عناصر مهم مکانیک کوانتوم ( یا تعبیر کپنهاگی ) :
1) کنار گذاشتن مسائل هستی شناختی
دو نکته بنیادی که نظریه کوانتوم درباره آن ها بحث نمی کند :
الف) وجود اشیاء .هیچ چیزرا نمی توان مورد بررسی قرار داد جزء احتمال چیزی که مشاهده می کنید.
ب) چیزی که عملا رخ می دهد .در این دیدگاه ،هدف فیزیک دیگر توصیف خود طبیعت نیست ،بلکه هدفش این است که مشاهدات گذشته ،نتایج بعضی از آزمایش های بعدی را پیش بینی کند .این دید از تلفیق دو عامل به وجود آمد :
1.مشکل در تعبیر فرمالیزم نظریه کوانتوم
2.توفیق اعجاب آور این نظریه در توجیه بعضی از تجارب فیزیکی.
2) طرد تصویر پذیری حوادث فیزیکی
نه تنها ساختارهای اتمی قابل مشاهده و بیان برحسب کیفیات محسوس نیست، بلکه حتی قابل تصویر برحسب زمان ،فضا و علیت هم نیست .هدف اصلی علم فیزیک این است که قوانین حاکم بر پدیده ها را فرمول بندی کند و آن ها را برای کشف پدیده های جدید بکار ببرد. به نقل از هاوکینگ : یک نظریه علمی صرفا یک مدل ریاضی است که ما می سازیم تا مشاهداتمان را توصیف کنیم و نظریه علمی فقط در اذهان وجود دارد .
3) تحول پذیری سیستم های کوانتومی
برای فهم یک پدیده کافی است آن را به اجزائش تجزیه کنیم .لذا قوانین حاکم بر کل ، نتیجه قوانین حاکم بر اجزا است ،و کل واقعیتی مازاد بر اجزائش ندارد .این دیدگاه به تحول گرایی یا وحدت علم مشهور است .این دیدگاه در فیزیک جدید از جهات مختلف مورد تعرض قرار گرفت :
الف ) قوانین حاکم بر کل ،نتیجه قوانین حاکم بر اجزا نیست و کل واقعیتی مازاد از اجزائش دارد .مثلا اصل پائولی ،که حاکم بر اتم است ،قابل استنتاج از قوانین حاکم بر تک – الکترون ها نیست.
ب ) جهان از سطوحی با مراتب مختلف تشکیل شده است ؛هر سطح قوانین بنیادی و هستی شناسی خودش را دارد ، و گر چه ممکن است اشاراتی مبنی بر نحوه ارتباط یک سطح با سطح دیگر موجود باشد ،اما امکان ندارد که پیچیدگی و بداعت حاصل از ترکیب را استنتاج کنیم .برای مثال ،در حالی که هویات بنیادی فیزیک ماده چگال از قوانین فیزیک ذرات بنیادی تبعیت می کنند این مستلزم این نیست که فیزیک ماده چگال صرفا کاربرد فیزیک ذرات بنیادی باشد.
ج ) یک ویژگی مهم این سیستم ها این است که در مقیاس های مختلف ،پدیده های جدیدی از خود بروز می دهند.
مثلا رفتار بزرگ -مقیاس این گونه سیستم ها را نمی توان از روی رفتار کوچک – مقیاس آن ها پیش بینی کرد.
د ) یک فرض رایج در علم این است که ما می توانیم آنچه را که در فضاهای دور رخ می دهد را مطالعه کنیم .نظریه کوانتوم در ارتباط با قضیه بل ( جهان در بنیادی ترین سطح ، یک کل غیر قابل تجزیه است ، و ناپیوستگی اشیاءیک توهم ماکروسکوپی است ) این فرض را بهم می زند.
ه ) بر طبق قضیه ناتمامیت گودل ، یک کل ریاضی بیش از جمع اجزای آن نیست .به عبارت دیگر هیچ سیستم آکسیوماتیک کامل نیست ،اگر ما یک سیستم منطقی یا ریاضی داشته باشیم که شامل تعدادی آکسیوم و قواعدی برای استنتاج گزاره ها از آکسیوم ها باشد ،در این صورت همواره گزاره هایی وجود دارند که قابل بیان برحسب علائم سیستم هستند ،اما با استفاده از قواعد سیستم نمی توان درستی یا نادرستی آن ها را نشان داد.
4) حاکمیت پوزیتیویسم بر افکار فیزیکدانان
الف ) نظریه ها قابل اعتماد نیستند مگر آن که روی مبانی تجربی بنا شوند
ب ) یک نظریه باید طوری دقیق فرمول بندی شود که نتایج تجربی آن بدون ابهام باشد .بدین روی ،علم عصاره داده های تجربی است و ما باید از چیزهایی که مبتنی بر تجربه نیست و یا ابهام دارد بپرهیزیم ،ایده واقعیت را کنار می گذارند ،زیرا آن را قابل تعریف نمی دانند . بنابراین نظریه ها باید قابل تایید تجربی باشند بدون آن که لزوما واقعیتی را توصیف کنند .تنها چیزی که ما می توانیم بدانیم ،مشاهداتما ن و اعمالمان است .
فیزیکدانان کوانتومی این بینش پوزیتیویسمی را که واقعیتی ورای پدیده ها وجود ندارد را پذیرفتند تا آن جا که هایزنبرگ می گوید :نه این که ،چیزی ورای پدیده ها وجود دارد و ما نمی شناسیم بلکه اصلا چیزی ورای پدیده ها وجود ندارد .همچنین دوبروی می گوید: تعبیر پوزیتیویسمی مبتنی بر این ادعاست که هر چیزی که قابل مشاهده نیست ،فاقد وجود است و جایی در فیزیک تجربی ندارد.
5) طرد موجبیت ( دتر می نیسم )
منظور از موجبیت ( دتر می نیسم ) این است که هر حادثه علتی دارد (اصل علیت عامه) .گاهی موجبیت به معنای قابلیت پیش بینی به کار رفته است . اما این دو یکی نیست ،اگر علیت عامه برقرار باشد و از تمامی شرایط اولیه و قوانین طبیعت آگاهی داشته باشیم ،می توانیم آینده را پیش بینی کنیم ،اما این امکان وجود دارد که علیت برقرار باشد و ما به علت فقدان اطلاعات لازم نتوانیم پیش بینی کنیم .
فیزیکدانان ابتدا علیت را معادل قانونمند بودن ، گرفتند بعدها علیت معادل بستگی تابعی شد و بعد تر علیت معادل با شرط لازم و کافی برای تعیین دقیق آینده گرفتند .بعدا علیت حتی به مفاهیمی محدود تر از این هم بکار می رفت یعنی معادل با صدق قوانین مکانیک یا بقای انرژی و …
در مکانیک کوانتومی در حالت کلی نتیجه یک آزمایش دقیقا قابل پیش بینی نیست ، بلکه می تواند امکانات مشخصی را اختیار کند . تنها چیزی که می توان پیش بینی کرد ، احتمال به دست آوردن یک نتیجه خاص است وقتی که تجربه را به کرات تکرار می کنیم و گر نه حالات فردی در سطح کوانتومی قابل پیش بینی نیستند و در آن جا شانس حاکم است .
آشکارترین راهی که مکانیک کوانتومی ،عدم موجبیت را در بر دارد در اصل عدم قطعیت است . اگر بخواهیم آینده یک سیستم را پیش بینی کنیم ، باید مواضع و سرعت های فعلی اجزای سیستم را بدانیم ، اما ما نمی توانیم این ها را در یک لحظه بدانیم ،لذا آینده سیستم قابل پیش بینی نیست.
در فیزیک کلاسیک وقتی احتمال را به کار می بریم فرض بر این که کسب دانش بیشتر امکان پذیر است و با آن ،احتمال تبدیل به یقین می شود . اما در مکانیک کوانتومی فرض می شود که این نظریه نهایی است و امکان به دست آوردن دانش بیشتر نیست.
غالب فیزیکدانان به تبعیت از بور ، بورن و هایزنبرگ ،موجبیت را از دنیای اتمی طرد می کنند و می گویند که عدم موجبیت ،ذاتی پدیده های اتمی است و عقیده ما درباره علیت از تجاربمان با اشیای بزرگ ( ماکروسکوپی ) نشات گرفته و در مورد اشیای خود ( میکروسکوپی ) صادق نیست . این ها علی الظاهر اصل علیت را منکر نمی شوند ،بلکه اصل سنخیت علت و معلول را منکر می شوند وحرفشان این است که گذشته به یکی از امکانات بعدی می رود.
6) حاکمیت ایدآلیسم بر تفکر فیزیکدانان
رئالیسم مبتنی بر دو فرض است :
الف) نظام مشاهده شده حاکی از واقعیتی است مستقل از ناظر انسانی و به عبارت دیگر وجودش مستقل از وجود ماست.
ب) تحقیقات علمی می تواند این جهان عینی را برای ما قابل درک سازد و در واقع هدف علم کشف واقعیت این جهان خارجی است.
لذا جهان خارجی مستقل از ذهن انسانی را مفروض گرفته و وظیفه خود را توضیح ماهیت آن می داند. طبیق این بینش ،جهان خارجی آنچنان است که بنظر می رسد و دانش ما صرفا انعکاسی از واقعیت عینی است .ذهن را می توان از عین جدا کرد و ما صرفا یک تماشاگر غیر فعال هستیم.
در مقابل رئالیسم ، ایدآلیسم قرار دارد که معتقد است شعور واقعیت اولی است و جهان خارجی به وسیله شعور تعیین می شود. این خود اقسامی دارد که برخی از آن ها را ذکر می کنیم :
الف ) خودانگار : جهان مساوی است با محتویات ذهن من
ب ) بارکلی : برای موجود بودن باید درک شد
ج ) ماخ : جهان از احساسات تشکیل می شود
و …
وجه مشترک این ها ، این است که می گویند ما باید با نمایش جهان شروع کنیم نه با خود آن ها.
تا این که فیزیکدانان به این نتیجه رسیدند نباید دنبال توضیح اشیاء باشیم ،بلکه باید به تئوری های که نتایجشان با مشاهدات تطبیق می کند ، قانع باشیم .لذا دیدگاه های متفاوتی به وجود آمد که به دو نمونه اشاره می کنیم :
الف ) برخی اصلا منکر یک واقعیت عینی مستقل از ذهن انسانی شدند.بور : ما در صحنه حیات ،صرفا یک تماشاگر نیستیم ،بلکه بازیگر هم هستیم و خواص اشیاء ، تحت الشعاع تجارب ما قرار دارد .
ب ) بعضی هم گفتند ، اصلا جهان را نمی توان برا اساس اشیای مادی تصور کرد ،و فقط به وسیله یک فکر ریاضی می توان فهمید.
7) طرح منطق کوانتومی ( منطق تجربه )
جهان از یک منطق کوانتومی غیر انسانی تبعیت می کند و بنابراین ما باید برای توجیه حقایق کوانتومی ، نحوه استدلالمان را تغییر دهیم .در این جا نیز تجربه باید مشخص کند که چه منطقی حاکم است.
رورولیش ،مشکلات منطق کوانتومی را به نحو زیبایی بیان کرده است : بعضی می گویند اگر ما طبق منطق کوانتومی فکر کنیم ، نه منطق ارسطویی ،مکانیک کوانتومی به نظرمان عجیب نمی رسید .متاسفانه این زیاد کمک نمی کند ، زیرا ما طبق منطق ارسطویی صحبت می کنیم و این را با استفاده از منطق ارسطویی انجام می دهیم.
در ادامه این مقاله مطالعه نمایید :
