عليت در فيزيك كلاسيك

اين امر كه هر حادثه معلول علتي است در فيزيك كلاسيك بدين صورت تعبير مي شد كه در صورت فهم و علم به حالت فعلي يك سيستم، قادر به پيش بيني آينده آن خواهيم بود. منظور از فهم در اين تعبير، تعيين و اندازه گيري دقيق تمامي كميت هاي سيستم در زمان حال بود. از آنجايي كه سيستم هاي فيزيكي از قوانين تغييرناپذير عِلَي پيروي مي كنند، رفتار آنها در آينده نيز تابع اين قوانين و به عبارت ديگر تابع حالت فعلي آنها خواهد بود؛ بنابراين صرف تعيين مقادير مربوط به حالت فعلي آنها، كافيست تا با استفاده از قوانين فيزيكي آينده آنها را پيش بيني كنيم.

تعبير فوق از اصل عليت تعبير مورد قبول و رسمي آن نزد فيزيكدانان بود. لاپلاس در قرن 19 ميلادي اين نگاه و تعبير فيزيكي را در قالبي علمي- فلسفي مدون ساخت. براساس اين بينش قوانين تغيير ناپذيري بر تمامي اجزاي جهان به طور يكنواخت حكمفرما بود و جهان از يك موجبيت علمي پيروي مي كرد. در اين مورد لاپلاس چنين مي‌گويد: « ما مي توانيم حالت فعلي جهان را معلول حالت قبلي آن و علت حالت بعدي اش بدانيم… يك مغز متفكر كه در يك لحظه تمامي نيروهاي به كار اندازنده طبيعت و مكان موجودات سازنده آن را مي داند… مي تواند حركات بزرگ‌ترين اشياي جهان و سبكترين اتم ها را در يك فرمول 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 بدهد ايده ضعيفي از اين مغز متفكر به دست مي دهد.»

همچنين ضرورت عقلي و پيشيني اصل عليت به عنوان يكي از اصول بنيادي علمي از ديگر موارد مورد قبول عامه فيزيكدانان كلاسيك بود. امانوئل كانت فيلسوف برجسته آلماني كه نظريه شناخت عملي خود تحت عنوان نقد عقل نظري را برپايه فيزيك و رياضيات كلاسيك بنا كرده است در مورد يقيني بودن فيزيك كلاسيك و اصل عليت چنين مي گويد: « ما واقعاً واجد فيزيك محضي هستيم كه در آن قوانين حاكم بر طبيعت اشيا به نحو مقدم بر تجربه با همه ضرورتي كه لازمه قضاياي يقيني است عرضه گشته است… چندين اصل هست كه از آن كليتي كه مطلوب ماست برخوردار است، از قبيل اين قضيه كه جوهر باقي مي ماند و ثابت است و هر آنچه حادث مي شود، همواره از پيش به موجب علتي بر طبق قوانين ثابت وجوب يافته است.»

علي رغم ايراداتي كه ديويد هيوم فيلسوف تجربه گراي انگليسي در نظريه شناخت خود بر اصل عليت و حتي معرفت علمي وارد ساخته بود، فيزيكدانان كلاسيك هرگز در اصالت و پيشيني بودن اين اصل نزد عقل انسان شك نكرده بودند و در واقع تعبير كانتي از اصل عليت يكي از پيش فرض هاي اساسي علم كلاسيك بود. به عنوان مثال مكانيك نيوتني كه شاخص ترين نظريه فيزيك كلاسيك محسوب مي شود، به وضوح اعمال نگرش مذهبي نيوتن در صورتبندي عِلَي جهان براساس خلقت خداوندي است. او در جمله معروف «… من فرضيه به قالب نمي ريزم..» و يا تعبير خود از فضا و زمان مطلق به وضوح اين ايده را بيان مي كند كه قوانين فيزيكي، صور رياضي از اراده و مشيت الهي هستند و كارفيزيكدان كشف روابط علي و معلولي حاصل از اين اراده و اعمال آن بر پديده هاست. در واقع هم توفيق همين نوع نگرش در تبيين بسياري از پديده هاي فيزيكي بود كه آرام آرام فيزيكدانان را به تز موجبيت و پيش بيني حالت آينده سيستم براساس حالت فعلي آن رهنمون ساخت. به عبارت ديگر اصل عليت از همان ابتدا جزء مسلم فيزيكدانان كلاسيك بود و قدرت و انسجام دستگاه معرفتي ايشان در تبيين جهان پديدارها، فيزيكدانان را به اصل موجبيت رساند تا بدانجايي كه رودلف كارنپ فيلسوف شهير علم، معناي رابطه عِلَي نزد دانشمندان و فيزيكدانان را قابليت پيش بيني اعلام مي كند.

خلاصه آن كه مطابق آنچه ذكر شد تكليف اصل عليت مطابق استدلال زير روشن مي شد:

عليت يعني قابليت پيش بيني. «كبري»

طبيعت در حوزه ذات بنيادي فاقد رفتار پيش بيني پذير است. «صغري»

نتيجه: طبيعت در حوزه ذات بنيادي فاقد رفتار عِِلَي است.

بيان فوق كه در واقع افراطي ترين طرز تلقي از روابط عدم قطعيت مي باشد، موسوم به تعبير كپنهاگي مي باشد. هايزنبرگ واضع اصل عدم قطعيت و فرماليسم مكانيك ماتريسي در فيزيك كوانتوم در اين رابطه چنين مي گويد: « اگر حال را دقيقاً بدانيم، آينده را مي توانيم پيش بيني كنيم.» و سپس چنين ادامه مي دهد: « با توجه به ارتباط نزديك بين سرشت آماري نظريه كوانتوم و عدم دقت تمامي ادراكات ممكن است پيشنهاد شود كه در پس جهان آماري ادراك يك جهان واقعي قرار دارد كه محكوم عليت است. اين خيالپردازي به نظر ما و ما اين را به طور صريح مي گوييم، بي فايده است و بي معني. زيرا فيزيك جديد بايد خودش را محدود به توصيف همبستگي مشاهدات بنمايد. در واقع وضعيت واقعي را مي توان به صورت زير بيان كرد: چون تمامي آزمايش ها محكوم قوانين مكانيك كوانتومي… هستند، پس نتيجه مي گيريم كه مكانيك كوانتومي انهدام نهايي عليت را تثبيت مي كند.»

ماكس بورن ديگر فيزيكدان نامي معاصر با هايزنبرگ با استدلالي مشابه، اصل عليت را بي محتوا اعلام مي كند:« قانون عليت به مفهوم معمولي آن، لااقل براي فيزيكدانان بي محتوا شده است. مي توان آن را قبول يا رد كرد.» نيلز بور تئوريسين اصلي مكتب كپنهاگي كه اصل مكمليت را مطرح كرد، پس از مذاكراتي با هايزنبرگ متقاعد شد كه روابط عدم قطعيت بياني رياضي از مفهوم مكمليت است. اصل مكمليت بور، بياني از خواص صحيح اما مانعة الجمع در حوزه مورد بررسي است كه امكان حضور مفرد آنها ميسر ولي همراه با مكملشان غير ممكن است. مثلاً توصيف ذره اي و موجي الكترون و يا اندازه گيري توأمان اندازه حركت و مختصات ذره بنيادي.

آشنايي بور با مباحث فلسفي

بعد ازتکوین نظریه کوانتوم در اواخر دهه سوم قرن بیستم کم کم نظر فیلسوفان فیزیکدان و فیزیکدانان فیلسوف‌مشرب متوجه جنبه های معرفت شناختی این نظریه شد واز آن زمان تا به حال مخصوصاٌ در دو دهه اخیر بسیار درباره تاًثیر مکانیک کوانتومی روی جریان تفکر فلسفی معاصر نوشته شده است . اما متاًسفانه جز در مواردی معدود کمتر درباره تاًثیری که فلسفه و علی الخصوص آثار فلسفی قرن نوزدهم روی تفکر فیزیکی معاصر گذاشته است صحبت شده است.

هایزنبرگ گفته است که بور در درجه اول فیلسوف بود تا فیزیکدان ،ولی از آن فیلسوفانی بود که تاًکید داشت حکمت طبیعی حتماٌ باید با تاًیید قاطع تجربه همراه باشد .در تاًیید این سخن هایزنبرگ می توان گفت که غالب مقالات و سخنرانی های بور در سالهای 1927-1962 عمدتاٌ فلسفی است. بور مخصوصاٌ پس از سال 1927 بیشتر اوقات خود را صرف تبین مسائل معرفت شناختی فیزیک اتمی کرد و این بخش از دانش بشری را وسیله قرار داد که از طریق آن به نظریه ای جهانشمول درباره معرفت شناسی دست یابد.

اولین آشنایی بور با بحثهای فلسفی مربوط می شود به سالهای اول قرن بیستم که در آن سالها او و برادرش هرالد در جلساتی که با شرکت پدرشان و فیلسوف دانمارکی هوفدینگ و برخی دیگر از دوستان خانواده ،در شبهای شنبه ،منعقد می شد حضور می یافتند و به بحثهای معرفت شناسی گوش می دادند.این مباحثات تاٌثیر عمیقی روی بور گذاشت و بین او و هوفدینگ یک دوستی پایدار برقرار کرد.

بور در سال 1903 وارد دانشگاه کپنهاگ شد و درسی در منطق و تاریخ فلسفه با هوفدینگ گرفت .در سال 1905 بور و برادرش هرالد و عده ای دیگر از دانشجویان دانشگاه کپنهاگ باشگاهی به اسم اکلپتیکا تاًسیس کردند. اینها کارشان بحث درباره آن دسته از مسائل فلسفی و معرفت شناختی بود که در دروس فلسفه استادشان هوفدینگ مطرح شده بود و البته برای رفع اشکال به او رجوع می کردند. بور در آخرین مصاحبه اش متذکر شد که او در ابتدا خیلی علاقه به مسائل فلسفی داشته و حتی در دوران دانشجویی اش در صدد آن بوده است که مقاله ای درباره معرفت شناسی بنویسد. طبور از طریق هوفدینگ با آثار و افكار كركگارد، فيلسوف اگزيستانسياليست دانماركي و  ویلیام جیمز(کتاب اصول روانشناسی وی معروف بود ومورد قبول و مطالعه هوفدینگ و بورقرار گرفت ) آمریکایی آشنا شد. البته به نظر می رسد که بور در بسیاری از اندیشه هایش از آثار هوفدینگ ،ویلیام جیمز، سورن كرگگارد و برخی دیگر از فیلسوفان متاًثر شده باشد و ما ،در آثار بور اشاراتی هر چند غیر مستقیم ،به این مطلب می بینیم .

در سال  1927 مقالاتی به مناسبت هشتاد و پنجمین سالگرد تولد هوفدینگ نوشته شد .از جمله نویسندگان این مقالات بور بود. اودر این مقاله به تاًثیر عقاید هودینگ روی کارهای علمی خودش اقرار و از کوششهای هوفدینگ برای پیدا کردن یک تعبیر مناسب برای فرمالیزم مکانیک کوانتومی یاد کرد . خود هوفدینگ نیز در اشاره به این مقاله بور نوشت: « مخصوصاٌ مقاله نیلس بور برای من شادی آور فراوان آورد .آقای بور اظهار می دارد که در کتابهای من اندیشه هایی یافته است که به دانشمندان علوم در فهم کارهایشان کمک می کند.»

در مورد تاًثر بور از ویلیام جیمز دو نظریه وجود دارد یکی نظریه برخی از فیلسوفان علم و مورخین علم است که معتقدند بور از همان اوایل از طریق هوفدینگ با آثار جیمز آشنا شده بود و دیگری نظر روزنفلد(از اصحاب خاص بور) است که معتقد بود آشنایی بور با افکار و آثار ویلیام جیمز از طریق دوست روانشناس او ،روبین صورت گرفته و آن هم در سالهای 1932 به بعد.ولی نظر ما این است که بور با افکار ویلیام جیمز از خیلی قبل و قبل از آنچه روزنفلد می گوید آشنا بوده است و دلیل ما اولاٌ این است که هوفدینگ در سال 1904 به امریکا رفت و با ویلیام جیمز ملاقات داشت و سپس به کپنهاگ برگشت ،اینکه بور در ملاقاتهایی که با هوفدینگ داشت درباره افکار ویلیام جیمز چیزی نشنیده باشد امری بعید است ثانیا ٌبور خودش در مصاحبه ای که کوهن و پیترسن در هفدهم نوامبر 1962(یک روز قبل از فوت بور)با وی داشتند در مورد آشنایی اش با آثار جیمز چنین گفت:

« من در واقع اثر ویلیام جیمز را خواندم…فکر می کنم ،سیر اندیشه را خواندم …این به خاطر این است که من با مردم درباره مطالب دیگر صحبت می کردم و در آن موقع روبین به من توصیه کرد که چیزی از ویلیام جیمز بخوانم .جیمز به نظر من خیلی جالب آمد.» کوهن از بور پرسید که آیا این قضیه قبل از 1912بوده است؟جواب بور این بود که “بله”خیلی قبل از آن بوده است. بنابر این با وجود نظرات مختلف راجع به دیدگاه فلسفی بور و اینکه برخی مدعی اند که برای رفع خستگی ها به مطالعه آثار ویلیام جیمز و… می‌پرداخته، ولی به نظر ما حق این است که بور در عین کوشش طاقت فرسایی که برای حل مسائل فیزیکی زمان خود می کرده لااقل در بعضی موارداز اندیشه های فیلسوفان مذکور بهره گرفته بود.

تفسير كپنهاگي

بور و هايزنبرگ در سال 1927 روي مسائل تعبيري مكانيك كوانتومي تا حدي به توافق رسيدند و همچنين كنفرانس سولوي مواضع آنها را مستحكم‌تر كرد و تعبير آنها به عنوان تعبير سنتي و يا تعبير كپنهاگي مورد پذيرش اكثر فيزيك‌دانان قرار گرفت. تفسیر کپنهاکی یکی از تفسیرهای مکانیک کوانتومی است. این تفسیر مجموعه‌ي دیدگاه‌هایی را درباره‌ي گزاره‌ها و پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی در خود دارد. به زبان دیگر، تفسیر کپنهاکی در پی یافتن پاسخ این پرسش است که «این آزمایش‌های پیچیده و شگفت‌انگیز و نتایج آن‌ها واقعاً چه معنایی دارند؟» از آنجا که تفسیر کپنهاکی مجموعه‌ای از دیدگاه‌های فیزیک‌دانان و فیلسوفان گوناگون است، تعریف ثابتی از آن وجود ندارد. دیدگاه‌های گوناگونی به تفسیر کپنهاکی نسبت داده شده‌اند. اشر پرز گفته است که نویسندگان مختلف دیدگاه‌های بسیار گوناگون و گاه متناقضی را به عنوان تفسیر کپنهاکی بیان می‌کنند.

پایه‌های تفسیر کپنهاکی

یک سیستم به طور کامل با یک تابع موج (علامت پسي يوناني) توصیف می‌شود. تابع موج نمایانگر دانش مشاهده‌گر درباره‌ي سیستم است. (هایزنبرگ) توصیف طبیعت ذاتاً احتمالاتی است. احتمال یک رویداد متناسب است با مربع اندازه‌ي تابع موج نشان‌دهند‌ه‌ي آن رویداد. (ماکس بورن) اصل عدم قطعیت هایزنبرگ می‌گوید که نمی‌توان مقدار همه‌ي ویژگی‌های سیستم را همزمان دانست؛ ویژگی‌هایی که به دقت معلوم نیستند، با احتمالات توصیف می‌شوند.

اصل مکملیت: ماده از خود دوگانگی موج-ذره نشان می‌دهد. هر آزمایشی می‌تواند یکی از این دو ماهیت ماده را نشان دهد، ولی نشان‌دادن همزمان این دو ماهیت شدنی نیست. (نیلز بور) تفسیر کپنهاکی می‌گوید که چیزی به نام تابع موج وجود واقعی ندارد و تابع موج تنها یک مفهوم مجرد است (دیدگاه ذهنی). شاید هم بتوان گفت که دست‌کم تفسیر کپنهاکی خود را ملزم به اظهارنظر درباره‌ي  واقعی یا ذهنی بودن تابع موج نمی‌داند (دیدگاه ندانم‌گویی). مثالی از دیدگاه ندانم‌گویی را در گفته‌ي فون وایتسکر می‌توان دید که در کنفرانسی در کمبریج گفت که دیدگاه کپنهاکی متفاوت با گزاره‌ي «چیزی را که نمی‌توان دید وجود ندارد» است. به گفتهٔ او دیدگاه کپنهاکی می‌گوید: «چیزی را که می‌توان دید حتماً وجود دارد. ولی دربارهٔ چیزی که نمی‌توان دید آزادیم هر فرضی بکنیم و این آزادی را برای فرار از تناقض‌ها به کار ببریم.»

در نظرسنجی‌ای که در کارگاه مکانیک کوانتومی در سال ۱۹۹۷ انجام شد، تفسیر کپنهاکی پذیرفته‌ترین تفسیر از مکانیک کوانتومی بود. و پس از آن تفسیر دنیاهای چندگانه قرار داشت. همهٔ روایت‌ها از تفسیر کپنهاکی به طور رسمی یا روش‌شناسانه به فروکاهی تابع موج باور دارند که یعنی ویژه‌ مقدارهای مشاهده‌نشده در مشاهده‌های بعدی دیده نخواهند شد. به زبان دیگر، طرفداران تفسیر کپنهاکی از همان روزهای آغازین مکانیک کوانتومی هیچ‌گاه فروکاهی را انکار نکردند، برخلاف طرفداران تفسیر دنیاهای چندگانه.

به زبان ساده‌تر، پذیرندگان تفسیر کپنهاکی می‌گویند که تابع موج، احتمال همه‌ي پیشامدهای ممکن برای یک رویداد را در خود دارد. ولی وقتی که یکی از این پیشامدهای کم ‌و بیش هم‌احتمال رخ داد، پیشامدهای دیگر به کلی از بین می‌روند. مثلاً اگر الکترونی از یک آزمایش دوشکاف بگذرد، احتمال‌های مختلفی هست که هرجایی روی پرده‌ي آشکارساز فرود بیاید. ولی وقتی الکترون یک جا فرود آمد، دیگر هیچ احتمالی برای فرودآمدنش در جاهای دیگر باقی نمی‌ماند. در تفسیر دنیاهای چندگانه، الکترون روی همهٔ جاهایی که احتمالی برای فرودآمدنش هست فرود می‌آید، ولی این فرودها در دنیاهای متفاوتی رخ می‌دهند. در دیدگاه ذهنی، تابع موج تنها یک ابزار ریاضی برای محاسبهٔ احتمال رویدادهاست. این دیدگاه شبیه رویکرد تفسیر هنگردی است. دستگاه‌های اندازه‌گیری دستگاه‌هایی کلاسیک‌اند و ویژگی‌های کلاسیک را مانند مکان و تکانه می‌سنجند.

اصل همخوانی بور و هایزنبرگ: توصیف مکانیک کوانتومی از سیستم‌های بزرگ باید به تقریب با توصیف فیزیک کلاسیک یکی باشد.

نكته قابل ذكر اين است كه تعبير كپنهاگي يك تعبير يگانه‌ي كامل مشخص نيست و فيزيك‌دانان طراز اولي كه اين تعبير را پذيرفتند، همه‌ي اجزاي آن را به يك درجه قبول نداشتند و بين آنها نيز حداقل از لحاظ اولويتي كه براي بعضي از اصول قائل بودند، اختلاف نظر بود. ما در اينجا عمدتاً به طرح ديدگاه‌هاي معرفت‌شناختي بور و انديشه‌هايي كه او روي آنها تأكيد داشت، مي‌پردازيم.

تعريف مكمليت

هدف بور يافتن يك اصل عام بود كه بتواند به كمك آن پديده‌هاي كوانتومي را تعبير كند. او در سال 1927 به چنين اصلي دست يافت و آن را براي اولين بار به طور رسمي در كنگره‌ي كومو مطرح كرد. در آنجا او مسأله را به اين صورت مطرح كرد كه امكان ندارد بتوانيم توأماً يك توصيف عِلّي  و يك توصيف زماني-مكاني‌ از يك سيستم بدهيم و در واقع اين دو توصيف مكمل و مانعه‌الجمع هستند. براي دادن هر يك از اين دو توصيف به تداركات تجربي متفاوتي نياز داريم

 مانعه‌الجمع در لغت:  دو امري كه اجتماع آن دو ممكن نيست، ولي ارتفاع هر دو با هم ممكن است. مانند رنگ‌ها از قبيل سبز و قرمز كه اجتماع هر دو در يك جا ممكن نيست. ولي ممكن است يك چيز نه سبز باشد نه قرمز. يا مثلا فلاني نمي‌تواند هم موجود باشد هم معدوم يا نه موجود باشد نه معدوم. بور در غالب سخنراني‌هاي بعدي‌اش درباره‌ي مكمليت سخن گفت، اما هرگز تعريف صريحي از اصل مكمليت ارائه نكرد و همين امر باعث ابهامات زيادي شد.

اينشتين در مقاله‌اي كه در ژانويه‌ي 1949 منتشر كرد چنين گفت: « من علي‌الرغم كوشش بسياري كه كرده‌ام، نتوانسته‌ام به يك فرمول‌بندي دقيق از اصل مكمليت بور دست يابم.» همچنين فون وايتسكر در مقاله‌اي كه در سال 1955 به مناسبت هفتادمين سالگرد تولد بور نوشت، متذكر شد كه او براي نوشتن اين مقاله به مقالات اوليه بور رجوع كرده و به اين نتيجه رسيده كه در ظرف 25 سال گذشته منظور بور از مكمليت را اشتباه فهميده بود. اما وقتي فون وايتسكر برداشت جديدش از مكمليت را با بور مطرح كرد و پرسيد كه آيا منظور وي را درست فهميده است يا خير، بور جواب منفي داد. ابهام در معناي مكمليت سبب شد كه ديگران برداشت‌هاي خودشان را در تعريف اين اصل به كار ببرند. براي مثال ولفگانگ پائولي در مقاله‌اي كه در 1933 نوشت، دو مفهومي را مكمل خواند كه كاربرد يكي (مثلاً مختصات) مستلزم طرد ديگري (مثلاً اندازه‌ي حركت) مربوط مي‌شود، نه به دو توصيف مانعه‌الجمع. وايستكر پيشنهاد كرد كه بايد ميان دو مكمليت  متوازي يا همانند و مكمليت دوراني تمايز قائل شد.

در مكمليت متوازي با دو مفهوم مكمل سروكار داريم كه يا تنها در نظريه‌ي كوانتوم مانعه‌الجمع‌اند نظير مختصات و اندازه‌ي حركت و يا هم در نظريه‌ي كلاسيك ناسازگارند و هم در نظريه‌ي كوانتوم مثل مختصات و عدد موجي. در مكمليت دوراني، با دو توصيف مانعه‌الجمع سروكار داريم. مثلاً مكمليت توصيف زماني-مكاني و توصيف عِلَي.

وايتسكر در تفسير نظر بور گفت اگر معادله‌ي شرودينگر را به كار ببريم، به يك توصيف عِلّي مي‌رسيم. اما اگر بخواهيم به يك توصيف زماني-مكاني برسيم، بايد به يك اندازه‌گيري از كميات كلاسيك مشاهده‌ پذير متوسل‌ شويم. ولي چنين عملي باعث تقليل بسته‌ي موج مي‌شود و اين كار، رفتار عِلَي تابع موج را از بين مي‌برد. پس طبق نظر وايستكر مكمليت ميان توصيف زماني-‌مكاني و صدق عليت درست همان مكمليت بين توصيف طبيعت بر حسب مفاهيم كلاسيك و بر حسب تابع موج است.

بور اين برداشت وايتسكر از مكمليت را رد كرد. اين نشان مي‌دهد تا چه حد در منظور بور از مكمليت ابهام وجود داشته است، حتي براي افرادي كه به او نزديك بوده‌اند. البته همين ابهام باعث شده كه اصل مكمليت علي‌رغم اعتراضات جدي كه به آن وارد كرده‌اند، باقي بماند. با اين وجود اگر عبارت زير، از يك سخنراني بور در 1929 را به عنوان تعريف مكمليت از ديدگاه بور تلقي كنيم (چيزي كه شايد صريح‌ترين عبارت او در اين مورد باشد)، مي‌توانيم تمام گفته‌هايي را كه از بور در اين باره‌ به ما رسيده است توجيه كنيم. بور گفته است: « اصل كوانتوم ما را مجبور مي‌كند كه نحوه‌ي ديگري از توصيف موسوم به مكمليت را بپذيريم، بدين معني كه هر استفاده‌ي مشخص از يك دسته مفاهيم كلاسيك، كاربرد همزمان مفاهيم كلاسيك ديگري را كه در زمينه‌اي ديگر به همان اندازه ضرورت دارند، غير ممكن مي‌سازد.»

طبق اين بيان، اسلوب‌هاي توصيف، مكمل هستند. براي مثال، توصيف بر حسب مختصات‌ زماني-‌مكاني و توصيف بر حسب انتقال انرژي-‌اندازه حركت يا تكانه، به صورت همزمان امكان‌پذير نيست. زيرا اين دو نوع توصيف مستلزم تداركات تجربي متفاوتي هستند. ماكس بورن موضع بور را اينگونه تخليص كرده است كه « تصوير يگانه‌اي از كل جهان تجارب ما وجود ندارد.»

يكي از ايرادهايي كه از همان اوايل به اصل مكمليت وارد مي‌كردند، اين بود كه چرا مكمليت را منحصر به دو خاصيت كرده‌اند و به سه خاصيت يا بيشتر تعميم نداده‌اند. از جمله فون نويمان، به دنبال ادعاي بور كه مكمليت تصاوير موجي و ذره‌اي را به فقدان خاصيت جابه‌جايي در متغيرهاي مربوطه نسبت مي‌داد، گفت: « خوب، چيزهايي زيادي هستند كه خاصيت جابه‌جايي ندارند، و شما به سهولت مي‌توانيد سه اپراتور پيدا كنيد كه جابه‌جايي‌پذير نباشند.» فون وايتسكر اين سوال را به طور صريح بررسي كرد و به اين نتيجه رسيد كه دوگانگي موج‌-‌ذره، حالت يك قضيه‌ي منفصله دارد. واقعيت فيزيكي، يا تمركز نقطه‌اي دارد و يا در فضا گسترده است. حالت اول را با الگوي ذره‌اي بيان مي‌كنيم و حالت دوم را با الگوي موجي

ارزش اصل مكمليت از نظر بور

بور طي 35 سال كوشيد تا مكمليت را به صورت يك نظريه‌ي فلسفي جامع و دقيق درآورد. او فيزيك كوانتومي را زمينه‌اي قرار داد كه به كمك آن به يك معرفت‌شناسي منسجم دست يابد و انتظار داشت كه به كمك مكمليت، مسائل اساسي رشته‌هاي ديگر نظير روانشناسي، فيزيولوژي، جامعه‌شناسي، فلسفه و غيره را حل كند.

او مي‌گفت: « روزي خواهد آمد كه مكمليت در مدارس آموخته خواهد شد و بخشي از تعليمات عمومي خواهد بود و بهتر از هر مذهبي مردم را راهنمايي خواهد كرد.» و نيز مي‌گفت:« فكر مي‌كنم كه به يك مرحله‌ي معين از تكميل كارم رسيده‌ام … فكر مي‌كنم كه استتاجات من كاربرد وسيعي خارج از فيزيك نيز داشته باشد. دوست دارم كتابي بنويسم كه به عنوان كتاب درسي به كار رود. من نشان خواهم داد كه مي‌توان تمام نتايج مهم را با كمي رياضيات به دست آورد.»

روزنفلد، كه از بزرگترين اصحاب بور بود، مي‌گويد كه بور كوشش زيادي كرد تا مكمليت را در مورد ساير رشته‌هاي علوم بشري به كار ببرد و اين كار را كم‌اهميت‌تر از تحقيقات فيزيكي‌اش تلقي نمي‌كرد. گفته شده كه اصل مكمليت بزرگترين اثري است كه بور در فلسفه‌ي علم باقي گذاشته و جان ويلر آن را « انقلابي‌ترين انديشه‌ي فلسفي معاصر» دانسته است. همچنين روزنفلد مكمليت را تنها تعبير معقول مكانيك كوانتومي مي‌داند و معتقد است كه مفهوم مكمليت به عنوان يك ضرورت منطقي به ما تحميل مي‌شود. به عقيده‌ي وي: « نظريه‌ي بعدي، هر شكلي به خود بگيرد، بايد مكمليت را به صورت يك حالت جدي در بر داشته باشد، درست همانگونه كه مكمليت خود موجبيت كلاسيك را در بر دارد.»

نقد اصل مكمليت

بور كوشيد كه قلمرو كاربرد مكمليت را از حوز‌ه‌ي محدود اوليه‌اش به ساير بخش‌هاي دانش انساني تعميم دهد و البته ديگران هم در اين راه كوشيده‌اند. ما در اينجا چند نمونه از اين تعميمات را ذكر مي‌كنيم:

• مكمليت دماي يك سيستم و توصيف حركت هر يك از اتم‌هاي آن: بور در سخنراني‌ كه در 1930 در انگلستان ايراد كرد، مفهوم دماي يك سيستم ترموديناميكي را مكمل و مانعه‌الجمع با توصيف كامل حركت‌هاي اتم‌هاي آن دانست.

• مكمليت اصالت حيات و اصالت فيزيك در سيستم‌هاي زنده: بور طي يك سخنراني در 1932 در كپنهاگ، اصل مكمليت را به زيست‌شناسي تعميم داد: «« اگر بخواهيم تحقيقات درباره‌ي اعضاي يك حيوان را تا آنجا ادامه دهيم كه بتوانيم توصيفي از نقش تك‌تك اتم‌ها در اعمال حياتي به دست بدهيم، بايد حيوان را بكشيم … از اين ديدگاه بايد حيات را يك حقيقت اوليه دانست كه قابل توضيح نيست و بايد آن را يك نقطه‌ي شروع در زيست‌شناسي در نظر گرفت.

• مكمليت مطالعه‌ي فرهنگ‌هاي ساده و فرهنگ‌هاي پيشرفته: اين مطلب را بور در سخنراني‌ كه در 1938 در كنگره‌ي مردم‌شناسي و نژاد‌شناسي در انگلستان ايراد كرد، متذكر شد.

• مكمليت ذهن و موضوع مورد شناسايي

• مكمليت قدرت سازمان‌ ملل متحد و حق حاكميت ملت‌ها

• مكمليت دانش زمان حال و پيش‌بيني آينده: طبق تعبير مكتب كپنهاگي هرچه بيشتر وضع فعلي سيستمي را دقيق‌تر مشخص كنيم، آن را بيشتر مختل مي‌كنيم و در نتيجه دقت پيش‌بيني آينده كمتر مي‌شود.

• مكمليت آزادي اراده و جستجو براي انگيزه‌ها: هنگامي كه به دنبال يافتن انگيزه‌ها براي يك تصميم‌گيري خاص هستيم، احساس اختيار نمي‌كنيم، اما در مواردي كه نمي‌توانيم انگيزه‌ها را بيابيم يا دنبال يافتن آنها نيستيم، احساس اختيار مي‌كنيم.

• مكمليت محبت و عدالت: برونر مي‌گويد كه در سال 1943 يا اوايل 1944 با بور ملاقات داشت و بور به او گفت كه يك بار يكي از فرزندانش مرتكب خطايي نابخشودني شده بود و نمي‌دانست كه چگونه مجازاتي براي فرزندش در نظر بگيرد و اين مطلب او را به ياد مكمليت انداخته بود. آنگاه بور به برونر مي‌گويد: ««« شما نمي‌توانيد يك نفر را توأماً از ديد محبت و ديد عدالت بشناسيد.»»»

• مكمليت علم و مذهب: روس‌بال، استاد رياضي دانشگاه آكسفورد، علم و دين را دو عنصر مكمل مي‌خواند كه گرچه ظاهراً با هم ناسازگارند، اما هر دو صحيح هستند و مكمل يكديگرند. پاولي ماده و روح را دو عنصر بنيادي و مكمل واقعيت مي‌دانست. از نظر او امكان ندارد بتوانيم پديده هاي روحي را بر اساس يك نظريه‌ي مربوط به ماده توضيح دهيم. روح و جسم روي هر يك شي‌ء كامل مي‌سازند …… و هر دو به عنوان عناصر مختلف يك كل (واقعيت) مورد نيازند.

بور معتقد بود كه در مورد مسائل اجتماعي و اخلاقي، اعتقاد به اصل مكمليت مي‌تواند باعث تحمل آراي ديگران شود.

ادامه دارد »»»

اسماعیل جوکار/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع:

كتاب تحليلي از ديدگاه‌هاي فلسفي فيزيك‌دانان معاصر

ديكشنري آنلاين آباديس

ويكي‌پدياي فارسي

مقاله‌ي آقاي رضا عليزاده، دانشجوي دكتري فلسفه علم در روزنامه‌ي ايران