فیزیك و فلسفه

فیزیك علمی است كه روابط ریاضی یك پدیده را كه خاصیت تكرار داشته باشد بصورت یك قانون بیان می كند

فیزیك علمی است كه روابط ریاضی یك پدیده را كه خاصیت تكرار داشته باشد بصورت یك قانون بیان می كند. هر چند ممكن است تعاریف متفاوتی از فیزیك ارائه داد ولی مهم آن است كه علم فیزیك در مورد روابط بین اشیاء مادی بحث می كند. اما فلسفه، در پی توضیح اصل پدیده هاست. هر چند در تعریف فلسفه بزرگان زیادی اظهار نظر كرده اند، می توان این تعریف هگل را ذكر كرد:"فلسفه تحقیق اشیاء به اندیشه و دیده خرد است." شاید بتوان گفت فلسفه روشنی بخش راهی است كه دانش در آن طی مسیر می كند و به همین دلیل علم و فلسفه رابطه ای بسیار نزدیك و پیوسته برای درك جهان دارند.

ابتدای فلسفه فیزیك بسیاری از دانشمندان اعصار گذشته از فلاسفه زمان خود بودند و تقریباً در تمام علوم زمانه خود احاطه داشتند. در تاریخ مردانی از علوم مادی بودند كه در عین حال دلمشغولی فلسفی نیز داشتند و سعی می كردند دیدگاه فلسفی خود را با پیشرفت علوم همزمان سازند. اما فیزیك، به صورت كلاسه شده، از زمان گالیله و اسحاق نیوتن آغاز شد.

هنگامی كه اسحاق نیوتن اصل جاذبه عمومی و گرانش را بنیان نهاد پرسشهایی در مورد علیت مطرح شد. از جمله اگر علت وزن جاذبه است پس علت جاذبه چیست؟ هر چند اسحاق نیوتن در جواب می گفت: "اگر ما با دیدن چرخ دنده های ساعت به طرز كار آن پی ببریم ولی شناختی از نیرویی كه باعث نوسان آونگ آن می شود نداشته باشیم همین پیشرفت خود گامی به جلو است" و سعی می كرد از حیطه ای كه منجر به سئوالات فلسفی می شود دوری كند. پس از موفقیت كارهای گالیله و اسحاق نیوتن دیگاه مكانیكی جهان بسیار رونق گرفت ظاهرا با در نظر گرفتن هر سیستم به صورت یك دستگاه و بكار بردن قوانین اسحاق نیوتن می توانستند علت حركات و واكنشهای آن را توضیح دهند و این خود سرآغاز پرسشهایی در مورد موجبیت (جبر و اختیار) شد.

آیا انسان موجودی دارای اراده است و یا موجودی محكوم به قوانین مكانیكی است؟ تصور مكانیكی كه بعد از قرن هفدهم با قوانین اسحاق نیوتن حمایت می شد تصویری كاملاً مكانیكی از جهان ترسیم می كرد به طوری كه لاپلاس در جایی می گوید اگر ریاضیدان نابغه ای پیدا شد كه بتواند تحولات تك تك ذرات یك سیستم را محاسبه كند می تواند پیش بینی كند كل سیستم در لحظه بعد به چه صورت خواهد بود. البته تفكر ماشینی فهم بسیاری از مسائل طبیعت را فراهم آورد و در قرن هفدهم مكانیك نیوتنی زیر بنای فلسفه مادی به رهبری هابز بود در این طرز تفكر انسان را همانند ماشینی تصور می كردند كه بدنی از ماده دارد حتی احساساتش را ناشی از حركت مكانیكی ذرات بدنش می دانستند و كل جهان مانند ماشین عظیمی شباهت می یافت كه هر كس در جای خود مانند چرخ دنده های ساعت مشغول كار می شد و هیچ اختیاری از خود نداشت و مسئول هیچ یك از اعمال خود نبود چون از خود اراده ای نداشت در این صورت آنچه را كه ما از آن احساس به اراده می كنیم چیست؟

فلسفه فیزیك از دیدگاه فیلسوفان دكارت می گفت: محقَّق است كه خدا قبلا همه چیز را مقدر كرده است و قدرت اراده فقط ناشی از اینست كه ما به قسمی عمل می كنیم كه از نیروی خارجی كه به سبب آن مجبور به عمل خاصی هستیم آگاه نمی باشیم. دنیای جدیدی كه گالیله و نیوتن و ... ساخته بودند حتی عامه مردم را درگیر خود كرده بود هرچند مردم بصورت فطری از آن سر باز می زدند و آن را قبول نداشتند آنها اراده می كردند و به مقصود می رسیدند در واقع فیزیك كلاسیك از طرز تفكر موجبیت (دترمینیسم ) دفاع می كرد و پایه استدلالات آن بر پایه منطق ریاضی بود و ظاهراً چاره ای جز قبول موجبیت در طبیعت نبود امانوئل كانت برای رفع این مشكل در مورد آزادی اراده می گوید اگر عالم فقط همین است (كه می بینیم) در این صورت بدیهی است كه اراده نمیتواند آزاد باشد یعنی كه چیزی را كه می بینیم شاید چیزی نباشد كه در واقع هست.

همان مثال مشهور غار افلاطون كه كسانی كه در زنجیر شده اند سایه ها را واقعیت می شمارند و نمی دانستند كه سایه ها فقط سایه ای از واقعیت هستند! كانت بدین صورت عقیده خود را بیان می كند كه پدیده ها فقط نشانه ها و نمایشهایی از حقیقت مطلق هستند نه خود حقیقت و استدلال می كند كه منشاء اصلی آنها باید در جایی غیر از این عالم پدیده ها باشد بطوری كه هر چند یك پدیده با پدیده دیگر رابطه علت و معلول داشته باشد ضرورتی برای قبول علیت بین تولیدكنندگان آن پدیده نباشد.

اگر، توجه خود را به پدیده ها معطوف كنیم ظاهرا قوانین ماشینی و جبر درست هستند و اگر بتوانیم با حقیقتی كه اساس و اصل پدیده ها ست تماس حاصل كنیم شاید ببینیم كه چنین قانونی وجود ندارد. كانت در ادامه می گوید هدفش اثبات آزادی اراده نبود بلكه فقط می خواست این مسئله را حل كند كه حداقل طبیعت و آزادی متضاد هم نیستند. البته آنان سعی می كردند آزادی اراده را به اثبات برسانند، هر چند بطور كامل موفق نشدند.

مكانیك نیوتنی توسط فرمولهای ریاضی پایه ریزی شده بود و ظاهراً شكست ناپذیر بنظر میرسید، اما پس از مدتی مشخص شد آنگونه كه در ابتدا فكر می كردند نمی توانند تمام پدیده ها را توجیه كنند از جمله خواص نور كه خاصیت دوگانه ای از خود نشان می داد. همعصرِِ نیوتن، هویگنس از لحاظ هندسی ثابت كرد كه نور دارای خاصیت موجی است هر چند بعضی از پدیده ها با در نظر گرفتن خاصیت ذره ای نور قابل توجیه بوده با این حال در پدیده ها یی مانند تداخل و پراش نظریه ذره ای دچار مشكل می شد و در عوض نظریه موجی به طور كامل آنها را توجیه می كرد. فیزیك كلاسیك از دیدگاه فلسفه فیزیك كلاسیك با این تناقضات وارد مرحله جدیدی می شد. اوایل قرن بیستم مصادف شد با چند انقلاب فكری در محدوده ها ی مختلف فیزیك. از ذرات زیر اتمی تا كهكشانها دستخوش تحولات جدی گشت. نظریه كلاسیك در مورد اثر گذاری دو جسم متحرك از راه دور فرض می كرد كه در تمام فضا ماده ای به نام اتر وجود دارد و سرعت نور را نیز بی نهایت فرض می كرد.

اثبات عدم و جود اتر و آزمایشهایی كه برای آشكارسازی اتر صورت گرفت دانشمندان را متقاعد كرد كه اتر اصلا و جود خارجی ندارد و با عث شد دیدگاهی كاملتر از نظریه كلاسیك شكل گیرد؛ نظریه جدید نسبیت انیشتن كه با فرض و اثبات متناهی بودن سرعت نور توانست بسیاری از تناقضات را حل كند. یكی از مسائلی كه مكانیك كلاسیك نمی توانست آن را توضیح دهد پدیده تشعشع بود كه پاسخ به آن منجر به پیدایش حوزه جدیدی در دنیای اتمی شد این انقلاب جدید انقلاب مكانیك كوانتومی بود. نام ماكس پلانك خود را در این تحولات نشان می دهد كه تابش را نیز چیزی مادی فرض كرد كه از اتمها تشكیل شده بودند او پدیده تشعشع را همانند رگباری از انرژی تصور كرد و آنرا منقطع دانست كه این مقادیر جدای انرژی تابش را كوانتوم نامید. تئوری او چند سال بعد توسط انیشتین فرمول بندی شد و به طور عملی در آزمایش فوتو الكتریك به اثبات رسید و از این رهگذر مفهوم فوتون وارد فیزیك شد.

بعد از شكل گیری مكانیك كوانتومی كه افرادی مانند هایزنبرگ و بور در آن نقش اساسی داشتند و تحولات فیزیك جدید باعث نگرشهای جدیدی شد. تصویری كه ما از طبیعت داریم تنها جزئی از حقیقت است كه بصورت قابل فهم می توانیم تصور كنیم. در فیزیك جدید دو تصویر از طبیعت وجود دارد: تصویر ذره ای و تصویر موجی كه هر كدام برای خود اهمیت دارند؛ مثلاً برای فهم پدیده فوتوالكتریك از تصویر ذره ای استفاده می كنیم یا برای فهم پدیده تداخل از خاصیت موجی استفاده می كنیم. آیا طبیعت با این دوگانگی قابل فهم است؟ در اینجا می خواهم مثال تاریخی در مورد دوگانگیهای قوانین ساخته شده بدست بشر را یادآور شوم. حركات اجرام آسمانی همواره جالب بوده است و بطلمیوس در دوران زمین مركزی توانست با فرض اینكه زمین مركز جهان است با دقت خوبی مدارات سیارات و زمان طلوع و غروب آنها را محاسبه كند. قرنها بعد كوپرنیك ادعا كرد كه زمین مركز جهان نیست و مانند ذره ای كوچك همانند سیارات دیگر گرد خورشید می گردد.

این نظریه نیز توانست با دقت حركت اجرام سماوی را پیشگویی كند. پس دو سیستم كه هر دو نتایج تقریبا یكسانی دارند در دست داشتند ولی كدام یك حقیقت را پیش بینی می كرد؟ اگر هر دو به یك صورت زمان بر آمدن سیاره ای را پیشگویی می كنند كدامیك بر دیگری ترجیح دارد؟ اگر هدف علم فقط پیشگویی وقایع آینده بصورت یك قانون باشد در آن صورت نمی توان یك قانون را واقعیت بیرونی اشیاء دانست. شاید گفته انیشتین در مورد قوانین فیزیك جالب باشد كه می گفت : "قوانین فیزیك باید ساده باشند .

پس اگر دو نظریه كه نتایج معادلی داشته باشند در دست داشته باشیم آنكه ساده تر است قابل قبول تر است" این نشان می دهد كه دانش هیچگاه نمی تواند ادعا كند آنچه را كه بیان می كند حقیقت مطلق است. لاپلاس گفته بود اگر حالت فعلی تك تك ذرات را بدانیم حالت بعدی آن را می توانیم محاسبه كنیم كه این به نوعی بیان قانون علیت است و مكانیك كلاسیك علیت را به وضوح نشان می دهد.

اما فیزیك جدید و اصل عدم قطعیت هایزنبرگ در مكانیك كوانتومی بیان می كند كه ما زمان حال یك ذره را هم نمی توانیم با دقت تعیین كنیم پس پیشگویی بعدی ما نیز نمی تواند دقیق باشد و نیز می گوید ما تنها می توانیم شناختی صرفاً آماری داشته باشیم و آینده ای كه پیش بینی می كنیم نیز آماری خواهد بود و هیچگاه نمی توانیم با دقت آینده را پیش بینی كنیم برای مثال اگر بخواهیم جای یك الكترون را دور هسته بدانیم باید دسته نوری كه خود دارای انرژی هستند از آن بازتاب كند و چون الكترون كوچك است پس باید نوری با طول موج كوتاه را مورد استفاده قرار دهیم. یعنی هر چقدر بخواهیم دقیق تر باشیم، باید طول موجها كوتاهی بكار ببریم كه خود دارای انرژی بیشتری هستند و باعث انحراف الكترون از مسیر قبلی آن می شوند.

بعبارتی می توان گفت هر تلاش برای شناخت دقیق جهان (البته از نقطه نظر ما) به عامل مزاحمی بر می خورد كه فقط اجازه می دهد شناخت نسبی از آن كسب كنیم. هر چند بعضی ها عدم قطعیت را قبول ندارند و می گویند كه این بخاطر جهل ماست، با اینحال فیزیكدانان جدید در مورد موجبیت نظرات جدیدی ارائه كردند. بورن در كتاب فلسفه طبیعی علت و شانس می نویسد شكی نیست كه فرمالیزم مكانیك كوانتومی و تعبیر آماری آن در تنظیم و پیش بینی تجارب فیزیكی خیلی موفق بوده است. اما آیا اشتیاق به فهم و توضیح اشیاء را می توان با نظریه ای كه وضوحًا و بی پروا آماری و غیر موجبیتی است ارضا كند؟ آیا می توانیم به قبول شانس و نه علت به عنوان قانون متعالی جهان فیزیكی راضی باشیم.

جواب اینست كه علیت به مفهوم درست آن حذف نمی شود بلكه تنها تعبیر سنتی از آن كه با دترمینیسم (جبرگرایی ) تطبیق می كند، حذف میشود. علیت در تعریف، این اصل است كه یك واقعیت فیزیكی بستگی به دیگری دارد و كاوش حقیقی، كشف این و ابستگی است و این هنوز در مكانیك كوانتومی صادق است گرچه اشیا مورد مشاهده كه برای آنها این وابستگی ادعا می شود متفاوتند، اینها احتمالات حوادث بنیادی هستند و نه خود حوادث فردی. آلبرت انیشتین با مكانیك كوانتومی كاملا موافق نبود او معتقد بود یك نظریه كامل باید خود رویداد ها را توصیف كند نه فقط احتمال آنها را او می گوید: "من ناچارم اعتراف كنم كه برای تعبیر آماری ارزشی گذرا قائلم من هنوز به امكان ارائه طرحی از واقعیت یعنی نظریه ای كه بتواند خود اشیاء را نمایش بدهد،نه فقط احتمال آنها را ایمان دارم." انیشتین تا زمان مرگش حاضر به قبول مكانیك كوانتومی نشد.