زبان فیزیک کوانتومی
۳-۱- مفهوم دیالکتیک کوانتومی
در فصول قبل دیدیم که بعضی از گزاره های زبانی منطقی در تناقض کامل با قوانین برخواسته از تجربه مکانیک کوانتومی هستند. این برای ذهن بشر مشکل حادی به حساب می آید. در واقع آن چه در ذهن ما منطقی به نظر می رسد در ضدیت کامل با واقعیت موجود است. این یکی از مشکلات زبان است، در واقع هرگاه بخواهیم از دید کلاسیکی به طبیعت و قوانین آن یعنی مکانیک کوانتومی نگاه کنیم دچار مشکل می شویم، چون این مفاهیم یا مشابه کلاسیکی ندارند و لذا غیر قابل درک اند، یا اصلا منطقی به نظر نمی رسند. زبان فیزیک کوانتومی.
برای رفع این مشکل ایده هایی مطرح شده، بعضی از این ایده ها به قدری مهم بودند که خود به صورت یک اصل در مکانیک کوانتومی در آمده و مبنای فهم بیشتر مکانیک کوانتومی گردیدند. این اصول نتیجه ی تلاش هایی بودند که در جهت هماهنگی فیزیک کلاسیک و ادراک جمعی با منطق مکانیک کوانتومی صورت گرفت. بعضی از این اصول بر فلسفه اثر عمیقی بر جای نهادند و اساس فلسفه ی آگاهی بشر و رابطه ی او با طبیعت را دگرگون کردند، بعضی دیگر رابطه ای عمیق با ریاضیات بنا کردند.
درنتیجه ی این تلاش ها ارتباط بین ریاضیات، فلسفه و فیزیک قوی تر شد. قوانین تجربی فیزیک مبناهای ریاضی پیدا کردند که بسیار شگفت انگیز می نمود و نظریه های فلسفه آگاهی برای هماهنگی با اصول فیزیکی دستخوش تحولاتی شدند. در ادامه به معرفی مفهومی به نام دیالکتیک کوانتومی می پردازیم. در واقع این تلاش ها نمود هایی از دیالکتیک کوانتومی هستند.
دیالکتیک در لغت به معنی بحث و جدل است. اصول دیالکتیک عبارتند از :
۱- تز (نهاد)
۲- آنتی تز (برابر نهاد)
۳- سنتز (برابر نهاد)
اگر بخواهیم مثال هایی برای جریان های دیالکتیکی ذکر کنیم؛ دیالکتیک مارکس یا دیالکتیک افلاطون، آموزنده خواهند بود. در دیالکتیک مارکس، بررسی تز و آنتی تز و سنتز روی پدیده ها و رویداد های انسانی و اجتماعی (نظیر اجتماع، سیاست، حکومت و…) صورت گرفت. مثلا نظام سرمایه داری یا طبقه سرمایه دار به عنوان تز و طبقه کارگر به عنوان آنتی تز واقع شدند. حاصل سنتز، مکاتبی اجتماعی مثل سوسیالیسم یا کمونیسم بود. در اینجا تز و آنتی تز درست در تضاد با همدیگر قرار داشتند. اما مثلا در دیالکتیک افلاطون بررسی تز و آنتی تز و سنتز روی مفهوم کلمات صورت گرفت. برای نمونه تعاریفی از واژه “اخلاق” به عنوان تز و آنتی تز مطرح شده و برای تکمیل و جامعیت بخشیدن به مفهوم و معنای واژه “اخلاق” سنتز این دو تعریف به عنوان تعریفی جدید از اخلاق واقع می شد؛که خود می توانست تز و آنتی تز دیگری به همراه داشته باشد. در این مورد تز و آنتی تز در تضاد با هم نبودند بلکه نوعی رابطه ی مکملی برای هم ایجاد می کردند. زبان فیزیک کوانتومی.
با این مقدمه و مقایسه می توان فهمید که بین فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتومی نیز به نوعی رابطه ی دیالکتیکی وجود دارد، اگر فیزیک کلاسیک به عنوان تز واقع شود و پدیده های در سطح اتمی به عنوان آنتی تز؛ آن گاه حاصل سنتز، مکانیک کوانتومی خواهد بود. البته اوضاع به این سادگی نیست. هنوز رابطه ی دقیق بین فیزیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی نامشخص است. باید به دنبال رابطه ی این تز، آنتی تز و سنتز جستجو انجام داد، کما اینکه این جستجوها نتایج ارزشمندی در بر داشته است و خواهد داشت.
زبان فیزیک کوانتومی.
۳-۲- تلاش برای رفع ناسازگاری بین گزاره های کوانتومی و ادراک جمعی
۳-۲-۱- سرگذشت یک سیستم کوانتومی
یکی از مهم ترین دستاوردها که ساده و موثر نیز بود؛ در سال ۱۹۸۴ میلادی توسط رابرت گریفیتس مطرح شد. گریفیتس پیشنهاد کرد که گذشته ی یک سیستم فیزیکی باید در تحلیل رفتار آن در نظر گرفته شود، به طور ساده سرگذشت یک سیستم عبارت است از: ترتیبی از ویژگی های متغیر که در زمان های مختلف وقوع می یابند. هر ویژگی این واقعیت را بیان می کند که مقداری از یک کمیت فیزیکی در داخل ناحیه ای از مقادیر در یک بازه- ی زمانی قرار می گیرد. سرگذشت یک سیستم کوانتومی از طریق رابطه ی ۳-۱ که ترکیبی از ویژگی های سیستم و عملگرهای بر افکنشی مربوط به آن است، در تحلیل کوانتومی سیستم وارد می شود؛ از طرفی می دانیم ظاهر شدن عملگرهای برافکنشی معادل با آزمایش های بله- خیر هستند که این آزمایش ها به راحتی، بدون مشکل زبانی توسط ادراک جمعی قابل درک اند و می توان گفت ظاهر شدن عملگرهای برافکنشی به معنی ارتباط با منطق ادراک جمعی و دیدگاه های کلاسیک است.
دراین رابطه 
۳- ۲-۲- مکانیک کوانتومی و نظریه احتمالات – زبان فیزیک کوانتومی
همه با نظریه احتمالات کلاسیک آشنایی دارند و آگاهانه یا به طور ناخودآگاه در زندگی روزمره خود از آن استفاده می کنند. برای یک ریاضیدان احتمالات فقط اعدادی هستند که شانس وقوع رو یدادها را مشخص می کنند و فقط از سه شرط پیروی می کنند:۱- اعدادی مثبت، حقیقی و بین صفر و یک هستند،۲- اگر دو رویداد مستقل باشند قابل جمع کردن هستند (این شرط، شرط جمع پذیری نامیده می شود.) و۳- جمع روی همه آن ها برابر یک است. اما رابطه ی مکانیک کوانتومی با احتمالات چیست؟ این رابطه شگفت انگیز است، معادله اساسی مکانیک کوانتومی ذرات پایدار، معادله شرودینگر است ؛ پاسخ های این معادله دیفرانسیل توابعی به نام “توابع موج” را به ما می دهند که وضیت یک سیستم کوانتومی را مشخص می کند. مساله اساسی از همان ابتدا این بود که توابع موج که ساختارهایی ریاضی وار هستند چگونه قابل درک اند؟ این ادراک مسلما باید از طریق ادراک جمعی صورت بگیرد. پاسخ این بود: قدر مطلق مربع تابع موج وابسته به مکان و زمانی معین، به عنوان دامنه احتمال حضور ذره در آن مکان و زمان معین تعبیر شد، با این تعبیر ویژگی های کلاسیک توصیف یک جسم دوباره بازسازی شد، چون مفهوم تابع موج دوباره با نظریه احتمالات کلاسیک ارتباط بنیادی پیداکرد. این مقدار تمام شروط احتمالاتی را که ریاضی دانان می شناختند ، برآورده می کرد. کمیت های کلاسیکی نظیر سرعت، تکانه ، مکان و… در قالب عملگری و در فضای عملگرها بیان شدند. در واقع این عملگرها با تاثیر روی توابع موج مقادیر این کمیت ها را که در واقع متعلق به سیستم و وابسته به آن بود، بدست می دادند و نکته جالب توجه این بود که مقادیر چشمداشتی یک عملگر با پیش بینی کلاسیکی در تطابق قرار داشت، در واقع این نوعی ارتباط بین فیزیک کلاسیک و ساختار ریاضی و غیر قابل درک مکانیک کوانتومی بود. اما با وجود این ارتباط هنوز مشکلات دیگری وجود داشت، که کم کم رفع شدند؛ البته لازم به ذکر است هنوز گسستگی بین دیدگاه های کلاسیک و کوانتومی از بین نرفته، ساختارهایی در دیدگاه کوانتومی وجود دارند که به هیچ عنوان مشابه کلاسیکی ندارند. جالب این است که برقراری همین ارتباط ها حتی به پیش برد مکانیک کوانتومی در مواردی کمک کرد، بدین گونه که باعث می شد ساختار آن هر بار از دیدی جدید بازسازی شود، این دید جدید خود مفاهیم عمیق تر و جدید تری را به وجود می آورد که بعضی از آن ها تبدیل به اصول مکانیک کوانتومی می شدند.
۳-۲-۳- اصل عدم قطعیت، اصل مکملیت، اصل هم خوانی ( زبان فیزیک کوانتومی )
از تلاش برای پیاده کردن مفاهیم کلاسیکی قابل درک، در حوزه ی مکانیک کوانتومی و تجدید نظر در مورد مفهوم مسیر [۲] هایزنبرگ اصل عدم قطعیت معروف خود را بیان کرد. این اصل می گوید: ” اندازه گیری همزمان کمیت های همیوغ مانند مکان و تکانه، انرژی و زمان، با دقت بی نهایت غیر ممکن است.” این ناممکنی دقت بی نهایت و عدم قطعیت ارتباطی با محدودیت های دستگاه های اندازه گیری ندارد و در واقع به ذات فرآیند اندازه گیری برمی گردد. جالب اینجاست که در مفاهیم موجی از دیدگاه کلاسیک نیز رابطه عدم قطعیت مشابهی وجود دارد، در واقع اگر از منظر مفاهیم موجی کلاسیک به مکانیک کوانتومی و توابع موج نگاه کنیم اصل عدم قطعیت بدیهی می نماید، که این نشانگر ارتباط یافتن دنیای کلاسیکی با دنیای کوانتومی است.
پیش از این نیلز بوهر، که از مبدعان اصلی مکانیک کوانتومی قدیم بود، دو اصل دیگر را بیان کرد. این بیان ها نشان دهنده علاقه ی فیزیکدانان به بیان ها و یافتن تشابهات کلاسیکی هر نظریه جدید و موفق هستند. اصل مکملیت در واقع بیان می دارد که اگر بخواهیم در مورد سیستم ها با دو مفهوم کلاسیکی موج و ذره به همان شکل سابق شان در فیزیک کلاسیک، توصیف ارائه دهیم، باید این را بپذیریم که : ” توسط یک دستگاه آزمایشگاهی (ابزار اندازه گیری) مشخص و ثابت نمی توان ماهیت موجی و ذره ای ذرات کوانتومی را همزمان آشکار کرد.” این نظر بوهر بود؛ در واقع در زمان او مشخص شده بود که ماده هم خاصیت موجی دارد و هم خاصیت ذره ای ( به معنای کلاسیک شان)، بوهر با پذیرفتن این خواص کلاسیکی و با بررسی فرآیند اندازه گیری در مکانیک کوانتومی این اصل را بیان کرد که یکی از اصول اساسی فیزیک کوانتومی قرارگرفت.
هم چنین اصل هم خوانی بیان می کند که : ” نظریه کوانتومی در حد اعداد کوانتومی بزرگ یا در حد معروف 
مکانیک کوانتومی اجازه ی تفکر صحیح در عبارت های عینی را به ما می دهد، در واقع حوزه ی تفکری ما را مشخص و معین می کند و می گوید در مورد چه چیزهایی باید فکر کنیم. دو مطلب مهم وجود دارد که باید به عنوان نتیجه مطرح شوند، اول اینکه منطق در قوانین طبیعت ریشه دارد و دیگر اینکه منطق نمی تواند از وجود احتمالات و از مفهوم ” حضور احتمالی” یا “شانس وقوع” جدا شود. باید ادراک جمعی و بیان شهودی جدیدی بر مبنای قوانین صحیح بنا کرد.
منابع و مآخذ:
- R. Omnes, Quantum Philosophy: understanding and interpreting contemporary (Prinston University Press, 1999).
- W. Heisenberg, Physics and beyond: encounters and conversations (R.Piper, munich, 1969).
- M. Heidegger, “Modern Science, Metaphysics, and Mathematics” (۱۹۷۸).