نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری Iا: اجلاس سولوی و پیشرفت فیزیک اتمی I

۲۹ آبان ۱۳۹۳ Comments off

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری Iا: اجلاس سولوی و پیشرفت فیزیک اتمی I

Die Solvay-Konferenzen und die Entwicklung der Atomphysik

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم): اجلاس سولوی و پیشرفت فیزیک اتمی

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis: Band II

mit einem Vorwort von: Aage Bohr

Aufsätze und Vorträge aus den Jahren 1958-1962/Friedrich Vieweg und Sohn/Wiesbaden/Braunschweig, 1966

نوشته‌ها و گفتارها از سال‌های ۱۹۵۸ تا ۱۹۶۲، فریدریش فی‌وگ و پسر/ براونشوایگ/۱۹۶۶

پیشگفتار از: ائه بور

Atomphysik und menschliche Erkenntnis. Aufsätze und …

برای دیدن نسخۀ اصلی، بنگرید به: http://sdrv.ms/Yz8tM

Niels Bohr Collected Works – ScienceDirect.com

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم)

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis II

Die Solvay-Konferenzen und die Entwicklung der Atomphysik

اجلاس سولوی و پیشرفت فیزیک اتمی (بخش اوّل)

سلسله اجلاسی که بیش از پنجاه سال پیش به ابتکار دوراندیشانۀ ارنست سولوی آغاز شد و تحت نظارت موسّسۀ بین­المللی فیزیک که او بنیاد گذارده بود، ادامه یافت، فرصتی بی‌مانند به فیزک‌دانان داد، تا بتوانند در مورد همۀ آن مسائل اساسی‌ای گفتگو کنند، که مورد توجّه آنان بود، و به‌این‌ترتیب به پیشرفت علم فیزیک نوین به شیوه‌های گوناگون کمک کنند.

ثبت دقیق سخنرانی‌ها و بحثهایی که در پی آن‌ها در هر نشست علمی می‌آمد، برای مطالعۀ تاریخ علم در آینده، منبع اطّلاعاتی مهمّی برای هر کسی خواهد بود که می‌خواهد دریابد که چگونه دانشمندان در اوایل سدۀ بیستم به مسائلی می‌پرداختند که در آن زمان مطرح شده بود. تبیین روبه‌پبشرفت این مسائل که به‌سبب کوشش­های مشترک نسلی از همۀ فیزیکدانان به‌ دست آمد، نه تنها می­بایست در دهه­های بعدی به نظر ما در بارۀ ساختار اتمی مادّه وسعت بسیار دهد، بلکه افزون بر آن به دیدگاه‌های کاملاً تازه‌ای دربارۀ جمع‌بندی تجربه‌های فیزیکی بیانجامد.

 من هم چون یکی از کسانی که طی سال­ها در چندین اجلاس‌ سولوی شرکت کرده‌اند، و با بسیاری از شرکت‌کنندگان اجلاس‌ اوّلیّه شخصاً آشنایی دارم، با کمال خوشحالی دعوت به این اجلاس را پذیرفتم تا در این فرصت بعضی از خاطراتم در بارۀ آن بحث‌هایی را بازگو کنم که برای توضیح این مسائل اهمیّت داشت،که ما با آن­ها در آن زمان رودررو بودیم. برای انجام این وظیفه، من هم می‌کوشم تا این بحث­ها را با پس‌زمینۀ چندلایه‌ای آن‌ها توضیح دهم که فیزیک اتمی در پنجاه سال گذشته آزموده است.

I

موضوعی که در سال ۱۹۱۱ در نخستین اجلاس سولوی ذیل عنوان «نظریّۀ تابش و کوانتوم» مطرح بود، خود نشان‌دهندۀ انگیزۀ بحث­های آن زمان است. مهم‌ترین پیشرفت‌های فیزیک در سدۀ پیشین، تکامل نظریّۀ الکترومغناطیس ماکسول بود که توضیحی جامع از پدیده­های تابش و تفسیر آماری ترمودینامیک به‌دست می­داد که به شناخت بولتس‌مان در بارۀ رابطۀ میان آنتروپی و احتمال حالت نظام پیچیدۀ مکانیکی به‌درستی انجامید. شرح توزیع طیفی تابش در فضای خالی در تعادل گرمایی با دیواره‌های جانبی، به دشواری‌های پیش­بینی‌نشدنی‌ای انجامید که به‌خصوص با تحلیل استادانه ری‌لای بر ما آشکار شد.

نقطۀ چرخش این پیشرفت، در نخستین سال سدۀ ما، کشف پلانک از کوانتوم کنش عام بود؛ این کشف خصلت کلیّت فرایندهای اتمی را آشکار کرد که با تصوّرات ما از فیزیک کلاسیک کاملاً بیگانه بود و از آموزۀ کهن تقسیم‌پذیزی مادّه هم بسیارفراتر می­رفت. پیش از زمینۀ­ این کشف تازه، اینشتین آن تناقضات ظاهری‌ای را خاطر نشان کرده بود،  که با هر اقدامی در راه تشریح مبسوط تأثیر برهم‌کنش میان تابش و مادّه مرتبط بود. او ما را تنها متوجّه آن تکیه­گاهی نکرد که تصوّرات پلانک در بررسی‌ گرمای ویژۀ اجسام صلب در دمای پایین به آن‌ها رسیده بود، بلکه به حلّی به‌شیوه‌ای تازه مرتبط با اثرفوتو الکیریک رسید که در آن این تصوّر وارد می‌شود که کوانتوم­های نور یا فوتون‌ها حامل انرژی و ضربه در فرایندهای اوّلیّۀ تابش است.

درواقع وارد کردن مفهوم فوتون به معنای جان‌تازه‌دادن به آن تنگنای شناحته‌شده‌ای در بارۀ ذرّات بود که از زمان نیوتون و هویگنس در مورد طبیعت موجی نور وجود داشت که به‌نظر می­رسید با پیدایی نظریّۀ تابش الکترومغناطیسی به سود موجی بودن آن تمام شد. این وضعیّت بسیار شگفت می‌نمود، زیرا تعریف انرژی و تکان فوتون– که حاصل‌ضرب ثابت پلانک و بسامد یا عدد موج یا تابش داده‌شده است- به شاخص‌های ویژۀ تصوّر موجی به‌طور مستقیم اشاره می­کند. به‌همین سبب ما هم در اینجا با رابطۀ مکملّی تازه‌ای میان حوزه­های کاربردی مفاهیم اساسی گوناگون فیزیک کلاسیک رودررو شدیم که مطالعۀ آن‌ها سرانجام مرزهای توصـیف جبری را برما آشکار کرد و ما را ناگزیر به توصیف آماری حتّی ساده‌ترین فرایندهای اتمی کرد.

بحث­های این اجلاس با شرح درخشان لورنتس، که بر دلایلی از تصوّرات کلاسیک استوار بود، آغاز شد که به قانون توزیع یکسان انرژی به درجات مختلف آزادی یک نظام فیزیکی انجامید. او در اینجا نه تنها حرکات ذرّات مادّی را در نظر می‌گرفت که آن نظام از آنها درست شده بود، بلکه ارتعاشات خاص میدان الکترومغناطیسی را هم، که با بار الکتریکی ذرّه مرتبط بود، به حساب می‌آورد. این استدلال از نمونۀ تحلیل ری‌لای از تعادل تابشی پیروی می­کرد، امّا به این نتیجۀ متناقض شناخته‌شده‌ انجامید، که هیچ تعادل گرمایی­ای ممکن نیست، زیرا تمام انرژی نظام اندک‌اندک به ارتعاشات الکترومغناطیسی تبدیل می‌شود که بسامدشان همواره فزاینده است.

تنها راهی که می‌توانستیم نظریّۀ تابش را با اصول مکانیک آماری متعارف سازگار کنیم، به‌ظاهر فرضّیۀ جینز بود که بنا بر آن در شرایط آزمایشی داده‌شده‌ با تعادل واقعی سروکار نداریم، بلکه با حالتی شبه‌ایستا رودرروایم که در آن تاکنون تولید تابش با بسامد بسیار زیاد مشاهده نشده بود. شاهدی بر وخامت این وضع، که در آن مشکلات نظریّۀ تابش احساس شد، نامه‌ای از لرد ری‌لای بود که در جریان اجلاس هم قرائت شد، و در آن او به ما هشدار ­می­داد تا پیشنهادهای جینز را به‌دقّت بررسی کنیم. امّا با بررسی دقیق‌تر موضوع خیلی زود بر ما روشن شد که دلایل جینز نمی­تواند استوار برجای بماند.

گزارش­ها و بحث­های این اجلاس از چندین نظر بسیار آموزنده بود. بعد از سخنرانی­ واربورگ و روبنس در اثبات تجربی قانون تابش پلانک، خود پلانک دلایلی را برشمرد که او را به کشف کوانتوم کنش رسانده بود. در تشریح دشواری‌ها، برای آنکه این خصلت‌های تازه را با چارچوب مفهومی فیزیک کلاسیک سازگار کند، او براین نکته تأکید کرد که مسئلۀ اصلی، وارد کردن فرض تازۀ کوانتوم­های انرژی نیست، بلکه بیشتر تغییر‌شکل مفهوم «کنش» است؛ و هم او کمی بعد افزود که یقین دارد که اصل کوچک­ترین کنش، که در نظریّۀ نسبیّت هم به‌کار گرفته شده بود، در ادامۀ تکامل نظریّۀ کوانتومی راهنمای ما خواهد بود.

آخرین سخنران این نشست، اینشتین بود که به جمع‌بندی بسیاری دیگر از امکانات کاربردی مفهوم کوانتوم پرداخت و به‌ویژه به ذکر دلایل اساسی­ای پرداخت که در توضیح ناهنجاری گرمای ویژه در دماهای پائین از آن‌ها استفاده کرده بود. بحث دربارۀ این پدیده­ها را نرنست در این نشست با گزارشی دربارۀ کاربرد نظریّۀ کوانتومی در مسائل گوناگون فیزیک و شیمی آغاز کرد، که در آن او بیشتر به خصوصیّات مادّه در دماهای بسیار پایین پرداخت. این هم به خواندنش می‌ارزد که بدانیم چگونه نرنست در سخنرانی­اش یادآور شد که قضیّۀ معروف دربارۀ آنتروپی در نقطۀ صفر مطلق، که او سلسله‌ای از کاربردهای مهمّ آن را از سال ۱۹۰۶ تاکنون پیدا کرده بود، اکنون خود را چون موردی خاص از قانون عمومی‌ای نشان می‌داد که از نظریّۀ کوانتومی نتیجه می‌شد. پدیدۀ ابررسانایی برخی از فلّزات در دماهای بسیار پائین، که کامر­لینگ­اُنشاز کشف آن خبر داده بود، درواقع معمّایی حل‌نشده بود، که سال­ها بعد به توضیح آن دست یافتیم.

فکری نو که از جهات گوناگون تفسیر می­شد، تصوّر نرنست از چرخش کوانتیـده‌شدۀ مولکول­های گاز بود کـه سرانجام از راه اندازه­گیری­­ ریزساختار خطوط جذب مادون‌قرمز، به‌خوبی تأیید شد. لانگوین کاربرد دیگری را که با نظریّۀ­ کوانتومی خویشاوند بود، پیشنهاد کرد که در سخنرانی­اش دربارۀ نظریّۀ­ کامیاب خود از تغییر خصوصیّات مغناطیسی مادّه دراثر حرارت گزارش می‌داد؛ او در اینجا به‌خصوص به مفهوم مغناطیس اشاره می‌کرد که وایسوارد کرده بود تا بتواند روابط عددی مهمّ میان اندازۀ گشتاورهای مغناطیسی اوّلیّۀ اتم­هایی را توضیح دهد، که از تحلیل اندازه‌گیری­های خود نتیجه گرفته بود. همان­طور‌که لانگوین نشان داد، کمیّت مگنتون، درهمه‌حال به‌طور تقریبی از این فرض نتیجه می‌شود که الکترون­ها در اتم­ با تکان­های چرخشی به مقدار یک کوانتوم پلانک می­چرخد.

زومرفلد، با کوشش­های داهیانه و مکتشفانۀ خود در راه کشف خصلت‌های کوانتومی ویژگی‌های مادّه، بسیاری از خصوصیّات مادّه را توصیف کرد؛ او به‌خصوص تولید پرتوهای رونتگن از راه الکترون­های با سرعت بالا و هم­چنین مسئلۀ یونیزه‌شدن اتم­ها به‌دلیل اثر فوتوالکتریک و برخورد الکترون­ها را شرح داد. هنگام بحث دربارۀ مسئلۀ اخیر به مشابهت میان بخشی از تأمّلات خود با افکار کسانی پرداخت که هاس در کار تازۀ خود به آن‌ها اشاره کرده بود. هاس در آزمایشی که به کمک مدل اتمی‌ای که جی.جی. تامسون پیشنهاد کرده بود، کوشید تا برمبنای این مدل که کره‌ای است که بار مثبت بر روی آن به‌طور مساوی توزیع شده است، تصوّرات خود از کوانتوم را به پیوند الکترون­ها تسّری دهد.او در این آزمایش درواقع به بسامد­های چرخشی­ای رسید که مرتبۀ بزرگی آنها با بسامد­های طیف­های نوری یکی بود. زومرفلد باتوجّه به نظر خود افزود که دلخواه او این است تا به وجود کوانتوم کنش چون اصل موضوعه‌ای در بحث دربارۀ مسائل ساختار اتم­ و مولکول­ بنگرد، به‌جای آنکه بکوشد تا ثابت پلانک را از آن ملاحظاتی نتیجه بگیرد که در بالا به آن‌ها اشاره کردیم. با نگاه به تازه‌ترین گرایش­‌ها در پیشرفت، این حرف درعمل تقریباً خصلت نوعی پیش­‌گویی را دارد.

اگرچه در زمان اجلاس، به‌طور طبیعی به همۀ مسایلی که کشف پلانک طرح کرده بود، به‌طور مفصّل نتوانستیم رسیدگی کنیم، امّا به‌طور کلّی همگان پذیرفتند که ما دربرابر نگاه تازۀ گسترده‌ای به فیزیک ایستاده­ایم. صرف‌نظر از لزوم بازنگری گسترده در مبانی کاربرد روشن مفاهیم اساسی فیزیکی، این کار برای همه دلگرمی­ای بود تا استحکام آن بنایی را ببینند که در آن ­سال­ها این چنین به‌طور چشم‌گیر، با پیروزی تازۀ روش کلاسیک در بحث دربارۀ خواصّ گازهای کمیاب و استفاده از پدیده­های نوسانی آماری برای شمارش اتم‌ها، تأیید شده بود. در ادامۀ جلسه، به‌این سبب قرائت گزارش­های مفصّل مارتین کنودزن و ژان پرن دربارۀ این پیشرفت­ها کاملاً بجا بود.

اندکی پس از بازگشت راترفورداز بروکسل، گزارش شیرینی از او دربارۀ بحث­های اوِّلین اجلاس سولوی، هنگامی که در سال ۱۹۱۱ در منچستر بودم،دریافت کردم. امّا او در این فرصت چیزی به من نگفت – آنچه که من چند ماه پیشتر، وقتی گزارش جلسه را می‌خواندم، فهمیدم – که هنگام این بحث­ها از رویداد تازه‌ای که بر پشرفت‌های بعدی تأثیری قاطع برجای می‌گذاشت، یعنی کشف خود او از هستۀ اتم، اصلاً حرفی گفته نشده بود. کار راترفورد در تکمیل دورازانتظار این دلایل در بارۀ ساختار اتم­، که به‌کمک مفاهیم سادۀ مکانیکی روشن می‌شود، و کشف همزمان کاستی‌های چنین مفاهیمی دربارۀ هر مسئله‌ای که به پایداری نظام‌های اتمی مرتبط می‌شود، درواقع نه تنها راهنمایی برای ما بود، بلکه در مطالعات بعدی تکامل فیزیک کوانتوم هم چون چالشی برجای ماند.

II

در اجلاس بعدی سولوی در سال ۱۹۱۳، که موضوع آن «ساختار مادّه» بود، کشف لائو (۱۹۱۲) دربارۀ پراش تابش‌های رونتگن در بلورها، مصالح مهمّ تازه‌ای را ارائه کرد. کشف او این شک را زدود که لازم است تا به تابش واردشونده خصوصیّت موجی بدهیم، هرچندکه خصلت‌های ذرّه‌ای بودن آن در برهم‌کنش با مادّه – آن‌چنان‌که به‌خصوص ویلیام براگ بر آن تأکید داشت- به‌درستی با عکس­های اتاقک ابر ویلسون نشان داده شده بود، که در آن‌ها می‌توانستیم ردّ الکترون­های سریعی را که براثر جذب تابش در گازها آزاد می­شد، مشاهده کنیم. کشف لائو، آن‌چنان‌که می‌دانیم یک‌راست انگیزه‌ای بر پژوهش چشم‌گیر ویلیام و لورنس براگ دربارۀ ساختار بلورها بود. به‌دلیل تحلیل آن‌ها از تابش تک‌فام، که در دنباله‌ای موازی از آرایش‌های اتمی مختلف به‌صورت مسطّح،در شبکه‌های بلوری بازتاب می‌یافت، این پژوهشگران در وضعی قرار گرفتند که هم توانستند طول موج تابش را معیّن کنند و هم نوع تقارن شبکه را پیدا کنند.

 پیش از بحث­ دربارۀ این پیشرفت که موضوع اصلی اجلاس بود، جی. جی تامسون از تصورّات هوشمندانه‌اش دربارۀ ساختار الکترونی اتم­ سخنرانی کرد و توانست بی‌آنکه از اصول فیزیک کلاسیک منحرف شود، بسیاری از خوّاص کلّی مادّه را دست‌کم ازنظر کیفی تفسیر کند. برای آنکه نظرات کلّی فیزیک‌دانان در آن زمان را بفهمیم، باید بدانیم که همگان هنوز نپذیرفته بودند که کشف راترفورد از هستۀ اتم چه مبنای بی‌مانندی بر این کار به‌وجود آورده بود. تنها آن که به این کشف اشاره کرد، خود راترفورد بود، که پس از سخنرانی تامسون بازهم شمار زیاد آن آزمایش‌ها و درستی نتایج آن‌ها را برشمرد که اساس مدل هستۀ اتم او بود.

نخستین کار من دربارۀ نظریّۀ کوانتومی ساختار اتم، چند ماهی پیش از اجلاس چاپ شده بود. در این کار، نخستین گام­ها برداشته شده بود تا از مدل اتمی راترفورد برای توضیح خصوصیّات ویژه عناصر، که وابسته به پیوند الکترون­های دور هسته است، استفاده شود. همان‌طورکه پیشتر به آن اشاره شد، این پرسش دشواری‌هایی را برمی‌انگیخت که چیرگی بر آن‌ها ممکن نبود؛ و آن‌هم اگر این پرسش را در چارچوب تصوّرات معمول آن زمان دربارۀ مکانیک و الکترو دینامیک مطرح می‌کردیم. بر اساس آن‌ها هیچ نظامی از بارهای نقطه­ای نمی‌تواند در تعادل آماری استوار پابرحا بماند، زیرا هر حرکت الکترون‌ به‌دور هسته سبب اتلاف انرژی از راه تابش الکترومغناطیسی می­شود. این اتلاف انرژی انقباض سریع مدارهای الکترونی به سمت نظامی خنثی­ را درپی خواهد داشت که بسیار کوچک‌تر از اندازه­‌ای است که از راه تجربه‌های فیزیکی وشیمیایی به‌دست می‌آید. این وضع‌واقع سرانجام ما را به این نتیجه رساند تا بحث دربارۀ مسائل پایداری را به‌طور مستقیم به خصلت فردی فرایندهای اتمی مرتبط کنیم که بیان خود را در کشف کوانتوم کنش یافت.

قانونمندی‌های تجربی طیف­های نوری عناصر، نقطۀ آغازینی بر کاری بود – که ریدبرگ خود برای اوّلین بار آن را تشخیص داده بود- که در آن این قانونمندی‌ها می‌تواند در اصلی ترکیبی بیان شود. بر اساس این اصل، بسامد هر خطّ طیفی با دقّت بسیار زیاد به‌عنوان اختلاف دو عنصر از مجموعه‌ای از سری عباراتی نشان داده می‌شود که آن عناصر را مشخّص می‌کند. با اتّکا مستقیم به کار اینشتین دربارۀ سلّول فوتوالکتریک عملاً این امکان به‌وجود آمد تا به اصل ترکیب چون دلیلی بر فرایندهای اوّلیّه‌ای بنگریم که در آنها اتم با گسیل یا جذب پرتوهای تک‌فام از حالتی که ایستا می‌نامیم به حالت ایستای دیگر می‌رود. این نظر که این کار را ممکن کرد، تا حاصل‌ضرب ثابت پلانک با هر ترم طیفی دلخواه را با انرژی پیوند الکترون‌ها در حالت ایستای متناظر آن‌ها مشخّص کنیم، توضیح سادۀ آن روابط به‌ظاهر بی­قاعده را میان خطوط انتشار و خطوط جذب در طیف­های سری ارائه داد، زیرا ما در گذارهای اوِلیّه از حالت برانگیختۀ اتم به حالت دیگر با انرژی کم رودر روییم، درحالی‌که در حالت اخیر عموماً با گذار از حالت اصلی با انرژی کم به یکی از حالت­های برانگیخته‌شده سروکار داریم.

درصورتی‌که ما چنین حالاتی از نظام‌ الکترون­ها را مانند حرکت سیّارات براساس قانون کپلر بپنداریم، این امکان به وجود می‌آمد تا ثابت ریدبرگ را از راه مقایسه‌ای درست با بیان اولیّۀ پلانک از حالات انرژی یک نوسانگر هماهنگ نتیجه بگیریم. ارتباط تنگاتنگ با مدل اتمی راترفورد به‌خصوص از راه رابطۀ ساده میان طیف اتم هیدروژن و طیف یون هلیوم تأیید می‌شد؛ هر دو نظام از الکترونی درست شده است که با هستۀ ساده‌ای یا هستۀ دوگانۀ بارداری با کشیدگی کم پیوند دارد.

در همین‌جا خوب است یادآوری کنیم که درست در زمان اجلاس، موزلی به کار مطالعۀ طیف­ با فرکانس­های بالای عناصر با روش لائو-براگ می‌پرداخت و توانست آن قوانینی را که به‌طور چشم‌گیری ساده بود بیابد، که نه تنها تعیین بار هستۀ هر عنصری را ممکن می‌کرد، بلکه حتّی نخستین اشارۀ مستقیم به ساختار پوسته دربارۀ آرایش الکترون­های اتم بود که دست اندر کار تناوبی‌بودن داشت که در جدول معروف تناوبی مندلیف بروز می‌کرد.

III

اجلاس سولوی به‌سبب قطع همکاری‌های علمی بین­المللی به هنگام جنگ جهانی اوّل، کار خود را در بهار ۱۹۲۱ ازسر گرفت. این اجلاس را،که موضوعش «اتم­ و الکترون­» بود، لورنتس با گزارش روشنی دربارۀ اصول نظریّۀ کلاسیک الکترونی افتتاح کرد. این اصول بیشتر توضیحی دربارۀ خصلت‌های مهمّ اثر زیمان بود که به‌طور مستقیم حرکت الکترون­ در اتم را سبب بروز طیف­ می دانست.

راترفورد سخنران بعدی بود که گزارش مفصّلی دربارۀ بسیاری از پدیده­هایی داد که بر اساس مدل اتمی خودش، دراین میان توضیحی خشنودکننده یافته بود. افزون بر فهم مستقیمی که مدل او از خصلت‌های مهمّ واپاشی پرتوزا و از وجود ایزوتوپ­ها ارائه می داد، کاربرد نظریّۀ کوانتومی در پیوندهای الکترونی خود نشانه‌هایی از پیشرفت بود. تقسیم­بندی کامل‌تر حالات کوانتومی ایستا با استفاده از کاربرد انتگرال کنش ناوردا به توضیح بسیاری از جزئیّات ساختار طیف­ها به دست زومرفلد و مکتب او انجامید؛ به‌خصوص توضیحی بر اثر اشتارک یافتیم که کشفش برای همیشه این امکان را رد کرد تا پیدایی طیف­های خطی را با ارتعاشات هماهنگ الکترون­ها در اتم مرتبط بدانیم.

امّا در سال­های بعد درعمل بر ما این کار میّسر شد تا بر پایۀ پژوهش‌های دامنه‌دار دربارۀ طیف­های نوری و با بسامد زیاد، که زیگبان، کاتالان و دیگران انجام داده بودند، تصویر روشنی از ساختار پوستۀ توزیع الکترون­ها در حالت بنیادی اتم به‌دست آوریم که خصلت‌های تناوبی‌بودن جدول مندلیف را به‌طور روشن بازتاب می‌داد. این پیشرفت­ها، پرسش‌های مهم گوناگونی را بر ما روشن کرد، برای نمونه پرسش اصل پاؤلی از طرد متقابل حالات کوانتومی هم‌ارز و کشف اسپین الکترون، که انحرافی از تقارن مرکزی در حالات الکترون­هایی را به‌همراه داشت که در پیوند بایکدیگر بود، و همچنین توضیح اثر نامتعارف زیمان، که بر اساس مدل اتمی راترفورد ممکن است.

درحالی‌که پیشرفت در این تصوّرات نظری بازهم باید در آینده ادامه می‌یافت، گزارش‌هایی دربارۀ نتایج تجربی تازه در اجلاس مطرح شد که دربارۀ خصلت‌های شاخص برهم‌کنش میان تابش و مادّه بود. برای مثال موریس دوبروی دربارۀ اثرهای بسیار چشم‌گیری حرف زد که او خود در آزمایش‌هایش با پرتو رونتگن با آن‌ها مواجه شده بود؛ در اینجا به‌خصوص رابطه‌ای میان فرایندهای جذب و انتشار آشکار شد، که یادآور آن رابطه‌ای بود که ما درکار با طیف­ در حوزۀ نور به آن برخورد کرده بودیم. افزون بر این‌ها میلیکان از ادامۀ مطالعات منّظم خود دربارۀ اثر‌ات فوتوالکتریک حرف زد که چنانچه می‌دانیم این امکان را می­داد تا به‌طور تجربی ثابت پلانک را با دقّت بسیار بیشتری معیّن کنیم.

درست در بحبوحۀ جنگ، اینشتین مقاله­ای مهمّ دربارۀ مبانی نظریّۀ کوانتومی ارائه داده بود؛ او در این کار نشان داده بود که چگونه می‌توان فرمول تابش پلانک را به‌ روشی ساده از فرض­های یکسانی نتیجه گرفت که در توضیح قانونمندی طیف­ها آنچنان پرفایده بود و در آزمایش­های معروف فرانک و هرتس در مورد برانگیختن اتم­ها براثر ضربۀ الکترون­ها درستی آن‌ها یک‌سره اثبات شده بود.صورتبندی هوشمندانۀ اینشتین از قانون کلّی احتمال هم دربارۀ پیدایی و گذار به‌خودی‌خود القاشدۀ پرتو‌ها میان حالات ایستا، و سرانجام تحلیلش از پایستگی انرژی و تکان در فرایندهای انتشار و جذب بنیانی بر پیشرفت­های بعدی بود.

در زمان اجلاس پیشرفت­هایی موقّتی از راه کاربرد دیدگاه‌های کلّی‌ای به‌دست آمده بود که حفظ اصول ترمودینامیک و درستی حدّی تشریح فیزیکی کلاسیک در چارچوب مرزهای موجود را تضمین می‌کرد، یعنی در جایی که کنش آن­قدر بزرگ است که می­توان از کوانتومی منفرد چشم‌پوشی کرد. در مورد رابطۀ اوّل، ارنفست اصل ناوردایی بی‌دررو حالات ایستا را وارد کرد. خواستۀ دوم با صورتبندی اصلی که اصل تناظر نامیده می‌شد بیان شد، که از همان آغاز خط‌مشی‌ای در پژوهش‌های کیفی در بسیاری از پدیده­های اتمی گوناگون بود، و هدفش این بود تا تشریح آماری از پدیده‌های کوانتومی فردی را به‌عنوان تعمیمی منطقی از شیوۀ تشریح علّت‌گرای فیزیک کلاسیک بنمایاند.

در همین فرصت از من درخواست شد تا چشم­اندازی کلّی از پیشرفت‌های تازه در نظریّۀ کوانتومی به‌دست دهم. امّا چون به‌سبب بیماری نتوانسته بودم در نشست‌های اجلاس شرکت کنم، ارنفست ازسر دوستی این کار را به‌عهده گرفت تا مقالۀ من را بخواند و جمع‌بندی روشنی را بر نکات مهم برهان تناظر بیافزاید.هرچند اعتراف به نواقص ازروی تیزبینی، و دلشادی به سبب پیشرفت- هرچند ناچیز – هر دو نظر ارنفست را می‌نمایاند، این کار هم وضع جریان فکری ما در آن زمان را به‌درستی بازتاب می‌دهد و هم احساس چشم‌به‌راهی گستردۀ ما از پیشرفتی بسیار مهم را که در راه بود.

IV

اینکه چقدر کار برجا مانده بود، پیش از آنکه بتوانیم روش‌های مناسب بر تشریح جامع از خواص مادّه را ارائه دهیم، از بحث‌های اجلاس بعدی سولوی بر می‌آید. این اجلاس در سال ۱۹۲۴ برگزار شد که به موضوع ” رسانندگی فلزّات” اختصاص داشت. نگاه کلّی به روش­هایی را، که به کمک آن‌ها می‌توانستیم این مسئله را بر اساس اصول فیزیک کلاسیک حلّ کنیم، لورنتس مطرح کرد. او با رشته‌ای از کارهایی که بر همگان به‌خوبی شناخته‌شده بود، به بررسی نتایج این فرض پرداخته بود که الکترون­ها در فلزّات رفتاری مانند گازی با توزیع سرعت ماکسول دارد. باوجود کامیابی چنین ملاحظاتی درآغاز، بازهم شکّی جدّی اندک‌اندک دربارۀ درستی آن فرض­هایی پدیدار شد که اساس این کار بود. به این مشکلات در بحث­های گوناگون اجلاس بازهم اشاره می‌شد. متخصّصانی مانند بریجمان، کامرلینگ انش، روزنهاین و هال دربارۀ پیشرفت‌های تجربی و وجوه نظری این وضع حرف زدند،و ریچاردسون به‌خصوص کوشید نظریّۀ کوانتومی را به‌کار برد تا به مسائل اتمی بپردازد.

در این نشست بازهم بیشتر بر ما روشن شد که حتّی یک‌بار هم بهره­گیری محدود از نمونه‌های مکانیکی نمی‌توانست در پرداختن به مسائل دشوارتر استوار برجای بماند، درحالی‌که با استفاده از اصل تناظر محفوظ می‌ماند. با نگاهی به آن روزها، این کار بسیار پرفایده است تا به‌یاد آوریم که آن پیشرفتی که برای رشد بعدی به‌خصوص بسیار مهم به‌نظر می‌آمد، در همین زمان به آن ورود پیدا کرده بودیم. برای مثال آرتور کمپتون که در سال ۱۹۲۳ تغییر بسامد پرتو‌های رونتگن را در پراکندگی الکترون­های آزاد پیدا کرده بوده، هم خودش و هم دی‌بای تأکید می‌کردند که این کشف تاچه‌اندازه برای تصوّر فوتونی اینشتین اهمیّت داشت و درواقع، با وجود دشواری‌های فزاینده، آن روابط میان فرایندهای جذب و انتشار فوتون به‌وسیلۀ الکترون را به آن شیوۀ ساده‌ای نشان دهند، که بر توضیح طیف­های اتمی معمول بود.

 طیّ یک سال، لویی ­دوبروی از راه مقایسه‌ای درست از حرکت ذرّات با انتشار موج راه تازه‌ای بر این مسائل یافت، که خیلی زود آزمایش­های داویسون و گرمر، و همچنین جورج تامسون، دربارۀ پراش الکترون در بلور، استواری آن را تأیید کرد. من در اینجا لازم نمی‌بینم جزئیّاتی را یادآوری کنم که چگونه فکر اصیل دوبروی در دست شرودینگر نقطۀ آغازی بر طرح معادلۀ عمومی موج بود که با کاربردی تازه از روشی بسیار پیشرفته در فیزیک ریاضی ابزار مؤثّری بر توضیح مسائل گوناگون اتمی ارائه داد.

همان­طور که هرکس می­داند، کرامر راه دیگری به مسائل بنیادی فیزیک کوانتومی در سال ۱۹۲۴ یافت، به‌طوری‌که یک ماه پیش از اجلاس توانست نظریّۀ عمومی پاشیدگی تابش از راه نظام‌های اتمی را ارائه دهد. مسئلۀ پاشیدگی از همان آغاز جزء مهمّی از نظریّۀ کلاسیک مسئلۀ تابش بود. این هم به گفتنش می‌ارزد تا به یاد آوریم که لورنتس بارها به نبود این چنین راهنمایی در نظریّۀ کوانتومی اشاره کرده بود. کرامر با اتّکا به دلایل اصل تناظر نشان داد که چگونه می‌توان اثر پاشیدگی را به‌طور مستقیم به قوانینی ارتباط داد که اینشتین دربارۀ احتمالات فرایندهای تابش فردی، به‌خودی‌خود و به‌سبب القاء، صورتبندی کرده بود.

درواقع هایزنبرگ با نظریّۀ پاشیدگی، که کرامر و خودش کامل‌تر کرده بودند، می‌خواست تا این نظریّه اثرهای جدیدی را، که ناشی از اختلالات حالات نظام‌های اتمی به‌سب میدان‌های الکترومغناطیسی بود، در بر بگیرد، تا سکوی جهشی در راه پیشرفت فرمالیسم مکانیک کوانتومی خود پیدا کند، که در آن هر ارجاعی به تصوّرات کلاسیک که فراتر از تناظر حدّی باشد به‌طور کامل غیرممکن باشد. کارهای بورن، هایزنبرگ، جوردان و همچنین دیراک، به این فکر جسور و تیزبین خیلی زود صورتبندی‌ کلّی‌ای داد که در آن متغیّرهای دینامیکی و سینماتیکی کلاسیک با عملگرهای نمادینی جایگزین شد که از جبری غیرجابه‌جایی پیروی می‌کرد که ثابت پلانک را در خود داشت.

رابطۀ میان راه­ هایزنبرگ و شرودینگر به مسائل نظریّۀ کوانتومی و گسترۀ کامل تفسیر این فرمالیسم را اندکی بعد دیراک و جوردان با روش بسیار آموزندۀ خود به کمک تبدیلات بندادی متغیّر­ها، به معنایی که هامیلتون دراصل در حلّ مسایل مکانیک کاسیک به‌کاربرده بود، روشن کردند. چنین ملاحظاتی بیش از هرچیز دیگر به روشن‌شدن تضادّ ظاهری میان اصل برهم‌نهش مکانیک موجی و اصل فردیّت فرایندهای کوانتومی اولیّه کمک کرد. دیراک حتّی توانست این ملاحظات را بر حلّ مسائل میدان­های الکترومغناطیسی تعمیم دهد و با استفاده از دامنه­ و فاز مؤلّفه‌های هماهنگ به‌عنوان متغیّرهای توأم، نظریّۀ کوانتومی تابش را به‌وجود آورد که فکر آغازین اینشتین از فوتون در آن نتیجتاًگنجانده می­شد. این پیشرفت دگرگون‌کننده زمینۀ اجلاس بعدی سولوی را فراهم آورد که من توانستم برای اولیّن بار در آن شرکت کنم.

اجلاس سال ۱۹۲۷ با موضوع «الکترون و فوتون» با سخنرانی­های لورنس براگ و آرتور کمپتون با انبوهی از مواد آزمایشی تازه در بارۀ پاشیدگی تابش‌ با بسامد زیاد به‌سبب الکترون آغاز شد که خصوصّیت­های بسیار متفاوتی از خود نشان می‌داد، یعنی اینکه بستگی به این داشت که آیا الکترون با ساختار بلوری مواد سنگین پیوند استوار دارد یا اینکه آن‌طوری است که در اتم­های گازهای سبک عملاً آزاد پدیدار می­شود. درپی این سخنرانی، لویی دوبروی، بورن، هایزنبرگ و همچنین شرودینگر نطق‌های بسیار آموزنده‌ای در بارۀ پیشرفت­های بزرگی ایراد کردند که در صورتبندی منسجم نظریّۀ کوانتومی پدیدار شده بود،که من پیشتر به آنها اشاره کردم.

موضوع اصلی بحث کنارگذاشتن توصیف روشن جبری بود که خاصّ روش­های نو بود. نکته بسیار اساسی این پرسش بود که تا چه اندازه مکانیک موجی این امکان را فراهم می‌آورد تا از روش تشریح فیزیکی معمول کمتر از آنچه که تاکنون صورت می‌گیرد، منحرف شویم تا آن تناقضاتی را حلّ کنیم که کوانتوم کنش از زمان پیدایی تاکنون برانگیخته بود. ویژگی اصولی آماری توضیح تجربه­های فیزیکی از راه تصوّر موجی، درواقع نه تنها به‌طور روشن از کار نتیجه‌بخش بورن دربارۀ مسئلۀ تکان برمی‌آمد، بلکه خصلت نمادین کلّ توصیف خود را به‌طور چشم‌گیری بیشتر در این ضرورت نشان داد تا مختصات فضایی معمولی سه‌بعدی را با نمایش حالت نظام با ذرّات زیاد به‌عنوان تابع موج در فضایی پیکربندی‌شده‌ای جای‌گزین کنیم که شمار مختصّه‌های آن با تعداد کلّ درجات آزادی نظام مطابقت داشته باشد.

در این بحث­ها، بر این نکتۀ اخیر به‌ویژه تأکید شد، یعنی بر ارتباط آن با پیشرفت بزرگی که در حلّ مسائل نظام‌هایی که با ذرّاتی با جرم و بار و همچنین اسپین مساوی بود، به‌دست آمده بود. چنین ذرّاتی درصورت چنین «همانندی‌ای» آن محدودیّتی در فردیّت را آشکار می‌کرد، که تصوّر ذرّه‌ای کلاسیک ایجاب می‌کرد. نشانه­‌های چنین خصوصیّات ناشناخته‌ای در مورد الکترون، تاکنون در صورتبندی اصل طرد پاولی به چشم می‌خورد، و در مورد تصور ذرّه‌ای از کوانتوم­های تابش، بوزه حتّی در مطالعه­ای که در مرحلۀ پایین‌تری بود به این امکان ساده اشاره کرده بود تا فرمول تابش پلانک را از راه به‌کارگیری آماری نو نتیجه بگیرد. این آمار تازه در واقع ایجاب می‌کرد که از آن راهی که بولتس‌مان در شمارش «پیچیدگی­های» نظام چندذرّه‌ای پیموده بود، دور شویم، هرچندکه آن نشان داده بود که در کاربردهای زیادش در مکانیک آماری کلاسیک بسیار مناسب بود.

امّا درست در سال ۱۹۲۶ کار پراهمیّت در بارۀ رفتار اتم با بیش از دو الکترون، همان توضیح هایزنبرگ از دوگانگی خاص طیف هلیوم بود، که سال­ها، یکی از دشواری‌های بزرگ نظریّۀ کوانتومی ساختار اتم بود. با پژوهش در خواّص تقارنی تابع موج در فضای پیکربندی – دیدگاهی که دیراک به‌طور مستقلّ به آن می‌پرداخت و فرمی آن را ادامه می‌داد- هایزنبرگ توانست نشان دهد که حالات ایستای اتم هلیوم در دو دسته قرار می‌گیرد که با دو مجموعۀ غیرمرتبط از ترم‌های طیفی متناظر است و با توابع موجی مکانی متقارن و نامتقارن نشان داده می‌شود که آن دو بازهم با اسپین­های الکترون موازی یا متقابل به‌هم مرتبط است.

لازم به یادآوری نیست که چگونه این دستاورد ارزشمند پیشرفت­های پی‌درپی‌ای را برانگیخت و چگونه طی یک سال، تحقیقات مشابه هایتلر و لندن در بارۀ ساختار الکترونی مولکول هیدروژن، نخستین کلید بر فهم پیوندهای شیمیایی غیرقطبی را ارائه داد. پس از این هم، دیدگاه­های مشابهی دربارۀ تابع موجی چرخشی پروتون از مولکول هیدروژن درحال چرخش سبب شد تا اسپینی برای پروتون درنظر بگیریم و به‌این‌ترتیب به فهمی از جدایی حالات متعامد یا موازی برسیم که، آن‌چنان‌که دنیسون نشان داد، توضیح ناهنجاری شگفتی‌برانگیز گرمای ویژۀ گاز هیدروژن در دماهای پایین را ممکن کرد.

اوج همۀ این پیشرفت­ها به شناخت وجود دو نوع ذرّه انجامید، که آن‌ها را امروز با نام‌های “فرمیون” و “بوزون” می‌شناسیم. هر حالت نظامی که از ذرّات با اسپین  مانند الکترون­ و پروتون­، درست شده باشد، باید با تابعی از موج نمایانده شود که نامتقارن به این معناست که باید تغییر علامت ­دهد، مشروط برآنکه مختصّات دو ذرّه از یک نوع باهم عوض شود. به‌عکس، توابع موجی متقارن را تنها برای فوتون‌ها‌یی می‌توان درنظر گرفت، که بنا بر نظریّۀ تابشی دیراک، بتوان به آن‌ها اسپین یک داد، و یا مانند ذرّۀ آلفا α بدون اسپین باشد.

این وضع‌واقع را توضیح موت دربارۀ انحراف به‌وجود آمده به‌طور چشم‌گیری روشن کرد. این انحراف از فرمول مشهور پراکندگی راترفورد در مورد برخورد ذرّات شبیه‌به‌هم مانند ذرّۀ آلفا α و هستـۀ هلیوم، یا پروتون و هستۀ هیدروژن بود. در کاربرد چنین فرمالیسم‌هایی نه‌تنها به نارسایی‌های تصوّر مداری برخورد می­کنیم، بلکه حتّی ناگزیر به‌دست کشیدن از فرق میان ذرّاتی می‌شویم که دراینجا دست‌ اندر کار است. امّا اگر بازهم تصوّر معمول از فردیّت ذرّات را از راه تعیین مکان آن‌ها در حوزه‌های مکانی جدا ازهم بخواهیم حفظ کنیم، اختلاف میان آمار فرمی-دیراک و یوزه- اینیشتن درواقع بی­­معنا خواهد بود، یعنی اینکه هردو عبارت یکسانی برای تراکم احتمالات ذرّات ارائه می­دهد.

 چند ماهی پیش از برگزاری اجلاس، هایزنبرگ مقالۀ بسیار مهمّی در توضیح محتوای فیزیکی مکانیک کوانتومی از راه صورتبندی اصل عدم‌قطعیّت ارائه داد که محدودیّت توأم در تعیین متغیرهای بندادی را بیان می­کرد. این محدودیّت تنها نتیجه‌ای مستقیم از روابط جابه‌جایی میان چنین متغیرهایی نیست، بلکه به‌طور مستقیم برهم‌کنش میان نظام مشاهده و دستگاه‌های اندازه­گیری را بازتاب می­دهد. شناخت کامل از این نکتۀ اساسی اخیر، امّا پرسش دربارۀ گسترۀ کاربردی روشن از مفاهیم کلاسیک فیزیکی در تشریح پدیدارهای اتمی را مطرح می‌کند.

برای ورود به بحث دربارۀ این چنین پرسش‌هایی، از من درخواست شد تا در این نشست گزارشی در مورد مسائل شناخت شناسی در فیزیک کوانتومی ارائه دهم؛ و من هم از این فرصت استفاده کردم تا به مسئلۀ واژگان مناسب بر این کار بپردازم و دیدگاه مکملیّت را پیش بکشم. دلیل اصلی من این بود که اطّلاع درست از تجربیّات فیزیکی ما را بر آن می‌دارد تا هم آرایش تجربی و هم ثبت مشاهدات به‌طور معمول را با گنجینۀ لغوی‌ آن زبانی که از راه فیزیک کلاسیک پالایش شده است، بیان کنیم. این خواسته در همۀ تجربیّات واقعی از این راه محقّق می­شود که در دستگاه­های اندازه‌گیری، اجسام به‌کار گرفته‌شده، مانند دیافراگم، عدسی و صفحه­های عکاسی­، آن­قدر بزرگ و سنگین باشد که در تشریح مکان و حرکت آن‌ها بتوان اثرهای کوانتومی را نادیده گرفت، بی‌توجّه به اهمیّت زیادی که کوانتوم کنش در پایداری و خصوصیّت­های چنین اجسامی دارد.

 درحالی‌که در چارچوب فیزیک کلاسیک با صورتی آرمانی‌ سروکار داریم که بر اساس آن می‌توان همۀ پدیده­ها را به‌دلخواه تقسیم به‌جزء کرد، و از برهم‌کنش میان دستگاه­های اندازه­گیری و اشیاء موضوع مشاهده صرف‌نظر کرد، یا درهرحال آن را جبران کرد، در اینجا درعوض بر این نکته تأکید شد که این چنین برهم‌کنشی در فیزیک کوانتومی جزء متشکلّۀ پدیده­هاست که نمی­توان آن را جدا تشریح کرد، درصورتی‌که ابزارها بخواهد به مقصود خود برسد؛ یعنی شرایطی را معیّن کند که ذیل آنها مشاهد باید انجام شود. در این مورد نباید از نظر دور داشت که ثبت مشاهدات سرانجام بر ایجاد ردّ همیشگی بر روی دستگاه­های اندازه­گیری استوار است، مانند ردّی که از فوتون یا یک الکترون بر روی صفحۀ عکّاسی پدیدار می‌شود. این واقعیّت که چنین ثبت­هایی اصولاً بر فرایندهای شیمایی و فیزیکی برگشت‌ناپذیری استوار است، نباید سبب شود تا آن‌ها را به‌ویژه بغرنج بیانگاریم، بلکه بیشتر بر عنصر برگشت‌ناپذیری تأکید دارد که مفهوم مشاهده فی‌نفسه در خود دارد. خصلت تازه در فیزیک کوانتومی فقط قسمت‌پذیری محدود پدیده­هایی است که برای تشریح واضح آن‌ها، به‌حساب‌آوردن همۀ قسمت­های اساسی آرایش تجربی لازم است.

امّا از آنجایی‌که در یک آرایش تجربی، به‌‌طور کلّی اثرهای فردی گوناگونی را می‌توان مشاهده کرد، درنتیجه اصولاً هم ناگزیریم که در فیزیک کوانتومی به آمار پناه ببریم. به مشاهداتی که در شرایط گوناگون به‌دست آمده است، و تن به جمع­بندی در یک تصویر را نمی‌دهد، باید با وجود همۀ تضادهای ظاهری به‌عنوان مکمّل نگریست، به این معنا که همگی باهم همۀ نتایج معیّن دربارۀ موضوع اتمی را در بر دارد. از این منظر، هدف فرمالیسم نظریّۀ کوانتومی این است تا احتمالات دربارۀ مشاهداتی را به‌دست آورد که ذیل شرایط آزمایشی معلوم به‌دست می­آید. در این باره بر این نکته تأکید شده است که همۀ تناقض­ها را آن فرمالیسم ریاضی‌ای رفع می‌کند که انسجام دارد و خصلت جامع خود در تشریح حوزه‌های کاربردی خود را از راه کاربرد‌پذیری خود بر هر آرایش تجربی که بتوان تصوّر کرد، بیان می‌کند.

در بحث داغ لورنتس دربارۀ این پرسش، که او توانست،  به‌برکت گشودگی ذهن و نظر کاملاً متوازنی که داشت، آن را به سمت‌وسویی نتیجه‌بخش هدایت کند، چندمعنایی واژگان کار را بسیار دشوار کرد تا به اتّفاق‌نظری دربارۀ پرسش‌های معرفت‌شناختی دست یابیم. ارنفست با بذله­گویی خاص خود این وضع را این‌طور توصیف کرد؛ او آن جملۀ کتاب‌مقدّس را روی تخته سیاه نوشت که آن سردرگمی‌ زبانی را می‌نمایاند که سدّی بر بنای برج بابل شد.

آن تبادل نظری هم که در خلال نشست­ها آغاز شده بود، شب‌ها در گروه­های کوچک باحرارت ادامه پیدا می‌کرد، و برای من هم این فرصت گفتگوهای طولانی‌تر با اینشتین و ارنفست تجربه‌ای بسیار دلپذیر بود. اینشتین بی‌رغبتی خود از کنار‌گذاشتن اصولی شیوۀ تشریح جبرگرایانه را به‌زبان می‌آورد و دلیل می‌آورد که می‌توان برهم‌کنش میان اشیاء اتمی و دستگاه­های اندازه­گیری را به‌صراحت در محاسبه وارد کرد. اگرچه جواب­ ما به بی‌فایدگی چنین کاری، اینشتین را به یقین نرساند، و او در اجلاس بعدی هم به همین مسائل پرداخت، این بحث‌ها انگیزه­ای برای ادامۀ پژوهش این وضع بود تا به تحلیل و ترکیب در فیزیک کوانتومی و مشابهت‌هایش در دیگر حوزه­های شناخت بشری بپردازیم، که در آنجا آن واژگان معمول ایجاب می‌کند تا به شرایطی به‌خصوص توجّه کنیم که ذیل آن‌ها آن تجربه‌ها به‌دست می­آید. پایان بخش اوّل

* * * *

        فهرست مطالب: نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم):  

  •    فیزیک اتمی و فلسفه: علیّت و مکملیّت: نوشته‌ای برای “فلسفه در میانۀ سده”، فلورانس، ۱۹۵۸؛ بنگرید به: نیلس بور: فیزیک اتمی و فلسفه
  •    یکپارچگی  شناخت بشری: سخنرانی در همایش “بنیاد اروپایی فرهنگ”، در کپنهاگ ، اکتبر ۱۹۶۰، اروپا، ماهنامه سیاسی، علمی، فرهنگی، اوت ۱۹۶۱؛ بنگرید به: نیلس بور: یکپارچگی شناخت بشری
  •      وابستگی علوم به یکدیگر: سخنرانی در همایش بین‌المللی علوم داروسازی در کپنهاگ، اوت ۱۹۶۰؛ نیلس بور: وابستگی علوم به یکدیگر
  •      نور و حیات – یک‌بار دیگر: سخنرانی نیلس بور در آیین گشایش مؤسّسۀ ژنتیک دانشگاه کلن، ژوئن ۱۹۶۲؛ نیلس بور: نور و حیات – یک‌بار دیگر
  •    سخنرانی یادبود رادرفورد، ۱۹۵۸: یادبود بنیان‌گذار فیزیک هسته‌ای، ۱۹۶۱ (ناتمام)
  •    پیدایش مکانیک کوانتومی: نوشتۀ نیلس بور، در: ورنر هایزنبرگ و فیزیک زمان ما، فی‌وگ؛ نیلس بور: پیدایش مکانیک کوانتومی
  •    اجلاس سولوی و تکامل فیزیک اتمی: سخنرانی در دوازدهمین گردهمایی سولوی در بروکسل، اکتبر ۱۹۶۱

فهرست مطالب جلد دوم به زبان آلمانی:

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis: Inhaltsverzeichnis (Band II)

 Atomphysik und Philosophie — Kausalität und Komplementarität 1

Beitrag zu „Philosophy in the Mid-Century”, herausgegeben von R. Klibansky. La Nuova Italia Editrice, Florenz 1958. Max Planck Festschrift, VEB Verlag der Wissenschaften, Berlin 1958.

Die Einheit menschlicher Erkenntnis 8

Vortrag auf dem Kongress der „Fondation Européenne de la Culture” in Kopenhagen, Oktober 1960. Europa, Monatszeitschrift für Politik, Wirtschaft, Kultur, August 1961.

Die Verbindung zwischen den Wissenschaften 17

Vortrag auf dem Internationalen Kongress der Pharmazeutischen Wissenschaften in Kopenhagen, August 1960.

Licht und Leben — noch einmal 23

Vortrag anlässlich der Einweihung des Instituts für Genetik der Universität Köln, Juni 1962. Unvollendetes Manuskript. Die Naturwissenschaften 50, 725, 1963.

Rutherford-Gedenkvorlesung 1958: Erinnerungen an den Begründer der Kernphysik und an die von seinem Werk ausgehende Entwicklung 30

1961 vollendete Ausarbeitung einer auf der Sitzung der „Physical Society” in London im Imperial College of Science and Technology am 28. November 1958 ohne Manuskript gehaltenen Vorlesung.. Proceedings of the Physical Society, London, 78, 1083, 1961.

Die Entstehung der Quantenmechanik 75

Beitrag zu „Werner Heisenberg und die Physik unserer Zeit”. Verlag Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig 1961.

Die Solvay-Konferenzen und die Entwicklung der Atomphysik 80

Vortrag auf der 12. Solvay-Konferenz in Brüssel, Oktober 1961. In „La Théorie Quantique des Champs”, Interscience Publishers, New York 1962.

فهرست مطالب:  نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد اوّل): Atomphysik und menschliche Erkenntnis ALEPH/NBA library، ف‍ی‍زی‍ک‌ ات‍م‍ی‌ و ش‍ن‍اخ‍ت‌ ب‍ش‍ری‌ ، http://www.worldcat.org/oclc/488876558

مقدّمۀ مترجم: ص ۹؛ دربارۀ مؤلّف: ص ۱۱؛ پیشگفتار: ص ۱۳؛ درآمد: ص ۱۵؛ نور و حیات (اوت ۱۹۳۲): ص ۱۹؛ زیستشناسی و فیزیک اتمی (اکتبر ۱۹۳۷): ص ۳۳؛ فلسفۀ طبیعی و فرهنکهای بشری (اوت ۱۹۳۸) ص  ۴۹؛ بحث با اینشتین در بارۀ مسائل معرفتشناختی فیزیک اتمی (۱۹۴۹) ص ۶۱؛ وحدت معرفت (اکتبر ۱۹۵۴) ص ۱۰۵؛ اتم و شناخت بشری (اکتبر ۱۹۵۵) ص ۱۲۵؛ فیزیک و مسئلۀ حیات (فوریۀ ۱۹۴۹) ص ۱۳۹؛ واژهنامۀ آلمانی-فارسی: ص ۱۴۹؛ فهرست راهنما: ص ۱۵۹

فهرست مطالب فیزیک اتمی و شناخت بشری (۱) به زبان آلمانی:

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Licht und Leben………………………… ۳

Vortrag bei der Eröffnungssitzung des II. Internationalen Kongresses für Lichttherapie, Kopenhagen, August 1932. Nature 131, 421 und 457, 1933. Die Naturwiss. 21, 245, 1933.

Biologie und Atomphysik………. .. ..۱۳

Vortrag auf dem Internationalen Kongress für Physik und Biologie um Gedächtnis von Luigi Galvani, Bologna, Oktober 1937 Kongress Berichte, Bologna 1938.

Erkenntnistheoretische Fragen in der Physik und die menschlichen Kulturen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23

Ansprache beim Internationalen Kongress für Anthropologie und Ethnologie, Kopenhagen 1938, gehalten anlässlich eines Kongressausfluges nach Schloss Kronborg, Helsingor. Nature 143, 268, 19.39.

Diskussion mit Einstein über erkenntnistheoretische Probleme in der Atomphysik………………………. ۳۲

Beitrag zu  “Albert  Einstein als Philosoph und Naturforscher”. ۷٫ Band der  “library of Living Philosophers”, herausg von P. A., Sclipp, Evanston 1949. Deutsche Ausgabe im Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart  ۱۹۵۵

Einheit des Wissens……………………….۶۸

Beitrag zum Symposium über „The Unity of Knowledge” in Verbindung mit dem  ۲۰۰jährigen Jubiläum der Columbia Universität, York, Oktober 1954. In „The Unity of Knowledge”, herausg von L ewis Leary.Doubleday and Co., New ‘ York 1955.

Die Atome und die  menschliche Erkenntnis . _ , _ , , , , , , _ _ , 84

Vortrag auf einer Sitzung Dänischen Akademie der Wissenschaften, Kopenhagen, Oktober 1955. Akademie-Übersicht für 1955/56, S. 112

Die Physik und das Problem des Lebens

1957 vorgenommene Ausarbeitung einer Vorlesung in der  Dänischen Medizinischen Gesellschaft, Kopenhagen, Februar 1949

————————————————–

Related links:

ورنر  هایزنبرگ: حقیقت علمی و حقیقت دینی؛  نیلس بور: نور و حیات  یک‌بار دیگر؛ نیلس بور: وابستگی علوم به یکدیگر؛ نیلس بور: فیزیک اتمی و  فلسفه؛ ورنر هایزنبرگ: فیزیک و فلسفه؛ فون وایتسکر: جهان از نگاه فیزیک؛ نیلس بور: مجموعۀ آثار (۲)؛ ورنر هایزنبرگ: آن سوی مرزها؛ ورنر هایزنبرگ: جزء و کلّ؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (فهرست مطالب)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت

Kurztitelaufnahme

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis II, Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1966

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (۲)، فریدریش فی‌وگ و پسر، براونشوایگ، ۱۹۶۶

* * * *

    حسین نجفی‌زاده (نجفی زاده)، آبان‌ماه ۱۳۹۳

——————————————————————————————————

© انتشار برگردان فارسی: Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis II، نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری ( جلد دوم)، اجلاس سولوی و پیشرفت فیزیک اتمی، حسین نجفی‌زاده (نجفی زاده)، به سیاقی که در این وبگاه آمده، بدون اجازۀ کتبی از www.najafizadeh.ir ممنوع است.

      Copyright 2014 by www.najafizadeh.ir All Rights Reserved    ©  

 

 

 

 

 

Print Friendly
Categories: فلسفه و عرفان Tags:

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم)

۴ آبان ۱۳۹۳ Comments off

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم)

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis: Band II

mit einem Vorwort von: Aage Bohr

Aufsätze und Vorträge aus den Jahren 1958-1962/Friedrich Vieweg und Sohn/Wiesbaden/Braunschweig, 1966

نوشته‌ها و گفتارها از سال‌های ۱۹۵۸ تا ۱۹۶۲، فریدریش فی‌وگ و پسر/ براونشوایگ/۱۹۶۶

پیشگفتار از: ائه بور

Atomphysik und menschliche Erkenntnis. Aufsätze und …

برای دیدن نسخۀ اصلی، بنگرید به: http://sdrv.ms/Yz8tM

Niels Bohr Collected Works – ScienceDirect.com

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم)

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis II

اُئه بور: پیشگفتار

کتاب حاضر که دنبالۀ دو مجموعۀ آثار (۱) منتشرشدۀ پیشین است، سلسله‌ای از رساله‌هایی است، که نیلس بور در پنج سال آخر زندگی خود، یعنی از ۱۹۵۸تا ۱۹۶۲نوشته است. انتشار این مجموعه را پدرم طی سالیان پیش همواره در نظر داشت، امّا گمان می‌کرد که تا آماده‌کردن نوشتۀ “نور و حیات-یک‌بار دیگر” بازهم صبر کند. امّا اکنون این مجلّد، که دست‌نویس ناتمام آن را دربر دارد، منتشر می‌شود.

 موضوع اصلی چهار نوشتۀ اوّل را می‌توان ادامه و تفصیل بیشتر دیدگاه‌های کلّی‌ای دانست که در مجموعه‌های پیشین بدان پرداخته شده است. به‌همین سبب شاید هم بی‌مناسبت نباشد تا آن بندی از نوشتۀ مؤلّف را در اینجا بیاوریم، که او خود بر مجلّدی به‌عنوان مقدّمه نگاشته، که در سال ۱۹۵۸ انتشار یافته است:

اهمیّت علم فیزیک برای تفکّر فلسفی عام تنها از سهم آن در پیشبرد شناخت فزایندۀ ما ازطبیعت، که ما خود جزئی از آنیم، نیست، بلکه بیشتر در این است که انگیزه‌ای است تا به بازبینی‌ای و پالایشی از ابزارهای کمکی فکری خود بپردازیم. مطالعۀ ساختار اتمی مادّه در سدۀ کنونی، محدودیّت کاربردی‌ای را، که انتظار آن نمی‌رفت، از تصوّرات ما در فیزسک کلاسیک برما آشکار کرد و از این راه، بر خواست ما از توضیح علمی، که برگرفته ار فلسفۀ سنّتی بود، پرتوی تازه افکند. بررسی شرایط بر کاربرد بی‌ابهام از ساده‌ترین مفاهیم، که نظریّۀ واحد پدیده‌های اتمی را الزامی کرد، بدین سبب از چارچوب علم فیزیک بسیار فراتر می‌رود.

نوشتۀ اوّل در بارۀ مسئلۀ شرایط مشاهده در فیزیک کوانتومی و مفهوم مکملیّت است. پدرم چنین احساس می‌کرد که این کامیابی نصیبش شده است تا در این نوشتۀ کوتاه برخی از نکات اساسی را روشن‌تر و دقیق‌تر از آنچه پیشتر به مناسبتی گفته بود، صورتبندی کند.

نوشتۀ دوم، که بیشتر به جزئیّات می‌یردازد، به مسائل روان‌شناسی و جامعه‌شناسی از دیدگاه مکملّیت می‌نگرد. برای روشن کردن وضعیّتی روانی، که در آن ویژگی‌های مکملّی به‌روشنی نمایان است، بندی برگرفته از یک داستان کوتاه دانمارکی  در آن است، که پدرم از همان دوران جوانی به آن دلبستگی زیاد داشت.

هر دو کار بعدی به رابطۀ میان فیزیک و زیست‌شناسی می‌پردازد، که پدرم را طیّ سال‌ها بسیار به خود دلبسته کرده بود، به‌طوری‌که او در سال ۱۹۳۲ برای اولّین بار در آنچه که در جلد اوّل ذیل “نور و حیات” آمده است، به آن‌ها پرداخته است. در بارۀ این کار، پدرم چنین احساس می‌کرد که برخی از نکته‌ها در آن نوشته به‌درستی فهمیده نشده است. به همین سبب هم از دل‌وجان می‌خواست تا نشان دهد که چگونه دیدگاه‌هایش از آن زمان تاکنون، به سبب کشفیّات تازۀ عظیم در زیست‌شناسی مولکولی، که او با شورو‌شوق پی‌می‌گرفت، تغییر کرده است. در نوشتۀ سوم، که او در سال ۱۹۶۰ گرد آورده است، دوباره به همین موضوع باز می‌گردد. پدرم امید داشت تا به این پرسش در نوشته‌ای مشروح از نو بپردازد و بنای کار خود را بر سخنرانی‌ای نهد، که در آیین گشایش انستیتوی ژنتیک دانشگاه کلن در ژوئن ۱۹۶۲ ذیل عنوان “نور و حیات – بک‌بار دیگر”، ایراد کرده بود. امّا اندکی پس از آن بیمار شد، و اگرچه حالش رو به بهبود می‌رفت و دوباره هم به آن نوشته می‌پرداخت، امّا، بی‌آنکه آن نوشته تمام شود، ناگهان در هجدهم نوامبر ۱۹۶۲ درگذشت.

او دست‌نویسی از خود به جای گذاشته که مبنای کارش در فراهم کردن آن نوشته در کلن بود. در اینجا نگرشش به فیزیک و زیست‌شناسی مشروح‌تر از آنچه است که پیشتردر نوشته‌هایش آورده. آن دست‌نویس را نمی‌توان بدون تأمّل زیاد منتشر کرد. همۀ آن کسانی که روش کار پدرم را می‌شناسند، می‌دانند که او چه دقّتی را رعایت می‌کرد و چه زحمتی را برای آماده کردن کارش برای نشر بر خود هموار می‌کرد. متن، گاهی چندین بار تغییر می‌کرد، تا آنکه موضوع بیشتر روشن شود، و سرانجام آن همسنگی مناسب درنمایاندن وجوه مختلف هم به دست آید.

اگرچه کاری زیاد بر آن دست‌نویس صرف شده است، هنوز نمی‌توان آن را کامل دانست. و در اینجا هم به سبب آن دلبستگی‌ای، که به دیدگاه‌هایی که در آن بیان شده است، وجود دارد، این دست‌نویس را بر این مجلّد افزودیم. خواننده امّا باید همواره به ویژگی‌های گذرای آن صورتبندی‌ها آگاه باشد. در بارۀ برخی از بندهای مقاله، که اشاراتی به مسائل خاص زیست‌شناسی دارد، مؤلّف خود تغییرات مهمّی را در نظر داشته است. به همین سبب، همین بندها هم در متن کنونی نیامده است، امّا مضمون اصلی آن‌ها در توضیحات افزوده شده است.

سه کار پایانی این مجلّد مراحل مختلف پیشرفت فیزیک اتمی و نظریّۀ کوانتومی را همراه با خاطرات شخصی ترسیم می‌کند. در جمع همکاران بزرگ‌تر و جوان‌تر خود، پدرم خیلی دوست داشت تا خاطرات پرجنب‌وجوش خود را به یاد آورد و گه‌گاه از آن رویدادهای احساس‌برانگیزی بگوید که با پیدایی و آشکاری افکار نو همراه بود. آماده‌کردن این نوشته‌ها، که به مناسبت‌های خاص و گوناکون تدوین شده بود، برای او انگیزه‌ای بود تا مطالعات تاریخی گسترده‌ای را آغاز کند، و خاطرات شخصی و مکاتبات پرنکته با دیگران از آن دوران‌ها، و منابع منتشرشده را بر  آن‌ها بیفزاید. کار در درس- رادرفورد بیش از چند سال به درازا کشید، به‌طوری‌که در خلال آن با دوستانش، که در جریان آن پیشرفت‌ها بودند، مشورت می‌کرد. و اگرچه این سه نوشتۀ اخیر خصلتی تاریخی دارد، برای پدرم فرصتی فراهم آورد تا درعین حال به دیدگاه‌های کلّی، که موضوع اصلی کتاب حاضر و مجموعۀ نوشته‌های پیشین بود، نگاهی نو بیفکند.

در فراهم‌کردن این نوشته‌ها، یورگن کالکار، اُئه پیترسون و اریک رودینگر همواره پدرم را یاری کردند. و به‌یقین او هم به همین مناسبت از همکاران جوان خود به‌گرمی تشکّر می‌کرد. کار برگردان این مجلّد به آلمانی را هم، به‌مانندکار پیشین، خانم سوفی هلمن برعهده داشت، که طی سال‌ها به پدرم در انتشار کارهایش کمک‌های ارزنده‌ای کرده است.

ائه بور، کپنهاگ، اکتبر ۱۹۶۵

  (۱) نیلس بور: “نظریّۀ اتمی و تشریح طبیعت”، انتشارات یولیوس اشپرینگر، برلین، ۱۹۳۱

نیلس بور: “ فیزیک اتمی و شناخت بشری (۱)”، فریدریش فی‌وگ، & پسر، براونشوایگ ۱۹۵۸

* * * *

فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم): نوشتۀ اوّل: ص ۱

 فیزیک اتمی و فلسفه

علیّت و مکملیّت

Niels Bohr: Atomphysik und Philosophie

نوشته‌ای برای “فلسفه در میانۀ سده”، فلورانس، ۱۹۵۸

Kausalität und Komplementarität

Beitrag zur “Philosophy in the Mid-Century”, Florenz, 1958

پیشرفت فیزیک کوانتومی، که دانش ما از فرایندهای اتمی و ساختار مادّه را، به سبب مساعی ثمربخش نسلی از همۀ فیزیک‌‌دان‌ها، به این میزان به پیش برده است، نمایانگر یکی از پربارترین ادوار در تاریخ فیزیک است. آن که شاهد این پیشرفت بوده، هواره موجبی در خود می‌یابد تا تیزبینی و انگیزه‌ای را بستاید، که ماکس پلانک را به کشف بنیادینش رهنمون کرد. از منش اصیل و گرم او، چیزهایی در ذهن دارم که همیشه با امتنان به‌یاد می‌سپارم و اغلب در خاطر خود به گفتگوهای با او در پرسش کلّی در بارۀ شناخت باز می‌گردم، که در آثارش نیز بر صدر می‌نشیند و او خود بدانها دلبستگی عمیق داشت. و چون از من درخواست شد تا به مناسبت این جشن‌نامه چیزی بنویسم، مایلم ترجمۀ آلمانی مقاله‌ای کوتاه را ارائه دهم که در آن کوشیده‌ام تا وضع امروزی این مسائل را بیان کنم که برای مجموعۀ نوشته‌های “فلسفه در میانۀ سده”۱ آماده کرده بودم.

اهمیّت علم فیزیک در شناخت ما تنها در سهم آن در پیشبرد آموخته‌های همواره فزایندۀ ما در بارۀ طبیعت بی‌جان نیست، بلکه بیشتر به این سبب است که گاه نیز فرصتی فراروی ما می‌نهد تا اصول و گسترۀ برخی از ابتدائی‌ترین مفاهیم را باز‌بینی کنیم. علی‌رغم پالایش در مجموعۀ اصطلاحات، که انباشت نتایج تجربی و پیشرفت اندیشه‌های نظری با خود به‌همراه آورده است، هر تشریح تجربۀ فیزیکی سرانجام بر آن زبان متداولی استوار است که متناسب با دنیای پیرامونی ما است و ما را به پی‌بردن به روابط میان علّت و معلول رهنمون می‌کند. به همین سبب طرح گالیله، که بر اساس آن تشریح پدیده‌های فیزیکی باید بر کمیّت‌های اندازه‌پذیر استوار باشد، در انتظام به حوزۀ بیش‌از‌پیش رشدیابندۀ تجربه، خود را به‌مانند بنیانی مطمئن به ثبوت رساند.

در مکانیک نیوتونی، جایی که حالت یک سیستم مادّی را مکان و سرعت لحظه‌ای آن تعیین می‌کند، این امکان وجود دارد تا به کمک اصول سادۀ شناخته‌شده، با دانستن حالت سیستم در زمانی مشخّص و نیروهای وارده بر آن، حالت سیستم را در هر زمان دیگری به روشنی معیّن کنیم. این چنین تشریحی که آشکارا شکل آرمانی از روابط علّی را می‌نمایاند، و با مفهوم جبرگرایی بیان می‌شود، هنوز هم گستره‌ای وسیع دارد. مثلاً در تشریح پدیده‌های الکترومغناطیسی، جایی که باید انتشار نیرو با سرعت محدود ملحوظ شود، شیوۀ تشریح جبری را بدین‌گونه می‌توان حفظ کرد که در تعریف حالت، نه فقط مکان و سرعت اجسام باردار را، بلکه جهت و شدّت نیروهای الکتریکی و مغناطیسی را در هر نقطه از فضا، و در هر لحظۀ مفروض دخیل بدانیم.

از این منظر، این وضع چندان هم تغییرعمده‌ای در قیاس با تشریح پدیده‌های فیزیکی‌ای نکرده است، که می‌دانیم به میزانی معیّن به نظام ارجاع پذیرفته‌شده از طرف مشاهده‌گر بستگی دارد. پذیرش چنین وضعی، یعنی قبول محتوای مفهوم نسبیّت. در اینجا با گسترشی بس پر‌بار سروکار داریم که  این امکان را  فراروی ما می‌نهد تا قوانین فیزیکی‌ای را صورت‌بندی کنیم که برای هر مشاهده‌گری معتبر است و پدیده‌هایی را به یکدیگر می‌پیوندد که در نگاه نخستین رابطه‌ای میان آن‌ها مشهود نبود. هرچند که به هنگام این صورت‌بندی، انتزاعاتی ریاضی، مانند متریک نااقلیدسی چهاربعدی را به‌کار گرفتیم، تفسیرفیزیکی برای مشاهده‌گر بر جدایی معمول  میان مکان و ‌زمان  استوار بود، که خصلت جبری تشریح را حفظ می‌کند. به‌علاوه، همچنان‌که اینشتین خود بر آن تأکید دارد، از آنجا که تعیین مختصّات مشاهده‌گرهای متفاوت نسبت به یکدیگر، هیچ‌گاه برگشت به آنچه را که توالی علّی می‌نامیم، مجاز نمی‌داند، نظریّۀ نسبیّت نه تنها  به گسترش حوزۀ کاربرد، بلکه حتّی به تکمیل اصول جبرگرایانه انجامید، که شاخصۀ آن بنای رفیعی است که به‌طور عموم فیزیک رسمی می‌نامیم.

کشف پلانک از کوانتوم اولیّۀ کنش، دوران تازه‌ای را در علم فیزیک گشود. این کشف خصلتی نو را، که در درون فرایند اتمی قرار دارد، یعنی خصلت کلیّت‌ را  آشکار کرد که از تصوّر ما مبنی بر  تقسیم‌پذیری محدود مادِّه بسیار فراتر می‌رود. بر ما این نکته هم روشن شد که بازنمایی گویای نظریه‌های فیزیک کلاسیک بیان یک آرمان است که فقط در مورد پدیده‌هایی مصداق دارد که در تحلیل آن‌ها همۀ کنشهای مورد نظر به‌قدر کافی بزرگ باشد، به‌طوری که بتوان صرف‌نظرکردن از کوانتوم کنش را مجاز دانست. اگرچه چنین شرطی در مورد پدیده‌های با مقیاس معمول کاملاً محقّق است، بررسی تجربی ذرّات اتمی نشان از قانونمندی‌های تازه‌ای دارد که با تحلیل جبرگرایانه ناسازگار است. این قوانین کوانتومی به‌ویژه تعیین‌کنندۀ پایداری ذاتی و واکنشهای سیستم‌های اتمی است، که نهایتاً عهده‌دار خواص مادّه است که ابزارهای مشاهدۀ ما وابسته به آنها است.

مسألۀ فراروی فیزیک‌‌دان‌ها ننیجتاً پیشرفت در تعمیم منطقی فیزیک کلاسیک بود، به‌طوری‌که بتوان کوانتوم کنش را به‌شیوه‌ای سازوار در آن وارد کرد. پس از پژوهشی مقدّماتی در نتایج تجربی به‌مدد روشهای هرچند ابتدایی، این کار دشوار با واردکردن انتزاعات ریاضی متناسب به سرانجام رسید. در فرمالیسم کوانتومی، کمیّت‌هایی که عموماً حالت یک سیستم فیزیکی را مشخّص می‌کند، با عملگرهای نمادینی جایگزین شد که از الگوریتمی غیرجابه‌جایی پیروی می‌کند،که ثابت پلانک را در خود دارد. اگرچه این روش مانع از مشخّص کردن این کمیّت‌ها به معنایی است که در تشریح جبرگرایانۀ فیزیک کلاسیک ضروری است، امّا امکان تعیین توزیع طیفی آنها را فراهم می‌آورد که ما به‌سبب تجربه آن را می‌شناسیم. در اینجا به‌سبب خصلت مبهم این فرمالیسم، تفسیر فیزیکی آن تنها در قوانینی با خصلت اساساً آماری قابل بیان است که به نتایج مشاهداتی برمی‌گردد که ذیل شرایط تجربی مفروضی به‌دست آمده است.

هرچند که مکانیک کوانتومی در سروسامان دادن به انبوهی از شواهد مرتبط با پدیده‌های اتمی خود را همچون ابزار کمکی متناسبی نشان داد، امّا نادیده‌انگاری آن از الزامات متداول در تشریح علّی طبیعتاً سبب برانگیختن این سؤال شد که آیا به‌راستی با شیوه‌ای از تشریح تجربه سروکار داریم که همه‌نگر است. پاسخ به این سؤال آشکارا مستلزم بررسی دقیق‌تر شرایط در کاربرد روشن از مفاهیم فیزیک کلاسیک در تحلیل پدیده‌های اتمی بود. مهم‌ترین نکته در اینجا پذیرش این امر است که تشریح آرایش تجربی و ثبت مشاهدات باید به زبان متداول، که با مجموعۀ متناسب اصطلاحات معمول فیزیکی پالایش شده است، همراه باشد. مسلّم است که این یک خواست سادۀ منطقی است، زیرا که با واژۀ تجربه همواره  روشی را منظور داریم که در بارۀ آن بتوانیم دیگران را از آنچه انجام داده‌ایم  و آموخته‌ایم مطّلع کنیم.

در آرایشهای تجربی متعارف، این خواسته به این سبب محقّق است که ابزارهای اندازه‌گیری اجسام صلبی است که به‌حدّی سنگین است که وضعیّت و سرعت نسبی آن‌ها را می‌توان کاملاً به شیوۀ کلاسیک تعیین کرد. در این مورد این نکته هم اهمیّت دارد که به یاد داشته باشیم که هر تجربۀ روشنی که به اشیاء اتمی مربوط می‌شود، ردّی همیشگی- به‌مانند لکّه‌ای که برخورد الکترون بر روی صفحۀ عکّاسی برجا ‌می‌نهد- برروی اجسامی باقی می‌گذارد که مشخصّ‌کنندۀ آن آرایش تجربی است. بی‌آنکه چنین امری به معنای دشواری باشد، اثرات برگشت‌‌ناپذیر تقویت، که ثبت وجود اشیاء اتمی متّکی به آنها است، بیشتر یادآور برگشت‌ناپذیری ذاتی‌ای است که به مفهوم مشاهده مربوط می‌شود. تشریح پدیده‌های اتمی به این معنا خصلتی کاملاً عینی دارد، یعنی آنکه به صراحت به مشاهده‌گر منفرد ارجاع نمی‌کند و در نتیجه در صورتی که الزامات نسبیّت ملحوظ شود، در ابلاغ تجربه به‌هیچ‌وجه ابهامی دربر ندارد.

 باتوجّه به این نکات، مسألۀ مشاهده در فیزیک کوانتومی به‌هیچ‌نحو با شیوۀ مشاهده در فیزیک کلاسیک تفاوت نمی‌کند؛ امّا تنها خصلت نو و مهمّ در تحلیل پدیده‌های کوانتومی، همان مدخلیّت  تفاوت بنیادی میان دستگاه اندازه‌گیری و اشیاء موضوع تجربه است. این امر در پی آن ضرورتی می‌آید که کار دستگاههای اندازه‌گیری را باید کاملاً به زبان کلاسیک بیان کنیم، یعنی اثر کوانتوم کنش را اصولاً منتفی بدانیم. خصلتهای کوانتومی پدیده‌ها به نوبۀ خود در تجربه‌هایی نمایان می‌شود که در بارۀ اشیاء اتمی از راه مشاهده به دست آورده‌ایم. امّا از آنجاکه در چارچوب فیزیک کلاسیک، از برهم‌کنش میان شیء و ابزار می‌توان صرف‌نظر و یا به‌ضرورت آن را جبران کرد، این برهم‌کنش در فیزیک کوانتومی به‌عکس جزئی جداناشدنی از پدیده است. بر این اساس، تشریح روشن پدیده‌های کوانتومی به معنای اخّص، باید علی‌الاصول اطّلاعات در بارۀ همۀ خصلتهای مهمّ آرایش تجربی را  در یرگیرد.

این واقعیّت که تکرار یک تجربه، که بر اساس رهنمود بالا ترسیم می‌شود، عموماً نتایج ثبت‌شدۀ متفاوتی در مورد شیء ما ارائه می‌دهد، یک‌سره به این معنا است که چنین نتایجی را تنها به مدد قوانین آماری می‌توان به‌طور جامع بیان کرد. نیاز به‌گفتن نیست که ما در اینجا قیاسی با ابزار کمکی شناخته‌شدۀ آمار در تشریح سیستم‌های فیزیکی را مدّ نظر نداریم، که ساختار آن‌ها به‌حدّی پیچیده است که تعریف جامع از حالت آنها، که برای تشریح جبری ضروری است، عملاً ممکن نیست. در مورد پدیده‌های کوانتومی، تقسیم‌به‌جزء نامحدود فرایندها، که بر این‌چنین تشریحی از پدیده ضروری است، به سبب آنکه شرایط تجربی را باید بدون ابهام مشخّص کنیم، علی‌الاصول منتفی است. در عمل خصلت کلیّت، که از مشخصّه‌های پدیده‌های کوانتومی است، بیان منطقی خود را در این وضع می‌یابد که هر کوششی به‌منظور تقسیم‌به‌جزء کاملاً معیّنی، تغییراتی را در آرایش تجربی ایجاب می‌کند که با تعریف پدیدۀ موضوع تجربه کاملاً ناسازگار است.

در چارچوب فیزیک کلاسیک می‌توان اصولاً همۀ ویژگیهای شاخص شیء داده‌شده را به مدد یک آرایش تجربی معیّن کرد، هرچند که در عمل استفاده از آرایشهای تجربی متعّدد به منظور مطالعۀ وجوه مختلف پدیده آسان‌تر است. در این شیوه، معارف تحصیلی به سادگی یکدیگر را تکمیل می‌کند و می‌تواند سرانجام تصویری جامع از رفتار شیء مورد مطالعه ارائه دهد. در فیزیک کوانتومی به‌عکس، تجربیّات به‌دست‌آمده به مدد آرایشهای تجربی مختلف در رابطۀ مکمّلی از نوعی نوین نسبت به یکدیگر قرار دارد. در اینجا باید پذیرفت که هرچند چنین تجربیّاتی، در صورتی که بخواهیم تصویری واحد از  آن‌ها ارائه دهیم، با یکدیگر متناقض به‌نظر می‌رسد، امّا همۀ معرفت در بارۀ شیء را دربرمی‌گیرد. بی‌آنکه بخواهیم به کوششهای خود در طرح سؤال از طبیعت به‌شکل تجربه حدّی قائل شویم، مفهوم مکملیّت بیانگر پاسخهایی است که به هنگام طرح چنین پرسشهایی در آن اوضاعی دریافت می‌کنیم، یعنی در جایی، که برهم‌کنش میان ابزارهای اندازه‌گیری و اشیاء بخش متشکّلۀ پدیده است.

گرچه مسلّم است که تشریح کلاسیک آرایش تجربی و برگشت‌ناپذیری ثبت اطلاعات مربوط به اشیاء اتمی، توالی‌ای از علّت و معلول را فراهم می‌آورد که با مفهوم علیّت به‌صورت کلّی  آن هماهنگ است، امّا آرمان جبرگرایانه بیان گویای خود را در روابط مکمّلی به‌هنگام استفاده از مفاهیم اولیّه می‌یابد که فیزیک کلاسیک بدون محدودیّت بر روابط آن‌ها استوار است. تعیین وجود یک ذرّۀ اتمی در بازۀ محدود زمانی‌مکانی عملاً آرایشی تجربی را ایجاب می‌کند، که با به‌حساب‌آوردن تکان و انرژی برروی اجسام، یعنی برروی مقیاسهای اندازه‌گیری و ساعتهای هم‌زمان مرتبط است. امّا به‌هنگامی که این اشیاء هدف خود مبنی بر چارچوب ارجاع را باید مشخّص کند، به حساب آنها نمی‌توان رسیدگی کرد. امّا به‌عکس، هرگونه کاربرد قوانین بقای انرژی و تکان در فرایندهای اتمی، اعراض از ورود در جزئیّات زمانی‌مکانی در تعیین محلّ ذرّه را با خود به همراه دارد.

این شرایط، بیان کمّی خود را در روابط عدم  قطعیّت هایزنبرگ می‌یابد که در آنجا میدان عمل متقابل در مکانیک کوانتومی در تعیین متغیّرهای دینامیکی و جنبشی، که بر تعریف حالت یک سیستم در مکانیک  کلاسیک ضروری است، مشخّص شده است. جای‌گشت‌پذیری محدود نشانه‌ها که  با آنها چنین متغیّرهایی در فرمالیسم کوانتومی نشان داده می شود، با مانعةالجمع بودن آرایشهای تجربی، که برای تعریف بدون ابهام آن‌ها ضروری است، مطابقت دارد. در اینجا حرفی از محدودّیت در دقّت اندازه‌گیری در میان نیست، بلکه صحبت از محدودیّت در کاربرد کاملاً مشخّص مفهوم  زمانی‌مکانی و قوانین بقاء است، که به تمایز ضروری میان ابزارهای اندازه ‌گیری و اشیاء اتمی مربوط می‌شود.

در حّل مسائل اتمی، محاسبات به آسان‌ترین راه به کمک تابع حالت شرودینگر انجام می‌شود که در آن قوانین آماری در مورد مشاهداتی که تحت شرایط کاملاً تعریف شده‌ای حاصل شده است، از عملیّات ریاضی مشخّصی به دست می آید. این را هم  باید پذیرفت که در اینجا با روشی مطلقًا نمادین سروکار داریم، که تفسیر فیزیکی بدون ابهامش  سرانجام ارجاع به آرایش تجربی کاملی را ضروری می‌داند. بی‌توجّهی به این نکته، گاه به ابهاماتی انجامیده که به کارگیری استعاراتی  نظیر ” اختلال در پدیده‌ها به سبب مشاهده”، یا “نسبت دادن خواص فیزیکی به اشیاء اتمی به سبب اندازه‌گیری” را سبب شده که به هیچ‌وجه با زبان متداول و تعریف عملی سازگار نیست.

در این مورد حتّی این سؤال مطرح شد که آیا استفاده از منطق چندارزشی، می‌تواند این وضعیّت رادرست‌تربیان کند. از بحثهای پیشین امّا این نتیجه عاید می‌شود که از هر گونه انحراف از زبان متداول و از منطق متعارف  می توان کاملاً دوری جست، آنگاه که از واژۀ “پدیده” فقط‌وفقط ارجاع به ابلاغ  نتایج مشاهدات  بدون ابهامی  مّد نظر است که در  تشریح آن‌ها واژۀ ” اندازه گیری” در  ساده‌ترین مفهومش، یعنی مقایسۀ متعارف به کار رفته است. این چنین احتیاطی در گزینش مجموعۀ اصطلاحات  به این سبب مهّم است که در پژوهش در حوزۀ نوین تجربی، نمی‌توان نتایج را در چارچوبی کاملاً شناخته شده با یکدیگر تجمیع کرد، در حالی‌که چنین امری در فیزیک کلاسیک کاربردی بی‌حّدوحصر دارد.

از این منظر روشن است که مکانیک کوانتومی در میان حوزه‌های کاربردی وسیعش، همۀ خواسته‌های ما در بیان منطقی را، اعّم از تمامیّت و انسجام را بر آورده می کند. تاکید بر ثبت‌های مداوم حاصله، ذیل آرایشهای تجربی کاملاً مشخّص، که بنیادی بر تفسیر منطقی فرمالیسم کوانتومی است،  در عمل با شرط موجود در شیوۀ تشریح کلاسیک منطبق است. این بدان معنا است که هر مرحله‌ای  در زنجیرۀ علّی رویدادها، اصولاً امکان بازبینی را  فراهم می‌کند. از سوی دیگر تمامیّت این تشریح،  آنچنان که در فیزیک کلاسیک به دنبال آنیم، به این سبب تضمین شده است که باز هم این امکان وجود دارد تا هر آرایش تجربی دلخواهی را مّد نظر قرار دهیم.

این چنین اظهاراتی مسلّماً بدین معنا نیست که ما در فیزیک اتمی چیز تازه ای در بارۀ تجربه و از ابزارهای ریاضی متناسب با جمع‌بندی آن‌ها نمی‌آموزیم. این احتمال حتّی وجود دارد که انتزاعات گسترده‌تری را در این فرمالیسم دخیل کنیم،  تا بتوانیم به خصلت‌های تازه‌ای توجّه کنیم که در پژوهش در فرایندهای اتمی با انرژی‌های زیاد آشکار شده است. نکتۀ اصلی در این مورد آن است که به‌هیچ شیوۀ تشریحی‌ای نمی توان بازگشت که در مراتب بالاتر خواسته‌های متعارف از بازنمایی روشن روابط علّی را محقّق کند.

این واقعّیت که چنین تحلیلی با  رهنمودهای کلاسیک، با قانونمندی‌های کوانتومی نا سازگار است، این ضرورت  را، آن‌چنان‌که پیشتر دیدیم، پدیدار می کند که در بیان تجربیّات به تفاوتی منطقی میان ابزار اندازه‌گیری و اشیاء اتمی مدخلیّت دهیم. چنین تفاوتی علی‌الاصول تشریح جبری را منتفی می‌کند. به‌طورخلاصه، باید بر این نکته تأکید کنیم که مفهوم مکملیّت، به دور از آن که بخواهد خودسرانه از آرمان علیّت روی برتابد، بیان صریح وضعیّتی است که ما در آن قرار داریم، جایی که تشریح خوّاص بنیادی مادّه، هرچند که به شیوۀ بیان کلاسیک الزامی است، امّا در آن نمی‌گنجد.

بی‌توجّه به تفاوتهایی که میان وضعیّتهایی ویژه است که مفاهیم نسبیّت و مکملیّت به آن‌ها ارجاع می‌کند، از منظر نظریّۀ شناخت، مشابهت‌های زیادی میان آنها است. در هر دو مورد بحث بر سر یافتن هماهنگی‌هایی است، که جمع آنها را به مدد بازنمایی‌هایی نمی‌توان ارائه داد، هرچند که اینها در تشریح در میان حوزه‌های مضیق فیزیک توانمندند. حتم آن است که در هیچ مورد گسترش متناسب چارچوب مفهومی ما، ارجاع به ذهن مشاهده‌گر را در خود ندارد؛ امری که مانع ابلاغ روشن تجارب می‌شود. در بحثهای مربوط به نسبیّت چنین عینیّتی به سبب توجّه به وابستگی پدیده‌ها به چارچوب ارجاع تضمین شده است، در حالی که در شیوۀ تشریح مکمّلی ازهر ذهنی‌گری  به سبب توجّه ویژه به شرایط احتراز می‌شود. این شرایط همان است که استفاده از مفاهیم فیزیکی اولیّه را ضروری می‌داند.

از منظر عمومی فلسفه این نکته اهمیّت دارد که در تحلیل و ترکیب دیگر حوزه‌های شناخت، وضعیّیّت‌هایی پیش می‌آید که یادآور فیزیک کوانتومی است. مثلاً تمامیّت ارگانیسم‌های زنده و مشخصّه‌های افراد دارای آگاهی و اجتماعات فرهنگی، خصلت‌های کلیّتی از خود نشان می‌دهد که تشریح آنها نیازمند به استفاده از شیوۀ بیان مکمّلی خاصّ (۲) است. به سبب استفادۀ گوناگون از گنجینۀ واژگانی، که در این حوزه‌های وسیع معرفتی جهت ابلاغ تجربیّات به دیگران در اختیار داریم، و به‌ویژه به سبب دیدگاه‌های دست‌خوش تغییر در مفهوم عام علیّت، که در نوشته‌های فلسفی بیان می‌شود، عموماً هدف از چنین مقایسه‌هایی را گاه بد‌فهمیده‌ایم. گسترش تدریجی مجموعۀ اصطلاحات متناسب جهت بازنمایی ساده‌ترین وضعیّت در علم فیزیک به این نکته اشاره دارد که ما نه با قیاسهای کم‌و‌بیش مبهم،  بلکه با مثالهای روشنی از روابط منطقی سروکار داریم که در دیگر حوزه‌های وسیع پژوهش، با مضمونهای مختلف، با آن‌ها  رویاروی می‌شویم.

————————-

LITERATUR

(1)       Philosophy in die Mid-Century, herausgegeben von B. Kiibansky, Bd. 1, La Nuova Italia, Florenz 1958

(2)    Bohr, N., Atomphysik und menschliche Erkenntnis, Vieweg und Sohn, Braun­schweig 1958

* * * *

فیزیک اتمی و شناخت بشری(جلد دوم) : نوشتۀ دوم: ص ۸

 یکپارچگی شناخت بشری

Niels Bohr: Die Einheit menschlicher Erkenntnis

سخنرانی نیلس بور در همایش “بنیاد اروپایی فرهنگ”، در کپنهاگ، اکتبر  ۱۹۶۰

Vortrag auf dem Kongress der “Fondation Eurpéene de la Culture” in Kopenhagen, Oktober 1960

 یکپارچگی شناخت بشری

پرسش دربارۀ یکپارچگی شناخت بشری همان‌قدر قدیم است که تمّدن بشری؛ امّا در زمان ما هم دوباره بدان به‌سبب تخصّصی‌شدن هرچه بیشتر علم و فعالیّت‌های اجتماعی توّجه می‌شود. از همه‌سو تأمّلاتی دربارۀ آن سردرگمی گسترده‌ای به‌زبان می‌آید که به‌سبب نظرات متفاوت علوم طبیعی و علوم انسانی دربرابر مسائل بشری پدیدار شده است؛ تاجایی‌که برخی حتّی حرف از انشقاق فرهنگی در جوامع امروزی زده‌اند. امّا ما هم نباید این نکته را از یاد بریم که در زمانی زندگی می‌کنیم که بسییاری از حوزه‌های معرفت دستخوش دگرگونی‌هایی توفان‌وار است که بیشتر یادآور دوران نوزایی در اروپا است.

به همان میزان که دشواری‌هایی رهایی از جهان‌بینی سده‌های میانه را آن روز احساس می‌کردیم، ثمرۀ آنها را، یعنی آنچه را انقلاب صنعتی می‌نامیم، امروز به همان میزان بخش مشترک زمینۀ فرهنگی می‌دانیم. در سدۀ ما پیشرفت بزرگ علم، نه تنها فنون و طب را به‌پیش برد، بلکه درسی هم دربارۀ جایگاه ما چون مشاهده‌گر طبیعت، که ما درعین‌حال بخشی از آنیم، به ما داد، بی‌آنکه گمان آن را هم کرده باشیم. بی‌آنکه به انشقاقی میان علوم انسانی و علوم طبیعی قائل باشد، این تکامل پیامی در خود دارد که بر دیدگاه ما از مسائل مشترک بشری اهمیّت بسیار دارد؛ این مسائل مشترک، که می‌کوشم تا آنها را بنمایانم، بر پرسش کهن دربارۀ یکپارچگی شناخت بشری، نوری تازه تاباند.

پژوهش علمی، که هدفش این است تا بر تجربه‌های ما در جهان پیرامون خود بیفزاید، و به آنها نظم دهد، طی سال‌ها برای پیشرفت فنّی، که چارچوب زندگی روزانۀ ما را از بنیاد دگرگون کرده است، بسیار ثمربخش بوده است. درحالی‌که پیشرفت آغازین نجوم، مسّاحی زمین، و فلزکاری در مصر، بین‌النهرین، هند، و چین پیش از هرچیز این هدف را دنبال می‌کرد تا در خدمت رفاه مردم باشد، در یونان باستان برای اولیّن بار با کوشش‌هایی روبرو می‌شویم تا اصول بنیادین تشریح و نظام‌دادن تجربه را بر ما روشن کند.

و در این راه به‌ویژه از آن ریاضیدانان یونانی به‌نکویی یاد می‌کنیم که بر بسیاری از روابط، بنیادی استوار نهادند، که نسل‌های بعدی کار خود را بر آن گذاردند. برای موضوع ما این نکته اهمیّت دارد تا دریابیم که تعریف از نمادهای ریاضی و عملیّات ریاضی بر کاربرد منطقی ساده از زبان مشترک ما استوار است. ریاضیات را به‌همین سبب نمی‌توان به‌مانند رشته‌ای خاص از علم دانست که بر انبوهی از تجربه استوار است. ریاضیات را باید بیشتر پالایش زبان روزمرّه دانست که با ابزارهای کمکی خاصّ خود به نمایاندن ارتباط‌هایی می‌پردازد که آنها را با استفاده از کلمات معمول به‌دشواری یا نادرست می‌توان بازگفت.

امّا دربارۀ خصلت به‌ظاهر غریب انتزاعات ریاضی که در بسیاری از حوزه‌ها، گاه‌ ترسناک می‌نماید، باید بگوییم که حتّی آموزش ابتدایی ریاضی، بر هر دانش‌آموزی این امکان را فراهم می‌آورد تا تناقض مشهور آشیل و لاک‌پشت در بارۀ مسابقۀ دو را فهم کند. چگونه آن پهلوان تیزپا می‌تواند به آن خزندۀ بااحتیاط برسد و از آن پیشی گیرد، به‌فرض آنکه حتّی اندکی جلوتر از آشیل باشد؟ هنگامی که آشیل به نقطه‌ای بخواهد برسد که لاک‌پشت از آنجا آغاز به حرکت کرده است، او درخواهد یافت که لاک‌پشت در این مدت به نقطۀ دورتری از مسیر دو رسیده است، و این کار به‌نهجی بی‌کران تکرار خواهد شد. امّا در اینجا نیازی نیست تا بیفزایم که چقدر تحلیل منطقی این‌گونه مسائل به تکامل مفاهیم و روش‌های ریاضی کمک کرده است.

 ریاضیات درآغاز اساساً در تکامل علم کاربرد داشت. درحالی‌که هندسۀ اقلیدسی بر مسائلی که ارشمیدس در بارۀ تعادل ایستا با آنها رودررو بود، کفایت می‌کرد، تشریح عمیق حرکت اجسام صلب به تکامل حساب بی‌نهایت کوچک نیاز داشت، که بنای شکوهمند مکانیک نیوتونی بر آن استوار است. توضیح حرکت سیّارات در مدار خود در منظومۀ شمسی بر مبنای اصول سادۀ مکانیکی و قانون کلّی گرانش تأثیری عمیق بر بینش‌ کلّی فلسفی در سده‌های بعد برجای گذاشت به‌طوری‌که همۀ آنها این نظر را تقویت می‌کرد که هم به مکان و زمان و هم به علّت و معلول باید چون مقولاتی ماتقدّم در جمعبندی از همۀ معارف نگریست.

رشد تجربه‌های فیزیکی در زمان ما امّا بازخوانی همه‌جانبۀ اصول استفادۀ بی‌ابهام از ساده‌ترین مفاهیم را ضروری کرد و بینش ما از هدف از علوم را دگرگون کرد. از منظر امروزی، وظیفۀ فیزیک دیگر این نیست تا به مطالعۀ آن چیزی بپردازد که ماتقدّم است، بلکه بیشتر تکامل روش‌هایی است که به نظم‌دادن و جمع‌بندی تجربه‌های بشری بپردازد. بر این منظور باید هدف ما این باشد تا این تجربه‌ها را به شیوه‌ای روشن کنیم، که مستقّل از داوری فردی، ذهنی، و در نتیجه عینی به این معنا باشد که آنها را بتوان بدون ابهام به کمک زبان بشری به دیگران آموخت.

باتوجّه به مفاهیم زمان و مکان، که در کاربرد سادۀ آنها، کلماتی مانند اینجا و آنجا، پیش‌از‌این و بعد‌ازاین، بیان می‌شود، باید به‌یاد آوریم که تاچه‌حدّ برای جهت‌دهی کلّی ما سرعت انتشار بسیار زیاد نور برای مقابسه با سرعت اجسامی که در پیرامون ماست، اهمیّت دارد. این تجربۀ شگفتی‌آور، که حتّی دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌ها در آزمایشگاه این امکان را نمی‌دهد تا اثری از حرکت زمین در مدار خود به دور خورشید را نشان دهیم، این واقعّیت را بر ما آشکار می‌کند که اشکال اجسام صلب و فاصله‌های آنها از یکدیگر، برای مشاهده‌گرهایی که با سرعت‌های زیاد نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند، به شیوه‌های مختلف ادراک می‌شوند و رویدادهایی را که ناظری همزمان می‌پندارد، ناظر دیگری وقوع آنها را در زمان‌های مختلف می‌بیند. بی‌آنکه این چنین شناخت‌هایی سردرگمی‌های ناراحت‌کننده‌ای را سبب شود، این امر که گزارش در بارۀ رویدادهای فیزیکی وابسته به جایگاه ناظر است، ثمربخشی بسیار در برپایی قانون‌مندی‌های اصولی‌ای از خود نشان داد که برای هر ناظری درست است.

نظریّۀ نسبیّت عام، که اینشتین با آن – ضمن صرف‌نظر‌کردن از هر تصوّری از زمان و مکان مطلق- به تصویر ما از جهان یکپارچگی و هماهنگی بخشید، و از همۀ رؤیاهای ما به‌یک‌باره فراتر رفت، درعین‌حال هم درسی بزرگ در بارۀ گسترۀ کاربردی و بی‌ابهام‌ زبان روزمرّه به ما داد. و اگرچه صورتبندی مناسب آن به انتزاعات ریاضی‌ای مانند هندسۀ چهاربعدی نااقلیدسی نیاز داشت، تفسیر فیزیکی آن در اصل به هر ناظری این امکان را می‌دهد تا تفکیک درست میان زمان و مکان را حفظ کند و به‌علاوه بتواند نظاره کند که مشاهده‌گر دیگری چگونه در درون نظام ارجاع خود آموخته‌هایش را به کمک زبان مشترک تشریح و هماهنگ می‌کند.

خصیصه‌های بنیادی تازۀ مسئلۀ مشاهده، که بازبینی اصول تحلیل پدیده‌ها به کمک مفاهیم علّت و معلول را ایجاب می‌کرد، آن تکاملی آشکار کرد که با کشف پلانک از کوانتوم عام کنش در اولیّن سال سدۀ ما آغاز شد. این کشف نشان می‌داد که کاربرد هم‌جانبۀ مفاهیم فیزیک کلاسیک منحصراً به وضعی باز می‌گردد که کنش‌هایی که با آنها در پدیده‌های با مقیاس معمول سروکار داریم به‌قدری بزرگ باشد که بتوان از کوانتوم کنش صرف‌نظر کرد. در فرایندهای اتمی امّا با قانونمندی‌های تازه‌ای رودررو هستیم، که از تشریح علّی مثالی می‌گریزد، امِا بر پایداری غریب نظام‌های اتمی، که همۀ خواصّ ماده سرانجام بدانها بستگی دارد، اهمیّت بسیار دارد.

در این حوزۀ تجربی نوین، که بدان به سبب پیشرفت‌های تازه در فنون تجربۀ فیزیکی دست یافته بودیم، با شگفتی‌های بسیار مواجه بودیم و حتّی با این مسئله رودررو شدیم که اگر بر طبیعت پرسش‌هایی به شکل تجربه مطرح کنیم، چه پاسخ‌هایی ممکن است اصلاً دریافت کنیم. در تشریح تجربه‌های معمول خود، این فرض را مسلّم می‌انگاریم که مشاهده بر اشیاء مورد مطالعۀ ما تأثیری ندارد. وقتی ماه را با دوربینی نگاه می‌کنیم، این کار مسلماً به این معنی است که ما از خورشید نور دریافت می‌کنیم، که سطح ماه آن را بازتاب داده است. تکانی که این بازتاب با خود همراه دارد بسیار کوچک‌تر از آن است که بتواند بر مکان و سرعت جسمی در اندازۀ ماه تأثیری برجای گذارد. درصورتی‌که اگر با نظام‌های اتمی سروکار داشتیم، که در آنها کوانتوم کنش به‌طور جدّی می‌توانست بر ساختار آنها تأتیر بگذارد و واکنشی در آنها برانگیزد، وضع به‌یقین کاملاً طور دیگری می‌بود.

باتوجّه به این پرسش که چگونه می‌توان در چنین اوضاعی به تشریحی عینی دست یافت، این نکته اهمیّت دارد که به یاد داشته باشیم که تشریح آرایش تجربی و ثبت مشاهدات، هرقدر که پدیده‌ها از حوزۀ تجربه‌های معمول بخواهد فراتر رود، بر زبان مشترک ما باید استوار باشد. امّادر تجربه‌هایی که عملاً اجرا می‌کنیم، این خواسته کاملاً محقّق است، زیرا شرایط تجربی، به کمک اجسام صلب، مانند دیافراگم‌ها و صفحه‌های عکاسی، تعیین شده است، که استفاده از آنها را می‌توان با مفاهیمی از فیزیک کلاسیک تشریح کرد. این چنین وضعی امّا هرگونه خبر خاصّی دربارۀ برهمکنش میان ابزارهای اندازه‌گیری و اشیاء اتمی مورد مطالعه را منتفی می‌کند.

این وضعیّت مانعی است تا میان هماهنگی زمانی-مکانی و قانون پایستگی تکانه و انرژی، که تشریح علّی در فیزیک کلاسیک بر آن استوار است، رابطه‌ای بدون محدودیّت برقرار کنیم. به‌همین‌سبب است که آرایش تجربی‌ای که به کمک آن بخواهیم مشخّص کنیم که یک ذرّۀ اتمی، که مکان آن در زمان معیّنی مشخّص است، در زمان آتی دیگری در چه مکانی است، اصولاً انتقال مهارنشدنی‌ای از تکانه و انرژی بر روی خط‌کش‌های ثابت و ساعت‌های تنظیم‌شده را، که بر تعریف نظام ارجاع ضروری است، با خود می‌آورد. و به‌عکس، کاربرد هر آرایش تجربی، که برای مطالعه در تشریح ویژگی‌های اساسی نظام‌های اتمی مناسب باشد، که پایستگی قطعی انرژی و تکانه را باخود دارد، چشم‌پوشی از ورود به جزئیّات در هماهنگی زمانی مکانی ذرّات را ایجاب می‌کند، که نظام‌های اتمی بر آنها استوار است.

در چنین اوضاعی جای شگفتی نیست که ما با یک و با همان آرایش تجربی به نتایج دورازیکدیگر برسیم، که با فرایندهای کوانتومی منفرد متفاوتی مطابقه داشته باشد و پدیدارشدن آنها را تنها با محاسبات آماری بتوان نمایاند. امّا درعین‌حال هم باید این آمادگی را داشته باشیم تا نتایجی که از آرایش‌های تجربی مختلف و نافی یکدیگر به‌دست می‌آید، بتواند هم به‌ظاهر عکس یکدیگر باشد و هم در نگاه نخست متناقض .

در چنین وضعی مفهوم مکملیّت به این کار می‌آید تا چارچوبی فراهم کنیم که به‌قدری گسترده باشد که بتواند قانون‌مندی‌های بنیادین طبیعت را یکجا بنمایاند، که در تصویری واحد نمی‌توان جمع کرد. نتایجی که ذیل آرایش‌های تجربی کاملاً مشخّص به‌دست آمده، در کلیّت خود درواقع همۀ آن معرفت دربارۀ اشیاء اتمی را به‌دست می‌دهد، که با زبان محاوره می‌توان به‌ دیگران آموخت.

تشریح کامل مکملّی یک حوزۀ تجربی جامع را اندک‌اندک پیدایی فرمالیسم ریاضی‌ای از آنچه که مکانیک کوانتومی می‌نامیم، ممکن کرد. دراینجا کمیّت‌های اوّلیّۀ فیزیکی با عملگر‌های نمادینی جایگزین می‌شود که از الگوریتمی پیروی می‌کند که در آن کوانتوم کنش ورود پیدا می‌کند و آن الگوریتم غیرجابه‌جایی‌بودن فرایندهای اندازه‌گیری متناظر را بازتاب می‌دهد. اگر با کوانتوم کنش به‌مانند عنصری رفتار کنیم، که از توضیح متعارف می‌گریزد- چیزی مانند سرعت نور در نظریّۀ نسبیّت به‌عنوان سرعت حدّاکثری سیگنال‌ها-، می‌توان این فرمالیسم را تعمیمی منطقی از چارچوب مفهومی فیزیک کلاسیک دانست. امّا نکته‌ای که در موضوع ما اهمیّت دارد این است که محتوای فیزیکی مکانیک کوانتومی همۀ توان خود را نشان می‌دهد تا قوانین آماری‌ای را برای همۀ مشاهداتی صورتبندی کند، که آنها را می‌توان ذیل شرایط تجربی‌ای به دست آورد که به‌روشنی می‌توان تشریح کرد.

این واقعیّت که تشریح عینی در فیزیک اتمی، یعنی آنجایی که ما با قانونمندی‌هایی سروکار داریم که دقتّی بی‌نظیر دارد، تنها از این راه به‌دست می‌آید که در تشریح پدیده‌ها به‌صراحت شرایط تجربی را به‌حساب آوریم، خود به‌شیوه‌ای نو تفکیک‌پذیر‌نبودن معرفت و امکان طرح‌ پرسش را نشان می‌دهد. در اینجا با درسی کلّی در نظریّۀ شناخت سروکار داریم که جایگاه ما را در بسیاری دیگر از حوزه‌های مورد علاقۀ بشری روشن می‌کند.

و به‌ویژه آنکه شرایط بر تحلیل و ترکیب آنچه که آن را آموخته‌های روانی می‌نامیم در فلسفه همواره مسئله‌ای مهمّ بوده است. این نکته هم روشن است که حرف‌هایی مانند فکر و احساس، که به آموخته‌هایی اشاره دارد که یکدیکر را متقابلاً نفی می‌کند، از زمان پیدایی زبان همواره به‌شیوۀ مکملّی نوعی به‌کار برده شده است. در این مورد امّا جدایی میان ذهن از عین به توجّه بیشتری نیازمند است. هر اطّلاع بی‌ابهامی دربارۀ وضع روحی ما مسلّماً فرقی میان محتوای آگاهی و پیش‌زمینۀ آن قائل است، که ما آن را، به‌طور مطلق،”خود ما” می‌نامیم. امّا هر کوششی بر اینکه گسترۀ زندگی آگاه را به‌تفصیل تشریح کنیم، در موقعیّت‌های گوناگون ترسیم‌های مختلف خطّ فاصل میان عین و ذهن را اقتضا می‌کند.

برای نشان دادن این نکتۀ مهم، قولی از شاعر و فیلسوف دانمارکی، پاول مارتین مُولر را نقل می‌کنم، که اندکی نزدیک به یک صد سال پیش می زیسته و داستان کوتاه ناتمامی به‌جای گذاشته است، که هم‌امروز هم آن را پیر و جوان اینجا در دانمارک با لذّت می‌خوانند. در داستانش، “ماجراهای یک دانشجوی دانمارکی”، شاعر تصویری بسیار باروح و یقین‌برانگیز، از بازی میان جنبه‌های گوناگون وضع ما ارائه می‌دهد و این کار را هم با بحث‌های به ما نشان می‌دهد، که در درون جمعی از دانشجویان با شخصیّت‌های مختلف و نظرات گوناگون نسبت به زندگی جریان دارد.

من بیشتر می‌خواهم در اینجا به گفتگویی اشاره کنم که میان دو عموزاده می‌گذرد: یکی از این عموزاده‌ها، که بیشتر به آدم قابل واقع‌بین در امور عملی شهرت دارد، از آن دسته آدم‌هایی است که امروز هم مانند دیروز بین دانشجویان به‌عنوان خرده‌بورژوا شناخته می‌شود، در حالی که عموزادۀ دیگر، که او را آقای لیسانسیه خطاب می‌کنند، گرفتار تفکرّات فلسفی‌ای است که او را به ترک دنیا تشویق می‌کند، که به موقعیّت اجتماعی‌اش هم صدمه می‌زند. وقتی‌که آن خرده‌بورژوا به آقای لیسانسیه ایراد می‌گیرد که نمی‌تواند تصمیم به کاری بگیرد، و از موقعیّت‌هایی استفاده کند، که دوستانش از روی لطف برای او مهیّا می‌کنند، تا حرفه‌ای عملی برای خود دست‌و‌پا کند، آقای لیسانسیۀ بی‌نوا عذرخواهی می‌کند و به شرح سختی‌هایی می‌پردازد که فکرش برای او درست کرده است.

پس این چنین می‌گوید:

” این فکروخیال دایم من، نمی‌گذارد تا به جایی برسم. به‌علاوه به افکار خود در بارۀ وضعی هم که در آن هستم، فکر می‌کنم. من حتّی به این فکر می‌کنم که دارم به چیزی فکر می‌کنم، و خودم را به هزاران‌هزار من تقسیم می‌کنم، که پشت‌سرهم می‌آیند و کم‌کم هم سیر  نزولی می‌گیرند، امّا مواظب همدیگر هم هستند. من اصلاً نمی‌دانم که در کدام من به عنوان من اصلی باید توقّف کنم؛ و در لحظه‌ای هم که در یک من می‌ایستم، بازهم منی هست که در اینجا می‌ایستد. من دچار سردرگمی و سرگیجه می‌شوم، مثل اینکه به ته پرتگاهی خیره‌خیره نگاه می‌کنم؛ امّا آخرسر هم کارم به اینجا می‌رسد که احساس سردرد شدیدی می‌کنم. ”

در جواب، عموزادۀ دیگر می‌گوید:

” از دست من اصلاً برای تو کاری ساخته نیست، تا به آن همه من‌های تو سروسامان دهم. این هم اصلاً از حوزۀ کاری من خارج است. و وقتی هم که به فکر خیالات فوق‌بشری تو می‌افتم، من هم باید یا مثل تو دیوانه باشم، یا آنکه دیوانه شوم. من به چیزهای ملموس می‌چسبم و در راه دلگشای عقل قدم برمی‌دارم؛ به همین علّت هم هیچ‌‌وقت من‌های من گرفتار بی‌نظمی نمی‌شوند. “

صرف‌نظر از آن طنز شیرین، که داستان با آن روایت می‌شود، این کار هم دشوار است تا شرحی متناسب از جنبه‌های اصلی آن وضعی ارائه دهیم، که همۀ ما در آن به‌سر می‌بریم. امّا جای خوشحالی است که در زندگی عادّی آن خطری که آقای لیسانسیۀ ما با آن متأسّفانه رودررو است، بسیار کم پیش می‌آید و ما هم کم‌کم به این وضع عادت می‌کنیم تا نیازهای عملی خود را برآورده کنیم، و بیاموزیم به زبان محاوره آن چیزی را بیان کنیم که بدان نیاز داریم و در دل داریم. بر سازگاری با این وضع، آن توازن میان شوخی و جدّی کم‌اهمیّت نیست، چنان‌که در بازی کودکان به چشم می‌آید و در زندگی ما در دورۀ پختگی هم اهمیّت کمتری ندارد.

وقتی‌که به پرسش دربارۀ آزادی اراده باز می‌گردیم، که همۀ فیلسوفان در همۀ زمان‌ها بدان پرداخته‌اند، این نکته به‌ویژه اهمیّت دارد که به آن شیوۀ مکملّی‌ای بنگریم که در آن کلمه‌هایی مانند تفکّر و اراده به کار می‌رود. حتّی زمانی که نمی‌توانیم بگوییم که آیا می‌خواهیم کاری را انجام دهیم، زیرا که گمان می‌کنیم که می‌توانیم آن را انجام دهیم، یا آنکه آیا آن را تنها زمانی می‌توانیم انجام دهیم، که آن را می‌خواهیم، باز هم احساس در وضعی است تا از اوضاع موجود، بهترین امکان، یعنی تجربۀ مشترک انسانی را برگزیند. مفهوم آزادی اراده اهمیّتی حیاتی در روابط انسانی دارد، درست مانند مفاهیم امید و مسئولیّت، که از آنها هم به‌خودی‌خود به‌همان اندازه نمی‌توان تعریفی در بیرون از آن چارچوبی ارائه داد، که آنها را در آن به کار گرفته‌ایم.

جابه‌جایی خطّ فاصل میان ذهن و عین در تشریح زندگی آگاه متناطر با آن گوناگونی بسیار تجربه‌هایی است که ما باید از راه‌های مختلف به آنها نزدیک ‌شویم. دربارۀ معرفت ما به دیگر موجودات زنده باید بگوییم که ما مسلّماً تنها شاهد رفتار آنها می‌توانیم باشیم؛ امّا این نکته را هم باید بدانیم که وقتی‌که رفتاری به‌حدّی پیچیده است که تشریح آن در زبان معمول ارجاع به کلمۀ خودآگاهی شخص مورد نظر را با خود دارد، دراین‌صورت ناگزیر به استفاده از کلمۀ آگاهی هستیم. امّا این نکته هم آشکار است که جستجو ی آخرین مُدرک در تناقض با ماهیّت تشریح عینی است، که به مواجهۀ میان ذهن و عین نیاز دارد.

چنین ملاحظاتی به معنای آن نیست که دیگر الهام را کمتر بستاییم، یعنی آن چیزی را که در آثار هنری بزرگ از این راه درمی‌یابیم که به خصلت‌های کلّی وضع ما اشاره دارد. و درست در همین جاست که با صرف‌نظر کردن هرچه بیشتر از تحلیل منطقی دربرابر امکاناتی که همۀ سررشته‌های احساس را به بازی می‌گیرد، مانند هنر شعر، نقاشی و موسیقی، این وضع پدیدار می‌شود تا میان نظرات افراطی، که گاه آنها را عملگرا یا رمز‌آمیز می‌نامیم، راه ارتباطی برقرار کنیم. امّا از طرفی هم متفکّرین هند باستان دشواری‌های منطقی این کار را دریافته بودند که تاچه میزان می‌توان چنین کلیّت‌هایی را به زبانی جامع بیان کرد. به‌ویژه آنکه آنها ناگزیر شدند تا با ناهماهنگی‌های ظاهری زندگی، که بی‌ثمری پرسش دربارۀ معنای وجود مؤیّد آن بود، کنار آیند.آنها به این نکته هم آگاه بودند که هر استفاده‌ای از کلمۀ “معنا” مقایسه‌ای را دربردارد، پس وجود را در کلیّت آن با چه چیز می‌توانستیم قیاس کنیم؟

هدف ما این بود تا با این دلایل بر این نکته تأکید کنیم که همۀ تجربه‌هایی را که برای بشر سودی دربر دارد – و هیچ فرقی هم نمی‌کند که از علم باشد، فلسفه یا هنر- باید بتوان با زبان مشرک بیان کرد، و درست بر همین مبناست که می‌خواهیم به پرسش در بارۀ یکپارچگی شناخت بشری نزدیک شویم. باتوجّه به گوناگونی بسیار اشکال فرهنگی، باید درپی چنین خصلت‌هایی در همۀ تمدّن‌هایی برآییم، که ریشه‌ در وضع مشترک بشری دارد. و دراین راه پیش از هرچیز بر این نکته آگاه می‌شویم که جایگاه انسان در جامعه جنبه‌های بسیاری دارد، که گاه هم یکدیگر را نفی می‌کند.

اگر به مسئلۀ نخستین بنیاد ارزش‌های اخلاقی بازگردیم، از همان آغاز هم پرسش ما دربارۀ گسترۀ مفاهیمی مانند عدالت و رحمت خواهد بود، که همۀ جوامع بشری وسیعاً درپی آن برآمده‌اند. امّا از اینجا هم این مطلب روشن می‌شود که وضعیّتی هم، که در آن کاربرد بی‌ابهام قواعد شناخته‌شدۀ قضایی اقتضا می‌کند، دیگر نمی‌تواند به رحمت میدان عمل آزاد دهد. و آن‌چنان‌که بیش از همه شاعران تراژدی‌نویس بزرگ یونانی گفته‌اند، این نکته هم به‌همان اندازه درست است که دل‌رحمی ما را به کشمکش با هر تصوّری از اجرای دقیق عدالت می‌کشاند. در اینجا هم با وابستگی‌هایی مکملّی از وضع بشر سروکار داریم، که به‌طرزی ازیادنرفتنی فلسفۀ کهن چین آن را بیان کرده است، که در ذهن ما هم این چنین نقش بسته است که: ما خود در نمایشنامۀ بزرگ وجود، هم بازیگریم و هم تماشاگر.

به‌هنگام مقایسۀ فرهنگ‌های ملّی بایکدیگر، با این دشواری خاصّ رودررو می‌شویم تا فرهنگ ملّتی را بر پایۀ سنّت‌های فرهنگ دیگری ارزیابی کنیم. عنصر غرور که در درون هر فرهنگی است، متناظر با همان غریزۀ بقاء است که مشخصّۀ همۀ گونه‌های موجود زنده‌ است. در این مورد هم این نکته اهمیّت دارد که بر ما روشن باشد که آن خصیصه‌هایی که در فرهنگ‌های گوناگون یکدیگر را نفی می‌کند، که بر سنّت‌هایی استوار است که ریشه در رویدادهای تاریخی دارد، نمی‌تواند مستقیماً با آن چیزهایی مقایسه شود که ما در فیزیک، روان‌شناسی، و اخلاق با آنها رودررو هستیم، زیراکه در اینجا جنبه‌هایی از وضع مشترک بشری را دربرابر خود داریم که تغییرپذیر نیست.

به‌همین سبب هم ارتباط میان ملّت‌ها، که آنچه در اروپا روی داده است، آخرین آن نخواهد بود، گاه به ذوب‌شدن فرهنگ‌ها در یکدیگر می‌انجامد، هرچند ‌که عناصر ارزشمند سنّت‌های ملّی اصیل برجای می‌ماند. این پرسش که چگونه می‌توان جلوی پیشرفت آن چیزی را گرفت، که آن را انشقاق فرهنگی در جامعۀ امروزی می‌نامیم،که بدان در چنین جلساتی توجّه خاص می‌شود، باید بگویم که این پرسش سرانجام به پرسشی محدودتر دربارۀ تربیت می‌انجامد، که بر حلّ آن نه‌تنها اندرز، بلکه – هم‌چنان‌که گمان می‌کنم که همگی بر آن توافق داریم- اندکی هم شوخ‌طبعی لازم است. امّا کار بسیار جدّی در مقابل این است که چگونه می‌توانیم به فهم ملّت‌ها از یکدیگر، که زمینه‌های فرهنگی متفاوت دارند، کمک کنیم.

پیشرفت سریع امروزی علوم و فنون، که چشم‌اندازهای غریبی بر پیشبرد رفاه بشری می‌گشاید، امّا درعین‌حال هم امنیّت دنیای ما را به‌جدّ تهدید می‌کند، همۀ تمدّن ما را در برابر آزمونی جدّی قرار می‌دهد. هرگونه فزونی بر دانایی و توانایی ما مسلّماً به معنای مسئولیّت سنگین‌تر است، امّا امروز که سرنوشت همۀ ملّت‌ها آنگونه به‌یکدیگر پیوند خورده است که نمی‌توان آنها را از یکدیگر گسست، همکاری بایکدیگر در راه کسب اعتماد، که بر احترام به همۀ جنبه‌های مشترک وضع بشری ما استوار باشد، نیاری عاجل‌تر از آن چیزی است که پیشتر در تاریخ سراغ داشتیم.

* * * *

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم): نوشتۀ سوم: ص ۱۷

وابستگی علوم به یکدیگر

سخنرانی در همایش بین‌المللی علوم داروسازی در کپنهاگ، اوت ۱۹۶۰

Niels Bohr: Die Verbindung zwischen den Wissenschaften

Vortrag auf dem  Internationalen Kongress der Pharmazeutischen Wissenschaften in Kopenhagen, August 1960

 با خوشحالی بسیار، امّا نه بی‌تأمّل، دعوت محبّت‌آمیز شما را پذیرفتم تا به مناسبت گشایش همایش بین‌المللی علوم داروسازی سخن بگویم. مسلّم است که من به‌عنوان فیزیک‌‌دان آن بینشی را ندارم که بسیاری دیگر از دانشمندان عالی‌قدر، که از کشورهای مختلف در اینجا گرد آمده‌اند، به میزانی گسترده بر مسائل داروسازی دارا هستند. امّا شاید هم بی‌مناسبت نباشد که در این فرصت به نکاتی پیرامون وابستگی عمیق دانشهای ما به یکدیگر در رشته‌های مختلف علمی اشاره کنم که هنس‌ کریستین ارستد خود با شور و تأکید فراوان چنین کرده است. هم او بود که برای اولّین بار آزمونهای رسمی داروسازی را در دانمارک رایج کرد، و این وابستگی هم، چه در پژوهشهای اساسی علمی، و چه در فعالیّت چند جانبه و ثمربخش او، در جامعۀ دانمارک چشمه‌ای خشک‌ناشدنی از الهام شد.

آموخته‌های ما در این باره که چه کمکی از مواد موجود در طبیعت در درمان بیماریها  برمی‌آید، به سرآغاز تمدّن، یعنی به هنگامی که هنوز هیچ کس با مفهوم  پژوهش علمی مبتنی بر منطق آشنا نبود باز می‌گردد. در این‌ باره اهمیّت دارد که به یاد آوریم  چگونه جستجوی  گیاهان دارویی در جنگلها و سبزه‌زارها به پیشبرد علم گیاه‌شناسی سامانمند  انجامید، چنانچه تولید داروها و مطالعۀ اثراتشان نیز در پیشرفت شیمی، اهمیّتی  اساسی داشت.

مطالعۀ خواصّ و تغییرات مواد، تا مدّتی مدید از روش کار فیزیک، که در آن  می‌کوشیم تا رفتار یک شیء در محیط، به کمک مفاهیم فضا و زمان و علّت و معلول، تشریح شود کاملاً جدا بود. این امر بنیاد تمامی  بنای مفهومی مکانیک نیوتونی و حتّی نظریۀ الکترومغناطیس  بود که بر کشفیّات ارستد و  فارادی  استوار بود  که کاربردشان  در فنون، چارچوب زندگی روزمرّۀ ما را  این چنین گسترده تغییر داده است.

تکاملی که در سدۀ گذشته از تصوّر باستانی از ساختار  اتمی مادّه پدیدار شد، یافتن پیوندی عمیق‌تر میان شیمی و فیزیک را به پیش برد . از یک سو تبیین مفهوم عناصر شیمیایی، درک قانونمندیهای  ترکیب شیمیایی را به پیش برد، و از سوی دیگر مطالعۀ خواصّ بسیار سادۀ گازها به تکامل نظریّۀ مکانیکی گرما انجامید که توضیح اصول ترمودینامیک را ممکن کرد، که به نوبۀ خود در شیمی فیزیکی کاربردهایی پرفایده دارد.

 مطالعۀ تعادل حرارتی تابش بر مبنای نظریّۀ الکترومغناطیس خصلت کلیّتی  فرایندهای اتمی را آشکار کرد که با تصوّرات ما از  فیزیک کلاسیک سازگار نبود. کشف پلانک از  کوانتوم عامّ کنش  به ما آموخت که  کاربرد گستردۀ تشریح معمول رفتار اجسام درشت  تنها در حالتی پابرجا است که کنشهای موجود در پدیده‌ها در مقیاس متعارف به قدری بزرگ باشد که بتوان به کلّی از کوانتوم چشم‌پوشی کرد. امّا در فرایندهای منفرد اتمی به قانونمندیهای نوینی برمی‌خوریم که مسئول پایداری خاصّ نظامهای اتمی است که خواصّ ماده سرانجام به تمامی به آنها بستگی دارد.

نظم بخشیدن به این حوزۀ گسترده و نوین تجربه،  مستلزم  تجدیدنظری ژرف در اصول لازم در کاربرد بی‌ابهام مفاهیم فیزیکی اولیّۀ ما بود. آنگاه که بخواهیم به دیگری گزارش دهیم که  با آزمایش فیزیکی  چه می‌کنیم، و از آن چه می‌آموزیم، مسلّم است که  آرایشهای تجربی و نتایج مشاهدات را  باید به زبان  معمول  بیان کنیم. امّا در مطالعۀ  پدیده‌های اتمی با وضعی روبرو هستیم که در آن تکرار یک آزمایش با آرایش تجربی یکسان می‌تواند به نتایج مختلفی از اندازه گیری بیانجامد، و آزمایشهایی  با آرایشهای تجربی گوناگون ممکن است نتایجی به‌بار آورد که در نگاه نخستین  بایکدیگر متضاد بنماید.

این تناقضهای ظاهری  با شناخت از این واقعیّت زدوده می‌شود که از برهم‌کنش میان اشیای موضوع تجربه  و ابزارهای مشاهده، در تجربیّات معمول می ‌توان صرف‌نظر کرد، یا آن را جداگانه به حساب آورد، در حالی که در فیزیک کوانتومی ابزارهای مشاهده، خود جزء جداناشدنی از پدیده را تشکیل می‌دهد. در چنین شرایطی نمی‌توان  تجربه‌ها را به شیوۀ معمول جمع‌بندی کرد، بلکه باید پدیده‌ها را مکمّل یکدیگر دانست، به این معنا که پدیده‌ها با یکدیگر  تمامی اطّلاعاتی را در بارۀ   اشیای اتمی  دربرمی‌گیرد که به‌شیوه‌ای روشن می‌تواند بیان  شود.

ابزار ریاضی مناسب در  تشریح مکمّلی مشیع را، آنچه را که فرمالیسم مکانیک کوانتومی می‌نامیم، فراهم آورد، که به ما به صورتی گسترده این امکان را داد  تا خواص فیزیکی و شیمیایی مادّه را توضیح دهیم. اختلاف طنزآمیز بین فیزیک‌دانها و شیمی‌دانها بر سر این که آیا شیمی، فیزیک را بلعیده است  و یا فیزیک به شیمی بدل شده است،  گستره و  ویژگی چنین پیشرفتی را  نمایان می‌کند.

تشریحی مشروح  از گسترش  وسیع در پژوهشهای اتمی  در زمان ما، ما را از موضوع اصلی‌مان بسیار دور خواهد کرد؛ از این رو مایلم در اینجا فقط کوتاه یادآوری کنم که ما در مورد پیوند بین  الکترون‌ها و هستۀ اتمی، و سهمی  که  الکترون‌ها در پیوند اتمها در تشکیل مولکولهای ترکیبات شیمیایی  دارا است، با اثرات خاص کوانتومی سروکار داریم که نمی‌توان آنها را به عادت مألوف به شکل تصویری نمایاند. اما به سبب جرم زیاد هسته، در مقایسه با جرم الکترون، باز هم ممکن است  با تقریبی خوب ساختار اتمی مولکولها را به روش آشنای  فرمول‌های ساختاری تشریح کرد، که در نظم دادن به نتایج تجربی در شیمی کاملاً ضروری است.

این روش تشریح نه تنها  در انطباق کامل با جنبش‌شناسی  متداول  شیمی قرار دارد، بلکه حتّی فرضهای ساده ای را که این علم بر آنها اسنوار است تأیید می‌کند. بدین ترتیب در هر فرایند، که طی آن ترکیبات شیمیایی پدیدار می‌شود، خواص مولکولهای نو در درجۀ اوّل،  نه به ترکیب مولکولهای جدید،  که به سبب برهم‌کنش مولکولها به‌وجود آمده است، بلکه تنها به وضعیّت نسبی اتمهای متشکّلۀ خود وابسته است. تمام مشخصّه‌های ثانوی وضع  این گونه مولکولها، که با نوسانهای موجود به هنگام ایجادشان مطابقت دارد، در واقع بر خواص شیمیایی آنها تأثیر نمی‌گذارد، و حتّی به سبب حرکت گرمایی عمومی درمحیط، به‌سرعت هرگونه  وابستگی با پیشینۀ خود را از دست می‌دهد.

 با درک کلّی از  خواص ویژۀ مادّه، که کوانتوم کنش  کلید فهم آن را به‌دست داد، مرحله‌ای از  رشد سریع علوم طبیعی آغاز شد که از بسیاری جهات یادآور انقلاب علمی قرن شانزدهم و هفدهم است. از میان چشمگیرترین  جنبه‌های این تحوّل، پیشرفتهای نوین در زیست‌شیمی است که فیزیولوژی همان‌قدر وامدار آنها است که داروشناسی. و به‌ویژه آنکه از میان رفتن ثقریباً کامل  فرق میان شیمی‌آلی و معدنی، از نو سبب طرح این پرسش  شد که  فیزیک تا چه حدّ توانایی تشریح شکفتن حیات را دارد.

شناختی که اندک‌اندک به سبب  تکامل کالبد‌شناسی و فیزیولوژی از پیچیدگی بسیار ساختار موجودات زنده، و سازوکارهای  تنظیم کنندۀ گوناگون و بسیار ظریف حاکم بر کارکرد آنها، به‌دست آمده، گاه سبب تردید بسیار در این زمینه شده است که  پایداری نظم در ارگانیسم‌ها  تا چه میزان با  قوانین عام ترمودینامیک سازوار است. از منظرسینتیک نوین در شیمی، انتظار انحراف از این قوانین نمی ‌رود، و بررسیهای تفصیلی تبادل انرژی و آنتروپی، که به همراه سوخت‌وساز  و حرکت ارگانیسم‌ها می‌آید، هیچ گاه محدودیّتی را در اصول ترمودینامیک آشکار نکرد.

طی سالهای اخیر، درک از ساختار  مولکولی پیچیده درون سلّولهای زنده، و به‌ویژه زنجیره‌های مولکولی خاصّی  که اطّلاعات حرکتی را از نسلی به نسلی منتقل می‌کند، پیشرفتهای زیادی کرده است. و همچنین  درک ما از فرایندهای آنزیمی، که به مدد آنها از این اطّلاعات استفاده می‌شود، تا ساختارهای  مولکولی خاص دیگری، از قبیل پروتئین‌ها ساخته شود، نیز به مرور جامع‌تر شده، به‌گونه‌ای  که اکنون  می‌تواینم بگوییم، در اینجا، ظاهراً با افزایش دایم ثبات اجزای سلّولی، همراه با تحویل  انرژی آزاد به محیط، سروکار داریم که همانند افزایش آنتروپی در فرایندهای برگشت ناپذیر معمول در  شیمی است.

چنین ارتباطی به این برداشت نزدیک است که ما در طول عمر موجودات زنده  با فرایندهایی با ماهیّتی  به‌درستی برگشت‌پذیر سروکار نداریم که با  افزایش دایم ثبات در شرایط داده شده از راه تغذیه و تنفس مطابقت کند. با همۀ تفاوتهای موجود در معیار سنجش و کارکرد، در اینجا با شباهت گستردۀ میان موجودات زنده و  ماشین‌های خودکار رویاروی هستیم.  برپایۀ دست‌آوردهای نوین فنّی، می‌توان  ماشین‌هایی ساخت که به هر شیوۀ از پیش‌تعیین‌شده‌ای واکنش  نشان دهد و حتّی  به بازسازی و تکثیر خود بپردازد، مشروط بر آنکه مواد و منابع  انرژی لازم در دسترس آنها  باشد.

هنگامی که به این  پرسش چالش‌برانگیز در بارۀ  مقایسه میان  موجودات زنده و ماشین‌ها می‌پردازیم ، نباید هم  فراموش کنیم که حیات ارگانیک تجلّی امکانات طبیعت است که به مراتب از آنچه در ساخت ماشین‌ها بدان نیاز است فراتر می‌رود. هنگامی  که به تشریح  کار ماشین‌های محاسبه و دستگاه‌های کنترل خودکار می‌پردازیم،  می‌توانیم ساخت اتمی ماده را تا حّد زیادی نادیده بیانگاریم و تنها  به تشریح خواص مکانیکی و الکتریکی مواد مورد استفاده و نیز کاربرد قوانین فیزیکی ساده‌ای بسنده کنیم که بر برهم‌کنش میان   اجزای ماشین مصداق دارد، در حالی که تمامی  تاریخ تکامل موجودات زنده در طبیعت، نشان از آزمون دایم امکانات سرشاری دارد که برهم‌کنش‌های  اتمی  ارائه می دهد.

با توجه به پیچیدگی بیش از اندازۀ  ارگانیسم‌ها، شگفت نیست که  اینها خواص و امکاناتی از خود بروز دهند که با خواص و امکاناتی که از مادّۀ به‌اصطلاح بی‌جان در شرایط تجربی ساده و تکرارپذیر پدیدار می‌شود،  تضادی چشمگیر داشته باشند. درست  به‌همین دلیل است، که مفاهیمی چون هدفمندی و صیانت نفس، که به رفتار ارگانیسم‌ها به‌مانند کلیّت  می‌نگرد، درپژوهشهای زیست‌شناختی کاربردی سودمند بیابد.

موضوع اصلی  بحثهایی که به بنیاد‌های زیست‌شناسی مربوط می‌شود، این پرسش است که چه جایگاهی مفاهیمی  دارد  که در وراء زبان رایج در فیزیک قرار دارد. ازیک سو برخی براین نظراند  که چنین مفاهیمی، هرچند آشکارا ثمربخش، سرانجام   زاید نمایان خواهد شد، امّا  از سوی دیگر هم، بر این نکته  تأکید می شود که ما در اینجا با عناصری سروکار داریم که در هرگونه تشریح از گسترش  حیات جایگاه  خود را می‌یابد.

درسهایی که از مکانیک کوانتومی در بارۀ جایگاه خود به عنوان مشاهده‌گر طبیعت آموختیم،  پیش‌زمینه‌ای تازه  بر این گونه بحثها گشود. این درسها بیانگر آن است  که وضع موجود  تشریح عینی پدیده‌های زیست‌شناختی، در فیزیولوژی عمومی و در زیست‌شیمی نوین،  با پرداختهایی به  شیوه‌های گوناگون  بازتاب یافته است. بنیاد موجود در تشریح مکمّلی  در زیست‌شناسی،  نه  به مسایل بازبینی برهم‌کنش میان شیء و ابزارهای اندازه‌گیری، که در جای خود درجنبش‌شناسی در شیمی در نظر گرفته  شده،  بلکه به پیچیدگی عملاً بی‌حدّوحصر ارگانیسم‌ها مربوط می‌شود..

 این وضع را به دشواری می‌توان رویدادی گذرا انگاشت. به نظرمی‌رسد که این وضع به گونه‌ای، پیوندی  جداناشدنی  با چگونگی گسترش  چارچوب مفهومی ما دارد، یعنی از کاربرد این چارچوب در نیازهای اولیّۀ زندگی روزمره،  تا نظم بخشیدن به نتایج تجربی همواره روزافزونی که  پژوهشهای  سامانمند علمی به‌دست می‌دهد. تا هر زمان که واژۀ « حیات » را، چه به دلایل عملی و چه به دلایل معرفت‌شناختی، نگاه داریم، نگرش دوگانه در زیست‌شناسی پابرجا خواهد ماند.

در این بحث، در آغاز به موجودات زنده به‌مانند اشیای موضوع تجربه نگریستیم، همانگونه که می‌کوشیم  تا تجربیّات خود را در بخشهای دیگری از  طبیعت نیز درک کنیم. آنگاه  که به مسایل روان‌شناسی روی  می آوریم، در حوزۀ نوین دیگری از علم پا می‌نهیم که در آن مسئلۀ تحلیل و  ترکیب  از دیرباز دلبستگی‌ای پرشور برانگیخته است. بی‌تردید زبانی که در روابط اجتماعی به‌کار می‌گیریم تا وضع روحی خود را بیان کنیم، با زبانی که به طور معمول در فیزیک به کار می‌رود، فرق بسیار دارد. به عنوان نمونه واژه‌هایی چون تفکّر و آزادی اراده، به اوضاعی اشاره دارد که نافی  یکدیگر است، اما هردو به یک میزان شاخصۀ ما است و در سرآغاز پیدایی زبان به شیوۀ  مکمّلی خاص به کار رفته است.

رابطۀ تنگاتنگ میان تجربیّات روانی و فرایندهای فیزیکی و شیمیایی در بدن، حتّی در کاربرد داروها به هنگام درمان بیماریهای روانی نیز بیانی بارز می یابد. قدرت یادآوری، نسبت به هر چه که زمانی به ذهن ما راه یافته، به میزانی است که به روشنی ماهیّت برگشت‌ناپذیر فرایندهای  روانی را نشان می‌دهد. انسان گاه وسوسه می‌شود این گونه تأمّلات  را ادامه دهد، امّا در  گام پسین مشکلاتی نو  پدیدار می‌شود  که به شکلی جداناشدنی با گسترۀ محدود مفاهیمی که ما برای چنین بررسیهایی در اختیار داریم  مرتبط است.

با این تذکّرات کوشیدم نشان دهم که تا چه حدّ مطالعۀ‌ دنیای اتم‌ها امکانات جدیدی به‌دست داده است تا  آن سازواریهایی را در طبیعت جستجو کنیم که ارستد از آن سخن گفته است، و ما می‌خواهیم  آن را ترجیحاً   وحدت معرفت خود بنامیم. تنها شناخت چنین  هماهنگی و  وحدتی می‌تواند  ما را  یاری دهد تا نگرشی به‌درستی  متوازن را در برابر وضعیّت خود نگاه داریم  و از سردرگمی‌هایی بگریزیم  که پیشرفت پرتلاطم علوم و فنون  توانسته  در بیشتر حوزه‌های علایق  بشری چنین آسان  برانگیزد.

 برنامه این همایش نشانگر آن است که علوم داروسازی و داروشناسی بخش جداناشدنی از پژوهش در شگفتی‌هایی است که با آن می‌کوشیم تا بر تفاهم میان ملتّها و رفاه آنها  بیافزاییم. به امید آنکه همایش شما ما را به این هدف بلند نزدیک‌تر کند، مایلم بهترین  آرزوهای خود را ابراز کنم تا این همایش برای همۀ شما تجربه‌ای  الهام‌بخش باشد.

* * * *

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم): نوشتۀ چهارم: ص ۲۳

  نور و حیات – یک‌بار دیگر*

سخنرانی نیلس بور در آیین گشایش مؤسّسۀ ژنتیک دانشگاه کلن، ژوئن ۱۹۶۲

نیلس بور: نور و حیات -  یک‌بار دیگر. السه‌فیر، ۲۰۱۳

Niels Bohr: Licht und Leben – noch einmal

Vortrag anlässlich der Einweihung des Instituts für Genetik der Universität Köln, Juni 1962. Unvollendetes Manuskript.

نور و حیات – یک‌بار دیگر

  برای من بسیار مسرّت‌بخش است که دعوت دوست قدیمی‌ام، ماکس دل‌بروک را بپذیرم و در آیین گشایش این مؤسّسۀ جدید ژنتیک دانشگاه کلن سخن بگویم. مسلّماً من به‌عنوان فیزیک‌دان از پیشرفت سریع و روبه‌گسترش حوزۀ پژوهشی که این مؤسّسه بدان اهتمام دارد، اخبار دست‌اوّل ندارم، بااین‌حال از پیشنهاد دل‌بروک، مبنی بر تشریح برخی ملاحظات در زمینۀ روابط میان زیست‌شناسی و فیزیک اتمی، که من سی‌سال پیش در سخنرانی‌ای با عنوان «نور و حیات» در کنگرۀ جهانی نوردرمانی در کپنهاگ طرح کرده بودم، استقبال کردم. دل‌بروک، که در آن زمان نزد ما به‌عنوان فیزیک‌دان در کپنهاگ کار می‌کرد، با دقّت فراوان این گونه ملاحظات را دنبال می‌کرد و آن‌چنان‌که خود می‌گفت، این دیدگاه‌ها علاقۀ او به زیست‌شناسی را برانگیخت، و او را به پژوهش‌های موفقیّت‌آمیزش در ژنتیک ترغیب کرد.

جایی که موجودات زنده در چارچوب پژوهش‌های عام فیزیک اشغال می‌کند، از دیرباز توجّه دانشمندان علوم طبیعی و فلاسفه را به خود معطوف کرده است. به‌نظر ارسطو، برای مثال، خصلت‌های کل‌گرای ارگانیسم‌ها، مشکلی اساسی در قبول فرض تقسیم‌پذیری محدود مادّه بود،که مکتب اتم‌گراها در آن، بنیاد فهم از نظمی را می‌جست، که با وجود کثرت پدیده‌های فیزیکی، بر طبیعت حاکم است. امّا  لوکرتیوس به‌عکس، با جمع‌بندی از دلایلی که به نظریّۀ ذرّه‌ای قوّت می‌داد، در رشد گیاه از تخم خود دلیلی می‌دید بر نوعی ساختار بنیادین، که به‌همراه تکامل، تداوم می‌یافت؛ این نگرش به‌شکلی چشمگیر یادآور تأمّلات ژنتیک جدید است.

 درپی توسعۀ مکانیک کلاسیک در دوران نوزایش، و به‌کارگیری ثمربخش آن در توضیح اتمیستی قوانین ترمودینامیک، بر این فکر تأکید بسیار شده، که پایداری نظم در ساختارها و کارکردهای پیچیدۀ موجودات زنده مشکلاتی به‌بار می‌آورد که نمی‌توان آنها را زدود. کشف کوانتوم کنش در سالهای اولیّۀ سدۀ ما بنیادی نو در بینش ما از این مسائل را فراروی ما نهاد، که خصلت انفرادی فرایندهای اتمی را آشکار می‌کند، که از نظریّۀ پیشین تقسیم‌پذیری محدود مادّه بسیار فراتر می‌رود. این کشف، کلید ثبات پراهمیّت نظامهای اتمی و مولکولی را به دست داد که، خواص موادّی که ابزارهای ما را تشکیل می‌دهد، سرانجام به‌همان میزان وابسته به آنها است که بدن ما.

 آنچه ما را به تأمّل در بارۀ سخنرانی‌ای واداشت که در آغاز از آن گفتیم، تکمیل فرمالیسم منطقاً منسجم مکانیسم کوانتومی بود که به‌تازگی فراهم آمده بود. پیشرفت این فرمالیسم، چگونگی شرایط تشریح عینی در فیزیک اتمی، یعنی تشریحی را، که راه را بر هر داوری ذهنی می‌بندد، از بنیاد روشن کرد. نکتۀ اصلی در اینجا آن است که ما هنگامی که می‌خواهیم بیان کنیم که با طرح سؤال از طبیعت، به شکل این‌یاآن آزمایش چه کرده‌ایم و از آن چه آموخته‌ایم، هرچند با پدیده‌هایی سروکار داریم که بازنمایی روشن آنها با مفاهیم جبرگرایانه ممکن نیست، باید آن زبان گفتاری‌ای را به‌کار گیریم که با واژگان فیزیک کلاسیک پالایش شده باشد. این خواسته در آزمایشهای واقعی فیزیکی به‌این‌سبب محقّق است، که ما از ابزارهای اندازه‌گیری‌ای، یعنی از اجسام صلبی به‌مانند حایلها، عدسیها و صفحه‌های عکّاسی استفاده می‌کنیم، که به‌قدرکافی بزرگ و سنگین است، که امکان می‌دهد تا اخباری در‌بارۀ شکل، وضعیّت نسبی و جابه‌جایی آنها، بدون در نظر گرفتن خصلت‌های کوانتومی، که به شکلی جداناشدنی از اتم‌ها، در ساختار اتمی این اجسام جای دارد، ارائه دهیم.

 در فیزیک کلاسیک فرض ما بر این است که پدیده‌ها می‌تواند بی‌شمار به‌جزء تقسیم شود، و به‌ویژه آنکه برهم‌کنش میان ابزارهای اندازه‌گیری و اشیای مورد مشاهده را می‌توان‌ نادیده‌گرفت یا آن را درهرحال جبران کرد. اما خصلت فردیّت در فرایندهای اتمی، آن‌گونه که در کوانتوم عام کنش بیان می‌شود، بدین معناست که این برهم‌کنش، در فیزیک کوانتومی، جزئی جداناشدنی از پدیده‌هاست؛ جزئی که هرگاه بخواهیم ابزارها وظیفۀ خود را انجام دهد، یعنی آرایش تجربی را تعریف و مشاهدات را ثبت کند، نمی‌توان از آن تشریحی مجزّا به‌دست داد. این واقعیّت که چنین ثبتی، از قبیل ایجاد لکّه در اثر ضربۀ الکترون با صفحۀ عکاسی، برفرایندهای اساساً برگشت‌ناپذیر استوار است، مشکلات خاصّی را در تفسیر آزمایشها پدیدار نمی‌کند، بلکه بیشتر خاصیّت برگشت‌ناپذیری‌ای را تأیید می‌کند که مفهوم مشاهده ذاتاً در خود دارد.

 این واقعیّت که ما عموماً با تکرار بی‌تمایز آرایش تجربی به‌درستی تعریف‌شده‌ای، ثبت‌هایی از فرایندهای منفرد مختلفی را به‌دست می‌آوریم، ما را ناگزیر به گزارش آماری از پدیده‌های کوانتومی می‌کند. به‌علاوه، ممکن‌نبودن جمع پدیده‌های مشاهده‌شده، ذیل آرایشهای تجربی گوناگون، در تصویر واحد کلاسیک، ما را به‌اینجا می‌رساند تا این‌گونه پدیده‌های به‌ظاهر متضّاد را، به‌این‌معنا مکمّل یکدیگر بدانیم که تمامی اطّلاعات دقیقاً تعریف‌شده دربارۀ اشیای اتمی را برروی‌هم دربر می‌گیرد. از این منظر، هرگونه تضاد منطقی درعمل برطرف می‌شود، زیرا که فرمالیسم منسجم مکانیک کوانتومی از نظر ریاضی کمک می‌کند تا به‌شیوۀ آماری قوانینی بیان شود که برای تمامی مشاهدات به‌دست‌آمده ذیل شرایط تجربی معیّن معتبر است.

 در موضوع ما این نکته اهمیّت اساسی دارد که مکملیّت در فیزیک کوانتومی، که در درجۀ اوّل در تبیین تناقضهای شناخته‌شده در مورد خصلت دوگانۀ تابش الکترومغناطیسی و ذرّات مادّی مناسب است، بتواند در تشریح ویژگیهای نظامهای اتمی و مولکولی هم به‌همان شیوه به‌شکل چشمگیری به کار رود. بدین گونه هر کوششی برای تثبیت جای‌گاهی الکترون‌ها در اتم‌ها و مولکول‌ها، الزاماً به آرایشی تجربی نیاز دارد که پیدایی نظم طیفی و پیوندهای شیمیایی را منتفی بداند. این واقعیّت که هسته‌های اتمی، از الکترون‌ها بسیار سنگین‌تر است، تثبیت وضعیّت نسبی اتم‌ها را در مولکول‌ها در حدّی ممکن می‌کند که  فرمول‌های ساختاری، که فایدۀ خود را در پژوهشهای شیمیایی تا این حدّ نشان داده است، معنای مشخصّی بیابد. هرگاه که از تشریح نمایان ساخت الکترونی نظامهای اتمی صرف‌نظر می‌کنیم، و تنها دانسته‌های تجربی خود دربارۀ انرژی‌های آستانه‌ای و پیوندی در فرایندهای مولکولی را به‌کار می‌بندیم، می‌توانیم در چارچوب حوزۀ گسترده‌تر تجربی، واکنشهای این گونه نظام‌ها را به کمک سینتیک عمومی در شیمی، که به‌درستی بر قوانین مستدل ترمودینامیک استوار است، بررسی کنیم.

 اعتبار این یادآوریها در حوزه‌های زیست‌فیزیک و زیست‌شیمی هم، که در این سده شاهد پیشرفتهای شگرف آنها بوده ایم، کمتر از این نیست. به‌سبب دمای عملاً یکنواخت درون ارگانیسم‌ها، الزامات ترمودینامیکی آنها تا آنجا کاهش می‌یابد که انرژی آزاد یا پایدار بماند، و یا همواره کاهش یابد. بدین ترتیب این فرض پیش می‌آید که تشکیل ساختارهای درشت مولکولی، پیوسته یا به‌شکلی گذرا، از بنیاد فرایندهای برگشت‌ناپذیری را ترسیم می‌کند، که پایداری اندامگان را ذیل شرایط موجود، به‌سبب تغذیه و تنفس، افزایش می‌دهد. فوتوسنتز گیاهان نیز، چنان‌که بریتن و گاموف به‌تازگی نشان داده‌اند، با افزایش عمومی آنتروپی همراه است.

 بی‌توجّه به این گونه ملاحظات کلّی، تا مدتّها چنین به‌نظر می‌رسید، که کارکردهای تنظیمی در موجودات زنده، که به‌ویژه درپی پژوهش در فیزیولوژی سلّولی و جنین‌شناسی کشف شده‌بود، نشان از ظرافتی دارد که در آزمایشهای عمومی فیزیکی و شیمیایی به‌کّلی ناشناخته می‌نماید. این کارکردها نشان از وجود قوانین اساسی زیست‌شناسی داشت، که در خوّاص مادۀ بی‌جان، که ذیل شرایط تجربی سادۀ تکرارپذیر، پژوهش می‌شود، نمونه‌ای نمی‌یابد. به‌همین سبب، با تأکید بر دشواریهایی که بر سر راه زنده نگاه‌داشتن ارگانیسم‌ها در شرایطی وجود دارد، که ذیل آنها به تشریح کامل اتمی می‌کوشیم، پیشنهاد کردم که وجود حیات در زیست‌شناسی را باید فی‌نفسه واقعیتّی بنیادین انگاشت، به همان معنایی که کوانتوم کنش در فیزیک اتمی را باید به‌مانند عنصری بنیادین بدانیم،که نمی‌توان آن را بر مفاهیم کلاسیک فیزیک استوار کرد.

 چنانچه از این منظر، ازنو بدین فرض بنگریم، باید توجّه کنیم که کار زیست‌شناسی نمی‌تواند این باشد تا دربارۀ سرنوشت تک‌تک اتم‌های بی‌شماری که، دایم یا موقّت، در موجود زنده دست‌اندرکار است، حساب پس دهد. به هنگام مطالعۀ مکانیسم‌های تنظیم‌کنندۀ زیست‌شناختی، در واقع نمی‌توان تمیزی روشن میان ریزساخت این گونه مکانیسم‌ها و کارکردهایی قایل شد، که بقای حیات در ارگانیسم را عهده‌دار است . بسیاری از اصطلاحاتی که در فیزیولوژی عملی به‌کار می‌رود، بازتاب روشی تحقیقی است – با شناخت از کارکرد اجزای مختلف ارگانیسم- که در آن به‌دنبال تشریح فیزیکی و شیمیایی ریزساخت و فرایندهایی هستیم که در آن دخیل است. تا جایی که به دلایل عملی یا معرفت‌شناختی، حرف از حیات است، این گونه مفاهیم غایت‌شناختی به‌یقین در تکمیل اصطلاحات در زیست‌شناسی مولکولی به‌کار می‌آید؛ امّا این واقعیّت به‌خودی‌خود، به معنای محدود کردن کاربرد اصول شناخته‌شدۀ فیزیک اتمی در زیست‌شناسی نیست۱.

برای راه‌یابی به این پرسش اساسی، باید میان فرایندهای منفرد اتمی، که در فواصل مکانی اندک و در بازه‌های زمانی کوتاه پایان می‌یابد، از یک‌سو، و بنا و کارکرد ساختارهای بزرگتر، که از راه انباشت مولکولهایی که زمان پیوند آنها با یکدیگردر قیاس با دورۀ تقسیم سلولی برابر یا بیشتر است، از سوی دیگر، فرقی اساسی نهاد. درست این گونه عناصر ساختی ارگانیسم، گاه خواص و رفتاری از خود نشان می‌دهد که سازمانی خاص را می‌ماند که ویژگیهایی متفاوت با اجزای آن ماشینهایی دارد، که ما می‌توانیم بسازیم. کارکردهای اجزاء ساختی ماشینهای محاسبۀ مکانیکی یا الکترونیکی، به سادگی با شکل و خواص معمول مواد آنها، از قبیل سختی مکانیکی، رسانایی الکتریکی و حساسیّت مغناطیسی، مشخص می‌شود. تا آنجا که به ساخت ماشینها مربوط می‌شود، مواد لازم از همان ابتدا، از انباشته‌های اتمی کم‌وبیش متبلور است، در حالی که در موجودات زنده با آهنگی درخور توجّه، امّا از نوعی دیگر سروکار داریم؛ در اینجا بَسپارش مولکولی همواره گسسته است، زیرا اگر بی‌محدودیّت ادامه می‌یافت، ارگانیسم هم، به‌مانند بلور، مرده‌ای بیش نبود.

 در اینجا بندی که به بررسی پژوهشهای هوه‌زیس، در بارۀ نشانگرهای ایزوتوپ‌ها است،حذف شده است.این پژوهشها نشان می‌دهد که بخش بزرگی از اتم‌های کلسیمی که در مرحلۀ جنینی حیات موش در استخوانهای آن یافت می‌شود، در تمام دوران حیات حیوان در اسلکت آن باقی می‌ماند. مؤلّف به این سؤال می‌پردازد که چگونه ارگانیسم می‌تواند محتوای کلسیم خود را در طول دوران رشد استخوان‌بندی این‌قدر با صرفه‌جویی اداره کند.

 کاربرد روشها و دیدگاههای فیزیکی، در بسیاری دیگر از حوزه‌های زیست‌شناسی، به پیشرفتهای بزرگی انجامید. کشفیّات جدید در ریزساخت عضلات و جابه‌جایی مواد لازم برای فعالیّت اعصاب، دلایل قوی بر این ادّعا است. این کشفیات، که در گسترش شناخت از ماهیّت موجود زنده سهمی دارد، امکاناتی در سازوکارهای فیزیکی را هم می‌نمایاند، که تاکنون ملحوظ نبود. در ژنتیک، مطالعات اولیّۀ تیموفیو  رسوفسکی، سیمر و دل‌بروک، دربارۀ جهشهای برانگیخته دراثر پرتوهای یونیزه‌کننده، اولیّن ارزیابی تقریبی از گسترش حجمی درون کروموزوم‌ها را، که در پایداری ژن‌ها اهمیّت بسیار دارد، ممکن کرد. امّا پیشنهاد بی‌مانند کریک و واتسن، ده سال پیش در این حوزه، در توضیح ساخت مولکول دِنا، نقطۀ عطفی به‌شمار می‌آید. به‌خوبی به‌یاد دارم که دل‌بروک، هنگامی که از این کشف تعریف می‌کرد، می‌گفت که این کشف در زیست‌شناسی مولکولی ممکن است بتواند انقلابی را، به‌مانند تحوّلی که کشف رادرفورد از مدل اتمی در فیزیک ایجاد کرد، سبب شود.

 اجازه دهید دراین‌باره یادآوری کنم، که کریستین آن‌فین‌سن چند سال پیش سخنرانی خود را در هم‌نشستی در کپنهاگ با ذکر این نکته آغاز کرد که او و همکارانش چگونه خود را تا آن زمان ژنتیک‌دان، و یا زیست‌شیمی‌دان کاردان می‌دانستند، درحالی‌که اکنون دیگر خود را تازه‌کارهایی می‌انگارند که می‌کوشند نتایج بسیار متباین زیست‌شیمی را با‌یکدیگر سازوار کنند. چنین اوضاعی به‌درستی شبیه به آن است که فیزیک‌دانها پس از کشف هستۀ اتم خود را در برابر آن می‌دیدند، زیرا که این کشف شناخت ما را از ساخت اتم درحدّی کاملاً غیرمنتظره به‌پیش برد و ما را با این وظیفه رودررو کرد که دریابیم چگونه می‌توان از این کشف در ایجاد نظم، در آنچه که در بارۀ خواص فیزیکی و شیمیایی مادّه گردآمده بود، استفاده کنیم. دستیابی به این هدف، چنان‌که می‌دانیم، تنها طّی چنددهه با همکاری نسلی از تمامی فیزیک‌دانها تاحّدزیادی ممکن شد. این همکاری‌ها، به‌سبب توان و گستره‌ای که داشت، شبیه به آن است که امروز در ژنتیک و زیست‌شناسی مولکولی روی می‌دهد.

 در اینجا بندی که در آن مسئله آهنگ رشد سلول بررسی می‌شود، حذف شده است. مؤلّف به‌ویژه به مهار دوتایی‌شدن دِنا و تأثیری می‌پردازد، که ساخت کروموزوم‌ها می‌توانست در این فرایند، هم‌چنان‌که در ثبات مواد ژنتیکی، داشته باشد. او همچنین از این حرف می‌زند که فرایند دو تایی‌شدن ممکن است با انتقال اطلاعات دِنا به‌میزان زیادی همراه باشد.

 در پایان مایلم به‌اختصار به منبعی در دانش زیست‌شناسی اشاره کنم که تجربۀ روانی نامیده می‌شود و در پیوند باحیات است. لازم به تذکر نیست که واژۀ «آگاهی»، در تشریح رفتاری به‌کار می‌آید که آن‌قدر پیچیده است که اشاره به ادراک ارگانیسم منفرد از خود، پیش‌شرط اطلاع از آن است. و همچنین، کلماتی چون «فکر» و «احساس»، به تجربیّاتی اشاره دارد که نافی یکدیگر است، و به‌همین دلیل از آغاز پیدایی زبان بشری به‌شیوۀ مکملّی خاص به‌کار رفته است. مسلّم است که در تشریح عینی فیزیکی، به ذهن مشاهده‌گر ارجاع نمی‌شود، درحالی‌که به هنگام بازگویی تجربۀ آگاه خود می‌گوییم: ” فکر می‌کنم” یا “حس می‌کنم”. در قیاس با خواست‌های فیزیک کوانتومی، که به تمامی خصلت‌های اساسی آرایش تجربی توجّه دارد، در اینجا این مشابهت در افعال گوناگونی بازتاب می‌یابدکه ما بر ضمیر می‌افزاییم.

 این واقعیّت، که ما آنچه را که به ذهن می‌آید، به خاطر می‌سپاریم، نشان از آن دارد که ردّی پایدار از آن در ارگانیسم برجای می‌ماند. مسلّم است که این امر تنها در تجربیّات جدیدی که بر کردار یا نگرش ما اهمیّت دارد، مصداق دارد. به‌همین سبب است که به‌طور معمول تنفس و ضربان قلب به ذهنمان نمی‌آید و به‌همین ترتیب هم کمتر متوجّه کاری می‌شویم که عضلات و استخوانها به‌هنگام حرکت انجام می‌دهد. درمقابل، دریافت تأثیرات حسّی، که در برابر آنها در همان لحظه یا دیرتر، واکنش نشان می‌دهیم، سبب تغییری برگشت‌ناپذیر در سلسلۀ اعصاب می‌شود که نگرشی نو در‌پی خواهد داشت. بی‌آنکه بخواهیم به تصویری کم‌و‌بیش ساده‌انگارانه از محدودیّت مکانی و درهم‌پیچیدگی کلّی فعالیّت مغز بپردازدیم، گاه وسوسه می‌شویم تا این نگرش جدید را با فرایندهای برگشت‌ناپذیری مقایسه کنیم که طیّ آنها پایداری ازنو در وضعیّت جدید پدیدار می‌شود. مسلّم است که تنها امکان بروز این فرایندها است که میراث ماست و نه ردّ عملاً برجای‌مانده از آنها؛ به‌همین سبب است که نسلهای آینده از تاریخ اندیشه، هر اندازه هم که این امر در تربیت آنها ارزشمند باشد،در برابر آن سبک‌بار برجای می‌ماند.

 ضمن بیان بهترین آرزوهایم در موفقیّت این گروه برجسته از دانشمندانی که در این مؤسّسۀ نوبنیاد، و با آن تجهیزات باشکوه، پژوهش می‌کنند، نمی‌توانم برای آن آینده‌ای بهتر از این تصوّر کنم که در تعمیق فهم ما از آن نظم طبیعت سهمی بیابد، که نظریّۀ اتمی ازآغاز بر تشریح آن می‌کوشید.

——————

*دست‌نویس ناتمام

۱- طرح شفاهی سخنرانی کلن این پی‌افزود را هم داشت: سرانجام مسئله این است که راه پیشرفت زیست‌شناسی کدام است.گمان می‌کنم شگفتی‌ای که فیزیک‌دانها سی‌سال پیش با آن رویاروی بودند،سمت دیگری به خود گرفته است.حیات همواره سبب شگفتی خواهد بود،امّا، این تراز میان شگفتی ،از سویی، و جسارت در تلاش برای فهم، از سوی دیگر است، که تغییر می‌کند.

* * * *

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم) : نوشتۀ پنجم: ص ۳۰ (در دست تهیّه)، ص ۳۰

* * * *

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم) : نوشتۀ ششم: ص ۷۵

 پیدایش مکانیک کوانتومی

 Niels Bohr: Die Entstehung der Quantenmechanik

Die Entstehung der Quantenmechanik: Beitrag zu „Werner Heisenberg und die Physik unserer Zeit“. Verlag Friedrich Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1961

نوشتۀ نیلس بور، در: ورنر هایزنبرگ و فیزیک زمان ما، فی‌وگ، ۱۹۶۱

Niels Bohr: Die Entstehung der Quantenmechanik

پیدایش مکانیک کوانتومی

 شصتمین سالروز تولّد ورنر هایزنبرگ برایم فرصتی میمون فراهم آورد تا خاطراتم از زمانی را برایتان بازگو کنم که او اینجا در کپنهاگ کار می‌کرد و اصول مکانیک کوانتومی را به‌شیوه‌ای داهیانه بنا نهاد.

اندکی نزدیک به چهل سال پیش، در اوائل سال ۱۹۲۲ با هایزنبرگ جوان، که هنوز درس می‌خواند آشنا شدم. من در آن سال به گوتینگن دعوت شده بودم تا به سلسله درس‌هایی دربارۀ وضع نظریّۀ کوانتومی در بارۀ ساختار اتم بپردازم. باوجود پیشرفت‌های بزرگی که زومرفلد و مکتب او به سبب تسلّط استادانه بر کار با نظام‌های مکانیکی با اندازۀ کنش ناوردا یافته بودند، که آنها را هامیلتون و  یاکوبی گسترش داده بودند، مسئلۀ واردکردن کوانتوم کنش در تعمیم بی‌ابهام از فیزیک کلاسیک هنوز با دشواری‌هایی بزرگی همراه بود. نظرات گوناگون در بارۀ این مسئله سبب بروز بحث‌های تندی می‌شد؛ من هم با شادمانی آن دلبستگی‌ای را به‌یاد می‌آورم که به‌ویژه مستمعین جوان‌تر آن روز از خود به هنگامی که از اصل تناظر به‌عنوان سرنخی بر پیشرفت بعدی حرف می‌زدم، از خود نشان می‌دادند.

در همین فرصت بود که از این امکان حرف به‌میان آمد که دو نفر از جوان‌ترین دانشجویان زومرفلد، که او خود بیش‌ترین امید را بدانها داشت، به کپنهاگ نزد ما بیایند. در‌حالی‌که پاولی در همان سال به ما پیوست، هایزنبرگ به توصیۀ زومرفلد باز هم یک سال دیگر در مونیخ ماند تا کار رسالۀ دکتری خود را به پایان برساند. امّا پیش از آنکه هایزنبرگ در پاییز ۱۹۲۴ به ما بپیوندد، تا مدّتی دراز نزد ما بماند، بازهم دیداری کوتاه و مسرّت‌بخش با او در همینجا داشتم. ما بحث‌های گوتینگن را هم در مرکز فیزیک پی‌می‌گرفتیم و هم در پیاده‌روی‌های طولانی با یکدیگر. و درست در همین زمان بود که استعداد کم‌نظیر هایزنبرگ اثری عمیق‌تر باز هم بر من برجای نهاد.

گفتگوهای ما به بسیاری از مسائل فیزیک و فلسفه می‌پرداخت، امّا تأکید ما هم بیشتر بر این خواسته بود تا تعریفی روشن‌تر از مفاهیمی به‌دست دهیم که مطرح می‌شد. بحث‌های ما در مورد مسائل فیزیک اتمی بیشتر دربارۀ غرابت کوانتوم کنش در ساخت آن مفاهیمی بود، که در تشریح همۀ نتایج تجربی کاربرد داشت. در چارچوب همین موضوع، در این باره حرف زدیم که شاید در اینجا هم انتزاعات ریاضی به‌مانند آنچه که در نظریّۀ نسبیّت به‌کار گرفتیم سودمند باشد. در آن زمان هنوز هم چنین دورنمایی را پیش رو نداشتیم، ولی تکامل فکر در فیزیک هم وارد مرحلۀ تازه‌ای شده بود.

کوششی هم مرتبط با نظرِیّۀ کلاسیک تابش صورت گرفت تا به واکنش‌های اتمی منفرد نظم دهیم، که کاری با همکاری کرامرز و  اسلیتر بود. اگرچه درآغاز به دشواری‌هایی در مورد پایداری انرژی و تکانه برخورد کردیم، این مطالعات به گسترش بعدی تصوّر از اسیلاتورهای مجازی به‌عنوان پیوند‌‌های میان اتم‌ و میدان تابش انجامید. پیشرفت بزرگ، اندکی بعد، کار کرامرز در بارۀ نظریّۀ پاشندگی متناظر بود، که رابطه‌ای مستقیم با قوانین کلّی احتمالات اینشتین دربارۀ فرایند‌های جذب و گسیل به‌خودی‌خود و القایی برقرار می‌کرد.

هایزنبرگ و کرامرز هم یک‌سره به کار با یکدیگر پرداختند، به‌طوری‌که پیشرفتی در نظریّۀ پاشندگی به‌دست آمد. در این کار به‌ویژه واکنش‌های تازۀ اتم یررسی شد، که به اختلالاتی مربوط می‌شد که در اثر میدان‌های تابش پدیدار می‌شد. این کار را باید به‌این معنا شبهه‌تجربی بدانیم، زیراکه برای اشتقاق شرایط طیفی اتم و بر احتمال واکنش آنها هنوز اصول منسجمی وجود نداشت. در آن زمان اندک امید این بود که بتوانیم، از ارتباطی که بدان اشاره کردیم، یعنی از ارتباط میان اثرات پاشندگی و اثرات اختلال برای بازسازی تدریجی نظریه استفاده کنیم، به‌طوری‌که گام‌به‌گام هر استفادۀ نامتناسب از تصورّات کلاسیک حذف شود. ما که هنوز زیر بار سنگین دشواری‌هایی بودیم، که چنین کاری با خود به همراه داشت، به‌ناگاه بیشترین تحسین‌ها را نثار آن هایزنبرگ جوان بیست‌وسه ساله کردیم، که دریافته بود که چگونه می‌توان با یک حرکت به مقصود رسید.

هایزنبرگ با کار داهیانۀ خود در نمایاندن کمیّت‌های سینماتیکی و دینامیکی با نشانه‌های جابه‌جایی‌ناپذیر درواقع سنگ‌بنایی را نهاد که گسترش بعدی بر آن استوار بود. آرایش صوری مکانیک کوانتومی جدید با همکاری جوردان و بورن در اندک زمانی ممکن شد. امّا در همین مورد هم می‌خواهم به این نکته اشاره کنم که هایزنبرگ پس از دریافت نامه‌ای از جوردان این‌گونه از روحیّۀ خود حرف می‌زند: ” امّا حالا آن ریاضی‌دانهای عالم گوتینگن بازهم دربارۀ ماتریس‌های هرمیتی حرف می‌زنند؛ امّا من اصلاً نمی‌دانم که ماتریس چی‌است.” اندکی پس از آن دیراک، به‌هنگام دیدار هایزنبرگ با او در کمبریج، که در آن دیدار هایزنبرگ از افکار تازه‌اش برای او حرف می‌زند، از نمونه‌ای از کاری درخشان رونمایی می‌کند که فیزیک‌دان جوانی مستقلّاً ابزار ریاضی مناسب آن را برای خود فراهم آورده بود.

و اگرچه به‌سبب آن فرمالیسم نو آشکارا پیشرفتی مهمّ در نمایاندن بی‌ابهام مسائل کوانتومی حاصل شده بود، مدتّی دراز چنین می‌نمود که گویی هنوز هم همۀ خواسته‌های متناظر با این کار محققّ نشده است. پاولی را به یاد می‌آورم که در کارش در بارۀ حالات انرژی اتم هیدروژن برای اوّلین بار از دیدگاه‌های هایزنبرگ به‌طور مؤثّری استفاده کرده بود، امّا از نارضایتی خود هم از این وضع حرف می‌زد. پاولی می‌گفت که برایش این نکته خیلی هم روشن است که وضعیّت ماه را در مدارش به دور زمین بتوان روشن کرد، درحالی‌که بر اساس مکانیک ماتریسی، هر حالت مسئلۀ دوجسم با انرژی معیّن  را، تنها از راه انتظارات آماری دربارۀ کمیّت‌های سینماتیکی‌ می‌توان مجاز دانست.

امّا از همین منظر اشارات دوبروی در سال ۱۹۲۴ دربارۀ مشابهت میان حرکت ذرّات مادی و انتشار موج کوانتوم‌های نوری هم راهگشا بود. بر همین اساس شرودینگر در سال ۱۹۲۶ این کامیابی نصیبش شد تا با برپایی معادلۀ معروف خود از موج،  ابزار نیرومند نظریّۀ توابع را با موفقیّت دربارۀ بسیاری از مسائل اتمی به‌کار بندد. در مورد اصل تناظر هم این نکته بیش از هرچیز اهمیّت داشت که هر راه‌حلّی از معادلۀ شرودینگر خود را چون برهم‌نهشی از ویژه‌تابعی هماهنگ می‌نماید، به‌طوری‌که این امکان فراهم می‌آید تا در جزئیّات این نکته را پی بگیریم که چگونه می‌توان حرکات ذرّات را با انتشار بسته‌های موج مقایسه کرد.

در‌آغاز امّا برخی ابهامات میان بررسی‌های مختلف ریاضی مسائل کوانتومی، که به‌ظاهر متفاوت می‌آمد، حاکم بود. برای آنکه نمونه‌ای از بحث‌های آن زمان را ذکر کنم، به این نکته اشاره می‌کنم که چگونه اظهار تردید هایزنبرگ در بارۀ این امکان که بتوان اثر اشترن-گرلاخ را از راه انتشار موج روشن کرد، اسکار کلاین را، که خود به‌ویژه با مقایسه‌ای میان مکانیک و نورشناسی آشنا بود، که هامیلتون بدان پرداخته بود، و درعین‌حال هم خود به جستجوی معادلۀ موج آن برآمده بود، بر آن داشت تا با توجّه به توضیح پیشین هویگنس از راه شکست دوگانۀ بلورها، به آن سروسامان دهد. امّا دیدار شرودینگر در سال ۱۹۲۶ با ما در کپنهاگ انگیزه‌ای عمیق بر تبادل نظر میان ما شد. من و هایزنبرگ از این فرصت استفاده کردیم تا در او این یقین را ایجاد کنیم که بررسی دل‌انگیز او از پدیدۀ پاشندگی نمی‌تواند بدون درنظرگرفتن صریح خصیصه‌های فردی از فرایندهای انتشار و جذب، با قانون پلانک در بارۀ تابش کاواکی، هماهنگ شود.

تفسیر آماری شرودینگر از مکانیک موجی را خیلی زود مطالعات بورن از مسائل شوک روشن کرد. برابری روش‌های مختلف را هم نظریّۀ تبدیلات دیراک و جوردان در سال ۱۹۲۶ اثبات کرد. در این مورد به یاد دارم که هایزنبرگ در یکی از نشست‌های مرکز به این نکته اشاره کرد که چگونه مکانیک ماتریسی نه تنها تعیین اندازۀ انتظاری هر کمیّت فیزیکی، بلکه هر توانی از آن را ممکن می‌کند، و آن‌چنان‌که در بحث بعدی هم دیراک بیان کرد، چگونه این نکته کلید تبدیلات کلّی را به دست می‌دهد.

در زمستان ۱۹۲۵-۱۹۲۶ هایزنبرگ در گوتینگن کار می‌کرد. من هم چند روزی به آنجا رفتم. حرف ما هم در گوتینگن بیشتر دربارۀ کشف اسپین الکترون بود که تاریخچۀ پرفرازونشیب آن در نوشتۀ یادبود پاولی از همه‌سو بیان شده است. برای جمع ما در کپنهاگ هم این مایۀ شادمانی بود که هایزنبرگ در این دیدار موافقت کرد تا سمت مدرّس در مرکز ما را قبول کند؛ به‌خصوص آنکه کرامرز در همین زمان سمت استادی در دانشگاه اوترخت را پذیرفته بود. درس‌های هایزنبرگ در سال تحصیلی بعد را، نه تنها به سبب محتوا، بلکه به سبب تسلّط بیشتر هایزنبرگ به زبان دانمارکی، دانشجویان بسیار پسندیدند.

این سال برای ادامۀ کارهای اساسی علمی هایزنبرگ بسیار پرثمر بود. کار بسیار مهمّ او تشریح دوگانگی طیف هلیوم بود، که مدّت‌ها بود که یکی از بزرگترین دشواری‌های نظریّۀ کوانتومی ساختار اتم به‌حساب می‌آمد. با مطالعات هایزنبرگ از اسپین الکترون در پیوند با خواصّ تقارن توابع موج، اصل پاولی بهتر نشان داده شد؛ امری که یک‌سره هم مهم‌ترین تبعات را با خود همراه داشت. کار هایزنبرگ خود به فهم یک‌سرۀ فرومغناطیس انجامید، و اندکی بعد هم هایت‌لر و لندن توضیحی از پیوندهای شیمیایی هم‌قطب را به‌دست دادند، و دنیسون هم راه‌حلّ معمّای قدیمی گرمای ویژۀ هیدروژن را داد.

همپای با رشد سریع فیزیک اتمی در آن سال‌ها پرسش دربارۀ نظم منطقی مصالح عظیم تجربی هرچه بیشتر در مرکز توّجه قرار می‌گرفت. مطالعۀ گستردۀ هایزنبرگ از این مسائل در رسالۀ مشهور او “دربارۀ محتوای معیّن سینماتیک و مکانیک کوانتومی نظری” بیان می‌شود که در پایان دورۀ اقامتش در کپنهاگ منتشر شد، و در آن برای اوّلین بار روابط عدم قطعیّت صورتبندی می شود. نگاه به تناقضات ظاهری نظریّۀ کوانتومی از همان آغاز با تأکید بر خصلت کلّی فرایندهای اولّیه،  که با کوانتوم کنش پیوند داشت، مدّنظر بود. درحالی‌که این نکته تا این حد روشن بود که تنها برای نظام‌های بسته محتوای انرژی و دیگر کمیّت‌های ناوردا را می‌توان به‌درستی تعریف کرد، تحلیل هایزنبرگ این نکته را روشن کرد که تا چه میزان حالت یک نظام اتمی در هر مشاهده‌ای ناگزیر تحت تأثیر برهم‌کنش میان دستگاه‌های اندازه‌گیری و مشاهده‌ است.

تأکید بر مسئلۀ مشاهده این پرسش را دوباره بر صدر نشاند، به‌طوری‌که من و هایزنبرگ در اوّلین دیدار در کپنهاگ دربارۀ آن حرف زدیم، و انگیزه‌ای هم شد تا به بحث‌های بیشتری در بارۀ مسائل کلّی معرفت‌شناختی بپردازیم. امّا این خواسته که بتوانیم نتایج تجربی را به‌شیوه‌ای روشن به اطلاّع دیگران برسانیم به این معنا است که آرایش تجربی و نتایج مشاهدات باید به زبان مشترکی بیان شود که ما را به سوی محیطی متناسب با آن هدایت کند. تشریح پدیده‌های کوانتومی به این سبب ایجاب می‌کند تا به تفاوتی اصولی میان اشیاء مورد مطالعه و ابزارهای اندازه‌گیری قائل باشیم، که از راه آنها شرایط آزمایش مشّخص می‌شود. و به‌ویژه بر آن تمایز نمایانی که تاکنون در فیزیک در دیگر حوزه‌ها غیرمعمول بوده است، اشاره کنیم که در اینجا با آن رودررو می‌شویم، یعنی این ضرورت که به شرایطی توجّه کنیم که ذیل آنها می‌توانیم به نتایجی دست یابیم.

در بازگویی خاطراتم از گذشته همواره در دل داشتم تا بر این نکته تأکید کنم که چگونه همکاری درست نسلی از فیزیک‌دان‌های بسیاری از کشور‌ها با یگدیگر گام‌به‌گام به جایی انجامید تا در حوزۀ وسیع تجربی نو نظمی به وجود آوریم. در این دورۀ رشد علوم فیزیکی، که حضور در آن خود خاطره‌ای شگفت است، ورنر هایزنبرگ جایگاهی رفیع دارد.

* * * *

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم): نوشتۀ هفتم: ( در دست تهیّه)، ص ۸۰ 

* * * *

        فهرست مطالب: نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد دوم):  

  •    فیزیک اتمی و فلسفه: علیّت و مکملیّت: نوشته‌ای برای “فلسفه در میانۀ سده”، فلورانس، ۱۹۵۸؛ بنگرید به: نیلس بور: فیزیک اتمی و فلسفه
  •    یکپارچگی  شناخت بشری: سخنرانی در همایش “بنیاد اروپایی فرهنگ”، در کپنهاگ ، اکتبر ۱۹۶۰، اروپا، ماهنامه سیاسی، علمی، فرهنگی، اوت ۱۹۶۱؛ بنگرید به: نیلس بور: یکپارچگی شناخت بشری
  •      وابستگی علوم به یکدیگر: سخنرانی در همایش بین‌المللی علوم داروسازی در کپنهاگ، اوت ۱۹۶۰؛ نیلس بور: وابستگی علوم به یکدیگر
  •      نور و حیات – یک‌بار دیگر: سخنرانی نیلس بور در آیین گشایش مؤسّسۀ ژنتیک دانشگاه کلن، ژوئن ۱۹۶۲؛ نیلس بور: نور و حیات – یک‌بار دیگر
  •    سخنرانی یادبود رادرفورد، ۱۹۵۸: یادبود بنیان‌گذار فیزیک هسته‌ای، ۱۹۶۱ (ناتمام)
  •      پیدایش مکانیک کوانتومی: نوشتۀ نیلس بور، در: ورنر هایزنبرگ و فیزیک زمان ما، فی‌وگ؛ نیلس بور: پیدایش مکانیک کوانتومی

  •    گردهمایی‌های سولوی و تکامل فیزیک اتمی: سخنرانی در دوازدهمین گردهمایی سولوی در بروکسل، اکتبر ۱۹۶۱ (ناتمام)

     

    فهرست مطالب جلد دوم به زبان آلمانی:

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis: Inhaltsverzeichnis (Band II)

 Atomphysik und Philosophie — Kausalität und Komplementarität 1

Beitrag zu „Philosophy in the Mid-Century”, herausgegeben von R. Klibansky. La Nuova Italia Editrice, Florenz 1958. Max Planck Festschrift, VEB Verlag der Wissenschaften, Berlin 1958.

Die Einheit menschlicher Erkenntnis 8

Vortrag auf dem Kongress der „Fondation Européenne de la Culture” in Kopenhagen, Oktober 1960. Europa, Monatszeitschrift für Politik, Wirtschaft, Kultur, August 1961.

Die Verbindung zwischen den Wissenschaften 17

Vortrag auf dem Internationalen Kongress der Pharmazeutischen Wissenschaften in Kopenhagen, August 1960.

Licht und Leben — noch einmal 23

Vortrag anlässlich der Einweihung des Instituts für Genetik der Universität Köln, Juni 1962. Unvollendetes Manuskript. Die Naturwissenschaften 50, 725, 1963.

Rutherford-Gedenkvorlesung 1958: Erinnerungen an den Begründer der Kernphysik und an die von seinem Werk ausgehende Entwicklung 30

1961 vollendete Ausarbeitung einer auf der Sitzung der „Physical Society” in London im Imperial College of Science and Technology am 28. November 1958 ohne Manuskript gehaltenen Vorlesung.. Proceedings of the Physical Society, London, 78, 1083, 1961.

Die Entstehung der Quantenmechanik 75

Beitrag zu „Werner Heisenberg und die Physik unserer Zeit”. Verlag Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig 1961.

Die Solvay-Konferenzen und die Entwicklung der Atomphysik 80

Vortrag auf der 12. Solvay-Konferenz in Brüssel, Oktober 1961. In „La Théorie Quantique des Champs”, Interscience Publishers, New York 1962.

فهرست مطالب:  نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (جلد اوّل): Atomphysik und menschliche Erkenntnis، ALEPH/NBA library، ف‍ی‍زی‍ک‌ ات‍م‍ی‌ و ش‍ن‍اخ‍ت‌ ب‍ش‍ری‌ ، http://www.worldcat.org/oclc/488876558

مقدّمۀ مترجم: ص ۹؛ دربارۀ مؤلّف: ص ۱۱؛ پیشگفتار: ص ۱۳؛ درآمد: ص ۱۵؛ نور و حیات (اوت ۱۹۳۲): ص ۱۹؛ زیستشناسی و فیزیک اتمی (اکتبر ۱۹۳۷): ص ۳۳؛ فلسفۀ طبیعی و فرهنکهای بشری (اوت ۱۹۳۸) ص  ۴۹؛ بحث با اینشتین در بارۀ مسائل معرفتشناختی فیزیک اتمی (۱۹۴۹) ص ۶۱؛ وحدت معرفت (اکتبر ۱۹۵۴) ص ۱۰۵؛ اتم و شناخت بشری (اکتبر ۱۹۵۵) ص ۱۲۵؛ فیزیک و مسئلۀ حیات (فوریۀ ۱۹۴۹) ص ۱۳۹؛ واژهنامۀ آلمانی-فارسی: ص ۱۴۹؛ فهرست راهنما: ص ۱۵۹

فهرست مطالب فیزیک اتمی و شناخت بشری (۱) به زبان آلمانی:

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Licht und Leben………………………… 3

Vortrag bei der Eröffnungssitzung des II. Internationalen Kongresses für Lichttherapie, Kopenhagen, August 1932. Nature 131, 421 und 457, 1933. Die Naturwiss. 21, 245, 1933.

Biologie und Atomphysik………. .. ..13

Vortrag auf dem Internationalen Kongress für Physik und Biologie um Gedächtnis von Luigi Galvani, Bologna, Oktober 1937 Kongress Berichte, Bologna 1938.

Erkenntnistheoretische Fragen in der Physik und die menschlichen Kulturen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23

Ansprache beim Internationalen Kongress für Anthropologie und Ethnologie, Kopenhagen 1938, gehalten anlässlich eines Kongressausfluges nach Schloss Kronborg, Helsingor. Nature 143, 268, 19.39.

Diskussion mit Einstein über erkenntnistheoretische Probleme in der Atomphysik………………………. 32

Beitrag zu  “Albert  Einstein als Philosoph und Naturforscher”. ۷٫ Band der  “library of Living Philosophers”, herausg von P. A., Sclipp, Evanston 1949. Deutsche Ausgabe im Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart  ۱۹۵۵

Einheit des Wissens……………………….68

Beitrag zum Symposium über „The Unity of Knowledge” in Verbindung mit dem  ۲۰۰jährigen Jubiläum der Columbia Universität, York, Oktober 1954. In „The Unity of Knowledge”, heraausg von L ewis Leary.Doubleday and Co., New ‘ York 1955.

Die Atome und die  menschliche Erkenntnis . _ , _ , , , , , , _ _ , 84

Vortrag auf einer Sitzung Dänischen Akademie der Wissenschaften, Kopenhagen, Oktober 1955. Akademie-Übersicht für 1955/56, S. 112

Die Physik und das Problem des Lebens

1957 vorgenommene Ausarbeitung einer Vorlesung in der  Dänischen Medizinischen Gesellschaft, Kopenhagen, Februar 1949

————————————————–

Kurztitelaufnahme

Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis II, Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1966

نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری (۲)، فریدریش فی‌وگ و پسر، براونشوایگ، ۱۹۶۶

* * * *

    حسین نجفی‌زاده (نجفی زاده)، آبان‌ماه ۱۳۹۳

——————————————————————————————————

© انتشار برگردان فارسی: Niels Bohr: Atomphysik und Menschliche Erkenntnis، نیلس بور: فیزیک اتمی و شناخت بشری( جلد دوم)، حسین نجفی‌زاده (نجفی زاده)، به سیاقی که در این وبگاه آمده، بدون اجازۀ کتبی از www.najafizadeh.ir ممنوع است.

      ©    Copyright 2014 by www.najafizadeh.ir All Rights Reserved 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

Print Friendly
Categories: فلسفه و عرفان Tags: