در جستجوی رئالیسم علمی در مکانیک کوانتومی
حوزه های تخصصی:
دریافت مقاله
آرشیو
چکیده
چکیده مواردی برجسته از مناقشه بر سر توصیف کامل مکانیک کوانتومی از واقعیت فیزیکی مورد تحلیل قرار میگیرد. تعابیری که از نقض موضعیت - به عنوان نتیجهای از قضیه بِل - به عمل آمده مورد ارزیابی و بازنگری قرار خواهد گرفت. فلسفه کپنهاگی به عنوان تعبیری ضدّ رئالیستی مورد نقد قرار میگیرد و دیدگاه رئالیستی به عنوان دیدگاه مناسبی برای پیشرفت علم و نیز تبیین پیشرفت آن مورد تأکید قرار خواهد گرفت و در نهایت بر لزوم جستجوی تعابیر رئالیستی و ارزیابی نقّادانه نظریههای رقیب تأکید میشود و سعی در یافتن حدود اعتبار نظریه کوانتومی و نسبیت خاص میکنیم.متن
1. مقدمه
مواجهه فیزیکدانان در پایان سده نوزدهم با مسائلی همچون مسئله اِتِر و تابش جسم سیاه و ناتوانی فیزیک کلاسیک در توجیه آنها، منجر به ظهور و تکامل دو نظریه مهم بنیادی شد: نخست نظریه نسبیت خاص، و دوم نظریه کوانتومی. با ورود این دو نظریه جدید به عرصه فیزیک، اعتبار نظریه کلاسیکی نیوتن نیز مانند دیگر نظریهها مورد تردید قرار گرفت. نظریهای که بیان میداشت:
الف) فضا و زمان مجزّا از یکدیگراند و هردو مطلقاند. حرکت ذاتّ اجسام است و پیوسته در جریان است؛
ب) وضعیت قبل و بعد جهان با توجه به وضعیت فعلی آن قابل پیشبینی و برآورد است؛
ج) رویدادهای جهان اجتنابناپذیر است و اختیار در آن راه ندارد و وجود یا عدم وجود انسان هیچ تأثیری در عملکرد جهان ندارد.
از دیدگاه فلسفی نیز مفروضات فیزیک قرن نوزدهم بر این پایهها استوار بود: واقعیتی مستقل از ما و مشاهده ما وجود دارد و کار فیزیک، شناخت این حقیقت در قالب موجود است. شناخت و اطلاعات در باره رفتار سیستمهای فیزیکی از طریق مشاهده آنها حاصل میگردد؛ بیآنکه این مشاهدات بتوانند اختلالی در سیستم مورد بررسی ایجاد کنند. انسان صرفا تماشاگری است که واقعیت خارجی را توصیف میکند و وجود و رفتار فرآیندهای فیزیکی بستگی به مشاهده آنها ندارد. درواقع، واقعیت فیزیکی مستقل را میپذیریم و جوهر و ذاتی را به عنوان عامل اصلی رخدادها فرض میکنیم و سپس در پی قوانین مربوط به توجیه پدیدهها و پیشبینی آینده برمیآییم.
صورتگرایی (Formalism) ریاضی مکانیک کوانتومی در سالهای 1304 - 1306 / 25 - 1927 با تلاش هایزنبرگ (Heisenberg)، شرودینگر (Schrodinger)، دیراک (Dirac)، و بورن (Born) پایهریزی شد و در سال 1306/1927 بور (Bohr)، هایزنبرگ، و بورن برای آن تعبیری عرضه کردند که به تعبیر کپنهاگی (Copenhagen interpretation) موسوم گشت. مکانیک کوانتومی هرچند کفایت تجربی بالایی داشته و دارد؛ امّا تعبیر کپنهاگی آن بسیاری از شالودههای فیزیک کلاسیک را فرو ریخت: موجبیت (determinism) و واقعیت مستقل از مشاهده، که از عناصر مهمّ مبانی فیزیک کلاسیک بود، در این تعبیر طرد و نفی میگردد. تا مدتی اکثریت فیزیکدانان اصلاً توجهی به بحثهای تعبیری نداشتند و این گونه بحثها را فلسفی و در نتیجه غیرمهم میشمردند، اما مناقشهها باقی بود. به رأیالعین دیده میشد که هرچند واقعیت عینی از تعبیر کپنهاگی فیزیکدانان نظری رخت بربسته است؛ اما آزمایشگران و فیزیکدانان تجربی در کار خود بهگونهای عمل میکنند که گویی واقعیت عینی مستقل از مشاهده وجود دارد. به عبارت روشنتر آنها در کار خود واقعگرا هستند.
ظهور مکانیک کوانتومی علاوه بر طرح مفاهیم جدید، مفاهیم قبلی را بهگونهای تغییر داد که با شهود کلاسیک قابل درک نبود. هایزنبرگ با ارائه مکانیک ماتریسی خود روش قدیم بور در توصیف اتم را کنار گذاشت و توصیف بر حسب کمیّات قابل اندازهگیری (مشاهدهپذیرها) را جایگزین کرد.
پدیدههای کوانتومی درک نخستین ما را از واقعیت به مبارزه میطلبد و ما را وامیدارد تا مفهوم وجود را دوباره مرور کنیم. بدین ترتیب، مکانیک کوانتومی را نمیتوان رها کرد؛ زیرا از آخرین دستاوردهای علمی بشر است. در این نوشتار، نخست از رهگذر تولد و پیدایش مکانیک جدید بدعتهای تعبیری این نظریه را که در نهایت منجر به تفاوت میان زبان فیزیک کلاسیک و زبان فیزیک کوانتومی شده است بیان میکنیم؛ سپس به EPR، به عنوان نقطه اوج مناقشه بین رئالیستها با اصحاب مکتب کپنهاگی، و قضیه بِل (Bell¨s theorem) که حاصل این مناقشات است اشاره میکنیم. نقض نامساوی بِل به عنوان نقض موضعیت (locality) پذیرفته شده است. در نهایت در بخش آخر برخی از آرای فلسفی بانیان مکتب کپنهاگی را مورد ارزیابی قرار میدهیم. و از رهگذر آن نیاز به جستجو و تلاش برای دستیابی به تعبیری رئالیستی برای نظریه کوانتومی، مورد تأکید قرار خواهد گرفت.
2. آغاز مناقشه فلسفی
پیش از پایان سده نوزدهم فیزیک کلاسیک تا بدان حد تکامل یافته بود که در مکانیک میتوانستند به مسائل پیچیده ماکروسکوپیکی بپردازند. ترمودینامیک و نظریه جنبشی کاملاً جا افتاده بود. نور هندسی و موجی به خوبی بر حسب امواج الکترومغناطیسی بررسی و درک میشد. پایههای اتمی علم شیمی استوار شده بود. قوانین بقای انرژی و اندازه حرکت به طورگستردهای پذیرفته شده بود و در نهایت فیزیک کلاسیک به رشد و بلوغ کاملی رسیده بود. نظریههای نیوتن (Newton) و ماکسول (Maxwell) نقشهای یگانهکننده مهمّی - یکی در مکانیک و دیگری در الکترو دینامیک برای بررسی پدیدههای مکانیکی و الکترومغناطیسی - در اختیار داشتند. در آن زمان به نظر میرسید تمامی کوششها بر مسائل فرعی استوار شده است و محققین به دنبال تکمیل روشهای اندازهگیری بودند.
امّا پدیدههای مهمّ اواخر سده گذشته چون کشف پرتوایکس، رادیواکتیویته، و نیز تابش جسم سیاه، پدیده فوتوالکتریک، تجزیه خطوط بیناب، ساختمان اتمی، پدیده کامپتون (Compton)، پراش الکترون و... در دو دهه آغاز قرن بیستم، همگی سبب پدیدارشدن ابرهای تیرهای در آسمان فیزیک کلاسیک گشت. هیچیک از این ابرها توسط رویکردهای کلاسیکی محو نمیشد و ایدههای جدیدتری مورد نیاز بود. کلوین (Kelvin) در سال 1279/1900 در مقالهای چنین میگوید: «...زیبایی و پاکی و صراحت نظریههای دینامیکی که میگوید نور و حرارت گونههای حرکت هستند، اکنون با دو ابر تیره پوشیده شده است. ابر نخست این سؤال است: چگونه زمین میتواند در میان محیط الاستیکی، همچون اِتِر (ether) حرکت کند. و ابر دوم شکست دکترین ماکسول - بولتزمن (Boltzman) در مورد همپاری انرژی است که در تمام حالتها تا آن زمان نتایجی موافق با تجربه به دست آمده بود.»(1) با ظهور طرح فرضیه پلانک (Planck) ورود نظریه نسبیت و سپس مکانیک کوانتومی این ابرهای تیره زدوده شدند.
2. 1. مدل اتمی بور
در تداوم تحولات دهه نخست قرن بیستم، در سال 1292/1913، بور مدل کوانتومی اتم هیدروژن را ارائه کرد. مطابق نظر وی برای الکترون مدارهای مجاز خاصی وجود دارد که الکترون در آنها حرکت میکند، و تابش اتمی در فرکانسهای تابشی متناظر با فواصل انرژیهای دو مدار مختلف صورت میگیرد. با طرح مدارهای پایدار الکترونی، بور فرض کرد که گذار بین مدارها به صورت «جهشهای لحظهای» رخ میدهد و انرژی تابشی در این فرآیند به طور ناپیوسته به صورت مضاربی از بستههای انرژی ho ظاهر میشود. التبه در نظر افرادی مانند شرودینگر «فکر جهش کوانتومی چیزی جز خیالبافی نیست.» و سرانجام در بحث خود با بور تأکید میکند که «اگر این جهشهای کوانتومی کذایی ماندنی باشند، من از
این که پایم به مکانیک کوانتومی کشیده شده متأسفم.(2)
در سال 1296/1917 اینشتین در این اندیشه بود که چگونه یک الکترون میداند چه موقع در گذار «خود به خود» - که در مدل اتمی بور وارد و سخن از جهشهای کوانتومی و لحظهای شده بود - تابش کند. بور و دیگران در مقابل این پرسش معتقد بودند چیزی به نام تابش خود به خود وجود ندارد. در عوض آنها با طرح «میدان مجازی» شامل تمام فرکانسهای گذار ممکن این میدان را دلیل کلی گذارهایی دانستند که در نظریه 1917 اینشتین خود به خود فرض شده بود. این گذارها با قوانین احتمالی انجام میشد.(3)
2. 2. مسئله موج - ذره و پیدایش مکانیک موجی
دوبروی در سال 1302/1923 بر اساس تحقیقات خود به این نتیجه رسید که دوگانگی موج - ذرّه را نه تنها به تابش، بلکه به ذرّه نیز باید نسبت داد. وی نتایج نظریه نسبیت خاص اینشتین را با نظریه کوانتومی پلانک ترکیب کرد، و به رابطه معروف خود یعنی hp دست یافت. پیشنهاد دوبروی (De Broglie) این بود که رابطه مذکور برای هر ذرّه در حال حرکت با اندازه حرکت خطی p صادق است و بنابراین، ذرّه از خود خواص موجی نشان میدهد که با طول موج مشخص میشود.
شرودینگر طی نیمه نخست سال 1305/1926 چهار مقاله نوشت که در آنها فرمولبندی دیگری متفاوت با نظریه مکانیک ماتریسی هایزنبرگ ارائه داد. نقطه شروع کار وی معادله معروف کلاسیک حرکت موج بود. این معادله وابستگی فضایی و زمانی موج را بیان میکرد. شرودینگر نظریه خود را برای اتم هیدروژن به کار برد. هدف وی این بود که نشان دهد اعداد کوانتومی ناپیوستهای که بهطور موردی و تصادفی در مدل بور معرفی شدهاند، بهطور طبیعی از معادله وی بهدست میآیند. شرودینگر به نظریه کوانتومی به عنوان یک نظریه موجی مینگریست و تابع موج را مبین ارتعاشات موجود در میدان الکترومغناطیسی میدانست. وی امیدوار بود که بتواند خواص غیرکلاسیک اتمها را با مفاهیم کلاسیک توضیح دهد و مفاهیمی مانند علّیت و موجبیت را که در نظریه کوانتومی از دست رفته بود، مجددا ارزیابی کند. بدین ترتیب، از نظر وی الکترونها مجموعهای از اختلالات موجی در میدان کوانتومی بودند. شرودینگر با ترفند «بسته موج» سعی داشت جلوههای ذرهای را با تصویر موجی توجیه کند. امّا بسته موج به علت گسترشی که در زمان پیدا میکرد، نمیتوانست بیانگرخواص ذرهای باشد. همچنین تابع موج شرودینگر مختلط بود و این امر برای او که میخواست این تابع توصیفی از واقعیت ارائه دهد جالب نبود.
ماکس بورن تعبیر موجی شرودینگر را غیر قابل دفاع خواند و برای اولین بار تعبیری آماری برای تابع موج پیشنهاد کرد. وی برخلاف شرودینگر در جستجوی عنصری از واقعیت فیزیکی برای تابع موج نبود؛ بلکه از نظر وی آنها نمایشگر شناخت احتمالی ما از حالت شیئی فیزیکی هستند. بدین ترتیب، با بازشدن باب عنصرِ احتمال به مکانیک کوانتومی، رابطه ضروری علت و معلول مورد سؤال و تردید قرار گرفت.(4)
2. 3. اصل عدم قطعیت
هایزنبرگ با ارائه مکانیک ماتریسی خود روش قدیمی بور را در توصیف اتم کنار گذاشت و توصیف بر حسب کلیات قابل اندازهگیری را جایگزین آن کرد. هایزنبرگ اذعان کرد که در صورتبندی اصل عدم قطعیت، تحت تأثیر این آموزه اینشتین بوده است که «نظریه حکم میکند که چه چیزی را میتوان مشاهده کرد. وی در این اندیشه که شاید مشاهده ما از مسیر الکترون تقریبی از واقعیت نهایی باشد، به این پرسش میپردازد که، آیا میتوان به کمک مکانیک کوانتومی نشان داد که الکترون تقریبا در کجاست و تقریبا با چه سرعتی در حرکت است؟(5) وی این تقریبها را در قالب «اصل عدم قطعیت» بیان کرد و با ارائه آن بیاعتباری اصل علیت را نتیجه گرفت.(6) در حالی که هایزنبرگ از بیاعتباری قانون علّیت سخن میگفت، باور بور بر تهیبودن قانون علیت بود.(7)
از اصل عدم قطعیت تعابیر متفاوتی صورت گرفته است. برخی عدم قطعیت را ناشی از جهل بشر و عدم معرفت یقینی در سطح کوانتومی میدانند. پلانک معتقد بود که «...ممکن است روزی برسد که ما بتوانیم قانون علیت را در دقیقترین فعالیتهای اتمی درک کنیم. اختلافی که وجود دارد، اختلاف میان طبیعت و اصل علّیت نیست؛ بلکه اختلاف میان تصاویری است که ما از طبیعت پیش خود میسازیم با واقعیتی که در خود طبیعت وجود دارد. تصویری که میسازیم، با نتایجی که از ملاحظات و مشاهدات بهدست میآید توافق کامل ندارد...».(8) برخی دیگر عدم قطعیت را ناشی از محدودیتهای تجربی یا مفهومی میدانند. عدهای دیگر به ویژه پیروان مکتب کپنهاگی آن را به عنوان عدم تعیّن در خود طبیعت میدانند. هایزنبرگ خود در ابتدا معتقد به نوعی اختلال کنترلنشدنی در هنگام اندازهگیری بود. بور عدم امکان اندازهگیری توأم را به دلیل تدارکات تجربی مانعةالجمع میداند. اعتراض عمده بور بر سر این نکته بود که چرا هایزنبرگ دوگانگی موج - ذره را مبنا نگرفته و برای جنبه ذرهای اولویت قائل شده است. پیشنهاد وی «اصل مکملیت» بود. بعدها هر دو به توافق رسیدند که شاید بتوان اصل عدم قطعیت را بیان خاصّی از اصل مکملیت دانست؛ هرچند این سخن نیز مورد مناقشه است.(9)
2. 4. درباره EPR و نامساوی بل
در سال 1314/1935 اینشتین، پودولسکی، و روزِن (Einstein - Poudolsky - Rosen,EPR)، به یاری یک آزمایش فکری مدعی شدند که نظریه کوانتومی توصیف کاملی از واقعیت در اختیار ما قرار نمیدهد.(10) همچنین اینشتین در 1332/1953 استدلال دیگری در مورد ناقصبودن مکانیک کوانتومی عرضه میکرد. وی نشان داد که چون نظریه کوانتومی نمیتواند سیستمهای منفرد را توصیف کند، پس نظریهای ناقص است.
در واکنش به برهان EPR کوششهای زیادی صورت گرفت. بور در همان سال طی نامهای به مجلّه Nature شرط واقعیت فیزیکی را مورد چالش قرار داد و آن را مبهم خواند. این شرط میگوید: شرط کافی برای این که کمیتی متعلق به واقعیت فیزیکی باشد، این است که بدون مختلکردن سیستم ذیربط بتوان مقدار آن را با قطعیت تعیین کرد. این شرط از این رو کافی تلقی شده است که آشکارا ممکن است کمیتی متعلق به واقعیت فیزیکی باشد، ولی ما نتوانیم مقدار آن را بهطور دقیق تعیین کنیم. از نظر بور روش اندازهگیری تأثیر ذاتی و ضروری بر قیودی دارد که کمیتهای فیزیکی مطابق آن تعیین و تعریف شدهاند. چون این قیود (شرایط) باید به عنوان ذاتی هر پدیده که بهطور واضح لفظ «واقعیت فیزیکی» به آن اطلاق میشود، در نظر گرفته شود، نتیجهگیری نویسندگان مذکور (منظور EPR) موجه نیست.(11)
از نظر بور در مکانیک کوانتومی، برخلاف فیزیک کلاسیک، نمیتوان تمایز روشن و صریحی بین دستگاه اندازهگیری و شیء مورد آزمایش قائل شد. بنابراین نوعی وحدت بین این دو موجود است، و این وحدت قابل تجزیه و تحلیل بیشتر نیز نیست. به بیان یامِر (Jammer) این سخن بور، بار دیگر تفکر ارسطویی «ساختار به مفهوم یک کل غیرقابل تحلیل» را که از زمان گالیله و نیوتن به بعد از بین رفته بود، احیاء کرد.(12)
اینشتین معتقد بود که برای گریز از ناقصبودن مکانیک کوانتومی باید لااقل یکی از دو اصل زیر را کنار گذاشت:
الف) اشیای دور از هم، وجود مستقل دارند (اصل جدایی پذیری)؛
ب) دو شیء دور از هم نمیتوانند با سرعتی بیش از سرعت نور روی هم اثر بگذارند، یعنی تأثیر آنی غیرممکن است (اصل موضعیت).(13)
نقض اصل موضعیت با نسبیت خاص تعارض دارد و کنارگذاشتن اصل جداییپذیری مانع قوانین فیزیک و آزمون آنها بهشمار میآید.
قضیه دیگری که ماهیت واقعیت تضادّ بین نگرش کلاسیکی و مفاهیم نظریه کوانتومی را وضوح بیشتری میبخشد، قضیه بل است.(14) بِل در سال 1343/1964 با فرض موضعیت اینشتین نامساوی خود را اثبات کرد. وی همچنین نشان داد که این نامساوی توسط مکانیک کوانتومی نقض میشود. از طرفی، طبیعت پیشبینیهای مکانیک کوانتومی را تأیید میکند؛ پس یکی از فرضهایی که در اثبات نامساوی بهکار رفته غلط است. بل موضعیت را مقصّر دانست. باآزمایشهای متعدّد بر پایه مفاهیم مکانیک کوانتومی، نامساوی بل نقض گردید.(15)
آزمونها تا حدود زیادی به نفع مکانیک کوانتومی و نقض اصل موضعیت انجام شد. در این رابطه خواننده میتواند به مراجع پایان مقاله مراجعه کند. پرسش کنونی این است آیا نقض «اصل موضعیت» به معنای نقض «نسبیت خاص» است؟
2. 5. نظریه متغیرهای نهفته بوهم
چنانچه گفته شد ظهور مکانیک کوانتومی مفاهیم جدیدی را عرضه کرد که با شهود کلاسیکی فیزیک قابل درک نبود. عدم قطعیت، شانس و احتمال را جزو سرشتِ طبیعت دانستن، خوشایند بسیاری از بزرگان فیزیک نبود. از اینرو بر این شدند که نظریههایی با تعبیری جدیدتر بیابند تا دست کم بدعتهای مکانیک کوانتومی را کاهش دهند. نظریه متغیرهای نهانی یا نهفته از این مقوله بود. دیوید بوهم (Bohm) که در سال 1330/1951 کتاب معروف خود نظریه کوانتومی را با تعبیر کپنهاگی منتشر کرده بود، در سال 1331/1952 طی دو مقاله بر اساس موج راهنمای دوبروی، نظریه متغیرهای نهانی را ارائه کرد و در آن متغیر نهانی را موقعیت یا مکان اولیه ذره در نظر گرفت.
دوبروی برخلاف نظریه رایج کوانتومی که تابع موج را توصیف کاملی از سیستم میدانست، نقش حقیقی این تابع موج را هدایت حرکت ذرات در نظر گرفت و آن را «موج راهنما» نامید. بعدها بوهم از لفظ نظریه پتانسیل کوانتومی استفاده کرد. «پتانسیل کوانتومی» یک جمله اضافی است که بوهم به معادله هامیلتون ژاکوبی (Hamilton - Jacobi) اضافه کرد. ادعای وی این بود که این جمله اضافی، معادله کلاسیک را به معادلهای برای توصیف سطوح کوانتومی تبدیل میکند.(16) در نظریه بوهم یک سیستم در هر زمان با یک تابع موج و با مواضع و سرعتهای تمام ذرات توصیف میشود. برای یافتن حالتهای بعدی سیستم، نخست لازم است معادله شرودینگر حل شود تا بهوسیله آن تابع موج در زمانهای بعد بهدست آید. سپس به کمک این تابع موج میتوان یک «نیروی کوانتومی» را محاسبه کرد. این نیرو به دیگر نیروهای کلاسیک وارد بر سیستم اضافه میشود و سپس مسیرهای ذره با قوانین نیوتن محاسبه میشوند.(17)
مدل بوهم با آزمایش EPR مشکلی ندارد. در این مدل در یک سطح زیرین نسبیت خاص میتواند نقض شود، و این غیر موضعیت در سطح زیرین منجر به جداییناپذیری در سطح رویین میشود. کفایت تجربی نظریه بوهم در محدوده غیرنسبیتی با مکانیک کوانتومی یکی است و با مفاهیم کلاسیک سازگارتر است؛ اما فیالواقع از نقض نسبیت نمیتوان در عمل استفاده کرد. در سطح رویین نسبیت حاکم است؛ بنابراین، همانطور که شیمونی (Shimony)میگوید باید در انتظار آزمون قاطعی برای این موضوع بود.(18)
3. در جستجوی رئالیسم علمی
در ادامه بحث ضمن مرور آرای فلسفی مختلف از سوی بانیان نظریه کوانتومی در زمینه واقعیت فیزیکی، تجربه، هدف علم، و علیت با تکیه بر آموزههای رئالیسم علمی به بررسی خواهیم پرداخت و تأثیر این آراء را در رشد و پیشرفت و معقولیت علم روشن خواهیم کرد.
رئالیسم علمی در محوریترین ادعایش میگوید که «واقعیتی مستقل از ذهن و زبان و اعتبارهایی میان آدمیان وجود دارد که در عین استقلال از قوای ادراکی آدمی میتواند احیانا مورد شناسایی واقع شود.»(19) بدین ترتیب، رئالیسم علمی به معنای کل آن، عبارت از این ادعاست که میتوان به شناخت لااقل بخشی از این واقعیت مستقل با بهرهگیری از ابزار علم تجربی نائل آمد. التبه رئالیسم علمی نزد نویسندگان مختلف به معانی متفاوتی به کاررفته است. مثلاً لِپلین (Leplin) ده عنوان به منزله تز رئالیسم علمی مطرح میکند. نکات بارز این ده فرمان چنین است: «بهترین نظریههای علمی موجود، لااقل به نحو تقریبی صادقند؛ «صدق تقریبی یک نظریه، تنها تبیین ممکن برای موفقیت نظریه در پیشبینیهایش است»، و «تاریخ لااقل علوم بلوغیافته حاکی از پیشرفت مداوم - به نحو تقریبی - به سمت توصیف حقیقی جهان طبیعت است». و نیز «هدف علم دستیابی به توصیفی حقیقی و به دور از تأویل از عالم طبیعت است و موفقیت آن نیز میباید به منزله پیشرفت در وصول به این هدف تلقی گردد.»(20)
وجود دیدگاههای متفاوت در میان رئالیستها کار عرضه یک نظریه قابل قبول و مورد توافق در دفاع از رئالیسم را بیش از پیش دشوار ساخته است. معمولاً سه مولفه، رئالیسم علمی را از یکدیگر تفکیک میکند: مؤلفه هستیشناسانه (ontologic)، معرفتشناسانه (epistemologic)، و معناشناسانه (semantic).
رئالیستها از لحاظ هستیشناسانه معتقد به وجود واقعیتی مستقل از ما و نظریههای ما هستند. این بخش از رئالیسم علمی با وجود هویتهای نظری مانند الکترون سر و کار دارد. مؤلفه معرفت شناسانه در مورد ماهیت معرفتی که از رهگذر نظریهها حاصل میگردد بحث میکند: ما برای بقا نیاز به شناخت این جهان و طبیعت اطراف خود داریم. نظریهها دستاورد تلاش ما برای این نوع شناخت است. حال این نظریهها به طور حتم یا صادقند یا کاذب.(21) این بخش از رئالیسم تعیین میکند که آیا معارف بشری یقینی و غیرقابل تردید است یا حدسی و گمانی. بالاخره مؤلفه معناشناسانه به مسائلی همچون صدق و کذب نظریهها و دلالت آنها بر مدلول میپردازد.
در این قسمت برآنیم تا به بررسی دیدگاههای فلسفی بانیان مکانیک کوانتومی با استناد به آموزههای رئالیسم علمی بپردازیم.
3. 1. بررسی و نقد مکتب کپنهاگی
الف) مبانی فلسفی
ارائه تبیینی روشن و واضح از مکتب کپنهاکی که مبتنی بر نظام فلسفی خاصی باشد، به دلیل گفتارهای پراکنده و غیر منسجم و اضعان این مکتب دشوار است. اِستَپ (stapp) و شیمونی معتقدند که در نوشتههای هایزنبرگ و بهویژه در کنار بور تصویر منطقی و صریحی از ساختار این مکتب ارائه نمیشود.(22) آنها معتقد بودند که صرفا باید به تنظیم دادههای حسّی و پیشبینی پدیدهها به مدد فرمالیسم ریاضی اکتفا کرد؛ تنها آنچه قابل مشاهده است واقعیت دارد و از این رو وظیفه فیزیک نیز تنها ربط مشاهدات به یکدیگر است. مثلاً هایزنبرگ معتقد بود که «...هر نظریه خوبی باید مبتنی بر مقادیری باشد که همه مستقیما مشاهدهپذیرند... .»(23) بور هم بر این باور بود که در حوزه مکانیک کوانتومی نباید به دنبال تعبیری تصویرپذیر بود و باید در ارتباط پدیدههای مشاهداتی اکتفا کرد.
بدین ترتیب دیدگاه بانیان مکتب کپنهاگی بسیار به دیدگاههای پوزیتویستها و ابزارانگاران نزدیک است. گروه اخیر معتقد است نظریهها تنها برای پیشبینی پدیدهها ابزارهای موفقی هستند. بر این اساس، هدف علم نیز دیگر توصیف واقعگرایانه جهان نیست. تجربهگرایان منطقی به دلالت همین دیدگاه هدف علم را چیزی جز توضیح پدیدههای مشاهداتی و پیشبینی آنها نمیدانند و واقعیت به معنای امری مستقل از دادههای حسی نزد آنان مهمل و بیمعنی است.
اِستَپ این مکتب را تا حدود زیادی عملگرایانه (Pragmatic) میداند. معیار صدق نظریهها نزد عملگرایان کارآمد بودن آنهاست و این در حالی است که اکثر رئالیستها معیار صدق را «مطابقت» با واقع میدانند.(24) از طرفی بریجمن (Bridgman) که خود از فیزیکدانان همعصر بور و هایزنبرگ بود و در زمره تجربهگرایان منطقی بهشمار میآمد، روش موسوم به عملیاتگرایی (operationalism) را پیشنهاد کرد. سخن وی این بود که علم تجربی مانند فیزیک به جهت اینکه همواره به تجارب جدیدی دست مییابیم، دائما در حال تغییر است؛ بنابراین، درست نیست که مفاهیم را از قبل و مستقل از تجربه تعریف کنیم، بلکه بهترین شیوه برای تعیین مفاهیم، عملیاتگرایی است: «مفهوم، عبارت است از مجموعه عملیات مربوطه.»(25)
نکته دیگر این که اصحاب مکتب کپنهاگی معتقد بودند که زبان مکانیک کلاسیک با زبان مکانیک کوانتومی متفاوت است: «...برای توصیف تدارکات تجربی و نتایج تجربه راهی جز استفاده از زبان فیزیک کلاسیک نداریم»(26) و ما در حال حاضر به هیچوجه نمیدانیم که با چه زبانی باید درباره فرآیندهایی که در داخل اتم رخ میدهند صحبت کرد.
ب) نقد مکتب کپنهاگی
در رابطه با هدف علم چنانچه گفته شد، مکتب کپنهاگی بر این باور است که هدف علم صرفا ارتباط مشاهدات به یکدیگر است. چنین دیدگاهی بسیار شبیه دیدگاه ابزارانگاران است که در زمره ضدّ رئالیستها بهشمار میآیند: «...بخش نظری علم واقعیت را وصف نمیکند. نظریهها به عنوان ابزاری شناخته میشوند که جهت ربطدادن یک مجموعه از وضعیتهای مشاهدهپذیر به مجموعه دیگر طراحی شدهاند.(27)
در مقابل، رئالیستها برای علوم تجربی هم در حوزه مشاهدهپذیرها و هم در قلمرو امور مشاهدهناپذیرها در عرصه طبیعت شأن معرفتشناختی قائلاند. هدف علم و نظریههای علمی نزد آنها توصیف صادق (یا لااقل تقریبا صادق) جهان است.(28) پاپِر (Popper) میگوید: «...آنچه که در علم به انجام میرسانیم به منظور توصیف و تبیین ممکن واقعیت صورت میپذیرد. ما این کار را به کمک نظریههای فرضی خود انجام میدهیم، یعنی نظریههایی که امیدواریم صادق باشند یا به حقیقت نزدیک باشند، اما نمیتوانیم این امر را به نحو مقتضی یا احتمالی محرز گردانیم هرچند که این نظریهها بهترین نظریههایی هستند که ما قادر به تولیدشان بودهایم؛ و بنابراین، آنها را محتملالصدق مینامیم.»(29)
دیدگاه دیگر اصحاب مکتب کپنهاگی این بود که تنها به ربط مشاهدات اکتفا کنیم و در کار علمی خود سخنی فراتر از تجربه نگوییم. چنانچه بخواهیم تنها برای احساسات بلاواسطه خود شأن واقعی قائل شویم و وجود پدیدهها یا جوهر ماورای این احساسات رانفی کنیم، باید تنها اموری را واقعی بدانیم که درون ذهن ماست یعنی تجارب ادراکی؛ و این به خودانگاری (Solipcism) و در نهایت به ایدهآلیسم منجر میشود.(30) بنابراین، اعتقاد به هیچ تجربهگرایی ایستا با رئالیسم قابل جمع نیست.
در تحلیل دیدگاه هایزنبرگ مبنی بر لزوم وابستگی و ابتنای نظریه بر مشاهدهپذیر، پرسش این است: آیا اصولاً امکان این هست که نظریههای آنها تنها بر مشاهدهپذیرها بنا شوند؟ اساسا مشاهده چیست و رابطه آن با نظریه به چه صورت است؟ مرز بین مشاهدهپذیر و مشاهدهناپذیر کدام است؟ پوزیتویستها مشاهدهپذیر را تنها شامل هویاتی که مستقیما با حواس آدمی مشاهده میشود قملداد میکردند. اما علم امروزین شامل احکام بسیاری درباره هویّات و فرآیندهایی است که از دسترس مستقیم حواس آدمی بیرون است. به بیان هَکینگ (Hacking) امروزه آزمایشگران اغلب نسبت به هویاتی که درباره آنها به آزمایش میپردازند واقعگرا هستند.(31) از اینرو کسانی مانند شیپر (Shapere) معتقدند که باید تعریفی از مشاهدهپذیر ارائه داد که چشم (حواس) آدمی یکی از مصادیق آن باشد. وی مشاهدهپذیری را بر اساس اطلاعات رسیده از آن هویت به ما تعریف میکند: × بهطور مستقیم مشاهدهپذیر است اگر:
الف) اطلاعات توسط گیرنده مناسبی دریافت شود (بتواند دریافت شود)؛
ب) آن اطلاعات بهطور مستقیم یعنی بدون تداخل بتواند از هویت × به گیرنده فرستاده شود.(32)
خلاصه این که رئالیستها به این نتیجه میرسند که نمیتوان تمایز قاطعی بین هویت مشاهدهپذیر و مشاهدهناپذیر قائل شد. این تمایز نیز مسبوق به نظریه است و در نتیجه سخن هایزنبرگ از ابتنای نظریه تنها بر مشاهدهپذیرها سخنی مبهم است.
3. 2. اصل علّیت و موجبیّت
3. 2. 1. علّیت
اصل علیت به عنوان قانونی فراگیر از قدیمیترین اصولی است که انسان در تبیین رویدادهای محیط اطراف خود آن را بهکار میگیرد. این اصل زمانهای طولانی اساس تمامی علم ما را نسبت به جهان خارج تشکیل میداده است.
نخستین کسی که بیانی علمیگونه و منظّم از اصل علیت ارائه داد، ارسطو بود. وی برای وقوع رویدادها چهار علّت فاعلی، مادّی، صوری و غایی قائل بود. چنانچه این چهار علت بهطور کامل فراهم میشد وجود معلول یقینا تحقق مییافت.(33)
در تمدن اسلامی ظاهرا امام غزالی اولین کسی بود که از علیت سخن گفت و از این رو آن را بیاعتبار انگاشت که وی اساسا خداوند را تنها علت وقایع میدانست. وی برای هیچیک از وقایع و اسبابهایی که در توالی و تعاقب رویدادها به منزله علل بهشمار میرفتند، اثر علّی قائل نشد. تقریبا همین دیدگاه را بعدها دیوید هیوم فیلسوف انگلیسی دنبال کرد؛ با این تفاوت که هیوم به دلیل نفی علّیت منکر ادلّه اثبات خدا شد، حال آن که غزالی به دلیل اینکه خداوند را علتالعلل وجود همه موجودات میدانست، منکر علیت اشیا شد و از این رو توالی رویدادها را فاقد معنای علیت دانست.(34)
نظریه کوانتومی در نیمه نخست قرن بیستم با بیاعتبارشناختن اصل علیت و معرفی اصل عدم قطعیت به جای آن به تعبیری مدعی صحت عقیده هیوم شد یعنی «آنچه از مشاهده وقایع ملاحظه میشود صرفا تعاقب است و نه علّیت؛ و از این رو هرگونه ادعایی براساس رابطه علّی بین وقایع معتبر نیست.»(35) این نظریه نشان داد که در جهان ذرّات ریز و در محدوده رویدادهایی که مشخصه بزرگی آنها عدد پلانک است علّیت مطلقا اعتبار ندارد.
3. 2. 2. موجبیت (دترمینیسم)
در پاسخ به این پرسش که یک نظریه دترمینیستی چگونه نظریهای است، پاپِر صورتبندی دترمینیسم فیزیکی را به صورت زیر بیان میدارد: «منظور از دترمینیسم این است که اطلاع دقیق از حالت فعلی یک سیستم فیزیکی، برای پیشبینی آینده آن کفایت میکند.»(36)
با ظهور مکانیک کوانتومی این اندیشه رایج شد که مکانیک نیوتنی یک مدل ایدهآل و دترمینیستی است. اگر در زمان استیلای فیزیک نیوتنی ـ دورهای که اکثر فیزکدانان به دترمینیسم فیزیک اعتقاد داشتند ـ کسی به عدم دترمینیسم کسی بود به تاریکاندیشی محکوم میگردید، پس از سیطره مکانیک کوانتومی بر جهان فیزیکی بعکس فیزیکدانان بزرگی چون اینشتین که سودای نظریهای دترمینیستی در سر داشتند، واپسگرا خوانده شدند. فریاد بنیادگذاران تعبیر کپنهاگی این بود که دترمینیسم را باید کنار گذاشت. در این میان بور وضعیت خاصی داشت، زیرا وی حتّی قبل از ظهور مکانیک کوانتومی جدید دترمینیسم را مورد تردید قرار داده بود.
در مورد مکانیک کلاسیک هرچند در قرن نوزدهم قوانین آماری کاملاً متداول بود، اما اغلب فیزیکدانان آن دوره این نوع قوانین را نشانهای بر فقدان دترمینیسم در قوانین اساسی طبیعت نمیدانستند؛ بلکه فرض آنها این بود که قوانین آماری یا به علت راحتی کار و یا به واسطه وجود نداشتن دانش کافی برای توضیح یک موقعیت ویژه به شیوهای جبری (دترمینیستی) تدوین میشوند.(37) از سوی دیگر، برخی بر این باورند که ما هیچ نظریه دترمینیستی نداریم، زیرا به معرفت یقینی دسترسی نداریم. از نظر فیلسوفانی چون پاپر، حتی مکانیک نیوتنی نیز یک نظریه غیردترمینیستی است.(38) این نظریه نیز مانند تمام نظریههای دیگر به عنوان یک مدل تلقی میشود، و نمیتوان ادعا کرد طبیعت کلاسیک «دقیقا» همان چیزی است که پیشبینیهای مکانیک کلاسیک میگوید.
اما به معنای دیگر نظریهای مثل مکانیک کلاسیک، یک نظریه دترمینیستی است: «مکانیک کلاسیک با حالتهای فیزیکیای ارتباط دارد که برحسب حالت مکانیکی مشخص میشوند.»(39) میتوان یک نظریه را از جهت ساختار منطقیاش دترمینیستی دانست، از اینرو مکانیک کلاسیک نسبت به تعریف نظری حالت مکانیکی بیشک نظریهای دترمینیستی است.
بدین ترتیب چون نظریههای ما کامل نیستند، در عمل نظریه دترمینیستی نداریم؛ اما از جهت ساختار منطقی نظریهای مثل مکانیک کلاسیک دترمینیستی است. اکنون بدین پرسش پاسخ باید گفت که آیا در مورد مکانیک کوانتومی باید قبول کرد که عدم دترمینیسم حاکم است، و یا این که باید به دنبال نظریهای دترمینیستی بود. اگر بخواهیم رهیافت اول را دنبال کنیم، باید به این پرسش پاسخ بگوییم که آیا چنین راه حلّی در تضاد با مسائل دیگر است یا نه. در این رابطه مسئله آزادی اراده و دترمینیسم را در نظر میگیریم.
کسانی معتقد بودند چنانچه تمامی گذشته و آینده جهان در مقطع زمانی خاصی قابل تشخیص باشد، آنگاه «اختیار» معنایی ندارد و اراده آزادپنداری بیهوده است. اما به نظر میرسد که دارای اختیار باشیم؛ ما میتوانیم تصمیم بگیریم. بنابراین، برای حفظ «اختیار» لازم است غیر دترمینیستیبودن فیزیک جدید را جدّی تلقی کنیم. در دترمینیسم کامل فیزیک جایی برای مداخله از بیرون وجود ندارد. هرچه در عالم رخ میدهد، از پیش تعیین شده است. بنابراین، آمال و آرزوها و اندیشههای ما تأثیری بر جهان فیزیکی نخواهند داشت. این فرض که جهان یک سیستم بسته فیزیکی است به این معنا که در این جهان تنها هویات فیزیکی مثل اتمها و ذرات بنیادی و یا نیروهای فیزیکی یا میدانهای نیرو وجود دارند که با هم برهمکنش دارند و چیزی بیرون از مجموعه بسته برهمکنش وجود ندارد، خود کابوس دترمینیسم را به وجود میآورد.(40)
اگر دترمینیسم مطلق درست باشد آنگاه تمام جهان، ارگانیسمها و... همانند ساعت بیعیب کار میکنند و از طرفی اگر ما عدم دترمینیستی که افرادی چون هایزنبرگ بدان معتقدند قبول کنیم، آنگاه شانس محض نقشی اصلی را در جهان فیزیکی بازی خواهند کرد. اما آیا شانس محض واقعا مناسبتر از دیرمینیسم است؟
پاسخ این پرسش منفی است، چنانچه کارناپ میگوید: «بدون نظم عالی که الزاما به مفهومی قوی جبری نیست بلکه میتواند از نوع ضعیفتر باشد، به هیچ وجه ممکن نیست انتخابی آزاد صورت پذیرد، انتخاب متضمن ارجحیت عمومی یک شیوه عمل بر دیگری است. اگر عواقب اعمال مختلف را نتوان پیشبینی کرد، چگونه ممکن است انتخابی به عمل آورد؟ حتی سادهترین انتخابها بستگی به پیشبینی عواقب ممکن دارد.»(41) بنابراین دترمینیسم منافی آزادی اراده نیست.
در رابطه با دترمینیسم و علیت، گفتیم که علیت در موارد عدم قطعیت، جهش کوانتومی و مدل اتمی بور مورد مناقشه قرار گرفت. هایزنبرگ در تعبیر روابط عدم قطعیت خود طرد علیت را نتیجه گرفت. اما این نتیجهگیری را درست نمیدانند؛ زیرا، اولاً «...روابط عدم قطعیت از ملاحظه حقایق تجربی اندازهگیری به دست نمیآیند، بلکه صرفا پیامدهایی از فرضهای بنیادی نظریه کوانتومی به شمار میروند. ثانیا، روابط عدم قطعیت مربوط به حوزه معرفتشناختی است؛ اما بحث در مورد وجود علیت، مربوط به حوزه هستیشناسی است، و از این که در حوزه معرفتشناختی قادر به پیشبینی دقیق نیستیم به عبارتی در حوزه معرفتشناسی دترمینیسم نداریم - نمیتوان نتیجه گرفت که در حوزه هستیشناسی علّیتی در کار نیست.»(42) پاپِر نیز به این نکته اشاره میکند و با تفاوت قائلشدن بین دترمینیسم فیزیکی و فلسفی اذعان میدارد: «تزِ دترمینیسم فلسفی به این معنا که «معلولهای شبیه هم علتهای یکسان دارند» یا «هر حادثه علتی دارد» آنقدر مبهم است که حتی با فقدان دترمینیسم فیزیکی نیز سازگار است.»(43)
4. نتیجه
1 - نظریه کوانتومی قدیم به منزله دیدگاهی رقیب برای نظریه کلاسیک تا مدتی با واکنش منفی فیزیکدانان روبرو گردید. با ظهور نظریه نوین کوانتومی، تعبیر کپنهاگی به نظریه کوانتومی انسجام بخشید و سبب شد که فیزیکدانان از دیدگاهی جدید (هرچند غریب و دور از ذهن) به طبیعت نظر کنند.
2 - هواداران مکتب کپنهاگی همواره تأکید داشتهاند که زبان مکانیک کوانتومی با زبان و ادبیات مکانیک کلاسیک که زبان روزمره علمی است تفاوت دارد؛ اما برای بیان آزمایشهای خود مجبوریم از مفاهیم کلاسیک بهره ببریم، چون زبان کوانتومی غیرقابل فهم است.
3 - مسائلی که مکانیک کوانتومی برای پاسخ گفتن به آنها به وجود آمد، مسائلی آماریاند. پرسشهای آماری ذاتا پاسخهای آماری میطلبد؛ بنابراین، مکانیک کوانتومی باید یک نظریه آماری باشد؛ ولی طرفداران مکتب کپنهاگی بر بهکارگیری آن در مورد تک ذرّات نیز تأکید میورزیدند.
4 - برهان EPR منجر به ارائه نامساوی بِل گردید. مکانیک کوانتومی نامساوی بِل را نقض کرد و اصل موضعیت اینشتین مورد چالش قرار گرفت. آزمونها نیز تا حدود زیادی به نفع مکانیک کوانتومی و نقض اصل موضعیت انجام شد. کسانی مانند بالنتین (Ballenteine) و شیمونی نقض موضعیت را به معنای نقض نسبیت تعبیر نکردند، بلکه ایده همزیستی مسالمتآمیز مکانیک کوانتومی و نسبیت خاص را در پیش گرفتند. سخن طرفداران این تعبیر این است که نوع کنش از راه دور در اینجا با کنش از راه دور نیوتنی تفاوت دارد. در اینجا نیز دوباره زبان کوانتومی با زبان کلاسیک تفاوت دارد. مکانیسم این نوع برهمکنش مشخص نیست. این اطلاعات طی چه مکانیسمی منتقل میشوند؟ این پرسشها هنوز بیپاسخ است.
5 - این که مکانیک کوانتومی نظریهای غیردترمینیستی است، به معنای طرد علیت نیست. اکنون این پرسش مطرح است که آیا باید همین نظریه غیردترمینیستی کوانتومی را پذیرفت یا به دنبال نظریهای مثل نظریه مکانیک کوانتومی بوهم بود. دیدیم که دترمینیسم با آزادی اراده نیز مشکل ندارد. لذا اکنون دو نظریه رقیب داریم. این دو نظریه از حیث کفایت تجربی در حوزه غیر نسبیتی یکساناند. پس برای انتخاب معقول باید معیارهای دیگری را نیز در نظر گرفت.
6 - نظریه مکانیک کوانتومی سنتی (استاندارد)، با شهود کلاسیک ما نمیخواند و نوعی گسست بین مفاهیم کلاسیک و مفاهیم کوانتومی دیده میشود. اما با وجود این، به خوبی پدیدهها را پیشبینی میکند. از طرفی نظریه بوهم با مفاهیم کلاسیک تا حدودی زیاد سازگار است و از نظر کفایت تجربی در حوزه غیرنسبیتی با مکانیک کوانتومی سنتی یکسان است؛ ولی پیچیدگی آن بیشتر است و گفته میشود که بهکارگیری آن در حوزه نسبیتی با مشکلاتی همراه است.(44) برخی آزمایشها، مثل اثر بوهم - آهارونوف، نیز در این مدل به زیبایی توضیح داده میشود که توضیح قابل فهمی در مدل سنتی برای آن وجود ندارد. بنابراین، از حیث قدرت رهنمونی نیز درخور توجه است. بدین ترتیب نظریه رقیب مدل سنتی را باید جدی گرفت؛ زیرا از یک طرف ممکن است ما را به سمت پیشبینیهای جدید رهنمون گردد، و از طرف دیگر نظریههای رقیب نقاط ضعف و قوت یکدیگر را آشکار کنند.
7 - امروزه میتوان حدس زد که علم در تکاپوی توجیه «توصیف» یک هستی زیبا و ساده است، و نیز به سمت یک اندیشه بزرگ در حرکت است. اندیشهای که در آن شاید «وحدت طبیعت» از «وحدت بشریت» سخن بگوید.
منابع و پی نوشت ها
______________________________
,.oC lliH-warG cM ,scisyhP nredoM ot noitcudortnI ,repooC .N.J dna ,dranneK .H.E ;reymthciR .K.F .1 .)9691( ,34.P ,noitidE htxiS
2. ورنر هایزنبرگ، جزء و کّل، ترجمه معصومی همدانی، مرکز نشر دانشگاهی، تهران (1969).
,sserP ytisrevinU drofxO ,nietsniE treblA fo efiL eht dna ecneicS eht :droL eht si eltbuS ,siaP .A .2 .)2891(
.)2991( ,sserP ytisrevinU drofxO ,yroehT mutnauQ fo gninaeM ehT ,ttoggaB .J .3
5. هایزنبرگ، پیشین.
6. ر.ک: مهدی گلشنی، تحلیلی از دیدگاههای فلسفی فیزیکدانان معاصر، مرکز نشر فرهنگی مشرق (1374).
7. هایزنبرگ، پیشین و نیز مهدی گلشنی، پیشین.
8. ماکس پلانک، علم به کجا میرود؟ ترجمه احمد آرام، شرکت سهامی انتشار، تهران (1374).
.)2991( 7441-6341 .PP ,21 .oN .221 .loV ;"syhP" .dnuoF ,ahtraP .G .4
.)5391(087-777 .PP ,74 .loV ,.veR ."syhP" ,nesoR .N dna ,ykslodoP .B ;nietsniE .A .5
.)5391(56 .P ,631 .loV ,"erutaN" ,rhoB .N .6
.)4791( snoS and yeliW nhoJ ,scinahceM mutnauQ fo yhposolihP ehT ,remmaJ .H .7
13. گلشنی، پیشین، و نیز
P.A. Schilpp, (editor); A. Einstein: Philosopher-Scientist, Lassalle. III, Open Court (1969).
ytisrevinU egdirbmaC ,scinahceM mutnauQ ni elbakaepsnU dna elbakaepS ;).de( ,lleB .J ,lleB .J .8 .)7891(12-41 .PP ,sserP
.091-981 .PP ,8991 hcraM ,893 .loV ,"erutaN" ,tcepsA .A .9
.)2891 yluJ(49-19 .PP ,94 .loV .tteL .veR ,"syhP" ,regoR .G dna ,reignarG .P ;tcepsA .A
sserP ytisrevinU lleW kcalB ,noigileR weN dna scisyhP weN :dlroW smhoB divaD ,eprahS .J .K .10 .)3991(
17. ی. اسکوایرز، اسرار جهان کوانتومی، ترجمه سیدیعقوبی، سید کمالالدین، انتشارات سروش، تهران(1376).
.PP ,sserP ytisrevinU egdirbmaC ,II .loV ,weiV droW citsilarutaN a rof hcraeS ,ynomihS .A .11 .)3991(781-171
:دینیبب زین و.67-26 .PP ,I .loV ,.dibI ,ynomihS
.)4891(7-1 .PP ,sserP ainrofilaC fo ytisrevinU ,noitcudortnI ,msilaeR cifitneicS ,nilpeL .J .12
20. پیشین.
21. علی پایا، رئالیسم علمی چیست؟، در دست چاپ.
.)2791(6111-8901 .PP ,04 .loV ."syhP" .J .mA ;ppatS .H .13
23. هایزنبرگ، پیشین.
.ticpO ,ppatS .H .14
.)1991( 86-75 .PP ,ecneicS fo yhposolihP ehT ,).sde( la te .N.R ,dyoB ni ,namgdirB .P .15
26. مهدی گلشنی، پیشین.
27. آلن. ف. چالمرز، چیستی علم: درآمدی بر مکاتب علم شناسی فلسفی، ترجمه سعید زیبا کلام، انتشارات علمی و فرهنگی (1374).
28. علی پایا، پیشین.
29. علی پایا، دفاع ابزار انگارانه از رئالیسم علمی، در دست چاپ.
.)1991(55-73 .PP ,ecneicS fo yhposolihP ehT ,).sde( la te .N.R ,dyoB ni ,kcilhcS .M .16
.)4891(271-451 .PP ,sserP ainrofilaC fo ytisrevinU ,).de( nilpeL ,msilaeR cifitneicS nI ,gnikcaH .I .17
.)2891( 525-584 .PP ,94 .loV ,"ecneicS fo yhposolihP" ,erepahS .D .18
33. اسکوایرز، پیشین.
34. همان.
35. همان.
36. مهدی گلشنی، پیشین.
37. رودلف کارناپ، مقدمهای بر فلسفه علم، ترجمه یوسف عفیفی، انتشارات نیلوفر (1373).
.)2891( ,msinimretednI rof tnemugrA nA :esrevinU nepO ehT ,reppoP .R.K .19
39. ارنست ناگِل، سرشت علّی نظریه فیزیک جدید، ترجمه فریبرز مجیدی، "دانشمند"، ویژهنامه 45 و 46 (1370).
notecnirP sreppoP ,).de( .D ,relliM ni ,modeerF namuH dna msinimretednI ,reppoP .R .K .20 ,snoitceleS.)5891( 462-742 .PP ,sserP ytisrevinU
.dibI ,reppoP .21
42. ناگل، پیشین.
.dibI ,reppoP .22
.)3991( ,21 retpahC ,sserP ytisrevinU egdirbmaC ,noitoM fo yroehT mutnauQ ehT ,dnalloH .23
مواجهه فیزیکدانان در پایان سده نوزدهم با مسائلی همچون مسئله اِتِر و تابش جسم سیاه و ناتوانی فیزیک کلاسیک در توجیه آنها، منجر به ظهور و تکامل دو نظریه مهم بنیادی شد: نخست نظریه نسبیت خاص، و دوم نظریه کوانتومی. با ورود این دو نظریه جدید به عرصه فیزیک، اعتبار نظریه کلاسیکی نیوتن نیز مانند دیگر نظریهها مورد تردید قرار گرفت. نظریهای که بیان میداشت:
الف) فضا و زمان مجزّا از یکدیگراند و هردو مطلقاند. حرکت ذاتّ اجسام است و پیوسته در جریان است؛
ب) وضعیت قبل و بعد جهان با توجه به وضعیت فعلی آن قابل پیشبینی و برآورد است؛
ج) رویدادهای جهان اجتنابناپذیر است و اختیار در آن راه ندارد و وجود یا عدم وجود انسان هیچ تأثیری در عملکرد جهان ندارد.
از دیدگاه فلسفی نیز مفروضات فیزیک قرن نوزدهم بر این پایهها استوار بود: واقعیتی مستقل از ما و مشاهده ما وجود دارد و کار فیزیک، شناخت این حقیقت در قالب موجود است. شناخت و اطلاعات در باره رفتار سیستمهای فیزیکی از طریق مشاهده آنها حاصل میگردد؛ بیآنکه این مشاهدات بتوانند اختلالی در سیستم مورد بررسی ایجاد کنند. انسان صرفا تماشاگری است که واقعیت خارجی را توصیف میکند و وجود و رفتار فرآیندهای فیزیکی بستگی به مشاهده آنها ندارد. درواقع، واقعیت فیزیکی مستقل را میپذیریم و جوهر و ذاتی را به عنوان عامل اصلی رخدادها فرض میکنیم و سپس در پی قوانین مربوط به توجیه پدیدهها و پیشبینی آینده برمیآییم.
صورتگرایی (Formalism) ریاضی مکانیک کوانتومی در سالهای 1304 - 1306 / 25 - 1927 با تلاش هایزنبرگ (Heisenberg)، شرودینگر (Schrodinger)، دیراک (Dirac)، و بورن (Born) پایهریزی شد و در سال 1306/1927 بور (Bohr)، هایزنبرگ، و بورن برای آن تعبیری عرضه کردند که به تعبیر کپنهاگی (Copenhagen interpretation) موسوم گشت. مکانیک کوانتومی هرچند کفایت تجربی بالایی داشته و دارد؛ امّا تعبیر کپنهاگی آن بسیاری از شالودههای فیزیک کلاسیک را فرو ریخت: موجبیت (determinism) و واقعیت مستقل از مشاهده، که از عناصر مهمّ مبانی فیزیک کلاسیک بود، در این تعبیر طرد و نفی میگردد. تا مدتی اکثریت فیزیکدانان اصلاً توجهی به بحثهای تعبیری نداشتند و این گونه بحثها را فلسفی و در نتیجه غیرمهم میشمردند، اما مناقشهها باقی بود. به رأیالعین دیده میشد که هرچند واقعیت عینی از تعبیر کپنهاگی فیزیکدانان نظری رخت بربسته است؛ اما آزمایشگران و فیزیکدانان تجربی در کار خود بهگونهای عمل میکنند که گویی واقعیت عینی مستقل از مشاهده وجود دارد. به عبارت روشنتر آنها در کار خود واقعگرا هستند.
ظهور مکانیک کوانتومی علاوه بر طرح مفاهیم جدید، مفاهیم قبلی را بهگونهای تغییر داد که با شهود کلاسیک قابل درک نبود. هایزنبرگ با ارائه مکانیک ماتریسی خود روش قدیم بور در توصیف اتم را کنار گذاشت و توصیف بر حسب کمیّات قابل اندازهگیری (مشاهدهپذیرها) را جایگزین کرد.
پدیدههای کوانتومی درک نخستین ما را از واقعیت به مبارزه میطلبد و ما را وامیدارد تا مفهوم وجود را دوباره مرور کنیم. بدین ترتیب، مکانیک کوانتومی را نمیتوان رها کرد؛ زیرا از آخرین دستاوردهای علمی بشر است. در این نوشتار، نخست از رهگذر تولد و پیدایش مکانیک جدید بدعتهای تعبیری این نظریه را که در نهایت منجر به تفاوت میان زبان فیزیک کلاسیک و زبان فیزیک کوانتومی شده است بیان میکنیم؛ سپس به EPR، به عنوان نقطه اوج مناقشه بین رئالیستها با اصحاب مکتب کپنهاگی، و قضیه بِل (Bell¨s theorem) که حاصل این مناقشات است اشاره میکنیم. نقض نامساوی بِل به عنوان نقض موضعیت (locality) پذیرفته شده است. در نهایت در بخش آخر برخی از آرای فلسفی بانیان مکتب کپنهاگی را مورد ارزیابی قرار میدهیم. و از رهگذر آن نیاز به جستجو و تلاش برای دستیابی به تعبیری رئالیستی برای نظریه کوانتومی، مورد تأکید قرار خواهد گرفت.
2. آغاز مناقشه فلسفی
پیش از پایان سده نوزدهم فیزیک کلاسیک تا بدان حد تکامل یافته بود که در مکانیک میتوانستند به مسائل پیچیده ماکروسکوپیکی بپردازند. ترمودینامیک و نظریه جنبشی کاملاً جا افتاده بود. نور هندسی و موجی به خوبی بر حسب امواج الکترومغناطیسی بررسی و درک میشد. پایههای اتمی علم شیمی استوار شده بود. قوانین بقای انرژی و اندازه حرکت به طورگستردهای پذیرفته شده بود و در نهایت فیزیک کلاسیک به رشد و بلوغ کاملی رسیده بود. نظریههای نیوتن (Newton) و ماکسول (Maxwell) نقشهای یگانهکننده مهمّی - یکی در مکانیک و دیگری در الکترو دینامیک برای بررسی پدیدههای مکانیکی و الکترومغناطیسی - در اختیار داشتند. در آن زمان به نظر میرسید تمامی کوششها بر مسائل فرعی استوار شده است و محققین به دنبال تکمیل روشهای اندازهگیری بودند.
امّا پدیدههای مهمّ اواخر سده گذشته چون کشف پرتوایکس، رادیواکتیویته، و نیز تابش جسم سیاه، پدیده فوتوالکتریک، تجزیه خطوط بیناب، ساختمان اتمی، پدیده کامپتون (Compton)، پراش الکترون و... در دو دهه آغاز قرن بیستم، همگی سبب پدیدارشدن ابرهای تیرهای در آسمان فیزیک کلاسیک گشت. هیچیک از این ابرها توسط رویکردهای کلاسیکی محو نمیشد و ایدههای جدیدتری مورد نیاز بود. کلوین (Kelvin) در سال 1279/1900 در مقالهای چنین میگوید: «...زیبایی و پاکی و صراحت نظریههای دینامیکی که میگوید نور و حرارت گونههای حرکت هستند، اکنون با دو ابر تیره پوشیده شده است. ابر نخست این سؤال است: چگونه زمین میتواند در میان محیط الاستیکی، همچون اِتِر (ether) حرکت کند. و ابر دوم شکست دکترین ماکسول - بولتزمن (Boltzman) در مورد همپاری انرژی است که در تمام حالتها تا آن زمان نتایجی موافق با تجربه به دست آمده بود.»(1) با ظهور طرح فرضیه پلانک (Planck) ورود نظریه نسبیت و سپس مکانیک کوانتومی این ابرهای تیره زدوده شدند.
2. 1. مدل اتمی بور
در تداوم تحولات دهه نخست قرن بیستم، در سال 1292/1913، بور مدل کوانتومی اتم هیدروژن را ارائه کرد. مطابق نظر وی برای الکترون مدارهای مجاز خاصی وجود دارد که الکترون در آنها حرکت میکند، و تابش اتمی در فرکانسهای تابشی متناظر با فواصل انرژیهای دو مدار مختلف صورت میگیرد. با طرح مدارهای پایدار الکترونی، بور فرض کرد که گذار بین مدارها به صورت «جهشهای لحظهای» رخ میدهد و انرژی تابشی در این فرآیند به طور ناپیوسته به صورت مضاربی از بستههای انرژی ho ظاهر میشود. التبه در نظر افرادی مانند شرودینگر «فکر جهش کوانتومی چیزی جز خیالبافی نیست.» و سرانجام در بحث خود با بور تأکید میکند که «اگر این جهشهای کوانتومی کذایی ماندنی باشند، من از
این که پایم به مکانیک کوانتومی کشیده شده متأسفم.(2)
در سال 1296/1917 اینشتین در این اندیشه بود که چگونه یک الکترون میداند چه موقع در گذار «خود به خود» - که در مدل اتمی بور وارد و سخن از جهشهای کوانتومی و لحظهای شده بود - تابش کند. بور و دیگران در مقابل این پرسش معتقد بودند چیزی به نام تابش خود به خود وجود ندارد. در عوض آنها با طرح «میدان مجازی» شامل تمام فرکانسهای گذار ممکن این میدان را دلیل کلی گذارهایی دانستند که در نظریه 1917 اینشتین خود به خود فرض شده بود. این گذارها با قوانین احتمالی انجام میشد.(3)
2. 2. مسئله موج - ذره و پیدایش مکانیک موجی
دوبروی در سال 1302/1923 بر اساس تحقیقات خود به این نتیجه رسید که دوگانگی موج - ذرّه را نه تنها به تابش، بلکه به ذرّه نیز باید نسبت داد. وی نتایج نظریه نسبیت خاص اینشتین را با نظریه کوانتومی پلانک ترکیب کرد، و به رابطه معروف خود یعنی hp دست یافت. پیشنهاد دوبروی (De Broglie) این بود که رابطه مذکور برای هر ذرّه در حال حرکت با اندازه حرکت خطی p صادق است و بنابراین، ذرّه از خود خواص موجی نشان میدهد که با طول موج مشخص میشود.
شرودینگر طی نیمه نخست سال 1305/1926 چهار مقاله نوشت که در آنها فرمولبندی دیگری متفاوت با نظریه مکانیک ماتریسی هایزنبرگ ارائه داد. نقطه شروع کار وی معادله معروف کلاسیک حرکت موج بود. این معادله وابستگی فضایی و زمانی موج را بیان میکرد. شرودینگر نظریه خود را برای اتم هیدروژن به کار برد. هدف وی این بود که نشان دهد اعداد کوانتومی ناپیوستهای که بهطور موردی و تصادفی در مدل بور معرفی شدهاند، بهطور طبیعی از معادله وی بهدست میآیند. شرودینگر به نظریه کوانتومی به عنوان یک نظریه موجی مینگریست و تابع موج را مبین ارتعاشات موجود در میدان الکترومغناطیسی میدانست. وی امیدوار بود که بتواند خواص غیرکلاسیک اتمها را با مفاهیم کلاسیک توضیح دهد و مفاهیمی مانند علّیت و موجبیت را که در نظریه کوانتومی از دست رفته بود، مجددا ارزیابی کند. بدین ترتیب، از نظر وی الکترونها مجموعهای از اختلالات موجی در میدان کوانتومی بودند. شرودینگر با ترفند «بسته موج» سعی داشت جلوههای ذرهای را با تصویر موجی توجیه کند. امّا بسته موج به علت گسترشی که در زمان پیدا میکرد، نمیتوانست بیانگرخواص ذرهای باشد. همچنین تابع موج شرودینگر مختلط بود و این امر برای او که میخواست این تابع توصیفی از واقعیت ارائه دهد جالب نبود.
ماکس بورن تعبیر موجی شرودینگر را غیر قابل دفاع خواند و برای اولین بار تعبیری آماری برای تابع موج پیشنهاد کرد. وی برخلاف شرودینگر در جستجوی عنصری از واقعیت فیزیکی برای تابع موج نبود؛ بلکه از نظر وی آنها نمایشگر شناخت احتمالی ما از حالت شیئی فیزیکی هستند. بدین ترتیب، با بازشدن باب عنصرِ احتمال به مکانیک کوانتومی، رابطه ضروری علت و معلول مورد سؤال و تردید قرار گرفت.(4)
2. 3. اصل عدم قطعیت
هایزنبرگ با ارائه مکانیک ماتریسی خود روش قدیمی بور را در توصیف اتم کنار گذاشت و توصیف بر حسب کلیات قابل اندازهگیری را جایگزین آن کرد. هایزنبرگ اذعان کرد که در صورتبندی اصل عدم قطعیت، تحت تأثیر این آموزه اینشتین بوده است که «نظریه حکم میکند که چه چیزی را میتوان مشاهده کرد. وی در این اندیشه که شاید مشاهده ما از مسیر الکترون تقریبی از واقعیت نهایی باشد، به این پرسش میپردازد که، آیا میتوان به کمک مکانیک کوانتومی نشان داد که الکترون تقریبا در کجاست و تقریبا با چه سرعتی در حرکت است؟(5) وی این تقریبها را در قالب «اصل عدم قطعیت» بیان کرد و با ارائه آن بیاعتباری اصل علیت را نتیجه گرفت.(6) در حالی که هایزنبرگ از بیاعتباری قانون علّیت سخن میگفت، باور بور بر تهیبودن قانون علیت بود.(7)
از اصل عدم قطعیت تعابیر متفاوتی صورت گرفته است. برخی عدم قطعیت را ناشی از جهل بشر و عدم معرفت یقینی در سطح کوانتومی میدانند. پلانک معتقد بود که «...ممکن است روزی برسد که ما بتوانیم قانون علیت را در دقیقترین فعالیتهای اتمی درک کنیم. اختلافی که وجود دارد، اختلاف میان طبیعت و اصل علّیت نیست؛ بلکه اختلاف میان تصاویری است که ما از طبیعت پیش خود میسازیم با واقعیتی که در خود طبیعت وجود دارد. تصویری که میسازیم، با نتایجی که از ملاحظات و مشاهدات بهدست میآید توافق کامل ندارد...».(8) برخی دیگر عدم قطعیت را ناشی از محدودیتهای تجربی یا مفهومی میدانند. عدهای دیگر به ویژه پیروان مکتب کپنهاگی آن را به عنوان عدم تعیّن در خود طبیعت میدانند. هایزنبرگ خود در ابتدا معتقد به نوعی اختلال کنترلنشدنی در هنگام اندازهگیری بود. بور عدم امکان اندازهگیری توأم را به دلیل تدارکات تجربی مانعةالجمع میداند. اعتراض عمده بور بر سر این نکته بود که چرا هایزنبرگ دوگانگی موج - ذره را مبنا نگرفته و برای جنبه ذرهای اولویت قائل شده است. پیشنهاد وی «اصل مکملیت» بود. بعدها هر دو به توافق رسیدند که شاید بتوان اصل عدم قطعیت را بیان خاصّی از اصل مکملیت دانست؛ هرچند این سخن نیز مورد مناقشه است.(9)
2. 4. درباره EPR و نامساوی بل
در سال 1314/1935 اینشتین، پودولسکی، و روزِن (Einstein - Poudolsky - Rosen,EPR)، به یاری یک آزمایش فکری مدعی شدند که نظریه کوانتومی توصیف کاملی از واقعیت در اختیار ما قرار نمیدهد.(10) همچنین اینشتین در 1332/1953 استدلال دیگری در مورد ناقصبودن مکانیک کوانتومی عرضه میکرد. وی نشان داد که چون نظریه کوانتومی نمیتواند سیستمهای منفرد را توصیف کند، پس نظریهای ناقص است.
در واکنش به برهان EPR کوششهای زیادی صورت گرفت. بور در همان سال طی نامهای به مجلّه Nature شرط واقعیت فیزیکی را مورد چالش قرار داد و آن را مبهم خواند. این شرط میگوید: شرط کافی برای این که کمیتی متعلق به واقعیت فیزیکی باشد، این است که بدون مختلکردن سیستم ذیربط بتوان مقدار آن را با قطعیت تعیین کرد. این شرط از این رو کافی تلقی شده است که آشکارا ممکن است کمیتی متعلق به واقعیت فیزیکی باشد، ولی ما نتوانیم مقدار آن را بهطور دقیق تعیین کنیم. از نظر بور روش اندازهگیری تأثیر ذاتی و ضروری بر قیودی دارد که کمیتهای فیزیکی مطابق آن تعیین و تعریف شدهاند. چون این قیود (شرایط) باید به عنوان ذاتی هر پدیده که بهطور واضح لفظ «واقعیت فیزیکی» به آن اطلاق میشود، در نظر گرفته شود، نتیجهگیری نویسندگان مذکور (منظور EPR) موجه نیست.(11)
از نظر بور در مکانیک کوانتومی، برخلاف فیزیک کلاسیک، نمیتوان تمایز روشن و صریحی بین دستگاه اندازهگیری و شیء مورد آزمایش قائل شد. بنابراین نوعی وحدت بین این دو موجود است، و این وحدت قابل تجزیه و تحلیل بیشتر نیز نیست. به بیان یامِر (Jammer) این سخن بور، بار دیگر تفکر ارسطویی «ساختار به مفهوم یک کل غیرقابل تحلیل» را که از زمان گالیله و نیوتن به بعد از بین رفته بود، احیاء کرد.(12)
اینشتین معتقد بود که برای گریز از ناقصبودن مکانیک کوانتومی باید لااقل یکی از دو اصل زیر را کنار گذاشت:
الف) اشیای دور از هم، وجود مستقل دارند (اصل جدایی پذیری)؛
ب) دو شیء دور از هم نمیتوانند با سرعتی بیش از سرعت نور روی هم اثر بگذارند، یعنی تأثیر آنی غیرممکن است (اصل موضعیت).(13)
نقض اصل موضعیت با نسبیت خاص تعارض دارد و کنارگذاشتن اصل جداییپذیری مانع قوانین فیزیک و آزمون آنها بهشمار میآید.
قضیه دیگری که ماهیت واقعیت تضادّ بین نگرش کلاسیکی و مفاهیم نظریه کوانتومی را وضوح بیشتری میبخشد، قضیه بل است.(14) بِل در سال 1343/1964 با فرض موضعیت اینشتین نامساوی خود را اثبات کرد. وی همچنین نشان داد که این نامساوی توسط مکانیک کوانتومی نقض میشود. از طرفی، طبیعت پیشبینیهای مکانیک کوانتومی را تأیید میکند؛ پس یکی از فرضهایی که در اثبات نامساوی بهکار رفته غلط است. بل موضعیت را مقصّر دانست. باآزمایشهای متعدّد بر پایه مفاهیم مکانیک کوانتومی، نامساوی بل نقض گردید.(15)
آزمونها تا حدود زیادی به نفع مکانیک کوانتومی و نقض اصل موضعیت انجام شد. در این رابطه خواننده میتواند به مراجع پایان مقاله مراجعه کند. پرسش کنونی این است آیا نقض «اصل موضعیت» به معنای نقض «نسبیت خاص» است؟
2. 5. نظریه متغیرهای نهفته بوهم
چنانچه گفته شد ظهور مکانیک کوانتومی مفاهیم جدیدی را عرضه کرد که با شهود کلاسیکی فیزیک قابل درک نبود. عدم قطعیت، شانس و احتمال را جزو سرشتِ طبیعت دانستن، خوشایند بسیاری از بزرگان فیزیک نبود. از اینرو بر این شدند که نظریههایی با تعبیری جدیدتر بیابند تا دست کم بدعتهای مکانیک کوانتومی را کاهش دهند. نظریه متغیرهای نهانی یا نهفته از این مقوله بود. دیوید بوهم (Bohm) که در سال 1330/1951 کتاب معروف خود نظریه کوانتومی را با تعبیر کپنهاگی منتشر کرده بود، در سال 1331/1952 طی دو مقاله بر اساس موج راهنمای دوبروی، نظریه متغیرهای نهانی را ارائه کرد و در آن متغیر نهانی را موقعیت یا مکان اولیه ذره در نظر گرفت.
دوبروی برخلاف نظریه رایج کوانتومی که تابع موج را توصیف کاملی از سیستم میدانست، نقش حقیقی این تابع موج را هدایت حرکت ذرات در نظر گرفت و آن را «موج راهنما» نامید. بعدها بوهم از لفظ نظریه پتانسیل کوانتومی استفاده کرد. «پتانسیل کوانتومی» یک جمله اضافی است که بوهم به معادله هامیلتون ژاکوبی (Hamilton - Jacobi) اضافه کرد. ادعای وی این بود که این جمله اضافی، معادله کلاسیک را به معادلهای برای توصیف سطوح کوانتومی تبدیل میکند.(16) در نظریه بوهم یک سیستم در هر زمان با یک تابع موج و با مواضع و سرعتهای تمام ذرات توصیف میشود. برای یافتن حالتهای بعدی سیستم، نخست لازم است معادله شرودینگر حل شود تا بهوسیله آن تابع موج در زمانهای بعد بهدست آید. سپس به کمک این تابع موج میتوان یک «نیروی کوانتومی» را محاسبه کرد. این نیرو به دیگر نیروهای کلاسیک وارد بر سیستم اضافه میشود و سپس مسیرهای ذره با قوانین نیوتن محاسبه میشوند.(17)
مدل بوهم با آزمایش EPR مشکلی ندارد. در این مدل در یک سطح زیرین نسبیت خاص میتواند نقض شود، و این غیر موضعیت در سطح زیرین منجر به جداییناپذیری در سطح رویین میشود. کفایت تجربی نظریه بوهم در محدوده غیرنسبیتی با مکانیک کوانتومی یکی است و با مفاهیم کلاسیک سازگارتر است؛ اما فیالواقع از نقض نسبیت نمیتوان در عمل استفاده کرد. در سطح رویین نسبیت حاکم است؛ بنابراین، همانطور که شیمونی (Shimony)میگوید باید در انتظار آزمون قاطعی برای این موضوع بود.(18)
3. در جستجوی رئالیسم علمی
در ادامه بحث ضمن مرور آرای فلسفی مختلف از سوی بانیان نظریه کوانتومی در زمینه واقعیت فیزیکی، تجربه، هدف علم، و علیت با تکیه بر آموزههای رئالیسم علمی به بررسی خواهیم پرداخت و تأثیر این آراء را در رشد و پیشرفت و معقولیت علم روشن خواهیم کرد.
رئالیسم علمی در محوریترین ادعایش میگوید که «واقعیتی مستقل از ذهن و زبان و اعتبارهایی میان آدمیان وجود دارد که در عین استقلال از قوای ادراکی آدمی میتواند احیانا مورد شناسایی واقع شود.»(19) بدین ترتیب، رئالیسم علمی به معنای کل آن، عبارت از این ادعاست که میتوان به شناخت لااقل بخشی از این واقعیت مستقل با بهرهگیری از ابزار علم تجربی نائل آمد. التبه رئالیسم علمی نزد نویسندگان مختلف به معانی متفاوتی به کاررفته است. مثلاً لِپلین (Leplin) ده عنوان به منزله تز رئالیسم علمی مطرح میکند. نکات بارز این ده فرمان چنین است: «بهترین نظریههای علمی موجود، لااقل به نحو تقریبی صادقند؛ «صدق تقریبی یک نظریه، تنها تبیین ممکن برای موفقیت نظریه در پیشبینیهایش است»، و «تاریخ لااقل علوم بلوغیافته حاکی از پیشرفت مداوم - به نحو تقریبی - به سمت توصیف حقیقی جهان طبیعت است». و نیز «هدف علم دستیابی به توصیفی حقیقی و به دور از تأویل از عالم طبیعت است و موفقیت آن نیز میباید به منزله پیشرفت در وصول به این هدف تلقی گردد.»(20)
وجود دیدگاههای متفاوت در میان رئالیستها کار عرضه یک نظریه قابل قبول و مورد توافق در دفاع از رئالیسم را بیش از پیش دشوار ساخته است. معمولاً سه مولفه، رئالیسم علمی را از یکدیگر تفکیک میکند: مؤلفه هستیشناسانه (ontologic)، معرفتشناسانه (epistemologic)، و معناشناسانه (semantic).
رئالیستها از لحاظ هستیشناسانه معتقد به وجود واقعیتی مستقل از ما و نظریههای ما هستند. این بخش از رئالیسم علمی با وجود هویتهای نظری مانند الکترون سر و کار دارد. مؤلفه معرفت شناسانه در مورد ماهیت معرفتی که از رهگذر نظریهها حاصل میگردد بحث میکند: ما برای بقا نیاز به شناخت این جهان و طبیعت اطراف خود داریم. نظریهها دستاورد تلاش ما برای این نوع شناخت است. حال این نظریهها به طور حتم یا صادقند یا کاذب.(21) این بخش از رئالیسم تعیین میکند که آیا معارف بشری یقینی و غیرقابل تردید است یا حدسی و گمانی. بالاخره مؤلفه معناشناسانه به مسائلی همچون صدق و کذب نظریهها و دلالت آنها بر مدلول میپردازد.
در این قسمت برآنیم تا به بررسی دیدگاههای فلسفی بانیان مکانیک کوانتومی با استناد به آموزههای رئالیسم علمی بپردازیم.
3. 1. بررسی و نقد مکتب کپنهاگی
الف) مبانی فلسفی
ارائه تبیینی روشن و واضح از مکتب کپنهاکی که مبتنی بر نظام فلسفی خاصی باشد، به دلیل گفتارهای پراکنده و غیر منسجم و اضعان این مکتب دشوار است. اِستَپ (stapp) و شیمونی معتقدند که در نوشتههای هایزنبرگ و بهویژه در کنار بور تصویر منطقی و صریحی از ساختار این مکتب ارائه نمیشود.(22) آنها معتقد بودند که صرفا باید به تنظیم دادههای حسّی و پیشبینی پدیدهها به مدد فرمالیسم ریاضی اکتفا کرد؛ تنها آنچه قابل مشاهده است واقعیت دارد و از این رو وظیفه فیزیک نیز تنها ربط مشاهدات به یکدیگر است. مثلاً هایزنبرگ معتقد بود که «...هر نظریه خوبی باید مبتنی بر مقادیری باشد که همه مستقیما مشاهدهپذیرند... .»(23) بور هم بر این باور بود که در حوزه مکانیک کوانتومی نباید به دنبال تعبیری تصویرپذیر بود و باید در ارتباط پدیدههای مشاهداتی اکتفا کرد.
بدین ترتیب دیدگاه بانیان مکتب کپنهاگی بسیار به دیدگاههای پوزیتویستها و ابزارانگاران نزدیک است. گروه اخیر معتقد است نظریهها تنها برای پیشبینی پدیدهها ابزارهای موفقی هستند. بر این اساس، هدف علم نیز دیگر توصیف واقعگرایانه جهان نیست. تجربهگرایان منطقی به دلالت همین دیدگاه هدف علم را چیزی جز توضیح پدیدههای مشاهداتی و پیشبینی آنها نمیدانند و واقعیت به معنای امری مستقل از دادههای حسی نزد آنان مهمل و بیمعنی است.
اِستَپ این مکتب را تا حدود زیادی عملگرایانه (Pragmatic) میداند. معیار صدق نظریهها نزد عملگرایان کارآمد بودن آنهاست و این در حالی است که اکثر رئالیستها معیار صدق را «مطابقت» با واقع میدانند.(24) از طرفی بریجمن (Bridgman) که خود از فیزیکدانان همعصر بور و هایزنبرگ بود و در زمره تجربهگرایان منطقی بهشمار میآمد، روش موسوم به عملیاتگرایی (operationalism) را پیشنهاد کرد. سخن وی این بود که علم تجربی مانند فیزیک به جهت اینکه همواره به تجارب جدیدی دست مییابیم، دائما در حال تغییر است؛ بنابراین، درست نیست که مفاهیم را از قبل و مستقل از تجربه تعریف کنیم، بلکه بهترین شیوه برای تعیین مفاهیم، عملیاتگرایی است: «مفهوم، عبارت است از مجموعه عملیات مربوطه.»(25)
نکته دیگر این که اصحاب مکتب کپنهاگی معتقد بودند که زبان مکانیک کلاسیک با زبان مکانیک کوانتومی متفاوت است: «...برای توصیف تدارکات تجربی و نتایج تجربه راهی جز استفاده از زبان فیزیک کلاسیک نداریم»(26) و ما در حال حاضر به هیچوجه نمیدانیم که با چه زبانی باید درباره فرآیندهایی که در داخل اتم رخ میدهند صحبت کرد.
ب) نقد مکتب کپنهاگی
در رابطه با هدف علم چنانچه گفته شد، مکتب کپنهاگی بر این باور است که هدف علم صرفا ارتباط مشاهدات به یکدیگر است. چنین دیدگاهی بسیار شبیه دیدگاه ابزارانگاران است که در زمره ضدّ رئالیستها بهشمار میآیند: «...بخش نظری علم واقعیت را وصف نمیکند. نظریهها به عنوان ابزاری شناخته میشوند که جهت ربطدادن یک مجموعه از وضعیتهای مشاهدهپذیر به مجموعه دیگر طراحی شدهاند.(27)
در مقابل، رئالیستها برای علوم تجربی هم در حوزه مشاهدهپذیرها و هم در قلمرو امور مشاهدهناپذیرها در عرصه طبیعت شأن معرفتشناختی قائلاند. هدف علم و نظریههای علمی نزد آنها توصیف صادق (یا لااقل تقریبا صادق) جهان است.(28) پاپِر (Popper) میگوید: «...آنچه که در علم به انجام میرسانیم به منظور توصیف و تبیین ممکن واقعیت صورت میپذیرد. ما این کار را به کمک نظریههای فرضی خود انجام میدهیم، یعنی نظریههایی که امیدواریم صادق باشند یا به حقیقت نزدیک باشند، اما نمیتوانیم این امر را به نحو مقتضی یا احتمالی محرز گردانیم هرچند که این نظریهها بهترین نظریههایی هستند که ما قادر به تولیدشان بودهایم؛ و بنابراین، آنها را محتملالصدق مینامیم.»(29)
دیدگاه دیگر اصحاب مکتب کپنهاگی این بود که تنها به ربط مشاهدات اکتفا کنیم و در کار علمی خود سخنی فراتر از تجربه نگوییم. چنانچه بخواهیم تنها برای احساسات بلاواسطه خود شأن واقعی قائل شویم و وجود پدیدهها یا جوهر ماورای این احساسات رانفی کنیم، باید تنها اموری را واقعی بدانیم که درون ذهن ماست یعنی تجارب ادراکی؛ و این به خودانگاری (Solipcism) و در نهایت به ایدهآلیسم منجر میشود.(30) بنابراین، اعتقاد به هیچ تجربهگرایی ایستا با رئالیسم قابل جمع نیست.
در تحلیل دیدگاه هایزنبرگ مبنی بر لزوم وابستگی و ابتنای نظریه بر مشاهدهپذیر، پرسش این است: آیا اصولاً امکان این هست که نظریههای آنها تنها بر مشاهدهپذیرها بنا شوند؟ اساسا مشاهده چیست و رابطه آن با نظریه به چه صورت است؟ مرز بین مشاهدهپذیر و مشاهدهناپذیر کدام است؟ پوزیتویستها مشاهدهپذیر را تنها شامل هویاتی که مستقیما با حواس آدمی مشاهده میشود قملداد میکردند. اما علم امروزین شامل احکام بسیاری درباره هویّات و فرآیندهایی است که از دسترس مستقیم حواس آدمی بیرون است. به بیان هَکینگ (Hacking) امروزه آزمایشگران اغلب نسبت به هویاتی که درباره آنها به آزمایش میپردازند واقعگرا هستند.(31) از اینرو کسانی مانند شیپر (Shapere) معتقدند که باید تعریفی از مشاهدهپذیر ارائه داد که چشم (حواس) آدمی یکی از مصادیق آن باشد. وی مشاهدهپذیری را بر اساس اطلاعات رسیده از آن هویت به ما تعریف میکند: × بهطور مستقیم مشاهدهپذیر است اگر:
الف) اطلاعات توسط گیرنده مناسبی دریافت شود (بتواند دریافت شود)؛
ب) آن اطلاعات بهطور مستقیم یعنی بدون تداخل بتواند از هویت × به گیرنده فرستاده شود.(32)
خلاصه این که رئالیستها به این نتیجه میرسند که نمیتوان تمایز قاطعی بین هویت مشاهدهپذیر و مشاهدهناپذیر قائل شد. این تمایز نیز مسبوق به نظریه است و در نتیجه سخن هایزنبرگ از ابتنای نظریه تنها بر مشاهدهپذیرها سخنی مبهم است.
3. 2. اصل علّیت و موجبیّت
3. 2. 1. علّیت
اصل علیت به عنوان قانونی فراگیر از قدیمیترین اصولی است که انسان در تبیین رویدادهای محیط اطراف خود آن را بهکار میگیرد. این اصل زمانهای طولانی اساس تمامی علم ما را نسبت به جهان خارج تشکیل میداده است.
نخستین کسی که بیانی علمیگونه و منظّم از اصل علیت ارائه داد، ارسطو بود. وی برای وقوع رویدادها چهار علّت فاعلی، مادّی، صوری و غایی قائل بود. چنانچه این چهار علت بهطور کامل فراهم میشد وجود معلول یقینا تحقق مییافت.(33)
در تمدن اسلامی ظاهرا امام غزالی اولین کسی بود که از علیت سخن گفت و از این رو آن را بیاعتبار انگاشت که وی اساسا خداوند را تنها علت وقایع میدانست. وی برای هیچیک از وقایع و اسبابهایی که در توالی و تعاقب رویدادها به منزله علل بهشمار میرفتند، اثر علّی قائل نشد. تقریبا همین دیدگاه را بعدها دیوید هیوم فیلسوف انگلیسی دنبال کرد؛ با این تفاوت که هیوم به دلیل نفی علّیت منکر ادلّه اثبات خدا شد، حال آن که غزالی به دلیل اینکه خداوند را علتالعلل وجود همه موجودات میدانست، منکر علیت اشیا شد و از این رو توالی رویدادها را فاقد معنای علیت دانست.(34)
نظریه کوانتومی در نیمه نخست قرن بیستم با بیاعتبارشناختن اصل علیت و معرفی اصل عدم قطعیت به جای آن به تعبیری مدعی صحت عقیده هیوم شد یعنی «آنچه از مشاهده وقایع ملاحظه میشود صرفا تعاقب است و نه علّیت؛ و از این رو هرگونه ادعایی براساس رابطه علّی بین وقایع معتبر نیست.»(35) این نظریه نشان داد که در جهان ذرّات ریز و در محدوده رویدادهایی که مشخصه بزرگی آنها عدد پلانک است علّیت مطلقا اعتبار ندارد.
3. 2. 2. موجبیت (دترمینیسم)
در پاسخ به این پرسش که یک نظریه دترمینیستی چگونه نظریهای است، پاپِر صورتبندی دترمینیسم فیزیکی را به صورت زیر بیان میدارد: «منظور از دترمینیسم این است که اطلاع دقیق از حالت فعلی یک سیستم فیزیکی، برای پیشبینی آینده آن کفایت میکند.»(36)
با ظهور مکانیک کوانتومی این اندیشه رایج شد که مکانیک نیوتنی یک مدل ایدهآل و دترمینیستی است. اگر در زمان استیلای فیزیک نیوتنی ـ دورهای که اکثر فیزکدانان به دترمینیسم فیزیک اعتقاد داشتند ـ کسی به عدم دترمینیسم کسی بود به تاریکاندیشی محکوم میگردید، پس از سیطره مکانیک کوانتومی بر جهان فیزیکی بعکس فیزیکدانان بزرگی چون اینشتین که سودای نظریهای دترمینیستی در سر داشتند، واپسگرا خوانده شدند. فریاد بنیادگذاران تعبیر کپنهاگی این بود که دترمینیسم را باید کنار گذاشت. در این میان بور وضعیت خاصی داشت، زیرا وی حتّی قبل از ظهور مکانیک کوانتومی جدید دترمینیسم را مورد تردید قرار داده بود.
در مورد مکانیک کلاسیک هرچند در قرن نوزدهم قوانین آماری کاملاً متداول بود، اما اغلب فیزیکدانان آن دوره این نوع قوانین را نشانهای بر فقدان دترمینیسم در قوانین اساسی طبیعت نمیدانستند؛ بلکه فرض آنها این بود که قوانین آماری یا به علت راحتی کار و یا به واسطه وجود نداشتن دانش کافی برای توضیح یک موقعیت ویژه به شیوهای جبری (دترمینیستی) تدوین میشوند.(37) از سوی دیگر، برخی بر این باورند که ما هیچ نظریه دترمینیستی نداریم، زیرا به معرفت یقینی دسترسی نداریم. از نظر فیلسوفانی چون پاپر، حتی مکانیک نیوتنی نیز یک نظریه غیردترمینیستی است.(38) این نظریه نیز مانند تمام نظریههای دیگر به عنوان یک مدل تلقی میشود، و نمیتوان ادعا کرد طبیعت کلاسیک «دقیقا» همان چیزی است که پیشبینیهای مکانیک کلاسیک میگوید.
اما به معنای دیگر نظریهای مثل مکانیک کلاسیک، یک نظریه دترمینیستی است: «مکانیک کلاسیک با حالتهای فیزیکیای ارتباط دارد که برحسب حالت مکانیکی مشخص میشوند.»(39) میتوان یک نظریه را از جهت ساختار منطقیاش دترمینیستی دانست، از اینرو مکانیک کلاسیک نسبت به تعریف نظری حالت مکانیکی بیشک نظریهای دترمینیستی است.
بدین ترتیب چون نظریههای ما کامل نیستند، در عمل نظریه دترمینیستی نداریم؛ اما از جهت ساختار منطقی نظریهای مثل مکانیک کلاسیک دترمینیستی است. اکنون بدین پرسش پاسخ باید گفت که آیا در مورد مکانیک کوانتومی باید قبول کرد که عدم دترمینیسم حاکم است، و یا این که باید به دنبال نظریهای دترمینیستی بود. اگر بخواهیم رهیافت اول را دنبال کنیم، باید به این پرسش پاسخ بگوییم که آیا چنین راه حلّی در تضاد با مسائل دیگر است یا نه. در این رابطه مسئله آزادی اراده و دترمینیسم را در نظر میگیریم.
کسانی معتقد بودند چنانچه تمامی گذشته و آینده جهان در مقطع زمانی خاصی قابل تشخیص باشد، آنگاه «اختیار» معنایی ندارد و اراده آزادپنداری بیهوده است. اما به نظر میرسد که دارای اختیار باشیم؛ ما میتوانیم تصمیم بگیریم. بنابراین، برای حفظ «اختیار» لازم است غیر دترمینیستیبودن فیزیک جدید را جدّی تلقی کنیم. در دترمینیسم کامل فیزیک جایی برای مداخله از بیرون وجود ندارد. هرچه در عالم رخ میدهد، از پیش تعیین شده است. بنابراین، آمال و آرزوها و اندیشههای ما تأثیری بر جهان فیزیکی نخواهند داشت. این فرض که جهان یک سیستم بسته فیزیکی است به این معنا که در این جهان تنها هویات فیزیکی مثل اتمها و ذرات بنیادی و یا نیروهای فیزیکی یا میدانهای نیرو وجود دارند که با هم برهمکنش دارند و چیزی بیرون از مجموعه بسته برهمکنش وجود ندارد، خود کابوس دترمینیسم را به وجود میآورد.(40)
اگر دترمینیسم مطلق درست باشد آنگاه تمام جهان، ارگانیسمها و... همانند ساعت بیعیب کار میکنند و از طرفی اگر ما عدم دترمینیستی که افرادی چون هایزنبرگ بدان معتقدند قبول کنیم، آنگاه شانس محض نقشی اصلی را در جهان فیزیکی بازی خواهند کرد. اما آیا شانس محض واقعا مناسبتر از دیرمینیسم است؟
پاسخ این پرسش منفی است، چنانچه کارناپ میگوید: «بدون نظم عالی که الزاما به مفهومی قوی جبری نیست بلکه میتواند از نوع ضعیفتر باشد، به هیچ وجه ممکن نیست انتخابی آزاد صورت پذیرد، انتخاب متضمن ارجحیت عمومی یک شیوه عمل بر دیگری است. اگر عواقب اعمال مختلف را نتوان پیشبینی کرد، چگونه ممکن است انتخابی به عمل آورد؟ حتی سادهترین انتخابها بستگی به پیشبینی عواقب ممکن دارد.»(41) بنابراین دترمینیسم منافی آزادی اراده نیست.
در رابطه با دترمینیسم و علیت، گفتیم که علیت در موارد عدم قطعیت، جهش کوانتومی و مدل اتمی بور مورد مناقشه قرار گرفت. هایزنبرگ در تعبیر روابط عدم قطعیت خود طرد علیت را نتیجه گرفت. اما این نتیجهگیری را درست نمیدانند؛ زیرا، اولاً «...روابط عدم قطعیت از ملاحظه حقایق تجربی اندازهگیری به دست نمیآیند، بلکه صرفا پیامدهایی از فرضهای بنیادی نظریه کوانتومی به شمار میروند. ثانیا، روابط عدم قطعیت مربوط به حوزه معرفتشناختی است؛ اما بحث در مورد وجود علیت، مربوط به حوزه هستیشناسی است، و از این که در حوزه معرفتشناختی قادر به پیشبینی دقیق نیستیم به عبارتی در حوزه معرفتشناسی دترمینیسم نداریم - نمیتوان نتیجه گرفت که در حوزه هستیشناسی علّیتی در کار نیست.»(42) پاپِر نیز به این نکته اشاره میکند و با تفاوت قائلشدن بین دترمینیسم فیزیکی و فلسفی اذعان میدارد: «تزِ دترمینیسم فلسفی به این معنا که «معلولهای شبیه هم علتهای یکسان دارند» یا «هر حادثه علتی دارد» آنقدر مبهم است که حتی با فقدان دترمینیسم فیزیکی نیز سازگار است.»(43)
4. نتیجه
1 - نظریه کوانتومی قدیم به منزله دیدگاهی رقیب برای نظریه کلاسیک تا مدتی با واکنش منفی فیزیکدانان روبرو گردید. با ظهور نظریه نوین کوانتومی، تعبیر کپنهاگی به نظریه کوانتومی انسجام بخشید و سبب شد که فیزیکدانان از دیدگاهی جدید (هرچند غریب و دور از ذهن) به طبیعت نظر کنند.
2 - هواداران مکتب کپنهاگی همواره تأکید داشتهاند که زبان مکانیک کوانتومی با زبان و ادبیات مکانیک کلاسیک که زبان روزمره علمی است تفاوت دارد؛ اما برای بیان آزمایشهای خود مجبوریم از مفاهیم کلاسیک بهره ببریم، چون زبان کوانتومی غیرقابل فهم است.
3 - مسائلی که مکانیک کوانتومی برای پاسخ گفتن به آنها به وجود آمد، مسائلی آماریاند. پرسشهای آماری ذاتا پاسخهای آماری میطلبد؛ بنابراین، مکانیک کوانتومی باید یک نظریه آماری باشد؛ ولی طرفداران مکتب کپنهاگی بر بهکارگیری آن در مورد تک ذرّات نیز تأکید میورزیدند.
4 - برهان EPR منجر به ارائه نامساوی بِل گردید. مکانیک کوانتومی نامساوی بِل را نقض کرد و اصل موضعیت اینشتین مورد چالش قرار گرفت. آزمونها نیز تا حدود زیادی به نفع مکانیک کوانتومی و نقض اصل موضعیت انجام شد. کسانی مانند بالنتین (Ballenteine) و شیمونی نقض موضعیت را به معنای نقض نسبیت تعبیر نکردند، بلکه ایده همزیستی مسالمتآمیز مکانیک کوانتومی و نسبیت خاص را در پیش گرفتند. سخن طرفداران این تعبیر این است که نوع کنش از راه دور در اینجا با کنش از راه دور نیوتنی تفاوت دارد. در اینجا نیز دوباره زبان کوانتومی با زبان کلاسیک تفاوت دارد. مکانیسم این نوع برهمکنش مشخص نیست. این اطلاعات طی چه مکانیسمی منتقل میشوند؟ این پرسشها هنوز بیپاسخ است.
5 - این که مکانیک کوانتومی نظریهای غیردترمینیستی است، به معنای طرد علیت نیست. اکنون این پرسش مطرح است که آیا باید همین نظریه غیردترمینیستی کوانتومی را پذیرفت یا به دنبال نظریهای مثل نظریه مکانیک کوانتومی بوهم بود. دیدیم که دترمینیسم با آزادی اراده نیز مشکل ندارد. لذا اکنون دو نظریه رقیب داریم. این دو نظریه از حیث کفایت تجربی در حوزه غیر نسبیتی یکساناند. پس برای انتخاب معقول باید معیارهای دیگری را نیز در نظر گرفت.
6 - نظریه مکانیک کوانتومی سنتی (استاندارد)، با شهود کلاسیک ما نمیخواند و نوعی گسست بین مفاهیم کلاسیک و مفاهیم کوانتومی دیده میشود. اما با وجود این، به خوبی پدیدهها را پیشبینی میکند. از طرفی نظریه بوهم با مفاهیم کلاسیک تا حدودی زیاد سازگار است و از نظر کفایت تجربی در حوزه غیرنسبیتی با مکانیک کوانتومی سنتی یکسان است؛ ولی پیچیدگی آن بیشتر است و گفته میشود که بهکارگیری آن در حوزه نسبیتی با مشکلاتی همراه است.(44) برخی آزمایشها، مثل اثر بوهم - آهارونوف، نیز در این مدل به زیبایی توضیح داده میشود که توضیح قابل فهمی در مدل سنتی برای آن وجود ندارد. بنابراین، از حیث قدرت رهنمونی نیز درخور توجه است. بدین ترتیب نظریه رقیب مدل سنتی را باید جدی گرفت؛ زیرا از یک طرف ممکن است ما را به سمت پیشبینیهای جدید رهنمون گردد، و از طرف دیگر نظریههای رقیب نقاط ضعف و قوت یکدیگر را آشکار کنند.
7 - امروزه میتوان حدس زد که علم در تکاپوی توجیه «توصیف» یک هستی زیبا و ساده است، و نیز به سمت یک اندیشه بزرگ در حرکت است. اندیشهای که در آن شاید «وحدت طبیعت» از «وحدت بشریت» سخن بگوید.
منابع و پی نوشت ها
______________________________
,.oC lliH-warG cM ,scisyhP nredoM ot noitcudortnI ,repooC .N.J dna ,dranneK .H.E ;reymthciR .K.F .1 .)9691( ,34.P ,noitidE htxiS
2. ورنر هایزنبرگ، جزء و کّل، ترجمه معصومی همدانی، مرکز نشر دانشگاهی، تهران (1969).
,sserP ytisrevinU drofxO ,nietsniE treblA fo efiL eht dna ecneicS eht :droL eht si eltbuS ,siaP .A .2 .)2891(
.)2991( ,sserP ytisrevinU drofxO ,yroehT mutnauQ fo gninaeM ehT ,ttoggaB .J .3
5. هایزنبرگ، پیشین.
6. ر.ک: مهدی گلشنی، تحلیلی از دیدگاههای فلسفی فیزیکدانان معاصر، مرکز نشر فرهنگی مشرق (1374).
7. هایزنبرگ، پیشین و نیز مهدی گلشنی، پیشین.
8. ماکس پلانک، علم به کجا میرود؟ ترجمه احمد آرام، شرکت سهامی انتشار، تهران (1374).
.)2991( 7441-6341 .PP ,21 .oN .221 .loV ;"syhP" .dnuoF ,ahtraP .G .4
.)5391(087-777 .PP ,74 .loV ,.veR ."syhP" ,nesoR .N dna ,ykslodoP .B ;nietsniE .A .5
.)5391(56 .P ,631 .loV ,"erutaN" ,rhoB .N .6
.)4791( snoS and yeliW nhoJ ,scinahceM mutnauQ fo yhposolihP ehT ,remmaJ .H .7
13. گلشنی، پیشین، و نیز
P.A. Schilpp, (editor); A. Einstein: Philosopher-Scientist, Lassalle. III, Open Court (1969).
ytisrevinU egdirbmaC ,scinahceM mutnauQ ni elbakaepsnU dna elbakaepS ;).de( ,lleB .J ,lleB .J .8 .)7891(12-41 .PP ,sserP
.091-981 .PP ,8991 hcraM ,893 .loV ,"erutaN" ,tcepsA .A .9
.)2891 yluJ(49-19 .PP ,94 .loV .tteL .veR ,"syhP" ,regoR .G dna ,reignarG .P ;tcepsA .A
sserP ytisrevinU lleW kcalB ,noigileR weN dna scisyhP weN :dlroW smhoB divaD ,eprahS .J .K .10 .)3991(
17. ی. اسکوایرز، اسرار جهان کوانتومی، ترجمه سیدیعقوبی، سید کمالالدین، انتشارات سروش، تهران(1376).
.PP ,sserP ytisrevinU egdirbmaC ,II .loV ,weiV droW citsilarutaN a rof hcraeS ,ynomihS .A .11 .)3991(781-171
:دینیبب زین و.67-26 .PP ,I .loV ,.dibI ,ynomihS
.)4891(7-1 .PP ,sserP ainrofilaC fo ytisrevinU ,noitcudortnI ,msilaeR cifitneicS ,nilpeL .J .12
20. پیشین.
21. علی پایا، رئالیسم علمی چیست؟، در دست چاپ.
.)2791(6111-8901 .PP ,04 .loV ."syhP" .J .mA ;ppatS .H .13
23. هایزنبرگ، پیشین.
.ticpO ,ppatS .H .14
.)1991( 86-75 .PP ,ecneicS fo yhposolihP ehT ,).sde( la te .N.R ,dyoB ni ,namgdirB .P .15
26. مهدی گلشنی، پیشین.
27. آلن. ف. چالمرز، چیستی علم: درآمدی بر مکاتب علم شناسی فلسفی، ترجمه سعید زیبا کلام، انتشارات علمی و فرهنگی (1374).
28. علی پایا، پیشین.
29. علی پایا، دفاع ابزار انگارانه از رئالیسم علمی، در دست چاپ.
.)1991(55-73 .PP ,ecneicS fo yhposolihP ehT ,).sde( la te .N.R ,dyoB ni ,kcilhcS .M .16
.)4891(271-451 .PP ,sserP ainrofilaC fo ytisrevinU ,).de( nilpeL ,msilaeR cifitneicS nI ,gnikcaH .I .17
.)2891( 525-584 .PP ,94 .loV ,"ecneicS fo yhposolihP" ,erepahS .D .18
33. اسکوایرز، پیشین.
34. همان.
35. همان.
36. مهدی گلشنی، پیشین.
37. رودلف کارناپ، مقدمهای بر فلسفه علم، ترجمه یوسف عفیفی، انتشارات نیلوفر (1373).
.)2891( ,msinimretednI rof tnemugrA nA :esrevinU nepO ehT ,reppoP .R.K .19
39. ارنست ناگِل، سرشت علّی نظریه فیزیک جدید، ترجمه فریبرز مجیدی، "دانشمند"، ویژهنامه 45 و 46 (1370).
notecnirP sreppoP ,).de( .D ,relliM ni ,modeerF namuH dna msinimretednI ,reppoP .R .K .20 ,snoitceleS.)5891( 462-742 .PP ,sserP ytisrevinU
.dibI ,reppoP .21
42. ناگل، پیشین.
.dibI ,reppoP .22
.)3991( ,21 retpahC ,sserP ytisrevinU egdirbmaC ,noitoM fo yroehT mutnauQ ehT ,dnalloH .23