فیزیك و متافیزیك
نظریة كوانتوم 1. اصالت واقع كلاسیك: 2. ابزارانگاری: 3. اصالت واقع نقادانه:
دربارة ارتباط مفاهیم فیزیك كوانتومی با واقعیت جهان و نیز جایگاه نظریهها در علم، دیدگاههای اصالت واقع كلاسیك، ابزارانگاری و اصالت واقع نقادانه، تعبیر و تفسیرهای گوناگونی را ارائه دادهاند. در این نوشتار، «ایان باربور» همچون دیگر طرفداران اصالت واقعنقادانه قایل است كه براساس نظریه كوانتوم، مشاهدهگر همواره در روند مشاهده، شریك و سهیم است و مرز قاطعی میان مشاهدهگر و شی مشاهده شده وجود ندارد. وی به كارگیری ایدة مُكملیت درباره علم و دین را نقد میكند.
فیزیك، مطالعة ساختارها و فرآیندهای اساسی تغییر و تحول در ماده و انرژی است. از آنجا كه فیزیك با پایینترین سطوح سازمان، سر و كار دارد و دقیقترین معادلههای ریاضی را به كار میگیرد، بهنظر میرسد در مقایسه با سایر علوم، از مسائل مورد علاقة دین دربارة حیات، ذهن و هستی انسان دورتر باشد، اما اهمیت تاریخی و معاصر فیزیك بسیار است. زیرا فیزیك، اولین علم دقیق و سیستماتیك [= منظم] به شمار میآید و بسیاری از مسلمات آن، توسط علوم اخذ شده است. روشهای فیزیك بهمثابة سرمشقهای مطلوبی برای علوم دیگر مدنظر بوده است. همچنین فیزیك تأثیر زیادی بر فلسفه و الهیات نهاده است.
از این گذشته، اگرچه فیزیكدانان فقط موجودات فاقد حیات را مطالعه میكنند، ولی امروزه نگاه آنها متوجه موجوداتی است كه به قلمروهایی گوناگون دارند: از «كواركها» و «اتمها» تا «كریستالهای جامد»، «سیارهها» و «كهكشانها» - و از جمله، شالودة فیزیكی ارگانیزمهای زنده. هماكنون در حوزة فیزیك، ما با مسائلی دربارة «مشاهدهگر و مشاهدهشده»، «تصادف و قانون» و «اجزا و كلها» مواجهایم. 
1. معرفتشناسی نیوتنی، رئالیستی [واقعگرایانه] بود. همه بر این باور بودند كه نظریهها، جهان را چنانكه فی نفسه هست به گونهای بركنار و مستقل از «مشاهدهگر» توضیح میدهند. فضا و زمان، چارچوبهایی مطلق انگاشته میشد كه درون آنها تمام رویدادها بدون ارجاع به مشاهدهگر، گنجانده شده است. «كیفیات اولیه» مانند «جرم» و «سرعت» كه با زبان ریاضی قابل بیان است، ویژگیهای عینی جهان واقعی محسوب میشد.
2. فیزیك نیوتنی، نظرگاه موحبیتی داشت. اصولاً چنین تلقی میشد كه آیندة هر سیستم از مادة متحرك را از روی شناخت دقیق وضعیت حاضر آن میتوان پیشبینی كرد. بهنظر میآمد تمام جهان، از كوچكترین ذرات تا دورترین سیاره زیر نفوذ و سیطرة قوانینی تغییرناپذیر و یكسانند.
3. دیدگاه نیوتنی در این برداشت كه: رفتار كوچكترین «اجزا»، یعنی ذرات سازنده، تعیینكنندة رفتار «كل» است، نگرشی تحویلگرایانه بود. براساس این نگرش، «تغییر و تحول»، عبارت است از بازآرایی اجزا كه خود آن اجزا بدون تغییر باقی میمانند. در اینجا از طبیعت، تصویری جذاب و مقتدر، بسان ماشینی قانونمند، ترسیم میشد؛ تصویری كه رشد علم و اندیشة غرب را بشدت متأثر ساخت. این دیدگاه كه به جهان همچون مكانیسم یك ساعت مینگریست، به نگرشی «دئیستی»[= خداباوری طبیعی] دربارة خداوند منجر شد كه او را ساعتسازی میدانست كه ساز و كار جهان را طرح و سپس آن را به حال خود رها كرده است.
قرن هیجدهم شاهد گسترش بیشتر مكانیك نیوتنی بود. در فیزیك قرن نوزدهم انواع نوینی از طرحهای مفهومی، از جمله «نظریة الكترو مغناطیس» و «نظریة جنبشی گازها» ارائه شده بود، ولی فرضیههای اساسی مذكور بدون تغییر باقی ماندند. چنین بهنظر میآمد كه تمامی قوانین، نه از نظر مكانیك ذرات، لااقل از نظر قوانین حاكم، بر چند نوع از ذرات و میدانها دست یافتنی است. در نظریة جنبشی و ترمودینامیك، رفتار گازها براساس احتمال تشریح میشد، ولی این شیوه را فقط تسهیلی برای امر محاسبه قلمداد میكردند. همه بر آن بودند كه حركت تمامی مولكولهای گاز، دقیقاً با قوانین مكانیكی معین شده است، ولی چون محاسبة این حركات بسیار دشوار و پیچیده است، ما میتوانیم از قوانین آماری برای پیشبینی رفتار میانگین گروههای عظیم مولكولها استفاده كنیم.
هر سه فرض مذكور - یعنی «اصالت واقع [رئالیسم]»، «موجبیت» و «تحویل گرایی» - از ناحیة فیزیك قرن بیستم مورد معارضه قرار گرفته است. تغییرهای رخداده در مفاهیم و مسلمات، آنچنان عظیم بود كه تعجبی ندارد اگر «كوهن» آن را بهعنوان نمونهای بارز از یك انقلاب عظیم و یك تغییر «سرمشق» به كار ببرد. در اینجا نظریة «كوانتوم» را بررسی میكنیم.
از باب نمونه، فرض كنید یك دسته از الكترونها به سمت دو شكاف موازی كه در یك پردة فلزی قرار دارند، گسیل شدهاند و با یك صفحة عكاسی كه چند سانتیمتر پشت پرده قرار داده شده، برخورد میكنند. هر الكترون بهصورت یك نقطه ریز بر روی فیلم ثبت میشود و به مثابة ذرهای كه به آنجا رسیده باشد بهنظر میآید و چنانچه «بار» و «جرم» الكترون تقسیمناپذیر باشد، قاعدتاً احتمال میرود فقط از یكی از دو شكاف عبور كرده باشد. با وجود این، نقاطی كه بر روی فیلم میافتد، الگویی تداخلی را از نوارهای موازی، نشان میدهند كه تنها در صورتی توضیح دادنی است كه فرض شود یك «موج» از دو شكاف عبور كرده است و همین دوگانگی موج - ذره، در سرتاسر فیزیك اتمی یافت میشود، ولی یك فرمالیزم وحدانی ریاضی میتواند بهوجود آید كه امكان پیشبینی رویدادهای مشاهدهشده را بهصورت آماری فراهم آورد. این فرمالیزم ریاضی، «توابع موج» را برای آمیزهای از امكانها یعنی «تركیبی از حالتها» به دست میدهد. میتوان احتمال برخورد یك الكترون را به هر نقطة مفروض، محاسبه كرد. اما در «توزیع احتمال» مورد محاسبه، نقطة دقیقی كه یك الكترون خاص به آن اصابت خواهد نمود، قابل پیشبینی نیست.
به همین ترتیب در نظریة كوانتوم، هیچ مدل وحدتیافتهای از اتم پیدا نشده است. مدل اولیة بور دربارة اتم به سادگی قابل تصویر و تجسم بود: الكترونهای ذرهوار در حركت خود پیرامون هسته، به مانند یك منظومة شمسی كوچك، از مدارهایی تبعیت میكنند. ولی «اتم» در نظریة كوانتوم بههیچوجه قابل تصویر و تصور نیست. ممكن است كسی بكوشد تا الگوهای «موجهای احتمال» را كه فضای پیرامون «هسته» را پر كردهاند، شبیه نوسانهای یك سمفونی سهبعدی از اصوات موسیقیایی كه پیچیدگی حیرتانگیزی دارند، تصور كند؛ ولی این تمثیل كمك زیادی به ما نمیكند، «اتم» در دسترسِ مشاهدة مستقیم قرار ندارد و بر وفق «كیفیات حسی»، قابل تصور نیست؛ حتی نمیتوان آن را براساس مفاهیم كلاسیك نظیر «فضا»، «زمان» و «علیت» به گونهای منسجم توضیح داد. رفتارشی بسیار خُرد با رفتار اشیای تجربة روزمره، متفاوت است. ما میتوانیم آنچه را در آزمایشها رخ میدهد با «معادلات آماری» توضیح دهیم، ولی نمیتوانیم صفات كلاسیك مأنوس را به ساكنان جهان اتمی نسبت دهیم.
در بسط و توسعهایی كه طی سالهای اخیر در نظریة كوانتوم، به سمت قلمروهای هستهای و مادون هستهای حاصل شده است، خصلت «احتمالی» نظریة اولیة كوانتوم، همچنان محفوظ، مانده است. نظریة میدان كوانتومی، تعمیمی است از نظریة كوانتوم كه با نظریة نسبیت خاص، هماهنگ و منسجم است. از این نظریه با موفقیت بسیار در برهم كنشهای الكترومغناطیس و برهم كنشهای مادون هستهای (كرومودینامیك كوانتومی یا نظریة كوارك) و نظریة الكترو ضعیف، بهرهبرداری شده است.اجازه دهید چالشی را كه نظریة كوانتوم در قبال اصالت واقع ابراز كرده است، دنبال كنیم.
نیلزبور از بهكارگیری مدلهای موج و ذره و دیگر زوجها از مجموعههای مفاهیم متضاد، حمایت میكرد. بحث بور دربارة آنچه او آن را «اصل مكملیت» نامید، چند موضوع را شامل شد. بور تأكید داشت كه سخن ما دربارة یك «سیستم اتمی» باید همواره به یك آرایش آزمایشگاهی مربوط باشد؛ ما هرگز نمیتوانیم دربارة یك سیستم اتمی به تنهایی و «فی نفسه» سخن بگوییم. ما باید تأثیر متقابل بین ذهن عالم و عین معلوم را در هر آزمایشی مد نظر قرار دهیم. نمیتوان هیچ خط فاصل دقیقی بین روند مشاهده و شیء مشاهده شده، رسم كرد. در صحنة آزمایش، ما «بازیگریم» نه صرفاً «تماشاچی» و ابزار آزمایشی مورد استفاده را خود برمیگزینیم. بور اظهار داشت كه آنچه باید به حساب آید، روند تعاملی [كُنشی - واكنشی] «مشاهده» است، نه ذهن یا شعورِ مشاهدهگر.
موضوع دیگر در نوشتار بور، محدودیت مفهومی درك بشر است در اینجا، انسان بهعنوان یك عالِم [=داننده] و نه یك آزمایشگر، كانون توجه قرار میگیرد. بور، با شكاكیت كانت دربارة امكان شناختِ «جهان فی نفسه» سهیم است. اگر سعی ما آن باشد كه «قالبهای مفهومی» خاص را بر طبیعت تحمیل كنیم، در این صورت استفادة تام از سایر مدلها را مانع شدهایم. بدینسان، باید بین توصیفات كامل عِلی یا - فضا زمانی، بین مدلهای موج یا ذره، بین اطلاع دقیق از مكان یا اندازة حركت، یكی را برگزینیم. هرچه بیشتر از یك مجموعه مفاهیم استفاده شود، كمتر میتوان مجموعة مكمل را بهطور همزمان به كار برد. این محدودیت دوجانبه از آن جهت رخ میدهد كه جهان اتمی را نمیتوان بر وفق مفاهیم فیزیك كلاسیك و پدیدههای مشاهدهپذیر توضیح داد.
بنابراین، چگونه مفاهیم فیزیك كوانتومی به واقعیت جهان مربوط میشود؟ دیدگاههای مختلف دربارة جایگاه «نظریهها» در علم، تعبیر و تفسیر متفاوتی از نظریة كوانتوم میكنند.
اغلب چنین پنداشته میشود كه بور قاعدتاً باید ابزارگرا باشد، زیرا او در بحث طولانی با اینشتین، اصالت واقع كلاسیك را رد كرده است. اما آنچه او واقعاً گفت، آن است كه مفاهیم كلاسیك را نمیتوان بدون ابهام برای تشریح سیستمهای اتمی موجود به كار برد. از مفاهیم كلاسیك فقط میتوان برای توضیح پدیدههای مشاهدهپذیر، در موقعیت های ویژة آزمایشگاهی استفاده كرد. ما نمیتوانیم جهان را آن گونه كه «فی نفسه» تحقق دارد، جدای از تأثیر متقابل ما با آن، مجسم كنیم. بور، به میزان زیادی با نقد طرفداران ابزارانگاری از اصالت واقع كلاسیك موافق بود ولی او بهطور مشخص از ابزارانگاری حمایت نمیكرد و با تحلیل دقیقتر بهنظر میرسد كه او گزینة سومی را اختیار كرده باشد.
بخوبی میتوان ادعا كرد كه بور - اگرچه نوشتههای او همواره واضح نبوده است - صورتی از اصالت واقع نقادانه را پذیرفته بود. او در بحث با اینشتین، واقعیت الكترونها یا اتمها را انكار نكرد، بلكه مدعی بود كه آنها از آن دسته اشیایی نیستند كه توصیفات فضا - زمانی كلاسیك را میپذیرند. وی پدیدارشناسی«ماخ» را كه واقعیت اتمها را مورد تردید قرار میداد، نپذیرفت. «هِنری فولس»، این بحث را چنین خلاصه میكند: «او [بور] چارچوب كلاسیك را كنار گذاشت و استنباط واقعگرایانه را دربارة توصیف علمی طبیعت حفظ نمود. آنچه او طرد میكند اصالت واقع نیست، بلكه تعبیر كلاسیك آن است.» بور، واقعیت سیستم اتمی را كه با سیستم مشاهدهگر در برهم كنش است، مسلم فرض میگرفت. در قبال تعبیرهای ذهنگرا از نظریة كوانتوم كه مشاهده را یك برهم كنش ذهنی - فیزیكی تلقی میكنند، بور از برهمكنشهای فیزیكی میان سیستمهای ابزاری و اتمی، در وضعیت كامل آزمایشگاهی، سخن میگوید. بهعلاوه، «موج و ذره» یا «اندازة حركت و موقعیت مكانی» یا دیگر وصفهای مكمل، حتی اگر هم بروشنی قابل اطلاق نباشند، بر یك شیء واحد صدق میكنند. آنها از نمودهای متفاوتِ سیستم اتمی واحد حكایت میكنند. «فولس» مینویسد:
«بور احتجاج میكند كه اینگونه باز نمودها، انتزاعهایی هستند كه در امكان توصیف یك پدیده بهعنوان كنش متقابل میان سیستمهای مشاهدهگر و سیستمهای اتمی، نقشی حیاتی ایفا میكنند، اما نمیتوانند خواص یك واقعیت مستقل را تصویر كنند .... ما میتوانیم چنین واقعیتی را به حسب توانایی آن برای ایجاد برهم كنشهای گوناگون توصیف كنیم - برهم كنشهایی كه نظریة مذكور، آنها را تأمینكنندة شواهد مكمل دربارة شیء عینیواحد قلمداد میكند.
بور نگرش اصالت واقع كلاسیك را كه براساس آن، جهان دربردارندة موجوداتی با خواص معین كلاسیك است، نپذیرفت. ولی با وجود این، بر آن بود كه جهانی واقعی وجود دارد كه در كُنِش متقابل، توانایی ایجاد پدیدههای مشاهدهپذیر را داراست. فولس كتاب خود را دربارة بور با این نتیجهگیری به پایان میرساند:
«هستیشناسی ای كه این نحوة تعبیر و تفسیر از پیام "بور" مستلزم آن است، اشیای فیزیكی را نه مطابق با چارچوب كلاسیك و از راه خواص معین كه با خواص پدیدهها مطابقند، بلكه از طریق توان آنها برای ظاهر شدن در نمودهای گوناگون پدیدهها، توصیف میكند. بدینترتیب در چارچوب مكملیت، حفظ استنباط واقعگرایانه و پذیرفتن كامل بودن نظریة كوانتوم فقط با تجدید نظر در فهم ما از ماهیت یك واقعیت مستقل فیزیكی و اینكه ما چگونه میتوانیم آن را بشناسیم، ممكن است.»
كوتاه سخن اینكه ما باید اكیداً جدایی قاطع بین مشاهدهگر و شیء مشاهدهشده را كه در فیزیك كلاسیك فرض میشد، انكار كنیم. براساس نظریة كوانتوم، مشاهدهگر همواره یك شریك و سهیم به حساب میآید.
در مكملیت، استفاده از یك مدل، استفاده از مدلهای دیگر را محدود میسازد. مدلها، بازنمودهای نمادین (سَمبولیك) از وجوه واقعیتِ متعاملند كه نمیتوانند منحصراً بر وفق شباهتهایی كه با تجربة روزمره دارند، مجسم شوند. آنها صرفاً بهطور كاملاً غیرمستقیم، با جهان اتمی و یا با پدیدههای مشاهدهپذیر، مربوطاند. ولی ما مجبور نیستیم ابزارانگاریای را بپذیریم كه نظریهها و مدلها را ابزارهای فكری و عملی مفیدی میانگارد كه دربارة جهان چیزی به ما نمیگویند.
خودِ بور پیشنهاد كرد كه ایدة مكملیت قابل بسط به سایر پدیدههایی است كه با دو نوع مدل، تحلیلپذیرند، مانند: مدلهای «مكانیستی و ارگانیك» در زیستشناسی؛ مدلهای «رفتارگرایانه و درون نگرانه» در روانشناسی؛ مدلهای «جبر» و «اختیار» در فلسفه؛ یا مدلهای «عدل الهی و «عشق الهی» در الهیات. بعضی نویسندگان پا را فراتر نهاده و از مكملیت «علم» و «دین» سخن میگویند. بدینسان «سی.ای. كولسون» پس از تشریح دوگانگی موج - ذره و تعمیم بور از آن، علم و دین را «توضیحهای مكمل دربارة واقعیت» مینامد.
من به اینگونه استعمال گسترده از اصطلاح مزبور، با دیدة شك مینگرم. در زیر چند شرط را برای به كار بردن مفهوم مكملیت مطرح میكنم:
1. مدلها باید فقط در صورتی مكمل یكدیگر نامیده شوند كه به یك موجود واحد و یك گونة واحد منطقی اشاره كنند. موج و ذره، مدلهایی برای یك موجود منفرد (مثلاً یك الكترون) در یك موقعیت منفرد (مثلاً در یك آزمایش دو شكاف) بهشمار میآیند. آنها هر دو در یك سطح منطقی قرار دارند و قبلاً در یك شعبه از علم استعمال شدهاند. این شرایط در مورد علم و دین صدق نمیكند. آن دو، نوعاً در موقعیتهایی متفاوت پدید میآیند و در زندگی انسان وظایف مختلفی را به انجام میرسانند. ازاینرو، من علم و دین را زبانهای بدیل میدانم و اصطلاح مكملیت را به مدلهای مربوط به یك گونة واحد منطقی و در چارچوب یك زبان خاص، محدود میكنم؛ نظیر مدل های «انسانوار» و «غیرانسانوار» برای خداوند.
2. باید روشن شود كه كاربرد اصطلاح مذكور در خارج از فیزیك، «تمثیلی» است و نه «استدلالی». باید دلایل مستقلی برای ارزش دو مدل بدیل و یا مجموعههایی از ساختها در حوزة دیگر وجود داشته باشد. نمیتوان فرض كرد كه مدلهای مفید در فیزیك، در سایر رشتهها نیز ثمربخش باشند.
3. مكملیت، هیچ توجهی را برای پذیرش غیرنقادانة حصرهای دووجهی فراهم نمیآورد. این اصطلاح را نمیتوان برای اجتناب از پرداختن به ناهماهنگیها یا «وِتو» كردن جستوجوی وحدت، به كار برد. دربارة ویژگی متناقضنما در دوگانگی موج - ذره نباید مبالغه شود. ما نمیگوییم كه یك الكترون هم موج است و هم ذره، بلكه میگوییم رفتاری موجگونه و ذرهوار از خود نشان میدهد. بهعلاوه، ما یك فرمالیزم ریاضیِ وحدتیافته در اختیار داریم كه لااقل، پیشبینیهایی احتمالی را فراهم میآورد، حتی اگر تلاشهای گذشته، هیچ نظریهای را بهتر از نظریة كوانتوم در مطابقت با دادهها به دست نداده باشد، ما نمیتوانیم تحقیق برای مدلهای وحدت بخش جدید را طَرد كنیم. انسجام، حتی اگر با اعتراف به محدودیتهای زبان و تفكر بشری تعدیل شده باشد، همواره در سراسر پژوهش اندیشهمندانه بهصورت یك آرمان باقی میماند.
برگرفته از : فصلنامه ذهن
- طبقه بندی:علوم پایه (ریاضی , فیزیک , شیمی)، |
- نظرات() |
-
