فرهنگ امروز: تا پیش از دوران مدرن، فلسفه و فیزیک دو رشته یا شاخه جدا از یکدیگر نبودند، فیزیک یا طبیعیات، بخشی از پیکره کلی دانایی بشر درباره جهان هستی، معطوف به امور طبیعی بود و فیلسوفان در آثارشان بخشی را به آن اختصاص می‌دادند. در دوران جدید، با تمایز پیدا کردن روش‌شناسی علوم و تخصصی شدن رشته‌های مختلف، میان فلسفه و فیزیک هم فاصله افتاد، اگرچه این دو در بنیاد از یکدیگر جدا نیستند و هر دو به یک معنا کوشش در جهت تبیین و توضیح هستی هستند. در روزگار ما هم فیلسوفان فراوانی فیزیکدان هستند یا به مباحث تخصصی فیزیکی توجه می‌کنند، همچنان که شمار زیادی از فیزیکدان‌ها، به‌طور جدی به فعالیت فلسفی اشتغال دارند. فلسفه فیزیک از دل همین گفت‌وگوها و مباحث بر می‌آید. کتاب فلسفه فیزیک نوشته تیم مادلین، از سوی نشر ققنوس به تازگی به چاپ سوم رسیده است. به این مناسبت با رعنا سلیمی، پژوهشگر فیزیک گفت‌وگویی صورت دادیم که از نظر می‌گذرد. 

    در ابتدا بفرمایید فلسفه فیزیک یعنی چی؟
همان‌طور که خود تیم مادلین استاد فلسفه فیزیک در دانشگاه‌ نیویورک می‌گوید: در فیزیک ما فقط نباید ببینیم روابط و فرمول‌ها چیست و آنها را حفظ کنیم، باید ببینیم نظریه چه ساختاری دارد. چه چیزهایی را می‌خواهد به ما بگوید. دانش‌آموخته فیزیک خیلی با فرمول‌ها و ریاضیات سر و کار دارد و حتی خود فیزیکدانان هم بیشتر به سمت محاسبه سوق یافته‌اند. اما فیزیکدانان باید به این مساله نیز بپردازند که نظریه‌شان چه چیزی از هستی را آشکار می‌کند و ساختارش چیست. مثلا وقتی یک قطعه فلز گرم می‌شود و می‌خواهیم آن را سرد کنیم، برای کارگر ذوب ‌آهن فقط این مهم است که چگونه دمایش را کاهش دهد، مثلا با چه مقدار آب به دمای مطلوب می‌رسد، اما برای فیلسوف فیزیک مساله مهم این است که ماهیت این گرما چیست و چگونه منتقل می‌شود. آیا گرما نوعی سیال است؟آیا انرژی جنبشی است که بین مولکول‌ها حرکت می‌کند و منتقل می‌شود و به‌طور کلی برای فیلسوف فیزیک ماهیت گرما مهم است. اما فیزیکدان بسته به اینکه در چه موقعیتی باشد و بخواهد چه کار کند، ممکن است گاهی روی این تمرکز کند و گاهی روی آن. به هر حال مهم است که فیزیکدان علاوه بر اینکه محاسبات برایش اهمیت دارد، فلسفه و ماهیت گرما هم برایش اهمیت داشته باشد.
    پس ما در فلسفه فیزیک می‌خواهیم سراغ ماهیت، علت و چرایی بسیاری از فرمول‌ها و مباحثی برویم که از دوره دبیرستان خوانده‌ایم و یکسری فرمول حفظ کرده‌ایم و حتی بعضی‌ها در دوره دانشگاه نیز به این رویه ادامه دادند. تاریخچه علم فیزیک از چه زمانی شروع می‌شود و به چه دوره‌هایی تقسیم می‌شود؟
فیزیک از یونان باستان شکل می‌گیرد. ارسطو کتابی دارد به نام فیزیک یا فوسیس (واژه یونانی) به معنای طبیعت و شاید نظریات ارسطو هنوز هم برای خیلی از دانشجویان ناآشنا باشد. خیلی مهم است که آنها این نظریه‌ها را بدانند. مثلا ارسطو به جوهر یا ذات معتقد بود و می‌گفت سنگ خاصیت طبیعی‌اش این است که به سمت یک مرکز حرکت کند: مرکز جهان. خاک همین‌طور. ولی آب یا آتش تمایل دارند از مرکز دور شوند و به سمت بالا حرکت کنند. او جهان را به صورت یک کره محدود در نظر گرفته بود که مرکزی دارد و سنگ به سمت مرکز آن حرکت می‌کند و هوا و آتش از مرکز دور می‌شوند. سیارات و ستارگان در توصیف ارسطو نمی‌گنجیدند. به همین دلیل حول کره، دایره‌ای در نظر می‌گیرد و ماده‌ای به نام اثیر یا اتر تعریف می‌کند و می‌گوید این ماده دور زمین هم هست و سیارات و ستارگان در آن قرار دارند و دور زمین می‌چرخند. یعنی قوانین ارسطو به این صورت بوده که فیزیک حاکم بر زمین و تحت القمر با فیزیک حاکم بر ماورای قمر یا ستارگان و سیارات متفاوت بود. این اساس ساختار نظریه ارسطو بود. این ایده دو هزار سال تا آمدن نیوتن حکمرانی کرد.
    پس شما این‌طور تقسیم‌بندی می‌کنید: ابتدا فیزیک باستان، بعد فیزیک کلاسیک، یعنی چیزی که در دبیرستان می‌خوانیم.
بله، همه با فیزیک کلاسیک و قوانین نیوتن آشنا هستند: قانون اول، قانون دوم و قانون سوم. نیوتن کار بزرگی کرد. قوانین حرکت را فرموله کرد. قوانینی که به مدت دویست، سیصد سال حاکم بود تا اینکه انیشتین می‌آید. نیوتن قوانین حرکت را تعریف و فرموله می‌کند و فضا و زمان را مطلق می‌گیرد. می‌گوید، برخلاف فیزیک ارسطو، فضا بی‌انتها و نامحدود است. دارای تقارن است و هندسه اقلیدسی را برایش در نظر می‌گیرد. نیوتن این‌طور تصور می‌کند که زمان جریان داشته و خواهد داشت.یعنی مولفه فضا و زمان را از قوانین حرکت دور نگه می‌دارد. قوانین نیوتن بدون فضا و زمانش هم کامل هستند. 
    پس فیزیک قوانین نیوتن که به فضا و زمان مطلق می‌پردازد؛ عامل اصلی آن حرکت است و قوانین نیوتن حول حرکت شکل می‌گیرند، فیزیک کلاسیک است.
اعتقاد نیوتن به فضای مطلق و نامحدود به مباحثی در فلسفه می‌انجامد. این مباحث در آن زمان سرآغازی برای نامه‌نگاری‌های فلسفی معروف لایب نیتس و کلارک می‌شود. آنها بحث می‌کنند که فیزیک نیوتن تا چه حد قابل قبول است و اگر فضا از قبل وجود داشته خالق برای قرار دادن ماده در فضا چگونه دست به انتخاب می‌زند. پس می‌بینیم که فیزیک و فلسفه رابطه تنگاتنگی دارند. بعد از فیزیک کلاسیک به سمت فیزیک مدرن می‌رویم. اگر سیم‌پیچ ثابت باشد و آهن‌ربایی را داخل آن حرکت بدهیم، با اینکه آهن‌ربا ثابت باشد و سیم‌پیچ را حرکت بدهیم، این دو در واقع یک پدیده هستند و باید تبیین یکسانی داشته باشند. اما به دلیل ناسازگاری میان الکترومغناطیس و قوانین مکانیک نیوتن این دو تبیین یکسانی نداشتند و این مساله ذهن اینشتین را درگیر کرده بود. او اندیشید که این مساله را چگونه می‌توان حل کرد. عده‌ای تصور می‌کنند نسبیت را اینشتین مطرح کرد. اما قبل از آن گالیله نیز نسبیت را مطرح کرده بود. گالیله می‌گوید اگر یک کشتی ساکن و کشتی دیگری هم داشته باشیم که با حرکت ثابتی نسبت به اولی حرکت کند، تمام پدیده‌های فیزیکی مشاهده‌پذیر در هر دو کشتی یکسان هستند و حرکت کشتی متحرک احساس نمی‌شود. به این، نسبیت گالیله‌ای می‌گویند. اینشتین هم با توجه به همین مساله برایش سوال شده بود که چرا حرکت نسبی سیم‌پیچ و آهن‌ربا تبیین یکسانی ندارند و یک ناسازگاری بین الکترومغناطیس و مکانیک نیوتنی است. می‌گویند اینشتین گفته است که در زندگی‌اش بیش از هر چیزی به نور فکر کرده است. دغدغه‌اش همیشه نور و حرکت نور بوده و برای حل مساله این اصل را مطرح می‌کند: سرعت نور برای تمام ناظرها، چه آنها که با حرکت یکنواخت حرکت می‌کنند و چه آنها که ثابت هستند، یکسان است. سپس با استفاده از ثابت بودن سرعت نور، قوانین حرکت را برای دو ناظر ساکن و متحرک می‌نویسد و یکسری معادلات و تبدیلات لورنتس را به دست می‌آورد. این معادلات نشان می‌دهد که در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور اتساع زمان رخ می‌دهد و پدیده معروف دوقلوها را مطرح می‌کند. این نسبیت خاص اینشتین است و پس از آن نظریه نسبیت عامش را مطرح می‌کند. 
    نسبیت خاص و عام را توضیح می‌دهید؟
نسبیت خاص را توضیح دادم. نسبیت عام، نظریه‌ای درباره فضا، زمان و گرانش است. وقتی به اینشتین می‌گویند نظریه نسبیت عام را توضیح بدهد، می‌گوید: قبل از من می‌گفتند اگر شما ماده را بردارید فضا و زمان باقی می‌ماند، ولی من می‌گویم اگر ماده را بردارید چیزی باقی نمی‌ماند؛ یعنی ماده و فضا و زمان همه با هم هستند. 
    فیزیک رشته سختی است. زمان تحصیل بیشتر سرگرم حفظ کردن فرمول‌ها برای حل معادلات بوده‌ایم. این نگاه شما و نگاه کتاب جدید است و کمتر به آن پرداخته‌ایم. قبل از این کتاب دیگری در این زمینه بوده است؟
درباره نسبیت کتاب‌های زیادی هست، اما این کتاب خاص است. علاوه بر اینکه تیم مادلین کتاب را با نظریه‌های فیزیک باستان شروع کرده و پیش رفته، نوآوری هم کرده است. نظریه نسبیت را با توجه به ساختار هندسی و بدون تبدیلات و معادلات لورنتس توضیح داده است. دانش‌آموخته فیزیک که با معادلات لورنتس درگیر شده، ارزش کار تیم مادلین را بهتر درک می‌کند. تیم مادلین با این روش مساله دشوار و بحث‌برانگیز دوقلوها را به روشنی توضیح می‌دهد: بدون استفاده از فرمول، فقط با توجه ساختار هندسی فضا و دستگاه مختصات. دانشجوی فیزیک علاوه بر کتاب‌های درسی باید با اینگونه مباحث نیز آشنا شود. 
    به نظر می‌رسد فلسفه تحلیلی بر اساس همین نگاه علمی به فلسفه و بر اساس همین شکل از فلسفه است؟
البته من مطالعات فلسفی نداشته‌ام و نمی‌توانم دقیقا نظری بدهم، شاید همین‌طور باشد. اما باز هم در خصوص ارزش کار تیم مادلین توضیح بدهم؛ باید بگویم اگر کسی کار او را نگاه کند شاید یک سادگی در کارش ببیند: بیان مبحث دشوار نسبیت با این سادگی. اما این سادگی پایان کار است. در ادبیات هم با چنین چیزی مواجه هستیم. کسی هست ساده می‌نویسد، اما نوشته‌هایش مخاطب را جذب نمی‌کند. یک نفر هم هست که ساده می‌نویسد اما طرفداران زیادی دارد، چون برای رسیدن به این سادگی مراحلی را طی کرده و به اصطلاح به یک سادگی پایان کار رسیده است. مثل چیزی که شما در هایکوهای ژاپنی می‌بینید. این کتاب تیم مادلین نتیجه سال‌ها تلاش و زحمت است. شرکت در سمینارهای دانشگاه با حضور فیزیکدانان بزرگی مثل جان نورتون و جان ویلر.
    در این کتاب تا مبحث نسبیت مطرح شده است. در مقدمه کتاب دیدم که گویا کتاب جلد دومی هم دارد؟
بله، مادلین می‌خواست کتاب را در یک جلد منتشر کند، اما به دلیل حجم زیاد مطالب تصمیم گرفت آن را در دو جلد منتشر کند. جلد دوم درباره ماده و نظریه کوانتوم است. نظریه کوانتوم نظریه بسیار بزرگ و موفقی است. کوانتوم در زندگی ما همه جا حضور دارد و تکنولوژی را نیز در بر گرفته است. علاوه بر این به مفاهیم فلسفی نیز راه یافته است. 
    اتفاقا شاید مطرح شود که فیلسوفان ما فیزیک و فیزیکدانان ما فلسفه هم می‌دانستند. گویا تلاش آنها در جهت فهم جهان و فهم طبیعت بوده است. به خاطر همین فلسفه و فیزیک به کمک هم می‌آمدند. اما امروزه که فیزیک اینقدر پیشرفت کرده، شما یا دانش‌آموختگان فیزیک فکر می‌کنید که دیگر نیازی به فلسفه هست؟
من فکر می‌کنم باید بین فلسفه و علم تفاوت قائل شد. فلسفه دنبال معنا می‌گردد و علم دنبال چیستی. مثلا اگر کسی بیمار شود و سرطان بگیرد، علم پزشکی به ما می‌گوید که او فوت می‌کند و ما اندوهگین می‌شویم. می‌دانیم به لحاظ علمی دیگر نمی‌توان برای نجات این شخص کاری کرد، اما به دنبال این هستیم که بدانیم چرا این اتفاق می‌افتد. اینجاست که فلسفه به دادمان می‌رسد. در لحظاتی از زندگی ما به فلسفه نیاز داریم. امروزه می‌بینیم کتاب‌های فلسفی مخاطبان زیادی دارند، برای نمونه می توان به کتاب های تسلی بخشی‌های فلسفه یا فلسفه رواقی اشاره کرد و این امر خاص کشور ما نیست، این کتاب ها در همه جای دنیا مخاطبان زیادی دارند. البته اگر منظور فلسفه به معنای اخص آن باشد، اطلاع دقیقی ندارم. در هر حال، گرچه فیزیک، به ویژه با ظهور نظریه کوانتوم با مفاهیم فلسفی خیلی درگیر شده است، اما به اینگونه مباحث فلسفی نیاز داریم.
    این درگیری کجا شکل می‌گیرد؟
در نظریه نسبیت عام اینشتین به مبحث سیاه‌چاله‌ها می‌رسیم که اجرامی با گرانش بسیار قوی هستند. سیاهچاله یک نقطه تکینگی دارد که هیچ چیز حتی نور نیز نمی‌تواند از آن فرار کند. می‌گویند که شاید عالم از یک تکینگی از این نوع آغاز شده باشد. از یک انفجار بزرگ یا مِهبانگ. به این ترتیب فیزیک می‌تواند درباره آغاز پیدایش عالم و حیات نظر بدهد. در خود نظریه کوانتوم نیز مباحث فلسفی زیادی مطرح می‌شود.
    می‌توانید درباره فلسفه کوانتوم هم توضیحی بدهید؟
البته صحبت کردن در این زمینه کار ساده‌ای نیست، اما در حد توانم توضیح می‌دهم. نظریه کوانتوم با ماکس پلانک شروع می‌شود. آقای پلانک در 1875 پیانیست خوبی بود و به او می‌گویند در فیزیک دیگر کاری برای انجام دادن نمانده و بهتر است که موسیقی را دنبال کند. اما پلانک به خاطر علاقه زیادش به فیزیک، فیزیک را انتخاب می‌کند. با تحقیقات او روی تابش جسم سیاه، فیزیک کوانتوم متولد و آغاز می‌شود. مساله در کوانتوم این‌طور شروع می‌شود: از زمان نیوتن بحث بر سر این بوده که نور ذره است یا ماده. نیوتن معتقد بود که نور ذره است. هویگنس معتقد بود نور موج است. اما اینشتین می‌گوید نور به صورت ذره هم ساطع می‌شود و اسم فوتون را برای آن انتخاب می‌کند. از همین‌جا این دوگانگی شروع می‌شود. نور هم می‌تواند ذره باشد و هم موج. اینها دو چیز کاملا متفاوتند. تفاوت نظریه کوانتوم با تمام انقلاب‌های علمی‌ این است که نظریه کوانتوم کار یک نفر نیست. این نظریه کار جمعی از دانشمندان است: نیوتن، اینشتین، پلانک، دوبروی، ‌هایزنبرگ و غیره. پس از آن دوبروی می‌گوید اگر نور که انرژی است، می‌تواند هم موج و هم ذره باشد پس چرا ماده نتواند. پس ماده نیز باید هم موج باشد و هم ذره. باید این موضوع را بررسی کنیم. برای این کار آزمایش معروف دو شکاف را انجام می‌دهند. قبلا این آزمایش را برای نور انجام داده بودند. در این آزمایش نوری از دو شکاف نزدیک به هم عبور می‌کند، به خاطر خاصیت موجی، آن طرف روی پرده یکسری خطوط تیره و روشن تشکیل می‌دهد. اگر آنچه از شکاف‌ها عبور می‌دهیم فقط ذره باشد، یکسری نقاط گسسته می‌بینیم. یعنی همان ذرات عبوری را آن طرف می‌بینیم. اما با انجام این آزمایش برای الکترون دیدند عینا همان پدیده‌ای که برای نور اتفاق می‌افتد برای الکترون هم اتفاق می‌افتد. برای بررسی اینکه الکترون از کدام شکاف عبور کرده و چگونه خطوط تیره و روشن تشکیل می‌شود، به آن نور تاباندند اما با دخالت ناظر در این پدیده دیگر خطوط تیره و روشن دیده نمی‌شود! و حالت کوانتومی از بین می‌رود. بنابراین این مساله فلسفی مطرح شده آیا نگاه ناظر روی واقعیت تاثیر می‌گذارد؟ واقعیت چیست؟ نگاه ناظر به جهان؟ اعتقاد به تاثیر ناظر روی واقعیت همان معروف‌ترین تفسیر کپنهاگی نظریه کوانتوم است. پس از آن تفسیرهای دیگری از نظریه کوانتوم نیز مطرح شده است. 
    اگر به نظریه ارسطو برگردیم که به یک جوهر و ذات و حرکت خاصی می‌رسیم. نگاه نیوتن به مفهوم حرکت، در حقیقت محرک نامتحرکی را که ارسطو مطرح کرده بود، زیر سوال می‌برد. انگار پشت تمام نظریات فیزیکی یک ایده فلسفی وجود دارد. فلسفه فیزیک تلاش می‌کند به آن ایده دست پیدا کند: مجموعه ایده‌هایی که می‌تواند نظریه فیزیک را به وجود بیاورد و نتایجی که از آن نظریه دریافت می‌شود. درست است؟
بله درست است. در کوانتوم بحث‌های فلسفی زیادی هست. مثلا نظریه کوانتوم می‌گوید اگر دو ذره کوانتومی با هم برکنش داشته باشند همبسته می‌شوند و درهم‌تنیدگی کوانتومی ایجاد می‌شود. به این معنا که اگر بعدا این دو ذره از هم جدا شوند، چنانچه کاری روی یکی از این ذرات انجام دهید، تاثیرش روی ذره دیگر آنا منتقل می‌شود، حتی اگر این دو ذره سال‌های نوری از هم دور شده باشند. اینگونه تاثیرپذیری را کنش از دور گویند. درهم‌تنیدگی کوانتومی سرآغازی برای رمزنویسی کوانتومی‌است.با استفاده از آن دو نفر می‌توانند ارتباط برقرار کنند بی‌آنکه نفر سومی بتواند مکالمات آنها را شنود کند. دخالت نفر سوم مانند دخالت ناظر در آزمایش دو شکاف است که حالت کوانتومی از بین می‌رود. رمزنویسی کوانتومی از مباحث روز دنیاست و تحقیقات زیادی روی آن در حال انجام است.

وقتی به اینشتین می‌گویند نظریه نسبیت عام را توضیح بدهد، می‌گوید: قبل از من می‌گفتند اگر شما ماده را بردارید فضا و زمان باقی می‌ماند، ولی من می‌گویم اگر ماده را بردارید چیزی باقی نمی‌ماند؛ یعنی ماده و فضا و زمان همه با هم هستند.

گالیله می‌گوید اگر یک کشتی ساکن و کشتی دیگری هم داشته باشیم که با حرکت ثابتی نسبت به اولی حرکت کند، تمام پدیده‌های فیزیکی مشاهده‌پذیر در هر دو کشتی یکسان هستند و حرکت کشتی متحرک احساس نمی‌شود. به این، نسبیت گالیله‌ای می‌گویند.

در فیزیک ما فقط نباید ببینیم روابط و فرمول‌ها چیست و آنها را حفظ کنیم، باید ببینیم نظریه چه ساختاری دارد. چه چیزهایی را می‌خواهد به ما بگوید. دانش‌آموخته فیزیک خیلی با فرمول‌ها و ریاضیات سر و کار دارد و حتی خود فیزیکدانان هم بیشتر به سمت محاسبه سوق یافته‌اند. اما فیزیکدانان باید به این مساله نیز بپردازند که نظریه‌شان چه چیزی از هستی را آشکار می‌کند و ساختارش چیست.