موجبيت يا دترمينيسم

واژه‌ي عليت در قرون اخير در ميان فيزيك‌دانان به اين معني به كار رفته است كه اطلاع دقيق از حالت فعلي يك سيستم فيزيكي، براي پيش‌بيني آينده‌ي آن كفايت مي‌كند. به عبارتي ديگر، در جهان قوانين غير قابل تغييري وجود دارند كه به كمك آنها مي‌توان به‌طور يگانه، آينده‌ي هر سيستم فيزيكي را از روي وضعيت فعلي آن تعيين كرد. اين تعبير خاص از عليت را «اصل موجبيت» يا «دترمينيسم» مي‌نامند.

منظور از موجبيت يا دترمينيسم، اين است كه هر حادثه علتي دارد (اصل عليت عامه). گاهي موجبيت به معناي قابليت پيش‌بيني به كار رفته است. اما اين دو يكي نيست. اگر عليت عامه برقرار باشد و تمامي قوانين طبيعت را بدانيم و از تمامي شرايط و اوليه آگاهي داشته باشيم، مي‌توانيم آينده را پيش‌بيني كنيم. اما اين امكان است كه عليت برقرار باشد و ما به علت فقدان اطلاعات لازم نتوانيم پيش‌بيني كنيم. عليت عامه يك مطلب متافيزيكي است و به آنچه در واقع وجود دارد، مربوط مي‌شود. اما قابليت پيش‌بيني يك امر معرفت‌شناختي است كه مستلزم اعتبار عليت عامه است، به علاوه دانش ما درباره‌ي قوانين طبيعي و شرايط اوليه.

قابليت پيش‌بيني، فرع بر عليت عامه است و مستلزم دانش ما درباره‌ي قوانين طبيعت است. فيزيك‌دانان ابتدا عليت را معادل قانونمند بودن مي‌گرفتند. بعدها ماخ و همفكرانش خواستند تز متافيزيكي علت و معلول را با مفهوم رياضي تابع جايگزين كنند و لذا عليت معادل بستگي تابعي شد. بعدها عليت را معادل با شرط لازم و كافي براي تعيين دقيق آينده گرفتند (يعني همان انديشه‌ي لاپلاس) و براي اين منظور كلمه‌ي دترمينيسم (موجبيت‌) را به كار بردند.

بعداً عليت حتي به مفاهيمي محدودتر از اين هم به كار مي‌رفت، يعني معادل با صدق قوانين مكانيك يا بقاي انرژي با تصويرپذيري در فضا و زمان يا توصيف توسط معادلات ديفرانسيل و غيره. براي مثال استوالت معتقد بود كه اصل بقاي انرژي مصداقي از عليت محض به حساب مي‌آيد: « چون تمامي وقايع مشتمل بر تغييرات فضايي يا زماني در انرژي هستند، اين شكل قانون عليت به اعتباري كامل است. … به بيان مشخص‌تر، قانون عليت مي‌گويد كه هيچ چيز رخ نمي‌دهد مگر آنكه تبديلي معادل در يك يا چند شكل انرژي رخ دهد.»

فيزيك قرن نوزدهم، موجبيتي بود. يعني در آن رفتار آينده‌ي يك سيستم منزوي فيزيكي، از حالت فعلي آن تعيين مي‌شود. در مواردي چون نظريه‌ي جنبشي گازها نيز كه از قوانين آمار استفاده مي‌شد، اعتقاد بر اين بود كه حركت ذرات گاز دقيقاً به وسيله‌ي قوانين مكانيك تعيين مي‌شود. اما چون محاسبه‌ي حركات فردي مشكل است، از نظريه‌ي آمار براي تعيين رفتار تعداد زيادي مولكول استفاده مي‌كنيم. پس نظريه‌ي جنبشي گازها هم استثنايي بر موجبيت نبود. به مرور زمان مفهوم عليت عامه در ميان فيزيك‌دانان، خاص‌تر و خاص‌تر شد و سرانجام اين تز را كه قوانين تخلف‌ناپذير وجود دارند و به كمك اين قوانين مي‌توان آينده‌ي هر سيستم فيزيكي را از حال پيش‌بيني كرد، موجبيت ناميدند. اين مطلب را لاپلاس به صورت زير بيان كرد:

« ما مي‌توانيم حالت فعلي جهان را معلول حالت قبلي آن و علت حالت بعدي‌اش بدانيم. … يك مغز متفكر كه در يك لحظه تمامي نيروهاي به‌كار اندازنده‌ي طبيعت و مكان موجودات سازنده‌ي آن را مي‌داند، مي‌تواند در يك فرمول، حركات بزرگترين اشياي جهان و سبك‌ترين اتم‌ها را جاي دهد. براي چنين موجودي، هيچ چيز غير يقيني نيست و آينده مثل گذشته در مقابل چشمانش حاضر است. مغز انساني در تكاملي كه توانسته است به نجوم دهد، ايده‌ي ضعيفي از اين مغز متفكر به دست مي‌دهد.»

اين نوع موجبيت مورد قبول فيزيك‌دانان بود تا آنكه در اواخر قرن نوزدهم، زمزمه‌هايي از طرف برخي از فلاسفه عليه آن شروع شد. يكي از اولين كساني كه از حوادث ممكن، يعني حوادثي كه عدم وقوع‌شان مستلزم تناقضي نباشد، صحبت به ميان آورد، آنتونيو آگوستين كورنو (Antoine Augustin Cournot) بود. چارلز برنارد رنوويه (Charles Bernard Renouvier) نيز اعتبار مطلق اصل عليت را به عنوان يك امر تنظيم‌كننده‌ي فرايند‌هاي فيزيكي مورد ترديد قرار داد.

طرد موجبيت كلاسيك در سطح اتمي، نقش مهمي در تئوري شانس (Tychism) چالرز ساندرز پيرس (Charles Sanders Peirce) فيلسوف و رياضيدان آمريكايي، ايفا كرد. از ديد او شانس، يك عامل بنيادي در طبيعت است و شانس محض، و نه عدم قطعيت ناشي از جهل ما، يك عامل تحويل‌ناپذير در فرايندهاي فيزيكي است.

اگر يك قانون طبيعي را مورد بررسي قرار دهيم، خواهيم يافت كه هر چه مشاهداتمان دقيق‌تر باشد، به نحو مطمئن‌تري انحراف از اين قانون را مي‌بينيم. ما عادت‌ كرده‌ايم كه اين‌ها را به خطاي آزمايش نسبت دهيم. اما اگر مسأله را دنبال كنيم، ناگزير قبول خواهيم كرد كه آنها ناشي از شانس هستند.

به عقيده‌ي پيرس جهان تنها به وسيله‌ي قوانين نيوتوني محض اداره نمي‌شود، بلكه قوانين شانس يا بي‌نظمي هم بر آن حكومت دارند. پس جهان، تركيبي از ساعت‌ها و ابرها است، به‌ طوري‌كه حتي بهترين ساعت‌ها در ساختمان مولكولي‌شان تا حدي خاصيت ابري از خود نشان مي‌دهند. پيرس اولين فيزيك‌دان و فيلسوف بعد از نيوتون بود كه اين ديدگاه را پذيرفت كه تا حدي همه‌ي ساعت‌ها ابرگونه هستند. به عبارت ديگر تنها ابرها وجود دارند، گرچه از لحاظ درجه‌ي ابري‌بودن متفاوتند.

لودويگ بولتزمن (Ludwig Boltzmann) نيز اعتبار موجبيت را مورد ترديد قرار داد و در درسش درباره‌ي نظريه‌ي گازها در سال 1895 اعلان كرد: « من اين احتمال را ذكر مي‌كنم كه ممكن است معادلات بنيادي حركت مولكول‌هاي منفرد، فرمول‌هايي تقريبي از آب درآيند كه مقادير متوسط را مي‌دهند و در نتيجه به حساب احتمالات منجر مي‌شوند.»

جانشين بولتزمن در دانشگاه وين، فرانز اس اکسنر (Franz Serafin Exner)  بود كه در 1919 يك نظريه‌ي آماري از رفتار ظاهراً موجبيتي پديده‌هاي ماكروسكپي ارائه داد كه آنها را ناشي از تعداد زياد پديده‌هاي شانسي در سطح ميكروسكوپي تلقي كرد. (شرودينگر از 1914 تا 1919 دستيار اكسنر در دانشگاه وين بود) عقيده‌ي اكسنر اين بود كه ادعاي موجبيت مطلق ممكن است، ولي به هيچ‌وجه ضروري نيست و حتي اگر به‌طور دقيق‌تر بررسي كنيم، اصلاً خيلي محتمل نيست:

« اصل عليت براي حوادث ماكروسكپي صادق است، بدون آن‌كه لزوماً براي جهان ميكروسكپي صادق باشد. و از اينجا نتيجه مي‌شود كه قوانين جهان بزرگ، قوانين مطلق نيستند. بلكه قوانين احتمال هستند. اينكه آنها همواره و همه‌جا معتبر باشند، بايد مورد سوال قرار گيرد و اينكه در فيزيك نتيجه‌ي فرايندهاي فردي را پيش‌بيني كنيم، ممتنع است.»

اكسنر در آخرين بخش يك كتاب درسي (تأليف خودش) استدلال كرد كه تمامي قوانين طبيعت سرشت آماري دارند و هيچ قانون مطلق دقيق در جهان وجود ندارد: « اگر ما اين شانس را داشته باشيم كه سقوط اجسام را در خلاء تحقيق كنيم، بدون شك مي‌يافتيم كه شتاب ثابت است و مسير طي شده با قانون سقوط اجسام تطابق دارد. آيا از اين مي‌توان نتيجه گرفت كه اگر ما زمان را به عوض ثانيه، در ميليونيم ثانيه يا كمتر از آن اندازه‌ مي‌گرفتيم، باز اين نتيجه معتبر مي‌بود؟ شايد شتاب ثابت نباشد ولي به طور سريع حول يك مقدار متوسط افت و خيز داشته باشد و شايد حركت يك جسم در حال سقوط، در فواصل زماني بسيار كوتاه، يكنواخت نباشد، بلكه جسم به طور نامنظم شتاب گيرد. بولتزمن در ضمن مباحثه كاملاً با اين ديدگاه موافقت داشت و اين را نه تنها ممكن بلكه خيلي محتمل مي‌دانست كه جسم در حال سقوط به طرف عقب حركت كند، شايد نه در يك خط مستقيم بلكه در يك خط خميده.»

پوانكاره معتقد بود كه قوانين طبيعي احتمالاً نتيجه‌ي مقادير متوسط هستند. عدم دقت وسايل اندازه‌گيري، كشف بعضي از قوانين را باعث شده است. و همچنين چالرز گالتون داروين در 1919 متذكر شد: « ممكن است مجبور شويم در ايده‌هايمان نسبت به زمان و مكان، تغييرات اساسي دهيم و بقاي جرم و بار را ترك كنيم و يا حتي در آخرين وهله، الكترون‌ها را داراي اراده آزاد كنيم.»

در مقابل اينها، پلانك مكرراً اظهار مي‌داشت كه فرض وجود قوانين آماري، تنها در پرتو قوانين ديناميكي دقيق براي حوادث فردي ميسر است. حتي اگر شناخت آنها، به علت نارسايي حواس ما، ميسر نباشد. همچنين نرست، معتقد بود كه توصيف طبيعت به وسيله‌ي قوانين آماري، بيشتر به علت ضعف درك انسان‌ها است نه آنكه ذاتي خود طبيعت باشد. طبعيت خود محكوم يك عليت دقيق است، ولي دانش انساني محدود است.

در مكانيك كوانتومي در حالت كلي، نتيجه‌ي يك آزمايش دقيقاً قابل پيش‌بيني نيست، بلكه مي‌تواند امكانات مشخصي را اختيار كند. تنها چيزي كه مي‌توان پيش‌بيني كرد، احتمال به دست‌آوردن يك نتيجه‌ي خاص است، وقتي كه تجربه را به بارها و بارها تكرار كنيم، وگرنه حالات فردي در سطح كوانتومي قابل پيش‌بيني نيستند و در آنجا شانس حاكم است. در تاس‌بازي از احتمال استفاده مي‌شود، چون شرايط اوليه‌ي سيستم را نمي‌دانيم. اما در مكانيك كوانتومي حتي اگر حالت اوليه را بدانيم، نتيجه را مي‌توان تنها به صورت احتمال بيان كرد.

در فيزيك كلاسيك، وقتي احتمال را به كار مي‌بريم، فرض بر اين است كه كسب دانش بيشتر امكان‌پذير است و با آن، احتمال به يقين تبديل مي‌شود. اما در مكانيك كوانتومي فرض مي‌شود كه اين نظريه‌ي نهايي است و امكان به‌دست‌آوردن دانش بيشتر امكان‌پذير نيست. آشكارترين راهي كه مكانيك كوانتومي عدم موجبيت را در بر دارد، در اصل عدم قطعيت است. اگر بخواهيم آينده‌ي يك سيستم را پيش‌بيني كنيم، بايد مواضع و سرعت‌هاي فعلي اجزاي سيستم را بدانيم. اما دانستن اين دو در يك لحظه امكان‌پذير نيست. لذا آينده‌ي سيستم قابل پيش‌بيني نيست (در قسمت بعد در مورد فلسفه‌ي عدم قطعيت به طور مفصل بحث خواهيم كرد).

بعد از پيدايش مكانيك كوانتومي، طرد موجبيت به صورت رسمي و موثر ابتدا توسط بورن انجام گرفت. او هنگام حل مسئله برخورد از طريق فرماليزم شرودينگر، به اين نتيجه رسيد كه سرانجام برخورد به طور يگانه قابل پيش‌بيني نيست و از آنجا نتيجه گرفت كه كليد حل مسئله‌، طرد موجبيت در دنياي اتمي است. اما وي همانجا متذكر شد كه اين يك تصميم فلسفي است كه او مي‌گيرد نه يك فيزيكي. در 1927 ميلادي، هايزنبرگ عليت را به مفهوم قابليت پيش‌بيني به كار برد و صريحاً منكر اعتبار آن شد. در ميان اينها بور وضعيتي خاص داشت زيرا او حتي قبل از ظهور مكانيك كوانتومي جديد، اعتبار دترمينيسم را مورد ترديد قرار داده بود.

از آن بعد غالب فيزيك‌دانان به تبعيت از بور، بورن و هايزنبرگ موجبيت را از دنياي اتمي طرد كردند و گفتند كه عدم موجبيت، ذاتي پديده‌هاي اتمي است و عقيده‌ي ما در مورد عليت از تجاربمان با اشياي ماكروسكپي نشأت گرفته است و در مورد اشياي ميكروسكپي صادق نيست. آنها علي‌الظاهر اصل عليت را منكر نمي‌شدند، بلكه اصل سنخيت علت و معلول را منكر شدند و حرفشان اين بود كه گذشته به يكي از امكانات متعدد بعدي مي‌رود. در مقابل، افراد بانفوذي هم در عرصه‌‌هاي فلسفه و فيزيك بودند كه بر خلاف اين فكر مي‌كنند و معتقدند در هر حادثه و در هر سطح طبيعت يك تعيين ذاتي وجود دارد و حالت خاص هر مشاهده در سطح كوانتومي، به وسيله‌ي حالات قبلي تعيين مي‌گردد. گرچه نظريه‌ي فعلي كوانتوم به ما نمي‌گويد كه اين تعيين از طريق چه متغييرهايي صورت مي‌گيرد.

به عبارت ديگر، از ديد آنان، نغض ظاهري موجبيت ناشي از ناقص‌بودن توصيف كوانتومي است. در سال 1923 نيز بور در مقاله‌اي كه به اتفاق كرامرز و اسليتر نوشت، تخلف از اصل عليت را پيشنهاد كرد كه اندك زماني بعد، تجارب بوته، گايگر و كامپتون ‌ـ‌ ‌سايمون آن را رد كرد. همچنين بور در سخنراني‌اي كه در سال 1925 در كنگره‌ي رياضيدانان اسكانديناويايي ايراد كرد، متذكر شد كه پيشرفت فيزيك امكان يك توصيف علي منسجم از پديده‌هاي اتمي را رد كرده است.

بور پس از پي‌ بردن به اصل مكمليت، موضعي ميان طرد كامل موجبيت و اعتبار مطلق آن اختيار كرد. در اين زمان بور اعتقاد داشت كه قوانين بقاي انرژي و اندازه‌ي حركت (كه مصاديق روابط عليت هستند) در صورتي دقيقاً صدق مي‌كنند كه از توصيف زماني‌-‌مكاني حوادث صرف‌نظر كنيم و يا بالعكس. به عبارت ديگر، ارائه يك زماني‌ـ‌‌مكاني و يك توصيف عِلّي دقيق براي حوادث فردي به طور همزمان امكان ندارد و يكي از اين دو را بايد فداي ديگري كرد. به قول بور:

« اين وضعيت مخصوصاً مانع تلفيق غير مقيد مختصات زماني‌ـ‌‌مكاني و قوانين بقاي اندازه‌ي حركت‌‌ـ‌انرژي، كه توصيف تصويري و عِلّي فيزيك كلاسيك مبتني بر آنهاست، مي‌شود. بنابراين يك طرح تجربي كه منظور از آن پيداكردن مكان يك ذره‌ي اتمي در يك لحظه‌ي بعدي، بعد از تعيين آن در يك زمان قبلي، است، مستلزم انتقال، غير قابل كنترل، انرژي و اندازه‌ي حركت به ترازوهاي ثابت و ساعت‌هاي ميزان‌شده كه براي تعريف دستگاه مرجع ضرورت دارند، است. بالعكس استفاده از هر طرحي كه براي مطالعه‌ي ترازمندي انرژي و اندازه‌ي حركت كه براي توجيه‌ خواص ذاتي اشياء اتمي لازم است، مناسب باشد، مستلزم صرف‌نظر كردن از تفصيلات مختصات زماني‌ـ‌‌مكاني ذرات سازنده‌ي سيستم است.»

ادامه دارد »»»

اسماعیل جوکار/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع:

کتاب تحلیلی از دیدگاه‌های فلسفی فیزیک‌دانان معاصر

دیکشنری آنلاین آبادیس

ویکی‌پدیای فارسی

مقاله‌ی آقای رضا علیزاده، دانشجوی دکتری فلسفه علم در روزنامه‌ی ایران