ورنر هایزنبرگ: آنسوی مرزها، پیپر، ۱۹۸۴، مجموعۀ گفتارها و نوشتهها
قانون طبیعی و ساختار ماده
Werner Heisenberg: Schritte über Grenzen: Gesammelte Reden und Aufsätze, Piper, 1984
Das Naturgesetz und die Struktur der Materie
ورنر هایزنبرگ: قانون طبیعی و ساختار ماده
PDF (eBook) نسخۀ
https://drive.google.com/file/d/1XjTx2TmQ6ujUVhDkAugZAD3vN-X0IBQj/view?usp=sharing
قانون طبیعی و ساختار ماده[i]
اینجا، در این قسمت از دنیا، در ساحل دریای اژه، لوسیپ و دموکریت فیلسوف به ساختار مادّه فکر میکردند و کمی پایینتر در محلّ بازار، که حالا شفق شامگاهی درحال پایینرفتن است، سقراط به مسائل اساسی وسایل بیان میپرداخت؛ افلاطون در همینجا درس مُثُل میداد، یعنی تصوّری که درواقع در پس ساختار اصلی پدیدههاست. پرسشهایی که برای نخستین بار دوهراروپانصد سال پیش در این سرزمین مطرح شد، فکر انسان را شاید بیوقفه به خود مشغول کرد، بهطوریکه طی تاریخ بارها و بارها دربارۀ آنها بحث شده است؛ و هربار که پیشرفتهای تازه بر آنها نوری تابانده، آن سیر فکری پیشین هم دوباره پدیدار شده است.
اگر امروز میکوشم تا بعضی از مسائل پیشین را، مانند پرسش دربارۀ ساختار ماده و مفهوم قانون طبیعی را دوباره مطرح کنم، دلیلش این است که پیشرفت فیزیک اتمی در زمان ما، تصوّرات ما از طبیعت و ساختار ماده بهطور کلّی را، از بنیان تغییر داده است. شاید این چندان گزافهگویی نباشد ادّعا کنیم که برخی از مسائل پیشین در دورۀ اخیر، راهحلهای روشن و نهایی خود را پیدا کرده است. پس شاید امروز بهتر باشد تا دربارۀ این پاسخ تازه به پرسشهای پیشین بپردازیم که چند هزار سال پیش صورتبندی شده است.
امّا دلیل دیگری هم وجود دارد تا این مسائل موضوع تأمّلات تازه شود. فلسفۀ مادّهگرای، که لوسیپ و دموکریت آن را در دوران کهن پیش برده بودند، از زمان شکوفایی علم جدید در سدۀ هفدهم در کانون بسیاری از بحثها قرار داشت و یکی از نیروهای محرّک در صورت تازۀ خود، یعنی مادّهگرایی دیالکتیکی، در دگرگونیهای سیاسی سدههای نوزدهم و بیستم بهشمار میآید. اگر تصوّرات فلسفی دربارۀ ساختار مادّه توانست چنین اهمیّتی در زندگی انسان داشته باشد، اگر در جامعۀ اروپایی کموبیش مانند مادّه منفجره اثر داشته است، و شاید در قسمتهای دیگر جهان هم همینطور اثر بگذارد، پس شاید مهمتر باشد بدانیم شناخت علمی ما امروز دربارۀ این فلسفه چه میگوید. برای اینکه این نکته را کلّیتر و درستتر بیان کنیم، میگوییم: امید ما این است که تحلیل فلسفی پیشرفتهای تازه در علم بتواند به این کار کمک کند تا نظرهای جزمی مناقشهبرانگیز دربارۀ پرسشهای اصولی مطرحشده را با وضعیّت تازهای بهدرستی سازگار کنیم که خود فینفسه میتواند انقلابی در زندگی بشر بر روی کرۀ زمین بهشمار آید. امّا صرفنظر از تأثیر علم بر عصر ما، شاید این کار فایدهای هم داشته باشد تا مباحث فلسفی در یونان قدیم را با نتایج علوم تجربی و فیزیک اتمی جدید مقایسه کنیم. شاید لازم باشد در اینجا نتیجۀ چنین مقایسهای را کنار بگذاریم. به نظر میرسد که افلاطون در پرسش دربارۀ ساختار ماده بیش از لوسیپ و دموکریت به حقیقت نزدیک شده باشد، گرچه مفهوم اتم در علم جدید به کامیابیهایی بزرگی رسیده است. به نظر لازم است برخی از مهمترین دلایلی را تکرار کنیم که در مباحث قدیم دربارۀ ماده و حیات، بودن و شدن مطرح شده است؛ و این کار را هم پیش از اینکه به نتایج علم جدید بپردازیم، انجام دهیم.
1- مفهوم ماده در فلسفه قدیم
در سرآغاز فلسفۀ یونانی، مسئلۀ دشوار دوگانگی «وحدت» و «کثرت» قرار داشت. میدانیم رویدادهایی دربرابر حواس ما قرار دارد که چندگانگی دایم آنها درحال تغییر است، گرچه ما هنوز هم گمان میکنیم که میتوان سرانجام آنها را بهنحوی به اصلی واحد بازگردانیم. بله، کوشش ما این است تا پدیدهها را بفهمیم و هنگامی که این کار را انجام میدهیم درمییابیم که هر فهمی اینطور شروع میشود که شباهتها و قاعدهمندیها در پدیدهها را درک کنیم. قاعدهمندیها را سپس نتایج خاص از چیزی میدانیم که میان رویدادهای گوناگون مشترک است، و درست بههمین دلیل میتوان آن را اصلی دانست که که در بنیان آنها قرار دارد. هر کوششی بهایننحو که در پی فهم چندگانگی تغییرپذیر پدیدههاست، به جستوجوی اصلی اساسی در بنیان پدیدهها میانجامد. یکی از مشخّصههای فکر در یونان باستان این بود که فیلسوفان نخستین در پی «علّتی مادی» در همۀ چیزها بودند. مسلّم است که این نقطۀ آغازینی طبیعی برای ورود در دنیایی بود که متشکّل از ماده است. امّا درست از همینجا هم هست که با مسئلهای دشوار رودررو میشویم، یعنی با این پرسش که آیا این علت مادی رویدادها را میتوان با یکی از صورتهای موجود ماده، مثل «آب» در فلسفۀ تالس یا «آتش» در نظریّۀ هراکلیت یکی دانست، یا باید جوهری بنیادین را مفروض دانست که از آن، مادّه درواقع صورتهای گذرا را مینمایاند. به این دو امکان در فلسفۀ باستان پرداخته شده است، امّا ما هم در اینجا در جزئیّات آن ورود نمیکنیم.
وقتی چنین افکاری را دنبال میکنیم، آن اصل بنیادین، یعنی امید به یافتن سادگی در پدیدهها، به «جوهر بنیادین» میپیوندد. بههمین سبب این پرسش مطرح میشود که در چه جایی یا به چه طریقی، میتوان سادگی در رفتار جوهر بنیادین را صورتبندی کرد. سادگی در پدیدهها را نمیتوان چندان هم بیواسطه در پدیده شناخت. آب میتواند به یخ تبدیل شود یا میتواند گل را از دل خاک برویاند، امّا کوچکترین قسمتهای آب که شاید در یخ یا بخار یا در گل شبیهبههم است، شاید بتواند همان عنصر ساده باشد. قوانین سادهای هم میتواند رفتار آنها را مشخّص کند و سپس خود این قوانین را هم میتوان صورتبندی کرد.
مفهوم «کوچکترین قسمتهای ماده» بهایننحو، همان نتیجۀ طبیعی کوشش در راه یافتن سادگی است، مشروط به آنکه توجّه به ماده بیش از هرچیز بر علت مادی همۀ اشیا باشد.
از طرف دیگر، این مفهوم کوچکترین قسمتهای ماده، که قانونمندیهای آنها باید بهسادگی فهم شود، بیدرنگ به دشواریهای شناختهشدهای میانجامد که با مفهوم بیپایانی مرتبط است. قطعهای از ماده میتواند خرد شود، و آن قطعات خود به قطعات کوچکتری خرد شود، و آن قطعات بازهم به قطعات کوچکتری قسمت شود، و الیآخر. امّا ما هم چندان نمیتوانیم پیش خود تصوّر کنیم که این قسمتشدن بتواند بهدفعات بیشمار ادامه پیدا کند. به نظر میرسد که برای ما بهنحوی طبیعیتر این است که فرض کنیم قسمتهای کوچکتری وجود دارد که دیگر نمیتواند خرد شود. ازطرفی دیگر هم نمیتوانیم تصوّر کنیم که ازنظر اصولی ممکن نباشد تا این قسمتهای کوچک را دوباره تقسیم کنیم. ما دستکم میتوانیم در فکر همیشه قسمتهای کوچکتری را تصور کنیم، میتوانیم گمان کنیم که در مقیاسی بازهم کوچکتر به همان نسبتها برمیخوریم که مثلاً در مقیاس معمولی. روشن است که اگر بخواهیم فرایند تقسیم دوباره را نزد خود مجسّم کنیم، قوّۀ خیال ما را به اشتباه میکشاند. این نکته را فیلسوفان یونانی نیز دریافته بودند، و بههمین سبب «فرض ذرّهایبودن» را، یعنی فرض تصوّر کوچکترین ذراتی را که دیگر تقسیمپذیر نیست، پیش کشیدند که آن را باید راه نخست و طبیعی برای برونرفت از دشواریها دانست.
لوسیپ و دموکریت، بنیانگذاران نظریّۀ ذرّهای، کوشیدند با فرض همیشگیبودن و فناناپذیری ماده از رودررویی با این دشواری پرهیز کنند، یعنی ذرّه را چیزی بدانند که درواقع وجود دارد. دیگر اشیا هم وجود دارند، زیرا از اتم درست شدهاند. تقابل میان «هستی» و «نیستی» در فلسفه پارمنیدس، در اینجا جای خود را کموبیش به تقابل میان «پُر» و «خالی» میدهد. هستی یکتا نیست، بلکه میتواند به شمار بیپایان تکرار شود. هستی تباهیپذیر نیست، و بههمین دلیل هم ذرّه. خلاء، فضای خالی میان ذرّهها، حرکت و وضعیّت ذرّه را ممکن میکند، خواصّ ذرّه را تعیین میکند، درحالیکه هستی محض بنابه تعریف خصوصیت دیگری جز وجود ندارد.
این بحش آخر نظریّۀ لوسیپ و دموکریت درعینحال نقطۀ قوّت و ضعف آن است. از یکسو تبیینی مستقیم بر حالات مختلف انباشت مادّه، مانند یخ، آب و بخار آب است، چون ذرّات منظم در کنار یکدیگر قرار دارد، یا نامنظّم با حرکتی بیقاعده است، یا سرانجام در فواصل نسبتاً زیاد از هم در فضا کنار یکدیگر است. درست به همین دلیل این بخش از فرضیّۀ ذرّهای بعدها بیشترین موفقیت نصیبش شد. ازسویدیگر، ذرّه بهایننحو بهسادگی سنگ بنای مادّه میشود؛ خصوصیّات آن، وضعیّت و حرکت آن در فضا، آن را چیز دیگری میکند جز آنکه مفهوم اوّلیّۀ «هستی» به آن اشاره داشت. ذرّه میتوانست حتّی امتدادی متناهی داشته باشد؛ و بهاین دلیل بود که سرانجام تنها حجّت بر تقسیمناپذیری آن از دست رفت. اگر ذرّه خصوصیّات فضایی دارد، چرا نباید تقسیمپذیر باشد، زیرا دراینصورت تقسیمناپذیری آن دستکم خاصیّتی فیزیکی میشود، بیآنکه خاصیّتی بنیانی باشد؛ و دوباره هم میتوان سؤالهایی دربارۀ ساختار ذرّه مطرح کرد، و این خطر را به جان خرید تا همۀ آن سادگیای از دست برود که با کوچکترین قسمتهای ماده امید به یافتن آن را داشتیم. پس دوباره چنین احساس کردیم که فرضیّۀ ذرهای در صورت اولیّهاش چندان ظرافتی هم ندارد تا بتواند آن چیزی را توضیح دهد که فیلسوفان درواقع در پی فهم آن بودند: سادگی در پدیدهها و در ساختار مادّه.
بااینحال فرضیّۀ ذرّهای بخش بزرگی از راه را در جهت درست میرود. همۀ کثرت رویدادهای گوناگون، همۀ آن خصوصیّات مشهود مادّه را میتوان به وضعیّت و به حرکت ذرّه فروکاست. خواصّی مانند بو یا رنگ یا طعم در ذرّه وجود ندارد. وضعیّت و حرکت ذرّه میتواند این خواص را غیرمستقیم پدیدار کند. به نظر میرسد وضعیّت و حرکت مفاهیمی سادهتر از کیفیّات تجربی مانند طعم یا بو یا رنگ باشد. امّا این سؤال هم مسلّماً باقی میماند که چه چیزی وضعیّت و حرکت ذرّه را تعیین میکند. فیلسوان یونانی نکوشیدند در این جا قانونی طبیعی صورتبندی کنند. مفهوم تازۀ قانون طبیعی با شیوۀ فکری آنها سازگار نبود؛ باوجوداین به نظر میرسد که بهنحوی به تشریح براساس علّت، به نوعی جبرگرایی فکر کرده باشند، زیرا حرف از ضرورت و علت و معلول میزدند.
فرضیّۀ ذرّهای با این هدف مطرح شده بود تا راه «کثرت» به «وحدت» را نشان دهد و اصل زیربنایی را صورتبندی کند، یعنی علّت مادی را پیدا کند که بر اساس آن همۀ پدیدهها را میتوان فهمید. ذرّه را میتوان علّت مادی دانست؛ امّا تنها قانونی کلّی که وضعیّت و سرعت آن را معیّن میکند، میتواند درعمل اهمیّت آن اصل اساسی را نشان دهد. وقتی فیلسوفان یونانی دربارۀ امر قاعدهمندی در طبیعت بحث میکردند، افکارشان متوجّه صورتهای ایستا بود، یعنی بر تقارن هندسی متمرکز بود و نه بر پدیدهها در زمان و مکان. مدار سیّارات، اجرام هندسی منتظم، به نظر آنها ساختارهای ثابت جهان بود. این فکر تازه که وضعیّت و سرعت ذرّه در زمانی معلوم با وضعیّت و سرعت آن در زمان دیگری میتواند با قانونی ریاضی بهروشنی مرتبط باشد، با جهات فکری آنها در آن زمان سازگاری نداشت، زیرا در اینجا از مفهوم زمان بهطریقی استفاده میشود که نتیجۀ فکر دورهای است که بسیار متأخّر است.
همینکه افلاطون به افکاری پرداخت که لوسیپ و دموکریت پیشتر مطرح کرده بودند، خود سراغ تصوّر کوچکترین جزء ماده رفت، امّا همینجا هم بهتندترین صورتی گرایش آن فیلسوفانی را رد کرد، که ذرّه را اساس همۀ چیزهایی میدانستند که وجود دارد، یعنی اشیای مادّی که درواقع وجود دارد. ذرّات افلاطون درواقع مادّه نبود، بلکه صورتهای هندسی بود؛ مانند اجرام منتظم در ریاضیات. این اجرام که با نقطۀ آغاز فلسفۀ انگارهگرای او سازگار بود، بهنحوی همان انگارههایی بود که در بنیان ساختار مادّه قرار داشت و رفتار فیزیکی عناصر را مشخّص میکرد که از آنِ عناصر بود. برای مثال مکعّب کوچکترین ذرّۀ عنصر خاک بود، و بههمین نحو هم پایداری خاک را نشان میداد. چهاروجهی، با گوشههای تیزش کوچکترین ذرۀ عنصر آتش را مینمایاند. بیستوجهی که در میان اجسام منتظم به کره بسیار نزدیک است، نمایانگر حرکت عنصر آب بود. اجسام منتظم به این نحو نمادی بر برخی از گرایشها در رفتار فیزیکی مادّه شد.
امّا این اجسام درواقع ذرّه نبود، واحدهای بنیادی تقسیمنشدنی به معنای فلسفۀ مادیگرای نبود. افلاطون این اجسام را متشکّل از مثّلث میدانست که سطح آنها را درست میکرد. درست بههمین دلیل این کوچکترین اجزاء میتوانست با تعویض آن مثلّثها به یکدیگر تبدیل شود. برای مثال از دو ذرّۀ هوا و یک ذرّۀ آتش، میتوان یک ذرّۀ آب درست کرد. و درست از همین راه بود که افلاطون توانست از مسئلۀ تقسیمپذیری بیپایان مادّه بگریزد، زیرا مثلّث سطحی دوبعدی دارد و جسم نیست، یعنی دیگر مادّه نیست؛ درست بههمین دلیل مادّه نمیتوانست در شمار بیپایان به جزء تقسیم شود. مفهوم مادّه در حدّ پاییناش، یعنی در حوزۀ کوچکترین ابعاد فضایی، در مفهوم صورت ریاضی مستحیل شد. این صورت خود از این پس معیاری بر رفتار کوچکترین ذرۀ ماده، و سرانجام خود مادّه شد. این صورت کموبیش جای قانون طبیعی در فیزیک را بعدها میگیرد، زیرا این صورت بی آنکه بهصراحت به سیر زمانی توجّه کند، گرایش در رفتار مادّه را مشخّص میکند. شاید بتوان گفت که گرایش بنیانی در هیئت هندسی کوچکترین واحد نمودار می شود، درحالیکه جزئیّات ظریفتر آن گرایشها بیان خود را در وضعیّت نسبی و سرعت این واحدها مییابد.
همۀ این تشریح بهدرستی با تصوّرات اصلی فلسفۀ انگارهگرای افلاطون سازگاری دارد. ساختاری که در بنیان پدیدهها قرار دارد دیگر با اشیای مادی مثل ذرّۀ دموکریت ارائه نمیشود، بلکه با صورت است که اشیای مادی معیّن میشود. مُثُل از خود اشیا اساسیتر است. و چون کوچکترین قسمتهای ماده باید شیء باشد، که با آن سادگی جهان شناختنی میشود، که با آن به «یکتا»، به «یکتایی» جهان نزدیک میشویم، پس مُثُل را میتوان به زبان ریاضی تشریح کرد؛ مثل اصلاً صورت ریاضی است. این حکم، که بهاین صورت از یکی از ادوار متأخر فلسفه میآید، یعنی «خدا ریاضیدان است»، ریشه در این قسمت از فلسفۀ افلاطون دارد.
اهمیّت این گام در تفکّر فلسفی را دیگر نمیتوان با چیزی بیشتر از این بیان کرد. این گام را میتوان سرآغازی مهم در علوم ریاضی دانست، و آن را در همۀ کاربردهای فنّی بعدی دستاندر کار دید، که همۀ فهم ما از جهان را تغییر داد؛ و با همین گام هم بود که بر ما معلوم شد کلمۀ «فهمیدن» چه معنایی باید داشته باشد. در میان صورتهای ممکن فهم، آن صورتی که در ریاضیات بهکار گرفته میشود، چون «فهم واقعی» برگزیده شده است. درحالیکه هر زبانی، هر هنری، هر صنعت شعری بهطریقی فهمی را منتقل میکند، در اینجا مدّعی هستیم که تنها کاربرد زبانی دقیق، زبانی که ازنظر منطقی انسجام داشته باشد، کاربرد زبانی که تا جایی میتواند در قالبی ریخته شود که دلایلی ارائه میدهد که تنها آنها میتواند به فهم درست بینجامد. میتوان احساس کرد که چقدر نیروی باور به استدلالهای منطقی و ریاضی بر فیلسوفان یونانی تأثیرش عمیق بود. بهنظر میرسد که این نیرو بهیکباره بر فیلسوفان چیره شد؛ امّا شاید هم این فیلسوفان میدان را خیلی زود خالی کرده باشند.
2- پاسخ علم جدید به مسائل قدیم
مهمترین اختلاف میان علم جدید و فلسفۀ طبیعی قدیم، در روش است. درحالیکه در فلسفۀ قدیم، شناخت تجربی پدیدههای طبیعی کفایت میکرد تا به نتایجی براساس اصول بنیانی برسیم، ویژگی علم جدید، انجام آزمایش است، یعنی پرسشهایی خاصّی بر طبیعت مطرح کنیم تا پاسخ آنها، اطّلاعاتی از قانونمندی طبیعت بهدست دهد. این روش متفاوت، سرانجام هم به شیوۀ متفاوت مشاهده میانچامد. توجّه ما دیگر چندان بر قوانین بنیادی متمرکز نیست، بلکه بیشتر بر قانونمندیهایی است که در جزئیّات است. علم در اینجا از بهاصطلاح کرانۀ دیگر تکامل مییابد، یعنی نه براساس قوانین کلّی، بلکه براساس گروههایی از رویدادهای منفرد که در آنها، طبیعت به سؤالهایی که در تجربه بر آنها مطرح شده بود، جواب داده بود. از زمانی که براساس افسانهای، گالیله سنگی را از بالای برج کج پیزا به پایین رها میکند تا قوانین سقوط اجسام را مطالعه کند، علم به جزئیّات در پدیدههای کاملاً متفاوتی میپردازد، ازجمله به سنگ درحال سقوط، به حرکت ماه به دور زمین، به حرکت امواج در آب، به پرتوهای نور که به هنگام عبور از درون منشوری شکسته میشود، و الیآخر. حتّی زمانی که اسحاق نیوتون، پدیدههای مکانیکی مختلف را در کار اصلیاش «اصول ریاضیات» با قانون واحدی توضیح میداد، توجهاش بر جزئیّاتی بود که از اصول ریاضیای نتیجه می شد که در بنیان آنها بود. نتیجهای که با تجربه سازگاری داشت، که از جزئیّات بهدست میآمد، معیار قطعی درستی نظریّه بود.
این تغییر در نگاه، نتایج دیگری هم داشت. شناخت دقیق جزئیّات در عمل فایدهای داشت. شناخت دقیق جزئیّات به ما این امکان را میداد تا رویدادها را در درون مرزهای معیّنی به اختیار خود هدایت کنیم. کاربرد فنی علم جدید با شناخت جزئیّات شروع میشود. مفهوم «قانون طبیعی» در معنایش اندکاندک تغییر میکند؛ مهمترین خصلت قانون طبیعی، دیگر در عمومیّت آن نیست، بلکه در نتایجی است که از جزئیّات بهدست میآید. قانون به دستوری در کاربردهای فنی تبدیل میشود. مهمترین خصلت قانون طبیعی دیگر در امکانی است که به ما میدهد تا چیزی را که از تجربۀ معیّنی بهدست میآید، پیشبینی کنیم.
بهسادگی میتوان دید که مفهوم زمان در چنین علمی اهمیّتی بیش از آنچه دارد که در فلسفه کهن داشت. اینجا دیگر ساختار همیشگی تغییرناپذیری در قانون طبیعی بیان نمیشود، بلکه قاعدهمندی در تغییرات زمانی مدّ نظر است. وقتی قانونی طبیعی به این شیوه به زبان دقیق ریاضی صورتبندی میشود، آزمایشهای فراوانی به فیزیکدان بیدرنگ عرضه میشود تا او بتواند انجام دهد و درستی قانون ادعایی را بیازماید. حتّی یکبار عدم مطابقت میان نظریّه و آزمایش میتواند نظریّه را نقض کند. این وضع در صورتبندی ریاضی قانونی طبیعی اهمیّت بسیار زیادی دارد. وقتی همۀ واقعیّتهای معلوم تجربی با نتایجی مطابقت میکند که ازنظر ریاضی از قانون مشتق شده است، دیگر بسیار دشوار است تا به درستی کلّی آن قانون شکّ روا داریم. درست به همین دلیل درک این نکته آسان است که چرا «اصول» نیوتون برای زمانی بیش از دو سده بر علم حکمفرما بود.
وقتی تاریخ فیزیک از نیوتون تا عصر حاضر را دنبال میکنیم، به این نکته پی میبریم که به دفعات زیادی قوانین کلّی طبیعی صورتبندی شده است، هرچند دلبستگی به جرئیّات همچنان پابرجا بود. در سدۀ نوزدهم شاهد کار زیاد بر نظریّۀ آماری حرارت بودیم. نظریّۀ میدانهای الکترومغناطیسی و نظریّۀ نسبیّت خاص در گروهی کلّی از قوانین طبیعی یکپارچه میشود، که نه فقط اخباری دربارۀ پدیدههای الکتریکی، بلکه دربارۀ ساختار فضا و زمان هم دربر داشت؛ و در سدۀ ما هم صورتبندی ریاضی نظریّۀ کوانتومی به فهمی از پوستۀ خارجی اتمهای شیمیایی و بهطور کلّی خواص شیمیایی ماده انجامید. روابط و پیوندهای میان این قوانین مختلف، بهخصوص میان نظریّۀ نسبیّت و نظریّۀ کوانتومی، هنوز هم بهطور کامل روشن نشده است. امّا پیشرفتهای تازه در فیزیک ذرّات بنیادی شاید بتواند این امید را برانگیزد که این روابط در آیندۀ نسبتاً نزدیکی تحلیل شود، بهطوریکه رضایت ما را فراهم آورد. به این دلیل از همینحالا میتوانیم در این فکر باشیم که چه جوابهایی میتوانیم به سؤالهای فیلسوفان کهن بر مبنای سیر علم دهیم.
در سدۀ نوزدهم، پیشرفت شیمی و ترمودینامیک بهدرستی همان تصوّراتی را دنبال میکرد که لوسیپ و دموکریت برای نخستین بار بیان کرده بودند. حیات دوباره فلسفۀ مادیگرای در صورت نوی خود، یعنی مادّهگرایی دیالکتیک، درواقع وزنهای طبیعی همسنگ با آن پیشرفت چشمگیری بود که در آن دوره در شیمی و فیزیک انجام شده بود. مفهوم اتم در توضیح پیوندهای شیمیایی یا رفتار فیزیکی گازها از خود ثمربخشی زیادی نشان داد. امّا چندان هم نپایید تا معلوم شد ذراتی که شیمیدانان اتم نامیده بودند خود از واحدهای کوچکتری درست شده است. امّا این واحدهای کوچکتر، یعنی الکترونها، سپس هستههای اتمی و سرانجام ذرات بنیادی، پروتونها و نوترونها، به نظر میآمد خود اتمهایی به معنای فلسفۀ مادیگرای باشد. این واقعیّت که یک ذره بنیادی را – مثلاً در اتاقک ابر یا اتاقک حباب – میتوان درواقع دستکم غیرمستقیم دید، تأییدی بر این دیدگاه بود که کوچکترین واحدهای ماده درواقع اشیای فیزیکی است که به همان معنایی وجود دارد که مثلاً سنگ یا گل.
امّا دشواریهایی که ذاتی نظریّۀ اتمی مادّهگرای بود که پیشتر در بحثهای قدیم دربارۀ کوچکترین قسمت ماده، پدیدار شده بود، دوباره با پیشرفت فیزیک در سدۀ ما هم آشکارا ظاهر شد. اینجا هم درآغاز مسئله قسمتپذیری بیپایان ماده قرار داشت. اتم شیمیدانان از هسته و الکترون تشکیل شده بود. هستۀ اتم هم از پروتون و نوترون درست شده بود. حالا میپرسیم آیا امکان دارد این ذرات بنیادی را بازهم تقسیم کرد؟ اگر پاسخ به این سؤال، «آری» باشد، پس ذرّات بنیادی هم، ذرّه بهمعنای یونانی آن نیست، یعنی واحدهای قسمتناپذیر نیست. اگر پاسخ ما «نه» باشد، لازم است این را هم توضیح دهیم که چرا ذرات بنیادی نمیتواند به ذرّات کوچکتر شکسته شود. اگر نیرویی که برای شکستن تکافو کند، در اختیار داشته باشیم، پس باید بتوانیم آن ذرّاتی را هم بشکنیم که زمانی طولانی آنها را کوچکترین واحدهای ماده میدانستیم. درست به این دلیل چندان هم دور از ذهن نیست که گمان کنیم با افزایش سادۀ نیرو، یعنی با افزایش انرژی در زمان برخورد دو ذرّه باهم، پروتون و نوترون هم سرانجام میتواند شکسته شود. و این شاید به این معنا باشد که اصلاً نمیتوان به پایانی رسید، که کوچکترین واحد ماده وجود ندارد. امّا پیش از آنکه به شرح حل این مسئله بپردازم، مشکل دوم را هم باید ذکر کنم.
مشکل دوم به این سؤال مربوط میشود که آیا کوچکترین واحد، شیء فیزیکی معمولی است، آیا این شیء همانطوری وجود دارد که برای مثال سنگ یا گل وجود دارد. در اینجا، نزدیک به چهل سال پیش، پیشرفت نظریّۀ کوانتومی وضع را بهکلّی تغییر داد. قوانین ریاضی صورتبندیشدۀ نظریّۀ کوانتومی به روشنی نشان میدهد که از مفاهیم شهودی معمول ما نمیتوان بهشیوهای بیابهام درمورد کوچکترین قسمتها استفاده کرد. همۀ کلمات یا مفاهیمی که ما با آنها شیء فیزیکی معمول را تشریح میکنیم، یعنی لغاتی مانند مکان، سرعت، رنگ، اندازه و غیره، هم نامعیّن است و هم محتمل، درصورتیکه بکوشیم از آنها درمورد کوچکترین قسمتها استفاده کنیم. من در اینجا نمیتوانم به جزئیّات این مسئله بپردازم، که در دهههای اخیر دربارۀ آن فراوان بحث شده است. امّا این نکته هم اهمیّت دارد تا بهروشنی بگوییم هرچند رفتار کوچکترین واحدها نمیتواند به زبان معمول بیابهام تشریح شود، زبان ریاضی این توان را به شایستگی دارد تا امرواقع را بهروشنی مشخّص کند.
پیشرفتهای تازه در فیزیک ذرات بنیادی، راهحلّی بر مسئلۀ اوّل، یعنی معمّای تقسیمپذیری بیپایان ماده، ارائه کرد. پس از جنگ، در مناطق مختلف دنیا، شتابدهندههای عظیمی ساخته شده، تا درصورت امکان، ذرّات بنیادی را باز هم بیشتر بشکافد. نتایج این کارها شگفتیهای زیادی برای آن کسی داشته است که هنوز نیاموخته باشد که مفاهیم معمول ما در کوچکترین واحدهای ماده نمیگنجد. وقتی دو ذره بنیادی با انرژی بسیار زیاد به هم برخورد کند، درعمل بنابرقاعده به تکّههایی تقسیم میشود، گاهی هم به تکّههای خیلی زیاد، امّا این تکّهها کوچکتر از ذراتی نیست که تشکسته شده است. صرفنظر از انرژیای که در اختیار ماست (درصورتی که میزانش کفایت کند) در چنین برخوردی همیشه همان نوع از ذرّات پدیدار می شود که سالهاست آنها را میشناسیم. حتّی در تابشهای کیهانی، که در آنجا انرژیای که در اختیار ذره است در برخی شرایط میتواند هزارها بار بزرگتر از انرژیای باشد که در بزرگترین شتابدهندهها موجود است، نه ذرّات دیگری پیدا شد و نه ذرّات کوچکتر. بار آنها را برای مثال میتوان اندازهگیری کرد و و همیشه هم این بار مضربی صحیح از بار الکترون یا مساوی با آن است.
به این دلیل، بهترین راه تشریح پدیدۀ برخورد دو ذرّه، این نیست که ادّعا کنیم ذراتی که به هم برخورد کرده است، در خود شکسته شده است، بلکه این است که بگوییم ذرات تازهای از انرژی برخورد بهوجود آمده است که با قوانین نظریّۀ نسبیّت هماهنگی دارد. میتوان گفت که همۀ ذرات از همان جوهر اصلی تشکیل شده است که میتوانیم آن را ماده یا انرژی بنامیم؛ یا شاید بتوان اینطور گفت: جوهر اصلی، «انرژی»، به «ماده» تبدیل میشود، یعنی انرژی صورت ذرۀ بنیادی را به خود می گیرد. آزمایشهای تازه از این راه به ما آموختند که دو ادعای بهظاهر متضاد را، یعنی: «ماده میتواند به شمار بیپایان قسمت شود» و «کوچکترین واحدهای ماده وجود دارد»، میتوان باهم سازگاردانست، بیآنکه به دشواریهای منطقی برسیم. این نتیجۀ شگفتیبرانگیز بازهم بر این نکته تأکید میکند که مفاهیم معمول ما را نمیتوان بر کوچکترین واحدهای ماده بیابهام به کار بست.
در سالهای آینده، شتابدهندههای با انرژی زیاد، بازهم شمار بیشتری از جزئیّات رفتار ذرات بنیادی را بر ما آشکار خواهد کرد. امّا امید من هم این است که یقین داشته باشم که همان پاسخی که به سؤالات فلسفی کهن دادیم، روزی پاسخ نهایی باشد. اگر این چنین باشد، پاسخ ما نظر دموکریت را بهحق میداند یا افلاطون را؟
گمان میکنم که فیزیک جدید در این جا بهقطع افلاطون را برگزیده باشد، زیرا کوچکترین واحدهای ماده بهواقع اشیای فیزیکی به معنای معمول کلمه نیست؛ آنها صورتهایی است، ساختارهایی است یا آن طور که افلاطون میگوید مُثُلهایی است که تنها میتوان به زبان ریاضی دربارۀ آنها بیابهام حرف زد. امید افلاطون و دموکریت این بود تا در کوچکترین واحدهای ماده به «یکتا»، نزدیکتر شوند، یعنی به اصل واحدی که بر سیر جهان حکم میکند. افلاطون عقیده داشت که این اصل فقط میتواند در صورت ریاضیاش فهم و بیان شود. مسئلۀ اصلی فیزیک نظری در عصر ما، صورتبندی ریاضی قانون طبیعی است، که زیربنای رفتار ذرات بنیادی است. از وضعیّت تجربی کنونی، میتوانیم نتیجه بگیریم که نظریّهای از ذرّات بنیادی رضایت خاطر ما را فراهم میآورد که درعینحال نظریّۀ عمومی در فیزیک باشد، یعنی نظریّهای دربارۀ همۀ چیزهایی باشد که به فیزیک تعلّق دارد.
و در این راه تنها میتوان طرحی را اجرا کرد که در زمان ما ابتدا اینشتین ارائه کرده بود: نظریّۀ واحد ماده – و درعینحال هم نظریّۀ کوانتومی مادّه – که میتواند در خدمت بنیان فیزیک بهطور کلی باشد. عجالتاً هم هنوز نمیدانیم که آیا صورتهای ریاضیای که برای این اصل واحد پیشنهاد شده است، میتواند بر این کار تکافو کند یا باید آنها را با صورتهایی که بازهم بیشتر انتزاعی است جایگرین کرد. شناخت ما درحال حاضر از ذرات بنیادی بهیقین کفایت میکند تا بگوییم چه چیزی باید محتوای اصلی این قانون باشد. این قانون باید دراصل شمار کمی از خصوصیّات بنیادی تقارن در طبیعت را نشان دهد که دهها سال است بهطور تجربی بر ما معلوم است، و باید غیراز این تقارنها، اصل علیّت را هم، در معنایی که نظریّۀ نسبیّت از آن میفهمد، دربر بگیرد. در تقارن، مهمترینشان گروه بهاصطلاح تفارن لورنتس در نظریّۀ نسبیّت خاص است که خبرهای مهمی دربارۀ فضا و زمان بهدست میدهد، و دیگری گروه ایزوسپین است که با بار الکتریکی ذرات بنیادی سروکار دارد. تقارن دیگری هم هست که مایل نیسنم در اینجا از آن صحبت کنم. علیّت نسبیّتی هم که به گروه لورنتس مرتبط است، باید بدان چون اصلی مستقلّ نگریست.
این وضع ما را بیدرنگ به یاد اجسام متقارنی میاندازد که افلاطون در فلسفۀ خود وارد کرده بود تا ساختارهای بنیادی ماده را بنمایاند. هرچند تقارنهای افلاطون، تقارنهای درستی نبود، در این عقیده حق با او بود که میگفت سرانجام در مرکز طبیعت، در کوچکترین واحدهای ماده، تقارنهای ریاضی پیدا میشود. اینکه فیلسوفان دوران باستان پرسشهای درستی مطرح کرده باشند، دستاوردی باورنکردنی است. نمیتوانستیم انتظار داشته باشسم که آنها بیآنکه همۀ جزئیّات تجربی را شناخته باشند، به پاسخهایی رسیده باشند که در جزئیّات هم درست باشد.
3- تبعات پیشرفت فکر انسان در زمان ما
جستوجو در راه یافتن «یکتا»، در راه یافتن ژرفترین منبع فهم همه چیز، بهیقین اهمیّتی یکسان در مبادی علم و دین داشته است. امّا روش علمیای که در سدههای شانزدهم و هفدهم به وجود آمد، دلبستگی به جزئیّاتی که بتوان آنها را از راه تجربه آزمود، علم را برای مدّتی طولانی به راه دیگری برد. جای شگفتی هم ندارد که این نظر به ستیز میان علم و دین انجامیده باشد، زیرا همینکه قانونمندیای در جایی منفرداً، یا شاید در جزئیّات مهمی تصوّری کلّی را، از راهی یا به روشی نقض میکرد، که دین دربارۀ آنها طور دیگری حرف زده بود، آن نزاع پدیدار میشد. این نزاع که در عصر جدید با محاکمۀ مشهور گالیله آغاز میشود، و دربارۀ آنهم فراوان گفته شده است، نیاز به آن ندارد تا من هم آن را تکرار کنم. شاید بتوان در اینجا به یاد آورد که در یونان باستان، سقراط محکوم به مرگ شد، زیرا تعالیم او بهنظر مذهب سنّتی را نقض میکرد. این ستیز در سدۀ نوزدهم به اوج خود رسید، زیرا برخی فیلسوفان کوشیدند تا دین سنّتی را با فلسفهای علمی جایگزین کنند که بر قرائتی مادیگرای از فلسفۀ هگل استوار بود. شاید بتوان گفت اینکه دانشمندان نگاهشان را متوجّه تفسیر مادهگرایانۀ «یکتا» کردند، بدین سبب بود که میکوشیدند راه بر یافتن دوبارۀ «یکتا» را از میان چندگانگی جزئیّات بیابند. امّا در همینجا هم شکاف میان «یکتایی» و «چندتایی» به سادگی برطرف نمیشود. این هم تصادف محض نیست که در بعضی از کشورها که در سدۀ ما، مادّهگرایی دیالکتیکی عقیدۀ رسمی است، از نزاع میان علم و عقیدۀ رسمی نتوانستیم پرهیز کنیم، زیرا در اینجا هم نتایج علمی منفرد، نتایج مشاهدات تازه، بهظاهر دربرابر عقیدۀ رسمی قرار گرفته است. اگر درست است که هماهنگی در یک جامعه با رابطهاش با «یکتا» ایجاد میشود – هرطورکه بخواهد دربارۀ «یکتا» حرف بزند – بهسادگی میتوان فهمید که چگونه تناقضی ظاهری میان نتیجۀ علمی منفرد استواری، و شیوۀ بیان رسمی دربارۀ «یکتا»، میتواند مسئلهای جدّی شود. تاریخ دهههای اخیر نمونههای زیادی از مشکلات سیاسیای را نشان میدهد که نقطۀ آغازشان درست در همینجا بوده است. از همینجا هم میآموزیم که مسئله بر سر کشمکش میان دو نظریّۀ متناقض، مثلاً مادهگرایی و انگارهگرایی نیست، بلکه مسئله بر سر نزاع میان روش علمی، یعنی کاوش در جزئیّات از یکسو، و رابطۀ مشترک با «یکتا» ازسوی دیگر است. کامیابی بزرگ روش علمی با آزمون و خطا، در عصر ما هر تعریفی از حقیقت را رد میکند، که معیارهای سختگیرانۀ این روش را درنظر نگیرد. امّا درعینحال هم به نظر میرسد که یک نتیجۀ مطمئن در علوم اجتماعی این باشد که تعادل درونی یک جامعه دستکم به میزانی بر رابطۀ مشترک با «یکتا» استوار است. درست به همین دلیل است که جستوجوی «یکتا» نمیتواند دستخوش فراموشی شود.
اگر علم جدید به حلّ این مسئله کمک کرده است، به این دلیل نبوده است که بهسود یا بهزیان یکی از این نظرها تصمیم گرفته است؛ مثلاً گمان کنیم که در سدۀ نوزدهم به سود مادهگرایی و به زیان فلسفۀ مسیحی، یا آنطورکه من حالا عقیده دارم به سود انگارهگرایی افلاطون و بهزیان مادهگرایی تصمیمی گرفته شده است. بهعکس در این مسائل، تنها زمانی میتوانیم از پیشرفت علم جدید در درجۀ اول استفاده کنیم که بیاموزیم چگونه باید با حزم با زبان و معنای کلمات رفتار کنیم. بهاین دلیل مایلم در آخرین بخش حرفهایم چند تذکار دربارۀ مسئلۀ زبان در علوم جدید و در فلسفۀ کهن بدهم.
اگر در اینجا محاورات افلاطون را پی بگیریم، میبینیم که مرزهای ناگزیر وسایل بیان ما، خود موضوع اصلی در فلسفۀ سقراط بوده است؛ حتی میتوان گفت که همۀ زندگی او نبرد دایم با این مرزها بوده است. سقراط هرگز خستگی به خود راه نداد تا به همشهریان خود در خیابانهای آتن توضیح دهد که آنها شاید بهدرستی ندانند که چه منظوری از کلماتی دارند که آنها را به کار میبرند. بهنقل از تاریخ، گویا یکی از مخالفان سقراط، که سوفسطایی بوده، و از این بابت ناراحت که سقراط بازهم به نارسایی زبان باز میگردد، زبان به انتقاد ازو میگشاید و میگوید: «راستی سقراط، خیلی کسالتآور است که تو بازهم همان حرفها را تکرار میکنی.» سقراط هم در جواب میگوید: «شما سوفسطاییها، که خیلی هم با هوشید، شاید هرگز همان چیز را دربارۀ همان چیز نگویید.»
دلیل اینکه سقراط این قدر به مسئله زبان اهمیّت میدهد، شاید این باشد که او از طرفی میدانست که چقدر کاربرد شتابزدۀ زبان به سوءفهم میانجامد، و چقدر مهم است از اصطلاحات دقیق استفاده کنیم و به تبیین مفاهیم بپردازیم، پیش از آنکه آنها را به کار بگیریم. ازطرف دیگر هم برایش کاملاً روشن بود که این امری است که سرانجام هم حلّشدنی نیست. وضعی که بههنگام کوشش در راه «فهمیدن» با آن روبهرو میشویم، میتواند این نتیجه را ناگزیر بهبار بیاورد، که وسایل بیانی موجود ما، تشریحی روشن و بیابهام از امرواقع را ممکن نمیکند.
تنش میان خواستۀ ما از تبیینی که بیشترین دقّت را داشته باشد، و نارسایی ناگزیر مفاهیم موجود، آن چیزی است که بر علم جدید تأثیر گذاشته است. در فیزیک اتمی از زبان ریاضی بسیار متکاملی استفاده میکنیم که از حیث وضوح و دقّت همۀ درخواستهای ما را برآورده میکند، امّا درعینحال هم میدانیم که پدیدههای اتمی را نمیتوان بهطریقی به زبان معمول بیابهام تشریخ کرد. برای مثال، نمیتوانیم از رفتار الکترون در داخل اتم حرف بزنیم.
این هم نتیجهای شتابزده است که بخواهیم از مشکلات پرهیز کنیم، درحالیکه گمان میکنیم میتوانیم خود را به زبان ریاضی محدود کنیم. مسلّم است که این راه واقعی نیست، چون نمیدانیم تاچه اندازه میتوان از زبان ریاضی دربارۀ این پدیدهها استفاده کنیم. و علم هم باید سرانجام به زبان معمول اعتماد کند، زیرا این تنها زبانی است که در آن میتوانیم رویدادها را با اطمینان بفهمیم.
این وضع، نوری بر آن تنش، که پیشتر از آن حرف زدیم و میان روش علمی ازیک طرف است، میاندازد، و ازطرفی دیگر بر رابطۀ جامعه با «یکتا» که از اصول اساسی در پس پدیدههاست. این امر هم مسلّم بهنظر میرسد که رابطۀ اخیر نمیتواند یا نباید در زبانی بسیار پیچیده با دقّتی زیاد بیان شود که کاربردش در واقعیّت دنیای بیرون شاید خیلی محدود باشد. برای این منظور فقط زبان طبیعی مناسب است که هرکسی میتواند آن را بفهمد. نتایج مورد اعتماد علم را هم فقط اخبار بیابهام میتواند تضمین کند؛ و در اینجا هم دیگر نمیتوانیم با چیزی کنار بیاییم که دقّت و شفاقیّت زبان انتزاعی ریاضی را نداشته باشد.
این ضرورت که باید دایم از زبانی به زبان دیگر برویم، بدبختانه یکی از ریشههای همیشگی سوءفهم است، زیرا غالباً از لغات یکسانی در هر دو زبان استفاده می شود. از این دشواری نمیتوان پرهیز کرد. شاید بهنوعی کمکی بر ما باشد تا این نکته را همواره بهخاطر آوریم که علم جدید از هر دو زبان استفاده میکند که کلمهای میتواند معانی بسیار مختلفی در هر دو زبان داشته باشد، و معیارهای مختلف حقیقت در آنجا مصداق دارد و بهاین دلیل نباید شتابزده از تناقض حرف زد.
اگر بخواهیم به «یکتا» با مفاهیم زبان علمی دقیق نزدیک شویم، باید توجّهمان را به مرکز علم، به معنایی که افلاطون آن را درنظر دارد، بکشانیم، یعنی به جایی که تقارنهای ریاضی یافت میشود. در شیوۀ فکری این زبان باید به این حکم که «خداوند ریاضیدان است» بسنده کنیم، زیرا ما از روی اراده نگاه خود را به حوزۀ وجود محدود کردهایم که میتواند به معنای ریاضی کلمۀ «فهمیدن» درک شود، که منطقاً میتوان آن را تشریح کرد.
افلاطون خود به این محدودیّت رضایت نمیداد. پس از آنکه خود امکانات و مرزهای زبان دقیق را بهبهترین وجهی نشان داد، سراغ زبان شعر رفت که در شنونده تصویرهایی را برمیانگیخت که خود نوعی کاملاً متفاوت از فهمیدن را به او منتقل میکرد. در اینجا هم مایل نیستم شرح دهم که این نوع فهمیدن درواقع چه معنایی دارد. شاید این تصاویر با صورتهای ناآگاه فکر ما رابطه دارد که روانشناسان آن را صورت نوعی مینامند، یعنی صورتهایی با خصلت عاطفی شدید که بهطریقی ساختارهای درونی جهان را بازتاب میدهد. امّا هرچه بخواهد توضیحی بر آن دیگر صورتهای فهم باشد، زبان رمز و تمثیل شاید تنها شیوهای باشد که به «یکتا» از راه حوزههای عمومیتر نزدیک میشود. اگر هماهنگی در جامعهای بر تقسیر مشترک از «یکتا» استوار است، یعنی بر اصل واحد همۀ رویدادها، پس شاید در آنجا زبان شعر اهمیّتی بیش از زبان علم داشته باشد.
[i] سخنرانی هایزنبرگ در تپّۀ پنیکس روبهروی اکروپولیس در آتن در سوم ژوئن 1964. انتشار نخستین در نسخۀ کتابدوستان به دو زبان انگلیسی و آلمانی، در مجموعۀ انتشارات بلزر، «نقاط عطف در فکر و پژوهش»، اشتوتگارت، 1967