تاريخ التجارب

يُعتبر تاريخ البحث التجريبي تاريخًا طويلًا ومتنوعًا. فقد تغير تعريف التجربة ذاتها في واقع الأمر، استجابة إلى المعايير والممارسات المتغيرة في مجالات معينة من الدراسة. يوثق هذا الموضوع تاريخ وتطور البحث التجريبي منذ أصوله في دراسة غاليليوللجاذبية وحتى المنهج المطبق بشكل مختلف في الاستخدام الحالي.

ابن الهيثم

استخدم عالم الطبيعة العربي ابن الهيثم (الحسن) التجريب، من أجل الحصول على نتائج في كتابه المناظر (1021). فقد دمج الملاحظات، والتجارب، والحجج العقلية، لتدعيم نظريته في الإقحام البصري، وفيها تنبعث أشعة الضوء من الأمور بدلًا من انبعاثها من العينين. استخدم حُججًا مماثلة لإظهار خطأ جميع من نظرية الانبعاث البصري القديمة التي كان يؤيدها بطليموس وإقليدس (وفيها تنبعث أشعة الضوء من العينين لكي تحدث الإبصار)، وكذلك نظرية إقحام الضوء القديمة التي كان يدعمها أرسطو(وفيها تصدر الأمور جسيمات فيزيائية إلى العينين لكي تُبصر).

أيد الدليل التجريبي معظم المقترحات في كتابه المناظر، وأسس نظرياته في الإبصار، والضوء، واللون، بالإضافة إلى أبحاثه في مبحث المرايا، ومبحث انكسار الضوء. قُدِّم تراثه بالتفصيل من خلال إصلاح كمال الدين الفارسي (متوفي عام 1320) لكتاب المناظر، في كتابه تنقيح المناظر (وهومراجعة لكتاب المناظر لابن الهيثم).

نظر الحسن إلى دراساته الفهمية بوصفها بحثًا عن الحقيقة: فالحقيقة تُطلب لذاتها. وأولئك الذين يشاركون في البحث عن أي شيء لصالحه الخاص، غير مهتمين بالأمور الأخرى. والعثور على الحقيقة أمرًا صعبًا والطريق إليها قاس.

تضمن عمل الحسن على الفرضية القائلة «يتحرك الضوء خلال الأجسام الشفافة في خطوط مستقيمة فقط»، وهوالأمر الذي لم يتمكن من إثباته إلا بعد سنوات من البحث. ونطق «لوحظ هذا بوضوح في الأضواء التي تدخل إلى الغرف المظلمة من خلال الثقوب... وسوف يلاحظ الضوء الداخل بوضوح في الغبار الذي يملأ الهواء». أثبت أيضًا تلك الفرضية من خلال وضع عصا مستقيمة أوخيط مشدود بجوار أشعة الضوء.

استخدم ابن الهيثم الشك الفهمي، مؤكدًا على دور الاتجاه التجريبي، وشرح دور الاستقراء في عملية القياس المنطقي. لقد مضى إلى الحد الذي انتقد فيه أرسطوبسبب نقص مشاركته في منهج الاستقراء، وهوالأمر الذي لا يعتبره ابن الهيثم له أسبقية فقط على القياس، بل هوالمطلب الأساسي للبحث الفهمي الحقيقي.

قُدِّم أيضًا شيئًا مماثلًا لنصل أوكام في كتاب المناظر. على سبيل المثال، بعد إثباته حتى الضوء ينتج من أجسام مضيئة وينبعث أوينعكس منها على العينين، نطق بناءً على ذلك إذا «نظرية الإرسال الخاصة بالأشعة البصرية هي عديمة الفائدة وغير ضرورية». وقد يحدث أيضًا هوأول عالم يتبنى صيغة ما من الممضى الوضعي في منهجه. خط «إننا لا نتجاوز الخبرة، ولا يمكن حتى نكتفي باستخدام المفاهيم الخالصة في تقصي الظواهر الطبيعية»، ولا يمكن الحصول على فهم لتلك الظواهر دون الرياضيات. بعد افتراض حتى الضوء تعبير عن جوهر مادي، فإنه لم يناقش طبيعته أكثر من ذلك، بل ركز أبحاثه على انتشار وتشتت الضوء. كانت خصائص الضوء الوحيدة التي أخذها في الاعتبار، هي تلك التي يمكن معالجتها بالهندسة، ويمكن التحقق منها بالتجربة.

غاليليوغاليلي

أجرى غاليليوباعتباره عالمًا، تجارب كمية تناولت الكثير من الموضوعات. تمكن غاليليومن قياس الوقت بدقة، مستخدمًا الكثير من الأساليب المتنوعة. كان معظم الفهماء في السابق يستخدمون المسافة لوصف سقوط الأجسام، مطبقين الهندسة، والتي كانت موضع ثقة ومستخدمة منذ إقليدس. استخدم غاليليونفسه الأساليب الهندسية في عرض نتائجه. ساعدت الرياضيات الجديدة المتطورة في نجاحات غاليليو، بالإضافة إلى الأدوات والتجارب المصممة بمهارة. في ذلك الوقت، كان فهم الجبر نوعًا آخرًا متطورًا من الرياضيات. سمحت الجبر للعمليات الحسابية حتى تصبح متطورة مثل الحسابات الهندسية. جاز الجبر أيضًا لاكتشافات فهماء مثل غاليليو–بالإضافة إلى نيوتن، وماكسويل، وأينشتاين فيما بعد- حتى تُلخص المعادلات الرياضية. فقد وصفت تلك المعادلات، العلاقات الفيزيائية بطريقة دقيقة ومتسقة ذاتيًا.

تُعتبر «تجربة الكرة والمنحدر» واحدة من الأمثلة البارزة. استخدم غاليليوفي تلك التجربة سطح مائل والكثير من الكرات الفولاذية ذات الأوزان المتنوعة. كان غاليلوقادرًا من خلال هذا التصميم حتى يبطئ من حركة السقوط، ويسجل بدقة مقبولة الأوقات التي مرت فيها كرة فولاذية بعلامات معينة على السطح. دحض غاليليوتأكيد أرسطوعلى حتى الوزن يؤثر على سقوط جسم ما. فوفقًا لنظرية أرسطوفي الأجسام الساقطة، فإن الكرة الفولاذية الأثقل تصل إلى الأرض قبل الكرة الفولاذية الأخف. كانت فرضية غاليليوهي وصول الكرتين إلى الأرض في نفس الوقت.

بخلاف غاليليو، لم يتمكن الكثير من الأشخاص في عصره من قياس فترات زمنية قصيرة بدقة، مثل زمن سقوط جسم ما. قاس غاليليوتلك الفترات الزمنية القصيرة من خلال ابتكاره لآلة بولسيلوجون pulsilogon. وهي آلة ابتُكرت لقياس الزمن باستخدام بندول. كان البندول متزامنًا مع النبض البشري. استخدم ذلك لقياس الزمن الذي مرت فيه الكرات الموزونة بالعلامات التي وضعها على السطح المائل. وجدت قياساته حتى الكرات ذات الأوزان المتنوعة تصل إلى أسفل السطح المائل في نفس الوقت، وتتناسب المسافة المقطوعة مع مربع الزمن المنقضي. لخص الفهماء في ما بعد نتائج غاليليوفي معادلة الأجسام الساقطة.

المراجع

^ ديفيد س. ليندبرغ, Theories of Vision from al-Kindi to Kepler, (Chicago, Univ. of Chicago Pr., 1976), pp. 60–7.
^ Nader El-Bizri, "A Philosophical Perspective on Alhazen’s Optics," Arabic Sciences and Philosophy, Vol. 15, Issue 2 (2005), pp. 189–218 (Cambridge University Press)
^ Nader El-Bizri, "Ibn al-Haytham," in Medieval Science, Technology, and Medicine: An Encyclopedia, eds. Thomas F. Glick, Steven J. Livesey, and Faith Wallis (New York – London: Routledge, 2005), pp. 237–240.
^ Alhazen (Ibn Al-Haytham) Critique of Ptolemy, translated by S. Pines, Actes X Congrès internationale d'histoire des sciences, Vol I Ithaca 1962, as referenced on p.139 of Shmuel Sambursky (ed. 1974) Physical Thought from the Presocratics to the Quantum Physicists (ردمك 0-87663-712-8)
^ Alhazen, translated into English from German by M. Schwarz, from "Abhandlung über das Licht", J. Baarmann (ed. 1882) مجلة الجمعية الشرقية الألمانية Vol 36 as referenced on p.136 by Shmuel Sambursky (1974) Physical thought from the Presocratics to the Quantum Physicists (ردمك 0-87663-712-8)
^ p.136, as quoted by Shmuel Sambursky (1974) Physical thought from the Presocratics to the Quantum Physicists (ردمك 0-87663-712-8)
^ Plott, C. (2000), Global History of Philosophy: The Period of Scholasticism, Motilal Banarsidass, صفحة 462, ISBN CS1 maint: ref=harv (link)
^ Rashed, Roshdi (2007), "The Celestial Kinematics of Ibn al-Haytham", Arabic Sciences and Philosophy, مطبعة جامعة كامبريدج, 17, صفحات 7–55 [19], doi:10.1017/S0957423907000355 CS1 maint: ref=harv (link):
«"In reforming optics he, as it were, adopted ‘‘positivism’’ (before the term was invented): we do not go beyond experience, and we cannot be content to use pure concepts in investigating natural phenomena. Understanding of these cannot be acquired without mathematics. Thus, once he has assumed light is a material substance, Ibn al-Haytham does not discuss its nature further, but confines himself to considering its propagation and diffusion. In his optics ‘‘the smallest parts of light’’, as he calls them, retain only properties that can be treated by geometry and verified by experiment; they lack all sensible qualities except energy."»
^ ابن الهيثم; Smith, A. Mark (2001), Alhacen's Theory of Visual Perception: A Critical Edition, with English Translation and Commentary of the First Three Books of Alhacen's De Aspectibus, the Medieval Latin Version of Ibn al-Haytham's Kitab al-Manazir, DIANE Publishing, صفحات 372 & 408, ISBN CS1 maint: ref=harv (link)
^ Drake, Stillman; Swerdlow, Noel M.; Levere, Trevor Hardly. Essays on Galileo and the history and philosophy of science, Volume 3. Page 22. University of Toronto Press. 1999. (ردمك 978-0-8020-4716-8).
^ Solway, Andrew. Exploring forces and motion. Page 17. The Rosen Publishing Group. 2007. (ردمك 978-1-4042-3747-6)
^ Stewart, James. Redlin, Lothar. Watson, Saleem. College Algebra. Page 562. Cengage Learning. 2008. (ردمك 978-0-495-56521-5)
^ Longair, M.S. Theoretical concepts in physics: an alternative view of theoretical reasoning in physics. Page 37. Cambridge University Press. 2003. (ردمك 978-0-521-52878-8)
^ Schutz, Bernard F. Gravity from the ground up. Page 3. Cambridge University Press. 2003. (ردمك 978-0-521-45506-0)
^ Massachusetts Medical Society, New England Surgical Society. The Boston Medical and Surgical Journal, Volume 125. Page 314. Cupples, Upham & Co. 1891
^ Tiner, John Hudson. Exploring the World of Physics: From Simple Machines to Nuclear Energy. New Leaf Publishing Group. 2006. (ردمك 0-89051-466-6)