منو

فیزیک و متافیزیک - بخش دوم

: فيزيك و متافيزيك - بخش دوم :

فيزيك و متافيزيك - بخش دوم

نويسنده : ايان باربور

مترجم: پيروز فطورچى

بخش نخست مقاله را در اينجا مطالعه نماييد.

بنابراين، چگونه مفاهيم فيزيك كوانتومى به واقعيت جهان مربوط مى‏شود؟ ديدگاههاى‏مختلف درباره جايگاه «نظريه‏ها» در علم، تعبير و تفسير متفاوتى از نظريه كوانتوم مى‏كنند.

1. اصالت واقع كلاسيك: نيوتن و تقريبا تمام فيزيكدانان قرن نوزدهم، نظريه‏ها را توصيفات‏«طبيعت‏»، آن‏گونه كه فى نفسه و مستقل از مشاهده‏گر تحقق دارد، تلقى مى‏كردند. فضا [ مكان]،زمان، جرم، و ساير «كيفيات اوليه‏» (37) خواص همه اشياى واقعى‏اند. مدلهاى مفهومى، نسخه‏بدلهايى از جهانند كه ما را قادر مى‏سازند تا ساختار مشاهده‏ناپذير جهان را با اصطلاحات مانوس‏كلاسيك مجسم كنيم. اينشتين اين سنت را با پافشارى بر اين نكته ادامه داد كه يك توصيف كامل از سيستم اتمى، مستلزم مشخص كردن متغيرهاى كلاسيك «مكان - زمانى‏» است كه حالت‏آن را به گونه‏اى عينى و غيرمبهم، تعيين كند. او بر آن بود كه چون نظريه كوانتوم چنين نيست‏پس نظريه‏اى ناقص است و عاقبت‏به‏وسيله نظريه‏اى كه انتظارهاى كلاسيك را تحقق بخشد،كنار گذاشته خواهد شد.

2. ابزارانگارى: (38)

مطابق اين راى، نظريه‏ها ساخته‏هاى مفيد بشر و تمهيدهايى براى‏محاسبه‏اند (39) كه جهت مرتبط كردن مشاهدات و انجام پيش‏بينيها به كار مى‏آيند. آنها همچنين‏ابزارهايى عملى براى دستيابى به كنترل فنى شمرده مى‏شوند. مبناى داورى درباره آنها، مفيدبودنشان در به ثمر رساندن اين اهداف است، نه مطابقت آنها با واقعيت (كه براى ما امرى‏دست‏نيافتنى است). مدلها، مجعولهايى تخيلى‏اند (40) كه موقتا براى ساختن نظريه‏ها استفاده‏مى‏شوند و پس از آن مى‏توان آنها را كنار نهاد; آنها بازنمودهاى (41) حقيقى جهان نيستند. اگرچه‏مى‏توانيم از معادلات كوانتومى براى پيش‏بينى پديده‏هاى مشاهده‏پذير استفاده كنيم، امانمى‏توانيم در ميان مشاهداتمان از اتم سخن بگوييم.

اغلب چنين پنداشته مى‏شود كه بور قاعدتا بايد ابزارگرا باشد، زيرا او در بحث طولانى باانيشتين، اصالت واقع كلاسيك را رد كرده است. اما آنچه او واقعا گفت، آن است كه مفاهيم‏كلاسيك را نمى‏توان بدون ابهام براى تشريح سيستمهاى اتمى موجود به كار برد. از مفاهيم‏كلاسيك فقط مى‏توان براى توضيح پديده‏هاى مشاهده‏پذير، در موقعيتهاى ويژه آزمايشگاهى‏استفاده كرد. ما نمى‏توانيم جهان را آن گونه كه «فى نفسه‏» تحقق دارد، جداى از تاثير متقابل ما باآن، مجسم كنيم. بور، به ميزان زيادى با نقد طرفداران ابزارانگارى از اصالت واقع كلاسيك موافق‏بود ولى او به‏طور مشخص از ابزارانگارى حمايت نمى‏كرد و با تحليل دقيق‏تر به‏نظر مى‏رسد كه اوگزينه سومى را اختيار كرده باشد.

3. اصالت واقع نقادانه: (42)

قايلين به اصالت واقع نقادانه، نظريه‏ها را بازنمودهايى ناتمام ازجنبه‏هاى محدود جهان، آن‏گونه كه با ما در كنش متقابلند، تلقى مى‏كنند. نظريه‏ها به ما اجازه‏مى‏دهند تا جنبه‏هاى مختلف جهان را كه در موقعيتهاى گوناگون آزمايشگاهى آشكار مى‏شوند،به يكديگر مرتبط كنيم. از نظر حاميان اصالت واقع نقادانه، مدلها، اگرچه انتزاعى و گزينشى‏اند امابراى مجسم كردن ساختارهاى جهان كه موجب اين كنشهاى متقابلند، كوششهايى ضرورى به‏حساب مى‏آيند. در اين نگرش، هدف علم، فهم است نه كنترل. تاييد پيش‏بينيها آزمونى است‏براى فهم معتبر (43) ولى خود پيش‏بينى، هدف علم نيست.

بخوبى مى‏توان ادعا كرد كه بور - اگرچه نوشته‏هاى او همواره واضح نبوده است - صورتى ازاصالت واقع نقادانه را پذيرفته بود. او در بحث‏با انيشتين، واقعيت الكترون‏ها يا اتم‏ها را انكارنكرد، بلكه مدعى بود كه آنها از آن رسته اشيايى نيستند كه توصيفات فضا - زمانى كلاسيك راپذيرند. وى پديدارشناسى (44) « ماخ‏» (45) را كه واقعيت اتم‏ها را مورد ترديد قرار مى‏داد، نپذيرفت.«هنرى فولس‏»، (46) اين بحث را چنين خلاصه مى‏كند: «او [بور] چارچوب كلاسيك را كنار گذاشت‏و استنباط واقع‏گرايانه را درباره توصيف علمى طبيعت‏حفظ نمود. آنچه او طرد مى‏كند اصالت‏واقع نيست، بلكه تعبير كلاسيك آن است.»[4] بور، واقعيت‏سيستم اتمى را كه با سيستم‏مشاهده‏گر در برهم كنش است، فرض مسلم گرفت. در قبال تعبيرهاى ذهن‏گرا (47) از نظريه‏كوانتوم كه مشاهده را يك برهم كنش ذهنى - فيزيكى (48) تلقى مى‏كنند، بور از برهم كنشهاى‏فيزيكى ميان سيستمهاى ابزارى و اتمى، در وضعيت كامل آزمايشگاهى، سخن مى‏گويد.به‏علاوه، «موج و ذره‏» يا «اندازه حركت و موقعيت مكانى‏» يا ديگر وصفهاى مكمل، حتى اگر هم‏بروشنى قابل اطلاق نباشند، بر يك شى‏ء واحد صدق مى‏كنند. آنها از نمودهاى متفاوت سيستم‏اتمى واحد حكايت مى‏كنند. «فولس‏» مى‏نويسد:

«بور احتجاج مى‏كند كه اين‏گونه باز نمودها، انتزاعهايى هستند كه در امكان توصيف يك‏پديده به‏عنوان كنش متقابل ميان سيستمهاى مشاهده‏گر و سيستمهاى اتمى، نقشى حياتى‏ايفا مى‏كنند، اما نمى‏توانند خواص يك واقعيت مستقل را تصوير كنند .... ما مى‏توانيم چنين‏واقعيتى را به حسب توانايى آن براى ايجاد برهم كنشهاى گوناگون توصيف كنيم - برهم كنشهايى‏كه نظريه مذكور، آنها را تامين‏كننده شواهد مكمل درباره شى‏ء عين واجد قلمداد مى‏كند.[5]بور نگرش اصالت واقع كلاسيك را كه براساس آن، جهان دربردارنده موجوداتى با خواص‏معين كلاسيك است، نپذيرفت. ولى با وجود اين، بر آن بود كه جهانى واقعى وجود دارد كه دركنش متقابل، توانايى ايجاد پديده‏هاى مشاهده‏پذير را داراست. فولس كتاب خود را درباره بور بااين نتيجه‏گيرى به پايان مى‏رساند:

«هستى‏شناسى (49) اى كه اين نحوه تعبير و تفسير از پيام "بور" مستلزم آن است، اشياى‏فيزيكى را نه مطابق با چارچوب كلاسيك و از راه خواص معين كه با خواص پديده‏ها مطابقند،بلكه از طريق توان آنها براى ظاهر شدن در نمودهاى گوناگون پديده‏ها، توصيف مى‏كند.بدين‏ترتيب در چارچوب مكمليت، حفظ استنباط واقع‏گرايانه و پذيرفتن كامل بودن نظريه‏كوانتوم فقط با تجديد نظر در فهم ما از ماهيت‏يك واقعيت مستقل فيزيكى و اينكه ما چگونه‏مى‏توانيم آن را بشناسيم، ممكن است.»[6]

كوتاه سخن اينكه ما بايد اكيدا جدايى قاطع بين مشاهده‏گر و شى‏ء مشاهده‏شده را كه درفيزيك كلاسيك فرض مى‏شد، انكار كنيم. براساس نظريه كوانتوم، مشاهده‏گر همواره يك‏شريك و سهيم به حساب مى‏آيد.

در مكمليت، استفاده از يك مدل، استفاده از مدلهاى ديگر را محدود مى‏سازد. مدلها،بازنمودهاى نمادين (سمبوليك) از وجوه واقعيت متعاملند كه نمى‏توانند منحصرا بر وفق‏شباهتهايى كه با تجربه روزمره دارند، مجسم شوند. آنها صرفا به‏طور كاملا غيرمستقيم، با جهان‏اتمى و يا با پديده‏هاى مشاهده‏پذير، مربوط‏اند. ولى ما مجبور نيستيم ابزارانگارى‏اى را بپذيريم‏كه نظريه‏ها و مدلها را ابزارهاى فكرى و عملى مفيدى مى‏انگارد كه درباره جهان چيزى به مانمى‏گويند.

خود بور پيشنهاد كرد كه ايده مكمليت قابل بسط به ساير پديده‏هايى است كه با دو نوع مدل،تحليل‏پذيرند، مانند: مدلهاى «مكانيستى و ارگانيك‏» (50) در زيست‏شناسى; مدلهاى‏«رفتارگرايانه و درون نگرانه‏» (51) در روان‏شناسى; مدلهاى «جبر» و «اختيار» در فلسفه; يا مدلهاى‏«عدل الهى و «عشق الهى‏» در الهيات. بعضى نويسندگان پا را فراتر نهاده و از مكمليت «علم‏» و«دين‏» سخن مى‏گويند. بدين‏سان «سى.اى. كولسون‏» (52) پس از تشريح دوگانگى موج - ذره وتعميم بور از آن، علم و دين را «توضيح‏هاى مكمل درباره واقعيت‏» مى‏نامد.[7]من به اين‏گونه استعمال گسترده از اصطلاح مزبور، با ديده شك مى‏نگرم. در زير چند شرط رابراى به كار بردن مفهوم مكمليت مطرح مى‏كنم:[8]

1. مدلها بايد فقط در صورتى مكمل يكديگر ناميده شوند كه به يك موجود واحد و يك گونه‏واحد منطقى اشاره كنند. موج و ذره، مدلهايى براى يك موجود منفرد (مثلا يك الكترون) در يك‏موقعيت منفرد (مثلا در يك آزمايش دو شكاف) به‏شمار مى‏آيند. آنها هر دو در يك سطح‏منطقى قرار دارند و قبلا در يك شعبه از علم استعمال شده‏اند. اين شرايط در مورد علم و دين‏صدق نمى‏كند. آن دو، نوعا در موقعيت‏هايى متفاوت پديد مى‏آيند و در زندگى انسان وظايف‏مختلفى را به انجام مى‏رسانند.[9] ازاين‏رو، من علم و دين را زبانهاى بديل (53) مى‏دانم و اصطلاح‏مكمليت را به مدلهاى مربوط به يك گونه واحد منطقى و در چارچوب يك زبان خاص، محدودمى‏كنم; نظير مدلهاى «انسان‏وار» و «غيرانسان‏وار» براى خداوند.

است و نه‏«استدلالى‏». (55) بايد دلايل مستقلى براى ارزش دو مدل بديل و يا مجموعه‏هايى از ساختها درحوزه ديگر وجود داشته باشد. نمى‏توان فرض كرد كه مدلهاى مفيد در فيزيك، در ساير رشته‏هانيز ثمربخش باشند.

3. مكمليت، هيچ توجهى را براى پذيرش غيرنقادانه حصرهاى دووجهى (56) فراهم نمى‏آورد.اين اصطلاح را نمى‏توان براى اجتناب از پرداختن به ناهماهنگيها يا «وتو» كردن جست‏وجوى‏وحدت، به كار برد. درباره ويژگى متناقض‏نما (57) در دوگانگى موج - ذره نبايد مبالغه شود. مانمى‏گوييم كه يك الكترون هم موج است و هم ذره، بلكه مى‏گوييم رفتارى موج‏گونه و ذره‏وار ازخود نشان مى‏دهد. به‏علاوه، ما يك فرماليزم رياضى وحدت‏يافته در اختيار داريم كه لااقل، پيش‏بينى‏هايى احتمالى را فراهم مى‏آورد، حتى اگر تلاشهاى گذشته، هيچ نظريه‏اى را بهتر ازنظريه كوانتوم در طابقت‏با داده‏ها به دست نداده باشد، ما نمى‏توانيم تحقيق براى مدلهاى‏وحدت بخش جديد را طرد كنيم. انسجام (58) ، حتى اگر با اعتراف به محدوديتهاى زبان و تفكربشرى تعديل شده باشد، همواره در سراسر پژوهش انديشه‏مندانه به‏صورت يك آرمان باقى‏مى‏ماند.

پى‏نوشتها:

1- متن مقاله بخشى از فصل هفتم كتاب دين و علم: مسائل تاريخى و معاصر نوشته ايان باربور است كه درسال 1997 منتشر شده است. اين كتاب آخرين و مهمترين اثر باربور در زمينه مباحث علم و دين است كه در پژوهشگاه‏فرهنگ و انديشه اسلامى در دست ترجمه به فارسى است و بزودى منتشر خواهد شد.

2- quarks ،دسته‏اى از بنيادى‏ترين اجزاى مفروض ماده. (م).

3- observer and observed ،در جريان هر مشاهده سه امر تشخيص داده مى‏شود: (الف) عمل مشاهده، (ب) مشاهده‏گر [ل ناظر]، و (ج) شى‏ء مشاهده‏شده. ارتباط اين سه با يكديگر، هم در فلسفه و هم در تعابير ارائه‏شده از فيزيك‏نوين، محل بحث و گفت‏وگوست. (م).

4- . chance and law

5- . psrts and wholes

6- . Epistemology

7- . absolute

8- . Primary qualities

9- . Mass

10- . Velocity

11- . objective

12- . Reductionistic

،به‏معناى پيروى از مكتبى است‏به‏نام Deism كه در اواسط قرن شانزدهم ميلادى در انگلستان ظاهر شد.اين مكتب متاثر از پيشرفتهاى علم، نيروى عقل را در رسيدن به خداوند كافى مى‏دانست و جهان را همچون ماشينى مى‏پنداشت كه خداوند، طراح آن است. پيروان اين نظر، دين والهيات مبتنى بر وحى را منكر بودند و از دين و الهيات‏طبيعى و يا به تعبيرى عقلانى طرفدارى مى‏كردند. (م).

14- . Conceptual Schemes

15- electromagnetic theory ،در دهه 1860 ميلادى، فيزكدانى به‏نام مكسول، (Maxwell) توانست از راه توصيف‏رياضى، نيروهاى الكتريكى و مغناطيسى را در نظريه‏اى واحد، با عنوان «نظريه الكترومغناطيس‏» تلفيق كند. (م) .

16- Kenetic theory of gases ،نظريه‏اى كه درصدد است‏با بيانى رياضى، رفتار گازها را براساس حركات اجزاى اتمى ومولكولى آنها توضيح دهد. (م).

17- thermodyan mics ،اين اصطلاح كه از دو واژه يونانى، يكى به‏معناى حرارت و ديگرى حركت، تركيب شده است،بيانگر قوانين و روابط بين حرارت و حركت مولكول‏ها بويژه مولكولهاى گاز است. (م)

18- Continuous media ،فيزيكدانان قرن نوزدهم براى توجيه انتشار امواج نور و به‏طوركلى امواج الكترومغناطيس درفضا، به نوعى واسطه و ميانجى به نام «اثير» قايل شدند كه ساختارى پيوسته داشت و آنها را محمل انتشار آن امواج‏مى‏پنداشتند. البته ناروا بودن اين فرض كه ناشى از قياس امواج الكترومغناطيس (از جمله نور) با امواج صوتى بود، بعداروشن شد. (م).

19- Photoelectric effect ،اثر فتوالكتريك به جريانى الكتريكى كه به‏واسطه تاثير انرژى نور از راه جدا كردن الكترون‏هااز سطح فلزات ايجاد مى‏شود، اطلاق مى‏گردد. انيشتين در مقاله‏اى (1905) درباره اثر فتوالكتريك، اين فرضيه را مطرح‏ساخت كه نور متشكل از ذراتى منفصل است. تا قبل از انيشتين اغلب فيزيكدانان مى‏پنداشتند كه نور صرفا پديده‏اى‏موج‏گونه است، ولى فرضيه انيشتين مستلزم آن بود كه نور جريانى است از ذرات كه از بسته‏هاى مجزا و كوچك انرژى كه‏بعدا فوتون ناميده شدند، تشكيل شده است. با استفاده از اين ايده، او معادله‏اى را براى اثر فتوالكتريك تنظيم كرد كه‏نهايتا در سالهاى 1923 - 1924 تاييد و اثبات شد. (م).

20- Photon ،كوچكترين واحد تشكيل‏دهنده نور كه فاقد بار الكتريكى و جرم است.

21- Phase ،تابعى رياضى است كه مختص معادله‏هاى مربوط به حركت موج است.

22- Momentum ،حاصل ضرب جرم در سرعت هر جسم متحرك را اندازه حركت آن مى‏نامند.

23- Wave functions ،تابع موج، تابعى است رياضى كه در نظريه كوانتوم براى نشان دادن وضعيت‏يك سيستم فيزيكى‏و محاسبه احتمال وقوع يك رويداد (مثلا تابش يك فوتون از يك اتم) در زمان اندازه‏گيرى، به كار مى‏رود. (م).

24- Super position of states ،در مكانيك كوانتومى، اصلى وجود دارد به‏نام «اصل تركيب‏» كه مطابق آن، امكانهاى(وضعيتهاى محتمل) كوانتومى مى‏توانند با يكديگر آميخته شوند و «تركيبى از وضعيتها» را كه خود وضعيتى جديداست، پديد آورند. (م).

25- Probability distribution ،مفهومى است اساسى در نظريه احتمالات، به‏معناى تخصيصى احتمالات به‏مجموعه‏اى از رويدادها كه به يكديگر مرتبطند. (م).

26- Probability waves ،امواجى هستند كه احتمال وجود يك ذره را (مثلا الكترون) در نقطه‏اى از فضا (مثلا فضاى‏پيرامون هسته) بيان مى‏كنند. اين امواج در مكانيك كوانتومى، داراى هويتى مادى و متعارف نيستند بلكه صرفا كيفيت انتشار احتمالات را نشان مى‏دهند. (م).

27- Quantum field theory ،نظريه‏اى است كه در نتيجه اعمال نظريه كوانتوم در مورد رفتار يك ميدان، نظير ميدان‏الكترومغناطيس، حاصل شده است. اين نظريه نقشى اساسى در درك نيروهاى بنيادى حاكم بر قلمرو مادون اتمى‏داشته است. (م).

28- . electromaghetic interactions

29- . Subnuclear interactions

30- Quantum chromodymantics ،نظريه‏اى نوين است كه توصيف برهم كنشهاى قوى بين كوارك‏ها و گلوئون‏ها(ذراتى كوانتومى كه عامل پيوند مستحكم كوارك‏ها بر يكديگرند) را بر عهده دارد. عنوان اختصارى اين نظريه‏« QCD »است. (م).

31- . Complementarity principle

32- . Subject

33- . Object

34- از ديدگاه كانت آنچه ما ازجهان مى‏دانيم آن است كه با قالبهاى مفهومى و ذهنى خود فهميده‏ايم. ازاين‏رو، آنچه‏مى‏يابيم عوارض معرفتى جهان است نه خود جهان، آن‏گونه كه هست. (م).

35- . Word in itself

36- . Conceptual Molds

37- Primary qualities ،جان لاك (1632 - 1704) فيلسوف انگليسى براى هر شى‏ء فيزيكى دو دسته كيفيات مطرح‏كرد: 1. كيفيات اوليه: مانند شكل معين، اندازه معين و .... كه هر شى‏ء فيزيكى از آنها برخوردار است، خواه كسى آنها رادرك كند يا نه. 2. كيفيات ثانويه: نظير طعم، رنگ، بو، و .... كه وجود آنها مشروط به حضور نيرويى درك‏كننده و اندامهاى‏حسى است. (م).

38- Instrumentalism

39- Calculating

40- Imaginative fictions

41- Representations

42- Critical realism

43- Valid understanding

44- Phenomenalism

45- Ernst mach

46- Henry folse

47- Subjectivist

48- Mental - physical

49- Ontology

50- Mechanistic and organic models ،در مدلهاى مكانيستى، موجودات زنده بسان «ماشينهاى پيچيده‏اى‏» كه‏چيزى جز مجموع اجزا نيستند، در نظر گرفته مى‏شوند و براساس قوانين فيزيكى و شيميايى تشريح پذيرند. اما درمدلهاى ارگانيك، آنچه ارائه مى‏شود يك كل يكپارچه به‏نام ارگانيزم است كه داراى سلسله مراتبى از سطوح مختلف نظم‏است. اين كل سازمان يافته، چيزى بيشتر و فراتر از مجموع اجزاست و صرفا با قوانين فيزيكى و شيميايى نمى‏توان آن راتشريح كرد. (م).

51- Behavioristic and instropesti models ،رفتارگرايى و درون‏نگرى دو مدل و شيوه در روان‏شناسى است.براساس درون‏نگرى، حالتهاى درونى و فرآيندهاى ذهنى انسان، موضوع اصلى تحقيقات روان‏شناسى را تشكيل‏مى‏دهد. اما در رفتارگرايى، بررسى و مشاهده «رفتار» بويژه از راه آزمونهاى «محرك و پاسخ‏» نقش اصلى را بر عهده دارند.(م).

52- C. A. Coulson

53- alternative languages

54- analogical

55- inferential

56- Dichotomies ،يعنى تقسيمهاى ثنايى، كه محصول اين تقسيمها، در قالب قضايايى كه در علم منطق به قضاياى‏منفصله مانعة الجمع و حقيقه شهرت دارند، بيان مى‏شود. مانند اين قضيه: عدد يا زوج است‏يا فرد.

57- Paradoxical

58- Coherence

منبع :فصلنامه ذهن ، شماره 1