در فیزیک نظری نیز مسائلی از این دست زیاد وجود دارد که با گذر زمان شکل جدّی تری به خود گرفته اند. عمده این مسائل در مبانی مکانیک کوانتوم و نظریه میدان های کوانتومی و مبانی نسبیّت خاص و عام، گاه فیزیک نظری را تا فراسوی یک بحران پیش برده اند. در عناوین زیر پاره ای از این مسائل بیان می شوند:

1- مسأله موضعیّت در نظریه کوانتوم و نظریه میدان های کوانتومی

2- مسأله بی نهایت ها و فرآیند باز بهنجار پذیری در نظریه میدانها و ریسمانها

3- مسأله تئوری های بدیل در نسبیّت و نظریه کوانتوم

4- تلقّی دیوید بوهم از نطریه کوانتوم و چالش جدّی او با نسبیّت خاص

5- چالش جدی فیزیک نظری با پاره ای از مفاهیم کلاسیک فلسفی

6- مسأله ذرات واسطه و مجازی در نظریه میدانهای کوانتومی

7- فاصله گرفتن فیزیک از مشاهدات

نقطه آغاز نیوتن، ادامه مسیر بزرگان ما قبل خود یعنی دکارت و گالیله و کپلر است. از یک سو دکارت آغازگر جنبش عظیمی در تاریخ اندیشه بود. دکارت در دو اثر معروف خود به نامهای فلسفه اولی و گفتار در روش عقل،شورشی عظیم را بر علیه مکانیک ارسطویی آغاز کرد. دکارت با فراست دریافت ساختار جهان همانند یک ساعت دقیق و منظم است. برای درک ساز و کار این ساعت می بایست به ساختاری تماما علمی و متمایز از مکانیک ارسطویی دست بیابیم. و برای شروع حرکت دکارت به ابداع نوعی جدید از هندسه اقلیدسی به نام هندسه تحلیلی پرداخت. هندسه تحلیلی قدرت زیادی در آنالیز و حل مسائل به شیوه جبری در اختیار می نهد.همچنین دکارت به بررسی منظم مسأله برخوردها پرداخت و توانست شکلی ابتدایی از آنچه را که امروزه به نام قانون بقای اندازه حرکت خطّی خوانده میشود، پدید آورد. این قانون بعد ها توسط نیوتن به عنوان یکی از اصول موضوعه مکانیک کلاسیک، برای بررسی حرکات سماوی و اصولا حرکت مورد استفاده قرار گرفت.

در سوی دیگر گالیله قرار داشت که رسما به مخالفت با سیستم بطلمیوسی مرکزیّت زمین و افلاک تدویر پرداخت و به دفاع از عقاید کپرنیک برخاست. از سوی دیگر گالیله پایه گذار جنبشی در فیزیک نظری بود. آن جنبش عبارت بود از درک پذیری جهان به وسیله ریاضیات. هر چند که این بحث امروز وارد مناقشات زیادی از طرف پاره ای فلاسفه علم ،ریاضی فیزیکدانان (راجر پنروز، اوجن سکوایرز،...)،منطقدانان(گودل،تارسکی،...) و فلاسفه ریاضیات شده است، اما در روزگار گالیله سنتی بدیع به حساب می آمد. بحث های گالیله در کتاب گفتگو در باب دو دانش جدید زمینه را برای جدایی فیزیک از الهیات قرون وسطایی و دوران فلسفه مدرسی فراهم کرد. گالیله همچنین به مطالعه حرکت پرتابه ها پرداخت و توانست به قانونی مهم دست یابد. این قانون در فرم ابتدایی تناسب مسافت طی شده(در یک حرکت شتاب دار) با مربع زمان بود. گالیله نخستین فردی بود که توانست به صورت جدی مفهوم اینرسی را مطرح سازد و آن را از اراده خداوند، که در الهیات به کراّت مورد ارجاع قرار می گرفت، جدا سازد. هر چند مفهوم اینرسی به کراّت توسط افرادی نظیر ارنست ماخ، آینشتاین،رایشنباخ،...مورد مناقشه قرار گرفت.

در نهایت در نقطه مقابل کپلر بود که با پذیرفتن نظریه کپرنیک و با استفاده از جداول عددی تیکو براهه، به تدوین سه قانون اساسی خود در مکانیک سماوی پرداخت که صرفاً رهیافتی کاملاً تجربی بود و از شاهکارهای فیزیک تجربی به حساب می آید. فلاسفه علم نیز قوانین کپلر را از مثال های مسبوقیّت مشاهده تجربی بر نظریه تلقّی می کنند.

روش استقرایی از دید فلاسفه ی جدید

هیوم استقرا را به یک عادت روانشناختی تقلیل داد و از همان آغاز با تردید نسبت به اصل استقرا می نگریست.راسل در کتاب مسائل فلسفه ، مسئله ای جالب را در رد استقرا طرح کرد که امروزه از آن به بوقلمون راسل یاد می شود. راسل می گفت: اینکه نقطه آغازین حرکت ما در علوم طبیعی مشاهده تکرار پاره ای از پدیدارهاست و سعی ما در جستن نوعی رابطه علّی میان پدیدارها، به بوقلمونی می ماند که مدتی مدید هر روز در چند وعده غذایی به منظور پروار شدن مقدار متنابهی آب و دانه می خورد و مادامی که بدین وضع عادت کرد، یک روز با منظره فردی با یک چاقو در دستش مواجه می شود که تجربه ای کاملاً جدید و غیر قابل پیش بینی است.

رودلف کارناپ در کتاب فلسفه علم خود مثال جالب دیگری عنوان می کند. او فرض می کند در یک شهر کلیسایی موجود است. صبح هر روز رأس ساعت هشت ناقوس کلیسا برای انجام مراسم مذهبی به صدا در می آید. همچنین هر روز صبح سرویس مدرسه راس ساعت هشت از مقابل کلیسا عبور می کند. آیا بین عبور سرویس مدرسه و زنگ کلیسا رابطه ای علّی برقرار است؟ و فردی که برای نخستن بار چنین صحنه ای را از نزدیک مشاهده می کند، چگونه خواهد توانست حقیقت را کشف کند؟

اصل اوّل نیوتن اگرچه نخستین مدخل عملی برای رویارویی با جهان است، امّا این اصل یا به بیان درست تر تعریف چارچوب مرجع لخت، از جهاتی دچار مشکلاتی ذاتی است. این اصل در درونی ترین لایه های خود، خواستار ایزوله کردن ذراّت یا سیستم هایی از ذراّت است که مورد مطالعه قرار می گیرند، در حالی که در عمل هیچ گاه امکان این امر میسّر نیست. آنالیز یک ساختار مکانیکی در بطن عالم روی می دهد و هرگز نمی توانیم ساختار مورد بحث را در غیاب کل جهان بررسی کنیم. لذا می بایست فرض کنیم فقط با در نظر گرفتن پاره ای تقریب ها می توان یک چارچوب مرجع لخت داشت. و این نکته ایست که نیوتن خود بدان واقف بود. او در تقریبی که بدان اشاره می کند مرکز کهکشان یا بعضی نقاط کره زمین را با نوعی خوشبینی ناشی از اضطرار، چارچوب مرجع لخت در نظر می گیرد. هر چند در آینده نه چندان دور ارنست ماخ، هانری پوآنکاره هر کدام به بررسی معایب این تقریب ها پرداختند، امّا قریب به سیصد سال این تقریب تنها راه مواجه عملی با جهان بود.

فرضیات نیوتن

اکنون نقطه آغازین کار نیوتن حساس و دشوار است. او از یک طرف باید به وضع قوانینی بپردازد که از عهده توضیح مشاهدات کپلر بر آیند و از سویی این قوانین در مواجه با ساختارهایی غیر از اجرام سماوی نیز می بایست درست از آب درآیند. نیوتن می بایست دو تعریف اساسی و کلیدی بر پایه کمیّات شناخته شده زمان خود ارائه دهد. یکی تعریف نیرو حیاتی و دیگر تعریف کششی که اجرام سماوی بر یکدیگر اعمال می کنند. شاید دور از منطق نباشد که فرض کنیم برای انجام این مهم، نیوتن قوانین سه گانه کپلر را درست فرض کرد و سپس به بیان تعاریفی سازگار دست زد.

او می بایست در بدو امر، دو تعریف خود را به گونه ای ارائه کند که از آنها بیضی بودن مسیر حرکت هفت سیّاره منظومی شمسی با فرض مرکزیّت خورشید در کانون این بیضی ها حاصل شود. شاید او می دانست که در تعریف نیرو با دو عامل بیش از هر عاملی مواجه است. نخست مقاومت ذاتی جسم در مقابل تغییر وضعیت خود، اینرسی،که او نام جرم اینرسی را بر آن گذارد و نیز تغییر سرعت، به گونه که بین حاصل ضرب این دو کمیّت و نیروی وارد بر هر نقطه مادی صلب نوعی تناسب بر قرار است.

از سویی دیگر او بدین نتیجه رسید برای رسیدن به قوانین کپلر فرم نیروهای عکس مجذور فاصله، بهترین تعریف برای کنش بین دو جسم با جرم لختی مشخص است. و او سر انجام بدون هیچ توضیحی قانع کننده جرم لختی و گرانشی را معادل فرض کرد. این امر در زمان او بدیهی نبود، امّا امروز با بررسّی نسبیّت عام آینشتاین این امر قابل توضیح است.

موضعیت

نیوتن قانون جهانی گرانش خود را بر اساس فرم عکس مجذور فاصله ای متناسب با جرم گرانشی تعریف کرد و مورد استفاده قرار داد. این قانون مشمول اصل موضوعه سوم نیوتن، قانون عمل و عکس الاعمل است. اما این امر باعث ایجاد یک شک و نا خرسندی در نیوتن شد، که در کتاب اصول خود بدان اشاره می کند. جاذبه هم قرار می گیرند، بی درنگ و بدون هیچ فاصله زمانی، به یکدیگر نیروی گرانشی اعمال می کنند. خواه در فاصله کمی از یکدیگر باشند و خواه در فاصله ای زیاد. این در حالی بود که نیوتن عمیقاً حس می کرد اگر به عنوان مثال زمین ناگهان حذف شود،مدّتی زمان لازم است تا ماه از قید گرانش زمین آزاد گردد و به حرکتی مستقیم الخط یکنواخت در امتدادی مماس بر مسیر حرکت خود ادامه دهد.

اگر چه نیوتن از وجود این معضل آگاه بود، اما در آن زمان چاره ای جز این فرض وجود نداشت. اگر چه این معضل پس از اقدامات انقلابی ماکسول در الکترومغناطیس، شکل جدّیتری به خود گرفت و تا ظهور نظریه نسبیّت عام آینشتاین یک سوال باز تلقّی می شد، اما پس از انقلاب نسبیّت عام و تلقّی میدانی از گرانش تا حدودی این معضل بهبود یافت.هر چند بعدها با طرح پاردوکس معروف آینشتاین-پودولسکی-روزن * در طرح نقص مکانیک کوانتوم و ادّله جان بل،این پرسش جانی دوباره گرفت و تحت عنوان جدید موضعیّت مطرح شد و همچنان یکی از سوألات مفتوحه فیزیک نظری می باشد.

در باب موضعیّت به صورت خلاصه می توان به طرح این پرسش پرداخت که امکان وجود ارتباطات ما فوق نوری وجود دارد؟

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40