دیدگاه‌های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم

تجزیه‌ ناپذیری سیستم‌های کوانتومی

طبق این اصل سیستم‌های کوانتومی، خواص ذاتی (مستقل از مشاهده) را ندارند. یعنی سیستم کوانتومی و وسایل مشاهده، یک واحد تجزیه‌ناپذیر می‌سازند و در نتیجه خواصی که به سیستم نسبت می‌دهیم، در واقع متعلق به مجموعه‌ی سیستم و وسیله‌ی اندازه‌گیری است. به قول فاینمن: « در مکانیک کوانتومی، یک رویداد مجموعه‌‌ای از شرایط اولیه و شرایط نهایی است.»

مثلاً وقتی یک الکترون در یک طرف وسیله‌ی آزمایش از تفنگ الکترونی خارج می‌شود و پس از گذشتن از یک روزنه در طرف دیگر در نقطه‌ای مشاهده می‌شود، کل این قضیه یک حادثه‌ی غیر قابل تجزیه است. در توجیه این اصل بور متذکر شد که در فیزیک کوانتومی بر خلاف فیزیک کلاسیک، تفاعل بین سیستم مورد مطالعه و وسیله‌ی آزمایش (که شامل ناظر هم می‌شود) قابل اغماض یا جبران‌کردنی نیست. بنابراین برای توضیح غیر مبهم پدیده‌های کوانتومی، باید تمام تدارکات تجربی را مشخص کرد به عبارت دیگر پدیده‌ی تحت مطالعه و آزمایش‌گر یک واحد تجزیه‌ناپذیر می‌سازند و هر نوع تغییری در وسایل مشاهده که سبب تجزیه‌ی این پدیده به اجزایش شود، باعث محو شدن پدیده‌ی اصلی و ظهور یک پدیده‌ی جدید می‌گردد، نه آنکه چهره‌ی دیگری از همان پدیده را به دست دهد. بنابراین برعکس پدیده‌های کلاسیک، یک پدیده‌ی کوانتومی، عبارت از یک رشته حوادث فیزیکی نیست، بلکه یک نوع تشخیص فردی دارد.

نکته‌ی دیگر آنکه ما در فیزیک برای تعیین خواص اشیاء به آزمایش متوسل می‌شویم. در فیزیک کلاسیک می‌توان با طرح یک آزمایش پیچیده، تمام اطلاعات قابل تصور درباره‌ی یک سیستم را به دست آورد. اما در فیزیک کوانتومی چنین نیست. در اینجا بر خلاف اشیای کلاسیک که خواص سازگار دارند، یک سیستم کوانتومی، از خود خواص مانعه‌الجمع نشان می‌دهد (مثلاً خواص ذره‌ای و خواص موجی). پس الکترون تحت بعضی شرایط به صورت ذره جلوه می‌کند و در بعضی شرایط دیگر به صورت موج. بور این مطلب را این‌گونه توجیه کرد که الکترون خود خواص ذاتی ندارد و این الکترون به علاوه‌ی سیستم اندازه‌گیری است که دارای آثار خاص است و بنابراین برای توصیف اشیای اتمی باید تمام جهات ذیربط تدارکات تجربی را ذکر کرد و از شیوه‌ی توصیف‌های مکمل بهره گرفت. به قول بور:

« در حوزه‌ی فیزیک کلاسیک، تمام خواص مشخصه‌ی یک شیء معین را می‌توان با یک طرح تجربی تعیین کرد، گرچه از لحاظ عملی مناسب است که برای مطالعه‌ی جنبه‌های مختلف یک پدیده‌، طرح‌های متفاوتی را به کار بریم. در واقع اطلاعاتی که از این‌ها به دست می‌آید، یکدیگر را تکمیل می‌کنند و می‌توان از ترکیب آنها تصویر واحد منسجمی از رفتار شیء مورد نظر به دست آورد. در فیزیک کوانتومی شواهدی که در مورد اشیای اتمی از طریق طرح‌های تجربی مختلف به دست می‌آوریم، نوع جدیدی از رابطه‌ی مکملیت را نشان می‌دهند.» اما هایزنبرگ معتقد بود که یک سیستم کوانتومی دارای خواص گوناگونی است، و اینها را به صورت بالقوه دارد، نه بالفعل و این سرشت محیط سیستم کوانتومی است که معین می‌کند کدامیک از اینها به فعلیت خواهند رسید.

به هر حال به جای اینکه بگوییم الکترون منزوی چه خواصی دارد، باید شرایطی را که الکترون در آن قرار دارد مشخص کنیم. در واقع می‌توان گفت که الکترون اصطلاحی است که از تحلیل پدیده‌ها انتزاع می‌شود. با وجود این می‌توان به طور قراردادی خواص مشاهده‌شده در آزمایش‌ها را به خود سیستم‌های کوانتومی نسبت داد به شرط آن‌که متوجه قراردادی بودن این امر باشیم و در مورد خواص ناسازگار، روابط عدم قطعیت را مراعات کنیم.

ارزش مفاهیم کلاسیک

هم‌بانیان مکتب کپنهاگی و هم اینشتین قبول داشتند که یک محدودیت اساسی در کاربرد مفاهیم کلاسیک در حوزه‌ی اتمی وجود دارد. اما در مورد این محدودیت، نگرش آنها متفاوت بود. بنیانگذاران مکتب کپنهاگی معتقد بودند که باید تمام مفاهیم فیزیک کلاسیک را حفظ کرد ولی محدودیتی برای کاربرد همزمان آنها قائل شد. برای این کار مفاهیم را به دو مقوله‌ی مکمل تقسیم می‌کنیم و تنها آنهایی را که متعلق به یک مقوله هستند به طور همزمان به کار می‌بریم.

از دیدگاه آنها علت ضرورت به کار بردن زبان فیزیک کلاسیک در بحث از حقایق تجربی این است که نمی‌توان از شیوه‌های معمولی ادراک صرف‌نظر کرد و یک مبادله‌ی فکری غیر مبهم درباره‌ی اطلاعات تجربی بدون اینها میسر نیست. به قول بور: « هرچه هم که پدیده‌های کوانتومی از حوزه‌ی توصیف فیزیک کلاسیک فراتر بروند، باید توضیح تمام شواهد تجربی بر حسب اصطلاحات کلاسیک باشد. دلیلش این است که منظور ما از کلمه‌ی ««آزمایش»» وضعیتی است که در آن می‌توانیم به دیگران بگوییم چه کرده‌ایم و چه آموخته‌ایم و بنابراین باید توضیح تدارکات تجربی و نتایج مشاهدات را به زبان غیر مبهم، با استفاده از اصطلاحات فیزیک کلاسیک بیان کنیم.»

از طرف دیگر، استفاده از مفاهیم کلاسیک در حوزه‌ی اتمی تاوانی هم دارد و آن این است که دیگر نمی‌توان توصیف واحدی ( بر حسب مفاهیم کلاسیک) از پدیده‌های اتمی ارائه داد و ضروری است که از توصیف‌های مکمل استفاده کنیم. …. هایزنبرگ نیز عقیده داشت که: « ما برای توصیف تدارکات تجربی و نتایج تجربه راهی جز استفاده از زبان فیزیک کلاسیک نداریم و نمی‌توانیم چیزهای دیگری را جایگزین آن کنیم. ولی البته کاربرد این مفاهیم به علت روابط عدم قطعیت محدودیت پیدا می‌کند. ما باید این محدودیت را به ذهن بسپاریم ولی نمی‌توانیم و نباید در اصلاح این مفاهیم بکوشیم.»

 در مقابل اینها، اینشتین معتقد بود که اگر اطلاعات تجربی جدیدی نشان داد که مفهومی اعتبارش را از دست داده است، باید آن مفهوم را کنار گذاشت. او اشکالی نمی‌دید که مفاهیم کلاسیک کنار گذاشته شوند و حتی ضروری می‌دید که به‌جای این مفاهیم، مفاهیم کاملاً جدیدی به کار گرفته شود. اما همواره تأکید داشت که مفاهیم نور در عین اینکه اطلاعات جدید را توجیه می‌کنند نباید به برداشت ما از واقعیت فیزیکی لطمه بزنند.

فایرآبند نیز در مقابل استدلال بور گفته است: « اگر انسان قادر نبود که مفاهیم جدید بسازد، چگونه می‌شد به جای فیزیک ارسطویی، فیزیک نیوتونی گذاشت. هنگام شروع عصر جدید، تنها مفاهیم موجود، مفاهیم ارسطویی بود و ابزاری نظری عام‌تر از نظریات فیزیکی امروز بود و آن مفاهیم به مفاهیم روزمره نزدیک‌تر بود. اما آیا گالیله باید تنها به مفاهیم ارسطویی اکتفا می‌کرده‌ باشد؟ چون آن مفاهیم موجود بودند؟ نه. بلکه احتیاج به وارد کردن مفاهیم جدید بود تا جا برای قوانین فیزیکی جدیدی باشد. یک تئوری کاملاً جدید مورد نیاز بود. آیا دلیلی هست که آنچه در قرون ۱۶ و ۱۷ میسر شد، در قرن بیستم میسر نباشد؟»

ادامه دارد »»»

قسمت اول مقاله

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

لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=33109

(۵ نفر , میانگین : ۵,۰۰ از ۵)