سياهچاله ها و ناتوانى در پيش بينى آينده
نويسنده:استفن هاوكينگ
ترجمه: سليمان فرهاديان
ترجمه: سليمان فرهاديان
بشر هميشه دوست داشته است كه آينده را رام خود سازد يا حداقل بتواند آنچه را كه بعداً روى مى دهد پيش گويى كند. به همين دليل است كه طالع بينى از چنين محبوبيتى برخوردار است. طالع بينى مدعى است حوادثى كه در زمين روى مى دهد با حركت سيارات در آسمان ارتباط دارد. اين فرضيه با شيوه هاى علمى قابل آزمايش است، يا اگر طالع بينان جرات كرده و پيش گويى هاى مشخصى ارائه دهند، قابل آزمايش خواهد بود. با اين همه طالع بينان آنقدر عاقلند كه پيش بينى هايشان چنان مبهم باشد كه بتوان براى هر پيشامدى به كار برد. هيچ وقت نمى توان اثبات كرد كه عبارت هايى همچون «ممكن است روابط شخصى مستحكم شود» يا «فرصت اقتصادى ارزشمندى به دست خواهيد آورد» غلط است.
اما دليل اصلى كه باعث مى شود اغلب دانشمندان به طالع بينى اعتقاد نداشته باشند، وجود شواهد علمى يا فقدان آن نيست بلكه اين است كه با ساير نظريه هايى كه به طور تجربى آزمايش شده اند، هماهنگى ندارد. وقتى كه كپرنيك و گاليله كشف كردند كه سيارات به دور خورشيد مى گردند و نه به دور زمين و نيوتن قوانين حاكم بر حركت آنان را كشف كرد، از اعتبار طالع بينى كاسته شد. چرا بايد موقعيت سيارات ديگر در پس زمينه آسمان، آنگونه كه از زمين ديده مى شود، با ماكرومولكول هايى روى سياره اى كوچك كه خود را موجودى هوشمند مى خوانند، ارتباطى داشته باشد؟ با اين همه، اين چيزى است كه طالع بينى انتظار دارد باور كنيم. براى بعضى از نظريه هايى كه در اين كتاب بيان شده است نيز شواهد تجربى بيشترى نسبت به طالع بينى وجود ندارد، اما آنها را مى پذيريم، زيرا با نظريه هايى كه صحت آنها با آزمايش تاييد شده است، سازگار است.
موفقيت قوانين نيوتن و نظريه هاى ديگر به ايده موجبيت علمى (Scientific determinism) منجر شده است كه اولين بار آن را ماركى دولاپلاس دانشمند فرانسوى در ابتداى قرن نوزدهم ابراز كرد. لاپلاس بيان كرد كه اگر ما موقعيت و سرعت تمام ذرات جهان را در يك لحظه بدانيم مى توانيم با استفاده از قوانين فيزيك وضعيت جهان را در هر زمان ديگرى در گذشته يا آينده پيش گويى كنيم. به عبارت ديگر اگر موجبيت علمى صحيح باشد، اصولاً مى توان آينده را پيش گويى كرد و نيازى به طالع بينى نيست. البته در عمل حتى نظريه هاى ساده اى همانند نظريه گرانش نيوتن معادلاتى را به وجود مى آورند كه نمى توان آنها را براى بيش از دو ذره، به طور دقيق حل كرد. گذشته از آن، معادلات اغلب خاصيتى به نام آشوب (chaos) دارند، به گونه اى كه تغيير كوچكى در موقعيت يا سرعت در يك زمان مشخص مى تواند به رفتارى كاملاً متفاوت در زمانى ديگر منجر شود.
همان طور كه كسانى كه فيلم پارك ژوراسيك را ديده اند مى دانند، يك اختلال كوچك در جايى مى تواند به تغيير بزرگى در جاى ديگر منجر شود. پروانه اى كه بال هايش را در توكيو به هم مى زند مى تواند باعث بارش باران در سنترال پارك نيويورك شود. مشكل اينجاست كه توالى رويدادها تكرارپذير نيست. بار ديگر كه پروانه بال هايش را به هم مى زند، عوامل متعدد و متفاوت ديگرى حضور دارند و باز هم بر وضعيت آب و هوا تاثير مى گذارد. به همين دليل است كه پيش بينى وضع آب و هوا اينقدر غيرقابل اعتماد است. بنابراين اگرچه قوانين الكتروديناميك كوانتوم ما را قادر مى سازد كه اصولاً هر چيزى را در شيمى و زيست شناسى محاسبه كنيم، در پيش گويى رفتار انسان براساس معادلات رياضى موفقيت چندانى نداشتيم.
با اين همه اغلب دانشمندان به رغم اين مشكلات عملى، اين ايده را پذيرفته اند كه اصولاً آينده قابل پيش گويى است.در نگاه اول شايد به نظر برسد كه اصل عدم قطعيت كه مى گويد موقعيت و سرعت يك ذره را نمى توان به طور همزمان با دقت اندازه گرفت، موجبيت را با مشكل مواجه سازد. هر چه كه موقعيت يك ذره را با دقت بيشترى اندازه بگيريم، دقت اندازه گيرى سرعت كمتر مى شود و برعكس. از بيان موجبيت علمى لاپلاس برمى آيد كه اگر مكان و سرعت ذرات را در يك زمان مشخص بدانيم، مى توانيم موقعيت و سرعت آنها را هر زمان ديگرى در گذشته و آينده بدانيم. اما در شرايطى كه اصل عدم قطعيت مانع از آن مى شود كه مكان و سرعت ذرات را در يك زمان مشخص به طور دقيق تعيين كنيم، چگونه مى توانيم حتى اولين گام ها را برداريم.
رايانه هاى ما هر چقدر كه عالى باشند، وقتى كه اطلاعات غلط وارد مى كنيم، پيش گويى هاى غلطى نيز دريافت مى داريم. با اين همه موجبيت به صورت اصلاح شده در نظريه جديدى كه مكانيك كوانتوم (Quantum Mechanics) نام دارد و اصل عدم قطعيت را شامل مى شود، مجدداً مطرح شده است. تقريباً مى توان گفت كه در مكانيك كوانتوم مى شود نيمى از آنچه را كه از ديدگاه كلاسيك لاپلاس انتظار داريم، به دقت پيش بينى كرد. يك ذره در مكانيك كوانتوم، مكان يا سرعت كاملاً دقيقى ندارد، اما مى توان حالت آن را با استفاده از مفهومى كه تابع موج (Wave Function) نام دارد، نشان داد. تابع موج عددى به هر نقطه از فضا نسبت مى دهد كه احتمال يافتن ذره مورد نظر را در آن موقعيت بيان مى كند.
ميزان تغيير تابع موج از يك نقطه به نقطه ديگر بيانگر آن است كه سرعت محتمل ذرات مختلف چقدر است. بعضى از توابع موج در نقطه مشخصى از فضا داراى قله اى نيز هستند. در چنين مواردى ميزان عدم قطعيت در مكان ذره مقدار كوچكى است. با اين همه مى توان در نمودار مشاهده كرد كه در چنين مواردى تابع موج در نزديكى قله موج به سرعت تغيير كرده، از يك طرف بالا رفته و از طرف ديگر پايين مى آيد. اين نكته بيانگر آن است كه توزيع احتمال سرعت در گسترده وسيعى پخش شده است. از طرف ديگر قطار پيوسته اى از امواج را در نظر بگيريد. در اين حالت عدم قطعيت مكان زياد است، اما سرعت عدم قطعيت كمى دارد. بنابراين در توصيف يك ذره به وسيله تابع موج، سرعت و مكان آن كاملاً مشخص نيست. يعنى در تابع موج اصل عدم قطعيت رعايت شده است. اكنون دريافتيم كه تابع موج تمام چيزى است كه مى توان به روشنى بيان كرد. حتى نمى توان تصور كرد كه ذره سرعت و مكان مشخص دارد كه شيطان مى داند، اما از چشم ما پنهان است.
اين نظريه هاى «متغيرهاى پنهان» نتايجى را پيش گويى مى كند كه با مشاهدات هماهنگى ندارد. حتى شيطان هم دچار محدوديت اصل عدم قطعيت است و نمى تواند مكان و سرعت را بداند، او هم فقط مى تواند تابع موج را بداند.
منبع:http://www.hupaa.com
ارسالي از طرف کاربر محترم : mohsen_nasseh
اما دليل اصلى كه باعث مى شود اغلب دانشمندان به طالع بينى اعتقاد نداشته باشند، وجود شواهد علمى يا فقدان آن نيست بلكه اين است كه با ساير نظريه هايى كه به طور تجربى آزمايش شده اند، هماهنگى ندارد. وقتى كه كپرنيك و گاليله كشف كردند كه سيارات به دور خورشيد مى گردند و نه به دور زمين و نيوتن قوانين حاكم بر حركت آنان را كشف كرد، از اعتبار طالع بينى كاسته شد. چرا بايد موقعيت سيارات ديگر در پس زمينه آسمان، آنگونه كه از زمين ديده مى شود، با ماكرومولكول هايى روى سياره اى كوچك كه خود را موجودى هوشمند مى خوانند، ارتباطى داشته باشد؟ با اين همه، اين چيزى است كه طالع بينى انتظار دارد باور كنيم. براى بعضى از نظريه هايى كه در اين كتاب بيان شده است نيز شواهد تجربى بيشترى نسبت به طالع بينى وجود ندارد، اما آنها را مى پذيريم، زيرا با نظريه هايى كه صحت آنها با آزمايش تاييد شده است، سازگار است.
موفقيت قوانين نيوتن و نظريه هاى ديگر به ايده موجبيت علمى (Scientific determinism) منجر شده است كه اولين بار آن را ماركى دولاپلاس دانشمند فرانسوى در ابتداى قرن نوزدهم ابراز كرد. لاپلاس بيان كرد كه اگر ما موقعيت و سرعت تمام ذرات جهان را در يك لحظه بدانيم مى توانيم با استفاده از قوانين فيزيك وضعيت جهان را در هر زمان ديگرى در گذشته يا آينده پيش گويى كنيم. به عبارت ديگر اگر موجبيت علمى صحيح باشد، اصولاً مى توان آينده را پيش گويى كرد و نيازى به طالع بينى نيست. البته در عمل حتى نظريه هاى ساده اى همانند نظريه گرانش نيوتن معادلاتى را به وجود مى آورند كه نمى توان آنها را براى بيش از دو ذره، به طور دقيق حل كرد. گذشته از آن، معادلات اغلب خاصيتى به نام آشوب (chaos) دارند، به گونه اى كه تغيير كوچكى در موقعيت يا سرعت در يك زمان مشخص مى تواند به رفتارى كاملاً متفاوت در زمانى ديگر منجر شود.
همان طور كه كسانى كه فيلم پارك ژوراسيك را ديده اند مى دانند، يك اختلال كوچك در جايى مى تواند به تغيير بزرگى در جاى ديگر منجر شود. پروانه اى كه بال هايش را در توكيو به هم مى زند مى تواند باعث بارش باران در سنترال پارك نيويورك شود. مشكل اينجاست كه توالى رويدادها تكرارپذير نيست. بار ديگر كه پروانه بال هايش را به هم مى زند، عوامل متعدد و متفاوت ديگرى حضور دارند و باز هم بر وضعيت آب و هوا تاثير مى گذارد. به همين دليل است كه پيش بينى وضع آب و هوا اينقدر غيرقابل اعتماد است. بنابراين اگرچه قوانين الكتروديناميك كوانتوم ما را قادر مى سازد كه اصولاً هر چيزى را در شيمى و زيست شناسى محاسبه كنيم، در پيش گويى رفتار انسان براساس معادلات رياضى موفقيت چندانى نداشتيم.
با اين همه اغلب دانشمندان به رغم اين مشكلات عملى، اين ايده را پذيرفته اند كه اصولاً آينده قابل پيش گويى است.در نگاه اول شايد به نظر برسد كه اصل عدم قطعيت كه مى گويد موقعيت و سرعت يك ذره را نمى توان به طور همزمان با دقت اندازه گرفت، موجبيت را با مشكل مواجه سازد. هر چه كه موقعيت يك ذره را با دقت بيشترى اندازه بگيريم، دقت اندازه گيرى سرعت كمتر مى شود و برعكس. از بيان موجبيت علمى لاپلاس برمى آيد كه اگر مكان و سرعت ذرات را در يك زمان مشخص بدانيم، مى توانيم موقعيت و سرعت آنها را هر زمان ديگرى در گذشته و آينده بدانيم. اما در شرايطى كه اصل عدم قطعيت مانع از آن مى شود كه مكان و سرعت ذرات را در يك زمان مشخص به طور دقيق تعيين كنيم، چگونه مى توانيم حتى اولين گام ها را برداريم.
رايانه هاى ما هر چقدر كه عالى باشند، وقتى كه اطلاعات غلط وارد مى كنيم، پيش گويى هاى غلطى نيز دريافت مى داريم. با اين همه موجبيت به صورت اصلاح شده در نظريه جديدى كه مكانيك كوانتوم (Quantum Mechanics) نام دارد و اصل عدم قطعيت را شامل مى شود، مجدداً مطرح شده است. تقريباً مى توان گفت كه در مكانيك كوانتوم مى شود نيمى از آنچه را كه از ديدگاه كلاسيك لاپلاس انتظار داريم، به دقت پيش بينى كرد. يك ذره در مكانيك كوانتوم، مكان يا سرعت كاملاً دقيقى ندارد، اما مى توان حالت آن را با استفاده از مفهومى كه تابع موج (Wave Function) نام دارد، نشان داد. تابع موج عددى به هر نقطه از فضا نسبت مى دهد كه احتمال يافتن ذره مورد نظر را در آن موقعيت بيان مى كند.
ميزان تغيير تابع موج از يك نقطه به نقطه ديگر بيانگر آن است كه سرعت محتمل ذرات مختلف چقدر است. بعضى از توابع موج در نقطه مشخصى از فضا داراى قله اى نيز هستند. در چنين مواردى ميزان عدم قطعيت در مكان ذره مقدار كوچكى است. با اين همه مى توان در نمودار مشاهده كرد كه در چنين مواردى تابع موج در نزديكى قله موج به سرعت تغيير كرده، از يك طرف بالا رفته و از طرف ديگر پايين مى آيد. اين نكته بيانگر آن است كه توزيع احتمال سرعت در گسترده وسيعى پخش شده است. از طرف ديگر قطار پيوسته اى از امواج را در نظر بگيريد. در اين حالت عدم قطعيت مكان زياد است، اما سرعت عدم قطعيت كمى دارد. بنابراين در توصيف يك ذره به وسيله تابع موج، سرعت و مكان آن كاملاً مشخص نيست. يعنى در تابع موج اصل عدم قطعيت رعايت شده است. اكنون دريافتيم كه تابع موج تمام چيزى است كه مى توان به روشنى بيان كرد. حتى نمى توان تصور كرد كه ذره سرعت و مكان مشخص دارد كه شيطان مى داند، اما از چشم ما پنهان است.
اين نظريه هاى «متغيرهاى پنهان» نتايجى را پيش گويى مى كند كه با مشاهدات هماهنگى ندارد. حتى شيطان هم دچار محدوديت اصل عدم قطعيت است و نمى تواند مكان و سرعت را بداند، او هم فقط مى تواند تابع موج را بداند.
منبع:http://www.hupaa.com
ارسالي از طرف کاربر محترم : mohsen_nasseh
