكوس شخصية رئيسية تفُوق مكانتها في تاريخ الأفكار العلمية مكانتها في تاريخ الثورات العلمية (بلومنبرج ١٩٥٧؛ ١٩٨١، الجزء الأول؛ الجزء الثالث؛ ١٩٦٥) كان لكوبرنيكوس تأثير كبير على طريقة تحديد البشر لمكانتهم في الكون الأكبر. وسوف نرى أن أسئلةً فلسفيةً كبرى تنبع من التحول الكوبرنيكي والثورة الكوبرنيكية، ولكن لنكمل أولًا قصة الثورة الكوبرنيكية.

(٣-٤) ترسيخ نظرية كوبرنيكوس: كبلر وجاليليو

شكل ١-٨: مرصد تيكو براهي في جزيرة فين (المصدر: مجلة نيتشر ١٥ (١٨٧٦-١٨٧٧)، صفحة ٤٠٧).

تيكو براهي (١٥٤٦–١٦٠١).

كانت هذه الاكتشافات مهمة للغاية؛ لأنها أثارت تساؤلات جدِّية حول ثبات السماوات، وهي سمة خاصة بالفلك فوق القمري في كون أرسطو؛ فقد كان ظهور مستعر أعظم فيما وراء الفلك تحت القمري غير متوافق مع عقيدة طبيعة السماوات غير المتغيرة أبدًا. إن مدارات المذنَّبات بيضاوية الشكل للغاية؛ فعلى سبيل المثال، فلك المذنَّب هالي يمر بمدارات الكواكب الخارجية، حيث يبلغ تقريبًا مدار بلوتو قبل أن يعود إلى الأرض. واجتاز المذنَّب هيل-بوب النظام الشمسي من الفضاء الخارجي، عائدًا من آخر زيارة له في عام ٢٢١٤ قبل الميلاد. ووفقًا لوجهة نظر أرسطو-بطليموس، ببساطة لا ينبغي أن توجد هذه المدارات. تذكَّر أنه لهذه الأسباب رفض زائرَا جاليليو التفكير في وجود أقمار لكوكب المشتري. إن التوجه الذهني البديل هو تبنِّي نوع من الانهزامية، نجدها في الجزء الختامي من كتاب «المجسطي» لبطليموس. معرفتنا بالأجرام السماوية قاصرة للغاية حتى إن ما يُعد مستحيلًا وفقًا لنموذجنا — المذنَّبات التي تجتاز الأفلاك — ربما يتضح أنه ممكن في السماوات (بطليموس ١٩٨٤، الكتاب الثالث عشر).

شكل ١-٩: مشهد تخطيطي لمدار المذنَّب هيل-بوب بين الزهرة والمريخ وهو في طريقه عابرًا النظام الشمسي في يونيو ١٩٩٧. مدارَا المريخ والزهرة مائلان نسبةً إلى المسار الظاهري.

اقترح تيكو براهي حلًّا وسطًا بين النظامين الكوبرنيكي والبطلمي. فتمثِّل الأرض في نظامه مركز الكون مع دوران القمر والشمس حولها، ولكن تدور الكواكب الأخرى حول الشمس. كان نظام براهي مهمًّا لهؤلاء الفلكيين الذين يريدون استخدام النظام الكوبرنيكي بسبب مزاياه الحسابية، ولكن لا يمكنهم الموافقة على دوران الأرض لأسباب فلسفية (كون ١٩٥٧، ٢٠٢). ويؤدي هذا إلى جداول فلكية أفضل.

من دون بيانات براهي الفلكية، لم يكن يوهانز كبلر سيكتشف قوانينه الفلكية الثلاثة. وهي أول قوانين دقيقة حسابيًّا في علم الفلك:

يوهانز كبلر (١٥٧١–١٦٣٠).

يعتقد البعض أن صياغة هذه القوانين تجعل كبلر الثوري الحقيقي في تاريخ علم الفلك (كوستلر ١٩٦٤، الجزء الرابع). تذكَّر التمييز بين البنية «الطوبولوجية» و«الجبرية». يرفض كبلر كثيرًا من النهج الإغريقي الذي ظل كوبرنيكوس ملتزمًا به؛ فالدوائر والأفلاك الوهمية (كبلر ١٦١٨–١٦٢١، الكتاب الرابع، الجزء الأول، ١٢٤)، والأهم من ذلك عقيدة الحركة الدائرية، رُفضت كعناصر للبنية الطوبولوجية. يقدِّم كبلر من خلال قوانينه الثلاثة مساهمة كبيرة في تحسين البنية الجبرية للنموذج الشمسي المَركز. علاوة على ذلك، يريد كبلر بناء علم فلك معتمد على المسببات الفيزيائية لحركة الكواكب. ويقدم مقترحًا بأن حرارة الشمس وضوءها ربما يُبقيان الكواكب في مداراتها الإهليجية الشكل (كبلر ١٦١٨-١٦١٩، الكتاب الرابع، الجزء الثاني). كان يقصد أن يعزو حركة الكواكب إلى قوًى طبيعية، بدلًا من وجود «قوًى خارجية» هي التي «تحرك الكواكب»؛ فهو يعزو «الروح المحركة» إلى الشمس. أخفق مقترح كبلر على نحو لا يثير الدهشة. ظلت هناك حاجة إلى عدة خطوات أخرى قبل إكمال الثورة الكوبرنيكية. تطلَّب إكمالها أن يتشارك أنصار مركزية الشمس بعض القناعات الأساسية وليس جميعها.

جاليليو جاليلي (١٥٦٤–١٦٤٢).

هذه النقطة موضحة جيدًا في أعمال جاليليو جاليلي. جاليليو عالم كوبرنيكي لا يكترث لإنجازات كبلر؛ فهو يتجاهل اكتشاف كبلر للمدار الإهليجي الشكل لجميع الكواكب ويعتنق فكرة الحركة الدائرية كحركة طبيعية لجميع الأجرام. مع ذلك، لا يمكن التشكيك في أهميته في العلم، ولذلك ثلاثة أسباب:

طوَّر كبلر وجاليليو النموذج الشمسي المَركز. وأكمله نيوتن بالاعتماد على أعمالهما. وبهذا نبدأ في أن نرى بشكل أوضح السبب في أن كوبرنيكوس لم يُمثِّل ثورة علمية.

(٤-١) الأسلوب الكوبرنيكي

رغم اعتماد كوبرنيكوس إلى حد بعيد على مشاهدات قديمة، فإنه كان معتادًا على القيام بمشاهداته الخاصة. في الوقت نفسه كان كوبرنيكوس على علم بالعمل النظري الذي قدَّمه أسلافه؛ فهو يبدي كثيرًا من الاحترام لبطليموس. ومما لا يثير الدهشة وجود تنويه محفوظ خاص بأرسطرخس الساموسي الذي استبق فكرة النظام الشمسي المَركز. وكما كانت أعمال أسلاف كوبرنيكوس تمهيدًا له، فقد كانت أعماله هو نفسه تمهيدًا لأعمال تشارلز داروين. ثمة نوعان من العناصر الجديرة بالذكر في قصص الاكتشاف هذه. يدخل كوبرنيكوس — وينطبق هذا أيضًا على داروين كما سنرى — فضاءً مفاهيميًّا تتنافس فيه بالفعل بعض الأفكار النظرية للحصول على الانتباه، وتدعي هذه الأفكار النظرية أنها قادرة على تفسير «الظواهر». يصل نموذج كوبرنيكوس إلى بيئة مأهولة؛ فهذا الفضاء المفاهيمي يستوعب بالفعل نظامًا محكمًا أرضي المَركز، وتقريرًا غير مفصل عن مركزية الشمس، ومشاهدات قديمة، ونظرية الزخم الخاصة بالحركة. وكما نعلم، قام كوبرنيكوس بالمشاهدات الخاصة به، التي — مع ذلك — لم تؤدِّ إلى اكتشافات جديدة. يسمح لنا وجود فضاء مفاهيمي أن نستنتج نقطتين؛ أولاهما: أن كوبرنيكوس لم يصل إلى نظامه الشمسي المَركز عن طريق إجراء تعميم استقرائي على المشاهدات المتاحة، وثانيهما: أننا نجد في الكتاب الأول من «عن دورات الأفلاك السماوية» وفي «النبذة الوصفية الأولى» تقديرًا تامًّا واضحًا لمناقب نماذج النظام الشمسي المتناقضة وعيوبها.

حركة الدوران السنوية للأرض حول الشمس تمنحنا «سببًا أكثر احتمالًا لمبادرة الاعتدالات» (كبلر ١٦١٨–١٦٢١، الجزء الثاني، الكتاب الرابع؛ كوبرنيكوس ١٥٤٣، الكتاب الأول).

كما أدرك كوبرنيكوس وكبلر بوضوح، أن بعض النماذج أفضل في التعامل مع الأدلة من النماذج الأخرى؛ فعملية استنتاج النموذج، الأكثر توافقًا مع القيود المتاحة، ليست استنتاجًا للنموذج الوحيد الصحيح؛ فالقيود ذاتها تخضع لفحص دقيق. لا يزال كوبرنيكوس متمسكًا بالحركة الدائرية المنتظمة كقيد في غاية الأهمية، وطالب بأن تحافظ الفرضيات الكوبرنيكية على الظواهر (روزن ١٩٥٩، ٢٩). ويؤكد تاريخ مركزية الشمس من كوبرنيكوس حتى نيوتن أن النموذج الأفضل يكون أفضل بالنسبة إلى الأدلة المتاحة والاعتبارات النظرية على حد سواء، وقد أضفى كبلر من خلال القوانين التي وضعها للكواكب تغييرات مهمة على النموذج الكوبرنيكي. وسجَّل تيكو براهي وجاليليو جاليلي مشاهدات أكثر اتساقًا مع مركزية الشمس من مركزية الأرض. وفي نهاية القرن السابع عشر، جمع نيوتن فكرة القصور الذاتي والجاذبية للوصول إلى تفسير ميكانيكي معقول لسبب بقاء الكواكب في مداراتها. وفي عام ١٦٨٧ تغيرت قيود النموذج الفلكي الملائم إلى حد بعيد، ولكن ثمة معضلة تواجهنا الآن. تذكَّر أن النموذج الأرضي المَركز يفسر فصول السنة وكذلك يفسرها النموذج الكوبرنيكي. لماذا يجب علينا تفضيل هذا النموذج الأخير، مع الوضع في الاعتبار أنه يفترض حركة ثالثة إضافية زائدة للأرض؟

(٤-٢) نسبية الحركة

أدخل جاليليو في الفيزياء مبدأ نسبية الحركة. (تبنَّى أينشتاين لاحقًا هذا المبدأ وعمَّمه.) فالحشرات تطير عبر مقصورة السفينة بالطريقة نفسها، بغضِّ النظر عن الحركة القصورية للسفينة. وفقًا لمبدأ النسبية، حركة الجسم يمكن وصفها إما من إطار مرجعي ثابت أو متحرك. وما دامت الحركة قصورية (حيث يكون الجسم ثابتًا أو يتحرك بسرعة ثابتة)، فإن كلا الرأيَيْن متماثلان، ويجب أن يؤديا إلى النتائج العددية نفسها. إن مسألة اعتبار أي الإطارين ثابتًا وأيهما متحركًا مسألة اختيار؛ فهذا لا يصنع فارقًا في فيزياء الموقف.

من وجهة نظر النسبية يجب ألا يوجد فارق إذا ما تبنَّينا فكرة مركزية الأرض أو فكرة مركزية الشمس (بورن ١٩٦٢، ٣٤٤؛ دي سولا برايس ١٩٦٢، ١٩٨؛ روزن ١٩٨٤، ١٨٣-١٨٤). فيمكننا أن نتبع بطليموس: فنعتبر الأرض إطارًا ثابتًا والشمس إطارًا متحركًا. أو يمكننا اتباع كوبرنيكوس: فنعتبر الأرض إطارًا متحركًا والشمس إطارًا ثابتًا. وفقًا لمبدأ النسبية خيارنا لا يُحدِث فارقًا بالنسبة لفيزياء الموقف. وهذا ما يبدو عليه الأمر. تدور الأرض حول محورها مرة واحدة كل ٢٤ ساعة لتمنحنا الليل والنهار. ولو دارت الشمس حول الأرض الثابتة مرة واحدة كل ٢٤ ساعة، فسوف تمنحنا الليل والنهار. وتنتج فصول السنة إما بسبب دوران الشمس حول الأرض في مدار مائل أو دوران الأرض حول الشمس في مدار مائل. مع ذلك، ثمة أمور أخرى بخلاف علم الحركة المجردة (الكينماتيكا) في وصف النظام الشمسي؛ فمن وجهة نظر كينماتيكية بحتة، النموذجان متكافئان. فوجهة نظر الكينماتيكا معنية فحسب بالحركة النقية، بغضِّ النظر عن أسبابها (دكسترهوز ١٩٥٦، الكتاب الأول؛ الكتاب الرابع). وهذا هو المنظور البطلمي والكوبرنيكي، ولكن يوجد أيضًا سؤال الديناميكا: ما الذي يسبب حركة الكواكب؟ تخيَّل أنك تجلس في قطار توقَّف في المحطة. ولاحظت عبر النافذة قطارًا يتحرك ببطء على القضبان. يخبرك حدسك أنك ثابت وأن القطار الآخر يتحرك، ولكن الفيزياء تخبرنا أن قطارك يمكن اعتباره متحركًا والقطار الآخر ثابتًا. وسوف تخبرك الكينماتيكا الأمر نفسه، ولكن تخيَّل الآن أن القاطرة فُصلت عن قطارك. هنا لم يعد الوضع الديناميكي متكافئًا؛ إذ يمتلك القطار المتحرك قاطرة تُسبب حركته على نحو واضح. لقد فقد قطارك سبب حركته. انشغل كبلر بمسألة الأسباب المادية، واشتبه في أن أشعة نشطة من الشمس تقود دوران الأرض في مدارها الإهليجي الشكل؛ فعندما يوجِّه الكوكب «وجهه الودود» للشمس، تجذبه خطوطها المغناطيسية إليها. وعندما يوجِّه الكوكب «وجهه غير الودود» للشمس، تدفعه خطوطها المغناطيسية بعيدًا. وتُقيد لعبة التجاذب والتنافر الكوكب في حركته المدارية حول الشمس (كبلر ١٦١٨–١٦٢١، الجزء الثاني). وكما أوضح نيوتن، كان هذا التفسير الديناميكي مخطئًا، ومع ذلك، قدَّم كبلر حججًا ديناميكية لصالح الحركة المدارية للأرض. وبمجرد أن أوضح نيوتن سبب بقاء الكواكب في مداراتها الإهليجية حول الشمس، قدَّم النموذج الشمسي المَركز تمثيلًا للواقع المادي أفضل من النموذج الأرضي المَركز. حسَّن نيوتن من البنية الجبرية للنموذج، وقدَّم شرحًا ديناميكيًّا لمدارات الكواكب في النموذج الشمسي المَركز. وحتى إذا ركزنا فقط على الترتيب المكاني للنظام الشمسي، فإن النموذج الشمسي المَركز يرسم البنية الطوبولوجية للنظام الشمسي أفضل من النموذج الأرضي المَركز. ونعتقد أن بنية النماذج سوف تتوافق على نحو مختلف مع بنية النظام المادي.

(٥-١) حول الفرضيات

من أجل تخفيف حدة الصدام بين الكنيسة ونظرية مركزية الشمس، أقحم أوزياندر مقدمته في محاوَلةٍ لتقديم الفرضيات الكوبرنيكية كأدوات حسابية فحسب؛ فمن الممكن اعتبارها كاذبة أو قابلة للاستبدال ما دامت «تعيد إنتاج ظواهر الحركة بالضبط» (أوزياندر، رسالة إلى كوبرنيكوس، ٢٠ أبريل ١٥٤١، مقتبسة في روزن ١٩٨٤، ١٩٣-١٩٤). وبحلول الوقت الذي ظهر فيه نيوتن على الساحة، أصبحت الفرضيات أسلوبًا لا يحظى بالاحترام. ومن خلال رفضها، يدَّعي نيوتن أنه استقرائي؛ فكما يشير، استُنتِجَت قوانين الحركة من الظواهر، وجُعلت عامة من خلال الاستقراء، وهذا هو أعلى دليل على أن النظرية يمكن أن تتضمن فلسفة (كواريه ١٩٦٥، ٣٦-٣٧؛ دكسترهوز ١٩٥٦، ٥٤٤، ٥٤٦-٥٤٧). الظواهر عبارة عن مشاهدات رصدية أو تجريبية (موثوقة) تُشتق منها القوانين أو البديهيات. ويرفض نيوتن أي تفسير للظواهر الطبيعية يُبنى على فرضيات ميتافيزيقية لا يمكن إيجاد أي دليل لها.

لكن هذا لا يعني أن غير المرصود يجب أن يكون مشكوكًا فيه تلقائيًّا؛ فعلى سبيل المثال، المناطق الداخلية من الشمس غير مرصودة، ومع ذلك يمكن تمامًا عمل استنتاجات محددة للغاية حول تركيبها الكيميائي عن طريق استخدام التحليل الطيفي. علينا أن نميز المرصود «مباشرة» من المرصود على نحو «غير مباشر». الظواهر المرصودة مباشرة يمكن الوصول إليها من خلال أبصارنا أو من خلال استخدام الأدوات. والمرصود مباشرة ليس بالضرورة أن يكون الأكثر موثوقية؛ فكما يذكرنا كوبرنيكوس، حركة الدوران القهقري ما هي إلا خداع بصري. والظواهر المرصودة على نحو غير مباشر هي استنتاجات من مشاهدات، واستخدام لتقنيات موثوق بها، من أجل الوصول إلى الأجزاء غير المرصودة من الطبيعة. فلا يمكننا أن نرصد مباشرة سبب دوران الكواكب، ولكن يمكننا أن نستنتجه من مشاهداتنا وفرضية مركزية الشمس. لقد بدأنا ندرك أن قصة مركزية الشمس مشوبة بالدروس الفلسفية.

(٦-١) فقدان المركزية

يشرع كوبرنيكوس في كتاب «عن دورات الأجرام السماوية» في إقناع قرائه أن فرضية مركزية الشمس ليست سخيفة كما قد تبدو، وقد تمكن من إقناع عدد من معاصريه مثل ريتيكوس ومايستلن في ألمانيا، ووجد بعض الأتباع في إنجلترا مثل توماس ديجس وويليام جيلبرت، وفي إيطاليا مثل جيوردانو برونو (دراير ١٩٥٣، الفصل الثالث عشر)، ولكن في بداية القرن السابع عشر ظل كبلر يشير إلى أن العديد من الناس كانوا يُصدمون بأفكار مركزية الشمس (كبلر ١٦١٩، ١٧٥). فواصل فرانسيس بيكون (١٥٦١–١٦٢٦) — الذي كان معاصرًا له — رفضه لقبول الكوبرنيكية.

لاقت الأطروحة الكوبرنيكية، في كثير من الأوساط، المعارضة والعداء. لم يجد معاصرو كوبرنيكوس صعوبة في تقبُّل التفاصيل الرياضية لعمله، بل كانت اعتراضاتهم فلسفية على نحو أكبر. فإذا اتُّبِعَت وجهة نظر كوبرنيكوس حرفيًّا، فإنها تزيل الأرض من محور الكون. عانى سكان الأرض من فقدان المركزية. ووفقًا لكوبرنيكوس، فإنهم شعروا أنه لم يعد صحيحًا أن الكون قد خُلق من أجل البشر. قدَّمت فرضية مركزية الشمس الكوبرنيكية أكثر من مجرد أطروحة رياضية في علم الفلك المقتصر فهمه على مجموعة صغيرة من البشر. كانت هجومًا على ما آمن به الناس حيال بنية العالم. ولم تكتسب فكرة مركزية الشمس تأييدًا خاصةً بين رجال الدين وعلماء الدين البروتستانتيين؛ فوصف مارتن لوثر كوبرنيكوس بأنه أحمق، مستشهدًا بالكتاب المقدس. ووصفه فيليب ملانكتون — رفيق درب لوثر — ببساطة بأنه وقح. كانت الكنيسة الكاثوليكية قد تبنَّت نظرية مركزية الأرض من خلال عمل توما الأكويني. وكانت مقاومة الكنيسة الكاثوليكية ضد الحركة الفيزيائية للأرض حول الشمس تعود جزئيًّا إلى الضغوط الكنسية؛ فقد رأت الكنيسة الكاثوليكية أن سلطتها مهددة بسبب صعود البروتستانتية. وفرضت الكوبرنيكية تحديًا إضافيًّا على العقيدة الكاثوليكية.

وخلال سعيهما لتخفيف الصدمة الناتجة عن أفكار مركزية الشمس، كان كبلر وريتيكوس حريصَيْن على استخدام الحجج الغائية. فبينما فُقدت المركزية المادية، لم ينغمس البشر في غياهب الحقارة الكونية. استُثمرت الظواهر السماوية بغرض محدد. فيُشير كبلر إلى أن الغرض من الحركة هو إثبات أن «الحركة تنتمي إلى الأرض بوصفها وطنًا للمخلوق المفكر» (كبلر ١٦١٨–١٦٢١، الكتاب الرابع، الجزء الأول). حتى إن ريتيكوس يؤكد على أن «الفلك قد رصَّعه الله من أجلنا بعدد كبير من النجوم المتلألئة» (ريتيكوس ١٥٤٠، ١٤٣).

لم يتقبل الكوبرنيكيون الأوائل أن مجرد الإزالة المادية للبشر من محور النظام الشمسي إلى الفلك الثالث تُمثِّل حَطًّا مؤلمًا للمكانة. للظواهر السماوية غاية، وهي لا تتأثر بالموضع المادي للأرض بين الكواكب، فغايتها تتمثل في خدمتها للبشرية. آمن أرسطو أن «الطبيعة علة تعمل لغاية ما» (أرسطو ١٩٥٢أ، الكتاب الثاني، ٨). و«كما أن الطبيعة لا تفعل شيئًا بلا غاية أو عبثًا، فلا بد أنها صنعت كل الحيوانات من أجل البشر» (أرسطو ١٩٤٨، الكتاب الأول، ١٢٥٦ب). يرى كوبرنيكوس أن وظيفته هي فهم «آلية العالم الذي بُني لنا عن طريق الصانع الأفضل والأكثر تنظيمًا» (كوبرنيكوس ١٥٤٣، تمهيد، ٦). وتتردد أصداء عقيدة الغائية — وهي أن «الطبيعة لا تفعل شيئًا دون غاية» — عبر تاريخ أفكار البشر حيال الطبيعة. حتى إن ريتيكوس استخدم الغائية لمجابهة السكولاستِيَّة. فلا بد أن الصانع الحكيم صنع نموذجًا شمسي المَركز، لأنه «سيتجنب إدراج أي دائرة زائدة في هذه الآلية» (ريتيكوس ١٥٤٠، ١٣٧).

ظل الوضع هكذا حتى أزال نيوتن التفكير الغائي من العلوم الفيزيائية. واستغرق الأمر فترة أطول في العلوم البيولوجية، كما سنرى في الفصل الثاني. فإقناع الناس أن النجوم ليست مصنوعة لتلمع من أجل تسليتهم أسهل من إقناعهم بأن العيون ليست مصممة لهم لكي يروا.

تؤكد المشاهدات أن البشر لا يمكثون في مكان متميز هندسيًّا داخل الكون الشاسع. ولا يوجد أي دليل على أن الأجرام الأخرى في النظام الشمسي صُممت بوجه خاص لغرض الحياة البشرية. وبهذا المعنى، أدت الفرضية الكوبرنيكية إلى فقدان المركزية. ومع ذلك، أثبت الكوبرنيكيون أن المركزية المادية ليست ذات أهمية قصوى؛ فالعقل البشري يحلق في سماء أكبر بكثير من حدود مسكنه المادي؛ فما فقده البشر في المركزية الهندسية اكتسبوه في المركزية العقلية؛ فالمعرفة تحل محل الموقع، والعقل يعزز البصر.

يوجد تناظر معين بين كوبرنيكوس وداروين؛ إذ أبعد كوبرنيكوس البشر عن المركز المادي للكون، وأبعد داروين البشر عن ذروة الخليقة. ومؤخَّرًا واجهت هذه الآثار الفلسفية للتحول الكوبرنيكي والثورة الداروينية اعتراضًا، فبعض علماء الكونيات الجدد يرفضون ما يسمونه «العقيدة الكوبرنيكية»؛ فمن وجهة نظرهم، تشير هذه العقيدة إلى أنه لا يوجد شيء مميز بشأن البشر وبيئتهم؛ فالأرض واحدة من كواكب عديدة تدور حول جرم شمسي من الحجم المتوسط. والنظام الشمسي نفسه لا يوجد في موقع مركزي في درب التبانة. ومجرة درب التبانة هي مجرد واحدة من مليارات المجرَّات. ويبدو أن التطور الدارويني يدعم «العقيدة» الكوبرنيكية؛ فالتطور — وفقًا لداروين — أنتج فرعًا من شجرة تطورية يسميه البشر وطنهم، ولكن التطور منوط بالصدفة. فربما لم يكن ليتسبب في وجود حياة ذكية.

يرى بعض علماء الكونيات أن «المبدأ البشري» ينبغي أن يحل محل العقيدة الكوبرنيكية (انظر القسم ٨). في علم الأحياء التطوري، يوضع «التصميم الذكي» ضد الانتقاء الطبيعي لداروين. تسعى سيناريوهات التصميم الذكي إلى إعادة التفكير الغائي إلى علم الأحياء التطوري (الفصل الثاني، القسم ٥-٤). ويرفض المبدأ البشري الإيحاء بأن الوجود الإنساني ليس مميزًا بأي طريقة. فيؤكد المبدأ البشري أن البشر يعيشون في عصر مميز للغاية من التاريخ الكوني. وهو مميز لأنه سمح ﺑ «تطور الحياة الكربونية» (بارو/تِبلر ١٩٨٦، ٦٠١). وقبل أن نتناول هذا المبدأ، ثمة عدد من المسائل الفلسفية الأخرى التي تتطلب انتباهنا.

(٦-٢) هل كان كوبرنيكوس واقعيًّا؟

رأينا سابقًا أن كوبرنيكوس لم يكن صاحب ثورة علمية، ولكن من خلال تغييره للمنظور على خلفية بعض الملامح الثابتة، غرس كوبرنيكوس بذور ثورة علمية. كان التحول الكوبرنيكي — الذي هو تغيُّر في المنظور مع بعض المكاسب التفسيرية — خطوة افتتاحية كبيرة مكنت ظهور العلم الحديث. لقد وقف كوبرنيكوس عند بوابة الحداثة.

أورد كوبرنيكوس عددًا من المشاهدات الخاصة به، التي قام بها في فرومبورك في بروسيا (كوبرنيكوس ١٥٤٣، الكتاب الثالث؛ ريتيكوس ١٥٤٠). كما أنه اعتمد على العديد من المشاهدات الإغريقية. وضع كبلر قوانينه المتعلقة بالكواكب على أساس اكتشافات تيكو براهي، وقدَّم جاليليو إضافات مهمة لمجموعة قواعد البيانات الفلكية. واستخدموا جميعًا المشاهدات على نحو «منتظم». وهذا يعني أنهم استخدموها لتأسيس الفرضية الكوبرنيكية. تعني «المشاهدات المنتظمة» أن المشاهدات تُستخدم لاختبار مدى ملاءمة نموذج معيَّن. ووجد جميع هؤلاء العلماء أن النموذج الشمسي المَركز كان أكثر احتمالًا مقارنة بالنموذج البطلمي. في حالة علم الفلك، لا يمكن تطبيق «التجارب الخاضعة للسيطرة». تعني التجربة الخاضعة للسيطرة التلاعب المتعمد في عوامل متغيرة مختارة في المختبرات العلمية. وهذا يعني أنها تنطوي على إقصاء متعمد وإدراج متعمد لعوامل متغيرة في التجربة. على سبيل المثال، في تجارب التشتت الشهيرة لرذرفورد (١٩٠٩–١٩١١)، استخدم رذرفورد ومعاونوه ذرات هيليوم متأينة، وأطلقوها باتجاه ذرات الذهب من أجل اكتشاف أن الذرة تمتلك نواة. في هذه التجارب تجاهل رذرفورد عمدًا الإلكترونات؛ لأنها لا تتداخل مع مسار ذرات الهليوم الثقيلة داخل ذرات الذهب. حصر مُجرو التجارب تركيزهم على التفاعلات بين الأنوية. لقد رأينا بالفعل أن «التحويل لمعادلات رياضية» يوفر قابلية ضغط البيانات جبريًّا (القسم ٥). استخدم علم الفلك القديم الهندسة استخدامًا واسع النطاق؛ فكانت الزوايا والدوائر هي الأدوات الرئيسية المتاحة لعالم الفلك، حتى كوبرنيكوس. والهندسة تحد من الاستفادة من الرياضيات في وصف الطبيعة. وجعل استخدام الهندسة من المستحيل على كوبرنيكوس تقديم نظرية كمية دقيقة لحركة الكواكب، ناهيك عن التحليل الديناميكي، فقد كان مكسبه التفسيري قاصرًا على الهيكل الطوبولوجي لنموذجه.

ولكن هل يعني هذا المكسب التفسيري أنه يوجد في متناولنا تفسير فلكي أفضل؟ هذا السؤال يكمن في منطق الموقف الإشكالي الكوبرنيكي؛ فعن طريق تغيير المنظور بين الأرض الثابتة والمتحركة، يدَّعي كوبرنيكوس الوصول إلى تفسير أفضل للظواهر المرصودة. فتظهر مسألة فلسفية على الفور، كان معاصروه يدركونها: بالتسليم بأن كوبرنيكوس حقق بعض المكاسب التفسيرية، هل هذا المكسب التفسيري يخبرنا، ببساطة، بشيء عن بنية نظرياتنا أو يقدِّم معلومات أكثر عن بنية العالم المادي نفسه؟ هل كان كوبرنيكوس واقعيًّا؟ أثار أوزياندر هذا التساؤل في مقدمة كتاب «عن دورات الأجرام السماوية» التي لم يكتب اسمه عليها. ويقبع هذا التساؤل أيضًا وراء الاستخدام المتناقض لمصطلح «الفرضيات». وبهذا فنحن نتعامل هنا مع القضية الفلسفية الخاصة بالواقعية والذرائعية.

(٦-٣) الواقعية الحديثة

كان النموذج الكوبرنيكي قادرًا على تقديم تفسير متسق للمشاهدات المعروفة خلال حياة كوبرنيكوس، كما كان متوافقًا أيضًا مع المشاهدات اللاحقة، ولكن افتقر النموذج الكوبرنيكي الأصلي إلى آلية ذات مصداقية يمكنها تفسير المشاهدات. تمتع النموذج الكوبرنيكي بصلاحية تجريبية، نظرًا لبنيته الطوبولوجية، ولكن يجب أيضًا أن يلبي نموذج أو نظرية أكثر تطورًا مطلب وجود بنية جبرية دقيقة. ويجب أن تتوافق الآلية التي تفسر «الظواهر» مع بنية العالم الحقيقي. والنظرية التي تتميز ببنية جبرية دقيقة تتمتع بالصلاحية النظرية. والخلاف الفلسفي بين أوزياندر وكوبرنيكوس، بين الذرائعية والواقعية، له نظير حديث. فمتبع الذرائعية في العصر الحديث متردد حيال الآليات والبنيات الكامنة وراء السمات المرصودة كما كان أوزياندر. ومتبع الواقعية في العصر الحديث واثق حيال الآليات والبنيات الكامنة كما كان كوبرنيكوس واثقًا حيال واقع حركة الأرض.

يدَّعي متبع الواقعية أنها هي «الفلسفة الوحيدة التي لا تجعل نجاح العلم يبدو معجزة» (بتنام ١٩٧٥، ٧٣)، ومع ذلك فإن قصة علم الفلك تُبيِّن أن مُعارض الواقعية يبدو أن لديه وجهة نظر. كان النموذج الأرضي المَركز والنموذج الشمسي المَركز في البداية متكافئين على المستوى الرصدي؛ إذ كان كلاهما يعتنق «تكافؤ الفرضيات»، ومع ذلك فقد كانا مختلفين بنيويًّا. وانتهى المطاف بجزء كبير من البنية النظرية في سلة مهملات الأفكار المصرَّة على الخطأ. لم يبالغ بطليموس في الزعم ﺑ «واقعية» أدواته الهندسية، وكان كوبرنيكوس واقعيًّا فحسب فيما يتعلق بالترتيب المكاني للكواكب. قدَّم كبلر حججًا قائمة على الاحتمالات لصالح النموذج الكوبرنيكي، رغم تخلُّصه من بعض فرضياته الرئيسية. تخلى نيوتن عن أسباب كبلر «الفيزيائية»، بينما استكمل الثورة الكوبرنيكية.

يتجمع العديد من المكونات في النظم الطبيعية بطريقة منتظمة؛ ومن ثم فإن النظم الطبيعية تُظهر بنْيةً تتألف من مترابطات النظام والعلاقات بينها. ويحاول العلم بناء نظريات ذات نماذج تمثِّل هذه النظم. يجب أن يكون للنماذج بنية نموذجية، تُمثِّل بنية النظام الطبيعي على نحو رمزي. إذا كان المشروع العلمي منشغلًا بوصف وتفسير النظم الطبيعية والاجتماعية، فإن الواقعية البنيوية تقدِّم أطروحة مفادها أن بنية النموذج تُمثِّل بالتقريب الجوانب البنيوية، المؤكَّدة جيدًا، للنظام المستهدف؛ فهي تهتم بالصلاحية النظرية لبنية النموذج؛ ولذلك فإن متبع الواقعية البنيوية سيرغب في أن يدَّعي أن نماذج العلم تهدف إلى تمثيل بنيات النظم الطبيعية أو الاجتماعية (الطوبولوجية والجبرية). وتتألف بنية النموذج — من أجل غرضنا الحالي — من المكونات وترابطها؛ أي المترابطات والعلاقات. ولدعم وجهة النظر هذه، فإن متبع الواقعية البنيوية سيرغب في توضيح طريقة توفيق الاستمرارية والانقطاع في النظريات العلمية على المستوى البنيوي. يمكن تدبُّر هاتين السمتين على نحو تفاضلي فيما يتعلق بالبنية الطوبولوجية والبنية الجبرية. عند الانتقال من بطليموس إلى كوبرنيكوس، تغيرت البنية الطوبولوجية للنماذج، لكن ظلت البنية الجبرية كما هي، باستثناء الموازِنات وأفلاك التدوير الكبيرة. وعند الانتقال من كوبرنيكوس إلى كبلر، بقيت البنية الطوبولوجية دون تغيير، ولكن خضعت البنية الجبرية لتغييرات جذرية. ومن كبلر إلى نيوتن، خضعت البنية الجبرية لتحسينات، ولكنها لم تتعرض لتغييرات كبيرة. ومنذ نيوتن، لم يشهد النموذج البنيوي للنظام الشمسي تغييرات جذرية. وإنها لحقيقة أن التمثيل العلمي (في سياق النماذج) يواجه دائما قيودًا في عمليتَي التقريب والتجسيد المثالي. على سبيل المثال، تُعَدُّ الدائرة تجسيدًا مثاليًّا للقطع الناقص. سيؤكد متبع الواقعية البنيوية على وجود أدلة قاطعة كافية في تاريخ العلم للتسليم بالاستمرارية في البنيات الأساسية. وتمتد الاستمرارية إلى البنيات الجبرية والبنيات الطوبولوجية على حد سواء. وأخيرًا، النماذج الناضجة فحسب هي التي يمكن أن تُمثِّل بنية النظام المستهدف تمثيلًا كاملًا. وعلاوة على ذلك، تتغير هذه العناصر على نحو مختلف وعادةً لأسباب علمية جيدة؛ ومن ثم ربما نشك في أنه حتى في المراحل الثورية في العلوم، ثمة عملية معينة من تسلسل الاستدلال تربط الانتقال من النظريات القديمة إلى الجديدة، وسوف نناقش هذا في (القسم ٧).

(٦-٤) نقص إثبات النظريات بالأدلة

كان عدم القدرة على التخلص من تكافؤ الفرضيات واحدًا من أسباب فشل أعمال كوبرنيكوس في أن تصبح ثورة علمية. يجب أن يرى الواقعيون أن البنية النظرية التي ينسبها العلماء إلى مجموعة من البيانات الرصدية أو التجريبية تشير إلى بعض العمليات الفيزيائية التي يمكن أن تفسر المشاهدات. على النحو المثالي، يرقى هذا إلى مكانة التفسير السببي (انظر الفصل الثاني، القسم ٦-٦). كيف يمكننا أن نتأكد من أن تفسيراتنا النظرية تجسد حقيقة العالم المادي تقريبًا؟ هذا في جزء منه يتعلق بمسألة كيفية استطاعة التفسيرات العلمية تمثيل أجزاء من العالم الطبيعي. ويتم ذلك من خلال استخدام مجموعة متنوعة من النماذج كما سنرى (انظر القسم ٦-٤ و٦-٥)، لكن قبل أن ننتقل إلى هذه الأمور، يجب إزالة حجر عثرة. ثمة حجة شهيرة — أطروحة دوهيم-كواين — تسعى إلى توضيح أن الأدلة لا تكون قوية بما فيه الكفاية «مطلقًا» للتغلب على جميع التفسيرات النظرية المنافسة. إذا نجحت هذه الحجة، ربما سيوجد دائمًا عدد لا نهائي من التفسيرات النظرية المتوافقة مع الأدلة والمتعارضة وجوديًّا. ولن تكون الأدلة قادرة على تحديد تفوُّق أحد التفسيرات على التفسيرات الأخرى. وستكون كل التفسيرات النظرية ناقصة الإثبات بالأدلة المتاحة. وسيتاح لمُتَّبِعي الذرائعية حجة قوية في ترسانتهم.

ربما لا يغير متبع الذرائعية المتشدد رأيه متأثرًا بمثل هذه الحجج. وسوف يشير إلى: (أ) أن من الممكن دائمًا دحض الدليل بوصفه بانعدام الثقة. ويمكن القول إن عالم الرياضيات والفيلسوف في مسرحية بريشت كانا محقين في كونهما متشككين في التليسكوب، الذي لم يكن في عام ١٦١٠ بعد أداة موثوقًا بها. (ب) وأن من الممكن دائمًا تغيير بعض الافتراضات الأساسية لإنقاذ النظرية. (ﺟ) وأن تاريخ العلم مليء بحالات نقص الإثبات بالأدلة. حتى بداية القرن السابع عشر كانت النماذج الفلكية يعارض بعضها بعضًا، ولكنها كانت متفقة على نحو متساوٍ مع الأدلة. وسادت حالة مماثلة في البيولوجيا التطورية حتى بداية القرن العشرين. ولا تزال نماذج العلوم الاجتماعية المتعلقة بالظواهر المجتمعية تعاني من ويلات نقص الإثبات بالأدلة.

(٦-٥) النظريات والنماذج والقوانين

تكلمنا في الصفحات السابقة عن النظريات الفلكية والنموذجين الأرضي المَركز والشمسي المركز وقوانين كبلر للكواكب. يرتكز المشروع العلمي على عدد من الركائز، منها النظريات والنماذج، والقوانين، والقيود. كيف ترتبط هذه الركائز بعضها مع بعض؟ كيف تختلف النظرية عن النموذج؟ ما هو قانون الطبيعة؟ إن القيود، كما أكدنا، ترسم مساحة مقيدة. ويمكننا توسيع مساحة القيود عن طريق إدخال مزيد من القيود، كما يوضح تاريخ علم الفلك. وسَّع تيكو براهي الأساس الرصدي الذي ينبغي بناء النماذج الفلكية عليه. وعندما رفض كبلر ميتافيزيقا الأفلاك الدائرية أصبح صاحب التغيير الأكثر ثورية في مساحة قيود علم الفلك على مدار ألفي عام.

(ﺟ) وجهات النظر الفلسفية للقوانين

إن قابلية ضغط البيانات جبريًّا التي توفرها قوانين العلم مريحة للغاية. وتُعبِّر قوانين العلم عن علاقة منهجية بين العوامل المتغيرة، مما يتيح لنا الوصول لاستنتاجات حيال حالة غير معروفة من حالة معروفة. وتسمح القوانين للعلماء بإيجاد إجابات لما يبدو أنه مشكلات غير قابلة للحل. على سبيل المثال، سمحت قوانين نيوتن للعلماء بتحديد كتلة الأرض. وفضائل قوانين العلم عظيمة لدرجة أن الفلاسفة شيدوا عددًا من النماذج المفاهيمية حولها.

وجهة نظر الاستدلال

وفقًا لوجهة نظر الاستدلال-الترخيص، القوانين تراخيص تسمح للعلماء باستنتاج «أ» من «ب». يمتلك العالِم مجموعة معينة من البيانات التجريبية — ارتفاع كرة مقذوفة، والفترة المدارية لكوكب ما — وبمساعدة من القوانين المناسبة، يستطيع العالِم التوصل إلى مجموعة أخرى من البيانات: السرعة الأولية للكرة، ومتوسط المسافة بين الكوكب والشمس. يصف فيتجنشتاين هذا بأنه وهم «أن ما يُسمى قوانين الطبيعة هو تفسيرات للظواهر الطبيعية» (فيتجنشتاين ١٩٢١ – ١٩٧٨) ويقارن النظريات العلمية مثل ميكانيكا نيوتن مع الشبكات المفاهيمية التي تتيح «وصف الكون في صورة موحدة». ويضيف — مستبقًا معضلة دوهيم-كواين — أنه يمكن أن توجد شبكات مختلفة تتوافق معها أنظمة مختلفة لوصف العالم. إن حقيقة أن العالم يمكن وصفه من خلال ميكانيكا نيوتن «لا تؤكد شيئًا عن العالم» وفقًا لفيتجنشتاين.^١٥ تُعبِّر وجهة نظر الاستدلال-الترخيص عن جوهر الذرائعية، لأنها تؤمن: (١) أن قوانين الطبيعة هي «قوانين لطريقتنا في تمثيل الطبيعة» (هانسون، مقتبسة في موسجريف (١٩٧٩-١٩٨٠)، ٦٩). (٢) وأن القوانين تسمح لنا أن نستنتج بيانات من بيانات أخرى (على سبيل المثال، يمكننا أن نستنتج موضع كوكب ما قبل ٣٠٠ سنة من موضعه الحالي) (تولمين، مقتبسة في موسجريف (١٩٧٩-١٩٨٠)، ٧٣). (٣) وأن القوانين مجرد قواعد للاستدلال؛ ومن ثم تتوقف القوانين عن كونها عبارات «تجريبية» صحيحة أو خاطئة.

كيف ينبغي أن نرى وجهة النظر تلك؟ صحيح أن العلماء لا يستخرجون القوانين العلمية استقرائيًّا من المظاهر المنتظمة للطبيعة. فبينما يدرسون العالم الطبيعي، يضعون القوانين العلمية. مع ذلك، فكرة أن القوانين العلمية لا تتعلق بالطبيعة، ولكن بالشبكات المفاهيمية التي نَصِف الطبيعة من خلالها فكرة غير مرضية أبدًا. والصيغ الرياضية التي ينشئها العلماء يجب أن تتوافق مع المشاهدات. ومع أنه يمكن اعتبار العلماء متحررين في صياغة القوانين العلمية، فإن القوانين يجب أن تتوافق مع قيود العالم التجريبي. وبهذا المعنى فإن الانتظام المقبول للطبيعة يكون بمنزلة قيد على صياغة القوانين العلمية. وغالبًا ما يؤدي هذا القيد التجريبي إلى تعديل صيغ القوانين؛ فعلى سبيل المثال، بظهور قوانين كبلر، فَقَدَ قلقُ القدماء حيال تكافؤ الأدوات الهندسية مبرراته. لو كانت قوانين العلم بطاقات استدلال، فسنواجه دائمًا هذا السؤال: «لماذا بعض بطاقات الاستدلال أفضل من البطاقات الأخرى؟» «لماذا تُعَدُّ قوانين كبلر أفضل من أفلاك التدوير؟» مشكلة وجهة النظر الاستدلال هي أن قواعد الاستدلال لا يمكن تأكيدها أو نفيها؛ فهي ببساطة تكون ملائمة ضمن نطاق تطبيق معين، ولكن يمكن أن تكون القاعدة ملائمة دون أن تكون صحيحة؛ فقد قدَّم علم الفلك القديم العديد من التنبؤات الملائمة، رغم أن «قانون» الكواكب الذي استندت عليه كان خاطئًا. إن ملاءمة القانون العلمي لا تضعف نتيجة قدرته على تقديم تنبؤات ناجحة. فيجب أن يكون القانون صحيحًا؛ إذ يجب أن يصف بدقة النمط الأساسي لحالة منتظمة ضمن حدود تقريبية مقبولة. والقانون هو العمود الفقري الذي يجمع العظام الرصدية معًا، فيقدم بنية تحكم سلوك المشاهدات. ولكن قواعد الاستدلال لا يمكن دحضها؛ فكل ما بوسعنا هو إثبات أنها غير ملائمة للمهمة الحالية. إن المطرقة أداة غير ملائمة لربط برغي ولكنها ملائمة لتثبيت المسامير. وليس من الضروري إقصاء القواعد. وبما أن العلم يعمل عن طريق عملية إقصاء، فلا يمكن للذرائعية أن تفسِّر تقدُّم العلم (بوبر ١٩٦٣، ١١٢–١١٤؛ موسجريف ١٩٧٩-١٩٨٠، ٩٧).

يجب أن تكون النتيجة النهائية هي أن تفسير متبع الذرائعية لطبيعة القوانين الفيزيائية غير ملائم؛ فقوانين العلم تعبِّر عما هو أكثر من مجرد ترخيص لاستنتاج مجموعة معينة من البيانات من مجموعة أخرى.

وجهة نظر الحالة المنتظمة

تُعد «نظرية الانتظام» للقوانين الطبيعية برنامجًا أكثر طموحًا؛ فوفقًا لهذا التفسير، عبارة:

«ثمة قانون يقضي بأن كل صور F صور من G.»

يجب تحليلها بوصفها مساوية لعبارة:

«كل F تساوي G.»

(افترض أن F تشير إلى «الكواكب» وأن G تشير إلى المحمول «الحركة الدائرية». إذن، تخبرنا هذه العبارة أن جميع الكواكب تتحرك في دائرة.) إذا نظرنا إلى قوانين كبلر ونيوتن، فربما نتفاجأ في البداية أن أيًّا منهما لا يبدو كفرضيات عالمية منطقية:

«كل F تساوي G.»

أو بالرموز المنطقية:

باعتراف الجميع، لا يبدو قانون نيوتن الثاني وقانون كبلر الثالث كأنهما فرضيتان علميتان في كتب العلم، ولكن كما يقول أنصار هذا الرأي، فإنهما يمكن أن تُصاغا برموز منطقية. كل ما علينا القيام به هو إحلال الرمزين F وG محل العوامل المتغيرة في هذين القانونين. ويعبِّر الشكل المنطقي عن العالمية (انظر همبل ١٩٦٥، ٢٥–٣٠، ٤٠، ٢٧١).

تتمثل السمة المميزة لنهج الانتظام في تصويره للعالم الطبيعي بأنه محكوم بنظام متسق بمعنًى يتوافق مع فلسفة هيوم. بمعنى أننا إذا رصدنا أن كل حدوث للظاهرة «أ» يسبق الظاهرة «ب»، فإن لدينا سببًا للاعتقاد أنه كلما حدث «أ»، تَبِعه حدوث «ب». وهكذا نستنتج من شروق الشمس في الماضي أن الشمس ستُشرق في المستقبل.

تزعم نظرية الانتظام أن العالم تحكمه عمليات متسقة «مشروطة»، نعبِّر عنها رمزيًّا في قوانيننا العلمية. وتنفي النظرية وجود أي شكل من أشكال الضرورة في القوانين الطبيعية. وبصورةٍ ما يبدو هذا النهج معقولًا للغاية؛ فعلى الرغم من أن الشمس «أشرقت» في السماء على مدار آلاف السنين، فإن هذا ليس سببًا كافيًا لتأكيد أن الشمس لا بد أن تُشرق غدًا. كل البجعات المرصودة «س» قد تكون بيضاء «ض» حتى لحظة زمنية معينة، ولكن هذه المشاهدات لا تمنع وجود بجعات سوداء. ولا شيء يمنع عدم حدوث «ض»، حتى عندما يحدث «س»، ولكن تأمَّل الفرضيتين التاليتين:

• (١)

  «جميع أملاح الصوديوم تحترق بلهب أصفر.»

• (٢)

  «لا شيء يتحرك بسرعة أعلى من سرعة الضوء.»

من المغري صياغة عبارات من خلال صيغ الإمكان والضرورة:

(١أ) «لا بد أن تحترق جميع أملاح الصوديوم بلهب أصفر.»

(٢ب) ««ليس من الممكن» لشيء أن يتحرك بسرعة أعلى من سرعة الضوء.»

ينبع هذا الإغراء من الشعور الحدسي بأن قوانين الطبيعة تتألف من أكثر من مجرد عمليات متسقة مشروطة؛ فالحدس لا يخبرنا أن «أ» و«ب» و«ج» تمتلك السمة «ص» فحسب، ولكن يخبرنا أيضًا أنه إذا كانت بعض الأشياء تمتلك السمات «أ» و«ب» و«ج»، فلا بد أنها أيضًا تمتلك السمة «ص»؛ فنحن نشعر أن القوانين الطبيعية يجب ألا تعطينا تعميمات عرضية، ولكن تعطينا أوجه انتظام كونية غير مشروطة. يجب ألا يقتصر الأمر على أن عددًا معينًا من الأشياء الخاضعة للدراسة (الكواكب، أملاح الصوديوم) يتشارك في سمات خاصة معينة (مدارات إهليجية، لهب أصفر)، بل يجب أن يمتلك هذه السمات على نحو أساسي. هل يمكن لنظرية الانتظام أن تعبِّر عن هذا الحدس؟ لكي تظل نظرية الانتظام قابلة للتطبيق، يجب أن تدعم تمييزًا حاسمًا بين الاتساق «العرضي» و«الكوني». لاحظ الفرق بين عبارة:

• (٣)

  «جميع كتل الذهب لها نصف قطر أصغر من ميل واحد.»

وعبارة:

• (٤)

  «كل الذرات لها نصف قطر أصغر من ميل واحد.»

تبدو العبارة الأولى كأنها حادث طبيعي. لا يبدو أنه يوجد شيء في الطبيعة يمنع تشكيل كتل من الذهب لها نصف قطر أكبر من متر واحد. وتبدو العبارة الثانية كقاعدة كونية من الطبيعة؛ فالأمر ببساطة ليس مجرد حالة أنه لا يوجد عالم لم يلحظ أبدًا ذرةً ذات حجم أكبر؛ فالعلم يخبرنا بأنه لا «يمكن» أن توجد ذرة إذا تجاوزت حجمًا معينًا. العمليات المتسقة الكونية هي فقط ما يجب اعتباره قوانين للطبيعة. يتمثل التحدي في صياغة مجموعة من المعايير تُحدِث هذا التمييز. ويقضي أتباع نظرية الانتظام بأن العبارة «ص» تُعد قانونًا من قوانين الطبيعة لو تحقق عدد من الشروط:

• (أ)

  إما أن تكون «ص» فرضية كونية أو إحصائية.

• (ب)

  تكون «ص» صحيحة في جميع الأوقات وجميع الأماكن.

• (جـ)

  تكون «ص» مشروطة.

• (د)

  تحتوي «ص» فقط على محمولات تجريبية غير محلية، بعيدًا عن الوصلات المنطقية ومحددات الكمية؛ أي تكون «ص» وصفية بحتة.

• (هـ)
  تتخذ «ص» صورة مشروطة (⊃).

(انظر شوارتز ١٩٨٥، ٢٨-٢٩، مولر، مقتبسة في أرمسترونج ١٩٨٣، ١٢) وتُعد القوانين الفيزيائية، وفقًا لنظرية الانتظام، وصفًا لروابط تجريبية متحققة مشروطة بين الحالات والأحداث في العالم المادي (شوارتز ١٩٨٥، الفصلين الثاني والثالث).

ووفقًا لهذه الصياغة، تعاني نظرية الانتظام من عدد من نقاط الضعف، وقد أدى تناول نقاط الضعف هذه إلى نظرية أقوى بكثير، نظرية مذهب الضرورة للقوانين. ما نقاط الضعف تلك؟

يتمثل أحد المخاوف في أن تفسير نظرية الانتظام لا يميز على نحو صحيح بين التعميم العرضي والاتساق الكوني. فثمة تعميمات عرضية منتشرة لن نميل إلى اعتبارها قوانين طبيعية. العبارة (٣) تعميم عرضي، بينما العبارتان (٢) و(٤) اتساقان كونيان حقيقيان، لكن العبارة (٣) تستوفي الشروط التي تفرضها نظرية الانتظام على قوانين الطبيعة. من ناحية أخرى، بعض العبارات — على غرار العبارة (١) — تُعبِّر وحسب عن اتساق مشروط. مع ذلك، مؤهلة لتكون انتظامًا مسوغًا، تمامًا مثل قانون أوم:

• (٥)
  V = IR,

الذي ينص على أن الجهد V هو ناتج ضرب شدة التيار I والمقاومة R. يكون قانون أوم صحيحًا فقط عند درجات حرارة ثابتة؛ فالكونية غير المقيدة ليست شرطًا ضروريًّا لقوانين الطبيعة.

لذا، علينا أن نميز بين القوانين «الأساسية» والقوانين المرتبطة بالظواهر. القوانين الأساسية، على غرار العبارتين (٢) و(٤)، صالحة لجميع النظم الفيزيائية. أما قوانين الظواهر، على غرار العبارتين (١) و(٥)، فتنطبق فقط على النظم الفيزيائية في ظل بعض القيود الشرطية.

النتيجة الأخرى غير المرغوب فيها الناتجة عن نظرية الانتظام هي استبعادها للاحتمالات الفيزيائية غير المُحقَّقَة. وتُعد الاحتمالات الفيزيائية غير المحققة سمة مهمة من سمات العلم، تؤدي غالبًا إلى الابتكارات التكنولوجية. على سبيل المثال، قبل ٦٠ عامًا، كانت الأقمار الصناعية احتمالات فيزيائية غير محققة. وقبل مائة سنة، كانت أشعة الليزر احتمالًا فيزيائيًّا غير محقق. وقبل نحو مائة مليون سنة، كانت معظم الأنواع الموجودة اليوم احتمالات بيولوجية غير محققة. كانت كل هذه الاحتمالات الفيزيائية غير المحققة — لو أنها تحققت في ذلك الوقت — ستخضع للقوانين نفسها التي تحكمها اليوم. تخضع الأقمار الصناعية لقوانين كبلر، وتخضع أشعة الليزر لقوانين ميكانيكا الكم، وتخضع الأنواع لقوانين التطور، ولكن وفقًا لمتبع نظرية الانتظام، الاحتمالات الفيزيائية غير المحققة مستحيلة فيزيائيًّا؛ فهذا التفسير لا يقبل كقوانين طبيعية سوى الاتساق الكوني المتحقق. ولا يمكن لنظرية الانتظام التعامل مع الأوضاع «المغايرة للواقع»، لأنها تحدث عند تدبر الاحتمالات الفيزيائية غير المحققة.

تواجه نظرية الانتظام — على نحو قد يثير الدهشة — عددًا كبيرًا من المشكلات. فالنظرية الفلسفية للقوانين يجب أن تفسر الأوضاع المغايرة للواقع، والتمييز بين الاحتمالات الفيزيائية غير المحققة والاستحالة الفيزيائية الحقيقية، والفرق بين الاتساق العرضي والكوني. وينبغي أيضًا أن تبرر ثقتنا في تقديم استدلالات من الحالات المعروفة إلى غير المعروفة. وينبغي أن توضح النظرية الفلسفية طريقة عمل القوانين العلمية في تفسيراتنا لسلوك النظم الفيزيائية. وهذه مهمة صعبة. لم تفِ نظريتا الذرائعية والانتظام بالتوقعات. فهل تستطيع النظرية الأقوى — نظرية مذهب الضرورة — أن تساعد في ذلك؟

وجهة نظر مذهب الضرورة

تمتلك نظرية مذهب الضرورة إجابة واضحة لجميع هذه المشكلات. تُمثِّل القوانين الطبيعية علاقات بين المسلَّمات. تحول نظرية مذهب الضرورة الصيغة التي يستخدمها أتباع نظرية الانتظام:

«ثمة قانون يقضي بأن كل صور F صور من G.»

إلى ادعاء أقوى بكثير:

«من الضروري فيزيائيًّا أن تكون كل صور F صورًا من G.»

وفي سياق تمييزنا السابق بين قوانين العلم (القوانين العلمية) وقوانين الطبيعة (القوانين الطبيعية)، تنص نظرية مذهب الضرورة على ما يلي:

يُعبَّر عن القوانين بعبارة واحدة تصف العلاقات القائمة بين الصفات الكونية والمكممات.

القول إن عبارة «صور F هي G» تُمثِّل قانونًا يساوي القول إنه لا يجب فهم عبارة «كل صور F هي G» بوصفها عبارة تتعلق بتوسيع المحمولين F وG، ولكن بوصفها عبارة واحدة تصف العلاقة بين الخصائص الكونية الخاصة ﺑ F وG (حيث يمكن أن تكون الخصائص أحجامًا أو كميات أو سمات). (دريتسكي ١٩٥٧، ٢٥٢-٢٥٣؛ راجع ليكي/بيجلو ١٩٩٥؛ انظر أيضًا فاينرت ١٩٩٥ب)

ويستند نهج نظرية الضرورة لقوانين الطبيعة على مفهومين أساسيين: (أ) تتضمن القوانين مسلَّمات و(ب) تُمثِّل القوانين العلاقات بين المسلَّمات.

• (أ)

  وفقًا لديفيد أرمسترونج — أحد أنصار نظرية مذهب الضرورة — «المسلَّمات إما أن تكون خصائص أو علاقات أو روابط بين بعض الأشياء الحقيقية» (أرمسترونج ١٩٨٣، الفصل السادس). المسلَّمات هي السمات الزمنية المكانية العالمية القابلة للتكرار.

• (ب)
  إذا قبلنا هذا التوصيف الأرسطي للمسلَّمات، فسيُترك لنا تحديد العلاقة بين المسلَّمات. وبالنظر إلى أن بعض الأشياء تُمثِّل F ونحن نعلم أن قانون الطبيعة ينص على أن ، يمكننا أن نستنتج أن F يجب أن تكون G، ما لم توجد بعض العوامل المتداخلة. من الضروري فيزيائيًّا أن F تكون G، تماشيًا مع قانون الطبيعة. وتُعد العلاقة التي يُفترض وجودها بين المسلَّمات علاقة ضرورة اعتيادية. مع ذلك، تكون علاقة الضرورة الاعتيادية حقيقية على نحو محتمل فحسب، حيث إنها قد لا توجد في جميع العوالم الممكنة.

تسلط الصياغة الرمزية المنطقية الضوء على الفرق بين نظرتي مذهب الضرورة والانتظام؛ فمن خلال فرضية الضرورة الاعتيادية N(F, G)، يترتب على ذلك أنه بالنسبة لكل الأشياء x، إذا كانت تمتلك السمة F، فإنها يجب أن تمتلك السمة G. تستلزم علاقة الضرورة الاعتيادية بين سمتي F وG الانتظام الكوني المقابل:

لكن العكس غير صحيح؛ فقد تكون كل صور F هي G، ولكن هذا لا يعني أن وجود السمة F يستتبع بالضرورة وجود السمة G، كما يتضح في حالة العمليات المنتظمة العرضية:

تسمح الحالات العامة العرضية بحدوث استثناءات، أما الضرورة الاعتيادية فلا تسمح بها (عدا قيود المجال). ويتمثل أحد الانتقادات التي وُجهت ضد هذه النظرية في أن الضرورة الاعتيادية ليست قابلة للرصد. فلا يوجد في أدلتنا الرصدية ما يشير إلى وجود الضرورة الفيزيائية في الطبيعة، التي تتطلب نظرية مذهب الضرورة وجودها. يفترض أرمسترونج الضرورة الاعتيادية باعتبارها فكرة بدائية غير قابلة للشرح في نظريته (أرمسترونج ١٩٨٣، الفصل ٦.٤). يرصد العلم السمات القابلة للتكرار بين الأحداث المكانية-الزمنية. ونحن أحرار في أن نطلق على هذه السمات — على غرار الغراب والسواد — اسم المسلَّمات الأرسطية. وحتى إذا ما سلمنا بأن العلم يرصد المسلَّمات، فلا يمكننا أن نقفز إلى استنتاج مفاده أن الضرورة الفيزيائية تربط بينها. ولا تعني الشمولية الكونية ضمنيًّا الضرورة الاعتيادية (يتجاوز أتباع آخرون لنظرية مذهب الضرورة أرمسترونج ويشيرون إلى وجود مسلَّمات غير موضحة بالأمثلة، ومن ثَمَّ يعتنقون الأفلاطونية).

يجب أن نفرق بين معنيين للضرورة الفيزيائية؛ فمن ناحية لدينا معنى الضرورة الخاص بالضرورة الاعتيادية بين المسلَّمات. وهذه الضرورة الفيزيائية بين المسلَّمات تشكِّل قوانين الطبيعة؛ ومن ناحية أخرى لدينا المعنى العلمي للضرورة. ينص هذا المعنى على أن بعض الأنظمة الفيزيائية تخضع لقوانين الطبيعة؛ فالكواكب يجب أن تدور حول الشمس، لأنها مدفوعة إلى عمل ذلك وفق قوانين كبلر، في ضوء القيود الأولية. في نظرية مذهب الضرورة، تُختزَل كل العمليات المتسقة في الطبيعة إلى علاقة واحدة وحسب: ضرورة اعتيادية بين المسلَّمات، ولكن تُعلِّمنا قوانين العلم أن هناك العديد من العلاقات الرياضية المختلفة بين العديد من الأنظمة المختلفة، ويمكن التعبير عنها بعوامل متغيرة محددة بدقة. علاوة على ذلك، فإن هذه النظم مترابطة. تُعبِّر قوانين العلم عن عدد من العلاقات الجبرية المختلفة بين مترابطات النظم الفيزيائية. ولكي تُعبِّر قوانين العلم عن قوانين الطبيعة، يجب أن تقترب من أوجه الانتظام في الطبيعة.

لا تخبرنا نظرية مذهب الضرورة إلا بالقليل للغاية من المعلومات حول طريقة استخدام القوانين في العلم. وإذا كنا مهتمين بطريقة تعبير قوانين العلم عن العمليات المنتظمة في الطبيعة، فعلينا أن ننتقل إلى نظرية للقوانين، تقربنا من الممارسة العلمية. لنسمِّ هذه النظرية النهج البنيوي. وتتمثل الفكرة الأساسية وراء هذا النهج في أن قوانين العلم تُحوِّل العلاقات الموجودة في بنية النظم الفيزيائية إلى رموز.

وجهة النظر البنيوية

يشير كارل بوبر، عن حق، إلى أن «القوانين الطبيعية» أقوى منطقيًّا من العبارات العامة على نحو تام. تتعامل هذه الملاحظة مع الحاجة إلى التفرقة بين القوانين الطبيعية والحالات العامة العرضية، ولكنها أضعف منطقيًّا من الضرورة المنطقية؛ ففي حين أن الضرورة المنطقية حقيقية في كل العوالم الممكنة، فإن قوانين الطبيعة مشروطة. ونتوقع أن تكون قوانين الطبيعة هذه صحيحة في الكون الفعلي وليس فقط على الأرض، ولكنها قد لا تكون صحيحة في كل العوالم الممكنة. ما الطابع المنطقي الذي تمتله القوانين؟ ينقل بوبر الضرورة من قوانين الطبيعة إلى قوانين العلم.

إذا افترضنا أن «أ» قانون طبيعي، فإننا نفترض أن «أ» تعبير عن سمة بنيوية في عالمنا؛ سمة تمنع وقوع أحداث فردية معينة يحتمل أنها منطقية. (بوبر، ١٩٥٩، ٤٣٢)

وبالتالي تعني الضرورة الفيزيائية أن القوانين تفرض قيودًا بنيوية على العالم الطبيعي (بوبر، ١٩٥٩، ٤٣٠). وفقًا لبوبر، تُعبِّر القوانين العلمية عن خصائص بنيوية معينة حول العالم الفيزيائي. تتعارض نظرية بوبر البنيوية للقوانين مباشرة مع نظرية الذرائعية لفيتجنشتاين. يؤكد بوبر أن قوانين الطبيعة تمنع بعض الخصائص البنيوية للكون الحقيقي. تمنع القوانين الحركة الدائرية للكواكب، وآلات الحركة الدائمة، والسرعات الأعلى من سرعة الضوء. ويتمثل عكس هذا التوصيف في أن القوانين ستسمح أيضًا بأحداث فيزيائية معينة. تفرض القوانين قيودًا بنيوية، يجب على الكائنات الفردية أن تتصرف وفقًا لها. ولكن الحقائق المفردة تواصل التمتع بحرية معينة داخل الشبكة البنيوية التي تربط كل الحقائق معًا. فأوراق الخريف التي تحملها الرياح، «تتحدى» قانون الجاذبية. وربما يُقصى كوكب يسير في مسار تصادمي مع نيزك من مداره. وتنتج الطفرات التطورية بسبب الصدفة الوراثية.

تفسر النظرية البنيوية جيدًا بعض السمات الرئيسية للقوانين العلمية؛ فهي تفسر عمليتَي الفصل وإضفاء المثالية الحتميتين الموجودتين في القوانين العلمية، كما تُبيِّن أسباب عدم قدرتنا على استنتاج الضرورة الاعتيادية من الأدلة المتاحة. كما تظل هذه النظرية على مقربة من الممارسة العلمية (فاينرت ١٩٩٣؛ ١٩٩٥أ، ب). إن قوانين الطبيعة تصوغ الخصائص البنيوية للأنظمة الفيزيائية في صورة رموز. وقوانين العلم هي تعبيرات رمزية عن هذه الجوانب البنيوية بلغة رياضية. تميز النظرية البنيوية بين قوانين العلم وقوانين الطبيعة، وهو التمييز الذي نجده في الممارسة العلمية. وهي تبرز الفارق بين الاتساق العرضي والكوني. فحالات الاتساق العرضي — «كل قطع الذهب قطرها أصغر من ميل واحد» — ليست سمات بنيوية للعالم الطبيعي. فلا يوجد شيء في التركيب الذري للذهب يمنع وجود قطع كبيرة من الذهب. أما حالات الاتساق الكوني — «كل الذرات قطرها أصغر من ميل واحد» — فتعبِّر عن بنية الذرة. فلا يمكن أن توجد ذرات لو كانت هذه هي أبعادها. وهي تفسر الاحتمالات الفيزيائية غير المحققة بوصفها احتمالات مسموح بها عن طريق البنيات. وهي تفسر الأوضاع المغايرة للواقع بالاعتماد على ما تسمح به البنيات وما لا تسمح به. إن عبارة «لو كان يوجد كوكب عاشر، فإنه سيتبع قوانين كبلر» تعني أن بنية النظام الشمسي من النوع الذي يجعل كوكبًا عاشرًا قد يدور حول الشمس وفقًا لقوانين كبلر. وهي تغطي التمييز بين القوانين الأساسية والقوانين المرتبطة بالظواهر؛ فالقوانين الأساسية تعبِّر عن بنية جميع النظم أو العديد منها، بينما تقتصر القوانين المرتبطة بالظواهر على عدد قليل من النظم التي تتطلب العديد من الشروط الحدِّيَّة.

وفقًا للنظرية البنيوية للقوانين، تُشكِّل قوانين الطبيعة قيودًا مفروضة على المسارات المحتملة للأشياء المادية في كوننا. والمعادلات بالنسبة لعلماء الرياضيات هي القيود المفروضة على إمكانية الحلول. تخيَّل عالم رياضيات يدرس الجبر لسنوات عديدة. أوضح عالم الرياضيات بصبر للطلاب استخدام الدوال. الدالة f(x) هي معادلة من درجة معينة: (أ) هي معادلة من الدرجة الثانية بينما (ب) هي معادلة متعددة الحدود. وكما اكتشف ديكارت، يمكن تمثيل الدوال برسوم بيانية ديكارتية. وأيًّا كانت المعادلة، فإن الدالة الرياضية توضح بنية جبرية نموذجية تعتمد على الأسس التي تحتويها. تأمَّل شيئين ماديين في كوننا، يتصرف أحدهما وفقًا للدالة (أ) والآخر وفقًا للدالة (ب). حتى لو لم نكن نعرف شيئًا أكثر من هذا عن هذين الشيئين، فإن بنية مسارهما تكمن في الرسمين البيانيين الخاصين بهما. (تتغير تفاصيل الرسمين البيانيين إذا ضُمِّن المزيد من الشروط الحدية. انظر الشكل ١-١٠أ، ب)

شكل ١-١٠: (أ) تُنتِج الدالة من الدرجة الثانية قَطعًا مكافئًا. (ب) تُنتِج الدالة متعددة الحدود رسمًا بيانيًّا متعدد الحدود.

يُمثِّل هذان الرسمان البيانيان المسارين اللذين يُسمح بهما للشيئين، وفق قيود دالتيهما. بتعبير أدق، فإنهما يمثلان نمطًا رياضيًّا ينص على أن أي شيء يخضع للبنية الجبرية المذكورة سوف يتبع نمط سلوك هذه البنية. وعلى نفس المنوال يحدث الأمر ذاته للأشياء التي تخضع للبنية الجبرية . تصف قوانين العلم الجوانب البنيوية للعالم من حولنا بلغة رياضية. فتحدد القوانين العلاقات داخل البنية، التي يجب أن تتصرف الأشياء المادية وفقًا لها. وبهذا المعنى فإن قوانين العلم تفرض قيودًا على المسارات المحتملة للأشياء عبر العالم المادي. وكما أشرنا سابقًا (القسم ٦-٣)، تتكون البنية من المترابطات والعلاقات، والعلاقات تربط المترابطات معًا. في حالة الأنظمة الكوكبية، تتمثل المترابطات في الكواكب والأقمار والمذنَّبات والنيازك والأقمار الصناعية، وتتمثل العلاقات في العلاقات الرياضية التي تربط المترابطات. وربما تتمثل المترابطات في النظم البيولوجية التي تربط بينها علاقات تطورية. في النظرية البنيوية، تحدد قوانين العلم رياضيًّا ارتباطات معينة بين المترابطات. وكما يوضح الرسمان البيانيان، تحدد القوانين مسار الأشياء المادية بينما تنسج مساراتها الخاصة عبر العالم المادي في جوار غيرها من الأشياء.

ناقشنا حتى هذه اللحظة عددًا من القضايا الفلسفية التي نشأت من الموقف الإشكالي الناتج عن الكوبرنيكية. وقف كوبرنيكوس على عتبة العلم الحديث، وفتح التحول الكوبرنيكي الأبواب أمام الثورة الكوبرنيكية. فهل يمكن أن تخبرنا الكوبرنيكية شيئًا عن العملية التي تحدث وفقها الثورات العلمية؟