تعريف العلم الطبيعي

تعريف العلم الطبيعي

كلية الدراسات الإسلمية والعربية

جامعة شريف هداية الله الإسلاميّة الحكومية

جاكرتا

تعريف العلم الطبيعي   

هذه تعريفات العلماء:

ü       ابن خلدون : علم يبحث في ( الجسم من جهة ما يلحقه من الحركة والسكون,فينظر في الأجسام السماوية والعنصرية وما يتولد عنها-وما يتكون في الأرض - وفي مبدإ الحركة للأجسام(.

ü       ابن سينا : هذا العلم يتناول ( الأجسام الموجودة من حيث هي ومتغيرة ومتحركة ) ويبدون من هذين التعريفين تأثيرات الفكر اليوناني الذي جعل من الحركة الموضوع الأساسيّ للعلم الطبيعي.

ü       أخوان الصفا و بعض المفكرين العرب : العلم الذي يتناول عناصر الموجودات, و أصناف المعادن, وأنواع النباتات, وأجناس الحيوان.

مسا ئل العلم الطبيعي

1.       العناصر وأسبابها

2.       الثقل النوعي

3.       الجاذبية وسقوط الأجسام ومراكر الأثقال

4.       الصوط والضوء والحرارة

5.       المغناطيس وعلم الحيل (الميكانيك).

مآثر العرب في العلم الطبيعي

في مجال العناصرواسبابها

Ø     تأ ثر العرب, في هذا المجال, فلاسفة اليونان. فقد اعتقد النظام, أحد شيوخ المعتزلة, انّ الأجسام تكوّنت من العناصر الأربعة, وانّ بعضها يستحيل الي بعض. ورأي انّ افعال الأجسام كالاحتراق والحرارة والبرودةكامنة فيها بطبيعتها, وهي لا تظهر طالما كان الجسم في حالة التوازن الطبيعي. لكن إذا أخل عامل ما بهذا التوازن, ظهر فعل الجسم الذي كان كامنا فيه.

Ø     ويردّ ابن حزم الأحداث الي أسبابها الطبيعية, ويرفض في كتابه ((القصل في الملل والأهواء والنحل)) ان يكون لها تأثير في أعمال البشر, إلاّ إذا كان المقصود من هذ التأثير تدبيرنا طبيعيا كتدبير الغداء والهواء والماء والحرارة مثال تأثير القمر في المدّ والجزر, والشمس في الحرارة والرطوبة والأجسام والكائنات.

Ø     أسباب العناصر منها :

·     الإنسان ـــ الماء : الإنسان لا يستطيع العيش بدون ماء

·     الإنسان ـــ الهواء :الإنسان لا يستطيع العيش بدون هواء

·     الإنسان ـــ نبات :الإنسان يتخذ النبات مصدر غذاء ,والإنسان استعمل النبات في عدة مجالات مثل:العطور، الملابس، الادويه، الكتب، للتدفئة

·     الإنسان ـــ حيوان : الإنسان يتخذ الحيوان مصدر غذاء ,والإنسان استعمل الحيوان في عدة مجالات مثل: الملبس والأثاث من جلد الحيوانات ,وسائل التنقل، الصيد، سباقات

·     الإنسان ـــ التضاريس :أن الإنسان يغير في شكل التضاريس بواسطة الكسارات

·     حيوان ـــ نبات : إن الحيوان يعتبر الغذاء من النبات والنبات يعتبر الحيوان مصدر غذاء بواسطة السماد

·     التربة ـــ الصخور : تتفتت الصخور نتيجة عملية لتبليه والتعرية وتحولها إلى تربه

·     تربه ـــ ماء:أن الماء يتغلغل في داخل التربة والمكان الطبيعي لوجود الماء هي التربة

·     تربه ـــ ماء ـــ نبات: إن التربة والماء معا يشكلان بيئة ملائمة للنبات

·     ماء ــــ هواء ــــ صخور : إن الماء والهواء عاملان يؤديان إلى تفتت الصخور وتحولها إلى تراب.

Ø     وينكر الغزالي السبابية, ويردّجميع الأفعال الي الله بصفّته الفاعل الأول الذي يفعل بواسطة او بغير واسطة.

 في مجال الثقل النوع

Ø     استند العلماء في ابحاثهم حول هذه المسألة الي مبدأ خرميدس المتعلق بالاجسام العائمة في الماء و توصلوا الي تقديرات قريبة من تقديرات العلم الحديث.

Ø     سند بن علي هو اول من بحث في الثقل النوع.

Ø     كثير من العلماء المشهورين في هذا المجال :

·     البيروني

-       فقد كان طبيعيا كبيرا استخدم قاعدة مبدأ خرميدس حيدا.

·     الخازني

-       توصل الي حساب الثقل النوع لعدد من الاجسام متعمدا أيضا علي مبدأ خرميدس.

Ø     قد توصل الي تقديرات قريبة من تقديرات العلم الحديث :

المادة	تقديرات البيروني	تقديراتالخازني	تقديرات العلم الحديث
الذعب	19,05 – 19,26	19,05	19,26
النحاس	8,83 – 8,92	8,22	8,85
الزئبق	13,56 – 13,74	13,56	13,59
الماء	-	1,00	1,00
ماء البحر	-	1,041	1,027
	-	1,11	1,04 – 1,42

Ø       و يمكننا إعادة هذه الإختلاف إلي :

·     عدم دقة الآلات المستعملة في القياس.

·     إستعمال علماء العرب للماء الطبيعي في تجاربهم.

·     صفاء السوائل موضوع التجربة.

Ø     لبسونان عم اول من اكتشف خاصية الجذب في المغناطيس.

Ø     قد عرف العرب المغناطيس, و ينسب اليهم بعض مؤزخي العلم إستمال الإبرة المغناطيس لأول مرة في التاريخ

في مجال المغناطيس

Ø     ولم يكن العرب هم أول من عرف الخاصية المغناطيسية، فقد عرف أنَ اليونان قد كان أول من اكتشف خاصيَة الجذب في المغناطيس قبلهم.

Ø     المجال المغناطيسي هو مجال متجه (مجال مغناطيسية الأرض توجه إبرة مغناطيسية) ويتسم المجال المغناطيسي عند أي نقطة بصفتين :

·     إتجاهه ويحدده الاتجاه الذي تتخذه إبرة البوصلة فيه،

·      شدته ، ويبينه مدى انصياع الإبرة المغناطيسية لاتخاذ اتجاهه.

Ø      المغناطيسي لها موادّ منها :

·      الحديد

·     والكوبلت

·     والنيكل

Ø     و في هذا المجال امتيازة تاريخية التي استفادها المسلمون أول مرَة من هذه الخاصية هي :

·     في صنع أول بوصلة وذلك بحك الإبرة على المغناطيس ثم وضعها فوق إناء فيه ماء بحيث تطفو على عودين صغيرين من الخشب فتتجه الإبرة نحو الشمال, تعد "البوصلة kompas))هي أحد الاختراعات الحاسمة في تاريخ الحضارة الإسلامية، وهي سميت في المراجع الأجنبية ، وكان الإنسان يعتمد في رحلاته الاستكشافية، في البر أو البحر على التطلع إلى السماء لمعرفة الاتجاهات الأربعـة ففي النهار يراقب الشمس واتجاه الظل وفي الليل يراقب النجوم ولكن كثيراً ما كانت الظروف الجوية تخذله، وخاصة في البحار التي تكثر فيها السحب والغيوم وتنعدم الرؤية، فكان ذلك يحد من نشاطه وحركته، ومن هنا كان اختراع الإبرة المغناطيسية فتحاً جديداً في مسيرة عصره.

في مجال الصوت

Ø     اهتم الفلاسفة العرب بالبحث في الصوت، وألموا بالمعلومات الأساسية فيه، وكيفية انتقالها واختلاف بعضها عن بعض، وتناولوا كذلك بالبحث موضوعات يتناولها الآن علم الأصوات الحديث، وإن كانت أبحاثهم تفتقر إلى المعالجة الرياضية.

Ø     ذكرهابن سينا في الصوت أنّه ينتج عن تموج الهواء دفعة وبقوة وسرعة، وسبب التموج عنده ما يسميه بالقرع والقلع؛ أي ما نسميه الآن بالتضاغط والتخلخل.

Ø     ذكر إخوان الصفا (القرن الرابع الهجري، العاشر الميلادي) في رسائلهم موجزًا شاملاً في علم الأصوات وضمنوا هذه الرسائل خلاصة للآراء التي سبقتهم منذ عهد فيثاغورث (ت 503ق.م). عرَّفوا

Ø     الصوت بأنه "قرع يحدث في الهواء نتيجة تصادم الأجسام، وذلك لأن الهواء لشدة لطافته، وسرعة حركة أجزائه، يتخلل الأجسام كلها، فإذا صدم جسم جسمًا آخر، انسل ذلك الهواء من بينهما وتدافع وتموَّج إلى جميع الجهات وحدث من حركته شكل كروي، واتسع كما تتسع القارورة من نفخ الزَّجَّاج (صانع الزجاج) فيها. وكلما اتسع ذلك الشكل ضعفت حركته وتموجه إلى أن يسكن ويضحمل".
وقد قسموا الأصوات إلى أنواع منها:

·     الجهير،

·     والخفيف

·     و الحاد

·     والغليظ، وعزوا ذلك إلى طبيعة الأجسام التي تصدر عنها هذه الأصوات، وإلى قوة تموج الأصوات بسببها. وفي اهتزاز الأوتار الصوتية وقفوا علي العلاقة الكائنة بين طول الوتر وغلظه وقوة شدّه أو توتره، وهذه التقسيمات التي صنفوا إليها الأصوات، تتفق وتقسيم الأصوات في العلم الحديث من حيث الجهر والهمس والشدة والرخاوة.

Ø     رسالة لابن سينا بعنوان أسباب حدوث الحروف. وقد قسّمها إلى ستة فصول؛

·     الأول في سبب حدوث الصوت،

·     والثاني في سبب حدوث الحروف،

·     والثالث في تشريح الحنجرة واللسان،

·     والرابع في الأسباب الجزئية لحرف من حروف العرب،

·     والخامس في الحروف الشبيهة بهذه الحروف وليست في لغة العرب،

·     والسادس في أن هذه الحروف من أي الحركات غير المنطقية قد تُسمع.

ابن الهيثام ( 354-450 ه \ 956-1039 م)

التعريف بابن الهيثام:

1.      حياته

Ø     اسمه أبو على الحسن البصرى, ولد فى البصرة سنة 956 م و نشأ فى أسرة ذات مكانة سياسية.

Ø     انتقل ابن الهيثم إلى القاهرة حيث عاش معظم حياته، وهناك ذكر أنه بعلمه بالرياضيات يمكنه تنظيم فيضانات النيل. عندئذ، أمره الخليفة الفاطمي الحاكم بأمر الله بتنفيذ أفكاره تلك. إلا أن ابن الهيثم صُدم سريعًا باستحالة تنفيذ أفكاره، وعدل عنها، وخوفًا على حياته إدعى الجنون

Ø     بعد وفات الحاكم , لجأ ابن هيثام إلى الجامع الأزهر يكتب و يألف حتى وفاته

2.      مؤلفاته

Ø     قال ديبور إن ابن الهيثام من أهم علماء العرب فى الرياضيات و الطبييعيات فى القرون الوسطى, عمل على العلوم الفلسفة و الطبيعية و الفلكية و الرياضية, و قرأ كتب خاصة اليونان.

Ø       و ألف كتب كثيرة منها: (المناظر), ( الجامع فى أصول الحساب), (تحليل المسائل الهندسية),)تحليل المسائل الهندسية), ( المساحة على جهة الأصول), ( مراكز الأثقال), (هيئة العالم), (أصول الكواكب), (حركة القمر)

كتاب المناظر

Ø     يعتبر أهم كتاب فى القرون الوسطى, بين ابن الهيثام فيها بسبع مقالات و هي: ( كيفية الإبصار بالجملة), (المعانى التى يدركها البصر و عللها و كيفية إدراكها), (أغلاط البصر فيما يدركه و علله), (كيفية إدراك البصر بالانعكاس عن الأجسام الصقيلة), (الخيالات و الصور التي ترى في الأجسام الصقيلة), ( أغلاط البصر في ما يدركه بالانعكاس و عللها), و (كيفية إدرااك البصر بالانعطاف).

Ø     يحتوي هذا الكتاب حول انعكاس الضوء على المرايا الكروية، ما زالت تعرف باسم "مسألة ابن الهيثم".

‌أ.     الغاية من وضع الكتاب:

Ø     دفع لجميع الاراء السابقة مثل رأي  أرسطو أنه قال إن الإبصار يكون من صورة ترد إلى البصر من المبصر, و رأي بطليميوس الذي قال إن الإبصار يكون بشعاع يخرج من البصر إلى المبصر.

‌ب.  أهم البحوث و الاراء الواردة في هذا الكتاب:

Ø     يحتوى هذا الكتاب عددا كثيرا من البحوث و الاراء التى تركت أثرا كبيرا في علم البصريات, و جعلته علما قائما على قواعد و أصول صحيحة, منها:

1)    طبيعة الضوء:

Ø     يرى ابن الهيثام أن الضوء يتألف من أشعة لها طول و عرض و لكنه لا يهبط إلى الأرض إذا وجه نحو الفضاء. و هو نوعان:

·          ذاتى, يصدر عن الأ جسام المضيئة بذاتها كالشمش و النار

·          عرضي, يصدر عن الأجسام العاكسة لضوء غيرها كالقمر و المرأة

Ø     لتأكيد تعريف الضوء أنه حرارة نارية من جميع النقاط على سطوح الأجسام المضيئة بذاتها كالشمش على سموت خطوط مستقيمة إذا كان الوسط متجانسا لجأ ابن الهيثام الى اختبارات كثيرة.

2)    الانعكاس:

Ø     يرى ابن الهيثام أن الضوء يرتد عند وقوعه على الأجسام الكثيفة, و هذه طريقة انعكاسه:

·          إذا كان سطح الجسم الكثيف خشنا, ارتدت الأشعة الضوئية في جميع الاتجاهات الممكنة انطلاقا من ذلك السطح و استضاء المكان حوله.

·          إذا كان سطح الجسم الكثيف صقيلا, ارتدت الأشعة الضوئية في اتجاه واحد محدد. و يقع هذا وفق القوانين الاتية:

-         إذا سقط الشعاع الضوئي على السطح بشكل عمودي فإنه ينعكس على نفسه

-         إذا سقط بشكل مائل فإنه يرتد بشكل مائل إلى الجهة المقابلة

-         إن الشعاع الساقط و الشعاع المنعكس و الخط العمودي القائم في نقطة السقوط كلها في سطح هندسي واحد.

3)    الانعطاف أو الانكسار

·        حدث انعطاف الضوء عند مرور الأشعة الضوئية من وسط مشف إلى مشف وسط اخر:

-     إذا مرّت الأشعة الضوئية من المشف الألطف إلى المشف الأغلظ انعطفت إلى جهة العمود

-     إذا مرّت من المشف الأغلظ إلى المشف الألطف انعطفت إلى خلاف جهة العمود

-     إذا مرت عمودية من وسط معين إلى وسط غير متجانس فإن الانعطاف يكون معدوما

-     إن الشعاع الساقط و المنعطف و الخط العمودي القائم في نقطة السقوط, هي كلها في هندسي واحد

·        من هنا أشار ابن الهيشم إلى تأثير ذلك في رؤيتنا الكواكب والنجوم

·        و أشار كذالك أن سرع الضوء في المشف الألطف أعظم من المشف الأغلظ, و قال هذا سبب الانعطاف.

4)    تشريح العين

Ø     العين البشرية كما نعلم جميعا من اهم الاعضاء فى جسم الانسان اذ بدونها يصبح الانسان غير قادر على التعامل والتفاعل مع بيئته المحيطة به بسهولة وسنتعرف الان على العين البشرية.

Ø     وتحدث  ابن الهيثم عن  تشريح أقسام العين و شكل تركيبها>

Ø     و أقسام العين عنده هي:

·     الشحمية البيضاء (sclerotique) أي بياض العينو و تسمى الملتحمة وهي الطبقة الخارجية للعين وتتكون من نسيج ضام قوي غير شفاف لحماية العين - الصُلبة لا تمتص الضوء بل تعكسه ولهذا لونها أبيض- تلف الصُلبة معظم كرة العين إلا الجزء الأمامي الذي هو قرنية العين الشفافة. لذالك كانت معظم العين

·     العنبية (choroide) أي الحدقة و هي الطبقة التي تقع بين صُلبة العين وشبكية العين. شكلها كرة صغيرة جوفاء مملوءة برطوية رقيقة وشفافة تسمى الرطوبة البيضاءز  ووظيفتها الأساسية هي دعم شبكية العين وتوفير الغذاء والأوكسجين لهاز

·     البؤبؤ (pupille)  أو إنسان العين. وهو ثقب في وسط العنبية ينفذ النور من خلاله إلى الأقسام الداخلية من العين وتُوسع بؤبؤ العين حسب كمية الضوء - ففي الظلام يتوسع بؤبؤ العين للسماح لأكبر كمية من الضوء الدخول للعين لتسهيل الرؤية - و عندما يكون الضوء ساطع يتضيق بؤبؤ العين لتكون الرؤية واضحة و ليست مشوشة.

·     القرنية  (cornee) وتغطي مقدمة العنيبة. وهي شفافة ولا تحتوى على أوعية دموية حيث أنها تأخذ ما تحتاجه من الأكسوجين مباشرة من الهواء والغذاء عن طريق الترشيح من الخلط المائي . ولها الغرفة الأمامية Anterior Chamber - والغرفة الخلفية Posterior Chamber الغرفة الأمامية هي الفراغ الواقع بين القرنية والقزحية - والغرفة الخلفية هي الفراغ الواقع بين عدسة العين و القزحية

·     الجليدية. وهي كرة رطبة متماسكة وتقسم إلى قسمين : أمامي و يحتوي الرطوبة الجليد ية أو السائل المائيَ  ( Humeur aqueuse)وخلفي وفيه الرطوبة الزجاجية أو السائل الزجاجيَ (Humeur vitree)

Ø  هاهي صورة الشكل التي شرح بها ابن الهيثم تركيب العين

5)  الإبصـــــــــــــــــــــــــــار وحدوث الرؤية :

Ø  قال أصحاب التعليم, وعلى رأسهم بطليموس, إن الرؤية تحدث بواسطة أشعة بصرية تنبعث من العين إلى الجسم  المرئي,وخالفهم في ذلك أصحاب الطبيعة, وعلى رأسهم أرسطو, فقالوا بنظرية الورود, أي بانعكاس شبح الجسم المبصر إلى العين. وتوزع العلماء و الفلاسفة بين هذين الرأيين, وشاعت نظرية بطليموس وجماعته بين العلماء البصريات, إلى أن جاء ابن الهيثم, فاخالفها وخطأها بقوله: إن شعاع البصر إما أن يكون جسما ( ماديا ) أولا:

·        فإن كان جسما, فإننا إذانظرنا إلى السماء, ورأينا الكواكب, فقد خرج من البصر جسم ملأ ما بين اللأرض والسماء دون أن ينقص من البصر شيء. وهذا قول في غاية الاستحالة.

·        وإن لم يكن جسما, ا, فكيف أحس بعملية الإبصار؟ والإحساس لا يكون إلا بتأثر الأعضاء الجسمية المادية بأجسام مادية أخرى.

Ø     فالإبصار,في رأي ابن الهيثم,إنمايكون بتأثير الضوء يقع على الأشياء فتتبعث منها, في جميع الاتجاهات, أطياف دقيقة تدخل العين عبر ثقب النبية و تنطبع على الشبكية بعد مرورها بطبقات العين المختلفة,فتؤثر في عصب الإبصر. وبهذا يكون ابن الهيثم قد قال إن للضوء وجودا ذاتيا مستقلا عن وجود العين, وإن العين جهاز مستقبل للنور لا مولد له. وقد لاحظ ابن الهيثم, أن انطباع صورة الجسم المرئي في العين يستمر, بعض الأحيان,هنيهة بعد انصراف البصر عنه, وأعاد ذلك إلى أثر الضوء واللون فيها.

6)       الأخطاء والأوهام البصرية :

Ø      أعاد ابن الهيثم الأوهام والأخطاء البصرية الى أسباب كثيرة, منها:

·        أسباب ألية في العين ذاتها, كمرضها.

·        أسباب في الشيء المبصر, كصغر حجمه.

·        خلل في شروط الابصار, كتعب العين, أو قلة الضوء.

·        نقص في المعرفة المتعلقة بالتذكر, كأن تلمح شخصا لمحة سريعة فتظن أنه زيد, بينما هو عمرو.

·        أخطاء في تخيل, كأن ترى نورا في الليل فوق مكان عال, فتظن أنه لجم.

·        أخطاء في القياس, كأن تنطر الى القمر فتظن أنه أكبر الأجزام السماوية وأشدها نورا.

·        أخطاء في الحدس, كأن نقارن بين بعد الجسمين عنّا. فقد يبدوا عنّا , أن الأقرب هو الأبعد و الأبعد هو الأقرب, لأننا نحد في هذه حالة مقدار البعيدعنّا ونظرنا الى الشمس أوالقمر, اختلف علينا الأبعاد, وبدا لنا القريب بعيدا والبعيد قربا.

7)       الغرفة المظلمة :

Ø     تحدث ابن الهيثم عن غرفة المظلمة ذات الثقب.

Ø     وقال ان الثعلب عندما يكون ضيّقا, فان أشعة الضرء الآتية من الخارج الى داخل الغرفة عبر الثعلب نشكل مخروطين متقابلين رأسهما في الثعلب, كذالك أشار الى علاقة بين سعة الثقب و ضيقه وبين ظهور الصورة ووضوحها, ويبدو انّه عرف انقلاب الصورة في هذه الحالة.

Ø     هذا بالاضافة الى بحوث وآراء قيمة في تكبير العدسات, وفي امتزاج الألوان والدوّامة, وفي تفسير قوس قزح والهالة والفجر والشفق.

1.    اتجاه ابن الهيثم العقلي و أسلوبه في البحث

Ø     يعرض ابن الهيثم منهاجه العقلي فيقول :( لم أزل منذ عهد الصبا, مُرَوِّيًا في اعتقادات الناس المختلفة  فكنت مشككاً في جميعه , مؤمناً بأن الحق  واحد , وأن الاختلاف فيه إنما هو من جهة السلوك إليه ). ويتابع رسم منهجه معتنقاً أسلوب أرسطوا في التفكير (فرأيت أني لا اصل إلى الحق  إلّا من آراء يكون عنصرها الأمور الحسية , وصورتها  الأمور العقلية . فلم أجد ذلك إلّا في ما قرَّره أرسطوطاليس ).

Ø     ونستخلص من خلال كتاب (المناظر) وأبحاث  ابن الهيثم الصفات العلمية  التالية :

‌أ.         الفضول العلمي و التجرّد

‌ب.      الإيمان بوحدة الحقيقة

‌ج.      الشكّ المنهجي

‌د.       الواقعية

‌ه.      الاعتماد على المراقبة الحسّيّة في تعليل الظواهر الطبيعية

‌و.       اللحوء إلى التجربة و الإختبار

‌ز.        القياس العقلي

‌ح.      الإستقراء

‌ط.    المقابلة و التمثيل

‌ي.      الإستنتاج أو الإستدلال

2.       الأثر الذي تركه ابن الهيثم :

Ø     أنشأ ابن الهيثم علم الضوء على أسس صحيحة، ساهمت في تطويره و انعكست نتائجها على غيره من العلوم و خاصة الفلك و الطبيعة.

Ø     لم يكن تأثير ابن الهيثم كبيرا في الشرق لانشغال المسلمين بالتصوف وبسبب تصريحه بالشك بعكس أوروبا حيث سادت آراؤه بعد نقل كتبه إلى اللاتنية، وخاصة (( المناظر ))، في أواخر القرن الثاني عشر للميلاد. فظهرت آثارها في أبحاث روجر بيكون المتوفى سنة 1294 م والذي كان يعجب من الذين يريدون البحث في الفلسفة دون معرفة اللغة العربية. وفي أبحاث كبلر الفلكية المتوفى سنة 1630 وغيرهما. وهذا ما دفع جورج سارطون إلى اعتبار ابن الهيثم أعظم علماء الطبيعة والبصريات في القرون الوسطى.