آزمایش: آیا گرانش برخورد سیب به سر نیوتن شناسایی شده است؟

1666; طاعون بزرگ در لندن جان هزاران نفر را گرفت و به مناطق دورافتاده گریخت. در میان این بازماندگان، اسحاق نیوتن او مرد جوانی بود که پس از چهار سال تحصیل در دانشگاه کمبریج، مجبور شد برای مدتی به عمارت والستورپ، خانه روستایی مادرش پناه برد و در آنجا به راز چرخش ماه به دور زمین فکر کرد. در حالی که یک روز در حالی که زیر درخت سیبی در باغ عمارت نشسته بود و از هوای پاک و جیک پرندگان لذت می برد، سیبی از درخت افتاد و به سرش اصابت کرد. و در این لحظه تاریخی و سرنوشت ساز بود که نیوتن قانون گرانش را کشف کرد.

مقاله مرتبط:

داستان سیب نیوتن یکی از مشهورترین و ماندگارترین حکایات علمی تاریخ است و تقریباً همه دانش‌آموزان در سراسر جهان درباره آن در کتاب‌های درسی خوانده‌اند. اما آیا این داستان آنطور که ما آن را به یاد داریم اتفاق افتاد؟ با زومیت همراه باشید تا داستان سقوط سیب از درخت و ارتباط آن با کشف جاذبه واقعی را بررسی کنیم.

داستان سقوط سیب از کجا شروع شد؟

طاعون بزرگ در لندن بسیاری از اماکن عمومی و دانشگاه ها را تحت تأثیر قرار داد و نیوتن مجبور شد کمبریج را ترک کند و به زادگاهش گرانتام، لینکلن شایر بازگردد. در طول روزهایی که نیوتن دور از کالج در عمارت والستورپ گذراند، ذهنش معمای ماه بود که به دور زمین می چرخد، تا اینکه سرانجام استدلال کرد که گرانش باید در فواصل طولانی موثر باشد.

معروف است که نیوتن پس از مشاهده اینکه سیب ها همیشه به صورت عمودی روی زمین می افتند، چندین سال روی فرمول های ریاضی کار کرده است تا نشان دهد که چگونه نیروی گرانش با مجذور فاصله بین دو جسم نسبت معکوس دارد. اما آیا شواهدی وجود دارد که نیوتن واقعاً از سقوط سیب برای رسیدن به جاذبه الهام گرفته است؟

ما باید با این واقعیت شروع کنیم که هیچ سابقه ای از خود نیوتن در توصیف سقوط سیب وجود ندارد. اما شواهد دیگری وجود دارد مبنی بر اینکه نیوتن در سنین پیری با دیگران در مورد نقش کلیدی درخت سیب در کشف بزرگ و تاریخی خود صحبت کرده است.

برای نشان دادن ارتباط بین کشف جاذبه و سقوط یک سیب از درخت، مورخان معمولا گزارش می دهند ویلیام استاکلیباستان شناسان و باستان شناسان از یکی از دوستان و معاصر نیوتن، همانطور که در زندگی نامه نیوتن (1752) نقل شده است، نقل می کنند.

دست نوشته ویلیام استاکلی از داستان سقوط نیوتن

صفحه ای از زندگی نامه نیوتن از ویلیام استاکلی (1752) که داستان نیوتن را با الهام از سقوط سیب بیان می کند.

گلسی مانند نیوتن در لینکلن شایر به دنیا آمد و از این زمینه مشترک برای برقراری روابط دوستانه با این دانشمند بدخلق استفاده کرد. این دو، اعضای انجمن سلطنتی، اولین انجمن علمی جهان، به طور منظم برای گفتگو در مورد موضوعات مختلف ملاقات می کردند. یک روز در سال 1726، یک سال قبل از مرگ نیوتن، این دو دوست برای صرف شام در لندن ملاقات کردند. گزیده‌ای از زندگی‌نامه نیوتن از گلسی، که نسخه خطی آن برای اولین بار توسط انجمن سلطنتی در سال 2010 منتشر شد، این جلسه را به شرح زیر توصیف می‌کند:

بعد از شام، چون هوا گرم بود، به باغ رفتیم و زیر سایه درخت سیب چای نوشیدیم. فقط من و اون در اواسط صحبت ما، او به من گفت که اکنون در همان موقعیتی است که مفهوم جاذبه برای اولین بار به ذهنش خطور کرد. همانطور که او مدیتیشن می کرد و سیب روی زمین می افتاد، از خود می پرسید که چرا سیب باید همیشه عمود بر زمین فرود آید. چرا نباید به پهلو یا بالا بیفتد و همیشه به سمت مرکز زمین فرود آید؟ این قطعاً به این دلیل است که زمین او را به سمت خود می کشاند. باید استحکام کششی در مواد وجود داشته باشد. و مجموع این نیروی کششی در ماده زمین باید در مرکز زمین باشد نه در هیچ جهتی.

بنابراین، آیا این سیب به صورت عمودی می افتد یا به سمت مرکز؟ اگر ماده ماده را جذب می کند، پس باید با کمیت آن متناسب باشد. در نتیجه همانطور که زمین سیب را به سمت خود می کشد، سیب نیز زمین را به سمت خود می کشد.

دست نوشته ویلیام استاکلی در مورد داستان سقوط سیب و کشف گرانش نیوتن

در این عکس از دست نوشته زندگی نامه نیوتن گلسی که در ژانویه 2010 گرفته شده است، کتابدار انجمن سلطنتی به عبارت “آیا این سیب می افتد” اشاره می کند.

گزارش استکلی مفصل ترین و دقیق ترین گزارش از تاریخچه سیب و کشف گرانش است، اما این تنها گزارش از عصر نیوتن نیست. در واقع، نیوتن این داستان را در همان سال برای افراد دیگر گفت. شامل جان کاندویتشوهر برادرزاده و دستیارش در ضرابخانه سلطنتی که نیوتن سال های آخر عمرش را بر آن حکومت می کرد.

  افزایش قیمت لوازم خانگی پس از اعلام ممنوعیت واردات محصولات کره ای

کانال در مورد این داستان نوشت:

در سال 1666 او از کمبریج نزد مادرش در لینکلن شایر بازگشت. همانطور که در باغ راه می رفت، فکر می کرد که نیروی گرانش (که سیب را از درخت پرتاب کرد) محدود به فاصله معینی از زمین نیست، بلکه این نیرو باید بسیار فراتر از آن چیزی باشد که معمولاً تصور می شود.

گفت مثلا چرا ظرف یک ماه نه؟ و اگر چنین است، [گرانش] همچنین باید بر حرکت ماه تأثیر بگذارد و شاید آن را در چرخش نگه دارد و بلافاصله شروع به محاسبه کند که چنین فرضیه ای چه تأثیری می تواند داشته باشد.

کتاب جان کاندویت درباره داستان سقوط سیب و کشف گرانش نیوتن

دست خط جان کاندویت که داستان سقوط سیب و الهام نیوتن برای کشف گرانش است.

اگرچه روایت کاندویت و استکلی از داستان سیب نیوتن بیشتر از دیگران شناخته شده است، اما این اولین بار است که این داستان در یک مقاله منتشر می شود. وُلتِرفیلسوف و نویسنده فرانسوی که در سال 1727، یک سال پس از مرگ نیوتن منتشر شد. ولتر در این مقاله اشاره ای بسیار کوتاه و گذرا به تاریخچه سیب کرد:

اسحاق نیوتن در حال قدم زدن در باغ خود بود که سیبی را دید که از درخت جاذبه افتاد.

ظاهراً ولتر این داستان را به خواهرزاده نیوتن و همسر کاندویت گفته است کاترین بارتون، شنیده بود که از سال 1697 تا 1726 با نیوتن در عمارت وال استورپ زندگی می کرد. داستان دیگری درباره تاریخچه سیب نیوتن در همان سال توسط فیلسوف طبیعی از دانشگاه کمبریج، رابرت گرینبه زبان لاتین به شرح زیر منتشر شده است:

این را زمانی نوشتم که فکر می کردم نظریه گرانش نیوتن آغاز همه چیز است… این نظریه تحسین شده از جایی می آید که گفته می شود تمام دانش ما از آنجا آمده است. از یک سیب من این را از یک مرد بسیار باهوش و تحصیل کرده به نام مارتین فولکس شنیدم.

همچنین در روایت دیگری در کتاب “ارتفاعات کراون و یورکشایر شمال غربی” (1892) از نقل قول ویلیام داسونریاضیدانی که احتمالاً در چند سال آخر اقامت خود در کمبریج در دانشگاه نیوتن تحصیل کرده است، به درخت سیب نیوتن و نقش آن در کشف گرانش اشاره می کند.

  سامسونگ با همکاری iFixit آموزش و ابزارهایی را برای تعمیر گوشی های گلکسی در اختیار کاربر قرار می دهد

از این روایات مختلف می توان نتیجه گرفت که ظاهراً نیوتن داستان سقوط سیب در دوران پیری و ارتباط آن با کشف جاذبه را در بسیاری از مردم بیان کرده است، هرچند که هیچ شرح مکتوبی از این داستان توسط خود دانشمند وجود ندارد. از سوی دیگر، در هیچ یک از این داستان ها اشاره ای به برخورد سیب به سر نیوتن نشده است و مشخص نیست چه کسی اولین بار داستان مشاهده سقوط سیب روی سر نیوتن را تغییر داده است. اما تقریباً مسلم است که این داستان توسط خود نیوتن و دوستان و معاصرانش گفته نشده است و به نظر می رسد ساختگی باشد.

آیا سیب نیوتنی بیرون وجود دارد؟

اولین گزارش در مورد درخت سیب در عمارت نیوتن، که منجر به کشف گرانش شد، در تاریخچه گرانتام است. ادموند ترنر در سال 1806، 80 سال پس از مرگ نیوتن، در پاورقی صفحه 160:

درخت هنوز پابرجاست و غریبه ها از آن بازدید می کنند.

چارلزبرادر ترنر نیز تصویری از این درخت تاریخی را در سال 1820 ترسیم کرد و موقعیت آن را در عمارت ولستورپ نشان داد:

طرحی از درخت سیب نیوتن توسط چارلز ترنر

اگرچه خود نیوتن هرگز دقیقاً نگفته که سیب را از کدام درخت سقوط کرده است، اما معلوم می شود که در کل باغ فقط یک درخت سیب وجود داشته است، بنابراین شکی نیست که کدام درخت منبع الهام نیوتن بوده است.

عکس درخت سیب نیوتن 1998

عکس درخت سیب در نیوتن مانور (21 مارس 1998)، که تقریباً از همان زاویه چارلز ترنر (1820) گرفته شده است.

این درخت سیب از دهه 1750 تحت مراقبت چندین نسل از خانواده بوده است وولرتون آنها از سال 1733 تا 1947 در این خانه به عنوان مستأجر زندگی می کردند. اگرچه در طول سال ها مراقبت زیادی از این درخت باستانی انجام شده است، اما طوفانی در سال 1816 باعث شکستن تنه آن شد، همانطور که در طراحی چارلز ترنر دیده می شود. دیوید بروسترنویسنده ای از زندگی نامه نیوتن که در سال 1830 از عمارت نیوتن بازدید کرد، طرحی از درخت شکسته کشید. چند سال بعد یک جعبه مقوایی کوچک به انجمن سلطنتی رسید که زمانی حاوی چندین تکه چوب سیب و یک کپی از طرح بروستر توسط نیوتن گاردن بود.

ظاهراً پس از شکستن تنه درخت، افرادی که برای بازدید از عمارت ولستورپ آمده بودند، تکه های چوب را برای تهیه سوغاتی و ساخت جعبه های کوچک برداشتند. ادموند ترنر نیز یک تکه چوب برای ساختن یک صندلی داد. طرح آبرنگ که توسط برادر ترنر از روی این صندلی کشیده شده است، اکنون در مجموعه سلطنتی جامعه نگهداری می شود.

  Sony Xperia 1 IV با سنسور جدید 48 مگاپیکسلی با قیمت 1500 دلار معرفی می شود.

صندلی سیب نیوتن

علاوه بر این، یک تکه چوب با حروف اول نام نیوتن در مجموعه انجمن سلطنتی نگهداری می شود. در می 2010، این تکه چوب با یک شاتل ناسا در طول ماموریت STS-132 به فضا رفت تا به مناسبت جشن های 350 ساله انجمن سلطنتی، جاذبه صفر را جشن بگیرد. فضانورد ناسا فروشندگان پیرس وی قبل از انجام این ماموریت گفت:

این تکه چوب را با خودم به فضا می برم و برای مدتی در فضا آویزان می کنم و ایزاک را گیج می کنم. وقتی بالا باشد، شرایط گرانش صفر را تجربه خواهد کرد. پس اگر سیبی روی آن بود، سیب نمی افتاد. زیرا این درستی اولین قانونی بود که حرکت او را به او نشان داد.

تکه ای از درخت سیب نیوتن با حروف اول نام او

تکه ای از درخت سیب نیوتن که حروف اول نام او روی آن حک شده و توسط شاتل ناسا به فضا پرتاب شد.

طوفانی که تنه این درخت تاریخی را پاره کرد می توانست پایان زندگی او باشد و اگرچه برخی منابع چنین می گویند، طرح های چوبی مدرن تایید می کند که سیب نیوتن از ریشه کنده شده و از طوفان جان سالم به در برده است. این درخت 400 ساله هنوز در عمارت Walztorp نگهداری می شود و حداقل 240 سال است که مردم سراسر جهان از آن بازدید می کنند.

درخت سیب نیوتن در عمارت والستورپ

نتیجه

بین مشاهده سقوط سیب از درخت و انتشار کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی (5 ژانویه 1687)، که در آن نیوتن از قانون جهانی گرانش صحبت می کند، 21 سال تمایز وجود دارد. و علی‌رغم بسیاری از داستان‌های نیوتن و برخی نسخه‌های خطی که در دسترس هستند، برخی هنوز این واقعیت را زیر سوال می‌برند که سیب‌ها هنگام کشف جاذبه به دلیل این بازه زمانی سقوط کردند. برخی بر این باورند که داستان نیوتن از سیب توسط ذهن او خلق شده است تا نظریه گرانش را بهتر توصیف کند یا حتی از آن برای افزایش شهرت خود استفاده کند. در عین حال برخی معتقدند که این سیب افسانه ای در واقع نوعی استعاره است، زیرا سیب از دیرباز به واسطه داستان آدم و حوا به عنوان میوه معرفت شناخته شده است.

مقاله مرتبط:

به طور کلی، اگر بخواهیم این داستان ها را نقل کنیم و فرض کنیم که نیوتن حقیقت را به دوستانش گفته است، باید گفت که داستان سیب نیوتن تا حدودی درست است، اگرچه هیچ کدام از آنها اشاره ای به برخورد سیب به سر نیوتن ندارند. دقیقاً مشخص نیست که این داستان از کجا آمده است. البته اگر هنوز ترجیح می دهید داستان کشف گرانش را با برخورد یک سیب به نیوتن تصور کنید قابل درک است. سه قرن و نیم بعد، با ارائه نظریه نسبیت عام اینشتین، فیزیکدانان هنوز به طور کامل به مکانیسم گرانش جذب نشده اند. شاید این بار باید یک سیب بزرگتر بریزیم!

نمی دانم دنیا مرا چگونه می بیند. اما من خودم را درست مانند پسری می بینم که در ساحل بازی می کند و گهگاه به دنبال صدفی صاف تر و زیباتر از حد معمول می گردد. در حالی که اقیانوس بزرگ حقیقت دره پیش روی من هنوز کشف نشده و وسیع است. – اسحاق نیوتن

دیدگاهتان را بنویسید