فیزیک آقابالاسر نمی خواهد؟

فلسفه فيزيك به معناى امروزين كلمه تقريباً از اوايل قرن بيستم و با شكل گرفتن تجربه گرايى منطقى وارد ادبيات فلسفى شد.امروزه در دانشگاه هاى معتبر دنيا كرسى اى با اين عنوان در سطوح مقدماتى و تكميلى ارائه مى شود. هر چند با سلطه نگرش پوزيتيويستى در ميان فيزيكدانان،فيلسوفان حتى حق همراهى با فيزيكدانان را از دست داده اند ولى با اين وجود، فلسفه فيزيك جايگاه خود را پيدا كرده است. به طور كلى فلسفه فيزيك در سه شاخه جريان دارد؛

الف) تحليل فلسفى مفاهيم فيزيكى 
به نظر مى رسد نخستين و مطمئن ترين شيوه براى برساختن جهان پيرامونمان توسل به نظريه هاى فيزيكى باشد.اغلب فيزيكدانان اين تصور را دارند كه اگر قرار باشد تنها يك طريق براى شناخت جهان مادى وجود داشته باشد، آن شيوه اى است كه بهترين نظريه هاى علمى معرفى و پيشنهاد مى كنند.به عنوان مثال در نظريه الكترومغناطيس الفاظى وارد مى شوند مانند: «بار»، «ميدان»،«امواج» و …كاركرد نظريه الكترومغناطيس اين است كه ميان مفاهيم ناظر براين الفاظ و خصوصيات آنها روابطى برقرار كند كه اين روابط توسط دستگاهى رياضى بيان مى شوند.به عنوان نمونه اين نظريه توسط چهار معادله منسوب به معادلات ماكسول پايه گذارى مى شود.به محض اين كه شخص شناخت نسبى از اين نظريه پيدا كرد استعداد اين را دارد كه پرسشگرى فلسفى اش شروع به كار كند، پرسشگرى اى كه در صورت امكان بايد بيرون از كلاس فيزيك جريان داشته باشد.به اين پرسش ها كمى فكر كنيد:آيا معادلات ماكسول مى توانند از معادلات نيوتن استنتاج شوند؟ آيا نظريه الكترومغناطيس سازگار است؟ (يعنى نتايج متناقضى به همراه ندارد)آيا نظريه الكترومغناطيس با نظريه گرانش نيوتن سازگار است؟مى توان نظريه الكترومغناطيس را بنا نهاد بدون اين كه مفهوم ميدان را وارد كرد؟ اصلاً چرا مفهوم ميدان وارد نظريه الكترومغناطيس شده است؟براى پاسخ دادن به اين پرسش ها علاوه بر اين كه دانستن فيزيك ضرورت دارد،مقدار قابل توجهى شم فلسفى و منطق رياضى نيز لازم است. به همين دليل است كه فلسفه فيزيك امروزه به عنوان رشته اى مستقل تدريس مى شود.اما بياييد مفهوم ميدان را واكاوى فلسفى كنيم.همانطور كه مى دانيد ميان دو جرم نيروى گرانشى وجود دارد كه دو جسم را به سمت يكديگر جذب مى كند.اين نيرو با مقدار اجرام نسبت مستقيم و با مجذور فاصله دو جسم نسبت عكس دارد. مثلاً اگر فاصله نصف شود، نيروى گرانش ميان دو جسم چهار برابر مى شود.

حال پرسش مهم اين است كه اگر يكى از اجسام را از سر جايش تكان بدهيم، همزمان نيروى وارد بر جسم ديگر تغيير مى كند يا فاصله زمانى طول مى كشد تا اين تغيير نيرو منتقل شود؟ اين همان سؤالى است كه براى نيوتن نيز از اهميت فراوانى برخوردار بود و چون در هستى شناسى نيوتن تنها ذرات وجود داشتند تغيير نيرو بايد به صورت همزمان منتقل مى شد،چرا كه واسط ذره اى ميان دو جسم وجود ندارد. اصطلاحاً گفته مى شود اگر اثرى فيزيكى از يك هويت به هويت ديگر به صورت همزمان انتقال يابد،كنش از دور(Action at a distance ) وجود دارد. كنش از دور همانطور كه براى خود نيوتن ناخوشايند بود براى بسيارى از فلاسفه و فيزيكدانان ديگر نيز ناخوشايند است.اهميت فلسفى اين موضوع در اين است كه به شدت با هر تحليلى از عليت گره مى خورد.اگر كنش از دور وجود داشته باشد پس مى توانيم بگوييم كه علت در معلول بصورت همزمان اثر مى كند.هيوم از نسل فلاسفه قديم(در رساله) و لويس از فلاسفه معاصر(در مقاله «وابستگى خلاف واقع و جهت زمان»)، از جمله كسانى هستند كه اين خصوصيت رابطه على را نمى پذيرند.اما براى اين كه از دست كنش از دور رهايى يابيم ناچاريم هستى شناسى خود را متورم كنيم و هويت ديگرى را مفروض بگيريم:ميدان.مفهوم ميدان به شكل دقيقش براى نخستين بار در قرن نوزدهم توسط فارادى و ماكسول وارد فيزيك شد.معادلات ماكسول، معادلات ديفرانسيلى بر روى ميدان هاى الكتريكى و مغناطيسى است. كاركرد اين هويت جديد اين است كه در انتقال نيروى الكترومغناطيس از بارى به بار ديگر واسطه على مى شود.نيروى گرانش نيز در قرن بيستم و توسط نظريه نسبيت عام شكل ميدانى پيدا كرد.پس جهان تصوير شده از فيزيك جهانى دوگانه است،جهانى شامل دو هويت مستقلِ ذره و ميدان.بررسى اين نمونه نشان مى دهدكه اين شاخه از فلسفه فيزيك علاوه بر اين كه با مباحث علم فيزيك همپوشانى مى كند، با مباحث متافيزيكى نيز گره مى خورد كه عليت نمونه بارز آن است.

ب)ساختار نظريه هاى فيزيكى
در يكى ديگر از شاخه هاى اصلى فلسفه فيزيك به اين موضوع پرداخته مى شود كه شكل منطقى- رياضى نظريه هاى علمى چگونه است و يا اين كه چگونه بايد باشد.براى اين كه فلاسفه قادر باشند با شفافيت به تحليل نظريه هاى فيزيكى بپردازند،بايد نظريه هاى فيزيك جدا از آنچه كه در كتاب هاى درسى فيزيك به نگارش در مى آيند،صورت بندى شوند.چراكه نظريه هاى معرفى شده در كتابهاى درسى دانشگاهى هدف شان صراحت منطقى نيست، بلكه فهماندن نظريه است.به همين دليل عده اى از فلاسفه فيزيك به اين امر مشغول هستند و ادعا دارند قبل از اين كه مشكلات فلسفى ناظر بر نظريه هاى علمى را حل كنيم بايد شكل منطقى آنها را صورتبندى كنيم. به عنوان مثال در نزد فلاسفه علم استاندارد مثل كارنپ،همپل،رايشنباخ و…. نظريه فيزيكى مجموعه اى از گزاره هاست و عبارت است از يك زبان صورى شده در منطق مرتبه اول كه توسط قواعد تطابقى تعبير تجربى پيدا مى كند.با انتقادات كوهن اين نظر فلاسفه علم استاندارد نيز مانند ساير نظرات شان فرو ريخت. اگرچه بديل ساختارگرايى همزمان با انتقادات كوهن توسط پاتريك سوپيز پيشنهاد شد اما تا دهه ۸۰ و ۹۰ اين روش تقريباً مسكوت ماند.در نظر ساختارگرايان نظريه، مجموعه اى از مدل هاست.امروزه ساختارگرايى مهمترين نحله فلسفه فيزيك است كه در ديگر مسائل فلسفه علم نيز پيشرو است.اين شاخه از فلسفه فيزيك به نحو عالى منطق، رياضى، فيزيك و فلسفه را در هم مى آميزد و بيشتر در كشورهاى اروپايى خصوصاً آلمان و هلند جريان دارد.

ج)فلسفه فيزيك؛ محور فلسفه علم
مسأله تبيين، تمايز علم از غير علم،قوانين طبيعت،واقع گرايى و… از مهمترين موضوعات فلسفه علم است.فيزيك به عنوان بالغ ترين علوم، نقش مهمى در تنازعات مربوط به اين مسائل بر عهده دارد.به عنوان مثال مكانيك كوانتومى نقش مهمى در منازعه واقع گرايى ضد واقع گرايى ايفا كرده است.طبق واقع گرايى علمى، هويات مفروض در نظريه هاى علمى مستقل از اين نظريه ها وجود دارند،گزاره هاى اين نظريه ها يا صادق هستند و يا كاذب و در نهايت بهترين نظريه هاى علمى ما، جهان را همانطور كه در واقع است، توصيف مى كنند.
نگاهى به نتايج حاصل از مكانيك كوانتومى مى اندازيم:
الف)خصوصيات اشيا قبل از اندازه گيرى وجود ندارد. به عنوان نمونه در فيزيك كلاسيك قبل از اين كه مكان شىء اى را اندازه گيرى كنيم،شىءداراى خصوصيت مكانى است، اما در مكانيك كوانتومى نمى توان از خصوصيت مكانى شىء قبل از اندازه گيرى سخن گفت.
ب)جهان تصوير شده حاصل از فيزيك كلاسيك و جهان تصوير شده حاصل از مكانيك كوانتومى را نمى توان به نحو سازگارى توأمان تصور كرد.به نظر مى رسد كه واقع گرايى علمى به نحو آشكارى با نتايج مكانيك كوانتومى در تعارض است.بنابراين هر نظريه اى در باب واقع گرايى علمى بايد اين نتايج را در نظر داشته باشد.ديگر مسائل مربوط به فلسفه علم نيز به همين نحو با نتايج فلسفى نظريه هاى فيزيك گره مى خورند. شاخه سوم فلسفه فيزيك جايگاه خود را در فلسفه علم به معناى عام، پيدا مى كند.

منبع:

www.hupaa.com

---

تاریخچه یک جریمه

وقتی دوپلر برای نخستین بار (در سال 1842) به این فکر رسید که نزدیک یا دور شدن متقابل شنونده یا بیننده از منبع صوت یا نور با تغییر طول امواج صوتی یا نوری که شنیده یا دیده می شود همراه است٬ نظر بسیار جسورانه ای را ابراز داشت٬دائر بر اینکه علت رنگ های گوناگون ستاره ها در این پدیده نهفته است.او خیال می کرد که رنگ همه ی ستاره ها اصولا سفید است.بسیاری از آنها به این دلیل رنگین به نظر می آیند که نسبت به ما با سرعت زیادی حرکت می کنند. ستهاه های سفیدی که به سرعت نزدیک می شوند٬به سوی بیننده ی روی زمین امواج نوری کوتاه شده میپراکنند که سبب پیدایش احساس رنگ های سبز و آبی و بنفش می شود و بر عکس٬ستاره های سفیدی که به سرعت دور می شوند٬زرد یا سرخ به نظر می آیند.       

این فکر یک فکر بکر و بدیع٬اما بدون شک اشتباه بود.برای آنکه چشم بتواند تغییر رنگ ستاره ها در نتیجه ی حرکت را ببیند٬قبل از هر چیز باید سرعت ستاره ها نسبت به ما فوق العاده زیاد (ده ها هزار کیلومتر در ثانیه ) باشد.اما این نیز کافی نیست٬زیرا همزمان با تبدیل٬مثلا٬ اشعه ی آبی ستاره ی سفیدی که نزدیک می شود٬ به اشعه ی بنفش٬ اشعه ی بنفش٬اشعه ی سبز به اشعه ی آبی تبدیل می شود٬ اشعه ی ماورا بنفش به بنفش و اشعه ی قرمز به مادون قرمز تبدیل می شود.خلاصه اجزای متشکله ی رنگ سفید همه باقی می مانند٬ پس با وجود تغییر مکان عمومی همه ی رنگ های طیف٬ چشم نباید هیچ تغییری در رنگ عمومی حس کند.

تغییر مکان خطوط تیره در طیف ستاره هایی که نسبت به بیننده حرکت می کنند٬ مطلب دیگری است.این تغییر مکان ها با اسباب های دقیق بخوبی دیده می شوند و امکان می دهند از روی شعاع دید سرعت ستاره را تعیین کرد.                                                                    

یک بار که ربرت وود فیزیسین مشهور پشت فرمان اتومبیل خود نشسته بود و به سرعت می رفت٬ با اینکه چراغ راهنما قرمز بود٬ اتومبیل را نگه نداشت٬ وقتی پلیس خواست او را جریمه کند٬ اشتباه دوپلر را به یاد آورد.میگویند وود کوشید مامور راهنمایی را قانع کند که وقتی به سرعت به چراغ راهنما نزدیک بشویم٬ رنگ قرمز سبز به نظ می آید.اگر آن پلیس فیزیک می دانست٬ میتوانست حساب کند که تومبیل میبایست با سرعتی غیر قابل تصور٬ یعنی 135 میلیون کیلومتر در ساعت حرکت کند تا عذر دانشمند موجه و سخنانش درست باشد.        

حالا ما حساب می کنیم.

اگر طول امواج نوری را که از منبع نور (در این مورد چراغ راهنما) پخش می شود  و طول امواجی را که به نظر بیننده (پرفسور اتومبیل ران) می آید  و سرعت اتومبیل را  و سرعت نور را  فرض کنیم٬نسبت این مقادیر طبق تئوری به صورت زیر است:

میدانیم که کوتا هترین موج نوری از امواج قرمز مساوی0.0063 میلیمتر و بلندترین موج از امواج سبز مساوی 0.0056 میلیمتر و سرعت نور 300000 کیلومتر در ثانیه است. پس خواهیم داشت:                   

و از این فرمول سرعت اتومبیل می شود:  

یا 135000000 کیلومتر در ساعت. با چنین سرعتی وود در مدت یک ساعت و چند دقیقه به اندازه ی فاصله میان زمین و خورشید از پاسبان دور میشد. می گویند با وجود این وود را به علت تجاوز از سرعت مجاز جریمه کردند.                                                                            

منبع: کتاب فیزیک برای سرگرمی( جلد دوم)

تهيه و تنظيم: افشان مافي