دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ - آکا

آکاایران: تجزیه ناپذیری سیستم های کوانتومی

به گزارش آکاایران: طبق این اصل سیستم های کوانتومی، خواص ذاتی (مستقل از مشاهده) را ندارند. یعنی سیستم کوانتومی و وسایل مشاهده، یک واحد تجزیه ناپذیر می سازند و در نتیجه خواصی که به سیستم نسبت می دهیم، در واقع متعلق به مجموعه ی سیستم و وسیله ی اندازه گیری است. به قول فاینمن: « در مکانیک کوانتومی، یک رویداد مجموعه ای از شرایط اولیه و شرایط نهایی است.»

دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ - آکا

دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ -آکادیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ -آکا

آکاایران: دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ

ریچارد فاینمن – Richard Feynman

مثلاً وقتی یک الکترون در یک طرف وسیله ی آزمایش از تفنگ الکترونی خارج می شود و پس از گذشتن از یک روزنه در طرف دیگر در نقطه ای مشاهده می شود، کل این قضیه یک حادثه ی 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 وسیله ی آزمایش (که شامل ناظر هم می شود) قابل اغماض یا جبران کردنی نیست. بنابراین برای توضیح غیر مبهم پدیده های کوانتومی، باید تمام تدارکات تجربی را مشخص کرد به عبارت دیگر پدیده ی تحت مطالعه و آزمایش گر یک واحد تجزیه ناپذیر می سازند و هر نوع تغییری در وسایل مشاهده که سبب تجزیه ی این پدیده به اجزایش شود، باعث محو شدن پدیده ی اصلی و ظهور یک پدیده ی جدید می گردد، نه آنکه چهره ی دیگری از همان پدیده را به دست دهد. بنابراین برعکس پدیده های کلاسیک، یک پدیده ی کوانتومی، عبارت از یک رشته حوادث فیزیکی نیست، بلکه یک نوع تشخیص فردی دارد.

نکته ی دیگر آنکه ما در فیزیک برای تعیین خواص اشیاء به آزمایش متوسل می شویم. در فیزیک کلاسیک می توان با طرح یک آزمایش پیچیده، تمام اطلاعات قابل تصور درباره ی 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 مانعه الجمع نشان می دهد (مثلاً خواص ذره ای و خواص موجی). پس الکترون تحت بعضی شرایط به صورت ذره جلوه می کند و در بعضی شرایط دیگر به صورت موج. بور این مطلب را این گونه توجیه کرد که الکترون خود خواص ذاتی ندارد و این الکترون به علاوه ی سیستم اندازه گیری است که دارای آثار خاص است و بنابراین برای توصیف اشیای اتمی باید تمام جهات ذیربط تدارکات تجربی را ذکر کرد و از شیوه ی توصیف های مکمل بهره گرفت. به قول بور:

« در حوزه ی فیزیک کلاسیک، تمام خواص مشخصه ی یک شیء معین را می توان با یک طرح تجربی تعیین کرد، گرچه از لحاظ عملی مناسب است که برای مطالعه ی جنبه های مختلف یک پدیده ، طرح های متفاوتی را به کار بریم. در واقع اطلاعاتی که از این ها به دست می آید، یکدیگر را تکمیل می کنند و می توان 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 طرح های تجربی مختلف به دست می آوریم، نوع جدیدی از رابطه ی مکملیت را نشان می دهند.» 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 می کند کدامیک از اینها به فعلیت خواهند رسید.

دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ - آکا

ورنر هایزنبرگ – Werner Heisenberg

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 می توان گفت که الکترون اصطلاحی است که از تحلیل پدیده ها انتزاع می شود. با وجود این می توان به طور قراردادی خواص مشاهده شده در آزمایش ها را به خود سیستم های کوانتومی نسبت داد به شرط آن که متوجه قراردادی بودن این امر باشیم و در مورد خواص ناسازگار، روابط عدم قطعیت را مراعات کنیم.

ارزش مفاهیم کلاسیک

هم بانیان مکتب کپنهاگی و هم اینشتین قبول داشتند که یک محدودیت اساسی در کاربرد مفاهیم کلاسیک در حوزه ی 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 مقوله ی مکمل تقسیم می کنیم و تنها آنهایی را که متعلق به یک مقوله هستند به طور همزمان به کار می بریم.

از دیدگاه آنها علت ضرورت به کار بردن زبان فیزیک کلاسیک در بحث از حقایق تجربی این است که نمی توان از شیوه های معمولی ادراک صرف نظر کرد و یک مبادله ی فکری غیر مبهم درباره ی اطلاعات تجربی بدون اینها میسر نیست. به قول بور: « هرچه هم که پدیده های کوانتومی از حوزه ی توصیف فیزیک کلاسیک فراتر بروند، باید توضیح تمام شواهد تجربی بر حسب اصطلاحات کلاسیک باشد. دلیلش این است که منظور ما از کلمه ی ««آزمایش»» وضعیتی است که در آن می توانیم به دیگران بگوییم چه کرده ایم و چه آموخته ایم و بنابراین باید توضیح تدارکات تجربی و نتایج مشاهدات را به زبان غیر مبهم، با استفاده از اصطلاحات فیزیک کلاسیک بیان کنیم.»

دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ - آکا

نیلز بور – Neils Bohr

به عقیده ی بور این اشتباه است که فکر کنیم با جایگزینی مفاهیم جدید به جای مفاهیم کلاسیک می توان بر مشکلات نظریه ی اتمی فائق آمد. هایزنبرگ می گوید: « قبل از هرچیز باید مثل وایتسکر تأیید کنم که مفاهیم فیزیک کلاسیک نقشی شبیه آنچه ادراکات مقدم بر تجربه در فلسفه ی کانت داشتند، در تعبیر نظریه ی کوانتوم دارند. همچنان که، کانت مفاهیم زمان و مکان یا علیت را به صورت مفاهیم مقدم بر تجربه توضیح داد. … همینطور، مفاهیم فیزیک کلاسیک، مبانی ِ مقدم ِ بر تجربه برای تمام تجاربی است که با پدیده های اتمی سر و کار دارند. زیرا آزمایش های حوزه ی اتمی را تنها به کمک مفاهیم کلاسیک می توان انجام داد …. فیزیک کلاسیک مبنایی مقدم بر تجربه برای فیزیک اتمی و نظریه ی کوانتوم می سازد. اما همه جا به یک اندازه اعتبار ندارد … یعنی پدیده های بسیاری هستند که آن ها را نمی توانه به طور مفصل بر حسب مفاهیم کلاسیک توصیف کرد.»

از طرف دیگر، استفاده از مفاهیم کلاسیک در حوزه ی اتمی تاوانی هم دارد و آن این است که دیگر نمی توان توصیف واحدی ( بر حسب مفاهیم کلاسیک) از پدیده های اتمی ارائه داد و ضروری است که از توصیف های 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 نمی توانیم چیزهای دیگری را جایگزین آن کنیم. ولی البته کاربرد این مفاهیم به علت روابط عدم قطعیت محدودیت پیدا می کند. ما باید این محدودیت را به ذهن بسپاریم ولی نمی توانیم و نباید در اصلاح این مفاهیم بکوشیم.»

دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ - آکا

 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 نمی دید که مفاهیم کلاسیک کنار گذاشته شوند و حتی ضروری می دید که به جای این مفاهیم، مفاهیم کاملاً جدیدی به کار گرفته شود. اما همواره تأکید داشت که مفاهیم نور در عین اینکه اطلاعات جدید را توجیه می کنند 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 می شد به جای فیزیک ارسطویی، فیزیک نیوتونی گذاشت. هنگام شروع عصر جدید، تنها مفاهیم موجود، مفاهیم ارسطویی بود و ابزاری نظری عام تر از نظریات فیزیکی امروز بود و آن مفاهیم به مفاهیم روزمره نزدیک تر بود. اما آیا گالیله باید تنها به مفاهیم ارسطویی اکتفا می کرده 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

کتاب تحلیلی از دیدگاه های فلسفی فیزیک دانان معاصر

دیکشنری آنلاین آبادیس

ویکی پدیای فارسی

مقاله ی آقای رضا علیزاده، دانشجوی دکتری فلسفه علم در روزنامه ی ایران

دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ - آکا
دیدگاه های فلسفی بور در مکانیک کوانتوم – قسمت دوم – وب سایت علمی بیگ بنگ - آکا
.

منبع :

گردآوری توسط بخش مقالات فیزیک سایت آکاایران
تبلیغات