فيزيك و متافيزيك
اهميت تاريخي و معاصر فيزيك، بسيار است زيرا بسياري از مسلمات آن توسط علوم اخذ شده و تأثير زيادي نيز بر فلسفه و الهيات نهاده است. در فيزيك نيوتني، سه فرض اصالت واقع، موجبيت و تحويل‌گرايي، پذيرفته شده بود كه هر سه فرض از ناحيه فيزيك قرن بيستم و به ويژه نظريه كوانتوم مورد معارضه قرار گرفت. اين بدان دليل بود كه جهان اتمي بر وفق مفاهيم فيزيك كلاسيك و پديده‌هاي مشاهده‌پذير، توضيح‌دادني نبود.
دربارة ارتباط مفاهيم فيزيك كوانتومي با واقعيت جهان و نيز جايگاه نظريه‌ها در علم، ديدگاههاي اصالت واقع كلاسيك، ابزارانگاري و اصالت واقع نقادانه، تعبير و تفسيرهاي گوناگوني را ارائه داده‌اند. در اين نوشتار، «ايان باربور» همچون ديگر طرفداران اصالت واقع‌نقادانه قايل است كه براساس نظريه كوانتوم، مشاهده‌گر همواره در روند مشاهده، شريك و سهيم است و مرز قاطعي ميان مشاهده‌گر و شي مشاهده شده وجود ندارد. وي به كارگيري ايدة مُكمليت درباره علم و دين را نقد مي‌كند.
فيزيك، مطالعة ساختارها و فرآيندهاي اساسي تغيير و تحول در ماده و انرژي است. از آنجا كه فيزيك با پايين‌ترين سطوح سازمان، سر و كار دارد و دقيق‌ترين معادله‌هاي رياضي را به كار مي‌گيرد، به‌نظر مي‌رسد در مقايسه با ساير علوم، از مسائل مورد علاقة دين دربارة حيات، ذهن و هستي انسان دورتر باشد، اما اهميت تاريخي و معاصر فيزيك بسيار است. زيرا فيزيك، اولين علم دقيق و سيستماتيك [= منظم] به شمار مي‌آيد و بسياري از مسلمات آن، توسط علوم اخذ شده است. روش‌هاي فيزيك به‌مثابة سرمشقهاي مطلوبي براي علوم ديگر مدنظر بوده است. همچنين فيزيك تأثير زيادي بر فلسفه و الهيات نهاده است.
از اين گذشته، اگرچه فيزيكدانان فقط موجودات فاقد حيات را مطالعه مي‌كنند، ولي امروزه نگاه آنها متوجه موجوداتي است كه به قلمروهايي گوناگون دارند: از «كوارك‌ها» و «اتم‌ها» تا «كريستال‌هاي جامد»، «سياره‌ها» و «كهكشان‌ها» - و از جمله، شالودة فيزيكي ارگانيزم‌هاي زنده. هم‌اكنون در حوزة فيزيك، ما با مسائلي دربارة «مشاهده‌گر و مشاهده‌شده»، «تصادف و قانون» و «اجزا و كل‌ها» مواجه‌ايم.
1. معرفت‌شناسي نيوتني، رئاليستي [واقع‌گرايانه] بود. همه بر اين باور بودند كه نظريه‌ها، جهان را چنانكه في نفسه هست به گونه‌اي بركنار و مستقل از «مشاهده‌گر» توضيح مي‌دهند. فضا و زمان، چارچوبهايي مطلق انگاشته مي‌شد كه درون آنها تمام رويدادها بدون ارجاع به مشاهده‌گر، گنجانده شده است. «كيفيات اوليه» مانند «جرم» و «سرعت» كه با زبان رياضي قابل بيان است، ويژگيهاي عيني جهان واقعي محسوب مي‌شد.
2. فيزيك نيوتني، نظرگاه موحبيتي داشت. اصولاً چنين تلقي مي‌شد كه آيندة هر سيستم از مادة متحرك را از روي شناخت دقيق وضعيت حاضر آن مي‌توان پيش‌بيني كرد. به‌نظر مي‌آمد تمام جهان، از كوچكترين ذرات تا دورترين سياره زير نفوذ و سيطرة قوانيني تغييرناپذير و يكسانند.
3. ديدگاه نيوتني در اين برداشت كه: رفتار كوچكترين «اجزا»، يعني ذرات سازنده، تعيين‌كنندة رفتار «كل» است، نگرشي تحويل‌گرايانه بود. براساس اين نگرش، «تغيير و تحول»، عبارت است از بازآرايي اجزا كه خود آن اجزا بدون تغيير باقي مي‌مانند. در اينجا از طبيعت، تصويري جذاب و مقتدر، بسان ماشيني قانونمند، ترسيم مي‌شد؛ تصويري كه رشد علم و انديشة غرب را بشدت متأثر ساخت. اين ديدگاه كه به جهان همچون مكانيسم يك ساعت مي‌نگريست، به نگرشي «دئيستي»[= خداباوري طبيعي] دربارة خداوند منجر شد كه او را ساعت‌سازي مي‌دانست كه ساز و كار جهان را طرح و سپس آن را به حال خود رها كرده است.
قرن هيجدهم شاهد گسترش بيشتر مكانيك نيوتني بود. در فيزيك قرن نوزدهم انواع نويني از طرحهاي مفهومي، از جمله «نظرية الكترو مغناطيس» و «نظرية جنبشي گازها» ارائه شده بود، ولي فرضيه‌هاي اساسي مذكور بدون تغيير باقي ماندند. چنين به‌نظر مي‌آمد كه تمامي قوانين، نه از نظر مكانيك ذرات، لااقل از نظر قوانين حاكم، بر چند نوع از ذرات و ميدانها دست يافتني است. در نظرية جنبشي و ترموديناميك، رفتار گازها براساس احتمال تشريح مي‌شد، ولي اين شيوه را فقط تسهيلي براي امر محاسبه قلمداد مي‌كردند. همه بر آن بودند كه حركت تمامي مولكول‌هاي گاز، دقيقاً با قوانين مكانيكي معين شده است، ولي چون محاسبة اين حركات بسيار دشوار و پيچيده است، ما مي‌توانيم از قوانين آماري براي پيش‌بيني رفتار ميانگين گروههاي عظيم مولكول‌ها استفاده كنيم.
هر سه فرض مذكور - يعني «اصالت واقع [رئاليسم]»، «موجبيت» و «تحويل گرايي» - از ناحية فيزيك قرن بيستم مورد معارضه قرار گرفته است. تغييرهاي رخ‌داده در مفاهيم و مسلمات، آن‌چنان عظيم بود كه تعجبي ندارد اگر «كوهن» آن را به‌عنوان نمونه‌اي بارز از يك انقلاب عظيم و يك تغيير «سرمشق» به كار ببرد. در اينجا نظرية «كوانتوم» را بررسي مي‌كنيم.
از باب نمونه، فرض كنيد يك دسته از الكترون‌ها به سمت دو شكاف موازي كه در يك پردة فلزي قرار دارند، گسيل شده‌اند و با يك صفحة عكاسي كه چند سانتيمتر پشت پرده قرار داده شده، برخورد مي‌كنند. هر الكترون به‌صورت يك نقطه ريز بر روي فيلم ثبت مي‌شود و به مثابة ذره‌اي كه به آنجا رسيده باشد به‌نظر مي‌آيد و چنانچه «بار» و «جرم» الكترون تقسيم‌ناپذير باشد، قاعدتاً احتمال مي‌رود فقط از يكي از دو شكاف عبور كرده باشد. با وجود اين، نقاطي كه بر روي فيلم مي‌افتد، الگويي تداخلي را از نوارهاي موازي، نشان مي‌دهند كه تنها در صورتي توضيح دادني است كه فرض شود يك «موج» از دو شكاف عبور كرده است و همين دوگانگي موج - ذره، در سرتاسر فيزيك اتمي يافت مي‌شود، ولي يك فرماليزم وحداني رياضي مي‌تواند به‌وجود آيد كه امكان پيش‌بيني رويدادهاي مشاهده‌شده را به‌صورت آماري فراهم آورد. اين فرماليزم رياضي، «توابع موج» را براي آميزه‌اي از امكانها يعني «تركيبي از حالتها» به دست مي‌دهد. مي‌توان احتمال برخورد يك الكترون را به هر نقطة مفروض، محاسبه كرد. اما در «توزيع احتمال» مورد محاسبه، نقطة دقيقي كه يك الكترون خاص به آن اصابت خواهد نمود، قابل پيش‌بيني نيست.
به همين ترتيب در نظرية كوانتوم، هيچ مدل وحدت‌يافته‌اي از اتم پيدا نشده است. مدل اولية بور دربارة اتم به سادگي قابل تصوير و تجسم بود: الكترون‌هاي ذره‌وار در حركت خود پيرامون هسته، به مانند يك منظومة شمسي كوچك، از مدارهايي تبعيت مي‌كنند. ولي «اتم» در نظرية كوانتوم به‌هيچ‌وجه قابل تصوير و تصور نيست. ممكن است كسي بكوشد تا الگوهاي «موج‌هاي احتمال» را كه فضاي پيرامون «هسته» را پر كرده‌اند، شبيه نوسانهاي يك سمفوني سه‌بعدي از اصوات موسيقيايي كه پيچيدگي حيرت‌انگيزي دارند، تصور كند؛ ولي اين تمثيل كمك زيادي به ما نمي‌كند، «اتم» در دسترسِ مشاهدة مستقيم قرار ندارد و بر وفق «كيفيات حسي»، قابل تصور نيست؛ حتي نمي‌توان آن را براساس مفاهيم كلاسيك نظير «فضا»، «زمان» و «عليت» به گونه‌اي منسجم توضيح داد. رفتارشي بسيار خُرد با رفتار اشياي تجربة روزمره، متفاوت است. ما مي‌توانيم آنچه را در آزمايشها رخ مي‌دهد با «معادلات آماري» توضيح دهيم، ولي نمي‌توانيم صفات كلاسيك مأنوس را به ساكنان جهان اتمي نسبت دهيم.
در بسط و توسع‌هايي كه طي سالهاي اخير در نظرية كوانتوم، به سمت قلمروهاي هسته‌اي و مادون هسته‌اي حاصل شده است، خصلت «احتمالي» نظرية اولية كوانتوم، همچنان محفوظ، مانده است. نظرية ميدان كوانتومي، تعميمي است از نظرية كوانتوم كه با نظرية نسبيت خاص، هماهنگ و منسجم است. از اين نظريه با موفقيت بسيار در برهم كنشهاي الكترومغناطيس و برهم كنشهاي مادون هسته‌اي (كروموديناميك كوانتومي يا نظرية كوارك) و نظرية الكترو ضعيف، بهره‌برداري شده است.اجازه دهيد چالشي را كه نظرية كوانتوم در قبال اصالت واقع ابراز كرده است، دنبال كنيم.
نيلزبور از به‌كارگيري مدلهاي موج و ذره و ديگر زوجها از مجموعه‌هاي مفاهيم متضاد، حمايت مي‌كرد. بحث بور دربارة آنچه او آن را «اصل مكمليت» ناميد، چند موضوع را شامل شد. بور تأكيد داشت كه سخن ما دربارة يك «سيستم اتمي» بايد همواره به يك آرايش آزمايشگاهي مربوط باشد؛ ما هرگز نمي‌توانيم دربارة يك سيستم اتمي به تنهايي و «في نفسه» سخن بگوييم. ما بايد تأثير متقابل بين ذهن عالم و عين معلوم را در هر آزمايشي مد نظر قرار دهيم. نمي‌توان هيچ خط فاصل دقيقي بين روند مشاهده و شيء مشاهده شده، رسم كرد. در صحنة آزمايش، ما «بازيگريم» نه صرفاً «تماشاچي» و ابزار آزمايشي مورد استفاده را خود برمي‌گزينيم. بور اظهار داشت كه آنچه بايد به حساب آيد، روند تعاملي [كُنشي - واكنشي] «مشاهده» است، نه ذهن يا شعورِ مشاهده‌گر.
موضوع ديگر در نوشتار بور، محدوديت مفهومي درك بشر است در اينجا، انسان به‌عنوان يك عالِم [=داننده] و نه يك آزمايشگر، كانون توجه قرار مي‌گيرد. بور، با شكاكيت كانت دربارة امكان شناختِ «جهان في نفسه» سهيم است. اگر سعي ما آن باشد كه «قالبهاي مفهومي» خاص را بر طبيعت تحميل كنيم، در اين صورت استفادة تام از ساير مدلها را مانع شده‌ايم. بدين‌سان، بايد بين توصيفات كامل عِلي يا - فضا زماني، بين مدلهاي موج يا ذره، بين اطلاع دقيق از مكان يا اندازة حركت، يكي را برگزينيم. هرچه بيشتر از يك مجموعه مفاهيم استفاده شود، كمتر مي‌توان مجموعة مكمل را به‌طور همزمان به كار برد. اين محدوديت دوجانبه از آن جهت رخ مي‌دهد كه جهان اتمي را نمي‌توان بر وفق مفاهيم فيزيك كلاسيك و پديده‌هاي مشاهده‌پذير توضيح داد.
بنابراين، چگونه مفاهيم فيزيك كوانتومي به واقعيت جهان مربوط مي‌شود؟ ديدگاههاي مختلف دربارة جايگاه «نظريه‌ها» در علم، تعبير و تفسير متفاوتي از نظرية كوانتوم مي‌كنند.
اغلب چنين پنداشته مي‌شود كه بور قاعدتاً بايد ابزارگرا باشد، زيرا او در بحث طولاني با اينشتين، اصالت واقع كلاسيك را رد كرده است. اما آنچه او واقعاً گفت، آن است كه مفاهيم كلاسيك را نمي‌توان بدون ابهام براي تشريح سيستمهاي اتمي موجود به كار برد. از مفاهيم كلاسيك فقط مي‌توان براي توضيح پديده‌هاي مشاهده‌پذير، در موقعيت هاي ويژة آزمايشگاهي استفاده كرد. ما نمي‌توانيم جهان را آن گونه كه «في نفسه» تحقق دارد، جداي از تأثير متقابل ما با آن، مجسم كنيم. بور، به ميزان زيادي با نقد طرفداران ابزارانگاري از اصالت واقع كلاسيك موافق بود ولي او به‌طور مشخص از ابزارانگاري حمايت نمي‌كرد و با تحليل دقيق‌تر به‌نظر مي‌رسد كه او گزينة سومي را اختيار كرده باشد.
بخوبي مي‌توان ادعا كرد كه بور - اگرچه نوشته‌هاي او همواره واضح نبوده است - صورتي از اصالت واقع نقادانه را پذيرفته بود. او در بحث با اينشتين، واقعيت الكترون‌ها يا اتم‌ها را انكار نكرد، بلكه مدعي بود كه آنها از آن دسته اشيايي نيستند كه توصيفات فضا - زماني كلاسيك را مي‌پذيرند. وي پديدارشناسي«ماخ» را كه واقعيت اتم‌ها را مورد ترديد قرار مي‌داد، نپذيرفت. «هِنري فولس»، اين بحث را چنين خلاصه مي‌كند: «او [بور] چارچوب كلاسيك را كنار گذاشت و استنباط واقع‌گرايانه را دربارة توصيف علمي طبيعت حفظ نمود. آنچه او طرد مي‌كند اصالت واقع نيست، بلكه تعبير كلاسيك آن است.» بور، واقعيت سيستم اتمي را كه با سيستم مشاهده‌گر در برهم كنش است، مسلم فرض مي‌گرفت. در قبال تعبيرهاي ذهن‌گرا از نظرية كوانتوم كه مشاهده را يك برهم كنش ذهني - فيزيكي تلقي مي‌كنند، بور از برهم‌كنشهاي فيزيكي ميان سيستمهاي ابزاري و اتمي، در وضعيت كامل آزمايشگاهي، سخن مي‌گويد. به‌علاوه، «موج و ذره» يا «اندازة حركت و موقعيت مكاني» يا ديگر وصفهاي مكمل، حتي اگر هم بروشني قابل اطلاق نباشند، بر يك شيء واحد صدق مي‌كنند. آنها از نمودهاي متفاوتِ سيستم اتمي واحد حكايت مي‌كنند. «فولس» مي‌نويسد:
«بور احتجاج مي‌كند كه اين‌گونه باز نمودها، انتزاعهايي هستند كه در امكان توصيف يك پديده به‌عنوان كنش متقابل ميان سيستمهاي مشاهده‌گر و سيستمهاي اتمي، نقشي حياتي ايفا مي‌كنند، اما نمي‌توانند خواص يك واقعيت مستقل را تصوير كنند .... ما مي‌توانيم چنين واقعيتي را به حسب توانايي آن براي ايجاد برهم كنشهاي گوناگون توصيف كنيم - برهم كنشهايي كه نظرية مذكور، آنها را تأمين‌كنندة شواهد مكمل دربارة شيء عيني‌واحد قلمداد مي‌كند.
بور نگرش اصالت واقع كلاسيك را كه براساس آن، جهان دربردارندة موجوداتي با خواص معين كلاسيك است، نپذيرفت. ولي با وجود اين، بر آن بود كه جهاني واقعي وجود دارد كه در كُنِش متقابل، توانايي ايجاد پديده‌هاي مشاهده‌پذير را داراست. فولس كتاب خود را دربارة بور با اين نتيجه‌گيري به پايان مي‌رساند:
«هستي‌شناسي اي كه اين نحوة تعبير و تفسير از پيام "بور" مستلزم آن است، اشياي فيزيكي را نه مطابق با چارچوب كلاسيك و از راه خواص معين كه با خواص پديده‌ها مطابقند، بلكه از طريق توان آنها براي ظاهر شدن در نمودهاي گوناگون پديده‌ها، توصيف مي‌كند. بدين‌ترتيب در چارچوب مكمليت، حفظ استنباط واقع‌گرايانه و پذيرفتن كامل بودن نظرية كوانتوم فقط با تجديد نظر در فهم ما از ماهيت يك واقعيت مستقل فيزيكي و اينكه ما چگونه مي‌توانيم آن را بشناسيم، ممكن است.»
كوتاه سخن اينكه ما بايد اكيداً جدايي قاطع بين مشاهده‌گر و شيء مشاهده‌شده را كه در فيزيك كلاسيك فرض مي‌شد، انكار كنيم. براساس نظرية كوانتوم، مشاهده‌گر همواره يك شريك و سهيم به حساب مي‌آيد.
در مكمليت، استفاده از يك مدل، استفاده از مدلهاي ديگر را محدود مي‌سازد. مدلها، بازنمودهاي نمادين (سَمبوليك) از وجوه واقعيتِ متعاملند كه نمي‌توانند منحصراً بر وفق شباهتهايي كه با تجربة روزمره دارند، مجسم شوند. آنها صرفاً به‌طور كاملاً غيرمستقيم، با جهان اتمي و يا با پديده‌هاي مشاهده‌پذير، مربوط‌اند. ولي ما مجبور نيستيم ابزارانگاري‌اي را بپذيريم كه نظريه‌ها و مدلها را ابزارهاي فكري و عملي مفيدي مي‌انگارد كه دربارة جهان چيزي به ما نمي‌گويند.
خودِ بور پيشنهاد كرد كه ايدة مكمليت قابل بسط به ساير پديده‌هايي است كه با دو نوع مدل، تحليل‌پذيرند، مانند: مدلهاي «مكانيستي و ارگانيك» در زيست‌شناسي؛ مدلهاي «رفتارگرايانه و درون نگرانه» در روان‌شناسي؛ مدلهاي «جبر» و «اختيار» در فلسفه؛ يا مدلهاي «عدل الهي و «عشق الهي» در الهيات. بعضي نويسندگان پا را فراتر نهاده و از مكمليت «علم» و «دين» سخن مي‌گويند. بدين‌سان «سي.اي. كولسون» پس از تشريح دوگانگي موج - ذره و تعميم بور از آن، علم و دين را «توضيح‌هاي مكمل دربارة واقعيت» مي‌نامد.
من به اين‌گونه استعمال گسترده از اصطلاح مزبور، با ديدة شك مي‌نگرم. در زير چند شرط را براي به كار بردن مفهوم مكمليت مطرح مي‌كنم:
1. مدلها بايد فقط در صورتي مكمل يكديگر ناميده شوند كه به يك موجود واحد و يك گونة واحد منطقي اشاره كنند. موج و ذره، مدلهايي براي يك موجود منفرد (مثلاً يك الكترون) در يك موقعيت منفرد (مثلاً در يك آزمايش دو شكاف) به‌شمار مي‌آيند. آنها هر دو در يك سطح منطقي قرار دارند و قبلاً در يك شعبه از علم استعمال شده‌اند. اين شرايط در مورد علم و دين صدق نمي‌كند. آن دو، نوعاً در موقعيت‌هايي متفاوت پديد مي‌آيند و در زندگي انسان وظايف مختلفي را به انجام مي‌رسانند. ازاين‌رو، من علم و دين را زبانهاي بديل مي‌دانم و اصطلاح مكمليت را به مدلهاي مربوط به يك گونة واحد منطقي و در چارچوب يك زبان خاص، محدود مي‌كنم؛ نظير مدل هاي «انسان‌وار» و «غيرانسان‌وار» براي خداوند.
2. بايد روشن شود كه كاربرد اصطلاح مذكور در خارج از فيزيك، «تمثيلي» است و نه «استدلالي». بايد دلايل مستقلي براي ارزش دو مدل بديل و يا مجموعه‌هايي از ساختها در حوزة ديگر وجود داشته باشد. نمي‌توان فرض كرد كه مدلهاي مفيد در فيزيك، در ساير رشته‌ها نيز ثمربخش باشند.
3. مكمليت، هيچ توجهي را براي پذيرش غيرنقادانة حصرهاي دووجهي فراهم نمي‌آورد. اين اصطلاح را نمي‌توان براي اجتناب از پرداختن به ناهماهنگيها يا «وِتو» كردن جست‌وجوي وحدت، به كار برد. دربارة ويژگي متناقض‌نما در دوگانگي موج - ذره نبايد مبالغه شود. ما نمي‌گوييم كه يك الكترون هم موج است و هم ذره، بلكه مي‌گوييم رفتاري موج‌گونه و ذره‌وار از خود نشان مي‌دهد. به‌علاوه، ما يك فرماليزم رياضيِ وحدت‌يافته در اختيار داريم كه لااقل، پيش‌بيني‌هايي احتمالي را فراهم مي‌آورد، حتي اگر تلاشهاي گذشته، هيچ نظريه‌اي را بهتر از نظرية كوانتوم در مطابقت با داده‌ها به دست نداده باشد، ما نمي‌توانيم تحقيق براي مدلهاي وحدت بخش جديد را طَرد كنيم. انسجام، حتي اگر با اعتراف به محدوديتهاي زبان و تفكر بشري تعديل شده باشد، همواره در سراسر پژوهش انديشه‌مندانه به‌صورت يك آرمان باقي مي‌ماند.
برگرفته از : فصلنامه ذهن
ارسال مقاله توسط عضو محترم سایت با نام کاربری : sm1372
/س
دربارة ارتباط مفاهيم فيزيك كوانتومي با واقعيت جهان و نيز جايگاه نظريه‌ها در علم، ديدگاههاي اصالت واقع كلاسيك، ابزارانگاري و اصالت واقع نقادانه، تعبير و تفسيرهاي گوناگوني را ارائه داده‌اند. در اين نوشتار، «ايان باربور» همچون ديگر طرفداران اصالت واقع‌نقادانه قايل است كه براساس نظريه كوانتوم، مشاهده‌گر همواره در روند مشاهده، شريك و سهيم است و مرز قاطعي ميان مشاهده‌گر و شي مشاهده شده وجود ندارد. وي به كارگيري ايدة مُكمليت درباره علم و دين را نقد مي‌كند.
فيزيك، مطالعة ساختارها و فرآيندهاي اساسي تغيير و تحول در ماده و انرژي است. از آنجا كه فيزيك با پايين‌ترين سطوح سازمان، سر و كار دارد و دقيق‌ترين معادله‌هاي رياضي را به كار مي‌گيرد، به‌نظر مي‌رسد در مقايسه با ساير علوم، از مسائل مورد علاقة دين دربارة حيات، ذهن و هستي انسان دورتر باشد، اما اهميت تاريخي و معاصر فيزيك بسيار است. زيرا فيزيك، اولين علم دقيق و سيستماتيك [= منظم] به شمار مي‌آيد و بسياري از مسلمات آن، توسط علوم اخذ شده است. روش‌هاي فيزيك به‌مثابة سرمشقهاي مطلوبي براي علوم ديگر مدنظر بوده است. همچنين فيزيك تأثير زيادي بر فلسفه و الهيات نهاده است.
از اين گذشته، اگرچه فيزيكدانان فقط موجودات فاقد حيات را مطالعه مي‌كنند، ولي امروزه نگاه آنها متوجه موجوداتي است كه به قلمروهايي گوناگون دارند: از «كوارك‌ها» و «اتم‌ها» تا «كريستال‌هاي جامد»، «سياره‌ها» و «كهكشان‌ها» - و از جمله، شالودة فيزيكي ارگانيزم‌هاي زنده. هم‌اكنون در حوزة فيزيك، ما با مسائلي دربارة «مشاهده‌گر و مشاهده‌شده»، «تصادف و قانون» و «اجزا و كل‌ها» مواجه‌ايم.
1. معرفت‌شناسي نيوتني، رئاليستي [واقع‌گرايانه] بود. همه بر اين باور بودند كه نظريه‌ها، جهان را چنانكه في نفسه هست به گونه‌اي بركنار و مستقل از «مشاهده‌گر» توضيح مي‌دهند. فضا و زمان، چارچوبهايي مطلق انگاشته مي‌شد كه درون آنها تمام رويدادها بدون ارجاع به مشاهده‌گر، گنجانده شده است. «كيفيات اوليه» مانند «جرم» و «سرعت» كه با زبان رياضي قابل بيان است، ويژگيهاي عيني جهان واقعي محسوب مي‌شد.
2. فيزيك نيوتني، نظرگاه موحبيتي داشت. اصولاً چنين تلقي مي‌شد كه آيندة هر سيستم از مادة متحرك را از روي شناخت دقيق وضعيت حاضر آن مي‌توان پيش‌بيني كرد. به‌نظر مي‌آمد تمام جهان، از كوچكترين ذرات تا دورترين سياره زير نفوذ و سيطرة قوانيني تغييرناپذير و يكسانند.
3. ديدگاه نيوتني در اين برداشت كه: رفتار كوچكترين «اجزا»، يعني ذرات سازنده، تعيين‌كنندة رفتار «كل» است، نگرشي تحويل‌گرايانه بود. براساس اين نگرش، «تغيير و تحول»، عبارت است از بازآرايي اجزا كه خود آن اجزا بدون تغيير باقي مي‌مانند. در اينجا از طبيعت، تصويري جذاب و مقتدر، بسان ماشيني قانونمند، ترسيم مي‌شد؛ تصويري كه رشد علم و انديشة غرب را بشدت متأثر ساخت. اين ديدگاه كه به جهان همچون مكانيسم يك ساعت مي‌نگريست، به نگرشي «دئيستي»[= خداباوري طبيعي] دربارة خداوند منجر شد كه او را ساعت‌سازي مي‌دانست كه ساز و كار جهان را طرح و سپس آن را به حال خود رها كرده است.
قرن هيجدهم شاهد گسترش بيشتر مكانيك نيوتني بود. در فيزيك قرن نوزدهم انواع نويني از طرحهاي مفهومي، از جمله «نظرية الكترو مغناطيس» و «نظرية جنبشي گازها» ارائه شده بود، ولي فرضيه‌هاي اساسي مذكور بدون تغيير باقي ماندند. چنين به‌نظر مي‌آمد كه تمامي قوانين، نه از نظر مكانيك ذرات، لااقل از نظر قوانين حاكم، بر چند نوع از ذرات و ميدانها دست يافتني است. در نظرية جنبشي و ترموديناميك، رفتار گازها براساس احتمال تشريح مي‌شد، ولي اين شيوه را فقط تسهيلي براي امر محاسبه قلمداد مي‌كردند. همه بر آن بودند كه حركت تمامي مولكول‌هاي گاز، دقيقاً با قوانين مكانيكي معين شده است، ولي چون محاسبة اين حركات بسيار دشوار و پيچيده است، ما مي‌توانيم از قوانين آماري براي پيش‌بيني رفتار ميانگين گروههاي عظيم مولكول‌ها استفاده كنيم.
هر سه فرض مذكور - يعني «اصالت واقع [رئاليسم]»، «موجبيت» و «تحويل گرايي» - از ناحية فيزيك قرن بيستم مورد معارضه قرار گرفته است. تغييرهاي رخ‌داده در مفاهيم و مسلمات، آن‌چنان عظيم بود كه تعجبي ندارد اگر «كوهن» آن را به‌عنوان نمونه‌اي بارز از يك انقلاب عظيم و يك تغيير «سرمشق» به كار ببرد. در اينجا نظرية «كوانتوم» را بررسي مي‌كنيم.
نظرية كوانتوم
از باب نمونه، فرض كنيد يك دسته از الكترون‌ها به سمت دو شكاف موازي كه در يك پردة فلزي قرار دارند، گسيل شده‌اند و با يك صفحة عكاسي كه چند سانتيمتر پشت پرده قرار داده شده، برخورد مي‌كنند. هر الكترون به‌صورت يك نقطه ريز بر روي فيلم ثبت مي‌شود و به مثابة ذره‌اي كه به آنجا رسيده باشد به‌نظر مي‌آيد و چنانچه «بار» و «جرم» الكترون تقسيم‌ناپذير باشد، قاعدتاً احتمال مي‌رود فقط از يكي از دو شكاف عبور كرده باشد. با وجود اين، نقاطي كه بر روي فيلم مي‌افتد، الگويي تداخلي را از نوارهاي موازي، نشان مي‌دهند كه تنها در صورتي توضيح دادني است كه فرض شود يك «موج» از دو شكاف عبور كرده است و همين دوگانگي موج - ذره، در سرتاسر فيزيك اتمي يافت مي‌شود، ولي يك فرماليزم وحداني رياضي مي‌تواند به‌وجود آيد كه امكان پيش‌بيني رويدادهاي مشاهده‌شده را به‌صورت آماري فراهم آورد. اين فرماليزم رياضي، «توابع موج» را براي آميزه‌اي از امكانها يعني «تركيبي از حالتها» به دست مي‌دهد. مي‌توان احتمال برخورد يك الكترون را به هر نقطة مفروض، محاسبه كرد. اما در «توزيع احتمال» مورد محاسبه، نقطة دقيقي كه يك الكترون خاص به آن اصابت خواهد نمود، قابل پيش‌بيني نيست.
به همين ترتيب در نظرية كوانتوم، هيچ مدل وحدت‌يافته‌اي از اتم پيدا نشده است. مدل اولية بور دربارة اتم به سادگي قابل تصوير و تجسم بود: الكترون‌هاي ذره‌وار در حركت خود پيرامون هسته، به مانند يك منظومة شمسي كوچك، از مدارهايي تبعيت مي‌كنند. ولي «اتم» در نظرية كوانتوم به‌هيچ‌وجه قابل تصوير و تصور نيست. ممكن است كسي بكوشد تا الگوهاي «موج‌هاي احتمال» را كه فضاي پيرامون «هسته» را پر كرده‌اند، شبيه نوسانهاي يك سمفوني سه‌بعدي از اصوات موسيقيايي كه پيچيدگي حيرت‌انگيزي دارند، تصور كند؛ ولي اين تمثيل كمك زيادي به ما نمي‌كند، «اتم» در دسترسِ مشاهدة مستقيم قرار ندارد و بر وفق «كيفيات حسي»، قابل تصور نيست؛ حتي نمي‌توان آن را براساس مفاهيم كلاسيك نظير «فضا»، «زمان» و «عليت» به گونه‌اي منسجم توضيح داد. رفتارشي بسيار خُرد با رفتار اشياي تجربة روزمره، متفاوت است. ما مي‌توانيم آنچه را در آزمايشها رخ مي‌دهد با «معادلات آماري» توضيح دهيم، ولي نمي‌توانيم صفات كلاسيك مأنوس را به ساكنان جهان اتمي نسبت دهيم.
در بسط و توسع‌هايي كه طي سالهاي اخير در نظرية كوانتوم، به سمت قلمروهاي هسته‌اي و مادون هسته‌اي حاصل شده است، خصلت «احتمالي» نظرية اولية كوانتوم، همچنان محفوظ، مانده است. نظرية ميدان كوانتومي، تعميمي است از نظرية كوانتوم كه با نظرية نسبيت خاص، هماهنگ و منسجم است. از اين نظريه با موفقيت بسيار در برهم كنشهاي الكترومغناطيس و برهم كنشهاي مادون هسته‌اي (كروموديناميك كوانتومي يا نظرية كوارك) و نظرية الكترو ضعيف، بهره‌برداري شده است.اجازه دهيد چالشي را كه نظرية كوانتوم در قبال اصالت واقع ابراز كرده است، دنبال كنيم.
نيلزبور از به‌كارگيري مدلهاي موج و ذره و ديگر زوجها از مجموعه‌هاي مفاهيم متضاد، حمايت مي‌كرد. بحث بور دربارة آنچه او آن را «اصل مكمليت» ناميد، چند موضوع را شامل شد. بور تأكيد داشت كه سخن ما دربارة يك «سيستم اتمي» بايد همواره به يك آرايش آزمايشگاهي مربوط باشد؛ ما هرگز نمي‌توانيم دربارة يك سيستم اتمي به تنهايي و «في نفسه» سخن بگوييم. ما بايد تأثير متقابل بين ذهن عالم و عين معلوم را در هر آزمايشي مد نظر قرار دهيم. نمي‌توان هيچ خط فاصل دقيقي بين روند مشاهده و شيء مشاهده شده، رسم كرد. در صحنة آزمايش، ما «بازيگريم» نه صرفاً «تماشاچي» و ابزار آزمايشي مورد استفاده را خود برمي‌گزينيم. بور اظهار داشت كه آنچه بايد به حساب آيد، روند تعاملي [كُنشي - واكنشي] «مشاهده» است، نه ذهن يا شعورِ مشاهده‌گر.
موضوع ديگر در نوشتار بور، محدوديت مفهومي درك بشر است در اينجا، انسان به‌عنوان يك عالِم [=داننده] و نه يك آزمايشگر، كانون توجه قرار مي‌گيرد. بور، با شكاكيت كانت دربارة امكان شناختِ «جهان في نفسه» سهيم است. اگر سعي ما آن باشد كه «قالبهاي مفهومي» خاص را بر طبيعت تحميل كنيم، در اين صورت استفادة تام از ساير مدلها را مانع شده‌ايم. بدين‌سان، بايد بين توصيفات كامل عِلي يا - فضا زماني، بين مدلهاي موج يا ذره، بين اطلاع دقيق از مكان يا اندازة حركت، يكي را برگزينيم. هرچه بيشتر از يك مجموعه مفاهيم استفاده شود، كمتر مي‌توان مجموعة مكمل را به‌طور همزمان به كار برد. اين محدوديت دوجانبه از آن جهت رخ مي‌دهد كه جهان اتمي را نمي‌توان بر وفق مفاهيم فيزيك كلاسيك و پديده‌هاي مشاهده‌پذير توضيح داد.
بنابراين، چگونه مفاهيم فيزيك كوانتومي به واقعيت جهان مربوط مي‌شود؟ ديدگاههاي مختلف دربارة جايگاه «نظريه‌ها» در علم، تعبير و تفسير متفاوتي از نظرية كوانتوم مي‌كنند.
1. اصالت واقع كلاسيك:
2. ابزارانگاري:
اغلب چنين پنداشته مي‌شود كه بور قاعدتاً بايد ابزارگرا باشد، زيرا او در بحث طولاني با اينشتين، اصالت واقع كلاسيك را رد كرده است. اما آنچه او واقعاً گفت، آن است كه مفاهيم كلاسيك را نمي‌توان بدون ابهام براي تشريح سيستمهاي اتمي موجود به كار برد. از مفاهيم كلاسيك فقط مي‌توان براي توضيح پديده‌هاي مشاهده‌پذير، در موقعيت هاي ويژة آزمايشگاهي استفاده كرد. ما نمي‌توانيم جهان را آن گونه كه «في نفسه» تحقق دارد، جداي از تأثير متقابل ما با آن، مجسم كنيم. بور، به ميزان زيادي با نقد طرفداران ابزارانگاري از اصالت واقع كلاسيك موافق بود ولي او به‌طور مشخص از ابزارانگاري حمايت نمي‌كرد و با تحليل دقيق‌تر به‌نظر مي‌رسد كه او گزينة سومي را اختيار كرده باشد.
3. اصالت واقع نقادانه:
بخوبي مي‌توان ادعا كرد كه بور - اگرچه نوشته‌هاي او همواره واضح نبوده است - صورتي از اصالت واقع نقادانه را پذيرفته بود. او در بحث با اينشتين، واقعيت الكترون‌ها يا اتم‌ها را انكار نكرد، بلكه مدعي بود كه آنها از آن دسته اشيايي نيستند كه توصيفات فضا - زماني كلاسيك را مي‌پذيرند. وي پديدارشناسي«ماخ» را كه واقعيت اتم‌ها را مورد ترديد قرار مي‌داد، نپذيرفت. «هِنري فولس»، اين بحث را چنين خلاصه مي‌كند: «او [بور] چارچوب كلاسيك را كنار گذاشت و استنباط واقع‌گرايانه را دربارة توصيف علمي طبيعت حفظ نمود. آنچه او طرد مي‌كند اصالت واقع نيست، بلكه تعبير كلاسيك آن است.» بور، واقعيت سيستم اتمي را كه با سيستم مشاهده‌گر در برهم كنش است، مسلم فرض مي‌گرفت. در قبال تعبيرهاي ذهن‌گرا از نظرية كوانتوم كه مشاهده را يك برهم كنش ذهني - فيزيكي تلقي مي‌كنند، بور از برهم‌كنشهاي فيزيكي ميان سيستمهاي ابزاري و اتمي، در وضعيت كامل آزمايشگاهي، سخن مي‌گويد. به‌علاوه، «موج و ذره» يا «اندازة حركت و موقعيت مكاني» يا ديگر وصفهاي مكمل، حتي اگر هم بروشني قابل اطلاق نباشند، بر يك شيء واحد صدق مي‌كنند. آنها از نمودهاي متفاوتِ سيستم اتمي واحد حكايت مي‌كنند. «فولس» مي‌نويسد:
«بور احتجاج مي‌كند كه اين‌گونه باز نمودها، انتزاعهايي هستند كه در امكان توصيف يك پديده به‌عنوان كنش متقابل ميان سيستمهاي مشاهده‌گر و سيستمهاي اتمي، نقشي حياتي ايفا مي‌كنند، اما نمي‌توانند خواص يك واقعيت مستقل را تصوير كنند .... ما مي‌توانيم چنين واقعيتي را به حسب توانايي آن براي ايجاد برهم كنشهاي گوناگون توصيف كنيم - برهم كنشهايي كه نظرية مذكور، آنها را تأمين‌كنندة شواهد مكمل دربارة شيء عيني‌واحد قلمداد مي‌كند.
بور نگرش اصالت واقع كلاسيك را كه براساس آن، جهان دربردارندة موجوداتي با خواص معين كلاسيك است، نپذيرفت. ولي با وجود اين، بر آن بود كه جهاني واقعي وجود دارد كه در كُنِش متقابل، توانايي ايجاد پديده‌هاي مشاهده‌پذير را داراست. فولس كتاب خود را دربارة بور با اين نتيجه‌گيري به پايان مي‌رساند:
«هستي‌شناسي اي كه اين نحوة تعبير و تفسير از پيام "بور" مستلزم آن است، اشياي فيزيكي را نه مطابق با چارچوب كلاسيك و از راه خواص معين كه با خواص پديده‌ها مطابقند، بلكه از طريق توان آنها براي ظاهر شدن در نمودهاي گوناگون پديده‌ها، توصيف مي‌كند. بدين‌ترتيب در چارچوب مكمليت، حفظ استنباط واقع‌گرايانه و پذيرفتن كامل بودن نظرية كوانتوم فقط با تجديد نظر در فهم ما از ماهيت يك واقعيت مستقل فيزيكي و اينكه ما چگونه مي‌توانيم آن را بشناسيم، ممكن است.»
كوتاه سخن اينكه ما بايد اكيداً جدايي قاطع بين مشاهده‌گر و شيء مشاهده‌شده را كه در فيزيك كلاسيك فرض مي‌شد، انكار كنيم. براساس نظرية كوانتوم، مشاهده‌گر همواره يك شريك و سهيم به حساب مي‌آيد.
در مكمليت، استفاده از يك مدل، استفاده از مدلهاي ديگر را محدود مي‌سازد. مدلها، بازنمودهاي نمادين (سَمبوليك) از وجوه واقعيتِ متعاملند كه نمي‌توانند منحصراً بر وفق شباهتهايي كه با تجربة روزمره دارند، مجسم شوند. آنها صرفاً به‌طور كاملاً غيرمستقيم، با جهان اتمي و يا با پديده‌هاي مشاهده‌پذير، مربوط‌اند. ولي ما مجبور نيستيم ابزارانگاري‌اي را بپذيريم كه نظريه‌ها و مدلها را ابزارهاي فكري و عملي مفيدي مي‌انگارد كه دربارة جهان چيزي به ما نمي‌گويند.
خودِ بور پيشنهاد كرد كه ايدة مكمليت قابل بسط به ساير پديده‌هايي است كه با دو نوع مدل، تحليل‌پذيرند، مانند: مدلهاي «مكانيستي و ارگانيك» در زيست‌شناسي؛ مدلهاي «رفتارگرايانه و درون نگرانه» در روان‌شناسي؛ مدلهاي «جبر» و «اختيار» در فلسفه؛ يا مدلهاي «عدل الهي و «عشق الهي» در الهيات. بعضي نويسندگان پا را فراتر نهاده و از مكمليت «علم» و «دين» سخن مي‌گويند. بدين‌سان «سي.اي. كولسون» پس از تشريح دوگانگي موج - ذره و تعميم بور از آن، علم و دين را «توضيح‌هاي مكمل دربارة واقعيت» مي‌نامد.
من به اين‌گونه استعمال گسترده از اصطلاح مزبور، با ديدة شك مي‌نگرم. در زير چند شرط را براي به كار بردن مفهوم مكمليت مطرح مي‌كنم:
1. مدلها بايد فقط در صورتي مكمل يكديگر ناميده شوند كه به يك موجود واحد و يك گونة واحد منطقي اشاره كنند. موج و ذره، مدلهايي براي يك موجود منفرد (مثلاً يك الكترون) در يك موقعيت منفرد (مثلاً در يك آزمايش دو شكاف) به‌شمار مي‌آيند. آنها هر دو در يك سطح منطقي قرار دارند و قبلاً در يك شعبه از علم استعمال شده‌اند. اين شرايط در مورد علم و دين صدق نمي‌كند. آن دو، نوعاً در موقعيت‌هايي متفاوت پديد مي‌آيند و در زندگي انسان وظايف مختلفي را به انجام مي‌رسانند. ازاين‌رو، من علم و دين را زبانهاي بديل مي‌دانم و اصطلاح مكمليت را به مدلهاي مربوط به يك گونة واحد منطقي و در چارچوب يك زبان خاص، محدود مي‌كنم؛ نظير مدل هاي «انسان‌وار» و «غيرانسان‌وار» براي خداوند.
2. بايد روشن شود كه كاربرد اصطلاح مذكور در خارج از فيزيك، «تمثيلي» است و نه «استدلالي». بايد دلايل مستقلي براي ارزش دو مدل بديل و يا مجموعه‌هايي از ساختها در حوزة ديگر وجود داشته باشد. نمي‌توان فرض كرد كه مدلهاي مفيد در فيزيك، در ساير رشته‌ها نيز ثمربخش باشند.
3. مكمليت، هيچ توجهي را براي پذيرش غيرنقادانة حصرهاي دووجهي فراهم نمي‌آورد. اين اصطلاح را نمي‌توان براي اجتناب از پرداختن به ناهماهنگيها يا «وِتو» كردن جست‌وجوي وحدت، به كار برد. دربارة ويژگي متناقض‌نما در دوگانگي موج - ذره نبايد مبالغه شود. ما نمي‌گوييم كه يك الكترون هم موج است و هم ذره، بلكه مي‌گوييم رفتاري موج‌گونه و ذره‌وار از خود نشان مي‌دهد. به‌علاوه، ما يك فرماليزم رياضيِ وحدت‌يافته در اختيار داريم كه لااقل، پيش‌بيني‌هايي احتمالي را فراهم مي‌آورد، حتي اگر تلاشهاي گذشته، هيچ نظريه‌اي را بهتر از نظرية كوانتوم در مطابقت با داده‌ها به دست نداده باشد، ما نمي‌توانيم تحقيق براي مدلهاي وحدت بخش جديد را طَرد كنيم. انسجام، حتي اگر با اعتراف به محدوديتهاي زبان و تفكر بشري تعديل شده باشد، همواره در سراسر پژوهش انديشه‌مندانه به‌صورت يك آرمان باقي مي‌ماند.
برگرفته از : فصلنامه ذهن
ارسال مقاله توسط عضو محترم سایت با نام کاربری : sm1372
/س
