برخلاف ادعاهایی درباره‌ی بی‌ارتباط بودن فلسفه و علم، فلسفه تأثیر فراتر از حد انتظاری بر فیزیک داشته و هنوز هم دارد. جریان ایدئولوژی ضد-فلسفه از گذشته اثرات تخریبگری بر زایایی علم داشته است. گام‌های اخیر مهم در فیزیک تجربی همگی در برابر خط فکری آزاد امروز در فیزیک نظری قرار می‌گیرند. نتایج تجربی مثل شناسایی ذرات هیگز و امواج گرانشی، و البته عدم موفقیت در شناسایی ابر-قرینگی که خیلی‌ها انتظارش را نداشتند، اعتبار پندارهای فلسفی را در بین فیزیکدانان نظری زیر سؤال برده و ما را دعوت می‌کند تا نگاهی دیگر به بازتاب فلسفه بر روش علمی داشته باشیم. می‌خواهیم درباره‌ی رابطه فلسفه و فیزیک صحبت کنیم.
“در مقابلِ فلسفه” عنوان یکی از فصول کتاب فیزیکدان بزرگ نسل پیش بود: استیون واینبرگ۱. واینبرگ به شیوایی ادعا می‌کند که فلسفه بیشتر از این که کمک‌حال فیزیک باشد، آن را تخریب می‌کند. فلسفه اغلب ژاکت مخصوص خفت کردن دیوانگان است که فیزیکدانان باید از شر آن خلاص شوند. استیون هاوکینگ در جمله‌ی معروف خود گفت “فلسفه مرده است“؛ چون سؤالات بزرگی که قبلاً توسط فیلسوفان بحث می‌شد، اکنون در دستان فیزیکدان‌هاست۲. نیل دگراس تایسون عموماً اعلام کرده: “…ما درباره‌ی جهانِ در حال گسترش یاد می‌گیریم،… ما درباره‌ی فیزیک کوانتوم یاد می‌گیریم، هر کدام از این‌ها فراتر از چیزی است که شما بتوانید از روی صندلی راحتی استنباط کنید که کل جامعه‌ی فیلسوفان… لزوماً مطلق ارائه می‌دهند”۳. من مخالفم. فلسفه همواره نقشی ضروری در توسعه‌ی علم، مخصوصاً فیزیک، داشته و احتمالاً به ایفای نقش ادامه خواهد داد.
این مناظره مال امروز یا دیروز نیست. فصل درخشان اولیه‌ی این مناظره در آتن، در دوره‌ی کلاسیک خودش رقم خورد. در آن زمان، نسل جوان طلایی شهر در مدارس معروف تحصیل می‌کردند. دو تا از این مدرسه‌های معروف وجود داشت: مدرسه‌ی ایسوکرات و آکادمی که توسط افلاطون تأسیس شده بود. رقابت بین این دو فقط درباره‌ی کیفیت نبود: روش آموزشی آن‌ها تفاوت داشت. ایسوکرات یک تحصیلات عملی سطح بالا ارائه می‌داد که به جوانان آتن مهارت‌ها و دانش مستقیم مورد نیاز برای سیاست، وکالت، قضاوت و غیره را می‌داد. آکادمی اما روی سؤالات کلی درباره‌ی بنیان‌ها بحث می‌کرد: عدالت چیست؟ بهترین قوانین کدام‌ها هستند؟ زیبایی چیست؟ ماده از چه چیزی ساخته شده است؟ و افلاطون نام خوبی برای این روش طرح مسئله ابداع کرده بود: “فلسفه“.
انتقادات ایسوکرات از روش افلاطون برای تحصیل و دانش مستقیم بود و به طور قابل توجهی شبیه ادعاهای امروزه‌ی داشمندانی است که می‌گویند فلسفه هیچ نقشی در علم ندارد: “آن‌ها که در کار فلسفه اند، کسانی که اثبات‌ها و ادعاها را تعیین می‌کنند … و به تحقیق و تفحص خو کرده‌اند، ولی در هیچ کدام از نقش‌های عملی شرکت نمی‌کنند، … حتی اگر اتفاق بیافتد و قابلیت کنترل کاری را داشته باشند، به صورت خودکار آن را به بدترین شکل خود اجرا می‌کنند، بالعکس، آن‌هایی که هیچ دانشی درباره‌ی ادعاهای [فلسفه] ندارند، اگر [در علم واقعی] تمرین داده شوند و نظرات صحیحی داشته باشند، روی هم رفته در همه‌ی اهداف عملی تفوق دارند. بنابراین، برای علوم، فلسفه به طور کامل بی‌مصرف است”۴.
همان طور که در تاریخ ثبت شده، یکی از دانشجویان خوش‌فکر مدرسه افلاطون مقاله‌ای کوتاه در جواب انتقادات ایسوکرات نوشت: ترغیب به فلسفه (Protrepticus)، متنی که در دوران باستان معروف شد. جوانی که رساله نوشت و سپس آتن را ترک کرد، ولی در نهایت بازگشت تا مدرسه‌ی خودش را باز کند. نام این جوان، ارسطو بود. دو هزار سال توسعه‌ی علوم و فلسفه شهادت می‌دهد که دفاع ارسطو در برابر اتهامات واهی ایسوکرات بر حق بوده است. ادعاهای او هنوز هم زنده است و می‌توان از آن‌ها برای پاسخ دادن به ادعاهای جاری مبنی بر این که فلسفه برای فیزیک فایده‌ای ندارد، استفاده کرد.
اولین ادعای ارسطو این واقعیت بود که نظریه کلی برای تکوین عمل مفید بوده و از آن پشتیبانی می‌کند. امروزه، پس از دو هزار سالی که فلسفه و علم، هر دو به طور قابل توجهی توسعه یافته‌اند، شواهد تاریخی در مورد تأثیر فلسفه بر علم فراوان است.
در این جا چند نمونه از این تأثیر، از ستاره‌شناسی گرفته تا فیزیک، آورده می‌شود. ستاره‌شناسی باستان –همه چیز درباره‌ی گرد بودن زمین، اندازه‌ی آن، اندازه‌ی ماه و خورشید، فاصله تا خورشید و ماه، حرکت سیارات در آسمان و اساسی که از آن ستاره‌شناسی و فیزیک مدرن پدید آمده- از نسل مستقیم فلسفه است. سؤالاتی که انگیزه‌ی این توسعه‌ها بود در آکادمی و لیسیوم مطرح شد؛ انگیزه‌ی آن‌ها را نگرانی‌های نظری به وجود آورده بود نه عملی. قرن‌ها بعد، گالیله و نیوتون گام‌های مهمی به جلو برداشتند اما تکیه‌گاه عظیم آن‌ها بر ماقبل بود۵. آن‌ها دانش قبلی را گسترش دادند، آن‌ها را دوباره تفسیر و قالب‌بندی کردند و بر روی بناها قدیمی، خانه ساختند. کار گالیله بدون فیزیک ارسطویی غیر قابل تصور بود. نیوتون راجع به دِین خود به فلسفه باستان، مخصوصاً دموکریت، واضح حرف می‌زند. برای نظریاتی که در اصل با انگیزه‌های فلسفی به وجود آمده‌اند؛ مثلاً مفهوم فضای خالی، اتمیسم و حرکت در خط مستقیم. بحث اساسی او درباره‌ی ذات فضا و زمان روی دیالوگ‌های او با (و در برابر) سقراط بنا شده است.
در قرن بیستم، هر دو پیشرفت عمده در فیزیک قویاً تحت تأثیر فلسفه صورت پذیرفت. مکانیک کوانتوم از بینش هایزنبرگ جوانه زد که زمینه‌های آن در جو فلسفی به شدت پوزیویتیست او قرار داشت: محدود کردن دانش به چیزی که قابل مشاهده است. چکیده مقاله‌ی مهم هایزنبرگ در ۱۹۲۵ درباره‌ی نظریه کوانتوم در این باره صریح است: “هدف از این کار بنا نهادن اساس نظریه‌ای برای مکانیک کوانتوم است که اختصاصاً بر روی روابط بین کمیت‌ها‌یی قرار دارد که در اصل قابل مشاهده اند”۶. همین روش فلسفی به صورت مجزا به کشف نسبیت فضایی اینشتین انجامید: با محدود کردن به چیزی که قابل مشاهده است، ما تشخیص دادیم که همزمانی ما را به اشتباه می‌اندازد. اینشتین صریحاً دین خود را به نوشته‌های فلسفی ماخ و پوانکاره اعلام می‌دارد. تأثیرات فلسفی روی مفهوم نسبیت عام حتی قوی‌تر از این‌ها است. در این باره نیز بار دیگر اینشتین خود را مرهون اندیشه‌های فلسفی لایبنیتز، برکلی و ماخ می‌داند. اینشتین ادعا داشت که حتی شوپنهاور نیز روی او تأثیرات فراگیری داشته است. ایده‌های شوپنهاور درباره‌ی زمان و بازنمایی (representation) را شاید نتوان به طور مستقیم در ایده‌های اینشتین درباره‌ی نسبیت عام یافت۷. آیا همه این‌ها تصادفی است که در سال‌های جوانی، بزرگ‌ترین فیزیکدان قرن بیستم چنین تمرکزی روی فلسفه داشته۸ و در پانزده سالگی سه نقد کانت را خوانده است؟
چرا این تأثیر وجود دارد؟
چون فلسفه روش‌هایی را فراهم می‌آورد که به دیدگاه‌های نو و تفکر انتقادی می‌انجامد. فیلسوفان ابزارها و مهارت‌هایی دارند که فیزیک نیاز دارد، ولی متعلق به فیزیکدان‌های عملی نیست: آنالیز مفهومی، توجه به ابهام، دقت بیان، توانایی تشخیص خلأ در ادعاها، طراحی دیدگاه‌های جدید به صورت رادیکال، یافتن نقاط ضعف مفهومی، و جستجوی توجیهات مفهومی جایگزین. هیچ کس این را بهتر از خود اینشتین بیان نمی‌کند: “دانشی درباره‌ی زمینه‌های تاریخی و فلسفی نوعی استقلال از پیش‌داوری‌ها به دست می‌دهد که بیشتر دانشمندان از آن رنج می‌برند. این استقلال برخاسته از دیدگاه فلسفی –به نظر من- وجه تمایز بین صنعت‌گر یا متخصصِ صِرف و یک طالب واقعی حقیقت است”۹. بعضی وقت‌ها گفته می‌شود که دانشمندان بدون کسب اجازه از فلسفه کاری انجام نمی‌دهند. اگر ما نظرات موافق دانشمندان بزرگی چون هایزنبرگ، شرودینگر، بور و اینشتین را می‌خوانیم، پس به نظرات مخالف هاوکینگ و واینبرگ هم باید بپردازیم.
اینجاست که به ادعای دوم ارسطو می‌رسیم: آن‌هایی که سودمندی فلسفه را انکار می‌کنند، در حال بنای فلسفه هستند. این نکته آنقدرها که به نظر می‌آید کوچک نیست. واینبرگ و هاوکینگ به نتایج علمی مهمی دست یافتند. در این راه، آن‌ها با علم کار داشتند. در نوشته‌هایی مثل “فلسفه به درد فیزیک نمی‌خورد”، یا “فلسفه مرده است”، آن‌ها در حال کار روی فیزیک نبودند. آن‌ها بهترین راه توسعه‌ی دانش را بازتاب می‌دادند. مسئله، متدولوژی علم است: مسئله‌ی مرکزی در فلسفه‌ی علم این است که علم چگونه انجام می‌شود و چگونه می‌توان کارایی آن را بهبود بخشید. دانشمندان خوب متدولوژی خود را بازتاب می‌دهند، و شایسته است که واینبرگ و هاوکینگ هم همین کار را انجام داده‌اند. اما چطور؟ آن‌ها یک ایده‌ی خاص را درباره‌ی متدولوژی علم بیان کرده‌اند. آیا این حقیقت ابدی درباره‌ی چگونگی کارکرد علم است؟ آیا این بهترین درک از علم است که ما تاکنون داشته‌ایم؟
هیچ کدام. در واقع، یافتن خاستگاه این ایده‌ها دشوار نیست. آن‌ها در زمینه‌ی اثبات‌گرایی منطقی رشد یافته‌اند که توسط کارل پوپر و توماس کان پایه‌گذاری شده است. ایدئولوژی روش‌شناسی غالب جاری در فیزیک نظری روی مفاهیم ابطال‌پذیری و انقلاب علمی آن‌ها تکیه دارد که بین فیزیکدانان نظری محبوب می‌باشد؛ از این‌ها اغلب در جهت دادن به تحقیقات و ارزیابی کاری استفاده می‌شود.
بنابراین، در اعلام بی‌مصرف بودن فلسفه، واینبرگ، هاوکنیگ و دیگر دانشمندان “ضد-فلسفه” به فیلسوفان علمی که نوشته‌های آن‌ها را خوانده و یا ایده‌های آن‌ها را از محیط جذب کرده بودند، ادای دین کرده‌اند. این نقش‌پذیری خالی از اشتباه است. وقتی به این‌ها به صورت گروهی از شبه-بیانات (کلماتی که شبیه بیانات هستند اما معنای مناسبی ندارند، مثل وقتی که دگراس تایسون فلسفه را مسخره می‌کند) نگاه شود، رد آن‌ها را به راحتی می‌توان تا وضعیت ضد-متافیزیکی حلقه وین پیگیری کرد.۱۰ پشت این لعن و نفرین‌ها علیه “فلسفه”، می‌توان شعار “نه به متافیزیک” حلقه وین را شنید.
بنابراین، وقتی واینبرگ و هاوکینگ بیان می‌دارند که فلسفه به درد نمی‌خورد، در واقع پیوند خود را به نوع خاصی از فلسفه‌ی علم اعلام می‌دارند.
اساساً، هیچ چیزی در این مورد اشتباه نیست؛ اما مشکل آن است که این فلسفه‌ی خوبی برای علم نیست. از یک طرف، نیوتون، ماکسول، بولتزمان، داروین، لاوازیه و بسیاری دیگر از دانشمندان برجسته در یک دیدگاه متدولوژیک متفاوت کار کردند و تأثیر بسزایی هم روی علم داشتند. از طرفی دیگر، فلسفه‌ی علم از زمانی که کارنپ، پوپر و کان فهمیدند که راهی که علم کارآمد جلو می‌رود غنی‌تر و ظریف‌تر از راهیست که آنالیز این اندیشمندان به تصویر کشیده شده است. خطای واینبرگ و هاوکینگ این است که نوع خاصی از یک درک محدود و مختص به بخشی از تاریخ علم را با خودِ منطق ابدی علم اشتباه گرفته‌اند.
ضعف موقعیت آن‌ها فقدان آگاهی از وقوع احتمالی تاریخی ضعیف آن است. آن‌ها علم را به عنوان انتظامی نمایش می‌دهند که متدولوژی آشکار و بدون بحث و جدلی دارد؛ مانند این که این از باکون تا شناسایی امواج گرانشی یکسان بوده، یا کاملاً آشکار بوده که در راه علم، ما باید چه کار بکنیم و آن را به چه نحوی پیش بریم.
واقعیت ولی چیز دیگری است. علم همواره درک خود را از خودش و اهداف، متدها و ابزارها بازتعریف کرده است. این انعطاف‌پذیری نقش عمده‌ای در موفقیت آن داشته است. اجازه دهید چند مثال از فیزیک و ستاره‌شناسی بیاورم.
- در نور، نظریات پیشگویانه و موفق هیپارخوس و بطلمیوس، هدف ستاره‌شناسی یافتن ترکیب درستی از دوایر برای توجیه حرکت اجرام آسمانی در اطراف زمین بود. برخلاف انتظارات، معلوم شد که زمین هم خودش یکی از این اجرام آسمانی است.
- بعد از کوپرنیک، هدف پیدا کردن ترکیب درستی از کرات متحرک شد تا حرکت سیارات را به دور خورشید بازسازی کنند. برخلاف انتظارات، معلوم شد که مسیرهای بیضوی انتزاعی بهتر از مسیرهای کروی است.
- پس از نیوتون، به نظر می‌آمد که هدف فیزیک یافتن نیروهایی است که بر اجرام اعمال می‌شود. برخلاف همین، معلوم شد که بهتر است جهان را با میدان‌های دینامیکی توصیف کرد تا اجرام.
- پس از فارادی و ماکسول، واضح بود که فیزیک باید قوانین حرکت در فضا در گذر زمان را پیدا کند. باز هم برخلاف پندارها، معلوم شد که خود فضا و زمان هم دینامیک و پویا هستند.
- پس از اینشتین، واضح بود که فیزیک باید تنها به دنبال قوانین قطعی طبیعت باشد. باز هم معلوم شد که ما می‌توانیم در بهترین حالت قوانین احتمالی تعیین کنیم.
و به همین شیوه ادامه دارد.
در اینجا به برخی از تعاریف گذرایی که دانشمندان از علم داشتند می‌پردازیم: استنتاج قوانین کلی از پدیده‌ی مشاهده، پی بردن به اجزاء تشکیل‌دهنده نهایی طبیعت، حساب باز کردن روی مقررات مشاهده‌ی تجربی، یافتن طرح‌های مفهومی موقتی برای درک جهان. (آخری چیزی است که من دوست دارم). علم چیزی نیست که متدولوژی آن روی سنگ نوشته شده باشد، وحی منزل نیست؛ بلکه تلاش در حال تکامل ما برای درک بهتر هستی است. در طول تکوین، علم بارها به خودش ضربه زده و قوانین و روش‌های خودش را زیر پا گذاشته است.
تعریف کنونی معمول از کاری که دانشمندان انجام می‌دهند، جمع‌آوری اطلاعات و درک آن‌ها در شکل نظریه‌هاست. با گذشت زمان، اطلاعات جدیدی به دست می‌اید و نظریات تکامل می‌یابند. خوب دانشمندان در کجای این تصویر قرار می‌گیرند؟ آن‌ها بازیگران منطقی هستند که این بازی را با هوش خود (یک زبان مخصوص) و یک ساختار نظام‌مند مفهومی و فرهنگی پیش می‌برند. علم تنها اطلاعات تجربی روزافزون و توالی تغییرات ساده در نظریه‌ها نیست. بلکه تکامل ساختار مفهومی خود ما نیز در این حوزه قرار می‌گیرد. علم جستجوی پیوسته‌ی بهترین ساختار مفهومی برای به دست گرفتن جهان، در یک سطح اعطایی از دانش است. تغییر این ساختار مفهومی از درون تفکر خود ما می‌گذرد؛ مثل ملوانی که هنگام دریانوردی قایقش را می‌کوبد و از نو می‌سازد.
این درهم‌پیچیدگی یادگیری تغییر مفهومی و این تکامل متدولوژی و اهداف، در طول تاریخ، در دیالوگ بین علم عملی و بازتاب فلسفی رشد کرده است. دیدگاه‌های دانشمندان، چه دوست داشته باشند چه نه، آغشته به فلسفه است.
علم همیشه در حال کوبیدن و ساختن خود است
الآن وقتش رسیده تا دوباره به ارسطو برگردیم: فلسفه راهنمای نحوه‌ی انجام تحقیقات است. نه به خاطر این که فلسفه می‌تواند حرف آخر را درباره‌ی متدولوژی صحیح علم بزند (برخلاف چیزی که هاوکینگ و واینبرگ می‌گویند). بلکه به خاطر این که دانشمندانی که نقش فلسفه را در پیشرفت‌های علم انکار می‌کنند، آن‌هایی هستند که فکر می‌کنند متدولوژی نهایی را یافته‌اند و به همه‌ی سؤالات در این زمینه پاسخ داده‌اند. متعاقباً، نسبت به انعطاف‌پذیری مفهومی برای پیشرفت کمتر روی خوش نشان می‌دهند. آن‌ها کسانی هستند که در ایدئولوژی زمان خود گیر می‌افتند.
یکی از دلایل عقیمی نسبی فیزیک نظری در طول چند دهه‌ی گذشته شاید این باشد که فلسفه‌ی علم اشتباهی توسط بسیاری از دانشمندان اتخاذ شده باشد. پوپر و کان که در بین فیزیکدانان نظری محبوب اند، جنبه‌های مهمی از راهی را که علم درست پیش می‌رود روشن کرده‌اند، ولی تصویر آن‌ها از علم ناقص است و من به این شک دارم که شاید پیروی با چشم و گوش بسته از دیدگاه‌های آن‌ها، به تحقیقات مسیر غلطی داده باشد.
تأکید کان بر ناپیوستگی و سنجش‌ناپذیری بسیاری از فیزیکدان‌های نظری و تجربی را به بی‌ارزش دانستن جنبه‌های انباشتی نیرومند دانش علمی گمراه کرد. تأکید پوپر بر ابطال‌پذیری که معیار مرزبندی محسوب می‌شود، خیلی راحت به عنوان معیار ارزیابی تلقی شده است. ترکیب این دو یک سردرگمی روش‌شناسی مصیبت‌بار به وجود آورده: این ایده که دانش قبلی در زمان جستجوی نظریات جدید بی‌ارتباط می‌شود. این که تمام ایده‌های اثبات نشده به طور برابر جالب توجه اند و تمام اثرات ناسنجیده با احتمال برابر می‌توانند اتفاق بیافتند. و این که کار یک نظریه‌پرداز از بیرون آوردن احتمالات نسبی از جایی است که انتظارش نمی‌رود؛ چون هر چیزی که تاکنون از فیلتر ابطال‌پذیری عبور نکرده، شاید در واقع درست باشد.
به این نظریه “چرا که نه؟” می‌گویند: هر ایده‌ی جدیدی شایسته‌ی مطالعه است؛ چون تاکنون راستی‌آزمایی نشده. هر ایده‌ای محتمل است؛ چون یک قدم فراتر روی ریل دانش شاید ناپیوستگی کان وجود داشته باشد که بر اساس دانش قبلی قابل پیش‌بینی نبوده. هر آزمایشی جالب است؛ چون چیزی را تست می‌کند که قبلاً تست نشده است.
من فکر می‌کنم که این فلسفه برای روش‌شناسی کار نظری بسیار کم‌کاربردتری را در فیزیک به وجود آورده و به بسیاری از سرمایه‌گذاری‌های آزمایشی دامن زده که لازم نبودند. پرش نسبی به فضای بی حد و مرز احتمالات هیچ وقت روش خوبی برای پیشبرد علم نبوده؛ به دو دلیل: اولاً احتمالات زیادی وجود دارد، و احتمالاً قدم گذاشتن روی یک احتمال خوب با شانس محض ناچیز است. مهم‌تر از اولی، طبیعت همواره ما را شگفت‌زده کرده، موجودات محدود خلاقیت و قابلیت تصور بسیار کمتری از چیزی که ما فکر می‌کنیم، دارند. وقتی ما با افتخار “به صورت گسترده نظریه‌پردازی می‌کنیم”؛ در بیشتر مواقع با یافته‌های قبلیمان بازی می‌کنیم: نوظهوری واقعی چیزی نیست که تنها با حدس و گمان به دست بیاید.
جابه‌جایی‌های مفهومی رادیکال و غیرمتعارف‌ترین ایده‌ها که واقعاً کارگر بوده‌اند، از لحاظ تاریخی همیشه با سرریز اطلاعات جدید، یا یک بررسی جامع از تناقضات درونی موجود و نظریات موفق، انگیزه گرفته، و بلکه توسط آن به پیش رانده شده‌اند. علم از راه تدام و تسلسل کار می‌کند، نه گسستگی.
نمونه‌هایی از “اولین مورد”ها که توسط اطلاعات نیرو گرفته‌اند، مدارهای بیضوی کپلر و نظریه‌ی کوانتوم هستند. کپلر به یک باره ایده‌ی مدارهای بیضوی به ذهنش خطور نکرد: طبیعت قبل از این که او آن‌ها را ببیند، مدارهای بیضوی را جلوی چشمانش آورد. او از مدارهای بیضوی به عنوان یک تقریب برای حرکت اپی‌سیکل- متفاوت از مریخ استفاده می‌کرد که متوجه شد این تقریب بهتر از خود مدل او کار می‌کند۱۱. مشابه همین، فیزیک اتمی اوایل قرن بیستم هر کاری کرد تا ناپیوستگی را در قوانین پایه‌ای خود قبول نکند. پیام طیف‌سنجی واضح و مشخص بود؛ ناپیوستگی در قلب این مکانیک‌ها قرار داشت. در هر دو مورد، ایده‌های مهم و نو توسط اطلاعات نیرو گرفتند.
نمونه‌های موارد-ثانویه (بدعت رادیکال از نظریات قبلی)، سیستم خورشید-مرکزی و نسبیت عام است. نه کوپرنیک و نه اینشتین، هیچ کدام به طور جدی بر اطلاعات جدید تکیه نداشتند. و همچنین ایده‌های آنان از هیچ خارج نشد. هر دوی آن‌ها با بررسی دقیق نظریات موفق و پذیرفته شده آغاز کردند: اخترشناسی بطلمیوسی، گرانش نیوتونی و نسبیت فضایی. تناقضات و هم‌رویدادهای توجیه نشده‌ای که آن‌ها در این نظریات یافتند، راه را به سمت مفهوم‌سازی‌های جدیدی هموار کرد.
این شکار نظریاتِ راستی‌آزمایی نشده و آزمایش آن‌ها و رسیدن به نتایج نیست. به جای آن، این یک استفاده‌ی پیچیده از استنتاج، و ساختن بنا بر روی انبوه تجربیات موجود و روزافزون و دانش تجربی است که نشانه‌ها را پیش پای ما می‌گذارد. با تمرکز روی دیدگاه‌های موفق تجربی است که ما می‌توانیم پیشرفت کنیم. “نسبیت” اینشتین یک “ایده‌ی نو” نبود: بلکه تحقق او از اعتبار فوق‌العاده‌ی نسبیت گالیله‌ای محسوب می‌شد. ناپیوستگی چیز جدیدی نبود: در واقع، بهترین پیوستگی را داشت! ناپیوستگی “محافظه‌کاریِ” دقیق اینشتین در رویارویی با کسانی بود که آماده بودند نسبیت سرعت را، تنها به خاطر معادلات ماکسول دور بیاندازند.
من فکر می‌کنم این درسی است که بسیاری از فیزیکدانان نظری امروزی فراموش کرده‌اند. خیلی از جریان‌های تحقیقاتی اصلاً از یاد برده‌اند که ما تا قبل از این درباره‌ی طبیعت چه چیزهایی یاد گرفته‌ایم.
سه کشف تجربی بزرگ اخیر چه درسی به ما می‌دهند؟
سه نتیجه‌ی تجربی بزرگ حاصل فیزیک بنیادی ما در این سال‌هاست: امواج گرانشی، هیگز و نبود ابر قرینگی در LHC. هر سه، تأیید فیزیک قدیم و رد گمانه‌زنی‌های گسترده بوده است. در هر سه‌ی این موارد، طبیعت به ما می‌گوید: اینقدر بی‌پروا گمانه‌زنی نکنید. بیایید نگاهی دقیق‌تر به این سه نمونه داشته باشیم.
شناسایی امواج گرانشی، برنده‌ی نوبل ۲۰۱۷ در فیزیک، تأییدی محکم بر نسبیت عامی است که یک قرن عمر دارد. شناسایی تقریباً همزمان سیگنال‌های گرانشی و الکترومغناطیس حاصل از برخورد دو ستاره‌ی نوترونی (GW170817) دانش ما را درباره‌ی نسبت بین سرعت جهش گرانش و الکترومغناطیسم تا چیزی در حدود ۱۴ برابر بزرگی یک استروک بهتر کرده است۱۲. یکی از نتایج این افزایش مهم در دانش تجربی ما این بود که بسیاری از نظریاتی که جایگزین نسبیت عام محسوب می‌شد، کنار گذاشته شد. ایده‌هایی که توسط جامعه‌ی بزرگ نظریه‌پردازان در طول دهه‌های گذشته مطالعه شده است، اکنون تأیید می‌کنند که نظریه‌ی یکصد ساله‌ی اینشتین برای توجیه گرانش بهترین است.
شناسایی پر سر و صدای ذره هیگز در سِرن (CERN) تأیید کرد که مدل استاندارد بهترین مدل فعلی برای ذرات پرانرژی فیزیک می‌باشد. این در حالی بود که آلترنیتیوهایی مطرح شده بود.
با این حال تأکید سرن بر اکتشاف هیگز، وقتی که برخورد دهنده بزرگ هادرونی عملی شد، شگفتی اصلی را پنهان کرد: نبود ذرات ابر متقارن. این در حالی بود که نسلی از نظریه‌پردازان انتظار آن را می‌کشیدند. با وجود رودی از جوهر که پای این نظریه جاری شده بود، ولی قلم‌ها از حرکت باز ایستادند. بنابراین یک بار دیگر، طبیعت جامعه‌ای بزرگ از نظریه‌پردازان گمانه زن را نقره داغ کرد.
شانه خالی کردن‌های مداوم طبیعت در برابر روش‌شناسی کنونی ما در فیزیک نظری باید به جای نخوت، در ما حس حقارت ایجاد کند.
بخشی از مشکل دقیقاً این است که ایده‌های غالب پوپر و کان (که شاید کامل هضم نشده باشند) به بررسی‌های نظری کنونی جهت اشتباه داده است. فیزیکدانان در رد دیدگاه‌های نظریات موفق خیلی غیرجدی عمل کرده‌اند. آن‌ها در بنای چیزی که ما امروز راه عملکرد علم می‌دانیم، با جهت اشتباهی که پافشاری کان بر سنجش‌ناپذیری در طول انقلاب‌های علمی باعث شد، ناموفق ظاهر شدند. نمونه‌ی خوب را در این مورد می‌توان در استقلال زمینه‌ی نسبیت عام در پیوند دادن گرانش به بقیه‌ی فیزیک بنیادی مشاهده کرد.
مشابهاً، پافشاری بر ابطال‌پذیری چشم بسیاری از فیزیکدانان را به جنبه‌های بنیادین دانش علمی بسته نگه داشته است: این واقعیت که “اعتبار داشتن” درجاتی دارد و این که “قابلیت اطمینان” می‌تواند بسیار بالا باشد، حتی زمانی که قطعیت مطلق وجود ندارد. این یک بار منفی دوبرابر دارد: بی ربط در نظر گرفتن دیدگاه‌های نظریات موفق در پیشبرد علم (چون “آن‌ها می‌توانند همین فردا ابطال شوند”)، و غافل شدن از این که یک بررسی، حتی اگر هنوز راستی‌آزمایی نشده، شاید معقولیت کمی داشته باشد.
تشکیلات علمی بر درجاتی از اعتباریابی بنا شده، که دائماً بر پایه‌ی اطلاعات جدید یا پیشرفت‌های جدید نظری به‌روز می‌شود. توجهات اخیر به گزارشات بیزی (Bayesian) درباره‌ی اثبات در علم در فلسفه علم معمول شده، ولی به طور عمده توسط جامعه‌ی فیزیک نظری نادیده گرفته می‌شود که به نظر من، اثرات منفی آن بی‌تأثیر نخواهد بود۱۳.
چیزی که من در اینجا می‌خواهم بدان برسم، انتقاد از پوپر یا کان نیست، که البته نوشته‌های آن‌ها گیرا و متفکرانه است. چیزی که من می‌خواهم بگویم، این است که نگاه تک جنبه‌ای به نمای کلی آن‌ها توسط بسیاری از فیزیکدنان، شوخی شوخی حرف آخر در روش‌شناسی انگاشته می‌شود.
فیزیک معاصر نه تنها از فلسفه دور نیست، که عمیقاً از آن متأثر نیز هست. ولی آگاهی فلسفی برای تشخیص این تأثیر مورد نیاز می‌باشد. و سر باز زدن از گوش دادن به فیلسوفانی که تلاش در اصلاح آن دارند، منبع ضعف در فیزیک به شمار می‌رود.
رابطه فلسفه و فیزیک
در این جا آخرین ادعای ارسطو را برایتان می‌آورم: نیاز به فلسفه در علومی که پیچیده‌تر هستند، بیشتر است.
امروزه فیزیک بنیادی در فاز یک تغییر بزرگ مفهومی است؛ به خاطر موفقیت نسبیت عام و مکانیک کوانتوم و “بحران” (من ترجیح می‌دهم بگویم “فرصت”) حل نشده‌ای که با نبود فعلی گرانش نظریه‌ی کوانتوم [ما فعلاً در ارائه‌ی نظریه‌ای کوانتومی برای گرانش ناموفق بوده‌ایم] به وجود آمده است. به همین خاطر است که بعضی از دانشمندان، که شامل خود من هم می‌شود، روی گرانش کوانتومی کار می‌کنیم و به همین دلیل بیشتر از اهمیت فلسفه‌ی علم آگاهیم. در اینجا لیستی از عناوینی که در فیزیک نظری معاصر بحث می‌شوند، برایتان می‌آورم:
- فضا چیست؟
- زمان چیست؟
- “زمان حال” چیست؟
- آیا جهان جبری است؟
- آیا لازم است برای توصیف طبیعت مشاهده‌گر را هم وارد معادله کنیم؟
- آیا فیزیک در قالب “واقعیت” بهتر فرموله می‌شود، یا “چیزی که ما مشاهده می‌کنیم”، یا گزینه‌ی سومی وجود دارد؟
- عملکرد موج کوانتومی چیست؟
- معنای دقیق “پدیدار شدن” چیست؟
- آیا نظریه‌ای درباره‌ی تمامیت جهان می‌تواند معنا داشته باشد؟
- آیا معنی می‌دهد که خود قوانین فیزیکی نیز تکامل یابند؟
برای من روشن است که ورودی از تفکر فلسفی گذشته و کنونی نمی‌تواند در رسیدن به پاسخ این سؤال‌ها کنار گذاشته شود.
در گرانش کوانتومی حلقه که زمینه‌ی پژوهشی من است، فضا و زمان نیوتونی به عنوان نمایش از چیزی برایم تفسیر می‌شوند که دانه‌دانه، احتمالی و به زبان کوانتوم، نوسانی است. فضا، زمان، ذرات و میدان‌ها یک موجودیت واحد تشکیل می‌دهند: یک میدان کوانتومی که در فضا یا زمان وجود ندارد. متغیرهای این میدان، فقط در برهمکنش بین زیر نظام‌ها (subsystems) قطعیت پیدا می‌کنند. معادلات پایه‌ای این نظریه، متغیرهای واضح فضا یا زمان ندارد. هندسه تنها در تقریب‌ها ظاهر می‌شود. اشیاء داخل تقریب‌ها وجود پیدا می‌کنند. رئالیسم با یک دوز قوی از نسبی‌گرایی سیقل داده می‌شود. من فکر می‌کنم که ما فیزیکدانان باید با فیلسوفان به بحث بنشینیم؛ چون به نظر من در معنا دادن به این‌ها، به کمک نیاز داریم.
یه جوالدوز به خودمان
بعضی روش‌های فکر ضد فلسفه در حلقه‌های علمی واکنشی به نظرات ضد علم در برخی از زمینه‌های فلسفه و سایر علوم انسانی می‌باشد. در جو “پسا-هایدگر”ی که بر بعضی از دپارتمان‌های فلسفه غلبه کرده، نادیده گرفتن علم به افتخار بدل شده است! همانطور که علم باید خیلی حواس‌جمع، به فلسفه گوش کند، فلسفه نیز باید چهار چشمی علم را بپاید. در گذشته نیز چنین بوده است: از ارسطو و افلاطون تا دکرات، هیوم، کانت، هوسرل و لویس، بهترین فلسفه همواره هماهنگ با علم بوده است. هیچ کدام از فیلسوفان بزرگ گذشته حتی برای یک لحظه هم فکر نکرده‌اند که دانش جهانی را که علم زمانشان پیشکش کرده، جدی نگیرند.
علم بخشی پیوسته و ضروری از فرهنگ ماست. ظرفیت جواب دادن به همه‌ی سؤالات ما را ندارد، ولی ابزار بسیاری پر قدرتی است. دانش کلی ما، نتیجه‌ی همکاری دامنه‌های گسترده‌ای است؛ از علم و فلسفه گرفته تا ادبیات و هنر، و قابلیت ما در یکپارچه ساختن آن‌ها.
آن فیلسوفانی که علم را تخفیف می‌دهند، و فیلسوفان زیادی هم از این دست داریم، ضربه‌ای جدی به خرد و تمدن می‌زنند. وقتی آن‌ها ادعا می‌کنند که تمامی زمینه‌های دانش در مقابل علم غیرقابل نفوذ است، و آن‌ها هستند که بهتر می‌دانند، مرا به یاد دو پیرمرد کوته‌قد روی نیمکت پارک می‌اندازند:
آهههه، همه‌ی این دانشمندانی که ادعا می‌کنند می‌توانند خودآگاهی، یا آغاز جهان را مطالعه کنند.
چقدر مزخرف! البته که آن‌ها نمی‌توانند این چیزها را درک کنند. ما می‌فهمیم!
- استیون واینبرگ، رؤیاهای یک نظریه‌ی نهایی، فصل هفتم، ۱۹۹۴
- استیون هاوکینگ، طرح بزرگ، بنتام، ۲۰۱۲
- در اینجا، زمان ۱:۰۳
- به نقل از ایسوکرات Protrepticus, VI 37.22-39.8
- سی. رولی، “فیزیک ارسطو: نمایی بر فیزیک”، ژورنال انجمن فلسفه آمریکا، ۱ (۲۰۱۵) ۲۳-۴۰، arXiv: ۱۳۱۲.۴۰۵۷
- W. Heisenberg، “Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen,” Zeitschrift fur Physik 33 (۱۹۲۵) no. 1, 879–۸۹۳.
- D. Howard “A Peek behind the Veil of Maya: Einstein, Schopenhauer, and the Historical Background of the Conception of Space as a Ground for the Individuation of Physical Systems.” In The Cosmos of Science: Essays of Exploration. John Earman and John D. Norton, eds. Pittsburgh-Konstanz Series in the Philosophy and History of Science, vol. 6. (Pittsburgh: University of Pittsburgh Press 1997) Konstanz: Universitätsverlag, 87–۱۵۰.
- In The Natural History of Paradigms: Science and the Process of Intellectual Evolution. John H. Langdon and Mary E. McGann, eds. Indianapolis: University of Indianapolis Press, 1994, 111–۱۳۸.
- A. Einstein. Letter to Robert A. Thornton, 7 December 1944. EA 61-574, in The Collected Papers of Albert Einstein (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1986-present).
- R. Carnap, “Überwindung der Metaphysik durch Logische Analyse der Sprache” in Erkenntnis, vol. 2, 1932 (English translation ‘The Elimination of Metaphysics Through Logical Analysis of Language’ in Sarkar, Sahotra, ed., Logical empiricism at its peak: Schlick, Carnap, and Neurath, New York : Garland Pub., 1996, pp. ۱۰–۳۱).
- Johannes Kepler, Astronomia Nova, translated by William H. Donahue, (Cambridge: Cambridge Univ. Pr., 1992).
- Abbott, B. P.; et al. (LIGO Scientific Collaboration & Virgo Collaboration) “GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral”, Physical Review Letters. ۱۱۹ (۱۶) ۲۰۱۷. “Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger” The Astrophysical Journal. ۸۴۸ (۲) ۲۰۱۷.
- The worst episode of this misunderstanding is the confusion between the the (strong) common-sense notion of `confirmation’ and the (weak) Bayesian notion of `confirmation’ that has driven the controversy over Richard Dawid’s work on non-empirical confirmation [R. Dawid, String Theory and the Scientific Method (Cambridge University Press, 2013).] An attempt to study the actual source of (possibly unjustified) confidence in a theory has been re-trumpeted by scientists as a proof of validity.
