در كتاب‌ها به نحو حكايت و تاريخ خوانده‌ايم كه مساحت سطح زمين چه‌قدر است اما از اصل كلى و ضابطه‌ی علمى آن كه برهان واقعى آنست آگاه نبوده‌ايم، اكنون بدان آشنا شده‌ايم. بسيار شايسته است كه آن اصول استخراج شوند و به‌ترتيب حروف تهجّى نگاشته آيند و به همين‌سان قضاياى يقينى و ضوابط حقيقى ايقانى كه در پيش داریم. علم شريف هيئت مبتنى بر قضاياى هندسى است كه به هيچ‌وجه سهل‌انگارى و مسامحه و تقريب و تخمين در آن راه ندارد، و همه‌ی دانشمندان به‌درستى و استوارى آن اذعان دارند.
اشاره: نوشته‌ای که پیش رو دارید اقتباسی از ابتدای درس 107 علامه حسن‌زاده آملی است که در کتاب «دروس هئیت و دیگر رشته‌های ریاضی» به رشته‌ی تحریر درآمده است. علامه حسن‌زاده از جمله چهره‌های نادر و فاخر بودند که علاوه بر توجه ویژه‌ای که به طبیعیات و فلسفه‌ی طبیعی داشتند، نسبت به علوم دقیقه نیز بی‌تفاوت نبودند. شوق ایشان در مقام یک شخصیت برتر حوزوی در پیگیری مسائل علمی و دانش‌جویی در حیطه‌ی علوم محض، آکنده از آوای شورمندانه‌ای است که در دل هر طالب علمی، شعله‌ای می‌افروزد. در آنچه خواهید خواند، نیک مشخص است که جان این عالم ذوالفنون نه تنها از بررسی مسائل علوم ملول نمی‌شود بلکه مجدانه امیدوار است.
***
در هر رشته دانش آن چيزى كه يك پژوهنده و كاونده راستين را بكار آيد، بدست آوردن اصول كلى در مسائل آن رشته‌ی دانش است. آن اصول در حقيقت براهين مسائل‌اند . مثلا در كتاب‌ها به نحو حكايت و تاريخ خوانده‌ايم كه مساحت سطح زمين چه‌قدر است اما از اصل كلى و ضابطه‌ی علمى آن كه برهان واقعى آنست آگاه نبوده‌ايم، اكنون بدان آشنا شده‌ايم. بسيار شايسته است كه آن اصول استخراج شوند و به‌ترتيب حروف تهجّى نگاشته آيند و به همين‌سان قضاياى يقينى و ضوابط حقيقى ايقانى كه در پيش داریم. علم شريف هيئت مبتنى بر قضاياى هندسى است كه به هيچ‌وجه سهل‌انگارى و مسامحه و تقريب و تخمين در آن راه ندارد، و همه‌ی دانشمندان به‌درستى و استوارى آن اذعان دارند.
بسم الله الرحمن الرحيم
الحمد لله رب العالمين
سبحان من تحيرت العقول في أفلاك ملكوته
(الامام على عليه‌السلام)
سپاس خداى سبحان را كه ما را به كتاب كريمش، قرآن فرقان آشنا فرمود. درود بر همه‌ی فرستادگانش به‌ويژه بر خاتم و دودمانش كه چنان سراج منير را بما عطا فرمود. و بعد، اين رساله در بيان «فلك رياضى و فلك مجسّم» و مسائل چند متفرع بر آن به قلم اين كم‌ترين، حسن حسن‌زاده آملى، به رشته نوشته درآمده است. اميد است كه هوشمندگزين و دانش‌پژوه راستين را نيك به‌كار آيد، و نگارنده را اثرى شايسته و بايسته به‌يادگار باشد .كريمه‌ی «كُلٌّ فِي فَلَكٍ يَسْبَحُون» را بر سر او نهاده‌ايم، و آن را بدين نام خوانده‌ايم. و به نُه فلك -اعنى به نُه مدار، كه نُه فصل مراد است- اتّساق و انتظام يافت. ذلك تقدير العزيز العليم.
فلك اول:
قوله سبحانه: «وَ هُوَ الَّذِي خَلَقَ اللَّيْلَ وَالنَّهَارَ وَالشَّمْسَ وَالْقَمَرَ كُلٌّ فِي فَلَكٍ يَسْبَحُون».
(الانبياء 34)
و قوله تعالى شأنه: «لاَ الشَّمْسُ يَنْبَغي لَها أَنْ تُدْرِکَ الْقَمَرَ وَ لاَ اللَّيْلُ سابِقُ النَّهارِ وَ کُلٌّ في فَلَکٍ يَسْبَحُون»
(يس 41)
بحث از فلك هم در طبيعيات و الهيات فلسفه به‌ميان آمده است، و هم در كتب هيئت، و هر يك را در اثبات آن نظرى خاص است كه گفته آيد.
اما در طبيعيات فلسفه يكبار براى اثبات محدّد الجهات بحث از فلك را پيش كشيده‌اند كه ماهيت و صورت آن چيست، و يكبار براى اثبات محرك اجرام علوى كه ستارگانند. سپس مسائلى متفرع بر اثبات افلاك در الهيات فلسفه ذكر كرده‌اند.
اما در علم هيئت غرض و نظر اولى از افلاك، فقط مدارات و دوائر است. پس از آن براى تسهيل در تفهيم انواع حركات كواكب، افلاك مجسّمه يعنى آسمان‌هاى جسمانى تصوير كرده‌اند. و در حقيقت بحث از افلاك مجسّمه در كتب هيئت، دخيل و استطرادى است نه اصيل و استقلالى. و به تعبيرى بحث از افلاك مجسّمه در علم هيئت، نظير بحث از الفاظ در علم منطق است.
بيان: اما بيان اثبات محدَّدالجهات در طبيعيات اين كه مراد آنان از جهات دو جهت طبيعى: «عِلْو مطلق و سِفْل مطلق» است كه از آن دو تعبير به فوق و تحت -يعنى بالا و پايين- می‌شود. و مقصود آنان از سفل مطلق، زمين و مركز آن است. و مقصود از علو مطلق مقابل آن است كه فلك نهم است كه آن را جسم كه محيط بر عالم جسم و جسمانى مى‌دانند كه مركز كره‌ی زمين مركز آنست. فلك نهم را محددالجهات و فلك‌الأفلاك و معدل‌النهار و فلك اطلس نيز گويند.
بعد از اثبات دو جهت طبيعى، چهار جهت ديگر نيز بر آن دو متفرع مى‌شوند كه مجموع را جهات شش‌گانه گويند. مثلا قامت شخص انسانى كه به نحو طبيعى ايستاده است، شش جهت بالا و پايين و راست و چپ و پيش و پس از آن اعتبار مى‌شوند.
محدَّد به معنى تحديد و تعيين‌كننده است. و اثبات محدَّدالجهات بدين سبب پيش آمده است كه اجسام ثقيل چون سنگ و گِل مثلا به‌سوى زمين -يعنى پایين- مى‌آيند. و اجسام خفيف چون دود و بخار مثلا به‌سوى آسمان -يعنى بالا- مى‌روند . آيا زمين آنچه را كه از جنس خود او ثقيل است به‌سوى خود مى‌كشد، و آنچه را كه خفيف است به سمت مقابلش دفع مى‌كند؟ و يا اینکه چون زمين هر چه را كه ثقيل است به سوى خود مى‌كشد، لازمه‌ی اين جاذبه اين است كه قهرا أشياء خفيفه به‌سوى بالا دفع شوند؟ و يا جسم خاصى به نام آسمان و فلك و محدّدالجهات هرچه را كه سبك است به‌سوى خود مى‌كشاند، و هرچه را كه سنگين است به‌سوى مركزش كه مركز زمين و سفل مطلق است پرت مى‌كند؟ هر يك از اين آراء يادشده را قائلى است.
شيخ رئيس در فصل سيزدهم و چهاردهم مقالت سوم طبيعيات شفا، و نيز در آغاز نمط دوم اشارات قائل به فلك محدّدالجهات شده است. بدين معنى كه محددالجهات فلكى متوازى‌الثَّخَن است كه محيط بر همه اجرام و افلاك است و مركز آن مركز زمين است كه سفل مطلق است. و اين محدَّدالجهات است كه اجسام خفيف را به‌سوى خود مى‌كشد، و اجسام ثقيل را از خود دور مى‌كند كه به‌سوى مركزش دفع مى‌نمايد، و حركت اولاى شبانه‌روزى از اوست.
ولكن اثبات محددالجهات آنگاه درست آيد كه فرود آمدن اشيا سنگين را از فراز به نشيب به قوه‌ی جاذبه‌ی زمين اسناد ندهيم، و حال اينکه «ثابت بن قره» از دانشمندان بزرگ پيشين (متوفى 288 هـ . ق) قائل به جاذبه‌ی زمين بوده است؛ گويد :
اگر فرض كنيم زمين متلاشى و پراكنده شود و اجزاى آن را رها كنند همه ميل به‌سوى يكديگر مى كنند و هرجا به يكديگر رسيدند مى‌ايستند.
اين نظر ثابت را متأله سبزوارى در شرح اسماء در بند ششم آن (يا من استقرت الأرضون باذنه) (ص53، ط1 ناصرى) نقل كرده است. و بعد از ثابت به چند قرن، اسحاق نيوتن نيز قائل به قوه‌ی جاذبه‌ی ارض شده است كه امروز همگان بر آن متفق‌اند.
شايد در بادى نظر اين سؤال پيش آيد كه اگر هبوط و سقوط اجسام بسوى زمين از قوه‌ی جاذبه‌ی زمين است پس چرا به عكس شعله آتش و اَبر و دود و بخار مثلا از زمين گريزانند و به‌سوى بالا شتابان مى‌روند؟
جواب اين است كه اين مواد در حقيقت ميل به بالا ندارند، و به‌سوى بالا رفتن آن‌ها در واقع از قوه‌ی جاذبه‌ی زمين است. بدين بيان كه اجسام باهم تزاحم دارند، يعنى دو جسم در يك مكان نگنجند بلكه يكى ديگرى را دفع و رد مى‌كند تا خود حائز آن مكان شود. مى‌دانيم كه برودت سبب تكثيف هوا و حرارت موجب تخفيف آن است. هواى سرد آكنده و فشرده و سنگين است، و هواى گرم باز و پراكنده و سبك. قوه‌ی جاذبه، جسم سنگين را به حكم جنسيت تجاذب، بيشتر بسوى خود جذب مى‌كند. حال چون هواى سنگين به فشار به‌سوى زمين جذب مى‌شود لاجرم هواى سبك را از مكانش به فشار دفع مى‌كند و دور مى‌نمايد و جاى او را مى‌گيرد. پس اين رفتن هواى سبك بسوى بالا در واقع پرت‌كردن هواى سنگين، او را بدان‌سوى است، و انسان گمان مى‌كند كه بخار و شعله و مانند آن‌ها به‌سوى بالا شتابان روان و از زمين گريزانند. و به‌همين سبب است كه اشيا خفيفه از زير آب به بالا مى‌آيند كه در واقع چون آب سنگين‌تر از آن‌ها است، آن‌ها را به سوى بالا دفع مى‌كند.
به‌صورت تمثيل و تنظير در نظر بگيريد دو كفه‌ی ترازو را، هرگاه سنگى به وزن يك سير در يك كفه‌ی آن بنهيم به حكم فعل جاذبيت به‌سوى زمين مى‌آيد، و كفه‌ی ديگر خالى بالا مى‌رود، در اين حال اگر سنگى به وزن يك كيلو در آن كفه تهى بنهيم به‌سبب زيادت فعل جاذبيت به حسب زيادت ماده، به سرعت بسوى زمين هبوط مى‌كند، و آن كفه‌ی ديگر به‌سبب قلّت وزن آن به‌همان سرعت به بالا صعود مى‌نمايد.
با محقَّق‌بودن قوه‌ی جاذبه‌ی زمين نيازى براى اثبات فلكى مجسّم به‌نام محدَّدالجهات نيست. اما اثبات افلاك براى حركات مختلف كواكب كه در كتب فلاسفه آمده است، حقيقت امر اين است كه مأخذ عقيدت آنان، فرضيه‌ی افلاك مجسمه اهل هيئت است كه به تفصيل گفته آيد.