اين روز‌ها که جرات ديوانگي کم است...
دو قرن تمام ، والا حضرت آيزاک نيوتن پادشاه بي رقيب و قدرت مند فيزيک بود. نظام نيوتني حرف آخر را در مسائل بنيادي علم و تصوير نهايي جهان مي‌زد.
به يک باره دلاوري ديوانه، بر پادشاه شوريد . شواليه آلبرت اينشتين با نظريه ي نسبيت اش پادشاه را از تخت سلطنت به زير کشيد.
اين ديوانگي لازمه ي چرخش در تاريخ علم و نحوه ي تفکر انسان هاست. براي پيش برد علمِ نوين، ناگزيريم انديشه هاي ديوانه کننده اي مطرح کنيم که از ديدگاه هاي سنتي کاملا گسسته باشند. انديشه هايي معماگونه.
فقط يک نابغه مي‌تواند جرات چنين ديوانگي اي را به دل راه دهد. انباشت ارقام و اطلاعات در مغز، دليل بر نبوغ نيست. نابغه با ديوانگي اش، در شناخت پيشين دخالت مي‌کند. و آلبرت اينشتين چنين ديوانه اي بود- يا به عبارتي ديگر چنين نابغه اي- . قبل از او گذر از مفاهيم نيوتني به تصويري جديد از جهان هيچ گاه اين چنين قاطع و معما گونه نبوده است. اين گذار در واقع نه فقط تعميم و تکميل کاري بود که نيوتن شروع کرده بود، بلکه انقلابي نيز در علم به راه انداخت.
نظريه اي که باعث چنين گذاري شد، بر اساس معيارهاي معيني ساخته شده است. اينشتين در يادداشت هاش از دو معيار در انتخاب و ارزيابي نظريه هاي علمي سخن مي‌گويد، يکي تاييد بيروني است: انطباق نظريه و تناقض نداشتن آن با واقعيت هاي تجربي. البته اين انتظاري بديهي است اما برآوردن آن مسئله ي ظريفي است. چرا که گاه مي‌توان فرض هايي اضافي را به شکل مصنوعي وارد کرد و نظريه را با تجربه منطبق ساخت- در واقع نظريه را قبولاند- . معيار دوم کمال دروني يا طبيعي بودن نظريه است. نظريه نبايد از بين نظريات هم ارز خودش به شکل دل خواه انتخاب شود. نظريه اي بيش ترين کمال دروني را دارد که کم تر بر فرض هاي دل بخواهي مبتني باشد. چنين نظريه اي براي تبيين ساختار جهان و ساختن تصويري از آن بر مبناي قوانين يک نواخت و جهان شمول مناسب تر است.
البته اينشتين معتقد است اين حرف‌ها چندان دقيق نيستند و شايد هيچ گاه هم نتوان دقيق ترشان کرد. اما وقتي دانشمندان در باره ي کمال دروني يا تاييد بيروني يک نظريه سخن مي‌گويند، گويي توافقي ضمني بين شان وجود دارد.
اينشتين با آن قوه ي تشخيص چشم گيري که در مورد هم آهنگي يا به گفته ي خودش موسيقي منديِ تفکرِ علمي داشت، به تاثير زيبايي شناختي نظريه - که آن را خاصيتي وابسته به کمال دروني مي‌دانست - اهميت زيادي مي‌داد. پوانکاره نيز از مفهوم ظرافت رياضي سخن مي‌گويد و آن را اين طور تعريف مي‌کند: « هرچه قضيه هاي بيش تري بتوان از کم ترين فرض‌ها استخراج کرد، ظرافتِ ساخته ي رياضي بيش تر است. » اما نگاه اين دو نفر به ارزش ظرافت و موسيقي منديِ نظريه متفاوت است. به نظر پوانکاره ظرافت در اصل، معنايي ندارد و معياري براي انتخاب يک نظريه نيست. ظرافت يک نظريه ثابت نمي کند که آن نظريه نگاه عميق تري دارد. اما اينشتين مي‌گويد ظرافت شاخصي از معتبر بودن نظريه و قطعيت عيني آن است.
اينشتين چنان به اين اصل عقيده داشت که وقتي آزمايش‌ها نظريه ي نسبيت را تاييد کردند چندان هيجان زده نشد. او اصلا نگران نتيجه ي کار نبود. به نظرش نسبيت آن قدر طبيعي و موسيقي مند بود که امکان نداشت اشتباه باشد.
جهان مجموعه ي واحدي از اشيا است و به همين دليلِ ساده است که وقتي نظريه اي از کم ترين فرض‌ها نشآت بگيرد به واقعيت نزديک تر مي‌شود. نظريه وقتي فقط مبتني بر چند اصل موضوعه ي مستقل باشد به وحدت واقعي جهان نزديک تر مي‌شود و به بهترين شيوه ي ممکن آن را باز مي‌تاباند.
اين وحدت، در همگن بودن فضا و زمان، در انتقال از نقطه اي به نقطه ي ديگر در فضا و از لحظه اي به لحظه ي ديگر در زمان ،‌ديده مي‌شود. همين ناوردايي قوانين فيزيک است که به علت مستقل بودن از جابه جايي هاي جزئي و موقت ، نقطه ي شروع حرکت در راه دست يابي به نظريه ي نسبيت مي‌شود. اينشتين با هدف رسيدن به بيش ترين کمال دروني در نظريه اش، سعي کرد رابطه هايي در بيان قوانين فيزيک پيدا کند که در جابه جايي هاي موقت و جزئي هم وردا بمانند. به بياني عام ، طبق اصل نسبيت، قانون هاي طبيعت مستقل از حرکت انتقالي دست گاه هاي مرجع هستند.
آغاز ديوانگي
اصل بنيادي نظريه نسبيت اينشتين اين است: « سرعت نور در تمام دست گاه هاي مرجعي که نسبت به هم حرکت بي شتاب دارند، يک سان است.»‌
کجاي اين اصل ديوانه کننده است؟ اين جا: ‌دو شناگر از عرشه ي يک کشتي، درآب شيرجه مي‌زنند. هردوشان سرعت يک ساني دارند . هرکدام به طرف يک انتهاي کشتي شنا مي‌کنند. بديهي است شناگري که در خلاف جهت حرکت کشتي شنا مي‌کند، زودتر از ديگري به انتهاي کشتي مي‌رسد. ولي طبق اصل جديد، شناگران هر دو با هم به دو انتهاي کشتي مي‌رسند. يعني تندي آن‌ها نسبت به کشتي يک سان خواهد بود. نور اين طور رفتار مي‌کند. يعني نسبت به جسم هاي مختلف که نسبت به هم حرکت مي‌کنند ، سرعت واحدي دارد. حتي امروز هم بعد از صد سال به دشواري مي‌توان تصور کرد که چيزي نسبت به دستگاه هاي متحرک نسبت به هم، سرعت واحد داشته باشد.
اما هر بياني، هر قدر ديوانه وار به نظر برسد، حتما نبايد باعث شگفتي و حيرت شود. در فرض هايي که اساس نظريه ي نسبيت را تشکيل مي‌دهند، هيچ چيز دل بخواهي وجود ندارد. بر عکس، اين فرض‌ها بر پايه ي استوار تجربي مبتني اند. در واقع اين خودِ حرکت است که با احساس هاي بديهي ما در مشاهده ي رفتار جسم هاي فيزيکي تناقض دارد. ديوانه ي دوست داشتني ِ ما اين احساسِ بديهي بودن را دور مي‌ريزد.
در تصوير کلاسيک جهان، تمامي جسم‌ها در حرکت نسبي اند. مفهوم اتر پرکننده ي فضا، رخنه اي در چارچوب تصوير کلاسيک اوليه از جهان بود. نظريه ي نسبيت اين چارچوب را مرمت کرد اما اين مرمت به بهاي نفي قانون بديهي جمع سرعت‌ها بود.
اينشتين در نامه اي به موريس سولووينه ـ يکي از دوستان صميمي اش - در اين باره چنين مي‌نويسد: « بر خلاف اين حقيقت معلوم بر انديشمندان باستان که حرکت را فقط به طور نسبي مي‌توان ادراک کرد، فيزيک، خود را بر مفهوم حرکت مطلق استوار ساخت. در مبحث نور فرض مي‌شد که نوعي حرکت متفاوت با حرکت هاي ديگر، يعني حرکت در اتر درخشان وجود دارد که حرکت تمام جسم‌ها را مي‌توان به آن ارجاع داد. بدين ترتيب اتر درخشان مفهوم سکون مطلق بود. اگر واقعا اتر درخشان ساکني وجود مي‌داشت که کل فضا را پر کند، مي‌شد حرکت را به آن ارجاع داد و براي حرکت معناي مطلق قائل شد. اين مفهوم مي‌توانست شالوده ي مکانيک باشد اما وقتي تمام تلاش‌ها براي تشخيص چنين حرکت ارجحي در اتر درخشان فرضي ناکام ماند، مي‌بايست در مسئله تجديد نظر کرد. اين کار به طور نظام يافته در نظريه نسبيت انجام گرفت. نظريه ي نسبيت فرض را بر وجود نداشتن حالت هاي ارجح حرکت در طبيعت مي‌گذارد و استنتاج هاي چنين فرضي را تحليل مي‌کند. »
در واقع اينشتين قدم به قدم تصوير جديدي از جهان بر پا کرد. کار او اساسا کار خلاقانه اي بود. جنبه ي نفي آميز مسئله، يعني تخريب تصوير قديم، فقط اين بود که اينشتين نشان داد تصوير قديم در مقايسه با تصوير جديد، تقريب نادقيق تري به واقعيت فيزيکي داشته است. رابطه ي سلسله مراتبي نسبيت و مکانيک نيوتني، اين امکان را فراهم مي‌کند که مکانيک نيوتني را توضيح دهيم. به چه علت در سرعت هاي معمول مشاهده ي ما با مکانيک نيوتني در تضاد قرار نمي گيرد؟ به همين ترتيب هر آزمايشي که اعتبار مکانيک نيوتني را تاييد کند، در عين حال تاييد مکانيک اينشتين نيز هست.
نتايج ديوانگي
وقتي آزمايش مايکلسون اصل وجود اتر جهاني را به خطر انداخت، لورنتس براي توضيح اين نتيجه، فرضيه اي ساخت: تمام جسم هاي متحرک نسبت به اتر، در جهت حرکت منقبض مي‌شوند. او فرض کرد که همه ي اجسام از بارهاي الکتريکي اوليه اي تشکيل شده اندو حرکت نسبت به اتر، نيروهايي پديد مي‌آورد که بارها را در جهت حرکت جمع مي‌کنند. فرضيه ي انقباض بي آن که تاثيري بر مباني مکانيک کلاسيک بگذارد نتيجه هاي آزمايش مايکلسون را توضيح مي‌داد. اما با معيارهاي اينشتين براي يک نظريه ي علمي جور در نمي آمد. با حقيقت هاي قابل مشاهده انطباق مي‌يافت ولي طبيعي نبود. يعني از کمال دروني برخوردار نبود. همين بزرگ ترين نقطه ضعف آن بود: مختص به خود بود و براي آثار قابل مشاهده اي که مويدش باشند، مبنايي نداشت.
تفاوت مهم کار لورنتس با اينشتين در اين بود که نظريه ي نسبيت بر خلاف انقباض لورنتس يک استنتاج پديده شناختي نبود. فرمول هاي لورنتس حاوي چيزي مثل يک نظريه ي فيزيکي نبودند که بتواند راه را براي ارائه ي تصويري نوين از جهان باز کند.
وقتي حقيقت جديد و بسيار معما گونه اي، يعني ثبات سرعت نور در تداخل سنج مايکلسون، نوعي توضيح را ايجاب کرد، لورنتس انديشه اي مطرح کرد که ضمن سازگاري با حقيقت هاي جديد و نيز حقيقت هاي معلومِ قديم، به طور طبيعي و مستقيما از آن‌ها مشتق نشده بود. توضيح اينشتين از حقيقت جديد و معما گونه، بر بازنگري تصوير کلي جهان و تفسيري کاملا نو از زمان و مکان، و به طور خلاصه بر تفسيري عميق تر، عام تر و مشخص تر از کليت حقيقت هاي معلوم مبتني بود. نظريه نسبيت انقباض لورنتس را از اساسي ترين و عام ترين مفهوم هاي علم و از تحليل دقيق تر و صريح تر مفهوم هاي زمان و فضا استنتاج مي‌کند. خود لورنتس در اين باره مي‌گويد: « دست آورد اينشتين اين است که نخستين کسي است که اصل نسبيت را به مثابه يک قانون جهان شمول دقيق و صحيح فرمول بندي کرد.»
انديشه ي اساسي اينشتين در واقع ضرورت تصديق تجربي ساخته هاي منطقي است. هيچ مفهومي نمي تواند در سازگاري پيش از تجربي با واقعيت باشد بلکه بايد به استنتاج هايي بينجامد که بتوان آن‌ها را با تجربه تصديق کرد. حرکت مطلق را نمي توان اين گونه تاييد کرد. استنتاج هاي نظريه نسبيت از فرض هاي هوشمندانه ناشي نمي شوند بلکه به طور طبيعي از اصول عام پيروي مي‌کنند.
اينشتين مي‌نويسد هر مفهوم فقط به دليل ارتباط روشن و آشکار خود با پديده‌ها و نتيجتا با واقعيت فيزيکي، حقِ وجود دارد. در نظريه ي نسبيت مفهوم هايي چون هم زماني مطلق، سرعت مطلق، شتاب مطلق، و جز آن نفي شده اند، ‌چرا که هيچ ارتباط آشکاري با تجربه ندارند... لازم بود که هر مفهوم فيزيکي را طوري تعريف کرد که بتوان تصميم اصولي گرفت که آيا با واقعيت سازگاراست يا نه. »
مي توان گفت که بلوغ ذهني بسياري از کودکان و نوجوانان از جهتي تکرار تکامل تفکر انسان به طور کلي است: تفکرات عام درباره ي واقعيت فيزيکي با علايق پخته تر و مشخص تر دنبال مي‌شوند. اينشتين اين احساس نخستين نگاه به جهان را بدون اين اعتقاد بالغانه تجربه کرد که گويا مسئله هاي اساسي جهان همگي حل شده اند. اين احساس با کسب شناخت عميق تر يا رشد علايق جديد خاموش نشد. اينشتين در مسئله هاي حرکت غور کرد و به انديشه اي رسيد که به کودکي بشر تعلق داشت: انديشه ي باستاني نسبيت!
منبع:articlesinfa.blogfa.com
ارسال توسط کاربر محترم سايت : nooroz