پس زمینه فلسفی اصل عدم قطعیت

طرح این مساله كه حقیقت نهایی هیچ چیز قابل ادراك نیست و هیچكسی ذره ای به كمال راه نمی یابد اصول اولیه هربرت اسپنسر به نوعی تكرار تعبیر هكسلی خواهد بود كه تنها فلسفهء صحیح, فلسفهء لاادری Agnosticism است

اگر از بنیادهای فلسفی اصل عدم قطعیت (uncertainly principle) , نشناختی حقیقت مطلق استنتاج گردد باید بپذیریم این اصل به هیچ روی دستاورد نوین فلسفی به همراه خود نداشته است.

طرح این مساله كه "حقیقت نهایی هیچ چیز قابل ادراك نیست و هیچكسی ذره ای به كمال راه نمی یابد" اصول اولیه/هربرت اسپنسر به نوعی تكرار تعبیر هكسلی خواهد بود كه تنها فلسفهء صحیح, فلسفهء لاادری Agnosticism است. اینكه حقیقت مطلقی در پس جهان مشاهدات وجود دارد یا نه را نمی توان مناقشهء فلسفی نوینی دانست كه اصل عدم قطعیت موجد آن بوده باشد. نسب و اضافات خود متضمن امری نهایی و مطلق غیر از پدیدارهاست . از همین روست كه در می یابیم " ادراك حقیقتی كه در پس پدیدارها نهان است تا چه اندازه محال می باشد و چگونه از این امتناع و عدم امكان ایمانی محكم به این حقیقت پیدا می كنیم.

در حالیكه به حقیقت مطلق هیچ دسترسی نداریم". خواه این عدم دسترسی به مطلق بواسطهء اخلال و آشفتگی (disturbance) در فرایند مشاهده باشد خواه به واسطهء امكان ناپذیر بودن كل گرایی (Holism) كه محدودیت اجتناب ناپذیر روش شناسی methodology علم تجربی است.

با این وصف محدودیتی كه عدم قطعیت در تعیین دقیق و همزمان موقعیت و اندازه حركت ایجاد می كند نتیجتا ً تفاوت عمده ای با محدودیتهای ذاتی قوانین علم تجربی ندارد. علم تجربی به مقتضای طبع نمی تواند با اشیاء فی نفسه و حقیقت كامل و دست نخورده خارجی آنها سرو كار داشته باشد. جوهر و علیت و وجوب مقولات نهایی هستند تنها درباره ظواهر و پدیدارها قابل استعمال می باشند. باید گفت این مفاهیم در وصف امور فی نفسه كارایی ندارند.

"با هیچ روش علمی نمی توان یكجا و یك دفعه بر كل یك پدیده احاطه پیدا كرد و همه چیز آن را دانست و سراپای آن را بررسی نمود. هر تجربه ای به قصد كاوش در چهرهء گزیده ای است و كاوش در هر چهرهء گزیده میسر نیست مگر با غفلت از چهره های دیگر و حتی دگرگون كردن آنها. برای نمونه فرض كنید دمای مقداری آب را می خواهید اندازه گیری كنید. ساده ترین راه فرو بردن یك دماسنج در آب است.

با این روش مقدار دمای آب را (چهرهء حرارتی آن را) به دست می آورید. اما سایر چهره های آب چه می شوند؟ آیا با فرو بردن دماسنج در آب و حل شدن قدری از دیوارهء شیشه ای آن در آب بر میزان نمك محلول در آب نیفزوده اید؟ آیا با بالا بردن نمك محلول, نقطه انجماد و تبخیر آن را تغییر نداده اید؟ و آیا با انحلال نمك در آن و تغییر تعادل آن مطابق با اصل لوشاتلیه (LeChatelier) حتی خود دمای آن را هم عوض نكرده اید؟ و آیا با نزدیك كردن جرم دماسنج به آن وزن آب را تغییر نداده اید؟ و آیا .... " علم چیست ؟فلسفه چیست؟/دكتر عبدالكریم سروش .

البته باید به این مساله اذعان نمود كه عدم قطعیت ماهیتاً با آشفتگی هایی كه به سبب نقص ابزار مشاهده ایجاد می شوند متفاوت است. عدم قطعیت ذاتی مكانیك كوانتومی است و كمترین ارتباطی به بهبود ابزار و وسایل مشاهده ندارد. در فلسفهء كانت هم آنچه كه ما از شیء و موضوعی درك می كنیم پدیدار و یا ظاهری Phenomenon است كه محتملاً با تركیب واقعیت خارجی آن پیش از آنكه در ذهن ظاهر گردد اختلاف دارد.

شیء فی نفسه (Noumenon) اگرچه كه می تواند موضوع فكر و استدلال ما قرار گیرد ولی هرگز قابل تجربه نیست زیرا در حین تجربه در حال عبور از مجاری حواس و فكر ما تغییر شكل می دهد. فی الواقع "بزرگترین ارزش كانت هم در آن است كه شیء فی نفسه را از پدیده و ظواهر آن تمییز داد. جهان همچون اراده و تصور/ شوپنهاور بر خلاف تصور و پندار عامه معنی ایده آلیسم و اصالت تصور آن نیست كه چیزی جز تصور كننده وجود ندارد.

كانت نیز هرگز در وجود ماده و جهان خارج ایجاد تشكیك نمی نماید اما به وضوح به این مساله اشاره می كند كه از جهان خارج چیزی به یقین نمی دانیم و آنچه كه با قطع و یقین می دانیم وجود آن است. اصل عدم قطعیت ما را مجاز می دارد كه بدانیم چرا تابش و ماده خصلت دوگانه دارند؟ اگر بخواهیم كه موج یا ذره بودن تابش را به طور تجربی معین كنیم در می یابیم آزمایشی كه تابش را به آشكار ساختن خصلت موجیش وادار می كند خصلت ذره ای آن را قویاً پنهان می كند. اگر آزمایشی ترتیب دهیم كه خصلت ذره ای را نمایان كند آنگاه خصلت موجی آن پنهان می شود. "تابش و نیز ماده همچون سكه اند. می توان ترتیبی داد تا سكه هر یك از دو روی را ما می خواهیم به نمایش بگذارد.

ولی نمایش همزمان هر دو روی ممكن نیست. و این در حقیقت جوهر اصل مكمل بودن (complementarity principle) بوهر است. مفاهیم موجی و ذره ای یكدیگر را نفی نكرده بلكه تكمیل می نمایند." فیزیك كوانتومی/جلد اول/ آیزبرگ/رزنیك .این رفتار دوگانه بیانگر تضاد درونی دو خصلت نیست و اصطلاح مكملیت به خوبی از پس تبیین این مفهوم بر می آید. اصل عدم قطعیت همچنین روشن می كند كه مكانیك دستگاههای كوانتومی باید الزاماً بر حسب احتمالات بیان شوند.

در مكانیك كلاسیك اگر در هر لحظه مكان و اندازه حركت هر ذره را در یك دستگاه منزوی دقیقاً بدانیم آنگاه رفتار دقیق ذرات دستگاه را در تمام لحظات بعد پیشگویی كنیم. اما در مكانیك كوانتومی اصل عدم قطعیت بیانگر این مطلب است كه برای دستگاههای شامل فواصل و اندازه حركتهای كوچك انجام این عمل از اساس غیر ممكن است. در نتیجه می توان تنها به پیشگویی رفتار احتمالی این ذرات پرداخت.

مكانیك كوانتومی از بن سرشت آماری دارد و از دیدگاه هایزنبرگ و بور نگرش احتمالاتی در فیزیك كوانتومی یك نگرش بنیادی است و در تقابل با جبرگرایی(determinism) .

كاربرد مباحث احتمال در مكانیك كلاسیك امری بیگانه نیست. برای مثال مكانیك آماری كلاسیك (classical statistical mechanics) بر مبنای تئوریهای احتمال وتخصیص احتمالات(Probability distribution) به ‏مجموعه‏ای از رویدادها كه به یكدیگر مرتبطند بنا شده اما قوانین فیزیك كلاسیك مانند قوانین نیوتن اصالتاً جبری(deterministic) هستند و تحلیل آماری صرفاً یك وسیله عملی برای كار با دستگاههای بسیار پیچیده به كار می رود.

در مكانیك كلاسیك معادله های حركت یك دستگاه با نیروهای مفروض را می توان حل نمود تا مكان و اندازه حركت ذره در زمانهای مختلف به دست آید. كافی است موقعیت و اندازه حركت دقیق ذره را در لحظه ای مانند t = ۰ به عنوان شرایط اولیه مساله (initial conditions) بدانیم تا حركت آتی آن به طور دقیق تعیین گردد. این مكانیك در دنیای ماكروسكوپیك پاسخگوی امور است و حركت آتی اجسام را برحسب حركت اولیه شان پیشگویی می كند.( اگرچه كه در جریان فرایند مشاهده مشاهده گر و دستگاه با هم بر هم كنش متقابل دارند.) حركت اجسام ماكروسكوپیك نیز طی انجام فرایند مشاهده در اثر اندازه گیری دستخوش آشفتگی می شوند كه عموماً از آن صرف نظر می گردد.

مطابق با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ , در عمل و آزمایش غیر ممكن است كه هر دو كمیت مكان و اندازه حركت به طور دقیق تعیین گردند. پاسخ نظریه كوانتومی این است كه می توان چنین كاری را انجام داد اما نه دقیقتر از مقداری كه اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مجاز می شمارد. این اصل مشتمل بر دو قسمت است. قسمت اول به اندازه گیری همزمان مكان و اندازه حركت مرتبط است و دقت اندازه گیری ما بالذات توسط خود فرایند اندازه گیری محدود می شود. به گونه ای كه :

∆x ∆p ≥ ½ Һ

(كه در آن Һ برابراست با ثابت پلانك بر ۹۶۰;۲ برای مولفه های دیگر و نیز در مورد اندازه حركت زاویه ای روابط مشابهی وجود دارند. بنابراین اصل عدم قطعیت ذاتی مكانیك كوانتومی است و اساساً به ابزار مشاهده و در نتیجهء آن تعیین همزمان بهتر و دقیق تری از x و p ارتباطی ندارد. بعبارتی اصل عدم قطعیت بیان می دارد كه حتی با وسایل ایده آل نمی توان اصولاً به دقتی بهتر از x ∆ p≥ ½Һ∆ دسترسی داشت. همچنین نباید از یاد ببریم كه در این اصل حاصلضرب عدم قطعیتها دخالت دارند. به گونه ای كه هر اندازه آزمایش را اصلاح كنیم تا دقت بالاتری در اندازه گیری p داشته باشیم به همان نسبت دقت ما در تعیین دقیق x كاهش می یابد. اگر اندازه حركت به طور دقیق معلوم باشد بدین معناست كه ما همه اطلاعات راجع به موقعیت مكانی ذره را از دست داده ایم.

P = ۰ , ∆x = ∞ ) ∆ )

لذا در اندازه گیری همزمان دو كمیت x و p می توان x و p را به طور مجزا اندازه گیری كرد و هیچ محدودیتی برای دقتی بالا وجود ندارد بلكه این محدودیت به حاصل ضرب x ∆ p∆ مربوط می باشد كه این مساله بسیار حائز اهمیت است. بیان اینكه اصل عدم قطعیت مبتنی بر حقایق تجربی است چندان دور از انصاف نیست. عدم قطعیت هایزنبرگ را می توان از اصل موضوع دوبروی استنتاج نمود كه بر آزمایش تجربی استوار است.

نویسنده: بهناز مهردار قائم مقامی

---