سرگذشت کوانتوم
مقدمه
جي . رابرت . اوپنهايمر در كتاب علم و فرزانگي در رابطه با سرگذشت كوانتوم چنين مي گويد : « شايد هرگز تمامي تاريخ اين حادثه روايت نشود . براي عرضه كردن آن هنري به آن اندازه توانا لازم است كه براي روايت كردن سرگذشت اوديپوس يا كرامول ضرورت داشته است ، ولي اين حادثه در قلمروي چندان دور از تجربه هاي روزانه ي ما صورت پذيرفته است كه كم تر احتمال آن مي رود كه شاعر يا مورخي از آن با خبر شود . »
اين داستان ، سرگذشت انقلابي پر تلاطم است ؛ سرگذشت فروپاشي و انقراض فيزيكي از خود راضي است كه ساليان دراز بر حوزه اي محدود فرمان رانده بود و سرگذشت دوران فطرتي است كه نابودي اش را از پيش تناقضات دروني اش رقم زده بودند ، و سرانجام سرگذشت ظهور توفان آساي نظامي از هفت آب گذشته يعني مكانيك كوانتومي است .
درآمد
در آزمايشگاهي كاملاً تاريك ، ماشيني الكتريكي قرار گرفته است و روي آن دو كره ي فلزي سوار شده است . اين همان ماشين متعارف ايجاد جرقه هاي الكتريكي است كه زائده اي كوچك هم بر آن اضافه شده است .دو صفحه ي فلزي با ميله هاي رساناي باريكي به اين كره ها متصل شده اند .
در روي ميز ديگر ، حلقه ي ساده ي تقريباً از سيمي سخت و محكم بر پايه اي عايق سوار شده است . از نظر آزمايشگر شكاف كوچكي كه در اين حلقه است چزء اصلي دستگاه به شمار مي آيد . اگر درست حدس زده باشد ، در همين جا ست كه راز از پرده بيرون خواهد افتاد .
همه چيز آماده است ، آزمايشگر كليدي را وصل مي كند تا جرقه ها با سر و صدا بين دو كره رد و بدل شوند . او از جرقه ها روي بر مي گرداند و مدتي منتظر مي ماند تا چشمش به تاريكي عادت كند . آيا اين كه او مي بيند شكاف حلقه از فروغ ضعيفي پر شده است حقيقت دارد يا تصوري بيش نيست ؟ پاسخ دادن به اين پرسش آسان نيست . ممكن است فقط بازتاب نوري باشد . به آرامي پيچي را كه دو سر حلقه را به هم نزديك مي كند مي چرخاند . با باريك تر شدن شكاف ، فروغ درخشان تر مي شود . باز هم دوسر حلقه را به هم نزديك تر مي كند تا سرانجام تقريباً با هم تماس پيدا مي كنند . حال ديگر ترديدي باقي نمانده است .
به همين سادگي بود كه آدمي براي نخستين بار زيركانه به وجود سيگنال راديويي پي برد .
اين واقعه در سال 1887 روي داد و آزمايشگر ، يك فيزيكدان برجسته ي آلماني بود به نام هاينريش هرتز .
ارزش اقتصادي اين كشف بي اندازه بود . پس چرا انسان قابلي چون هرتز امتياز هاي بهره برداري از آن را براي ماركوني واگذاشت ؟
چيزي كه هرتز را به انجام آزمايش هاي دوران سازش واداشت ، به هيچ روي فكر ابداع چيزي عملي چون تلگراف راديويي ( تلگراف بي سيم ) نبود . شايد تلگراف راديويي هم مهم ترين حاصل اين آزمايش ها به شمار نمي رفت . هرتز سدي را مي شكست كه مدتي مديد دانشمندان را از پيشرفت بازداشته بود : آزمون درستي نظريه اي رياضي كه به نور ، الكتريسيته و مغناطيس مربوط مي شد و سه سال پيش تر از سوي جيمز كلرك ماكسول ، فيزيكدان اسكاتلندي ، مطرح شده بود . و ستايش اين آزمايش از سوي همگان به دليل اين بود كه هرتز توانسته بود اين واقعيت را به طريق تجربي اثبات كند . اما مقدر بود كه اين پديده ي ظاهراً پيش پا افتاده و بي اهميت ، در دست اينشتين نقش خطيري در انقلاب كوانتومي بازي كند .
براي آن كه ارزش كار ماكسول و هرتز و تمامي سرگذشت كوانتوم را بفهميم ، بايد نخست نگاهي كوتاه به بعضي از نظريه هايي بپردازيم كه آدمي درباره ي نور پرداخته است . گرچه در دوران معاصر ، دانشمندان يهودي برجسته اي وجود داشته اند ، ولي حكماي عبراني باستان مايه ي چنداني در پژوهش علمي از خود نشان ندادند . ايشان با اداي اين گفته كه " و خدا گفت نور باشد ؛ و نور شد " ، از كنار مسئله ي نور به سرعت گذشتند تا به مسائل مهم تري بپردازند . نور در نزد آن ها چيزي بيش از ضد تاريكي ، و شرطي براي توانايي ديدن نبود .
اما يونانيان با شم علمي قوي تري ، ايده ي نويني را با اهميت بسيار مطرح كردند . آنان درك كردند كه بايد چيزي وجود داشته باشد كه در فاصله ي ميان چشمان ما ، چيز هايي كه مي بينيم ، و چراغ هايي كه آن ها را مي افروزند ، پلي ارتباطي برقرار كند . لذا به نور واقعيتي عيني بخشيدند و به مطالعه اش برخاستند ونظريه هايي پيرامون آن پرداختند . هنگامي كه دانشمند امروزي از نور سخن مي گويد يك چنين چيزي در ذهن خود دارد . تمايز ميان صرف قدرت ديدن ، و نور عيني تمايزي مهم است ، درست مانند تمايزي احساسي كه از اصابت سنگ به آدمي دست مي دهد و خود سنگ كه فضا را مي پيمايد تا به هدف اصابت كند .
متأسفانه ، يونانيان پس از آغازي چنين درخشان ، درگير نظريه هاي متضاد شدند . يكي از اين نظريه ها مي گفت نور چيزي است كه مانند آبي كه از مجرايي تنگ بيرون مي آيد ، از چشم ها جريان پيدا مي كند . بر پايه ي اين ايده ، وقتي يك شيء را مي بينيم كه اين جريان نور را به سويش متوجه كنيم تا با آن برخورد كند ؛ همان طور كه مثلاً يك نابينا با پيش بردن دست ها و لمس كردن چيزي ، آن چيز را « مي بيند » . اين نظريه اين نكته را توضيح مي دهد كه هرچيز را تنها هنگامي مي بينيم كه روبه رويمان باشد ، و نيز اين كه با چشمان بسته نمي توانيم ببينيم ؛ اما نمي تواند توضيح دهد كه مثلاً چرا در تاريكي نمي توانيم ببينيم . در گيرودار پاسخ گويي به اين ايراد ها ، افلاطون فيلسوف نظريه اي پرداخت كه بي گمان ، در فراواني ساز و كارهاي زائد ، بي همتاست . او برهم كنشي سه گانه ميان سه جريان مختلف قائل بود ، يكي از چشمان ، يكي از آن چه ديده مي شود ، و يكي از چراغي كه آن را روشن مي كند ! مشكل افلاطون در كج نهادن خشت اول بود . بر مبناي ايده هاي جديد ، هر شيء به اين علت ديده مي شود كه نور از آن به چشم ما وارد مي شود نه اين كه از چشمان خارج شود ، و جالب اين جاست كه اين نكته ، يكصد سال پيش از افلاطون ، از جانب فيثاغورث بزرگ ، با قوت تمام مطرح شده بود . نظريه ي فيثاغورثي ساده است . بنابراين نظريه ، نور چيزي است كه كه از هر جسم درخشاني در تمام جهات جريان پيدا مي كند و پخش مي شود ، فقط در برابر موانع فوراً به عقب برمي گردد . اگر نور ، سرانجام به طور تصادفي وارد چشمان شود ، در ما احساس ديدن چيزي را به وجود مي آورد كه نور در واپسين مرحله از روي آن جهيده است ...

لذات معنوي در جهان بشريت دشوار است ، ما مي توانيم روح خود را با تفکر در باب شخصيتي بر جسته و بزرگوار ، همچون کپلر ، تسکين دهيم و تسلي خاطري حاصل نماييم. کپلر در عصري مي زيست که هنوز فکر از قوانين طبيعت اطلاعي نداشت، و اصولا معلوم نبود که چنين قوانيني وجود داشته باشد ولي وي با ايمان قاطع به اين نکته که طبيعت و نمودهاي آن هم پيرو قواعد و قوانين ثابتي مي باشد ده ها سال از عمر خود را با ثبات و بردباري تام صرف پژوهش و اجراي تجربياتي درباره ي حرکت سيلرات و قوانين رياضي صرف مربوط با اين حرکات نمود. در آن زمان هيچ کس از وي حمايت نمي کرد ، عده ي کساني هم که قادر به درک و فهم تتبعات وي بودند شايد از چند نفر تجاوز نمي کرد . اگر بخواهيم از وي به نحوي شايسته تجليل کنيم و به عظمت کارهايش پي ببريم ، نخست لازم است چشم اندازي روشن از مسئله ي دشواري که وي با آن مواجه بوده و مراحلي را که براي حل آن پيموده است در نظر قرار دهيم.. نظريات کوپرنيک (copernicus) دانشمندان را متوجه اين واقعيت ساخته است که بهترين راه درک حرکات ظاهري سيارات در آسمان آن است که فرض کنيم که خورشيد ساکن است و سيارات به دور آن چرخش مي کنند. اگر سيارات به روي دايره هايي بطور يکنواخت حول خورشيد دوران مي کردند ، کشف اين که اين سيارات از روي کره ي زمين چگونه بايد به نظر برسند کاري نسبتا آسان بود . ولي چون حالت حرکتي سيارات وضع ديگري ، به مراتب پيچيده تر از اين وضع ، داشت ، لاجرم بيان و توصيف دقيق حرکت نيز امري بس دشوار مي نمود . نخست لازم بود که وضع اين حرکات با روش اختباري (empirical) از روي رصد تيکوبراهه تعيين شود چه تنها پس از اين مرحله بود که بحث و پژوهش
در باب کشف قوانيني که بتواند اين حرکات را توجيه کند امکان پذير مي گشت.
که سهمش در توسعه و پيشرفت علم در مغرب زمين و رهايي افکار از قيود و زنجيرهاي محافل ديني ، از هر دانشمند ديگري بيشتر است.گرچه بعضي از حکماي کلاسيک يونان به اين نظريه که زمين مرکز عالم نيست ايمان و اعتقاد راسخ داشتند ليکن چنين توجيه و تعبيري از جهان هيچگاه رسما مورد شناسايي و قبول قرار نگرفت. ارسطو و مکتب منجمان يوناني کماکان پيرو مفهوم مرکزيت زمين بودند و ندرتا کسي را ياراي آن بود که در اين نظريه ترديد کند . پي بردن به مفهوم مرکزيت خورشيد و بيان مستدل و صريح برتري و رجحان آن بر نظريه ي کهن ، مستلزم وسعت فکر و بينش کامل و همچنين تسلط بر مطالب و مسائل نجومي بود و اين همه فضايل درآن روزگاران به ندرت در فردي جمع مي شد . اين کار برجسته ي کوپرنيک ، نه فقط راه را براي نجوم جديد هموار ساخت بلکه موجب آن شد که در طرز تفکر بشر نسبت به گيتي و نظام آن نيز تغييراتي اساسي حاصل گردد. پس از آنکه بشر پي برد که زمين مرکز عالم نبوده و سياره ي ناچيزي بيش نيست ، بنيان تصورات بيهوده و موهوم درباره ي ارزش و اهميت فوق العاده ي خود بشر نيز بي اعتبار گشت. بدين ترتيب کوپرنيک در پرتو کار برجسته و عظمت شخصيت خود فروتني و تواضع به بشر آموخت. هيچ ملتي نمي تواند چنين مردي را تنها متعلق به خود بداند و از اينکه او را در دامان خود پرورش داه است به خويشتن ببالد زيرا غرور ملي در برابر ارزشي که عالم بشريت براي مردي چون کوپرنيک با آن همه آزادمنشي و آزادفکري ذاتي قائل است ذره اي است که در حساب نيايد.
اعتقاد به وجود يک جهان خارجي مستقل از شخصي که آن را درک مي کند پايه ي تمام علوم طبيعي است . ولي از آنجا که ادراک حسي فقط بطور غير مستقيم اطلاعاتي از اين جهان خارجي يا واقعيت فيزيکي به ما مي دهد لهذا اين واقعيت فيزيکي را تنها بايد از راه تجسس به دست آورد. از اين جا معلوم مي شود که مفهوماتي که از واقعيت فيزيکي براي ما حاصل مي شود هيچگاه به مرحله ي نهايي نخواهد رسيد بلکه بايد همواره آماده ي تغيير و تعويض اين مفهومات، که همان اصول موضوعه ي اوليه ي علم فيزيک است باشيم تا بتوانيم واقعيت هاي مشهود را هر چه دقيقتر و کاملتر و منطقي تر مورد تتبع و تحليل قرار دهيم. نظري به تاريخ علم فيزيک نشان مي دهد که در طي ادوار و قرون چه تغييرات شگرفي در آن به وقوع پيوسته و در راه بسط و گسترش آن چه مراحل دشواري پيموده شده است. از آن زمان که نيوتن فيزيک نظري را پي ريزي کرد، بزرگترين تغييري که در اصول اوليه ي فيزيک روي داده نظراتي است که به وسيله ي فاراده و مکسول در باب پديده ي برقاطيس عرضه شده است. بنابر اصول نيوتني حقيقت فيزيکي با مفهومات فضا زمان نقطه ي مادي و نيرو مشخص مي گردد. حوادث فيزيکي از نظر نيوتن به صورت حرکاتي از نقاط مادي در فضا تلقي مي شوند و اين حرکات تابع قوانين ثابتي هستند. نقطه ي مادي تنها شکلي است که با آن مي توان واقعيت را هنگام بحث در تغييراتي که در آن صورت مي گيرد نمايش داد. و اين تنها وسيله ي نمايش امر واقع است تا آن حد که اين امر واقع قابل تغيير باشد. واضح است که مفهوم نقطه ي مادي از جسم محسوس برخاسته است، و پس از انتزاع کليه ي خواص انبساط، شکل، جهت در فضا،و خصوصيت هاي دروني اين اجسام که فقط و فقط خاصيت و جبر حرکت انتقالي و مفهوم قوه براي آنها مانده است به دست مي آيد. اجسام مادي را که از جنبه ي ذهني موجد پيدايش تصور نقطه ي مادي براي ما شده اند، اکنون، مي توان به عنوان مجموعه اي از نقاط مادي تلقي کرد. ضمنا بايد خاطر نشان ساخت که اساس اين طرح نظري جنبه ي اتمي و مکانيکي دارد. هر حادثه اي را مي بايست صرفا از جنبه ي مکانيکي يعني به عنوان حرکات نقاط مادي، بر طبق قانون حرکت نيوتن تعريف و توصيف نمود. نارساترين و غير موجه ترين سيماي اين دستگاه، صرف نظر از اشکالاتي که با مفهوم فضاي مطلق ملازمه دارد، و اخيرا، يک بار ديگر، پيدا شده در تعريفي است که براي نور قائل شده و به پيروي ار اصول کلي، آن را هم متشکل از نقاط مادي دانسته است. حتي در همان عصر نيوتن هم در باب ايت سوال که ( پس از جذب نور اين نقاط مادي سازنده ي نور چه مي شوند) مباحثات زيادي به عمل آمد. از اين گذشته در کار آوردن نقاط مادي داراي خصوصيات کاملا متفاوت، که آنها را به صورت فرض مسلمي براي نشان دادن جرم وزن دار و نور قبول کرده اند، اصولا منطقي به نظر نمي رسد. بعدها ذرات الکتريکي نيز به اينها علاوه شد و نوع سومي با خصوصيات ديگر در کار آمد. علاوه بر آن نقطه ي ضعف ديگري هم در پيش بود، و آن اينکه نيروهاي عملي متقابلي که معرف و مشخص حوادث هستند، لزوما به صورتي کاملا دلبخواه و اختياري در نظر گرفته مي شد. با آنکه چنين تصوري از واقعيت در بسياري موارد، براي توجيه امور قانع کننده به نظر مي رسيد ولي آيا چه شد که دانشمندان ناگزير از آن صرف نظر کرده اند؟




انسانی که بار باید و نبایدهای نیاکانش را بر دوش می کشد شیر انسانی است که به ارزش های تاکنونی نه می گوید و « کودک بی گناهی است و فراموشی .آغاز نو. یک بازی ٍ چرخی است که خود می چرخد حرکتی است آغازین و آری گفتنی است مقدس ». افلاطون بر آن بود که آغاز گاه فلسفه حیرت است و ما می دا نیم که شگفتی و حیرت وقتی بر ما عارض می شود که پرسشی که پاسخ آن از پیش مفروض نیست ٍهمچون یک راز فراپیش ما قد علم کند که شاید همه معلومات و مسلمات پیشین را که ما به چشم ملک و دارایی به آنها نگریسته ایم ٍدر معرض شک و پرسش و فروپاشی قرار دهد.
: «ما تنها وقتی می توانیم تفکر را بیاموزیم که از بن و بنیاد از آموختن آنچه تا کنون تفکرش خوانده اند دور شده باشیم ».در جای دیگر از همین کتاب هایدگر می گوید : آنچه در خور تفکر است ٍ اندیشیدنی ترین چیزها و اندیشیدنی چیزها آن چیزی است که تا کنون به اندیشه در نیامده است. بر حسب نتیجه ای که گرفته ایم نتیجه ای که هر کس خود باید با مراجعه مستقیم به کتاب بگیرد ٍ آنقدر توانیم گفت که مقصود هایدگر آن نیست که هر فکر عجیب و غریبی صرفا از آن رو که فکری تازه و بی سابقه است ٍ تفکری فلسفی است .اینکه مردم و حتی برخی از روانشناسان و جامعه شناسان ما هر گونه خیال پردازی یا گفته و اندیشه عجیب و نامفهومی را فلسفه بافی می نامند از همین بد فهمی سرچشمه می گیرد. مقصود هایدگر از امر نااندیشه آن امری است از اندیشیدن نو آغازیده خود ما سرچشمه گرفته باشد وگرنه او خود در کتابی که نامش را بردیم اذعان دارد که یونانیان پیش از سقراط متفکران بزرگ و اصیلی بوده اند.
که عصر کنونی ٍ خود را « آیینه صاف و شفافی » که عصر روشنگری عرضه کرده است ببیند و از تهور آن عصر که می کوشید از طریق اندیشه عقلانی زندگی را شکل و فرم ببخشد سرمشق بگیرد . آن چنان که کاسیرر در آن موقع می پنداشت ٍ هنوز عمق بحران شناخت انسان از خود خویش را درک نکرده بود . زیرا این بحران فقط فقط بحرانی در تفکر نبود ٍ بلکه بحران در احساس و حس کردن من خویش نیز بود . جایگاه این بحران در هوش نبود بلکه در لایه عمیق تری بود که کاسیرر بعدا درباره اش گفت « این لایه تا عمق زیادی پایین می رود » و آیا آن لایه عمیق ٍ لایه ای که جایگاه احساسی است که افراد بشر از هد ف خود در زندگی دارند یا فاقد هد ف اند نیست ؟ این نظر که ذات بشر باید « خود را بسازد » اندیشه محوری فلسفه انسانگرا و تز اساسی انسان شناسی فلسفی معاصر است .
وبلاگ مشترک دانشجویان درس تاریخ و فلسفه علم استاد علی جعفری