اصل عدم قطعیت [1]
در 1927 ، هایزنبرگ کوشش ورزید وضع و سرعت(سرعت و جهت) یک الکترون را محاسبه کند . دشواری که در محاسبه اوصاف یک الکترون وجود دارد این است که الکترون خرد تر از یک موج نوری است . برای مشاهده یک الکترون به طور مستقیم فرضاً باید از میکروسکوپی استفاده بکنیم که از میکروسکوپ هایی که اکنون در اختیار داریم ، بسیار قوی تر باشد . لکن هنگام استفاده از میکروسکوپ ، از یک چشمه نور هم استفاده خواهیم کرد . از پیش می دانیم که فوتون های نور (اثر فتو الکتریک انیشتین ) در وضع الکترون ها اختلال ایجاد می کند . بنابراین ، برای محاسبه وضع و سرعت یک الکترون با دو مشکل مواجهیم ؛ ما از نور معمولی نمی توانیم استفاده کنیم ، چون الکترون ها طول موجی کوتاه تر از نور معمولی دارند و اصلاً از هر نوری که استفاده کنیم در وضع الکترون ها اختلال ایجاد خواهد کرد . ناگزیر از پرتو های گامای رادیوم مدد می گیریم که چون آنها هم بسامد بالا دارند و موج هایی (بسیار کوتاه ) با طول موج هایی کوتاه تر از نورند قهراً باعث اختلال خواهند شد .
به این ترتیب ، انجام یک آزمایش که با آن بتوانیم وضع و سرعت یک الکترون را محاسبه کنیم ، نامیسر است . وانگهی ، هر محاسبه ای که انجام دهیم ، به سبب اختلالی که ابزار محاسبه گر به وجود می آورد، تقریبی خواهد بود . استدلال هایزنبرگ این است که نه تنها عملاً محاسبه کردن امکان پذیر نیست بلکه نظراً هم انجام محاسبه به طور دقیق نامیسر است .
هایزنبرگ از این هم پیش تر رفت . سخن اولیه ی او این بود که نظراً تعیین دقیق وضع و سرعت یک الکترون نا میسر است و اینک استدلال می کند که با تعیین دقیق وضع یک الکترون تعیین کم و بیش دقیق، سرعت آن را مختل می کنیم . برای تعیین سرعت یک الکترون ، کم و بیش به طور دقیق کاری می کنیم که تعیین وضع الکترون غیر دقیق تر بشود . هر محاسبه ای در محاسبه دیگر تداخل می کند ، بنابراین دستیابی به محاسبه کم و بیش دقیق وضع و سرعت یک الکترون به طور همزمان ، امکان پذیر نیست . برهان قاطع او در این محاجه این است که درجهع نامعین بودن سنجش ما برابر است با ثابت پلانک . فرمول زیر بیانگر رابطه عدم تعیین وضع و سرعت است : تغییرات مکان * تغییرات تکانه =(عدد پی* 4)/ h
در این فرمول ، (p) و (q) به جای سرعت و وضع یک الکترون یا ذره زیر اتمی اند و البته (h) ثابت پلانک ؛ (تغییرات تکانه) و(تغییرات مکان) به ترتیب نشانه عدم قطعیت یا کجروی سرعت و وضعند . نکته نهایی که می باید روشن شود این است که هایزنبرگ به این فرمول دست پیدا نکرده است یا نظریه اش را با آزمایشگری به دست نیاورده است . اصل عدم قطعیت متخذ از مفروضات راجع به دوگانگی موج – ذره است .
پیامد های اصل عدم قطعیت
پیامد های بسیار از اصل عدم قطعیت استخراج گردیده است ، هم توسط هایزنبرگ که آن را برای نخستین بار صورت بندی کرد و هم توسط دیگران ، از جمله فیلسوفان و اشخاص عادی . چنان که خواهیم دید از برخی از این پیامد ها نمی توان بعنوان پیامد های معتبر و ارزشمند دفاع کرد ؛ پاره ای دیگر از این پیامد ها بد تعبیر شده اند و بنابراین لازم است به بیان دیگری تقریر شوند ، ضمنا پاره ای از آنها بسیار حائز اهمیت اند . لذا باریک بینی در احوال شخص یا گروهی که به استخراج پیامد می پردازند و معنایی که از آن استنباط می کنند ، از اهمیت برخوردار است .
خود هایزنبرگ سه پیامد زیر را از اصل عدم قطعیتش ، استخراج کرده است : یکم ، اصل عدم قطعیت به نفی موجبیت [2] منتهی می شود چون نظراً تعیین وضع و سرعت هر الکترون یا ذره اتمی در لحظه معینی از زمان نامیسر است ، نمی توانیم وضع و سرعت یک لحظه را با وضع و سرعت لحظه دیگر ، به شیوه ای متعین و قطعی ، ربط دهیم بنابراین ، هیچ موجبیتی در سطح میکروسکوپی یا زیر اتمی وجود ندارد .
دوم ، اصل عدم قطعیت به نفی علیت منتهی می شود در پدیده های زیر اتمی فقط تعبیری آماری امکان پذیر است، ضمن اینکه این تعبیر آماری روشی موثر و کارامد است . ازاینرو ، اصل علیت در سطح زیر اتمی کاربرد ندارد : علم دیگر با زنجیره های علی و معلولی یقین آور سرو کار ندارد ، بلکه سرو کاراو با احتمالات آماری است .
سوم ، تفکیک سنتی بین فاعل شناسایی و موضوع شناسایی در دانش علمی ، بین مشاهده گر و مشاهده شده ، به سبب اصل عدم قطعیت ، باید از درجه اعتبار ساقط شود . خود آن آزمایش هایی که برای پی بردن به سرشت واقعیت انجام می دهیم ، متضمن تخطی از آن واقعیت اند .
دو پیامد دیگر معمولاً با اصل عدم قطعیت تداعی می شوند . یکی از اینها هیچ جاذبه علمی ندارد اما از نظر انسانی و فلسفی کشش زیادی دارد . این پیامد را که چهارمی خواهیم نامید ، توسط دانشمند مشهور انگلیسی در قرن بیستم ، سرآرتورادینگتن[3] استخراج گردیده است . ادینگتن ادعا کرد نفی موجبیت و علیت در سطح زیر اتمی این امکان را پدید می آورد که رفتار انسان بالمال غیر متعین بشود . به تعبیر دیگر اصل عدم قطعیت مشعر به امکان اراده آزاد (=اختیار ) است .
پیامد پنجم که به طور مرسوم و متعارف از اصل عدم قطعیت استخراج گردیده، این است که علم دیگر وظیفه ندارد توضیح دهد واقعیت چیست بلکه فقط باید بگوید واقعیت چگونه رفتار می کند . این پیامد از سوی طیف متنوعی از دانشمندان و فیلسوفان علم استخراج شده است .
یاد آوری : اگر نظری به پنج پیامد برجسته اصل عدم قطعیت بیفکنیم متوجه ظهور دوباره مسایل سنتی فلسفه علم می شویم : مفاد و معنی مفاهیم فضا و زمان در فیزیک زیر اتمی نوین ، نقش اصل علیت و فحوای واژه (علت ) تمایز نمود از واقعیت ، تصور چیزی که واقعی است ، انواع تبیین هایی که دانشمندان ارائه می کنند ، و نقش پیش بینی ها در تبیین های علمی . برای درک کامل تر پیامد های اصل عدم قطعیت و فهمیدن راه و رسم هر پیامد که چگونه مسئله یا مسائلی را در فلسفه علم پدید می آورد ، هر کدام را با تفصیل بیشتر بررسی می کنیم .
تاریخ و فلسفه ی علم/ نیکلاس کاپالدی/انتشارات سروش
