מידה לפי מידה: היסטוריה מוזיקלית של המדע
תומאס לבנסון
סיימון ושוסטר
מדע ומוזיקה שניהם זקוקים לכלים. מהשרשור הנפוץ הזה, תומס לוונסון שוזר שטיח קיר מרתק, פנורמה צבעונית של התפתחות מדעית ומוזיקלית לאורך שלוש אלפי שנים, החל מפיתגורס וסדנאות האלכימאים ועד יו יו מא ומעבדת המדיה ב- MIT. למרות היקפו, אין זה עניין יבש של אינטרס אקדמי גרידא; הוא מלא בסיפורים נפלאים, רישומים ביוגרפיים ודיווחים על אופן פעולתם של הדברים. לווינסון כל כך סקרן ונלהב מנושאיו שהוא מעורר עניין של הקורא, בין אם הוא מספר לנו כיצד קטסיוביוס מאלכסנדריה בנה את האיבר הראשון סביב 270 לפני הספירה - הוא התאים משאבת מים מפליז שהמציא כדי לכבות שריפות - או מדוע מחשבים, לא משנה כמה חזק, לעולם לא יוכל לחזות את מזג האוויר מעבר לחודש הבא.
זוהי היסטוריה אקלקטית, יותר סובייקטיבית מאשר מקיפה, שמטרתה יותר להראות כיצד מדענים ומלחינים חושבים על עיסוקם מאשר לקטלג את יצירותיהם. הוא מלא באנקדוטה, בפירוט עלום, בעיכול סקרן, נותן תחושה כיצד ההיסטוריה באמת מתרחשת. מההיסטוריה של משקפי הראייה, למשל, אנו למדים ש"פטרארך רכש את זוגו בעשור האחרון לחייו, מתישהו באמצע שנות ה -60. " אולם אנשי מדע מהמאה ה -14, שהוקדשו לחשיפת האל באמצעות התבוננות בטבע, חשדו: "לפעמים, בהינתן עדשות שנעשו בצורה לא טובה, משקפי ראייה היו מעוותים צורות, או משנים את הצבעים שעין בלתי-מוסתרת תגלה. המסקנה הייתה ברורה: משקפי ראייה מרמים. העין ומשפילה את הפונקציה המרכזית של החזון - לראות את האמת ישירות. תחבולות כאלה היו שייכות למעוררים, ולא לאלה שעסקיהם היה להתחקות אחר עדויות האלוקי באמצעות המדע. "
השימוש במדע בכדי לדעת את סדר הדברים האמיתי, או האלוהי, ניתן לייחס לפיתגורס במאה השישית לפני הספירה. "התגלית שקיבלה את הפיתגורס הייתה כי האוקטבה ומרווחים אחרים שכמו האוקטבה נשמעה הרמונית וחלקה התרחשה לא פשוט במקרה אך כאילו על ידי עיצוב. פיתגורס נזקף לזכותו בעת ההכרה שיש קשר עמוק בין מתמטיקה, מספרים וצליל: הוא גילה שהמרווחים הבסיסיים במוזיקה נוצרו על ידי היחס המושלם בין אורכי המיתר או הצינור. משמש להפקת הערות. " בתצפית זו ראו היוונים יקום, ותיארו את התנועות המסודרות של כוכבי הלכת במספרים שהפכו ל"מוזיקת הכדורים ". "הפיתגוראים לא היו מדענים; הם חיפשו קסמים במספרים", כותב ליוונסון. "אבל עדיין, כאן מתחיל המדע."
לפני שהופיע במשהו כמו צורתו המודרנית, עיצב המדע על ידי הפילוסופיה של אריסטו, כללי הנסתר של האלכימיה וסמכות הכנסייה. ליוונסון רואה את המדע המודרני המתעורר באמצע המאה ה -13, בפריס, שם פרנסיסקני משכיל אוקספורד, רוג'ר בייקון, טען כי ניתן לענות על שאלות על הטבע באמצעות התבוננות, ולא רק באמצעות הפנייה לתנ"ך. אם רצה לדעת, למשל, האם שני חלקי הצמח המושתל שומרים על נשמתם האישית, ניתן היה להסיק שהם עושים זאת על ידי התבוננות בפירות שהם נושאים. "ההשראה של בייקון הייתה להכיר בכך שיודע את אלוהים ניתן למצוא בספר הטבע", כותב ליוונסון.
בייקון למד אופטיקה ויצר כמה עדשות מגדלות קטנות של טיפות זכוכית, אך זה לקח כמה מאות שנים עד שהטלסקופ של גלילאו והמיקרוסקופ של ליוונהוק ניפצו את דרכי הראייה. בעוד השימוש של גלילאו בטלסקופ למציאת עובדות חדשות בטבע הביא את זעמו של הכנסייה ברומא, ליוונהוק נולד בהולנד הסובלנית יותר באותה השנה (1632) שהאינקוויזיציה ניסתה לגנות את גלילאו.
חקירותיו של ליוונהוק על העולם המיקרוסקופי הבלתי נראה, הגדירו מחדש את טבעה של האמת. "העין של ימי הביניים, עינו של רוג'ר בייקון, הייתה פאסיבית", כותב ליוונסון. "בייקון התבונן במה שעבר לנגד עיניו ונעצר כשראה מספיק כדי להכיר את ידו של אלוהים בטבע." ליוונהוק הפך לאקספרימנטליסט כמו גם לצופה, ונכנס באופן פעיל לעולם שהכלי מכשיר חשף.
עם אייזק ניוטון, חיפוש המדען אחר סדר בטבע הגיע לשיאים חדשים. עם קבוצה של חוקי טבע המתבטאים במתמטיקה, ניוטון יכול היה לסקור את היקום ולקוות לראות את עיצוב האל, "הסיבה הראשונה". אולם, כפי שמציין לווינסון, אלוהיו של ניוטון היה נמצא בטבע ובחוקיו, כבר לא דרכם, והדבר הביא לשינוי עמוק במדע עצמו: "גברים מימי הביניים יכלו להפסיק כשהם השיגו את האובייקט שלהם, כשהם לא ראה מזל. לסוג המדען החדש והמודרני לא היה מזל כזה; [מדע זה] ... דרש מהם להמשיך ולחפש ראיות חדשות שיאשרו או יפריזו את רעיונותיהם ... ללא סוף באופק. "
ניוטון ובני דורו השיגו שיטה להכרת הטבע שנראתה אלגנטית ובטוחה. במוזיקה תחושת סדר זו הובאה לשלמות ביצירותיו של יוהאן סבסטיאן באך. אך כשם שהמאה ה -19 תחליף את הסדר הנשגב של באך בהרמוניות והדיסקים המתנגשים של בטהובן, הוודאות בהוראתו של ניוטון הייתה לפנות מקום למתמטיקה ומדע חדש של אי ודאות, תורת קוונטים וכאוס.
היקף השינוי מוצג על ידי ליוונסון בשתי אנקדוטות חושפניות. בתחילת המאה ה -19 ניבא האסטרונום הצרפתי פייר סימון דה לפלאס כי המדע "יחבק באותה נוסחה את תנועותיהם של גופי היקום הגדולים ביותר ואלה של האטום הקל ביותר." וכשנשאל על ידי נפוליאון מדוע השאיר את האל מחוץ למשוואותיו, הגיב לפלס, "אין לי צורך בהשערה זו." אבל בסוף המאה, המתמטיקאי הצרפתי אנרי פוינקארה היה מסיק, "לא רק שהמדע אינו יכול ללמד אותנו את טבעם של דברים, אלא ששום דבר אינו מסוגל ללמדנו אותם. אם אלוהים היה יודע זאת, הוא לא יכול היה למצוא את מילים לבטא את זה. "
פוינקרה הרוויחה את הזכות לומר זאת, כביכול, על ידי הוכחה מתמטית כי המשוואות של ניוטון לתנועה פלנטרית, בזמן שהם עבדו עבור כדור הארץ והירח (שהיה עד כמה שניוטון לקח אותם) לעולם לא יוכלו לעבוד אפילו עבור שלושה גופים שמימיים, בואו לבד את כל המערכת הפלנטרית. "איננו יכולים לדעת את כל העובדות, " טען פואנקרה, "וצריך לבחור באלו הראויים להיכרות."
מדענים ומלחינים למוזיקה כאחד, אומר ליוונסון, עדיין עוסקים בחיפוש פיתגורס אחר סדר מופשט - בין אם התגלה באופן מדעי בטבע ובין אם הומצא על ידי מוחו של המלחין. נראה שיש הבדל גדול בין סדרים כאלה, בין גילוי והמצאה, מציאות ודמיון, אמת ויופי. אבל לב הסיפור של לבנסון הוא הסחף האיטי והיציב, מאז ניוטון, של ההבחנה הברורה הזו.
אחרי דבריו של פוינקארה הגיעה במהרה הכרה בקרב הפיזיקאים והפילוסופים של המאה הנוכחית כי סודות הטבע היו זמינים רק לנו באופן סלקטיבי - וסובייקטיבי. תורת היחסות של איינשטיין קשרה את הידע למבט הפרטי של הצופה. עקרון הוודאות של הייזנברג הראה שאף אחד לא יכול לדעת הן את המיקום והן את המהירות של חלקיק אטומי, שכן במדידת אחד שינית את השני. באופן דומה נמצא כי האור מופיע כגל או כחלקיק תלוי באופן נמדדתו.
כל זה, טוען ליוונסון, היה מרומז בניצחונות המוקדמים של גלילאו וליוונהוק. "טלסקופים ומיקרוסקופים, " הוא כותב, "לא רק מרחיבים את הראייה האנושית. הם מצמצמים אותו, מגבילים את שדה הראיה. ליוונהוק, מצמצם למיקרובים ששוחים במים בברקלסה מרי, יכלו לראות עיר בטיפה אחת, אבל לא הבריכה עצמה. "
בסופו של דבר, תצפית מסוג זה מובילה לנקודה שנעלמת, הנקודה בה איננו יכולים לדעת הכל ועלינו לבחור מה כדאי לדעת. וכאן Levenson רואה את הקשר העמוק ביותר בין מדע למוזיקה. המבחן של קטע מוזיקה הוא היופי שלה; ביקום שבו האמת תלויה בבחירתנו בעובדות, זה עשוי להיות גם המבחן הטוב ביותר של תיאוריה מדעית.
בעיניי איינשטיין, מדווח ליוונסון, תיאוריה יכולה להיות יפה מכדי להיות שקרית: האפיגרם המפורסם ביותר של איינשטיין הושאל על ידי השאלה מה יעשה אם המדידות של אור הכוכב המתכופף בזמן ליקוי החמה של שנת 1919 סותרות את תורת היחסות הכללית שלו. הוא אמר, "אז הייתי מרחם על האדון הטוב. התיאוריה נכונה."
פול טרכטמן הוא סופר פרילנסר הממוקם בניו מקסיקו הכפרית.
