اصل عدم قطعيت هايزنبرگ   

 

درباره اصل عدم قطعیت هایزنبرگ

 

بسیاری از مسائل علمی وپیشرفت های مختلف به خصوص در حوزه فیزیک همیشه با خود پیامدهایی داشته اند که حوزه فلسفه نیز از این تاثیرها بی بهره نبوده است ، هرچند اذعان به اینکه آیا مثلا ً مسائلی که فیزیک با آنها دست به گریبان است سبب عواقبی در فلسفه می توانند بشوند یا نه خود بررسی مفصلی را مطلبد ولی هر چه که هست چنین تاثیراتی را در فلسفه  می توان دید .

 

یکی از این مسائل تقریبا ً قدیمی اصل عدم قطعیت ( Uncertainty ) هایزنبرگ در فیزیک کوانتومی است . این نظریه که گاه صرفاً به خاطر نام ِ خود و گاه نیز به خاطر محتوایش مسائل مختلفی را در حوزه فلسفه و به خصوص متافیزیک پدید آورده از جمله نظريه های متعددی در فیزیک است که چنین خاصیتی را دارا هستند ، همانطور که نظريه هايی از قبيل نیوتن و همچنین نظريه های نسبیت و کوانتومی و به نسبه جدیدتر نظريه های ریسمانها  ( که متضمن وجود ابعاد دیگری در جهان هستند ) و تئوری های مربوط به آغاز جهان و سیاه چاله ها و غیره چنین بوده و هستند .

 

در این نوشتار صرفا ً به مروری براصل عدم قطعیت هایزنبرگ می پردازیم تا آنچه که در فیزیک بدین نام معروف است کمی روشن تر بیان شده باشد زیرا  به واقع بسیاری از نتایجی که بعضی فیلسوفان از این تئوری صرفا ً فیزیکی ( و تئوری های مشابه ) می گیرند بیشتر از چیزی است که آن نظریات  تاب تحمل یا اصلا ً ادعایش را داشته باشند و گاه نیز بسیار بر شانه آنها سنگینی می کند .planck

 

خود نظریه کوانتومی بیشتر بر این کشف استوار است که بعضی از کمیتها که در فیزیک کلاسیک پیوسته در نظر گرفته می شدند ، در حقیقت کوانتیده یا گسسته اند . آغاز این نظریه به تعبیر نظری تابش الکترومغناطیس از یک جسم سیاه برمی گردد .البته بنيان گذار و نام دهنده آن ماکس پلانک بود که در سال ۱۹۰۰در مقاله خود به نام توجيه منحنی تابش جسم سياه نظريه کوانتومی را تدوین کرد و در ادامه در سال ۱۹۰۵ انيشتين در مقاله خود به نام توضيح پديده فوتوالکتريک اين مفهوم را هرچه بيشترتبيين کرد . هر چند که در آغاز ماکس پلانک با مخالفت های بسیاری نیز مواجه شد ولی با مقاومت و کار بر روی آن سرانجام توانست توجه دیگر دانشمندان را نیز بر حمایت از این نظریه برانگیزد .

 

به طورخلاصه ما همیشه و تنها دو نوع توصیف در مورد یک ذره مادی یا یک فوتون داریم : یکی توصیف موجی و دیگری  توصیف ذره ای ، بدین صورت که به یک ذره می توانیم هم خصوصیات مادی ( ذره ای ) نسبت دهیم مانند : اندازه حرکت و مکان و هم خصوصیات موجی مانند : طول موج وبسامد .

 

 تابش الکترومغناطیسی  هم جنبه های موجی و هم جنبه های ذره ای را نشان میدهد ( البته بر اساس اصل مکملی نیلز بوهر نه در یک آزمایش ، بلکه در هر آزمایش برای تفسیربا معنی پدیده های الکترومغناطیسی باید یا توصیف ذره ای را بر گزینیم یا توصیف موجی را ) .

 

نظریه عدم قطعیت هایزنبرگ را می توان در دو حالت زیر بیان کرد :Heisenberg

 

1)     اگر تابش الکترومغناطیسی را به زبان ذرات بیان کنیم ( یعنی توصیف ذره ای را برگزینیم ) و  مکان فوتون ( یا ذره ) را در هر لحظه با دقت کامل تعیین کنیم درآنصورت عدم قطعیت در مکان و زمان ( هر دو ) صفر می شوند اما از طرف دیگر عدم قطعیت در آنچه که به موج فوتون ( یعنی به جنبه موجی آن ) نسبت داده می شود ( مانند طول موج و بسامد ) بینهایت بزرگ است .

 

یعنی اگر توصیف ذره ای را برگزینیم و مکان فوتون را در هر لحظه ( دلخواه ) با دقت کامل بدست آوریم آنگاه هیچگونه عدم قطعیتی نداریم ( عدم قطعیت در زمان و مکان فوتون صفر می شود ) ولی در عوض توصیف موجی را کاملا از دست می دهیم و بینهایت عدم قطعیت ( عدم قطعیت کامل ) در تعیین طول موج و بسامد موج فوتون داریم .

 

2)     از طرفی دیگر بنابر عدم قطعیت : تعیین همزمان و بینهایت دقیق اندازه حرکت یک ذره یا فوتون و مکان متناظر این اندازه حرکت غیرممکن است  و همینطور تعیین همزمان و بینهایت دقیق انرژی یک فوتون و زمان خاص آن نیز غیر ممکن است .

 

   در واقع اصل عدم قطعیت بر قطعیت اندازه گیری انرژی و زمان و همچنين اندازه حرکت و مکان محدودیت اعمال می کند و همینطور به گونه ای دیگر بر استفاده همزمان ِ توصیفات ذره ای و موجی نیز محدودیت اعمال می کند .

 

 چنانچه مکان با قطعیت زیاد تعیین شود اندازه حرکت با عدم قطعیت زیاد تعیین می شود ؛ اگر اندازه حرکت با قطعیت زیاد تعیین شود الزاما ً باید مکان بسیار نامعین باشد بنابراین محال است که مسیر آینده الکترونی را که در حدود ابعاد اتمی محبوس است بتوان به تفصیل پیشگویی و دنبال کرد و قوانین حرکت نیوتن که در بدست دادن مسیرهای ذرات بزرگ مقیاس کاملا ً رضایت بخش اند ، در این جا به کار نمی آیند یا به عبارتی دیگر :

 

این را  میدانستیم که ( در مکانیک نیوتنی ) برای پیشبینی آینده یک ذره مثلا ً مکان و سرعت آینده یک ذره ، حتما ً باید علاوه بر آگاهی داشتن از نیروهای وارد برآن ، هم مکان و هم سرعت اولیه ( و یا به عبارتی دیگر هم اندازه حرکت و هم مکان ) ذره را ( همزمان )  در اختیار داشته باشیم ؛ حال مطابق با اصل عدم قطعیت ما هیچگاه نمی توانیم همزمان مکان و اندازه حرکت یک ذره را ( با قطعیت کامل ) بدانیم و نتیجه آنکه پیشگویی جزئیات مسیر آینده ذره غیر ممکن است .

 

ما صرفا ً ابزارهایی را برای پیشگویی احتمال مشاهده یک فوتون یا ذره در دست داریم نه بیشتر ( مانند شار فوتونی یا مجذور شدت میدان الکتریکی برای فوتون ها و یا تابع موج برای احتمال مشاهده یک ذره مادی ) و مطابق با عدم قطعیت وقتی طول موج ذره ( و بنابراین اندازه حرکت آن ) دقیقاً معلوم شود ، مکان آن کاملا ً نامعلوم است .

 

این کلیتی بود در مورد این نظریه ، هرچند که در ابتدا با مخالفت های بسیاری مواجه بود ( مثلا انیشتین می گفت که من باور نمی کنم که خدا برای کارهایش تاس بیاندازد و یا مثال های ذهنی شرودینگر ( گربه شرودینگر) )  ولی تاییدات زیاد آزمایشگاهی و نظری آن را به قدر کافی توانمند کرد که بتواند شارح و تبیین گر خوبی ازحرکت شناسی و غیره  درابعاد اتمی باشد .

 

بحث من در همین جا تقریبا ً تمام است و هدفم شرح کوتاهی بود از فضایی که این نظریه در آن شکل گرفت و اینکه درچه زمینه ای و به کدام منظور؛ ولی قبل از پایان بحث اشاره به بعضی از پیامدهای آن در فلسفه بد نیست .

 

همانطور که از فضای بیانی نظریه بر می آید ، ابزار بسیار خوبی است برای مقابله با دترمینیسم ، یعنی اینکه اجزائی در عالم هستند که تحت جبر خالص نیستند و کاملا غیر قابل پیشبینی هستند پس این نقضی است بر اصل موجبیت مطلق . هرچند که دیگر اشاره به آن به صراحت ذکر نمی شود ولی در درون بحث های حول و حوش دترمینیسم همیشه به عنوان راه فرار در توشه مخالفین آن نظریه وجود دارد . ( و البته از اين نظريه حتی در بحث های دينی و کلامی نيزاستفاده می شود )

 

همانطور که من در سلسله بحث ها پیرامون دترمینیسم اشاره کردم ، جبری گرایی نظریه ای هستی شناسانه است و عدم قطعیت هایزنبرگ نظریه ای صرفا ً فیزیکی . با وجود صراحت در اینکه هیچ یک از نظریات فیزیکی ( و کلا ً علمی ) قطعی نیستند و نخواهند بود ( که قبلا ً نیز پیرامون آن بحث هایی شد ) دیگر تکیه بر آن در مقبل دترمینیسم ( که با قطعیت کامل پا به میدان می گذارد ) ما را خیلی توانمندتر نمی کند .

 

به طور خلاصه باید در بکار گیری و نتیجه گیری از نظریاتی که در حوزه ای مانند فیزیک شکل می گیرند وهمچنین انعکاس آنها در حوزه هایی کاملا ً متفاوت مانند فلسفه یا دین و ...  بسیار محتاط بود ( تا از مشکلاتی که فیلسوفانی نظیر هگل و شوپنهاور و حتی دکارت ولاک و هیوم و ... و بسیاری از فیلسوفان دیگر دچار آن شدند پرهیز شود ( البته واضح است که منظور من استفاده نابجا و نابهنجار و درست تحلیل نشده یا نادرست تحلیل شده آنها است ) ،

 

 هرچند که درنهایت حوزه های مختلف علوم بشری با هم داد و ستد داشته و خواهند داشت . 

 

.......................................................... 

 ( اندکی تصحيح شد )

 

 

  

 


لینک