فلسفه‌ی فیزیک (2)

انتقال از پوزیتیویسم به واقع‌گرایی و به آن چه می‌توان پساواقع‌گرایی یا نوپراگماتیسم خواند، شامل بازاندیشی نقش آزمایش‌ها نیز می‌شود. در تبیین منطق‌گرایانه از علم، اعم از آن که به نحو پوزیتیویستی درک شده باشد یا به نحو ابطال‌پذیرانه توسط کارل پوپر ([42]) توسعه یافته باشد، تبیینی منطقی از آزمایش ارائه می‌شود. آزمایش برای آن انجام می‌شود تا به موجودی عقلانی، قضیه‌ای به شکل «برخی A ها، B هستند» یا، اگر چنین معلوم شود، «برخی A ها، B نیستند»، بدهد. اهمّیت آزمایش را روابط منطقی میان آن قضیه‌هایی که نتایج آزمایش را توصیف می‌کنند و فرضیه‌های عمومی که مربوط به آن‌ها تلقی می‌شوند، معین می‌سازند. بنابراین، تبیین منطقی از ما می‌خواهد که یا استقراگرایی یا ابطال‌پذیری را بپذیریم. در حالت اول، باید نیروی الگوی استدلال استقرایی را بپذیریم که در آن، نتیجه در برخی موارد، یعنی مواردی که مطالعه شده‌اند، به تمام موارد تعمیم می‌یابد، که استنتاجی است به شدت لرزان. در حالت دوم، باید بر الگوی ابطال‌پذیرانه اتکا کنیم که هرچند نمی‌توانیم از نتیجه ایجابی هیچ نتیجه قطعی بگیریم، اما پیش‌بینی‌ای که روشن شود که نادرست است، نفی فرضیه‌ای را که از آن حاصل گردیده از جانب ما، موجه می‌سازد. هیچ یک، قانع‌کننده نیست.
ناهماهنگی آشکار میان شیوه منطق‌گرایانه ساخت آزمایش‌ها با دیدگاه نوپراگماتیستی به علم، امکان تصور آزمایش‌گری را به شیوه‌ای بسیار وسیع‌تر، نشان می‌دهد. اگر ما با آزمایش تلاش کنیم تا دریابیم مدل‌های ما چقدر با واقعیت مطابقت دارند، آن گاه نباید آزمایشگری را شیوه تولید قضیه‌هایی بدانیم که در رابطه منطقی با نظریه قرار می‌گیرند. ما باید انجام آزمایش را به مثابه انجام کاری در جهان به منظور ایجاد برآمدی معین تحت هدایت نظریه بدانیم. پرسش این نیست که آیا نظریه مورد استفاده درست است یا نادرست، بلکه آن است که، اگر به مثابه مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها لحاظ شود، آیا ما را قادر می‌سازد که آن چه را هدف داریم، انجام دهیم. معنایی هست که باید به واقعیت‌نمایی نظریه نسبت داد، اما نه در وجه گزاره‌ای، نه حول درستی. به ویژه، ما به دستکاری در جهان علاقمندیم، چنان که گویی با مدل ما در انطباق است. در واقع، آزمایش‌های خاص انطباق با مدل وجود دارد که برخی از آن‌ها در توسعه علم، اهمّیت بسیار داشته‌اند. یکی از آن‌ها که من به ویژه آموزنده می‌دانم، آزمایش‌های فیگ (25) و تاون‌سند (26) است که بر اساس آن مدل جریان شاره (27)‌ نسبت به محیطی مقید با آشکارسازی آزمایشی دقیق، آن چه ساختار حرکت چنین شاره‌ای «عملاً» هست (یعنی، آن چه حرکت با اولترامیکروسکوپ به نظر می‌رسد که باشد)، منطبق می‌گردد. در جایی که ایمان ما به جعلی بودن مدل‌های خود فقط بر قدرت آن‌ها در نشان دادن دستکاری‌ها مبتنی است، موارد جالبی بروز می‌کند. به نظر من، دلیل اصلی ما برای باور به واقعیت میدان مغناطیسی، مجموعه اثراتی است که ما می‌توانیم با روش‌هایی که، ما معتقدیم مستقیماً بر آن میدان اعمال می‌شوند، موجب گردیم. سپس، تغییراتی که بدین نحو ایجاد شده‌اند، اثراتی، مانند نوسان عقربه گالوانومتر، پدید می‌آورند که ما می‌توانیم مشاهده کنیم.
مفهوم مدل که در این بحث، تا این جا، آن را مفروض گرفته‌ام، مفهوم آشنای تشابه است. اما، معنای مرتبط دیگری از «مدل» وجود دارد که آن نیز در نوشته‌های برخی از فیلسوفان علم، غالب بوده است ([49] , [50]). در منطق، مدل، مجموعه‌ای از هستی‌ها و نسبت‌هایی است که می‌توان برای تفسیر کلکولوس انتزاعی به کار برد. اگر فرمول‌های کلکولوس، که به مثابه جملات بامعنا با استفاده از چنین دامنه‌ای از هستی‌ها و نسبت‌ها تفسیر می‌شوند، همه هنگامی که در آن دامنه به کار برده می‌شوند، درست باشند، آن گاه آن مجموعه از هستی‌ها و نسبت‌ها، مدلی برای کلکولوس هستند. در منطق، کلکولوسی وجود دارد و مدلی مورد نیاز است تا به آن معنا بدهد؛ در فیزیک مدل یا مشابه واقعیت به تصور درمی‌آید و پس از آن با توصیف مدل، نظریه‌ای آفریده می‌شود. در آخر کار، تا حدی، نسبت میان کلکولوس، نظریه و مدل در هر دو مورد یکی است. اما، برای آفرینش، منطق و فیزیک در جهات مخالف حرکت می‌کنند.
می‌توان در سراسر تاریخ فیزیک منازعاتی در این مورد یافت که نظریه فیزیکی را باید چگونه ارائه کرد. این منازعات به ویژه در قرن شانزدهم غالب بوده‌اند که بسیاری از فیلسوفان هیئت‌های خورشیدمرکز و زمین‌مرکز را مورد بحث قرار دادند که در اواسط قرن شانزدهم، روایات زیادی از آن‌ها، به مثابه بدیل نظام‌های ریاضی، پیشنهاد گردید. راه‌های پاسخ به این پرسش که باید کدام نظام صوری را ترجیح داد، میان آن‌ها که می‌اندیشیدند معیارهای ضدواقع‌گرایانه، مانند سادگی و انسجام منطقی، باید دارای اهمّیت نخست باشند و آن‌ها که معیارهای واقع‌گرایانه، مانند پذیرفتنی بودن وجودشناختی هیئت منظومه شمسی را که ساختار ریاضی نمایش می‌داد، ترجیح می‌دادند، به طرزی جالب تقسیم شده بود.
در اواخر قرن هجدهم و در قرن نوزدهم، مکانیک نیوتونی، به کانون تلاش‌های بسیار برای بازکاری نمایش صوری آن تبدیل گردید. انگیزه این تلاش‌ها، تا حدی، کشف پارادکس مک‌لورن (28) بود که شاید عادلانه‌تر آن باشد که به بوسکوویچ (29) منسوب گردد. بوسکوویچ [8] دریافت که نظریه بزرگ نیوتونی، از نظر درونی نامنسجم، در واقع، خودناقض است. مفهوم کنش، «نیرو ×زمان»، که برای بیان قانون سوم نیوتون لازم است، یعنی این که در کنش با تماس، کنش و واکنش برابر و در جهات مخالف هستند، ایجاب می‌کرد که هر چنین کنشی در زمان متناهی روی دهد. اما، وجودشناسی نیوتونی ایجاب می‌کرد که ذرات نهایی ماده به راستی صلب، یعنی تراکم‌ناپذیر، باشند. نتیجه می‌شود که هر کنش با تماس باید آنی باشد، زیرا سطوح نهایی در حال تماس، نمی‌توانند تغییر شکل دهند. بر اساس تعریف مکانیکی کنش، نیروها در برخورد آنی نیوتونی، نامتناهی هستند. اما در طرح‌واره نیوتونی، جایی برای نیروهای نامتناهی وجود ندارد. در تلاش برای حل این دشواری، انواع راهبردها پدید آمد. در کل، فیزیکدانان در فرانسه، نظریه‌های بدون نیرو را ترجیح می‌دادند ([13])، در حالی که انگلیسی‌ها و برخی از متحدین قاره‌ای آن‌ها، مکانیک بدون ماده، به اصطلاح تفسیر دینامیکی، را ترجیح می‌دادند ([24]).
در طول ایجاد این بدیل‌ها، پیشرفت‌های بزرگی در ریاضیات فیزیک حاصل گردید. صورت بندی لاگرانژی، صورت‌بندی هامیلتونی و صورت‌بندی مجدد و بسیار بانفوذ مکانیک از سوی هرتز، همه، کوشش‌هایی به این یا آن طریق، برای به توافق رسیدن در مورد یک مسئله بنیادی بودند.
اما، نوع دیگری از بررسی وجود دارد که می‌توانیم آن را به مثابه بنیان‌های فیزیک طبقه‌بندی کنیم. این، پروژه یافتن نمایش صوری حداقلی یا ظریف‌ترین نمایش نظریه‌ای علمی است. در این موارد، ریاضی‌دان-فیلسوف بیش از پارادکسی متافیزیکی، مانند آن چه بوسکوویچ و مک‌لورن کشف کردند، به واسطه علاقه به زیباشناسی صورت‌بندی برانگیخته می‌شود. در قرن حاضر، تحولات بسیار جالبی حول کوشش برای ارائه نمایش‌های صوری بدیلی متمرکز بوده است که در آن‌ها بنیان‌های نظریه به شیوه‌ای روشن و شفاف آشکار می‌شوند. مثلاً، انگیزه نظریه ماتریسی هایزنبرگ و صورت‌بندی مکانیک‌موجی قوانین مکانیک کوانتومی از سوی شرودینگر، هر چند نشان داده شده است که از نظر ریاضی به معنایی هم‌ارز هستند، دست کم تا حدی، اختلافات وجودشناختی میان مؤلفان آن‌ها بوده است. لوکاس (30) و هاجسون (31) [30]، انواع زیادی از شیوه‌های رسیدن به انتقال لورنتز را جمع‌آوری کرده‌اند. مسیرهای متفاوت زیادی وجود دارد که از طریق آن‌ها می‌توان به این گروه مهم رسید. گاهی، تمرین‌هایی از این نوع، یعنی صورت‌بندی نمایش ریاضی بدیل، مهم هستند. اما، گاهی به نظر می‌رسد که اندکی بیش از تمرین‌های صوری، ریاضیات کمکی محض باشند.
شیوه ورود نتایج دستکاری‌های تجربی در سابقه فیزیک به مثابه پدیده‌ها، به طرزی فزاینده پیچیده است. گودینگز (32) [20] مسیرهایی را که تجربه شخصی کاشف پدیده جدید آن را، از لحاظ مفهومی و دستکاری برای جامعه دانشمندان و سرانجام برای همه، دسترس‌پذیر می‌سازد، تحلیل کرده است. حرکت کلیدی در تبدیل تجربه شخصی به پدیده‌ای اجتماعی، حذف تمام نشانه‌های دخالت انسانی است که در موقعیت‌های نخستین تولید آن دخیل بوده است. گودینگز نشان می‌دهد که ایجاد دوریت حرکتی که فارادی به مثابه اثر طبیعی الکترومغناطیسی نشان داده است، روی میز آزمایشگاه بسیار دشوار است، دیگر از فهم آن بگذریم. برای توضیح این که به این تبدیل چگونه دست یافته می‌شود، گودینگز اندیشه «تفسیرگر» (33) را مطرح می‌سازد. این می‌تواند طریقی برای توصیف، تصویر، نمودار یا هر چیزی باشد که دانشمند با آن، در تعامل با دیگران، پدیده را فی‌نفسه دسترس‌پذیر می‌سازد. با به‌کارگیری تفسیرگرها، بزرگ‌ترین دانشمندان تاریخ، زنجیره‌های پیچیده گام‌های شکستنی را به زنجیره‌های ساده دستکاری‌های حتمی‌التوفیق تبدیل می‌کنند. فارادی با ثبت این که چگونه نخستین بار حرکت الکترومغناطیسی دایروی را در آزمایشگاه خود ایجاد کرده است، هفتاد و پنج مرحله را شرح می‌دهد. در شرح منتشرشده این روش، فقط به چهل و پنج مرحله اشاره می‌شود. ساده‌سازی نهایی به فقط بیست مرحله، در مجموعه دستورالعمل‌های وی برای همه برای ایجاد آن اثر، پدیدار می‌گردد.
برهان‌های مربوط به ماندگاری نظریه‌های متغیرهای پنهان، تقریباً، به قدمت خود مکانیک کوانتومی هستند. آیا می‌توانیم بر مبنای فرض وجود مجموعه‌ای از صفات که می‌توانیم به ذرات زیراتمی و حالت‌های آماده‌سازی آن‌ها نسبت دهیم، نظریه‌ای بیابیم که از ریاضیات قطعی آن بتوانیم نتایج احتمالاتی نظریه کوانتومی را به نحوی که امروزه فهمیده می‌شود، کشف کنیم؟

منازعات بنیادی
 

نایقینی فرآیندهای زیراتمی که نخستین بار در آزمایش با الکترون‌ها پدیدار گردیده بود، سرانجام، به جای آن که حل شود، در کانون نظریه ریاضی مکانیک کوانتومی قرار گرفت. مکانیک کوانتومی، سرچشمه یکی از مسائل مفهومی مهم بوده که در هفتاد سال گذشته، علم فیزیکی را به خود مشغول کرده است. در قلب فیزیک نیوتونی، فرض علیت اکید تمام فرآیندهای فیزیکی و خصلت معین تمام اثرات فیزیکی قرار داشت. مکانیک کوانتومی، صورت‌بندی‌ای ارائه کرد که به واسطه آن می‌توان حالت تهیه سیستم را به پیش‌بینی‌های مربوط به توزیع احتمالاتی اثرات رفتارهای معین آن سیستم، مرتبط ساخت. نظریه راهی نشان نمی‌دهد که از آن بتوان برآمدهای معین را از معرفت به حالت اولیه سیستم پیش‌بینی‌کرد. در این جا، معمایی در کار است. آیا این امر از آن روی است که شیوه‌ای که ما اکنون حالت هر سیستم فیزیکی را می‌فهمیم، عملاً کامل است؟ به نظر می‌رسد که این نشان می‌دهد که گرایش‌هایی واقعی وجود دارد که، بر خلاف مفهوم معمول از علیت قطعی، برآمدهای اَعمال همانند را که روی سیستم‌هایی انجام می‌شوند که به طور همانند آماده شده‌اند، تغییر می‌دهند. یا آیا معرفت ما از الکترون‌ها و دیگر ذرات زیراتمی فاقد چیزی است، معرفتی که ساختار قطعی نظریه فیزیکی را اعاده می‌نماید؟ شاید، «متغیرهای پنهانی» وجود دارند که به طور موجبیتی رفتار می‌نمایند.
برهان‌های مربوط به ماندگاری نظریه‌های متغیرهای پنهان، تقریباً، به قدمت خود مکانیک کوانتومی هستند. آیا می‌توانیم بر مبنای فرض وجود مجموعه‌ای از صفات که می‌توانیم به ذرات زیراتمی و حالت‌های آماده‌سازی آن‌ها نسبت دهیم، نظریه‌ای بیابیم که از ریاضیات قطعی آن بتوانیم نتایج احتمالاتی نظریه کوانتومی را به نحوی که امروزه فهمیده می‌شود، کشف کنیم؟
تا کنون، پاسخ مبهم بوده است. اکنون، به روشنی فهمیده شده است که راهی وجود ندارد که به نظریه‌ای را که مفاهیم کلاسیکی آشنای اندازه حرکت، انرژی و مانند آن‌ها را به کار می‌گیرد، بتوان چنان صورت‌بندی کرد که نظریه متغیر پنهان قطعی را ارائه نماید ([5]). هر آزمایشی که تا کنون انجام شده است، فقط به حمایتی قوی‌تر و قوی‌تر از «نابرابری بل»، شرط ریاضی که اصل عدم متغیرهای پنهان را بیان می‌کند، انجامیده است. از سوی دیگر، با استفاده از مفاهیم عجیب، نظریه‌های متغیر پنهانی ساخته شده است، که می‌توان از آن‌ها نتایج کوانتوم‌مکانیکی موجود را به دست آورد [44]. اما، فاقد درجه پذیرفتنی بودن فیزیکی جدی هستند.
در نظریه میدان کوانتومی، مسئله مفهومی دیگر و جالب تری بروز کرده است. اکنون، در حدود پنجاه سال از زمانی که نخستین بار، اندیشه ی بیانِ اندرکنش های میدان به مثابه مبادله ذرات پیشنهاد گردید، می‌گذرد. می‌توان گفت این اندیشه، به بهای توسعه نظریه‌هایی با پیچیدگی ریاضی بسیار، موفق بوده است. اکنون، نظریه کوانتومی میدان‌ها، تخصص توسعه یافته‌ای در فیزیک است، اما ما را در برابر مسئله مفهومی بسیار آزاردهنده‌ای قرار می‌دهد. ذراتی که در اندرکنش‌ها مبادله می‌شوند، مثلاٌ، فوتون‌هایی که در اندرکنش میان دو الکترون مبادله می‌شوند، با فوتون‌هایی که جریان آن‌ها نوری است که ما با آن آشناییم یکسان نیستند. این فوتون‌ها، مجازی هستند، یعنی، در اندرکنش و فقط در اندرکنش وجود دارند، اگر اصلاٌ وجود داشته باشند. به علاوه، چنان که تصور می‌شود، آن ها ویژگی‌هایی دارند که با ویژگی‌های آشنای فوتون‌های نور متفاوت است. آن‌ها، مانند کوانتوم‌ها هستند، اما نه کاملاٌ مانند کوانتوم‌های نور.
اخیراٌ، اندیشه استفاده از مشابهت میان فوتون نور و فوتون الکترودینامیک کوانتومی به مثابه بنیانی برای ایجاد نظریه‌هایی درباره انواع دیگر اندرکنش‌های بنیادی، اندرکنش ضعیف، اندرکنش قوی و حتی گرانش، به ازدیاد چنین «ذرات مجازی» منتهی گردیده است. من فکر می‌کنم اگر به دلیل استفاده از ساختار استدلالی که از طریق آن، کوانتوم‌های نور به مدل‌هایی برای الکترودینامیک کوانتومی تبدیل شده‌اند، نبود، به فکر فیزیکدانان خطور نمی‌کرد که از واقعیت ذرات مجازی پرسش نمایند. در الکترودینامیک کوانتومی، فوتون مجازی بر مبنای مدل فوتون واقعی شکل می‌گیرد، اگر من مجاز باشم که موضوع را بدین گونه بیان کنم. پس، ذرات اندرکنش ضعیف، w+ و w- و z0، بر مبنای مدل فوتون مجازی شکل می‌گیرند. همه آن‌ها، انواعی از یک جنس هستند. پس از آن، با وارونه سازی استدلالی که به مفهوم فوتون مجازی منتهی گردیده است، به نظر می‌رسد اندیشه ذره w واقعی یا z واقعی، توسعه‌ای طبیعی از نظریه میدان کوانتومی اندرکنش ضعیف باشد. برنامه شکار w ها و z ها تعریف شده بود، و به شیوه‌ای که چنین رویدادهایی حاصل می‌گردد، سرانجام «کشف شدند».
من معتقدم که این الگوی استدلال، که مشخصه نظریه میدان کوانتومی است، دست کم تا حدی، دلیل بروز پرسش از واقعیت ذرات برداری واسطه‌ای بوده که نیروهای اندرکنش را حمل می‌کنند. اگر نسخه‌هایی واقعی از این ذرات وجود داشته باشد، آن گاه، مطمئناٌ، در واقعیتِ ذره به مثابه حامل فیزیکی میدان، معنایی وجود دارد.
صورت‌بندی روشن این اندیشه که مجموعه متمایزی از ویژگی‌ها وجود دارد که موضوع فیزیک را تعریف می‌کند، نخستین بار در قرن هفدهم پدیدار گردید. در آن زمان، صفات ادراک پذیر چیزهای مادی، بر اساس نسبت‌شان با حساسیت انسان، به مثابه اولیه و ثانویه طبقه بندی گردید. آن صفاتی که فقط در فعل ادراک کردن وجود داشتند، به مثابه ثانویه طبقه بندی شدند. آن‌هایی که تصور می‌شد مستقل از توانایی‌های ادراکی انسان‌ها وجود دارند، اولیه تلقی شدند. ظاهراٌ گالیله [17] چنان کیفیات اولیه را با علم فیزیک پیوند زده است که یکی را تعریف‌گر دیگری سازد. کیفیات ثانویه، با تغییر آن‌ها از نظر کیفیت، شدت و مدت، با حالت ادراک‌گر انسانی، مشخص می‌گردیدند. لاک [29] بحث فلسفی این تمایز را با تحلیل دقیق نسبتی کامل کرد که باید تصور کرد میان کیفیات ثانویه‌ای نظیر قدرت بدن در القای احساس رنگ در ناظر انسانی، یا تغییری مشاهده پذیر در جسم مادی دیگر، نظیر قدرت آتش در ذوب کردن یخ، و حالات اجسام مادی که به واسطه آن‌ها، از این قوا یا قوای دیگر برخوردارند، حاصل می‌گردد. وی میان تصورات و کیفیات، تمایز اکیدی قائل گردید. کیفیات، از جمله ویژگی‌های اشیاء رنگی، مادی هستند. این تمایز، لاک را قادر ساخت تا از مسیری متفاوت از آن چه گالیله در پیش گرفته بود، به تمایز میان کیفیات اولیه و ثانویه برسد. تصورات کیفیات اولیه، شبیه کیفیات بودند، به نحوی که در جهان مادی وجود داشتند. اما تصورات کیفیات ثانویه چنین نبودند. قرمز، به مثابه کیفیتی ادراک‌پذیر، به هیچ ویژگی‌ای، هر چه باشد، که موجب می‌گردد انسان پرچم قدیمی اتحاد شوروی را به رنگ قرمز ببیند، شبیه نیست. لاک، با تعمیم کاربرد نظری از مفهوم کیفیت اولیه، چنین تلقی کرد که کیفیات «در جسم مادی»، علت تصوراتی متناظر با کیفیات ثانویه، درست مانند آن‌ها که در کانون مفهوم ماده، به نحوی که در علم مکانیک به کار می‌رود، هستند. این همه را، این نظریه که کیفیت در شیء مدرَک که با تصور رنگ متناظر است، مثلاً خود کیفیت ثانویه، چیزی به جز قوه نیست، قوه‌ای که احساس مربوطه را القا می‌کند، به هم پیوند می‌زند. آن چه کلمه «قرمز» در شیئی که قرمز دیده می‌شود، بدان دلالت می‌کند، تمایل است. اما ریشه در حالت فعلی چیز مدرَک دارد. بر اساس این طرح‌واره متافیزیکی، آن حالت باید ترکیبی از کیفیات اولیه باشد.
مکانیک به ظاهر نامتجانس نیوتون (اگر به طور نسبی فهمیده شود) و نظریه میدان کوانتومی را می توان، با درک ساختار مشترک وجودشناسی‌های عمیق آن‌ها، به یکدیگر پیوند زد. هر یک از «ذرات»، واقعی یا مجازی، به چه معنایی وجود دارد؟ بدیهی به نظر می‌رسد که فقط تبیینی استعدادی از نحوه وجود آن‌ها، معنا دارد.
برای دانشمند- فیلسوفان قرن هفدهم، فیزیک، مکانیک بود. مطالعه کیفیات اولیه اجسام مادی بود. مثلاً، اصطکاک، به مثابه تمایلی مکانیکی، باید ریشه در ساختارهای اتمی اجسام اندرکنش‌گر داشته باشد. مکانیک، علم پایه، بر متافیزیک مطلق‌گرا مبتنی بود. تبیین فلسفی لاک از مبانی فیزیک، به دو مقوله اصلی مفاهیم نیاز داشت. یک مجموعه از مفاهیم، نسبتی بود. بسیاری از کیفیات چیزهای مادی، تمایل به ایجاد اثرات ادراک‌پذیر در انسان یا در دیگر چیزهای مادی هستند. این که به فعل در می‌آیند یا خیر به وجود محتمل هدف‌های مناسب برای فعالیت آن‌ها بستگی دارد. مقوله دیگر کیفیات، مطلق بود. ویژگی‌هایی که تمایلات در آن‌ها ریشه دارند، اولیه هستند. کیفیات اولیه چنان تعریف می‌شوند که از چیزهای مادی که از آن‌ها [آن کیفیات] برخوردارند و انسان ها یا هر چیز دیگر، مستقل باشند. بویل [9]، آن‌ها را به مثابه «توده، عدد، بافت [آرایه] و حرکت» چیزهای مادی بنیادی یا ذرات، جمع بندی کرده بود. سفسطه‌گران آن دوران، کلمه «ذره» را به «اتم» ترجیح می‌دادند، زیرا پرسش در این مورد را که آیا اجزاء تشکیل دهنده ماده که برای شیمی یا مکانیک بنیادی بودند، به راستی اتمی هستند، آزاد می‌گذاشت. هر چند نیوتون تمایلات متعددی را در میان کیفیت‌های اولیه ماده برمی‌شمرد، اما در این فرض با معاصران خود سهیم بود که ویژگی فیزیکی مطلقی وجود دارد. در ویرایش دوم اصول، فهرست ویژگی‌های مکانیکی ماده، ترکیبی از رویدادی و سرشتی است. نیوتون (1690) از «امتداد، سختی، نفوذناپذیری، تحرک و تلقی کل [جسم] می‌نویسد که از ویژگی‌های متناظر اجزاء» حاصل می شود. نیوتون می گوید داشتن لختی، «برخورداری از قوای معینی» است [39]. لختی در فهرست ویژگی‌های اولیه مکانیکی به مثابه قوه مقاومت در برابر شتاب پدیدار می‌شود. اما در متافیزیک نیوتون، لختی، جرم نیست. جرم، ویژگی رویدادی است. آن است که به تمایلی که به مثابه لختی شناخته می‌شود، ریشه می‌دهد. نیوتون، برای آن که به جرم خصلت رویدادی آن را بدهد، آن را به مثابه «مقدار ماده» تعریف می‌نماید. از آن جا که جرم در واحد حجم یک ماده با ماده دیگر اختلاف دارد، ماده‌ای کلی، که به مثابه مایه بنیادی مشترک به کار می‌آید، باید در حالات پراکندگی متفاوت وجود داشته باشد. در مایه‌ای با چگالی پایین، ماده رقیق است، در حالی که در مایه‌ای با چگالی زیاد، باید فشرده باشد. برای تصفیه این اختلاف، یک طرح‌واره فیزیکی، اتم‌های بنیادی در خلأیی با تخلخل‌های کمابیش در میان آن‌هاست. در حجم معینی از مایه سبک، نسبت به همان حجم از مایه‌ای که چگال‌تر بود، چنین اتم‌هایی کم‌تر وجود داشتند. ظاهراً نیوتون این تبیین را می‌پسندید. اتم‌های بنیادی، پر و بنابراین، دارای چگالی یکنواخت بودند. آن‌ها که فاقد تخلخل هستند، باید تراکم‌ناپذیر و نفوذناپذیر باشند. در بالا به مسئله‌ای که این نظریه برای مکانیک عمومی نیوتون مطرح ساخت، اشاره کرده‌ام.
هر چند قسمت اعظم کیفیات اولیه نیوتون، تمایلات هستند، اما در یکی از ابعادی که در آن مفهوم مطلق روی می‌دهد، مطلق هستند. در قاعده سوم، نیوتون حکم می‌کند که آن‌ها را «باید کیفیات عمومی تمام اجسام، هر چه باشند، دانست»، اعم از آن که «در دسترس تجربه ما باشند» یا خیر. به مثابه کیفیات اولیه، در ارتباط با حساسیت انسانی نیستند، اما به همان دلیل، مخلوطی از نسبی و مطلق هستند. در طرح‌واره نیوتون، جرم، لختی، امتداد و تحرک باید حتی در جسمی وجود داشته باشند که کاملاً از تمام اشیاء مادی دیگر، منزوی شده است. به نظر می‌رسد که از تعریف جرم نتیجه می‌شود که فیزیک نیوتون، دست کم، شامل دو ویژگی مطلق ماده می‌شود. ظاهراً، حضور یا غیبت اشیاء مادی دیگر، اثری بر مقدار ماده ندارد. از آن جا که مقدار ماده یک جسم در ارتباط با امتداد فضایی آن قرار دارد و این یک در ارتباط با فضای مطلق، به نظر می‌رسد که هم امتداد و هم جرم در طرح‌واره نیوتونی، مطلق هستند. در برهان نیوتون بر له معقولیت مفهوم حرکت مطلق، بر پیوند مفهومی نزدیک میان فضای مطلق و جرم، بیشتر تأکید می‌شود:
«اگر دو کره، که با طنابی که آن‌ها را به هم مرتبط می‌سازد در فاصله معینی از یکدیگر نگه داشته شده‌اند، حول مرکز گرانش خود می‌چرخیدند، می‌توانستیم از کشش طناب، تلاش کره‌ها را برای دور شدن از محور حرکت خود، کشف کنیم» ([39])
با آزمایش برای دریافتن این که نیروهای وارد شده، در کدام راستا موجب بیشترین افزایش در آن کشش می شوند، نه تنها سرعت زاویه‌ای کره‌ها را در فضای مطلق بلکه صفحه درست حرکت را نسبت به آن صفحه نیز می‌توانیم بیابیم. برای فرض این که به هنگام به چرخش درآوردن کره‌ها، نیرویی در طناب پدیدار خواهد گردید، نیوتون باید فرض کند که غیاب هر ماده دیگری بر روی جرم کره‌ها اثری ندارد. جرم‌ها، کیفیات مطلق هستند. اگر جرم مقدار ماده باشد، آن گاه در واقع این فرض طبیعی و گریزناپذیر به نظر می‌رسد.
عمومیت استفاده ی نیوتون از مفهوم «قوه» در جستار 31 از اپتیک آشکار است:
«و بدین ترتیب، طبیعت با خود بسیار در انطباق و بسیار ساده خواهد بود و تمام حرکات عظیم اجرام سماوی را با کشش گرانش که در میان آن اجرام وساطت می کند و تقریباٌ تمام حرکات کوچک ذرات آن‌ها را با قوای جاذبه و دافعه دیگری که در میان ذرات وساطت می‌نمایند، انجام می‌دهد».([40])
در تصور نیوتون در این باب که گرانش نمی‌تواند کیفیت اولیه باشد، زیرا به «شدت و ضعف» دچار است، اندیشه ریشه‌ای دیگری وجود دارد. بنابراین، باید در فیزیک گرانش، قوه بنیادی‌تری، «فاعلی که دائم در کار است» وجود داشته باشد که مطلق است، زیرا عنصری غیرنسبی است.
انتقاد ماخ (1883) از متافیزیک نیوتون را معمولاٌ به صورت حمله به این فرض که جرم ویژگی مطلق است، نمایش می‌دهند. اما، انتقاد ماخ، در دو مرحله، گسترش می‌یابد. وی، نخست و در تحلیل خود از قوانین بنیادی مکانیک، نشان می‌دهد که بهتر است جرم را ویژگی نسبی تلقی کنند. برهان به شرح زیر است: مجموعه ای از تنش ها را در نظر بگیرید. جسم الف به دلیل گرانش سقوط می‌کند. هنگامی که نخ متصل به جسم ب که روی سطح همواری قرار دارد، کشیده می‌شود، شتاب الف کاهش می‌یابد و ب شتاب می‌گیرد. ماخ چنین استدلال می‌کند که چون نخ در لحظه «برخورد» کشیده می‌شود، نیرویی که موجب کاهش شتاب الف می‌شود، برابر است با نیرویی که موجب افزایش شتاب ب می‌گردد. فرض کنید که آن نیرو «F» باشد. در این صورت، اگر جرم B، mb باشد و جرم A، ma و شتاب آن‌ها به ترتیب، fb و fa باشد، معادله ی حرکت برای کل سیستم ma.fa= - mb.fb است.
در این جا و در تمام زمینه های دیگر مکانیک، جرم به مثابه نسبت ظاهر می شود. در این حالت، این نسبت برابر است با منفی معکوس نسبت شتاب ها. جرم و لختی، یک تمایل نسبی هستند. با توجه به این تحلیل، بحث ماخ درباره آزمایش کره‌ها (و برهان پیچیده‌تر درباره آزمایشی فکری که ما آن را سطل نیوتون می‌نامیم که مشتمل است بر رد مفهوم دکارتی حرکت موضعاٌ حقیقی) که در آن فرض دوام ویژگی‌های لختی در سیستم منزوی، کاملاٌ سازگار است، شامل تعمیم نسبیت مفهوم جرم به مولفه‌هایی در سیستم ساده برخورد کشش به ساختار و محتوای جهان در کل می‌شود. ماخ، گرایشی را به انجام می‌رساند که در قرن شانزدهم آغاز شده بود، گرایش به جایگزینی روایات مطلق از ویژگی‌های اشیاء مادی با ویژگی‌های نسبی. این ویژگی‌ها نه تنها تمایلاتی هستند که فقط در اندرکنش‌های میان اجسام مادی پدیدار می‌شوند، بلکه نسبی نیز هستند، بدین معنا که نه در یک ویژگی ذاتی افراد مادی، بلکه در نسبت‌های آن‌ها با تمام اجسام دیگر جهان، ریشه دارند.
مکانیک به ظاهر نامتجانس نیوتون (اگر به طور نسبی فهمیده شود) و نظریه میدان کوانتومی را می توان، با درک ساختار مشترک وجودشناسی‌های عمیق آن‌ها، به یکدیگر پیوند زد. هر یک از «ذرات»، واقعی یا مجازی، به چه معنایی وجود دارد؟ بدیهی به نظر می‌رسد که فقط تبیینی استعدادی از نحوه وجود آن‌ها، معنا دارد. مراد من از این، آن است که دعاوی ما درباره جهان در خود بر پایه آزمایش‌هایی مطرح گردیده که به واسطه آن‌ها، دستگاه، استعدادی (دائمی) دارد که خود را در رفتار آن دستگاه چنین و چنان نشان دهد. یا برای آن که آن را به شیوه پوپر بیان کنیم، فقط تنظیم، تمایل آن را دارد که این یا آن پدیده را نتیجه بدهد. پدیده‌ها، گذرا هستند، اما آن‌ها هستند که ذره‌ای یا موجی یا هر چیز دیگری هستند. در این بحث، هر دو اصل بوهر را داشتیم، اصل مکملیت و اصل تطابق. مکملیت، زیرا تنظیم‌هایی که یک دیگر را حذف می‌کنند، در واقع، پدیده‌های نامتناجس و مکملی را ایجاد می‌نمایند؛ تطابق، زیرا حالت تنظیم دستگاه-جهان را برای جامعه انسانی فقط با عباراتی که در فیزیک کلاسیکی وجود دارد، می‌توان توصیف کرد، فیزیکی که مفاهیم آن به طرزی پارادایمی با اشیاء و رویدادهای جهان عادی تعریف شده‌اند.

پي نوشت ها :
 

1. space-time
2. simultaneity
3. charge
4. save the appearances
5. Lucretius, De rerum natura
6. auxiliary
7. representational
8. John Roche
9. geophysicist
10. آزمایش اینشتاین-پودولسکی-رزن
11. Clarke
12. substantivalist
13. manifold
14. relationist
15. covariance
16. Nicholas of Cusa
17. Voigt
18. Michelson
19. Morely
20. Lorentz
21. Minkowsky
22. Of Learned Ignorance
23. homeomorph
24. paramorph
25. Fage
26. Townsend
27. fluid
28. Maclaurin
29. Boscovich
30. Lucas
31. Hodgson
32. Goodings
33. construal

کتابشناسی
1 Alexander, H.G. The Clarke-Leibniz Correspondence, Manchester, Manchester University Press, 195
2 Aristotle, Metaphysics, trans. W.D.Ross, The Works of Aristotle, vol. VIII, Oxford, Clarendon Press (ca. 335 BC), 1928.
3 Aronson, J.L. ‘Testing for Convergent Realism’ British Journal for the Philosophy of Science 40 (1989) :255–60.
4 Aspect, A., Grangier, P. and Roger, C., ‘Experimental realization of the E-PR-B paradox’, Physical Review (le Hess), 48 (1982) : 91–4.
5 Bell, J. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge, Cambridge University Press, 1987.
6 Bohr, N. ‘Discussion with Einstein’, in P.Schilpp (ed.) Albert Einstein: Philosopher Physicist, vol. I, New York, Harper, 1949, pp. 201–41.
7 Bohr, N. Atomic Physics and Human Knowledge, New York, Wiley, 1958.
8 Boscovich, R.J. A Theory of Natural Philosophy, Venice, 1763.
9 Boyle, Hon. R. The Origin of Forms and Qualities, Oxford, 166
10 Brown, H.R. and Harré, R. Philosophical Foundations of Quantum Field Theory, Oxford, Oxford University Press, 1990.
11 Butterfield, J. ‘The Hole Truth’, British Journal for the Philosophy of Science 40 (1989) :1–28.
12 Cartwright, N. How the Laws of Nature Lie, Oxford, Clarendon Press, 1983.
13 D’Alembert, J. d’ Traité de Dynamique, Paris, David, 179
14 Duhem, P. The Aim and Structure of Physical Theory, Princeton, Princeton University Press, 1906 (1954).
15 Einstein, A. ‘On the electrodynamics of moving bodies’ in H.A.Lorentz et al.; (eds) The Principle of Relativity, New York, Dover, 1905 (1923) , pp. 53–65.
16 ——‘Remarks to the Essays Appearing in this Collective Volume,’ in P.A. Schilpp (ed.) Albert Einstein: Philosopher-scientist, New York, Harper, 1959.
17 Galileo, G. Il Saggiatore, (1623) in G.Stillman Drake (ed.) The Discoveries and Opinions of Galileo, New York, Doubleday, 1957.
18 ——Two New Sciences, 1632, trans. H.Crew and A.de Salvio, New York, Dover, 1914.
19 Giere, R. Explaining Science, Chicago, Chicago University Press, 1988.
20 Goodings, D. Experiments and the Making of Meaning, Dordrecht, Kluwer, 1991.
21 Hacking, I. Representing and Intervening, Cambridge, Cambridge University Press, 1983.
22 Harré, R. Great Scientific Experiments, Oxford, Oxford University Press, 1985.
23 Harré, R and Madden, E.H. Causal Powers, Oxford, Blackwell, 1975.
24 Heimann, P.M. and McGuire, J.E. ‘Newtonian Forces and Lockean Powers’, Historical Studies in the Physical Sciences 3 (1971) : 233–30
25 Hertz, H. The Principles of Mechanics, 1894, New York, Dover, 195
26 Hesse, M.B. Models and Analogies in Science, London, Sheed and Ward, 1961.
27 Honner, J. The Description of Nature, Oxford, Clarendon Press, 1987.
28 Jammer, M. The Concept of Mass, Cambridge, Mass., Harvard University Press, 1961.
29 Locke, J. An Essay Concerning Human Understanding, ed. J.Yolton, London, Dent, 1961.
30 Lucas, J.R. and Hodgson, P.E. Spacetime and Electromagnetism, Oxford, Clarendon Press, 1990.
31 Lucretius, De Rerum Natura c. 50 BC trans. R.E.Latham Harmondsworth, Penguin, 1954.
32 Mach, E. The Science of Mechanics, (1883) , La Salle, Open Court, 1960.
33 ——The Analysis of Sensations, Chicago, Open Court, 1914.
34 Maxwell, J.C. The Scientific Papers of J.C.Maxwell, ed. W.D.Niven, Cambridge, Cambridge University Press, 1890.
35 Miller, A. Imagery in Scientific Thought, Boston, Birkhauser, 1984.
36 Minkowski, H. ‘Space and time’ (1908) , in H.A.Lorentz et al. (eds) The Principle of Relativity, New York, Dover, 1923.
37 Murdoch, D. Niels Bohr’s Philosophy of Physics, Cambridge, Cambridge University Press, 1987.
38 Nerlich, G. The Shape of Space, Cambridge, Cambridge University Press, 197
39 Newton, Sir I. Mathematical Principles of Natural Philosophy (1686) , Berkeley, University of California Press, 1947.
40 ——Opticks, (1704) , New York, Dover, 1952.
41 Nicholas of Cusa Of Learned Ignorance, (1440) , trans. G.Heron London, Routledge and Kegan Paul, 1954.
42 Popper, K.R. The Logic of Scientific Discovery, London, Hutchinson, 1959.
43 ——A World of Propensities, Bristol, Thoemmes, 1981.
44 Ptowski, I. ‘A Deterministic Model of Spin Statistics,’ Physical Review, 48 (1984) :1299.
45 Rae, A.I.M. Quantum Physics: Illusion or Reality, (1986) , Cambridge, Cambridge University Press, 1994.
46 Redhead, M. Incompleteness, Non-locality and Realism, Oxford, Clarendon Press, 1987.
47 Roche, J. Personal communication, 1990.
48 Smart, J.J.C. ‘Theory Construction’, in A.G.N.Flew (ed.) Logic and Language, Oxford, Blackwell, 1953, pp. 222–42.
49 Sneed, J.D. The Logical Structure of Mathematical Physics, Dordrecht, Reidel, 1971.
50 Stegmüller, W. The Structure and Dynamics of Theories, New York, Springer-Verlag, 197
منبع:سایت باشگاه اندیشه
/ع