نویسنده: غلامحسین مقدم حیدری
شكل زیر را در نظر بگیرید. از سویی شما می‌توانید با مشاهده‌ی آن یك گلدان را ببینید و از سوی دیگر دو چهره‌ی نیم رخ كه مقابل یكدیگر قرار دارند.(1) این شكل عبارت است از دو ناحیه‌ی سیاه و سفید جدا شده از هم. وقتی یك گلدان را می‌بینید، صرفاً مجموعه‌ای از نقاط سفید را مشاهده نمی‌كنید، بلكه كل یكپارچه‌ای ورای آنها، یعنی گلدان، را می‌بینید. یا هنگامی كه دو نیم رخ را می‌بینید، صرفاً مجموعه‌ای از نقاط سیاه را مشاهده نمی‌كنید بلكه كل یكپارچه‌ای ورای آنها، یعنی دو نیم رخ، را می‌بینید. در عین حال، شما نمی‌توانید در یك لحظه دو تصویر را با هم مشاهده كنید. در روان شناسی گشتالت، این پدیده یك تغییر گشتالتی (2) بصری نامیده می‌شود. در این پدیده برای اینكه بتوانید تصویر دوم را ببینید باید تصویر او را به كلی طرد كنید و به گونه‌ای دیگر به صفحه‌ی تصویر بنگرید تا بتوانید تصویر دوم را تشخیص دهید. البته در هر دو حالت، شما به یك چیز «نگاه می‌كنید» ولی دو چیز كاملاً متفاوت می‌بینید: گلدان یا نیم‌رخ‌ها.
تغییر گشتالتی نقش بسیار مهمی در نظریه‌ی تحول علم كوهن دارد. طبق نظریه‌ی كوهن، در زمان‌های بحران، هنگامی كه دانشمندان جامعه‌ی علمی به نارسایی و عدم كارایی پارادایم‌شان كاملاً واقف می‌شوند و سعی در رفع مشكلات و اصلاح آن می‌كنند، با كل یكپارچه‌ای مواجه می‌شوند كه مفاهیم، قوانین و اصول آن در شبكه‌ای از باورها و تعهدات متافیزیكی، نظری و ابزاری چنان به هم ممزوج شده كه همچون تار و پود یك بافته‌ی درهم تافته شده است و تصویری از جهان ارائه می‌كند كه تغییر و اصلاح هیچ بخش از آن امكان پذیر نیست؛ مگر آنكه این تصویر طرد و تصویر نوینی از جهان ارائه شود و انقلاب علمی درواقع مرحله‌ای است كه این تغییر رُخ می‌دهد. پس از انقلاب چنان به نظر می‌رسد كه «جامعه‌ی حرفه‌ای [عالمان] ناگهان به سیاره‌ای دیگر انتقال یافته است كه در آن چیزهای آشنا در پرتوی متفاوت دیده می‌شود و نیز چیزهای ناآشنا بدان پیوسته شده است» (كوهن، 1970، ص111). «آنچه در جهان دانشمندِ قبل از انقلاب اردك دیده می‌شد، پس از آن خرگوش دیده می‌شود» (همانجا). كوهن معتقد است كه چنین تغییراتی در جهان دانشمند را تنها می‌توان در قالب یك تغییر گشتالت بصری توصیف كرد:«نخستین و بنیادی‌ترین مثالی كه حاكی از چنین تغییراتی در جهانِ دانشمند است، نمایش‌های مشابه در تغییر گشتالت بصری است» (همانجا). همان طور كه در گشتالت بصری، شخص باید بتواند تصویر اولی را كنار نهد و به گونه‌ای دیگر به صفحه‌ی تصویر بنگرد تا بتواند تصویر دوم را نیز ببیند، «در زمان‌های انقلاب، هنگامی كه سنت علمی متعارف تغییر می‌كند، دریافت دانشمند از محیط خود نیز باید از نو بازسازی شود.او باید بیاموزد در بعضی از وضعیت های آشنا، گشتالت تازه‌ای را مشاهده كند. پس از آنكه چنین كاری صورت گرفت، جهان پژوهش وی در اینجا و آنجا با جهانی كه پیش‌تر در آن می‌زیست، قیاس ناپذیر خواهد بود.» (همانجا، ص112). همان گونه كه تصویرهای گلدان و نیم رُخ‌های مقابل یكدیگر دو تصویر كاملاً متفاوت‌اند، «طرفداران پارادایم‌های رقیب در جهان‌های متفاوتی به كار مشغول‌اند» (همانجا، ص 150).
همچنین، همان طور كه در گشتالت بصری شخص به یك چیز، یعنی صفحه‌ی تصویر واحدی، نگاه می‌كند ولی دو تصویر متفاوت می‌بیند، طرفداران پارادایم‌های رقیب «هر دو به جهان نگاه می‌كنند و آنچه بدان می‌نگرند، تغییر نكرده است، ولی در بعضی از پهنه‌ها، چیزهایی متفاوت می‌بینند و آنها را در رابطه‌ای متفاوت با یكدیگر مشاهده می‌كنند» (همانجا). كوهن بدون آنكه منكر واقعیتی مستقل از ذهن افراد باشد، همچون صاحب نظران گشتالت، اعتقاد دارد هر فرد، جهان فیزیكی خارجی را به شیوه‌ای درك می‌كند كه تشكیل یك الگوی معنی دار بدهد. این الگوی معنی دار برای یك دانشمند، پارادایمی است كه در آن به پژوهش مشغول است. پس واقعیتی كه او درباره‌اش صحبت می‌كند، تصویر جهانی است كه پارادایمش برای او ترسیم كرده است. به قول «ماكس پلانك» (3): « این تصویر جهان (4) به مثابه معیاری برای تقارن‌های متعین كننده‌ی واقعیت، عمل می‌كند» (به نقل از جرناند و ریدی، 1986، ص 476). از این رو، فهم كامل واقعیت خارجی مستقل از این تصویر جهان امكان ندارد و همواره محدود به پارادایمی است كه از منظر آن دانشمند به جهان می‌نگرد و بنابراین، وقتی انقلاب رخ می‌دهد و پارادایمی نوین جایگزین پارادایم پیشین می‌شود، دانشمند با جهانی متفاوت مواجه می‌شود.
كوهن این جهان‌های متفاوت را تحت عنوان «قیاس ناپذیری» پارادایم‌های پیش و پس از انقلاب بیان می‌كند. تأكید كوهن بر «جهان‌های متفاوت» مؤید این امر است كه پارادایم نوین، اصلاح شده‌ی پارادایم پیشین نیست. این موضوع بسیار مهمی است كه هایزنبرگ (5) نیز در توصیف انقلاب كوانتومی در فیزیك بر آن چنین تأكید می‌كند:
به نظر من مقایسه‌ی دگرگونی‌های اساسی‌ای كه در گذر از مكانیك نیوتنی به مكانیك نسبیتی یا كوانتومی رُخ می‌دهد با اصلاحاتی كه مهندسان در كار خود می‌كنند، از بیخ و بُن اشتباه است. چون اصلاحاتی كه مهندسان می‌كنند مستلزم تغییر مفاهیم بنیادی ایشان نیست، و در نظر ایشان اصطلاحات فنی همان معنای قدیمی خود را حفظ می‌كنند؛ خیلی كه باشد فرمول‌هایی را تغییر می‌دهند یا تصحیح می‌كنند تا عواملی را كه قبلاً مغفول بوده در نظر بگیرند. اما این نوع تغییرات اصلاً در مكانیك نیوتنی معنی ندارد، زیرا هیچ نوع آزمایشی نیست كه ما را وادار به این كار بكند و درست به همین دلیل می‌توانیم بگوییم فیزیك نیوتنی اعتبار مطلق دارد، یعنی در حوزه‌ی كاربرد خودش نمی‌توان آن را با تغییرات كوچك اصلاح كرد. اما حوزه‌هایی از تجربه وجود دارد كه در آنجا از نظام مفاهیم مكانیك نیوتنی كاری ساخته نیست. در این حوزه‌ها به ساخت‌های مفهومی جدید، مثلاً از نوعی كه در نظریه‌ی نسبیت یا مكانیك كوانتومی عرضه می‌شود نیاز داریم. فیزیك نیوتنی نظام بسته‌ای است... و به دلیل همین انسجام است كه تغییرات جزئی در آن جایی ندارد. تنها كاری كه می‌توان كرد این است كه نظام جدیدی از مفاهیم اختیار كنیم (ورنر هایزنبرگ، 1368، ص 98).
همان طور كه دیدیم پارادایم‌ها گرچه كُلّ‌های یكپارچه‌اند اما دارای اجزایی همچون نظریه، قوانین، مفاهیم، روش‌های پژوهش، ابزارآلات و مجموعه‌ای از گزاره‌های مشاهداتی هستند. بنابراین، تحول پارادایم‌ها سبب تحول اجزای آنها نیز می‌شود. پس می‌توان از سه جنبه‌ی مهم قیاس ناپذیری صحبت كرد: قیاس ناپذیری مفاهیم، قیاس ناپذیری روش شناختی و قیاس ناپذیری مشاهدات. در ادامه، با استناد به شواهد تاریخی به بررسی این جنبه‌ها می‌پردازیم.
قیاس ناپذیری مفاهیم (تغییر معنایی) (6)
هنگامی كه بر اثر انقلاب علمی پارادایم نوین جایگزین پارادایم قدیم می‌شود، ممكن است بعضی از مفاهیم پارادایم پیشین، كه نقشی اساسی در تبیین طبیعت داشتند، به كلی از بین بروند و متقابلاً مفاهیم جدیدی پا به عرصه‌ی ظهور گذارند. اما از آنجا كه «پارادایم‌های نوین از پارادایم‌های قدیم زاده می‌شوند» (كوهن، 1970، ص 149)، بسیاری از مفاهیم پارادایم قدیم را نیز به همراه خود دارند. حال این پرسش مهم مطرح می‌شود كه آیا واژگان باقی مانده از پارادایم قدیمی، معنای خود را در پارادایم جدید نیز حفظ می‌كنند؟ برای پاسخ به این پرسش، ابتدا «معنا» از نظر كوهن را بررسی می‌كنیم.كوهن معتقد است برخلاف تصور متداول، معنای یك واژه از لغت نامه‌ها به دست نمی‌آید بلكه در حین استعمال آن محقق می‌شود. هنگامی كه مادر دست بر روی موكت اتاق می‌كشد و می‌گوید:«چقدر زِبر است» یا وقتی كه پنجره‌ی آشپزخانه را پاك می‌كند و با خود زمزمه می‌كند «چه شیشه‌ی صافی است» كودك خُردسال او زِبر بودن یا صاف بودن را می‌فهمد. وقتی در آشپزخانه كودك دست به اجاق گاز می‌برد و مادر فریاد می‌زند «دست به آتش نزن می‌سوزی»، او نه تنها می‌فهمد كه آتش چیست بلكه سوزان بودن آن را نیز می‌آموزد. درواقع وی مفاهیم زِبری، صافی و سوختن را در كاربردهای زبانی اطرافیانش می‌آموزد و سپس با به كارگیری آنها به توصیف جهان پیرامونش می‌پردازد. می‌توان پرسید مادر این مفاهیم را از كجا آموخته است؟ او نیز مفاهیم را در كاربردهای زبانی پدر، مادر، دوستان و معلم مدرسه‌اش آموخته است و این فرایند همچنان ادامه می‌یابد. پس آنچه كه شخص از یك واژه می‌فهمد، متكی بر سنت آموزشی اوست. باید توجه كرد این سنت آموزشی صرفاً در چارچوب آموزش رسمی مدرسه و كتاب‌های درسی نمی‌گنجد، بلكه بخش اعظم آن را آموزش‌هایی تشكیل می‌دهد كه فرد به واسطه‌ی ایماء و اشاره و گفتارهای افراد دیگری كه وی در قالب یك جامعه با آنها زندگی می‌كند، می‌آموزد. «بچه‌ای كه كلمه‌ی "ماما" را از میان همه‌ی انسان‌ها به همه‌ی زنان و سپس به مادرش اطلاق می‌كند، یاد نمی‌گیرد كه "ماما" دقیقاً چه معنایی می‌دهد و یا چه كسی مادر اوست، بلكه او به طور همزمان، همان قدر كه تفاوت‌های میان زنان و مردان را می‌آموزد، یاد می‌گیرد كه تنها یكی از آن زنان رفتارشان متوجه اوست. مطابق با این ادراك واكنش ها، انتظارات و اعتقاداتش- درواقع بخشی از جهان ادراك شده اش- تغییر می‌كند.» ( همانجا، ص128).
پس فرد معنای یك واژه را در كاربردهای زبانی جامعه‌ای كه بدان متعلق است، فرامی گیرد. یعنی یك واژه در ارتباط با واژگان دیگر معنای واقعی خود را می‌یابد. به عبارت دیگر، هر واژه در شبكه‌ی درهم تنیده‌ای از واژگان قرار گرفته است. آنچه كه مفاهیم این شبكه را به یكدیگر مرتبط می‌سازد، قوانین، نظریه‌ها و كاربردهای پارادایمی است كه این شبكه‌ی زبانی بدان متعلق است؛ پارادایمی كه سبب به وجود آمدن جامعه‌ای خاص و شبكه‌ی زبانی مختص آن جامعه می‌شود.
شبكه‌ی زبانی‌ای كه همه‌ی افراد جامعه‌ای خاص مثل جامعه‌ی فیزیك دانان، منجمان یا زیست شناسان در آن مشترك هستند، افراد آن جامعه را قادر می‌سازد كه از یك واژه معنای یكسانی را درك كنند. هركسی كه به این جامعه متعلق نباشد و با آن شبكه‌ی زبانی آشنا نباشد، نه تنها معنای واژگانی را كه افراد آن جامعه به كار می‌گیرند به طور كامل نمی فهمد، بلكه بعضی اوقات حتی قادر به درك معنای واژه‌ها نیست.
در یك انقلاب علمی با تغییر پارادایم، شبكه‌ی زبانی پارادایم پیش از انقلاب كنار گذاشته و شبكه‌ی زبانی جدیدی جایگزین آن می‌شود. از این رو، «اصطلاحات قدیمی، مفاهیم و آزمایش‌ها در ارتباطات جدیدی با یكدیگر قرار می‌گیرند.» (همانجا، ص 142). گرچه بسیاری از واژگان به كار رفته در پارادایم‌های پیش و پس از انقلاب یكسانند، از آنجا كه در دو شبكه‌ی زبانی متفاوت به كار رفته‌اند دارای معانی متفاوت هستند و بنابراین قیاس ناپذیرند. قیاس ناپذیری مفاهیم سنت‌های علمی قبل و پس از انقلاب، اصطلاحاً «تغییر معنایی» نامیده می شود. در ادامه، در تأیید اظهارات فوق شواهدی از تاریخ علم می‌آوریم.
الف. تغییر معنایی در انقلاب كپرنیكی
در سال 1543، نیكلاس كُپرنیك (7) قصد داشت با انتقال برخی از كاركردهای نجومی به خورشید، كه پیش از آن به زمین نسبت داده می‌شد، دقت و سادگی نظریه‌ی نجومی را افزایش دهد. قبل از طرح وی، زمین مركزی ثابت بود كه ستاره شناسان بطلیموسی حركت ستارگان و سیارات را نسبت به آن محاسبه می‌كردند. از نظر این ستاره شناسان خورشید، ماه، زهره و مریخ جزء سیارات به شمار می‌رفتند. یك قرن بعد، خورشید به عنوان مركز حركات سیاره‌ای جایگزین زمین شد. زمین موقعیت منحصر به فرد نجومی خود را از دست داده و یكی از چند سیاره‌ی متحرك همچون ماه، زهره و مریخ شده بود. یعنی خورشید كه در نجوم بطلیموسی سیاره بود، در پارادایم كپرنیكی دیگر سیاره به شمار نمی‌آمد و زمین كه در پارادایم بطلیموسی ساكن بود، در پارادایم كپرنیكی سیاره محسوب می‌شد. كوهن معتقد است: «كپرنیكی‌هایی كه منكر عنوان سیاره برای خورشید بودند، تنها این را نیاموختند كه "سیاره" چه معنایی داشت و خورشید چه بود. در عوض، معنای "سیاره" را چنان تغییر می‌دادند كه این كلمه بتواند چنان تمایزهای سودمندی در جهان فراهم آورد كه نه تنها خورشید، بلكه همه‌ی اجرام فلكی به صورتی متفاوت با آنچه پیش از آن دیده می‌شد، دیده شوند.» (كوهن، 1970، ص‌ص 128-129). انقلاب كپرنیكی با تغییر دادن مفهوم»سیاره» سبب تغییر در مفاهیم .بنیادین نجوم شدانقلاب كپرنیكی تنها به نجوم محدود نشد بلكه سبب تغییرات اساسی در فهم بشر از طبیعت شد. برخی از این نوآوری‌ها یك قرن و نیم بعد، در تصور نیوتن از جهان به اوج خود رسید و سبب جایگزینی فیزیك ارسطویی با فیزیك نیوتنی شد.
مسئله‌ی اصلی ارسطوییان در تحلیل حركات زمینی "چرایی" حركت در قالب اوصاف كیفی بود. لذا آنان به تحلیل عناصر مشترك در همه‌ی حركت‌ها می‌پرداختند. به همین دلیل است كه واژگانی از قبیل: قوه، فعل، علت فاعلی و حیّز طبیعی در فیزیك آنها بسیار به چشم می‌خورد. درباره‌ی خود حركت، تقریباً چیزی برای گفتن نداشتند مگر چند تفكیك ساده میان حركت طبیعی، قَسری یا حركت مستدیر و مستقیم.
اما پس از انقلاب كپرنیكی، آنچه برای كسانی همچون گالیله مهم بود كاوش در «چگونگی» حركت، آن هم به روش دقیق ریاضی بود. روشن بود كه برای این امر، اصطلاحات غایت انگارانه‌ی ارسطویی قابل استفاده نبودند و باید اصطلاحات جدیدی وضع می‌شد كه بتواند فرایند حركت را با روش ریاضی تبیین كند. برای این كار، گالیله و نیوتن اصطلاحات غیردقیق زبان عامه، از قبیل نیرو، میل، شتاب و سرعت را برگرفتند و معانی دقیق ریاضی بدانها بخشیدند. درواقع، مفاهیمی همچون قوه، فعل، علت فاعلی، حیّز طبیعی، حركت طبیعی و قَسری از بین رفتند و مفاهیم جدیدی مثل نیرو، شتاب و سرعت پا به عرصه‌ی ظهور گذاردند. اما مفاهیم دیگری همچون فضا و زمان كه در پارادایم ارسطویی مورد استفاده قرار می‌گرفتند، در پارادایم نیوتنی معانی جدیدی به خود گرفتند.
برخلاف پارادایم نیوتنی، در نظر ارسطوییان «مكان» چیزی نیست كه همه اشیاء بدان محتاج یا متكی باشند و چیزی نیست كه اشیاء آن را اشغال كنند. مكان عبارت است از سطح حائل میان شیئی محاط و و محیط. و خود شیء هم ماده‌ای است صاحب اعراض متعدد نه چیزی هندسی. از نظر فیلسوفان ارسطویی آنچه كه ما امر تدریجی‌الحصول زمانی می‌نامیم، تبدیل مداوم قوه به فعل بود. یعنی حال، به نحو ثابت وجود دارد و آینده را به طرف خود می‌كشد. اما گالیله و نیوتن زمان را كه امتدادی ریاضی و اندازه پذیر است، به جای فرایند فعلیت یافتن قوا نشاندند. تأكید بر اینكه زمان‌دار بودن حركت را می‌توان به زبان دقیق ریاضی بیان كرد، از امر بسیار مهم دیگری پرده برمی دارد و آن اینكه زمان برای فیزیك نیوتنی، چیزی نیست جز بُعد چهارم و برگشت‌ناپذیر ماده. درست مانند مكان، زمان را نیز می‌توان به صورت خطی مستقیم نشان داد و آن را همراه با نمایش خطی ابعاد مكان در یك محورر مختصات كنار هم نشاند.
برعكس پارادایم ارسطویی، در فیزیك نیوتنی مكان و زمان به مقولات بنیادین تبدیل می‌شوند. جهان واقعی جهان اجسامی است كه در حركت‌اند، آن هم حركاتی كه تماماً قابل تبیین به بیان ریاضی‌اند. یعنی جهان واقعی، جهان اجسامی است كه در زمان و مكان حركت می‌كنند. «به جای مقولات غایت انگارانه‌ای كه اصحاب مدرسه، حركت و تحول را در ظرف آنها می‌گنجاندند، دو موجود تازه كه قبلاً كسی بدانها وقعی نمی‌نهاد، نشسته‌اند و معنای تازه‌ای به خود گرفته‌اند و دو پیوستار مطلق ریاضی شده‌اند و در رتبه‌ی تصورات و اجناس عالیه مابعدالطبیعی درآمده‌اند». (برت، 1369، ص‌ص 84-85).
تغییر معنایی واژگان«فضا» و «زمان» ناشی از نگرش نوینی بود كه طبیعت را ماشین كامل و خودكاری می‌دانست كه هركس آگاهی و تسلط كامل بر حركات كنونی آن داشته باشد، می‌تواند بر سرنوشت آینده‌ی آن هم وقوف و تسلط داشته باشد. بنابراین نگرش مكانیكی به هستی كه با نظریه‌ی كپرنیكی آغاز شد و گالیله و نیوتن آن را به كمال رساندند، نه تنها سبب ظهور مفاهیم جدیدی مثل نیرو،شتاب، سرعت و جاذبه شد، بلكه سبب تغییر معنایی مفاهیم قدیمی همچون فضا، زمان و سیاره نیز شد. ما كه آموزش‌هایمان در سنّت علمی نیوتن است این تغییر معنایی را به خوبی حس می‌كنیم زیرا با رجوع به كتاب‌های ارسطوییان به سختی قادر به درك بحث‌ها و نظرات آنها درباره‌ی این مفاهیم هستیم.
ب.تغییر معنایی در انقلاب نسبیتی
نیوتن در كتاب اصول (8) خود نوشت: «زمان مطلق، حقیقی و ریاضی، خود به خود و به علت ماهیت ویژه‌ی خویش به طور یكنواخت و بدون ارتباط با هیچ چیز خارجی جریان دارد.» (رزنیك، 1363، ص 51). مبنای اساسی فیزیك نیوتنی عبارت بود از اینكه یك مقیاس زمان برای تمام چارچوب‌های مرجع لَخت صادق است. به عبارت دیگر، جهان دارای یك ساعت است. برای برقرار كردن یك مقیاس جهانی برای زمان باید قادر باشیم به گزاره‌هایی از قبیل «رویدادهای A و B در یك زمان اتفاق افتاده‌اند» معنا و مفهومی مستقل از چارچو مرجع بدهیم. زیرا اگر ناظرهای مختلف در مورد اینكه آیا دو رویداد همزمان هستند توافق نداشته باشند، مقیاسی عمومی برای زمان نخواهیم داشت.فیزیك نیوتنی بر این باور بود كه یك كنش فیزیكی می تواند با سرعت بی نهایت انتقال یابد. بنابراین، در همان آنی كه رویدادهای Aو B رُخ می‌دادند، ناظر لَخت بلافاصله از وقوع آنها مطلع می‌شد و به این ترتیب می‌توانست در مورد هم زمانی آنها نظر دهد. بنابراین، اگر دو رویداد در یك لحظه رخ می‌دادند، برای تمام ناظرهای لخت همزمان بودند. پس در فیزیك نیوتنی «هم زمانی» مفهومی مطلق بود. حال آنكه از نظر نسبیت علامات نمی‌توانند با سرعت بی نهایت انتقال یابند. در نتیجه باید یك سرعت معین و متناهی وجود داشته باشد كه هیچ سرعتی از آن تجاوز نكند و ما آن را سرعت حدی می نامیم. اصل نسبیت فوراً نشان می‌دهد كه سرعت حدی همان سرعت نور است و برای تمام چارچوب‌های مرجع لخت یكسان است. بنابراین، وقتی می‌گوییم دو رویداد A و B برای ناظری همزمان است، یعنی علامت نوری آن دو رویداد در یك زمان به ناظر رسیده است و چون سرعت نور ثابت است بنا به موقعیت (مكان و سرعت) ناظر لخت دیگری ممكن است علامت نوری همین دو رویداد در یك زمان به او نرسد و بنابراین از نظر او این دو رویداد همزمان نباشد. بنابراین «هم زمانی» در فیزیك نسبیتی، مفهومی نسبی است.
وقتی می‌گوییم دو رویداد در فیزیك نیوتنی «همزمان»اند، یعنی این دو رویداد نسبت به تمام ناظرهای لخت همزمان هستند در حالی كه، وقتی می گوییم دو رویداد در فیزیك نسبیتی «همزمانی»اند، بلافاصله باید بپرسیم این دو رویداد نسبت به كدام ناظر لخت همزمان است. پس هم زمانی در فیزیك نیوتنی مفهومی مطلق است در حالی كه، در فیزیك نسبیتی، مفهومی است نسبی.
از نسبیت هم زمانی نتایج دیگری نیز به دست می‌آید كه یكی از مهم‌ترین آنها نسبی بودن آهنگ كار ساعت‌هاست. یعنی آهنگ كار ساعت‌ها نسبت به چارچوب‌های مرجع مختلف تغییر می‌كند. به عبارت دیگر، اندازه گیری‌های بازه‌های زمانی نسبی و تابع چارچوب مرجع ناظرند. یك ساعت وقتی نسبت به ناظر ساكن است، تندتر از همیشه كار می‌كند و وقتی با سرعت V نسبت به ناظر حركت می‌كند آهنگ كار آن با عامل
كُند می‌شود.از جمله نتایج دیگر نسبی بودن «هم زمانی»، تغییر در مفهوم «طول» یك جسم است. طول یك جسم در فیزیك نیوتنی امری مطلق بود كه نسبت به تمام دستگاه‌های لخت ثابت بود. نظریه‌ی نسبیت با تحلیل مفهوم اندازه گیری چنین استدلال كرد: منظور از اندازه گیری طول یك جسم عبارت است از تعیین محل‌های دو انتهای آن به طور همزمان. چون هم زمانی مفهوم نسبی است، اندازه گیری‌های طول نیز تابع چارچوب مرجع و در نتیجه نسبی خواهند بود. پس طول یك جسم وقتی كه نسبت به ناظر ساكن باشد بیشترین مقدار را دارد و وقتی به سرعت v نسبت به ناظر حركت می‌كند طول اندازه گیری شده در جهت حركتش، با عامل
منقبض می‌شود.درواقع، آنچه كه نظریه‌ی نسبیت از مفاهیم «فضا» و «زمان» اراده می‌كرد، فضا و زمان نسبی بود كه با «فضا» و «زمان» فیزیك نیوتنی كاملاً متفاوت بود.از جمله مفاهیمی كه در انقلاب نسبیتی از میان رفت، مفهوم «جسم صلب ایده آل» بود. برای اندازه گیری فاصله، قاعدتاً از میله‌ی صُلبی با طول واحد استفاده می‌شود. این میله باید نخست در چارچوب مرجع هر ناظر به حال سكون درآورده شود تا بتوان آن را به مثابه واحد مختصات فضایی به كار بُرد. ولی مفهوم جسم صلب ایده آل در نسبیت مفهوم غیرقابل دفاعی است، زیرا چنین جسمی قادر خواهد بود كه علامات را آنی انتقال دهد. یعنی اگر در یك سر آن آشفتگی ایجاد شود، با سرعت بی نهایت به سر دیگر آن می‌رسد و این اصل نسبیت كه بنابر آن برای سرعت انتقال یك علامت، یك حد بالای متناهی وجود دارد در تناقض است. بنابراین، در فیزیك نسبیتی، از مفهوم جسم صلب ایده آل صرف نظر شد.
از جمله واژگانی كه مفهوم آن در فیزیك نسبیتی دگرگون شد، «جرم» است. جرم یك جسم در فیزیك نیوتنی فارغ از تمام دستگاه ها، مقداری ثابت و معین است. در حالی كه جرم در فیزیك نسبیتی، نسبت به ناظرهای مختلف مقادیری متفاوت دارد. فرض كنید جسمی نسبت به ناظری ساكن دارای جرم m است؛ اگر این جسم با سرعت V شروع به حركت كند، جرمی كه ناظر اندازه گیری می‌كند به مقدار
افزایش می‌یابد. مثلاً اگر ذره‌ای بنیادی در داخل شتاب دهنده‌ای حركت كند، هرچه سرعت این ذره بیشتر شود جرم آن هم افزایش می‌یابد، به طوری كه وقتی در سرعت‌های خیلی بالا (نزدیك به سرعت نور) بخواهیم سرعت این ذره را یك متر بر ثانیه افزایش دهیم، بدان می‌ماند كه جرمی عظیم در حد ساختمانی بزرگ یا تپه‌ای را جابه جا كنیم. چون ما تصور نیوتنی از جرم داریم ممكن است فكر كنیم ماده بسیار زیادی درون شتاب دهنده به وجود آمده است و از خود بپرسیم چگونه این حجم ماده در داخل شتاب دهنده وجود دارد؟ این در حالی است كه جرم نسبیتی به معنای مقدار ماده نیست، بلكه خاصیت و ویژگی‌ای از ماده است كه با افزایش سرعت فزونی می‌یابد.
پس فضا، زمان و جرم واژگانی‌اند كه هم در فیزیك نیوتنی و هم در فیزیك نسبیتی به كار می‌روند، اما دارای معانی متفاوتی هستند. البته باید توجه كرد كه اگر نظریه‌ی نسبیت را مجموعه‌ای از گزاره‌های E1 , E2 , … Em بدانیم، می‌توان با اضافه كردن گزاره‌ی « سرعت متحرك Vخیلی خیلی كمتر از سرعت نور C است (
)»، دامنه‌ی متغیرهای آن را محدود ساخت و گزاره‌های N1N2, ...., Nmرا نتیجه گرفت كه از نظر شكل به زمان و فضای نیوتنی شبیه‌اند. اما كوهن معتقد است كه نمی‌توان گفت اینها همان مفاهیم نیوتنی هستند، زیرا مفاهیم فضا و زمان كه در این فرمول‌ها حضور دارند، مفاهیم فضا و زمان نیوتنی نیستند، بلكه همان مفاهیم اینشتینی‌اند كه در حالت خاص به طور تقریبی به شكل قوانین نیوتنی درآمده‌اند. یعنی فضا و زمان حاضر در این قانون‌ها همان فضا و زمان اینشتینی است كه در گذر از یك دستگاه اینرسی به دستگاه دیگر، ثابت و لایتغیر نمی‌مانند. اما در سرعت‌های پایین می‌توان آنها را به طور تقریبی به شكل قوانین نیوتنی اندازه گرفت و نباید آنها را با فضا و زمان نیوتنی كه در گذر از یك دستگاه اینرسی به دستگاه دیگر لایتغیر می‌مانند یكی دانست. تا زمانی كه ما تعاریف چنین متغیرهایی را در گزاره‌های N1N2, ...., Nm تغییر نداده‌ایم، نمی‌توانیم گزاره‌های به دست آمده را نیوتنی بدانیم. بنابراین، «انتقال از مكانیك نیوتنی به مكانیك اینشتینی آشكارا انقلاب علمی را همچون جابه جا شدن شبكه‌ی مفهومی معرفی می‌كند كه دانشمندان از طریق آن به جهان می‌نگرند». (كوهن، 1970، ص102).ج.تغییر معنایی در انقلاب كوانتومی
در فیزیك كلاسیك، برای یك ذره‌ی مادی می‌توان همزمان هم توصیف علّی و هم توصیف زمانی به كار بُرد. مثلاً می‌توان مكان و سرعت یك جسم را در یك لحظه‌ی خاص تعیین و حتی مختصات مكانی و سرعت آینده‌ی آن را نیز مشخص كرد. به عبارت ساده‌تر، سرعت جسم و مسافت طی شده دو كمیت وابسته به یكدیگرند: سرعت مشتق مسافت نسبت به زمان است. هر اندازه سرعت جسم بیشتر باشد، مسافت طولانی تری را در زمان معین و ثابت طی می كند.اما در فیزیك كوانتومی كه به توصیف دنیای ذرات بنیادی می‌پردازد، این دو كمیت نه تنها چنین پیوند و نسبتی با هم ندارند بلكه در تقابل كامل با یكدیگرند، به گونه‌ای كه شناخت كامل یكی ( محل ذره) مستلزم عدم شناخت كامل كمیت دیگر (سرعت ذره) است. اگر دقیقاً جای ذره در فضا را بدانیم، از سرعت آن هیچ اطلاعی نداریم و امكان كسب هر نوع آگاهی در این باره غیرممكن است. بنابراین، وقتی مكان یك الكترون را به دست می‌آوریم دیگر نمی‌توانیم سرعت آن را با هر دقتی معین كنیم. این دقت نمی‌تواند از حدّی كه روابط عدم قطعیت پیش‌بینی می‌كند، فراتر رود. پس ما نمی‌توانیم مختصات مكانی و سرعت آینده‌ی الكترون را پیش بینی كنیم. بنابراین، «سرعت» و «مكان» در فیزیك كوانتومی و فیزیك كلاسیك واژه‌هایی مشترك‌اند، اما شبكه‌ی معنایی‌ای كه سرعت و مكان فیزیك كوانتومی در آن معنا می‌یابند با شبكه‌ی معنایی‌ای كه بسته بدان سرعت و مكان در فیزیك كلاسیك به هم مرتبط می‌شوند، كاملاً متفاوت است. متعاقب چنین تفاوتی، مفاهیم دیگری مثل اندازه‌ی حركت و گشتاور زاویه‌ای نیز معانی متفاوتی می‌یابند. در فیزیك كلاسیك كه معمولاً از سال‌های آخر دبیرستان آن را می‌شناسیم، یك جسم مادی از جرمی ثابت و معین ساخته شده است كه ویژگی‌های آن را به خوبی می‌شناسیم. اما در دنیای ذرات بنیادی، یك جسم مادی تنها از جرم ساخته نشده، بلكه موجی چون «شبح» با جرم همراه است. این موج جسم را در همه‌ی حركاتش همراهی و دنبال می‌كند و حتی یك لحظه آن را رها نمی‌كند؛ مگر آنكه جسم از حركت بایستد و سكون اختیار كند، آنگاه موج نیز مخفی و ظاهراً ناپدید می‌شود. اما به محض آنكه جسم مجدداً به حركت درآید، این موج از كمینگاهش بیرون می‌جهد و به اجبار با جرم همسفر می‌شود. مهمتر آنكه، این موج كه به موج موهومی موسوم است، نقش ولی و قیّم ذره را به عهده می‌گیرد و مسئولیت همه‌ی پارامترهای فیزیكی و خصوصیات مكانیكی ذره در ید اختیار آن است. همین موج است كه بر خصوصیات و شرایط زندگی ذره حاكم است. پس وقتی در فیزیك كلاسیك از «ماده» صحبت می‌كنیم منظور توده‌ای از جرم است، در حالی كه، ماده در فیزیك كوانتومی، جرم به همراه موج موهومی است. در فیزیك كلاسیك، انرژی كمیتی است پیوسته در حالی‌كه، در فیزیك كوانتومی،انرژی كمیتی گسسته شامل بسته‌های انرژی است و معمولاً كوانتای انرژی نامیده می‌شود. كوانتای میدان الكترومغناطیس را كه به كار حمل و نقل انرژی در این میدان اشتغال دارد، «فوتون» می‌نامند. فوتون موجودی است كه در فیزیك كوانتومی پا به عرصه‌ی وجود گذاشت و نماینده‌ی ذراتی است كه جرم ندارند و تنها هنگامی كه به حركت درمی آیند دارای جرم می‌شوند و همه‌ی پدیده‌های فیزیكی ناشی از وجود جرم را پدید می‌آورند. از جمله مفاهیم دیگری كه در فیزیك كوانتوم ظهور كردند می‌توان به «اسپین» اشاره كرد. در دنیای ذرات بنیادی سكون وجود ندارد و همه‌ی ذرات به گونه‌ای دور خود می‌چرخند. نكته‌ی جالب آن كه این چرخش سِرّ بقای آنهاست و اگر دَمی از چرخیدن باز ایستند، نابود می‌شوند. این چرخش «اسپین» نامیده می‌شود.
همان طور كه دیدیم، پس از انقلاب كوانتومی مفاهیم جدیدی همچون فوتون و اسپین پا به عرصه‌ی ظهور گذاشتند و مفاهیمی مثل مكان، سرعت، اندازه‌ی حركت، جرم و انرژی در شبكه‌ی مفهومی جدید قرار گرفتند و معانی و تعاریف نوینی یافتند. تغییر معنایی واژگان در انقلاب كوانتومی چنان بنیادین و ژرف است كه هایزنبرگ در این باره می‌گوید:« ساخت مفهومی نظریه‌ی كوانتومی از بیخ و بُن با فیزیك كلاسیك متفاوت است» (هایزنبرگ، 1368، ص 244).
د. وجه مصداقی (9) و وجه مفهومی (10)
هوینینگن هون (11)، فیلسوف علم آلمانی، معتقد است در بیان تغییر معنایی در ساختار انقلاب‌های علمی، تفاوت و تمایزی میان «تغییر مفهومی» و «تغییر در كاربرد مفهوم» هست كه كوهن بدان اشاره‌ای نكرده است. از این رو، برای تغییر معنایی می‌توان دو وجه قائل شد:وجه مصداقی و وجه مفهومی.تغییر مفهوم سیاره در انقلاب كپرنیكی را می‌توان یكی از مثال‌های مطلوب وجه مصداقی دانست. «دادلی شیپر» (12) یكی از منتقدان برجسته‌ی كوهن، معتقد است كه «آنها [كپرنیكی ها] تنها كاربرد اصطلاح [ سیاره] را تغییر دادند. بنابراین، همان قدر كه می‌توان گفت معنی «سیاره» درگذر از پارادایم بطلمیوسی به كپرنیكی تغییر یافته، می‌توان گفت كاربرد مفهوم «سیاره» تغییر كرده است» (دادلی شیپر، 1964، ص 34). درواقع، آنچه كه در این انتقال تغییر كرده، برخی از مصداق‌های مفهوم سیاره است، نه خود مفهوم سیاره. در هر دو پارادایم سیاره‌ها به معنای اجسام متحرك در آسمان هستند. اما خورشید كه در پارادایم بطلیموسی مصداقی برای مفهوم سیاره بود به مجموعه‌ی مصادیق ثوابت سماوی در پارادایم كپرنیكی منتقل شد. حال آنكه زمین كه در پارادایم بطلیموسی مصداقی برای ثوابت سماوی بود در پارادایم كپرنیكی به مجموعه‌ی مصادیق سیاره انتقال یافت. بنابراین، همان گونه كه هوینینگن هون می‌گوید: «وجه مصداقی تغییر معنایی یعنی انتقال اشیاء معینی از مصداق یك مفهوم به درون مصداق دیگر (و شاید بالعكس)، در جایی كه دو مفهوم مصداقاً از هم جدا هستند» (پل هوینینگن هون، 1993، ص‌ص 209-210).
البته باید توجه داشت كه وجه مصداقیِ تغییر معنایی، موضوعی نیست كه خود كوهن در ساختار بدان واقف بوده باشد، لذا وی هیچ اشاره‌ای بدین وجه نمی‌كند. از این رو، در ساختار، تلقی كوهن از تغییر معنایی چندان واضح و روشن نیست و با ابهام مواجه است. به طوری كه شیپر در این باره می‌گوید:«كوهن هیچ تحلیل روشنی از «معنی» یا به طور خاص‌تر، هیچ معیاری از تغییر معنایی به ما پیشنهاد نمی‌كند، نتیجتاً روشن نیست كه چرا او چنین تغییراتی را جزء تغییراتی از معنا قرار می‌دهد نه، برای مثال، به عنوان تغییراتی از كاربرد معنی» (شیپر، 1964، ص34).
در وجه مفهومی تغییر معنایی، مصادیق یك «واژه» تغییر نمی‌كند، بلكه مفهوم آن تغییر می‌كند. تغییر مفهوم جرم، زمان و طول در نسبیت، موردی از وجه مفهومی تغییر معنایی است كه در بخش (ب) بدان پرداختیم. اما پرسش مهمی كه مطرح می‌شود این است كه چگونه می‌توان چنین تغییری را از وجه مصداقی تغییر معنایی تشخیص داد و معیار چنین تشخیصی چیست؟
هوینینگن هون در كتاب بازسازی انقلاب‌های علمی سعی می‌كند در این باره معیاری ارائه دهد. وی می‌گوید: «وجه مفهومی تغییر معنایی عبارت است از تغییری در مفهوم كه توسط تغییر در ویژگی‌های اشیایی كه تحت آن مفهوم قرار می‌گیرند، رخ داده است» (هوینینگن هون، 1993، ص210). بنابراین، مفهوم «جرم» در انقلاب نسبیتی تغییر كرده، زیرا ویژگی ثابت بودن جرم كلیه‌ی اجسام تغییر كرده است و جرم اجسام با حركت تغییر می‌كند. اما آیا هر تغییر در ویژگی اشیایی كه تحت یك مفهوم قرار می گیرند را می‌توان تغییر مفهومی دانست؟ مثلاً اگر در فیزیك نیوتنی جرم را به صورت تقسیم نیرو بر شتاب تعریف كنیم مقدار جرم در كلیه‌ی زمانها و مكان‌ها ثابت خواهد بود. بنابراین، تغییر جرم یك ماده‌ی رادیواكتیو برحسب زمان را نمی‌توان شرط لازمی برای تغییر معنایی مفهوم جرم دانست، زیرا چنین تغییری ناشی از تغییر در هیچ كدام از مفاهیم نیرو و شتاب نیست، بلكه نتیجه‌ای ناشی از فرایند تشعشع رادیواكتیوی است. حال اگر در آزمایشی دیگر، الكترونی را در یك دستگاه شتاب دهنده، شتاب دهیم، طبق تعریف جرم نیوتنی، برای دو برابر نمودن شتاب، نیرو نیز باید دوبرابر شود؛ در حالی كه می‌بینیم در سرعت‌های بالا، برای دو برابر كردن شتاب به نیرویی بسیار بیشتر از دو برابر نیازمندیم و بنابراین، تغییر در مقدار جرم رخ داده است. عواقب چنین نتیجه‌ای مستقیماً به تعریف جرم برمی گردد و می‌توان آن را تغییر مفهوم جرم در نظر گرفت. هوینینگن هون كاملاً به این نكته واقف است. از این رو می‌گوید:«نمی‌خواهیم بگوییم، هر تغییری در ویژگی‌های اشیایی كه تحت یك تغییر مفهومی داده شده قرار گیرد، موردی از تغییر معنایی برای آن مفهوم است. به علاوه، شرط لازم در تغییر معنایی، تغییر ویژگی‌هایی از عناصر مصداق مفهوم است كه در تعریف مفهوم، از جمله آنهایی كه تغییر كرده اند، موردنظر باشند.» (همانجا).
هوینینگن هون، بلافاصله متذكر می‌شود كه این امر در گرو آن است كه بتوانیم زمینه‌های تعریفی و تجربی ویژگی‌های مصداق یك مفهوم را مشخص كنیم و این به نوبه‌ی خود مسئله‌ی تمییز تحلیلی و تركیبی را مطرح می‌سازد كه كوهن امكان آن را برای مفاهیم تجربی انكار می‌كند. «در این صورت تلقی كوهن از تغییر معنایی به مقدار زیادی دلبخواهی به نظر می‌رسد. چون هیچ معیاری وجود ندارد كه تغییر در ویژگی‌های عناصر مصداق یك مفهوم را، كه به تغییر معنایی منجر شود یا نشود، تعیین كند.» (همانجا).
پی‌نوشت‌ها:
1. incommensurability
2. Gestalt switch
3. Max Planck، فیزیك دان آلمانی كه تحقیقاتش درباره‌ی جسم سیاه آغازگر انقلاب كوانتومی بود.
4. World-Picture(Weltbild)
5. Werner Heisenberg، فیزیك دان آلمانی و یكی از بنیانگذاران فرمالیسم كوانتومی.
6. meaning change
7. Nicolas Copernicus
8. Mathematical Principles of Natural
Philosophy
9. extensional aspect
10. intensional aspect
11. Paul Hoyningen-Huene
12. Dudley Shapere
مقدم حیدری، غلامحسین، (1385)، قیاس ناپذیری پارادایم‌های علمی، تهران: نشر نی، چاپ سوم
