Tag: کارناپ

  • علیت، فیزیک یا فلسفه؟ مساله این است

    علیت، فیزیک یا فلسفه؟ مساله این است

    عرفان کسرایی| مجله دانستنیها، خرداد 1394

    وقتی از دلیل یک اتفاق صحبت می کنیم صحبت بر سر علت و معلول است. این موضوع یکی از پر مناقشه ترین مباحث فلسفه است و همچنان نقل مجلس فیلسوفان علم و دانشمندانی که به تعابیر فلسفی از یافته های علمی علاقمندند. یکی از برجسته ترین دانشمندان وفیلسوفان عصر ما؛ رودولف کارناپ در کتاب مشهورش “مبانی فلسفی فیزیک”  بسیاری از پرسش های فلسفی پیرامون موضوع علم را با ذکر مثالهایی ساده تحلیل و بررسی می  کند. بهتر است ما نیز در خصوص بحث علیت؛ موضوع را پیچیده نکنیم و کار را با بررسی مثال های کارناپ پیش ببریم. فرض کنید می خواهیم علت برخورد دو ماشین در یک بزرگراه را بررسی کنیم. باید بدانیم ماشین ها چطور در حرکت بوده اند و رانندگان چه کار می کرده اند. باید بدانیم که سطح جاده در چه وضعیتی بوده؛ خیس بوده یا خشک؟ آیا آفتاب به صورت رانندگان می تابیده؟ این نوع سوالات می توانند در تعیین علت سانحه بسیار مهم باشند. مکن است کشف شود که چندین موقعیت متفاوت سهم مهمی در نیجه نهایی داشته اند.

    در زندگی روزمره اغلب طالب علت واحدی برای یک واقعه هستیم. اما هنگامی که وقعیت را دقیق تر بررسی می کنیم می بینیم که پاسخ های متعددی می توان داد که بستگی به دیدگاه طرح کننده سوال دارد. مهندس راه ممکن است بگوید: می دانید؛ من قبلا بارها گفته ام که وضع سطح این بزرگراه خیلی خراب است و موقع باران خیلی لغزنده می شود. حالا یک تصادف دیگر اتفاق افتاده است و حرف مرا ثابت می کند. به گفتهء این مهندس؛ علت این حادثه لغزندگی جاده است. وی از دیدگاه  خود به واقعه می نگرد و این عامل را تنها علت ارزیابی می کند. از جهاتی هم حق با اوست؛ اگر نظراتش مورد توجه قرار می گرفت و پوشش دیگری بر جاده می کشیدند جاده موقع باران آنقدر لغزنده نمی شد. اگر کلیه شرایط دیگر ثابت می ماندند امکان داشت این حادثه اتفاق نیفتد.

    سایرین ممکن است شرایط دیگری را علت حادثه بدانند. پلیس راه که علل سوانح جاده را بررسی می کند مایل است بداند آیا راننده ها از قواعد راهنمایی و رانندگی تخطی کرده اند یا نه. شغل وی نظارت بر این فعالیت هاست و اگر کشف کند که از این قواعد تخطی شده آن را علت تصادف می داند.

    روانشناسی که با یکی از رانندگان مصاحبه می کند ممکن است نتیجه بگیرد که آن راننده حالت عصبی داشته است؛ هیجان و نگرانی هایش آنقدر زیاد بوده که سر چهارراه توجهی به نزدیک شدن ماشین دیگر نکرده است. این روانشناس ممکن است بگوید که ناراحتی خیال راننده علت سانحه بوده است. وی عاملی را بر می گزیند که در کل ماجرا بیشتر به آن علاقمند است و به نظر وی این عامل جالب تر و قطعی تر است. ممکن است حق با او نیز باشد. چون اگر راننده عصبانی نمی بود؛ حادثه اتفاق نمی افتاد. مهندس سازنده اتومبیل ممکن است نقص فنی ییکی از خودروها را علت تصادف بداند و مکانیک نیز فرسودگی لنت ترمز را عامل این سانحه ارزیابی کند. هر یک از این افراد با نگاه کردن به کل تصویر از دیدگاه خود؛ شرایط خاصی را مسوول می داند و به درستی می گوید: اگر این شرط وجود نمی داشت ؛ این حادثه اتفاق نمی افتاد. ولی هیچیک از این افراد به این سوال کلی تر که ٬تنها علت٬ حادثه چه بوده پاسخ نداده اند. هر یک تنها با اشاره به شرایط مخصوصی که در نتیجه نهایی سهمی داشته اند جوابهای ناقصی را ذکر کرده اند.

    در فلسفه علم این موضوع  از اهمیت بسیاری برخوردار است. به بیان ساده تر ما می خواهیم بدانیم اینکه یک رویداد؛دلیل یک رویداد دیگر است را چطور  می توان مدلسازی کرد و فهمید. یکی از نظریه های مشهور درباره توضیح علمی یک پدیده؛ نظریه همپل است. بگذارید برای پرهیز از پیچیدگی موضوع ؛ بازهم مساله را با ذکر یک مثال بررسی کنیم. به نظر همپل ساختار تبیین علمی همان ساختار استدلال است. مثلا اگر کسی ازما بپرسد که ٬چرا شکر در آب حل می شود؟٬ ؛ برای اینکه به این سوال پاسخ دهیم باید استدلالی ترتیب دهیم که نتیجه اش این باشد: پس شکر در آب حل می شود.

    اما نظریه همپل  چیزهایی را توضیح علمی به حساب می آورد که در واقع  توضیح علمی نیستند. این موضوع را (سمیر اوکاشا) در کتاب فلسفه علم به خوبی توضیح داده است. او می گوید فرض کنید در روزی آفتابی کنار دریا دراز کشیده اید و می بینید که یک میله یک پرچم؛ سایه ای ۲۰ متری روی شن ساحل انداخته است. حال در نظر بگیرید که از شما بخواهند توضیح دهید چرا طول سایه ۲۰ متر است؟

    پاسخ معقول این است که اشعه خورشید با میله پرچم که ۱۵ متر ارتفاع دارد برخورد می کند و چون خورشید در آن لحظه در زاویه ۳۷ درجه می تابد بنابراین سایه میله پرچم ۲۰ متر خواهد بود. ! تا اینجای کار قانع کننده است اما موضوع به  همین سادگی ها هم نیست. حال فرض کنید ازما بپرسند که چرا ارتفاع میله ۱۵ متر است. طبق تئوری همپل می توان گفت از آنجایی که طول سایه ۲۰ متر است و خورشید نیز در زاویه ۳۷ درجه می تابد بنابراین ارتفاع میله ۱۵ متر خواهد بود.

    این توضیح به وضوح اشتباه است و صد البته که قانع کننده نیست. دلیل اینکه میله پرچم ۱۵ متر است نمی تواند این باشد که سایه آن روزی زمین ۲۰ است. تئوری همپل اما این مشکل را در نظر نمی گیرد و چیزهایی را تبیین علمی به شمار می آورد که تبیین علمی نیستند.

    در مثالی که گفتیم ؛ تبیین فقط در یک طرف کار می کند و در واقع تقارن ندارد. از روی دانستن ارتفاع میله ۱۵ متری و داشتن اطلاعات از زاویه خورشید می تواند توضیح داد که چرا طول سایه ۲۰ متر است. اما عکس این توضیح؛ عقلانی به نظر نمی رسد و دلیل ۱۵ متری بودن میله آن است که نجار یا آهنگری آن را آگاهانه ۱۵ متر ساخته است.  فیلسوفان علم  عمدتا می گویند این عدم تقارن از مفهوم علیت ناشی می شود و علیت هم رابطه ای است نامتقارن. به عبارت دیگر اگر اتصال برق علت آتش سوزی باشد؛ پیداست که آتش سوزی علت اتصال برق نیست!

     

    فایل پی دی اف این مقاله در مجله دانستنیها

  • معمای هندسی گرانش

    معمای هندسی گرانش

    عرفان کسرایی| روزنامه شرق ، شماره ۲۳۸۲

    نسبیت عام اینشتین، کلیدی برای فهم بهتر جهان

    فیزیک، بی‌کم‌وکاست بنیادی‌ترین دانش بشری است، دانشی که جهان هستی و عملکرد طبیعت را تشریح می‌کند و قادر است از حرکت یک سیاره گرفته تا سوختن یک شمع را توضیح دهد. در شاخه‌های مختلف فیزیک امروز یک چیز اما مشترک است؛ معادلات ریاضی! فیزیک، اغلب با زبان ریاضی به ما می‌گوید که جهان چگونه کار می‌کند. این معادلات به‌عبارتی، کلید فهم جهان هستند. از بین قوانین و نظریات و معادلات فیزیک، هیچ معادله‌ای در تاریخ علم به اندازه معادله مشهور اینشتین* شهرت جهانی پیدا نکرده است. «آلبرت اینشتین» نزد عموم مردم دنیا به‌عنوان نماد هوش بشری و یکی از بزرگ‌ترین دانشمندان سراسر تاریخ شناخته شده است. وی سهم بزرگی در توسعه شاخه‌های مختلف فیزیک داشته و نظریات او به‌خصوص دو نظریه نسبیت خاص و نسبیت عام، دیدگاه بشر نسبت به ساختار جهان را از اساس دگرگون کرده است.

    «کارل پوپر»، فیلسوف علم می‌گوید: «نسبیت عام به اعتقاد من یکی از بزرگ‌ترین انقلاب‌های علمی است که تاکنون به وقوع پیوسته است؛ زیرا با بزرگ‌ترین و بهترین نظریه‌ای که تا آن زمان مورد تأیید تجربی قرار گرفته بود، یعنی نظریه نیوتن درباره جاذبه و منظومه ‌شمسی درگیر شد».
    نظریه نسبیت عام اینشتین، به‌لحاظ تاریخی در نوامبر سال ‌١٩١٥ و در قالب یک مجموعه سخنرانی‌ در آکادمی علوم پروس در برلین مطرح شد. بااین‌وجود تا زمانی که نظریه جدید و انقلابی او موردپذیرش جامعه علمی قرار گیرد، سال‌های زیادی طول کشید. «هایزنبرگ» در کتاب جزء و کل، به دفعات از گفت‌وگوهای میان خود و فیزیک‌دانان نوشته است. او می‌نویسد: ولفگانگ پاوولی در سال‌های حدود ١٩٢٠ معتقد بود نظریه نسبیت عام هنوز نظریه‌ای است بحث‌برانگیز و چندان رضایت‌بخش نیست؛ زیرا برای هر آزمایشی باید صد صفحه نظریه را که پر از پیچیده‌ترین فرمول‌های ریاضی است، خواند. هیچ‌کس نمی‌تواند بگوید که این نظریه سراپا درست است یا نه.
    او می‌نویسد: در تابستان سال‌١٩٢١ یک روز «ولفگانگ پاوولی» از من پرسید: آیا نظریه نسبیت اینشتین را فهمیده‌ای؟ من در جواب گفتم که درست نمی‌دانم معنی «فهمیدن» در فیزیک چیست. چارچوب ریاضی نظریه نسبیت برای من اشکالی به وجود نمی‌آورد اما این اصلا به آن معنی نیست که فهمیده‌ام چرا زمان برای ناظر متحرک و ناظر ساکن متفاوت است. مسئله اصلا برای من روشن نیست و به‌نظرم می‌رسد که به‌کلی غیرقابل‌درک است.
    «هایزنبرگ» با اشاره به مخالفت‌های فراوانی که علیه «اینشتین» در آلمان وجود داشت، می‌افزاید: در تابستان سال ‌١٩٢٢ به پیشنهاد استادم زومرفلد (که در آن زمان رئیس دانشکده فیزیک نظری دانشگاه مونیخ بود)، برای شرکت در کنگره فیزیک‌دانان آلمان در لایپزیگ شرکت کردم. قرار بود «اینشتین» در آن کنفرانس درباره نسبیت عام صحبت کند. در بدو ورود به سالن کنفرانس، جوانی که دستیار یکی از استادان معروف فیزیک در یکی از دانشگاه‌های جنوب آلمان بود، اعلامیه‌ای به من داد که مرا از «اینشتین» و نسبیت بر حذر می‌داشت و می‌گفت سراپای این نظریه جز مشتی تخیلات لجام‌گسیخته نیست. این فیزیک‌دان مشهور برای رد نظریه نسبیت، ابزار بد و بی‌پایه‌ای را به‌کار گرفته بود که فقط می‌توانست به یک‌چیز دلالت کند: او از اینکه بتواند نظریه نسبیت را با استدلال علمی رد کند، به کلی مأیوس شده بود.
    خود «اینشتین» آن‌گونه که «کارل پوپر»، فیلسوف علم می‌گوید در سال‌١٩٢٢ نظریه‌اش را صرفا یک مرحله گذرا می‌دانست و به «لوپالد اینفلد» گفته بود سمت چپ معادله میدانش (تانسور انحنا) به صلابت یک صخره است، حال آنکه سمت راست معادله‌اش (تانسور انرژی- مومنتوم) در سستی به یک کاه شبیه است.
    همان‌طور که گفتیم، زمانی که صحبت از نسبیت می‌کنیم، مقصود دو نظریه نسبیت خاص است و نسبیت عام. نسبیت خاص که ١٠ سال پیش از نظریه نسبیت عام مطرح شده بود، سینماتیک نیوتنی را کنار می‌گذاشت و به جای تبدیلات گالیله، تبدیلات لورنتس را قرار می‌داد، اما در نسبیت عام که در کلیت خود یک طرح هندسی بود، مسئله بر سر این است که در آن، دیگر گرانش مانند مفهوم جاذبه نیوتن، نیرو محسوب نمی‌شود، بلکه نتیجه خمیدگی فضازمان است.
    «هانری پوانکاره»، ریاضی‌دان و فیزیک‌دان مشهور فرانسوی در کتاب علم و فرضیات در سال ‌١٩٠٥ یعنی ١٠ سال پیش از انتشار نسبیت عام اینشتین می‌نویسد: فرض کنید فیزیک‌دانان کشف کنند ساختار فضا با هندسه اقلیدسی اختلاف دارد. دو راه پیش پای فیزیک‌دانان باقی می‌ماند؛ آنها یا باید هندسه نااقلیدسی را بپذیرند و از قوانین جدیدی استفاده کنند یا فضای اقلیدسی را دست‌نخورده نگاه داشته و نیروهای جدیدی وارد نظریه‌های خود کنند. الگویی که «اینشتین» در نظریه نسبیت عام خود به کار بست، هندسه نااقلیدسی بود. با وجود اینکه عمده شهرت «اینشتین» بابت ارائه نظریه نسبیت است، اما جالب است بدانیم او جایزه نوبل سال ‌١٩٢١ فیزیک را نه برای این نظریه، بلکه بابت توضیح پدیده فوتوالکتریک دریافت کرد.
    تلاش برای اثبات تجربی نظریه نسبیت عام در همان سال‌های دهه‌٢٠ میلادی آغاز شد. مشاهدات «آرتور ادینگتون» نشان می‌داد خمیدگی نور در کسوف سال ‌١٩١٩ به همان میزان است که نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند. آزمون‌های دیگری هم مثلا توسط «فیندلی فرویندلیش» در تپه‌های نزدیک برلین انجام شد. «رودولف کارناپ»، فیزیک‌دان و فیلسوف علم در کتاب مشهور خود، مبانی فلسفی فیزیک می‌نویسد: من آن زمان در وین زندگی می‌کردم. «فرویندلیش» کارش را در زیرزمین یک برج انجام می‌داد. او چندین روز وقت صرف کرد تا موقعیت‌های ستارگان را روی یک صفحه عکاسی (که در حدود ١٠ اینچ‌مربع یا ٦٤,٥ سانتی‌متر بود)، دقیقا اندازه بگیرد. وی با استفاده از یک میکروسکوپ، مختصات هر یک از ستارگان را بارها اندازه می‌گرفت و بعد با پیداکردن میانگین این اندازه‌ها، دقیق‌ترین تخمین ممکن را از موقعیت ستاره محاسبه می‌کرد. او از کمک‌گرفتن از دستیارانش در اندازه‌گیری خودداری‌ می‌ورزید و همه اندازه‌گیری‌ها را خودش انجام می‌داد، چون به اهمیت تاریخی این آزمایش‌ها واقف بود. معلوم شد اگرچه جابه‌جایی ستاره بسیار اندک است، ولی می‌توان آن را مشاهده کرد. این آزمایش تأیید قاطعانه نظریه اینشتین به شمارمی‌رفت.

    *E = mc²

    فایل پی دی اف این مقاله در وبسایت روزنامه شرق