اصل عدم قطعیت هایزنبرگ

[spow 44,195]

اگر از بنيادهاي فلسفي اصل عدم قطعيت (uncertainly principle) , نشناختي حقيقت مطلق استنتاج گردد بايد بپذيريم اين اصل به هيچ روي دستاورد نوين فلسفي به همراه خود نداشته است.

طرح اين مساله كه "حقيقت نهايي هيچ چيز قابل ادراك نيست و هيچكسي ذره اي به كمال راه نمي يابد" ]اصول اوليه/هربرت اسپنسر[ به نوعي تكرار تعبير هكسلي خواهد بود كه تنها فلسفهء صحيح, فلسفهء لاادري Agnosticism)) است. اينكه حقيقت مطلقي در پس جهان مشاهدات وجود دارد يا نه را نمي توان مناقشهء فلسفي نويني دانست كه اصل عدم قطعيت موجد آن بوده باشد. نسب و اضافات خود متضمن امري نهايي و مطلق غير از پديدارهاست . از همين روست كه در مي يابيم " ادراك حقيقتي كه در پس پديدارها نهان است تا چه اندازه محال مي باشد و چگونه از اين امتناع و عدم امكان ايماني محكم به اين حقيقت پيدا مي كنيم. در حاليكه به حقيقت مطلق هيچ دسترسي نداريم". خواه اين عدم دسترسي به مطلق بواسطهء اخلال و آشفتگي (disturbance) در فرايند مشاهده باشد خواه به واسطهء امكان ناپذير بودن كل گرايي (Holism) كه محدوديت اجتناب ناپذير روش شناسي methodology)) علم تجربي است.

با اين وصف محدوديتي كه عدم قطعيت در تعيين دقيق و همزمان موقعيت و اندازه حركت ايجاد مي كند نتيجتا ً تفاوت عمده اي با محدوديتهاي ذاتي قوانين علم تجربي ندارد. علم تجربي به مقتضاي طبع نمي تواند با اشياء في نفسه و حقيقت كامل و دست نخورده خارجي آنها سرو كار داشته باشد. جوهر و عليت و وجوب مقولات نهايي هستند تنها درباره ظواهر و پديدارها قابل استعمال مي باشند. بايد گفت اين مفاهيم در وصف امور في نفسه كارايي ندارند. "با هيچ روش علمي نمي توان يكجا و يك دفعه بر كل يك پديده احاطه پيدا كرد و همه چيز آن را دانست و سراپاي آن را بررسي نمود. هر تجربه اي به قصد كاوش در چهرهء گزيده اي است و كاوش در هر چهرهء گزيده ميسر نيست مگر با غفلت از چهره هاي ديگر و حتي دگرگون كردن آنها. براي نمونه فرض كنيد دماي مقداري آب را مي خواهيد اندازه گيري كنيد. ساده ترين راه فرو بردن يك دماسنج در آب است.

با اين روش مقدار دماي آب را (چهرهء حرارتي آن را) به دست مي آوريد. اما ساير چهره هاي آب چه مي شوند؟ آيا با فرو بردن دماسنج در آب و حل شدن قدري از ديوارهء شيشه اي آن در آب بر ميزان نمك محلول در آب نيفزوده ايد؟ آيا با بالا بردن نمك محلول, نقطه انجماد و تبخير آن را تغيير نداده ايد؟ و آيا با انحلال نمك در آن و تغيير تعادل آن مطابق با اصل لوشاتليه (LeChatelier) حتي خود دماي آن را هم عوض نكرده ايد؟ و آيا با نزديك كردن جرم دماسنج به آن وزن آب را تغيير نداده ايد؟ و آيا .... " ]علم چيست ؟فلسفه چيست؟/دكتر عبدالكريم سروش[ .

[spow 44,195]

البته بايد به اين مساله اذعان نمود كه عدم قطعيت ماهيتاً با آشفتگي هايي كه به سبب نقص ابزار مشاهده ايجاد مي شوند متفاوت است. عدم قطعيت ذاتي مكانيك كوانتومي است و كمترين ارتباطي به بهبود ابزار و وسايل مشاهده ندارد. در فلسفهء كانت هم آنچه كه ما از شيء و موضوعي درك مي كنيم پديدار و يا ظاهري Phenomenon)) است كه محتملاً با تركيب واقعيت خارجي آن پيش از آنكه در ذهن ظاهر گردد اختلاف دارد. شيء في نفسه (Noumenon) اگرچه كه مي تواند موضوع فكر و استدلال ما قرار گيرد ولي هرگز قابل تجربه نيست زيرا در حين تجربه در حال عبور از مجاري حواس و فكر ما تغيير شكل مي دهد. في الواقع "بزرگترين ارزش كانت هم در آن است كه شيء في نفسه را از پديده و ظواهر آن تمييز داد. ]جهان همچون اراده و تصور/ شوپنهاور[ بر خلاف تصور و پندار عامه معني ايده آليسم و اصالت تصور آن نيست كه چيزي جز تصور كننده وجود ندارد.

كانت نيز هرگز در وجود ماده و جهان خارج ايجاد تشكيك نمي نمايد اما به وضوح به اين مساله اشاره مي كند كه از جهان خارج چيزي به يقين نمي دانيم و آنچه كه با قطع و يقين مي دانيم وجود آن است. اصل عدم قطعيت ما را مجاز مي دارد كه بدانيم چرا تابش و ماده خصلت دوگانه دارند؟ اگر بخواهيم كه موج يا ذره بودن تابش را به طور تجربي معين كنيم در مي يابيم آزمايشي كه تابش را به آشكار ساختن خصلت موجيش وادار مي كند خصلت ذره اي آن را قوياً پنهان مي كند. اگر آزمايشي ترتيب دهيم كه خصلت ذره اي را نمايان كند آنگاه خصلت موجي آن پنهان مي شود. "تابش و نيز ماده همچون سكه اند. مي توان ترتيبي داد تا سكه هر يك از دو روي را ما مي خواهيم به نمايش بگذارد.

ولي نمايش همزمان هر دو روي ممكن نيست. و اين در حقيقت جوهر اصل مكمل بودن (complementarity principle) بوهر است. مفاهيم موجي و ذره اي يكديگر را نفي نكرده بلكه تكميل مي نمايند." ]فيزيك كوانتومي/جلد اول/ آيزبرگ/رزنيك .[اين رفتار دوگانه بيانگر تضاد دروني دو خصلت نيست و اصطلاح مكمليت به خوبي از پس تبيين اين مفهوم بر مي آيد. اصل عدم قطعيت همچنين روشن مي كند كه مكانيك دستگاههاي كوانتومي بايد الزاماً بر حسب احتمالات بيان شوند. در مكانيك كلاسيك اگر در هر لحظه مكان و اندازه حركت هر ذره را در يك دستگاه منزوي دقيقاً بدانيم آنگاه رفتار دقيق ذرات دستگاه را در تمام لحظات بعد پيشگويي كنيم. اما در مكانيك كوانتومي اصل عدم قطعيت بيانگر اين مطلب است كه براي دستگاههاي شامل فواصل و اندازه حركتهاي كوچك انجام اين عمل از اساس غير ممكن است. در نتيجه مي توان تنها به پيشگويي رفتار احتمالي اين ذرات پرداخت.

[spow 44,195]

مكانيك كوانتومي از بن سرشت آماري دارد و از ديدگاه هايزنبرگ و بور نگرش احتمالاتي در فيزيك كوانتومي يك نگرش بنيادي است و در تقابل با جبرگرايي(determinism) . كاربرد مباحث احتمال در مكانيك كلاسيك امري بيگانه نيست. براي مثال مكانيك آماري كلاسيك (classical statistical mechanics) بر مبناي تئوريهاي احتمال وتخصيص احتمالات(Probability distribution) به ‏مجموعه‏اى از رويدادها كه به يكديگر مرتبطند بنا شده اما قوانين فيزيك كلاسيك مانند قوانين نيوتن اصالتاً جبري(deterministic) هستند و تحليل آماري صرفاً يك وسيله عملي براي كار با دستگاههاي بسيار پيچيده به كار مي رود. در مكانيك كلاسيك معادله هاي حركت يك دستگاه با نيروهاي مفروض را مي توان حل نمود تا مكان و اندازه حركت ذره در زمانهاي مختلف به دست آيد. كافي است موقعيت و اندازه حركت دقيق ذره را در لحظه اي مانند t = 0 به عنوان شرايط اوليه مساله (initial conditions) بدانيم تا حركت آتي آن به طور دقيق تعيين گردد. اين مكانيك در دنياي ماكروسكوپيك پاسخگوي امور است و حركت آتي اجسام را برحسب حركت اوليه شان پيشگويي مي كند.( اگرچه كه در جريان فرايند مشاهده مشاهده گر و دستگاه با هم بر هم كنش متقابل دارند.) حركت اجسام ماكروسكوپيك نيز طي انجام فرايند مشاهده در اثر اندازه گيري دستخوش آشفتگي مي شوند كه عموماً از آن صرف نظر مي گردد.

مطابق با اصل عدم قطعيت هايزنبرگ , در عمل و آزمايش غير ممكن است كه هر دو كميت مكان و اندازه حركت به طور دقيق تعيين گردند. پاسخ نظريه كوانتومي اين است كه مي توان چنين كاري را انجام داد اما نه دقيقتر از مقداري كه اصل عدم قطعيت هايزنبرگ مجاز مي شمارد. اين اصل مشتمل بر دو قسمت است. قسمت اول به اندازه گيري همزمان مكان و اندازه حركت مرتبط است و دقت اندازه گيري ما بالذات توسط خود فرايند اندازه گيري محدود مي شود. به گونه اي كه :

∆x ∆p ≥ ½ Һ

(كه در آن Һ برابراست با ثابت پلانك بر π2) براي مولفه هاي ديگر و نيز در مورد اندازه حركت زاويه اي روابط مشابهي وجود دارند. بنابراين اصل عدم قطعيت ذاتي مكانيك كوانتومي است و اساساً به ابزار مشاهده و در نتيجهء آن تعيين همزمان بهتر و دقيق تري از x و p ارتباطي ندارد. بعبارتي اصل عدم قطعيت بيان مي دارد كه حتي با وسايل ايده آل نمي توان اصولاً به دقتي بهتر از x ∆ p≥ ½Һ∆ دسترسي داشت. همچنين نبايد از ياد ببريم كه در اين اصل حاصلضرب عدم قطعيتها دخالت دارند. به گونه اي كه هر اندازه آزمايش را اصلاح كنيم تا دقت بالاتري در اندازه گيري p داشته باشيم به همان نسبت دقت ما در تعيين دقيق x كاهش مي يابد. اگر اندازه حركت به طور دقيق معلوم باشد بدين معناست كه ما همه اطلاعات راجع به موقعيت مكاني ذره را از دست داده ايم.

P = 0 , ∆x = ∞ ) ∆ )

لذا در اندازه گيري همزمان دو كميت x و p مي توان x و p را به طور مجزا اندازه گيري كرد و هيچ محدوديتي براي دقتي بالا وجود ندارد بلكه اين محدوديت به حاصل ضرب x ∆ p∆ مربوط مي باشد كه اين مساله بسيار حائز اهميت است. بيان اينكه اصل عدم قطعيت مبتني بر حقايق تجربي است چندان دور از انصاف نيست. عدم قطعيت هايزنبرگ را مي توان از اصل موضوع دوبروي استنتاج نمود كه بر آزمايش تجربي استوار است. وجه تمايز فيزيك كوانتومي و فيزيك كلاسيك ثابت پلانك است. كوچكي مقدار h است كه عدم قطعيت را از گستره تجربيات روزمره خارج مي سازد. درست نظير كوچكي نسبت υ به с در موارد ماكروسكوپيك كه نسبيت را بيرون از تجربيات معمولي قرار مي دهد. اثبات اصل عدم قطعيت همچنين برپايهء يك آزمايش ذهني (thought experiment) منسوب به بور نيز ميسر است.

[spow 44,195]

اين آزمايش نيز بيانگر آن است كه بين مشاهده گر و مشاهده شونده هميشه بر هم كنش نامعلومي وجود دارد كه براي اجتناب از اين بر هم كنش هيچ راه حلي متصور نيست. در مكانيك كوانتومي تصور ما از جهان و شيوه اي كه جهان به نظرمان مي رسد به طور بنياديني به هم ربط دارند. مرز ميان انتزاع (Abstraction) و ما به ازاء خارجي, مرز ميان حقيقت(truth) فعليت (actuality)و واقعيت (reality) چندان واضح نيست و ابهامات فلسفي زيادي نسبت به اين مساله وجود دارد. هرچيزي كه فكر درباره آن مي انديشد چه به طور واضح مستدل باشد و يا نباشد يك واقعيت است. واقعيت ممكن است باطل كذب و يا به وضوح مدلل باشد ولي با اين همه همچنان يك واقعيت است.

حقيقت Truth)) در انديشه و بيان كريشنامورتي (krishnamurti) انديشمند هندي به معناي حقيقتي ازلي است كه فكر و انديشه و ذهن بشر در آن دخالتي ندارد و درك Perception)) در حقيقت عملي است كه ضمن آن احساساتي كه به وسيله محركهاي حسي به وجود مي آيد براي شخص معنا و مفهوم پيدا مي كند. به عبارتي تركيبي است از عناصر ذهني و عيني در رابطه بين فرد و محيط . بعلاوه درك يك فعاليت انتخابي است و هر كس از ميان محركهاي بيشماري كه از محيط دريافت مي كند برخي را كه مطابق علاقه و انتظار و برآورنده نيازهاي اوست درك مي كند. به بيان ديگر ما دنيا را آنگونه كه هست نمي بينيم بل آنگونه كه مي خواهيم و انتظار داريم نظاره مي كنيم. جان لاك دانش را مطابق بودن يا نامطابق بودن دو تصور مي داند و آن را بر سه گونه مي شمارد: ١_دانش شهودي ۲_دانش برهاني , ۳_ دانش تجربي.

دانش شهودي ادراك بي واسطه دو تصور است. دانش برهاني ادراك با واسطه گزاره ها و دانش تجربي ادراك با واسطه حواس است. وي درباره آگاهي ما نسبت به وجود خود مي گويد : "اين آگاهي چنان روشن است كه كه نه نيازي به دليل دارد و نه دليلي درخور آن است". در اينجا طرح اين پرسش لازم است كه آيا اخلال ناخواسته اي به نام عدم قطعيت, تنها گريبانگير دانش تجربي است؟ آيا اشراق و شهود كشف و ادراك باطني از آسيبهايي اينچنين مصون اند؟ آيا مفاهيم ناب (category) آزاد از تجربه وجود دارند كه بي واسطه ما را از اشياء في نفسه آگاه نمايند؟ . شوپنهاور در "چهار اصل دليل كافي" مفهوم عليت را در چهار وجه تبيين مي نمايد. ١_در منطق به شكل حصول نتيجه از مقدمات قياس ۲_در فيزيك به شكل تتابع علت و معلول ٣_ در رياضيات به شكل قوام بنا از قوانين رياضي و مكانيك ٤_ در اخلاق به شكل حصول رفتار از نهاد و طبيعت.

"هيوم انديشه تجربي را نه تنها درباره تصورها بلكه درباره بنياد قضاوتهاي تجربي يعني اصل عليت نيز به كار مي برد." ] درآمدي به فلسفه/دكتر نقيب زاده[ . از ديدگاه هيوم هرگونه استنتاج تجربي بر بنياد مفهوم عليت است و از سوي ديگر خود اين مفهوم بر بنياد تجربه است. يعني همه نتيجه گيري هاي تجربي بر بنياد اين فرض نهاده شده اند كه همه بستگي هايي كه امروز ميان پيشامدها و موضوعات دريافته ايم در آينده نيز در كار خواهند بود. به بيان ديگر همان علت هايي كه در گذشته معلول هايي را در پي آورده اند در آينده نيز چنين خواهند كرد. ولي پرسش اينجاست كه ما از كجا به اين شناخت كلي رسيده ايم؟ پاسخ هيوم اين است كه از سويي تنها تكيه گاه ما تجربه است و از سوي ديگر تجربه نمي تواند به استوار كردن هيچ اصل كلي بپردازد. ما هيچ تجربه اي از آينده نداريم از اين رو سخن گفتن از درست بودن يك اصل در آينده نمي تواند بر بنياد تجربه باشد.

[spow 44,195]

نتيجه آنكه تعميم منطقي تجربه ناروا و هميشه شك پذير است. نكته ديگري كه هيوم بدان مي پردازد اين است كه آنچه در تجربه مي يابيم عليت (causality) نيست بلكه موضوعات يا پيشامدهاي جداگانه اي است كه ما با تصور عليت آنها را با يكديگر مرتبط مي كنيم. از اين رو توضيح اين چگونگي را به جاي منطق بايد در روان شناسي و تجربه هاي زندگاني جستجو كنيم. بدين ترتيب هيوم روانشناسي را بديل منطق قرار مي دهد و ربط عليتي را ربطي روانشناختي مي شمارد. شايد بتوان عدم موجبيت (indeterminacy principle) را با اين انديشه هيوم مشابهت داد. هيوم نيز با اينكه به انكار مفهوم عليت بر نمي آيد ولي آن را نه يك اصل كلي با لزوم منطقي بلكه يك مفهوم تجربي مي داند. و چون هر مفهوم تجربي را وابسته به شرايط تجربه مي داند نتيجه مي گيرد كه اين مفهوم اگرچه براي زندگي روزمره سودمند است ولي از هيچگونه ارزش نظري برخوردار نيست و انديشه هايي كه بر آن پي افكنده شده اند بي بنيادند.

"در فلسفه كانت قانون عليت يك امر تجربي نيست كه بتوان آن را از راه تجربه اثبات يا ابطال كرد. بلكه پايه اي است كه هر نوع تجربه اي بر آن قرار دارد و يكي از مقولات فاهمه اي كه كانت آنها را پيشيني (a priori) مي نامد. اگر قانوني كه به حكم آن برخي از تاثرات حسي ضرورتاً در پي بعضي ديگر بيايند وجود نداشته باشد آنگاه تاثرات حسي ما كه از طريق آنها جهان را درك مي كنيم چيزي جز احساسات ذهني نخواهند بود و نظيري در عالم عيني نخواهند داشت. اگر بخواهيم به مشاهداتمان عينيت ببخشيم و شيء يا فرايندي را در عالم واقع تجربه كنيم بايد اين قانون را مفروض بگيريم و وجود ربط دقيقي بين علت و معلول را بپذيريم. اما علم فقط با تجربه هاي عيني سر و كار دارد.

تجربه هايي كه ديگران نيز بتوانند درستي آن را بيازمايند... با اين مقدمات مكانيك كوانتومي چگونه مي تواند قيد اين قانون را سست كند و باز هم شاخه اي از علم باقي بماند؟" هايزنبرگ تاكيد مي كند كه در دنياي ميكروسكوپيك قانون عليت در هم مي ريزد و در پاسخ به اين سوال كه شايد متغيرهاي نهاني در كار باشند كه قابل آشكارسازي نيستند و يا بيان اين مطلب كه _يافت نشدن علتي براي معلولي خاص دليلي بر آن نيست كه چنين علتي وجود نداشته باشد_ صراحتاً مي گويد: "ما فكر نمي كنيم در اين زمينه چيزي باقي مانده باشد كه هنوز آن را نيافته باشيم ... طبيعت با زبان بي زباني به ما مي گويد عامل تعيين كنندهء ديگري جز آنهايي كه مشخص كرده ايم وجود ندارد" .] جزء و كل/ورنر هايزنبرگ[ . آيا ابهامات فلسفي اصل عدم قطعيت به واسطه اين است كه لفظ و زبان مناسبي براي تحليل منطقي آن وجود ندارد؟ و آيا مي توان چنين استنباط نمود كه عدم قطعيتي در خود مفهوم عدم قطعيت مستتر است؟ آيا مفهوم "اصل عدم قطعيت" كه دگرگوني و اخلال ناخواسته اي در اشياء و مفاهيم ايجاد مي كند از اخلال وآشفتگي (disturbance) كه خود موجد آن است مصون مي ماند؟