قیاس ناپذیری روش‌شناختی

پارادایم همواره چنان بی كرانه است كه تعداد زیادی مسائل قابل پژوهش در آن وجود دارد. از نظر كوهن علم متعارف به منزله‌ی فعالیتی برای حل معماست كه با قواعد پارادایم هدایت و نظارت می‌شود. این معماها و مسائل كه پارادایم آنها را مشخص می‌كند، از هر دو نوع نظری و تجربی هستند. برای مثال در پارادایم نیوتنی، مسائل بارز نظری مشتمل است بر ابداع فنون ریاضی برای بیان حركت سیاره‌ای كه در معرض بیش از یك نیروی جاذبه قرار گرفته است، و ایجاد مفروضات مناسبی برای تطبیق قوانین نیوتن با حركت سیالات. مشكلات و مسائل تجربی نیز شامل افزایش دقت مشاهدات تلسكوپی و ایجاد فنون آزمایشی است كه براساس آن اندازه‌گیری اطمینان بخش مقدار ثابت جاذبه میسر می‌شود.
دانشمندانی كه در علم متعارف به تحقیق می‌پردازند، با این اطمینان پژوهش خود را انجام می‌دهند كه پارادایم وسایل حل مسائل مطرح شده در خود را فراهم می‌كند. درواقع، «یكی از چیزهایی كه یك جامعه‌ی علمی به واسطه یك پارادایم به دست می‌آورد، معیاری است برای انتخاب مسائلی كه بسته به آن پارادایم قابل حل هستند.» (كوهن، 1970، ص 37). دانشمندان با این اطمینان كه مسائل مطرح در پارادایم، همچون جداول متقاطع قابل حل‌اند، به دنبال روش‌ها و فنون حل مسئله می‌گردند. این راه حل‌ها حكم الگوهایی را پیدا می‌كنند كه راه حل‌های ارائه شده برای مسائل دیگر، براساس آنها پذیرفته می‌شوند. در واقع، می‌توان گفت: «[ پارادایم ها] سرچشمه‌ای از روش ها، حوزه‌ی مسائل مطرح و الگوهای حل مسئله هستند كه هر جامعه‌ی علمی بالغی در زمان معین آنها را پذیرفته اند.» (همان جا، ص 103).
بنابراین، هنگامی كه انقلاب علمی رُخ می‌دهد و پارادایم نوینی جایگزین پارادایم پیشین می‌شود، معیار انتخاب مسائل مطرح برای پژوهشگران نیز دگرگون می‌شود، به طوری كه بسیاری از مسائل پارادایم قدیم كه از نظر مسائل علمی برای دانشمندان اهمیت محوری داشتند، در پارادایم جدید اهمیت خود را از دست می‌دهند و یا اساساً از نظر طرفداران پارادایم نوین «كاملاً غیرعلمی قلمداد می‌شوند» (همان جا)، حتی بعضی اوقات مسئله به كلی از بین می‌رود و از «مسئله بودن» می‌افتد. برعكس، بسیاری از مسائل كه در پارادایم قدیم پیش‌پا افتاده به نظر می‌رسیدند، ممكن است در پارادایم نوین بنیادی‌ترین مسائل در پژوهش علمی شناخته شوند. با چنین تغییری در حوزه‌ی مسائل، غالباً روش‌های پژوهش نیز تغییر می‌كند و تغییر مسائل و روش‌های پژوهش، تغییر راه حل‌های پذیرفته شده به مثابه الگوهای حل مسئله را در پی خواهد داشت. در ادامه، به بررسی تغییرات روش‌شناختی در انقلاب كپرنیكی، نسبیتی و كوانتومی می‌پردازیم.

الف. روش ریاضی

ارسطو تفاوت میان اشیاء را به تفاوت‌های كیفی و بسیط تقسیم می‌كرد. به همین سبب، از نظر او ریاضیات مقام والایی نداشت و تنها یكی از مقولات دهگانه‌ی مورد نظر وی بود و از نظر اهمیت در مرتبه‌ای میان الهیات و طبیعیات قرار می‌گرفت. اما پس از انقلاب كپرنیكی، كسانی همچون كپلر و گالیله بر روش كشف نسبت‌های كمی میان اشیاء تأكید داشتند. آنان معتقد بودند معرفتی كه از طریق حواس به ذهن می‌رسد، مبهم، آشفته و پُر تناقض است و از این رو نمی‌توان بدان اعتماد كرد. تنها توصیف‌هایی از طبیعت كه به صورت نسبت‌های ریاضی ارائه می‌شوند، اوصاف واقعی اشیاء هستند. در واقع، جهان خارج، جهان اوصاف كمّی است و تفاوت میان اشیاء تفاوت عددی است. تنها اوصاف كمی اشیاء سبب معرفت یقینی می‌شوند و معرفت كامل همیشه صورت ریاضی دارد. كپلر معتقد است:«این خصلت فاهمه‌ی بشری است كه گویی به حَسَب خلقت، فهم كامل نصیبش نمی‌شود مگر از كمیات، یا به كمك كمیات؛ و بدین جهت است كه نتایج ریاضی چنین متیقّن و شبهه نابردارند.» (آرتور برت ادوین، 1369، ص 59). البته باید توجه داشت علی رغم اعتبار فوق العاده‌ای كه به ریاضیات داده می‌شد، افرادی همچون كپلر و گالیله بر این موضوع تأكید داشتند كه فرضیات ریاضی درباره‌ی جهان معتبر نیستند مگر اینكه به تأیید تجربه‌ی حسی رسیده باشند. روش پژوهش علمی از نظر این دانشمندان را می‌توان این گونه بیان كرد: وقتی با جهان محسوس رو به رو می‌شویم، پدیدار خاصی را برمی گیریم و آن را به عناصری تحلیل می‌كنیم كه نسبت‌های كمّی با هم داشته باشند. پس از این كار، دیگر به شیء محسوس كاری نداریم. عناصر به دست آمده، مقومات واقعی آن شی هستند و اگر به روش ریاضی، نتایجی از آنها به دست آوریم، آن نتایج در همه‌ی مصادیق مشابه صادق‌اند، حتی اگر تحقیق و تأیید تجربی آن نتایج در مواردی غیرممكن باشد. با این روش می‌توانیم به سراغ پدیدارهای پیچیده‌تر از همین جنس برویم و نشان دهیم كه چه قوانین ریاضی جدیدی در آنها نهفته است.
با انقلاب كپرنیكی نه تنها روش پژوهش علمی تغییر كرد، بلكه بسیاری از مسائل مطرح به كلی عوض شد. مثلاً تحویل حركات اجرام سماوی به حركات دایره‌ای به دور زمین، در نجوم بطلیموسی مسئله ای مهم به حساب می‌آمد. پس از انقلاب كپرنیكی، خورشید در مركز عالم قرار گرفت و زمین و سیارات دیگر حول آن می‌چرخیدند. طبق قوانین كپلر، سیارات حول مدارهایی بیضی شكل دور خورشید می‌چرخیدند. بنابراین، مسئله‌ی تحویل حركت سیارات به دوایر- كه به قول كوهن «سمت و سوی اكثر پژوهش‌های نجومی در طول دو هزاره، از زمان بطلیموس تا زمان كپرنیك، را تشكیل می‌داد» (كوهن، 1985، ص50)- به كلی منسوخ شد. اما پارادایم جدید پرسش‌های جدیدی را نیز مطرح كرد. چه چیزی سبب حركت زمین می‌شود؟ چگونه سیارات در غیبت كرات سماوی روی مدارهایشان نگه داشته می‌شوند؟ در واقع، «طرفداران نظام كپرنیكی شكل و جهت جدیدی به تعداد زیادی از پژوهش هایشان دادند. نظام كپرنیكی مجموعه‌ی جدیدی از مسائل را فراهم آورده بود» ( همان جا، ص230). آنچه كه در این باره اهمیت بسیار دارد، آن است كه این مسائل پیش از این اصلاً قابلیت طرح نداشتند و بیان آنها موجب شد كه «نظام كپرنیكی اشارات متعددی درباره‌ی مفاهیم و فنونی كه حل مسائل جدید بدان نیاز داشتند‌، فراهم آورد.» (همان جا). بعضی از این فنون جدید را گالیله و كپلر ابداع كردند. اما مهم ترین آنها را نیوتن با ابداع روش حساب دیفرانسیل و انتگرال در ریاضی به دست اورد. بعدها دانشمندانی چون «همیلتون» (1) و «لاگرانژ» (2) روش‌های دیگری نیز ارائه كردند. نتیجه‌ی این روش‌های حل مسائل فیزیكی را می‌توان هم اكنون در هر كتاب درسی فیزیك كلاسیك به وضوح دید كه برای دانشجویان و پژوهشگران معیار و الگویی است برای راه حل‌های قابل قبول.

ب. مسئله‌ی اِتِر (3)

برای فیزیك دانان قرن نوزدهم غیرقابل تصور بود كه برخلاف تمام انواع دیگر موج، نور و دیگر امواج الكترومغناطیسی بتوانند بدون هیچ گونه محیطی منتشر شوند. به نظر می‌رسید كه فرض محیطی به نام «اِتِر» یك قدم منطقی رو به جلو باشد، هرچند برای توجیه نامریی بودن آن لازم بود برایش خواصی غیرعادی، مثل چگالیِ صفر و شفافیت كامل، در نظر گرفته شود. فرض شده بود كه اِتِر تمام فضا را پُر می‌كند و محیطی است كه سرعت نور نسبت به آن C است. طبق تبدیلات گالیله‌ای سرعت نور تغییرناپذیر نبود. بنابراین، یك و فقط یك دستگاه لخت وجود داشت كه سرعت نور در آن دقیقاً برابر C بود؛ یعنی دستگاه لخت یگانه ای وجود داشت كه اِتِر نسبت به آن ساكن بود. مسئله‌ی مهمی كه در اینجا مطرح می‌شد، مشخص كردن این چارچوب مطلق بود. آزمایشی كه می‌توانست این مسئله را حل كند، بررسی سرعت نور در دستگاه‌های لخت مختلف بود. این آزمایش می‌توانست به این پرسش پاسخ دهد كه آیا دلیلی برای وجود یك دستگاه یگانه یعنی چارچوب اِتر وجود دارد كه سرعت نور در آن برابر با C- مقدار پیش بینی شده به وسیله‌ی نظریه الكترومغناطیس- باشد یا نه؟
«مایكلسون و مورلی» (4) در سال 1887 چنین آزمایشی را انجام دادند. به نظر آنان اگر اِتِری وجود داشته باشد، زمین دوران كننده و چرخان باید در آن حركت كند و ناظری كه روی زمین است باید یك «باد اِتِری » را احساس كند. نتیجه‌ی آزمایش نشان می داد كه سرعت زمین نسبت به اتر همواره برابر صفر است. این نتیجه چنان ضربه‌ای به فرضیه‌ی اتِر زد كه آزمایش را افراد زیادی در مدت پنجاه سال تكرار كردند. یك راه برای تعبیر نتیجه‌ی صفر آزمایش مایكلسون- مورلی این بود كه به سادگی نتیجه بگیریم سرعت نور در تمام جهات و در تمام دستگاه‌های لخت یكی است، و این كاری بود كه اینشتین در سال 1905 انجام داد. وی در مقاله‌ای تحت عنوان «درباره‌ی الكترودینامیك اجسام متحرك» می‌نویسد: «نور در خلأ با سرعت C كه مستقل از ماهیت حركت چشمه‌ی آن است منتشر می‌شود» (به نقل از رابرت رزنیك، 1363، ص35). (5) اگر سرعت اندازه گیری شده‌ی نور به حركت ناظر بستگی نداشته باشد، تمام دستگاه‌های لخت برای انتشار نور هم ارز یكدیگر خواهند بود و هیچ دلیل تجربی كه وجود یك دستگاه لخت یگانه «یعنی اِتِر» را ثابت كند، وجود نخواهد داشت. در واقع، مسئله‌ای كه فیزیك نیوتنی با آن مواجه بود، پس از انقلاب نسبیتی به كلی از میان رفت و در عوض مسائل جدیدی مطرح شد.
یكی از این مسائل جدید، «پارادكس دوقلوها» بود كه از ویژگی «انبساط زمان» در نسبیت منتج می‌شد. اینشتین در سال 1911 چنین پیش بینی كرد: «اگر موجود زنده‌ای را داخل یك جعبه قرار دهیم... می‌توان ترتیبی داد كه این موجود زنده پس از یك پرواز طولانی به مكان اول برگردانده شود؛ بدون اینكه وضع آن تغییر قابل توجهی كرده باشد. در حالی كه از مرگ موجود مشابهی كه در مكان اولیه باقی مانده، مدت مدیدی گذشته است و نسل‌های جدیدی به وجود آمده اند.» (همان جا، ص221).
اگر موجودِ ساكن یك مرد و موجودِ سفركننده همزاد او باشد، در این صورت وقتی مرد مسافر به خانه برمی گردد، برادر همزاد خود را بسیار مُسن‌تر از خویش می‌بیند. پارادوكس حول این ادعا دور می‌زند كه در نسبیت، هركدام از همزادها می‌تواند همزاد دیگر را مسافر بداند، در این صورت هركدام از آنها دیگری را جوان‌تر می‌بیند و این یك تناقض منطقی است. این مسئله به علت مطلق بودن زمان در فیزیك نیوتنی نه تنها قابل طرح، بلكه حتی قابل تصور نبود.

ج. روش تصویرپذیری

روش تبیین پدیده‌ها در فیزیك كلاسیك، ارائه‌ی تصویری برحسب زمان- فضا بود كه با حل مسائل حركت به دست می‌آمد. در فیزیك كلاسیك، معادلات حركت معمولاً به صورت مسافت- زمان، سرعت- زمان یا شتاب-زمان بودند كه در آنها موقعیت هر ذره برحسب زمان تعیین می‌شد. در واقع این معادلات نشانگر اصل«تصویرپذیری» در فیزیك كلاسیك بودند. طبق این اصل، حركت هر ذره مسیری در فضا- زمان دارد. در بحران فیزیك دهه‌ی بیست قرن بیستم، به شدت از این اصل انتقاد شد. آنچه فیزیك دانان در این سالها به دنبالش بودند، ارائه‌ی صورت بندی ساختار اتم بود. اما كوشش های آنان با مشكلات و ناسازگاری‌های بسیاری همراه بود. فیزیك دانانی همچون هایزنبرگ و پاولی (6) معتقد بودند تبیین ساختار اتم طبق اصل تصویرپذیری ممكن نیست، زیرا ما قادر به مشاهده‌ی مدارهای الكترونی نیستیم. حال آنكه كمیت‌های انرژی، اندازه حركت و بسامد خطوط طیفی بدون هیچ مشكلی قابل اندازه‌گیری اند. بنابراین، روش ما در حل مسائل فیزیك اتمی باید استفاده از كمیت‌های مشاهده پذیر باشد. بر طبق چنین روشی، هایزنبرگ توانست فرمالیسمی برای فیزیك اتمی ارائه كند. او در چكیده‌ی اولین مقاله‌اش، درباره‌ی مكانیك كوانتومی می‌نویسد: «در این مقاله كوشش می‌شود مبانی‌ای برای مكانیك كوانتومی نظری بنا نهیم كه صرفاً مبتنی بر روابط بین كمیاتِ اصولاً قابل مشاهده باشد» (‌به نقل از مهدی گلشنی، 1369، ص 39). بدین گونه، روش تبیین پدیده‌های فیزیكی برحسب فضا- زمان در فیزیك كلاسیك به كلی كنار گذاشته شد و حتی مورد تمسخر قرار گرفت. هایزنبرگ در این باره می‌گوید: «امیدِ به اینكه تجارب جدید ما را به حوادث عینی در فضا و زمان برگرداند، همان قدر بنیادش محكم است كه امیدِ به اینكه انتهای جهان را در نواحی اكتشاف نشده‌ی قطب جنوب بیابیم.» (همان جا، ص35).
همان طور كه دیدیم پارادایم‌های رقیب سؤالات متفاوتی را مجاز یا معنی دار محسوب می‌كنند. تحویل حركات اجرام سماوی به حركات دایره‌ای به دور زمین كه برای بطلیموسیان مهم بود، برای كپرنیكیان فاقد اهمیت به شمار می‌آمد. مسئله‌ی سرعت زمین نسبت به اِتِر، كه برای فیزیك دانان ماقبل اینشتین بسیار مهم بود، از نظر اینشتین رد شد. علاوه بر طرح مسائل نوعاً مختلف، پارادایم‌ها متضمن موازین متفاوت و متعارضی هستند. روش كشف نسبت‌های ریاضی میان اشیاء، كه محور كار گالیله‌ای‌ها بود، در نظر ارسطوییان جایگاه رفیعی نداشت. روش تصویرپذیری نزد فیزیك دانان كوانتومی مُهمل و برای نیوتونیان پیش فرض اساسی و اصولی بود.
بنابراین، پس از انقلاب علمی، حوزه‌ی مسائل مطرح و روش‌های پژوهش پارادایم به كلی تغییر می كند، به گونه‌ای كه می‌توان از قیاس ناپذیری روش شناختی میان پارادایم‌ها صحبت كرد.

پی‌نوشت‌ها:

1.Hamilton
2.Largrange
3.ether
4.Michelson & Morley
5. البته اینشتین مدعی بود بدون اطلاع از نتایج آزمایش مایكلسون و مورلی فرض «‌ثابت بودن سرعت نور» را بیان كرده است.
6.Wolfgang Pauli

منبع مقاله :
مقدم حیدری، غلامحسین، (1385)، قیاس ناپذیری پارادایم‌های علمی، تهران: نشر نی، چاپ سوم