١-٣( روش فيزيک نوين

  فيزيک جديد شامل دو تئور ى اساسى است: تئورى نسبيت در دنياى بينهايت بزرگ ماده و مکانيک ر دنياى بينهايت کوچک ذره.مکانيک کوانتوم به پرسش هاى کهن فلسفه طبيعى، که ماده چگونه کوانتوم ساخته شده و چه روابط متقابلى آن را مشخص مى کند، پاسخ مى دهد. واقعيت اين است که در دنياى پيرامون ما،" طبيعتى " وجود دارد، که به طريق معمول قابل فهم نيست. براى درک اين طبيعت احتياج به زبان ديگرى داريم. هايزنبرگ) Heisenberg ( از بنيانگزاران مکانيک کوانتومى مى نويسد:

  "ا ز بور ) Bohr ( سئوال کردم: "اگر، بطورى که شما مى گوييد، يک توضيح واضح و آشکار در بارهٴ ساختمانِ درونى اتم، که به ما امکان بحث و سخن در باره اين ساختمان را بدهد، به سختى قابل دسترسى است، آيا اصلا" خواهيم توانست اتم را بفهميم؟" بور پس از لحظه اى سکوت پاسخ داد: " البته. اما در ابتدا همزمان ياد خواهيم گرفت، که واژهٴ فهميدن چه معنائى دارد."

  ا زديدگاه زندگى روزمره و فيزيک کلاسيک، فيزيک کوانتومى غير قابل فهم و پر از عجايب است. به همين دليل بعضى از فيزيکدانان مثل اينشتين، آن را ناکامل و غير قابل پذيرش دانستند. يکى از اين رفتارها ى عجيب و غير قابل فهم، رفتار موجى- ذره اى است: در زندگى روزمره و در فيريک کلا سيک بين خواص ذره اى و موجى تمايز مى گذاريم. مثلا" ازيک طرف حرکت موج آب و از طرف ديگر حرکت يک گلوله. حرکت موج آب بصورت ظهور پى در پى دايره ها در سطح آب قابل مشاهده است و تعداد ظهور اين دايره ها در واحد زمان ، مثلا" ثانيه، را تواتر يا فرکانس موج آب مى ناميم. در ارتباط با گلولهٴ در حال حرکت نيز مى دانيم که اين گلوله در هر زمان مشخصى، داراى يک مکان و يک سرعت مشخص است. فوتون ) Photon ( کوچکترين ذره نور است و داراى هر دو خواص موجى ) شبيه آب ( و ذره اى ) شبيه گلوله( مى باشد. اما رفتار موجى-ذره اى فوتون ماهيت ويژهاى دارد، که آن را از مثال هاى درشت بينانهٴ آب و گلوله کاملا" بدور مى سازد:

  ١( اگر يکى از خواص ذره اى فوتون را اندازه بگيريم، مثلا" مکان)يعنى اينکه آن فوتونکجاست(، خواص موجى آن ناپديد مى شود، و بر عکس. ٢( تعيين همزمان خواص ذره اىِ مکان و اندازه حرکتِ يک فوتون، برخلاف مثال گلوله، غير ممکن است ) اصل عدم قطعيت(. ٣( دو فوتون، که از نظر مکانى از يکديگر دور هستند و هيچگونه امکانى براى يک رابطهٴ متقابل ندارند، ا وجود اين بر يکديگر تاٴ ثير بگذارند و يک رابطه متقابل ايجاد کنند. بعبارت ديگر نتايج آزمايشات ميتوانند انجام شده در يک سيستمِ فوتون، ميتواند بطور همزمان در سيستم ديگرى از فوتون مشاهده شود. اين رابطه متقابل از نظر فيزيک کلاسيک غير قابل درک است، در حالى که در مکانيک کوانتومى پيش بينى شده است ) EPR-correlation (.

  مثال " گربه اِ شرودينگر" ، برا ى فهم عدم قطعيت کوانتومى در دنياى معمول )و نه در دنياى بينهايت کوچک اتم( بسيار معروف است: ) بيشتر در اين باره: K. Mainzer, wieviele Leben hat Schrödingers Katze? ( در يک مثال تخيلى، يک گربه به همراه يک کپسول کشنده سمّى، درون يک جعبهٴ کاملا" بسته، که هيچ رابطه اى با محيط خارج ندارد، فرض مى شود. سمّ اين کپسول، از طريق بمباران اتمى آزاد مى گردد. از نظر کلاسيک، بعد از آزاد شدنِ سمّ درون جعبه ، دو حالت مى تواند موجود باشد: ١( گربه مرده است. ٢( گربه زنده است. پذيرش يکى از اين دو حالت، مطابق با عقل صريح انسانى است. از نظر کوانتومى حالت سومى هم وجود دارد: ٣( گربه مرده و زنده است. درک ذهن گرايانه، اين حالت را تا وقتى محتمل مى دا ند، که در جعبه باز نشده باشد. بعد از گشودن جعبه، گربه مى تواند فقط مرده يا زنده باشد. بعبارت ديگر، تا هنگامى که در جعبه گشوده نشده، گربه در يک وضعيت کوانتومى بسر مى برد. بر اساس اين درک، اين انسان است که بدليل ناآگاهى اش در بارهٴ شرايط واقعىِ درون جعبه، براى گربه يک حالت کوانتومى فرض مى کند. با گشودن جعبه و با کسب آگاهى در بارهٴ شرايط واقعىِ گربه، فرض وجود اين حالت کوانتومى از بين مى رود. چنين درک ذهن گرايانه اى، مطابق با درک کلاسيک و ديالکتيکىِ انسانى از واقعيت است. از نظر اين درک، واقعيتِ طبيعت، نسبى است و "طبيعت در خود" وجود ندارد، بلکه، از آنجا که رابطهٴ ما با طبيعت تنها از طريق حس و درک است، مى توانيم صرفا" از "طبيعت براى ما" سخن بگوئيم. د رک واقع گرايانه، که بدور ازهر نوع درک ساده انسانى است، حالت کوانتومىِ سوّم را، حتى بعد از گشودن جعبه هم ممکن مى داند. چنين درکى وجود واقعيت را وابسته به درک و آگاهى انسانى نمى داند. اين درک واقع گرايانه، فقط از طريق منطق کوانتومى قابل توضيح و "فهم" است، بطورى که مفهوم اين "فهم"، در وراء يک "فهم راحت" از واقعيت قرار دارد. مکانيک کوانتومى، رياضيات نسبتا" ساده اى دارد، يعنى بطور قياسى قابل اثبات است. اما پيش از همه تعبير استقرائى اين رياضيات است، که از اين تئورى يک تئورى فيزيکى مى سازد. استقراء به اين معنا که رابطه رياضى موجود، مثلا" اينکه "حاصل ضرب مکان و اندازهٴ حرکتِ ذرات از مقدار مشخص و ثابتى ميکند"، بر مبناى مشاهدات منفرد اينگونه تعبير مى شود که هر چه دقت ما در اندازه گيرى مکان تجاوز بيشتر باشد، بى دقتى ما در اندازه گيرى اندازه حرکت بيشتر خواهد بود. حال اينکه آيا اين رابطه مبهم بين مکان و اندازه حرکت، ناشى از ذهنيت ماست يا عينيت واقعيت، ماهيت وجودىِ مکانيک کوانتومى را زير سئوال نمى برد، بلکه بر تعبير فلسفى آن مى افزايد يا مى کاهد ونه بر دادههاى استقرائى آن. مين شيوه تئورى نسبيت خصوصى قابل فهم است، که سرعت نور را بالاترين سرعت ها مى داند. روابط به رياضىِ نسبيت خصوصى قبل از اينشتين وجود داشت. کار بزرگ او در يافتن روابط منطقى فيزيکى بين آنها و تعبير علمى اين روابط است. تعبيرات فلسفى مکانيک کوانتو مى، بيش از همه منعکس کننده بحران بين عينيت و ذهنيت است و به اين ترتيب، مرزى که عقل صريح انسانى در فيزيک کلاسيک بين اين دو قائل است مخدوش مى شود.