راه دانش: نیوتون و خرد / علم و دانش چگونه کار می‌کند؟

نسخهٔ شنیداری را در اسپاتیفای، انکر، کست‌باکس، اپل پادکستس، گوگل پادکست و تلگرام هم می‌توانید بشنوید. نسخهٔ شنیداری علاوه بر نوشتار زیر، چند مطلب خودمانی اضافه‌تر نیز دارد و متن زیر را با توضیحات بیشتری ارائه داده است. اگر حس کردید که فهم متن زیر برایتان دشوار است، نسخهٔ صوتی برای شماست.

پیش‌گفتار

نیوتون بزرگ‌ترین دانشمندی بوده که بشریت تا به حال دیده، ولی ما معمولاً اطلاع چندانی از نیوتون نداریم. اگر خیلی هنر کنیم می‌گوییم که نیوتون قوانین سه‌گانه و قانون گرانش عمومی را مطرح کرده. ولی آیا نیوتون تنها به سه قانون و یک فرمول ختم می‌شود؟

یکی از بزرگ‌ترین مباحث مربوط در روش‌شناسی (اپیستمولوژی) فلسفهٔ علم، بحث مفهوم خرد است. در این قسمت سعی داریم تا به دگرگونی مفهوم خرد بپردازیم.

(منبع اصلی این قسمت از رادیو می، کتاب «فلسفهٔ روشن‌گری» اثر ارنست کاسیرر با ترجمهٔ یدالله موقن است.)

قرن خرد و فلسفه

قرن هفدهم میلادی وظیفهٔ اصلی فلسفه را در بنانهادن «نظام فلسفی» می‌دید و مهم‌ترین فیلسوف قرن 17 رنه دکارت بود. انقلاب شناختی دکارت نقطهٔ پایان رنسانس و آغاز روشن‌گری (enlightenment) شناخته می‌شود. دکارت با بیان کردن شک کارتزینی و «می‌اندیشم پس هستم» فاز جدیدی را در فلسفه آغاز کرد. (و ما توضیحات بیشتر و کامل‌تر را در قسمت نخست رادیو می با عنوان «سنت و مدرنیته: تاریخ و مفهوم روشن‌فکری» آورده‌ایم.) اما چیزی که در این قسمت از رادیو می به آن می‌پردازیم، فلسفهٔ مکانیکی دکارت است.

فلسفهٔ مکانیکی دکارت به این معناست که هستیِ اطراف ما، سیستمی مکانیکی و بزرگ است که می‌توان آن را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرد، درست مثل یک ساعت. همان‌طور که ساعت از مجموعهٔ چرخ‌دنده‌ها و قطعات ساخته شده، هستی نیز از واحدهای کوچک‌تری ساخته شده. نکتهٔ اساسی‌ای که دکارت به آن باور داشت این بود: ما می‌توانیم هر پدیده‌ای را با یک سری اصول موضوعه در ریاضیات توضیح دهیم.

به عبارت بهتر و ساده‌تر، دسته‌ای از مفاهیم هستند که پایه و اساس همهٔ مطالب دیگر در علم‌اند و می‌توان همهٔ مسائل هستی را به کمک ریاضیات توضیح داد. یعنی هر حکمی که از مسائل پایه‌ای به دست می‌آوریم، فرض‌ مطلب دیگری است که می‌خواهیم اثباتش کنیم. و اگر به کشف جدیدی برسیم، این کشف‌ها حتماً از فرض‌های ابتدایی ما تبعیت می‌کنند. در واقع مدل دکارتیِ خرد همانند یک درخت است که دکارت ریشهٔ این درخت را متافیزیک می‌نامد و معتقد است هر بحث دیگری در حوزهٔ دانش، از شاخ‌و‌برگ‌های این درخت‌اند که از طریق استدلال استنتاجی (قیاسی) به دست می‌آیند.

مفهوم خرد در قرن 17 این‌شکلی بود. دانش در این قرن بر پایهٔ «حقایق جاویدان» بوده، و نه تنها دکارت، که فلاسفهٔ دیگری مانند اسپینوزا و مالبرانش و لایب‌نیتس هم چنین نظام‌هایی داشتند. «حقایق جاویدان» یعنی قلمرو حقایقی که بین ذهن انسان و خدا مشترک است. در واقع خرد حاصل جمع «تصورات فطری» است. چنین مدل‌هایی به موفقیت چندانی نرسیدند و در توضیح دادن بسیاری از مسائل به مشکل برخوردند. دکارت معتقد بود که می‌توان تمام معماهای هستی را به کمک هندسه و ریاضیات حل کرد.

قرن 18 که به قرن خرد و قرن فلسفه شهرت دارد، چنین تصوری را نمی‌پذیرد و تلاش دارد تا مفهوم جدیدی از حقیقت و فلسفه را تبیین کرده و این دو را انعطاف‌پذیرتر و ملموس‌تر کند. قرن 18 به دنبال ایجاد نظامی سیستماتیک در فلسفه نیست. و عمده تلاش در این راستا توسط آیزاک نیوتون صورت گرفته.

خرد و نیوتون

نیوتون در کتاب استدلال در فلسفه گفته‌های دکارت را به چالش می‌کشد و در آن به جای نظامی تماماً قیاسی (یعنی هر چیزی از استدلال استنتاجی و داده‌های پیشین استخراج می‌شود)، نظامی تحلیلی را معرفی کرد. در روش دکارتیِ خرد، ما از اصول به پدیدارها می‌رسیدیم، یعنی تلاشمان این بود که با ترکیب داده‌های قبلیمان (که انتهایشان به یک سری اصول ثابت ریاضی می‌رسید) مطالب جدید را کشف بکنیم. این روش یک ایراد اساسی و بزرگ داشت، ما در این روش، ما به خاطر علاقهٔ شدیدی که به سیستماتیک بودن هستی داریم، اصول را تا مرتبهٔ یک دگم بالا می‌بریم. چنین چیزی با ماهیت مدرنیته سازگار نیست.

در روش تحلیلی نیوتون، به جای آغاز دسته‌ای از اصول موضوعه و مفاهیم کلی و استدلال استنتاجی برای شناخت امر واقعی استفاده نمی‌کند، بلکه در خلاف این جهت حرکت می‌کند. در روش تحلیلیِ نیوتون، پدیدارها، همان یافته‌های تجربی و هدف یافتن اصول است. در فلسفهٔ روشن‌گری آمده:

گرچه ممکن است که آن اصول از دیدگاه طبیعت مقدم برا پدیدارها باشند؛ ولی از نظر ما پدیدارها همواره مقدم بر اصول‌اند. از این رو روشِ پژوهشِ راستین برای فیزیک هرگز نمی‌تواند روش پژوهشی باشد که مبدأ آن اصول از پیش دل‌بخواه باشند و نیز نمی‌تواند روش پژوهشی باشد که با فرضیه‌ای آغاز می‌کند و با گسترش کاملش نتایج پوشیده در آن را بیرون می‌کشد. چنین فرضیه‌هایی را می‌توانیم ابداع کنیم و هر طور که بخواهیم آن‌ها را جرح و تعدیل نماییم، چون از نظر منطقی هر فرضیه‌ای به اندازهٔ فرضیهٔ دیگری معتبر است.

به همین علت، روش تحلیلی نیوتون از مفاهیمِ ازپیش‌تعیین‌شده به پدیدارها نمی‌رسد، بلکه از پدیدارها آغاز می‌کند و تلاش می‌کند به اصول دست یابد. در چنین روشی مشاهده مادهٔ خام اولیهٔ ماست برای رسیدن به دانش. روشِ دکارتی، نظامی بسته بود. [یعنی محدود بود و جایی برای رشد نداشت.] ولی روش تحلیل چنین خاصیتی ندارد و همواره جا برای رشد بیشتر و تکامل دارد. نیوتون خودش نیز در آثار علمی‌اش از چنین روشی تبعیت کرده.

برای مثال نیوتون مشاهده کرد که گرانش بین دو جسم با جرم‌های آن دو جسم نسبت مستقیم و با مربع فاصلهٔ آن دو جسم نسبت عکس دارد. و از این مشاهدات رابطهٔ گرانش عمومی را استخراج کرد. ولی نیوتون در هیچ جایی به منشاء گرانش اشاره‌ای نکرده. به عبارت بهتر نیوتون رابطه‌ای برای محاسبهٔ اندازهٔ گرانش یافت، اما علت ایجاد گرانش را کشف نکرد و صرفاً به گفتن جملهٔ «تحقیقات بیشتری در این زمینه نیاز است» اتکا کرد. منشاء گرانش سال‌ها بعد توسط نسبیت اِینشْتِین (که در ایران به اشتباه اَنیشتَین تلفظ می‌شود) کشف شد. اینشتین با ریاضیات نشان داد که گرانش یک نیرو نیست، بلکه حاصل خمیدگی فضا-زمان است. اجسام سنگین‌تر فضا-زمان را بیشتر خم می‌کنند و به همین علت گرانش شدید‌تری ایجاد می‌کنند. هم اینشتین هم نیوتون از روش تحلیلی برای تشریح پدیده‌ها استفاده کردند و چنین پیشرفتی با روش دکارتی امکان‌پذیر نبود. [برای درک بهتر این قضیه می‌توانید فیلم Interstellar از نولان را تماشا کنید!]

فیزیک پس از نیوتون

نیوتون توانست با افزودن دستگاه حساب دیفرانسیل و انتگرال (که توسط لایب‌نیتس ابداع شده بود) به یافته‌های فیزیکی کپلر و گالیله، قوانین سه‌گانه نیوتون را معرفی کند که پایهٔ ایجاد بسیاری از علوم مانند مکانیک، الکترومغناطیس، اپتیک و... شد. ولی در اوایل قرن بیستم، دسته‌ای از مشاهدات ما به کمک فیزیک نیوتونی توجیه نشدند، مانند آزمایش دو شکاف. چنین مشاهداتی به ایجاد مکانیک کوانتوم انجامید. هرچند مکانیک نیوتونی و قوانین سه‌گانه از توجیه مکانیک کوانتوم ناتوان بودند، ولی روشی که دانشمندان در کشفیات مربوط به مکانیک کوانتوم استفاده کردند همان روش تحلیلی نیوتون بود. مکانیک کوانتوم با یک سری اصول آغاز نشد، بلکه با دسته‌ای مشاهدات آغاز شد. این مشاهدات در انتها به معادلات شرودینگر رسید. کامل‌ترین مدل اتمی‌ای که داریم مدل کوانتومی است.

متاسفانه بسیاری از افراد در تشریح کوانتوم می‌گویند که «مکانیک نیوتونی غلط است و مکانیک کوانتوم کامل‌تر.» این جمله درست نیست. مدل نیوتونی اشتباه نیست، بلکه نتوانست کوانتوم را توجیه کند. ما در مهندسی از روابط نیوتون استفاده می‌کنیم. کوانتوم ریاضیات مخصوص خودش را دارد و از مکانیک نیوتونی استنتاج نشده.

نظریهٔ رشته‌ها (String Theory) هم وضعیت مشابهی دارد. ما گفتیم که اینشتین (و نه انیشتین!) توانست گرانش را به کمک خم‌کردن معادلات فضا-زمان توجیه کند. ما علاوه بر گرانش، نیروهای دیگری هم داریم (هسته‌ای قوی، ضعیف و الکترومغناطیس) و جز فضا و زمان بعد دیگری برای خم کردن نداریم! نظریهٔ رشته‌ها جهان را نه به صورت چهاربعدی، که به صورت یازده‌بعدی در نظر می‌گیرد و به کمک دستگاه ریاضی مخصوص خودش که ریمان نام دارد، تشریح می‌شود. دستگاه ریاضی ریمان همانند دستگاه ریاضی‌ای که دکارت در ذهن داشت نیست و برای مثال در آن مجموع همهٔ اعداد طبیعی (تا بی‌نهایت) برابر با منفیِ یکْ دوازدهم است! بله! درست شنیدید! منفیِ یک دوازدهم!

این قسمت سعی ندارد تا فیزیک مدرن را پوشش دهد، تنها چیزی که برای این قسمت اهمیت دارد این است: روشِ علم تحلیل است. و گرچه در این بخش با استفاده از فیزیک به تشریح روش تحلیل پرداختیم، ولی این روش تنها محدود به فیزیک نیست و می‌تواند به سایر رشته‌ها نیز تعمیم داده شود. روشن‌گری روش تحلیلی را برای فیزیک می‌پذیرد و سعی می‌کند آن را تعمیم دهد.

مفهوم خرد در روشن‌گری

دیدیم که دکارت تلاش می‌کرد با استفاده از یک سری اصول موضوعه به جای متافیزیک تمام پدیده‌های هستی را توجیه کند، که نتوانست. روش نیوتون درک ما از خرد را دگرگون کرد. در کتاب فلسفهٔ روشن‌گری آمده:

خرد دیگر حاصل‌جمع «تصورات فطری» نیست که از پیش از تجربه به انسان ارزانی شده باشد و ذات مطلق اشیاء را آشکار کند. سدهٔ هجدهم به خرد بیشتر به مثابهٔ یک امر اکتسابی می‌نگرد تا به منزلهٔ یک میراث. خرد خزانهٔ ذهن نیست که حقیقت همچون سکه‌ای در آن ذخیره شده باشد، بلکه نیروی عقلیِ اصلیست که ما را در کشف و تعیین حقیقت راهنمایی می‌کند. همین تعیینِ حقیقت، هسته و پیش‌فرض لازم برای هرگونه یقین واقعی‌ست. سدهٔ هجدهم خرد را به همین معنی درک می‌کند، نه به منزلهٔ پیکری استوار از علم و اصول و حقایق؛ و آن را نوعی انرژی یا نیرو می‌داند که تنها در تاثیرات و کارکردهایش فهم‌پذیر است.

به زبان ساده‌تر، دانشمندان هدفی بنیادین برای دانش ندارند، ولی نمی‌توانند از نیرویش بگریزند و احساس می‌کنند که تنها در سایهٔ علم و دانش است که می‌توانیم آینده‌ای نو و بهتر برای نوع بشر داشته باشیم.

اما هرچقدر هم که دانش و خرد برای ما عزیز باشند، کامل نیستند. محدودیت‌های خرد بشری چیست؟‌ آیا می‌توان هر چیزی را به کمک فهم بشری یافت؟ فاهمهٔ بشری چگونه کار می‌کند؟ این موضوع قسمت‌های بعدی رادیو می در سری راه دانش خواهد بود. این قسمت تلاش داشت تا شما را با نیوتون و روش تحلیلی در علم آشنا کند.