بزرگترین فروشگاه فروش محصولات الکترونیکی در الکترونیک110ایسام

اعماق ماده

بخش سوم

نوشته : بيان سيزو

برخي افراد تصور ميكردند كه اجسام ـ ذرات همانند آجر و سنگ هستند و حوزه ها مانند سيمان. و كائنات از چسبيدن اين دو به يكديگر ساخته شده است. بدين طريق، جداگانه بودن (انقطاع) در اجسام تبارز مي يافت و تداوم در حوزه ها، اما اين دو اساسا و مطلقا جدا و بي ارتباط با هم باقي مي ماندند. وحدت بين جدائي و تداوم ساختار مادي بعنوان يك پيوند خارجي ميان دو شكل كاملا متفاوت از اشكال مادي باقي مي ماند. اين كماكان دواليسم در برخورد به مسئله ساختار مادي است. اين تعبير، "اينشتين" را قانع نكرد. او كوشيد از ميدان، از اين نوع شكل مادي، براي وحدت بخشيدن به دنيا استفاده كند. او يك "ميدان وحدت يافته" ساخت كه همه چيز را در بر ميگرفت و يك "تصوير جهاني ميدان" را ترسيم ميكرد.

اين در مقايسه با تصوير جهاني اتمها كه توسط نيوتون مطرح شده بود، جنبه تداوم ماده را منعكس ميكرد. اما ميدان نيز نميتواند حد كمال شناخت بشر از ساختار مادي باشد. "ميدان وحدت يافته" انيشتين نه فقط بيرحمانه ميخواهد اجسام را در ميدان منحل كند، اجسام ـ ذرات را به "اجزائي از ميدان" تقليل دهد، بلكه بيرحمانه ميخواهد همه چيز را "متحد كند." بدين طريق، ميدان به چيزي شبيه آتش، آب يا هواي انسان باستان تبديل ميشود. يعني بار ديگر پديده اي بعنوان سرمنشاء مطلقا تقسيم ناپذير همه چيز ارائه ميشود.

هنگاميكه اين ميدان وحدت يافته را تشخيص داديد، ديگر ميتوانيد همه چيز از كائنات گرفته تا ذرات را بفهميد و به حقيقت نهائي دست يابيد. بدين ترتيب، اينشتين نيز به بيراهه اي گام نهاد كه نيوتون با تئوري خود در باب اتم بدان كشيده شده بود.

در چند ساله پاياني قرن نوزدهم، دروازه اتم گشوده شد. انسان عميقا در مورد اسرار اتم تحقيق كرد. روشن شد كه اتم يك نوع شيئي مطلق نيست، درون آن نيز ذرات و ميدانها وجود دارند، يك دنياي ديگر. انسان نخست الكترون را يافت. اين نخستين جايگاه دنياي اتمي بود كه انسان شناخت. بعدا كشف شد كه در مركز اتم يك هسته سخت وجود دارد كه شامل بيش از 59ر99 درصد از جرم اتم است اما فقط چند كوادريليون حجم اتمي را در برميگيرد. اين هسته اتم است. هسته اتم حامل بار مثبت است و الكترون حامل بار منفي. بين اينها يك ميدان الكتريكي موجود است كه اين دو را بهم پيوند ميدهد.

افراد بر اين مبنا يك سيستم سيارات را در مورد اتم ارائه دادند. هسته اتم نظير خورشيد است، و الكترونها مانند سيارات كه هسته را در مسير مدارهاي معين از طريق عمل ميدان الكترومغناطيس دور ميزنند. درست مثل سيارات كه خورشيد را از طريق عمل ميدان جاذبه دور ميزنند. "يك غبار، يك دنيا"، يك اتم بسيار كوچك در يك منظومه شمسي كوچك. بعدها اين نيز كشف شد كه هسته اتم هم چيزي مطلقا جداگانه و تقسيم ناپذير نيست. درون هسته اتم، نوترون ها و پروتونها وجود دارند كه توسط نيروي قدرتمند (عمل متقابل ميدان "مزون" ) محكم به يكديگر پيوسته اند.چگونه ممكنست اجسام مطلق (مطلقا يكپارچه) وجود داشته باشند؟ درون اجسام "يكپارچه"، باز هم اجسام و ميدان هاي بيشتري وجود دارند.

درون ساختار مادي، اجسام و ميدانها بهم مرتبطند، در هم تداخل ميكنند، در هم منتشر ميشوند و بهم وابسته اند. براي نمونه اتم هيدروژن را در نظر بگيريم. قطر آن حدودا 10 سانتيمتر به قوه 8 - است. اما قطر هسته آن فقط 10 سانتيمتر به قوه 13 - است. يعني 100 هزار بار كوچكتر. يعني اجسام يك اتم بروي هم (هسته اتمي و الكترون) فقط يك هزار تريليونيم كل حجم آن را شامل ميشود. بقيه اين حجم گسترده تماما ميدان الكترومغناطيسي و ميدان جاذبه است. براي تشبيه، اگر يك اتم هيدروژن را به اندازه يك سالن بزرگ كنيم، هسته اتم مثل يك دانه كنجد در وسط سالن خواهد بود و الكترون مثل يك ذره غبار كه بموازات ديوار در هوا ميچرخد. چگونه چنين اتمي ميتواند "يكپارچه" باشد؟

پروتون و نوترون درون هسته نيز فقط يك چند دهم كل حجم هسته را شامل ميشوند و بقيه را ميدان الكترومغناطيسي، ميدان جاذبه و ميدان مزون پر كرده است. چگونه اين را ميتوان يك جسم (محكم) به حساب آورد؟ و اين موجذره هاي بسيار درون اتم نيز خود به دو گروه تقسيم ميشوند: "هادرون" ها (گروه سنگين) و "لپتون" ها (گروه سبك). اينها حكم آجر و سنگ را دارند. بعلاوه ميدان هاي مزون و ميدانهاي فوتون هم هستند كه نقش سيمان را بازي ميكنند.

تخالف جداگانه بودن (انقطاع) و تداوم عميقا در داخل اتم نفوذ دارد. انگلس ميگويد: "ديالكتيك هيچگونه خطوط سخت و سريع، هيچ چيز غيرمشروط، هيچ "يا اين، يا آن" عموما معتبر را نمي شناسد." (ديالكتيك طبيعت) ذرات و ميدان ها از هم متفاوت و بهم مرتبطند. در اينجا تداوم درون انقطاع وجود دارد. يك جسم (يكپارچه)، "يكپارچه" نيست. مهم نيست كه آجرها چقدر سخت باشند. حتي درون يك قطعه آهن هم فضاي خالي وجود دارد. بعلاوه، انقطاع نيز درون تداوم وجود دارد. درون سيمان نيز ذرات موجودند. (مقولات) ذره و ميدان فقط اسامي عامي است كه منطبق بر سطح معيني از تكامل علم بوده و محصول مرحله معيني از شناخت انسان از ساختار مادي است. تكامل علم در حال نفوذ به رده هاي عميقتر اشكال مادي است. اين تكامل بيش از پيش روشن ميكند كه آنها ( "يا اين، يا آن" نبوده، بلكه) "هر دو" هستند و خطوط سخت و سريع در كار نيست.

ماجراهاي عرصه كوچك : رفتار عجيب موجذره

ذرات و امواج

تكامل بيشتر علوم نشان ميدهد كه ساكنان دنياي اتمي ـ موجذرات ـ خود هم جداگانه (مشخص) اند و هم ادامه دار. "اشياء فقط در حركت است كه چگونگي خود را آشكار ميسازند." (نامه انگلس به ماركس، 30 مه 1873) و موجذرات دقيقا در حركت است كه خود را هم بمثابه ذرات بنمايش ميگذارند و هم بمثابه امواج.

نور چيست؟ بشر در قرن نوزدهم فكر ميكرد كه نور فقط يك موج الكترومغناطيسي است. اما برخي آزمايشات در اواخر قرن 19 نشان داد كه انرژي امواج الكترومغناطيسي نه بشكل مداوم، بلكه بشكل پرشي (يعني يكي يكي) تشعشع مي يابد. درست همانطور كه هنگام خريد اجناس و پرداخت پول، سكه اي وجود دارد كه كوچكترين واحد محسوب ميشود و ديگر قابل تقسيم نيست، بهنگام تشعشع يا جذب انرژي توسط پديده ها نيز كوچكترين واحد انرژي موجودست كه ديگر قابل تقسيم نيست. اين واحد را يك "كوانتوم انرژي" يا فقط "كوانتوم" مي نامند. كميت انرژي، مشخص است. معنايش اينست كه جسم در حال حركت (در برگيرنده انرژي) نيز يك ذره مشخص است كه يك "فوتون" خوانده ميشود.

نور نه فقط بمثابه موج، كه بمنزله ذره هم وجود دارد. از طرف ديگر، بعدا كشف شد كه ذرات نيز داراي موج (ويژگيها) هستند. امواج الكترون، امواج نوترون، امواج فوتون وجود دارند. ذرات فقط مثل "كوه يخ و قطرات باران" نبوده بلكه نظير "ابر متحرك و آب جاري" نيز هستند. يك شعاع الكتروني، نظير يك شعاع نوري، هنگام عبور از يك سوراخ كوچك، يك ميدان انكسار موج وار نيز ايجاد ميكند. مضافا اين امر نشان ميدهد كه الكترون نه فقط يك ذره، بلكه يك موج هم هست. خلاصه آنكه موجذرات، خواه الكترونها و خواه فوتونها، يا بقولي آجر يا سيمان، همگي شبيه "هنرپيشه اي هستند كه دو نقش ايفاء ميكند." همگي آنها هم جداگانه اند و هم ادامه دار، و هر دو هم بمثابه ذره موجوديت دارند و هم موج. واقعا اينطور است كه: "درون ذره، موج است و درون موج، ذره."

با اين وجود، كار علم صرفا تشخيص دوگانه بودن اشياء ريز (ميكرو) بمثابه موج و ذره نيست. علم بايد اين امر را "مورد بررسي قرار دهد كه اضداد چگونه ميتوانند وجود داشته باشند و چگونه مشخص (ويژه) هستند (چگونه به چيزي ويژه تبديل ميشوند) " (لنين، يادداشتهاي فلسفي، جلد 38 مجموعه آثار) و بررسي كند كه اين دوگانگي چگونه در ساختار مشخص اشياء ريز "جاي ميگيرد."

اين كار دشواري است. اگر امواج، لرزه هاي ميداني بوده و ذرات، توده "گلوله" هائي است كه مستقيما از يك پديده شليك شده، چگونه اين دو ميتوانند متحد باشند؟ برخي گفتند كه در تحليل نهائي، يك موج وجود دارد. امواج گوناگون متعدد با هم تداخل ميكنند، يك تاج موج با تاجي ديگر منطبق ميشود و يكديگر را تقويت ميكنند. اگر تاج هاي متعدد امواج در يك نقطه تمركز يابند، يك "بسته موجي" را تشكيل داده و به يك ذره تبديل ميشوند. اما اين بسته موجي بسيار بي ثبات بوده و خيلي ساده از ميان ميرود و نميتواند خصلت ذره اي خود را حفظ كند. برخي افراد هم ميگفتند كه در تحليل نهائي يك ذره وجود دارد. ذرات در پروسه حركت بالا و پايين ميروند. يكي ديگري را ميكشد و لرزه ها را شكل ميدهد، و لرزه ها بشكل موج انتشار مي يابند.

اين درست مثل سفر در كوه و كمر است. اتوموبيل در مسيري موج وار حركت ميكند. اين در واقع همان ديدگاه قديمي مكتب كلاسيك در باب ذرات است. اين ديدگاه نميتواند سئوال قديمي انكسار و تداخل نور را حل كند. مكتب كپنهاك به رهبري "بوهر" يك توضيح جديد از دوگانگي اشياء ريز بمثابه هم ذره و هم موج ارائه داد. به عقيده آنها يك جسم ريز بمثابه يك چيز جداگانه، يك ذره است. اما وقتيكه بطور پياپي تحت شرايط مشابهي ظاهر شود، در بعضي نقاط بيشتر و در بعضي نقاط كمتر بنظر مي آيد. غلظت آن در نقاط گوناگون به شكل متفاوتي توزيع ميشود، قله ها و دره ها را در جاهاي مختلف شكل ميدهد، و درست مثل يك موج است. اين را يك "موج احتمالي" مي نامند.

اگر ما الكترونها را دانه دانه از يك سوراخ ريز عبور دهيم و بر يك صفحه تصويرشان كنيم، در ابتدا فقط ميتوانيم آنها را يكي پس از ديگري به صورت نقاط پراكنده ببينيم. الكترونها به اينجا و آنجا اصابت ميكنند، و خود را بسيار "آزاد" جلوه ميدهند. اما وقتي تعداد كل الكترونهائي كه از سوراخ ريز ميگذرند را بسيار زياد كنيم، حلقه هاي متحدالمركز متناوبا سايه روشن ظاهر ميشوند. نواحي تاريك نشانگر نقاطي است كه الكترونهاي كمتري اصابت كرده، و نواحي روشن نشانه اصابت الكترونهاي بيشتر است. تا جائي كه به يك الكترون جداگانه مربوط ميشود، معين نيست كه چه مسيري را در پيش ميگيرد و به كجا اصابت ميكند. ما فقط ميتوانيم از احتمال اصابت آن به يك نقطه معين صحبت كنيم. در كل ناحيه اي كه الكترون ميتواند به آنجا اصابت كند، يك توزيع احتمالات ادامه دار عادي شكل گرفته است، يعني يك "ميدان احتمالات".

بنابراين، وحدت بين خصلت ذره اي و موجي يك الكترون در واقع در وحدت بين خصلت ذره اي آن و توزيع احتمالاتي كه در حركت بنمايش ميگذارد نهفته است. موج الكتروني با موج نوري (فوتون) فرق ميكند. اين نوع ويژه ديگري از موج است، يعني "موجي" كه توسط احتمالات ذره اي كه در نقاط مختلف حركت ميكند شكل گرفته است. بر مبناي اين توضيح: درون يك اتم، همانند حلقه هاي يك الكترون حول هسته اتم، نميتواند يك مدار و جايگاه دقيق وجود داشته باشد. الكترون ميتواند اينجا باشد و نباشد. اصل مسئله فقط اينست كه الكترون درون يك "ابر الكتروني" جاي گرفته و هيچ راهي براي مشخص كردن محل دقيق آن وجود ندارد. امواج احتمالات نشان ميدهد كه بين ذرات جداگانه همچنان ارتباطاتي موجود است. اينها نشانگر تداوم بين ذرات از طريق امواج احتمالات است. اين بازتاب تضاد موجذرات است كه هم جداگانه اند و هم ادامه دار. بنظر مي آيد كه جداگانه و ادامه دارند، و نه جداگانه اند و نه ادامه دار. اين شامل جداگانه بودن درون تداوم و تداوم درون جداگانه بودن است.

چرا چنين تضادي در كار است؟ اين را فقط از طريق ساختار دروني موجذرات ميتوان توضيح داد. زيرا كماكان سطوح ساختاري عميقتري زير موجذرات وجود دارند كه خود ميتوانند باز هم تقسيم شوند. با اين وجود، به اعتقاد مكتب كپنهاگ اين نوع ارتباط، "انتخابي آزادانه" بر مبناي اراده آزادانه خويش بوده و هيچگونه تصادفي در كار نيست. الكترونها هيچ ردي از رفت و آمد بر جاي نميگذارند، بلكه فقط بر "صفحه نوراني" با هم ظاهر ميشوند. و تا آنجا كه به علت اصابت يك الكترون با يك نقطه خاص بر صفحه نوراني مربوط ميشود، هيچگونه نشانه اي وجود ندارد كه بتوانيم آن را رديابي كنيم، هيچ شاخصي وجود ندارد كه به ما اجازه پيش بيني بدهد. هيچ پديده ماقبل و مابعدي وجود ندارد كه بتوانيم درباره اش فكر كنيم. آدم فقط ميتواند از انواع مختلف "ابزار" استفاده كند تا موجذرات خود را در برخي آزمايشات بمثابه ذره، و در برخي ديگر بمنزله موج بروز دهند. و اينها دو جنبه دافع يكديگر و مكمل هم هستند كه "تصويري از دنياي مكمل ها" را تشكيل ميدهند.

معنايش اينست كه ماده خود را اينجا بمثابه ذره و آنجا بمثابه موج بروز ميدهد. امروز ذره است و فردا حوزه. هر يك از اين دو جنبه متناوبا برجسته ميشود. يكي بدون ديگري كاري از پيش نميبرد. نيوتون ميگفت كه در دنيا فقط ذرات وجود دارند. اينشتين ميگفت كه در دنيا فقط حوزه ها وجود دارند. مكتب كپنهاگ ميگفت كه نيمي از دنيا از ذره تشكيل شده و نيمي ديگر از حوزه. نيمي منقطع است و نيمي ادامه دار. و اين دو نيمه بسادگي با يكديگر همراه شده اند "دو در يك تركيب شده است" مسئله بي كم و كاست همين است.

چنين نتيجه اي از كجا برميخيزد؟ به گفته "هايزنبرگ": "درست همانگونه كه آرزوي يونانيان بود، ديگر ما تنها جسم اوليه كه واقعا موجوديت دارد را پيدا كرديم." اين جسم، كوانتوم انرژي است يعني "ذره اوليه" كه "كوچكترين واحد غير قابل تقسيم هر ماده اي است." (سئوالات فلسفي مربوط به فيزيك هسته اي، 1948) اين كوانتوم، حد نهائي تحليل را تعيين ميكند. بشر درون اين محدوده ميتواند يك كميت معين را دقيقا اندازه گيري كند. ميتواند به هزار و يك طريق مناسبات گوناگون خارج "كوانتوم" را مورد بررسي قرار دهد، اما بمحض عبور از اين محدوده و ورود به درون كوانتوم، همه چيز نامشخص ميشود.

برای خرید و دانلود پروژه های الکترونیک برنامه نویسی کامپیوتر و پروژه های آماری ما، به قسمت (آرشیو فایلهای فروشگاه) بروید ......