نارون1
19th September 2012, 12:55 PM
رهام برکچی زاده
در این یادداشت قصد دارم به پارادوکس های زنون، نه به مثابه ی ایده های فیلسوفی الیایی که قرن ها پیش مطرح شده، بلکه به مثابه موضوعات حل نشده ای که دغدغه ی امروزی و احتمالا آینده ی متافیزیک می باشد، نظر بی افکنم. در ادامه خواهم کوشید نشان دهم که چگونه پارادوکس های زنون درک ما از فضا و زمان، نیز وجود را به چالش می کشد.
ابتدا به دو پارادوکسی می پردازم که از ارزش معرفت شناختی کمتری برخوردار هستند و به باور من پاسخ های درخور و شایسته ای هم به آنها داده شده است. پس از آن به دو پارادوکس دیگر می پردازم که معتقدم پاسخ های درخوری دریافت نکرده اند و موضوعات حل ناشده ی متافیزیک هستند.
پارادوکس اول:
شئی همچون تیر را در نظر بگیرید. وقتی این تیز توسط کمانی پرتاب شود، تا زمان فرودش مسافتی را طی می کند و از آنجا که این تغییر مسافت در زمان رخ می دهد، تیر دارای حرکت است. در نظر داشته باشید که می توان بازه های زمانی این حرکت را به هر اندازه ای کوچک یا بزرگ در نظر گرفت.
از آنجا که این حرکت پیوسته و ممتد است، اگر آن را به زمان های کوتاه تر تقسیم کنیم، در هر زمان باید حرکتی وجود داشته باشد که با جمع کردن آنها، حرکت کل پدیدار شود. حال بیایید این بازه ی زمانی را به طور نامحدود کوچک کنیم، به گونه ای که یک لحظه ی خاص مد نظر باشد، در این حالت حرکت تیر چگونه است؟
اگر تیر در همان لحظه ی خاص دارای حرکت باشد، به منزله ی این است که مسافتی را بدون گذشت زمان طی کرده است و این بی معنا و غیرممکن است. اگر در حال حرکت نباشد، پس چگونه مجموعه ی این لحظات می توانند یک حرکت را در بر داشته باشند وقتی که حرکت در هر کدام صفر است؟ به عبارت دیگر هیچگاه مجموع چندین صفر، چیزی جز صفر نمی شود. پس اساسا حرکتی نباید محقق شود.
این پارادوکس به گونه ی دیگری هم مطرح شده است:
آیا یک شئ در مکانی حرکت می کند که در آن واقع است یا در مکانی که در آن واقع نیست؟ در یک لحظه ی خاص، شئ اگر در مکان خاصی باشد، یعنی در آنجا ساکن است و در نتیجه اصلا متحرک نیست. اگر در همان لحظه در آن مکان نباشد نیز ممکن نیست، چون در جایی جز مکانش نمی تواند فاعل فعلی شود. در نتیجه حرکت وجود ندارد!
پارادوکس دوم:
سه نفر در یک میدان دو قرار دارند که یکی از آنها در یک طرف میدان است، دیگری در طرف دیگر میدان، و نفر سوم در وسط میدان ایستاده است. نفری که در آن طرف میدان است (a)، به طرف دو نفر دیگر حرکت می کند. فردی که وسط ایستاده (b) ساکن است و دیگری © به طرف آن فردی که در طرف دیگر میدان است، حرکت می کند.
با فرض اینکه سرعت حرکت دو فرد متحرک برابر باشد، فاصله ی دو فرد متحرک از فرد ساکن یکی باشد و فرد ساکن نیز درست در وسط میدان باشد، فاصله ی a تا b، دو برابر فاصله اش تا c است. در عمل می بینیم که a هم زمان با اینکه به b می رسد به c نیز می رسد. بنابراین با توجه به اینکه مسافت ها متفاوت و زمان ها یکسان بوده، برحسب اینکه سرعت a را با b یا c بسنجیم، مقادیر متفاوتی به دست خواهیم آورد. به گمان زنون این یک تناقض است، چرا که جسم در واقعیت یک حرکت بیشتر ندارد، و در نتیجه این حرکت، یک مقدار مشخص باید داشته باشد.
مشکل پارادوکس اول این است که میان «صفر مطلق» و «به اندازه ی دلخواه کوچک» تمایز قائل نمی شود. ما می توانیم یک عدد یا طول مشخص را بر عدد دلخواه تقسیم کنیم و در نهایت چیزی جز یک مقدار جدید بدست نمی آید و باید توجه داشت که این مقدار هیچگاه صفر مطلق نیست. بنابراین وقتی جسمی امتداد مشخصی را در زمان مشخص می پیماید، نمی توان زمان و یا امتداد را به گونه ای تقسیم کرد که هر مقدار جدید صفر شود.
نتیجه ای که می توانیم بگیریم این است که اگر اندازه ی بازه ی زمانی را صفر کنیم، دیگر حرکتی وجود نخواهد داشت. ولی اگر اندازه ی بازه ی زمانی مورد نظر ما هر مقداری جز صفر را دارا باشد، قطعا در آن بازه حرکت یا تغییر مکان وجود خواهد داشت.
بنابراین می توان گفت که این درست است که اگر اندازه ی بازه ی زمانی صفر یا اصطلاحا یک لحظه ی آنی باشد، حرکت نیز صفر خواهد بود، اما هیچ گاه نمی توان یک مقدار مشخص بازه ی زمانی را به گونه ای تقسیم کرد که اندازه ی هر جزء جدید دقیقا صفر باشد، به همین علت نمی توانیم ادعا کنیم که مجموع چندین بی حرکتی، مقداری حرکت شده است و در نتیجه با پارادوکس روبرو هستیم.
به بیان دیگر هیچگاه نمی توان مجموعه ای متناهی از بازه های زمانی لحظه ای یا صفر را، بازه ی زمانی غیر صفر و دارای اندازه ی متناهی در نظر گرفت. بنابراین این پارادوکس با یک استدلال ساده ی ریاضی به کنار می رود. اما پارادوکس دوم ساختار پیچیده تری دارد.
ایراد پارادوکس دوم این است که میان اندازه گیری از مبدا چارچوب های لخت متفاوت، تمایز قائل نمی شود و به همین علت زنون تصور می کند با پارادوکس روبرو شده است. زنون قبل از گالیله به خوبی نشان داده است که اندازه گیری سرعت ها، بسته به اینکه موقعیت و مشخصات مرجع اندازه گیری چه باشد، متفاوت اندازه گیری می شود.
بسته به اینکه من با چه سرعتی و در چه راستایی در حال حرکت باشم، مقداری که برای سرعت حرکت یک ذره یا فرد دیگر اندازه گیری می کنم ممکن است متفاوت باشد. پرسش زنون این است که در واقعیت سرعت ذره یا فرد چه مقدار است؟
پاسخ فیزیک کلاسیک به این چالش، در نظر گرفتن چارچوب لختی به نام فضای مطلق است. اما چگونه می توانیم فضای مطلق را تعریف و از طریق آن سرعت و موقعیت هر ذره را اندازه گیری کنیم؟ نیوتن فضای مطلق رابه مثابه ی آنچه داخل جعبه ای خالی با فاصله ی نامتناهی وجوهش وجود دارد، تعریف می کند. اما این فضای مطلق که از لحاظ جوهری آن را به مثابه خلا در نظر می گیرند، خود چجور هستنده ای است و چگونه می تواند مرجع اندازه گیری باشد؟
اتر یا اثیر مفهومی است که از دیر باز در تمدن های کهن به منزله ی واسطه ی میان اشیاء مادی و فضای مطلق در نظر گرفته شد. یونانیان برای این مفهوم، واقعیتی اصیل قائل بودند. جریان های فکری هندو آن را به مثابه ی جوهر پنجم جهان و هویتی مستقل از اشیاء مادی تلقی می کردند.
(جالب است که در فیزیک جدید نیز واقعیتی به نام انرژی نقطه ی صفر، مانع از باور به وجود خلا مطلق شده است.) نیاز به این مفهوم وقتی بهتر احساس می شود که استدلال هایپارمنیدس در رد وجود خلا را در نظر داشته باشیم. پارمنیدس معتقد بود که خلا از لحاظ مفهومی معادل عدم است و اشیاء موجود نمی توانند در عدم حرکت کنند. اثیر یا اتر به منزله ی واقعیتی بود که در ورای جهان مادی در خلا وجود دارد و اشیاء مادی در آن حرکت می کنند. در واقع می توان گفت که «اتر» یا «اثیر» واسطه ای برای غلبه بر چالش پارمنیدس بود، به این هدف که بتواند چارچوبی واقعی برای مرجع فضای مطلق فراهم کند.
این مفهوم در توجیه پذیری اصول مکانیک نیوتنی نقش حیاتی داشت، و در نهایت از آن برای توجیه انتقال امواج الکترومغناطیسی بر اساس اصول مکانیک کلاسیک استفاده شد. آزمایش مورلی – مایکلسون و نظریه ی نسبیت، عامل هایی بودند که به ادامه ی حیات این مفهوم در فیزیک جدید خاتمه دادند.
در این یادداشت قصد دارم به پارادوکس های زنون، نه به مثابه ی ایده های فیلسوفی الیایی که قرن ها پیش مطرح شده، بلکه به مثابه موضوعات حل نشده ای که دغدغه ی امروزی و احتمالا آینده ی متافیزیک می باشد، نظر بی افکنم. در ادامه خواهم کوشید نشان دهم که چگونه پارادوکس های زنون درک ما از فضا و زمان، نیز وجود را به چالش می کشد.
ابتدا به دو پارادوکسی می پردازم که از ارزش معرفت شناختی کمتری برخوردار هستند و به باور من پاسخ های درخور و شایسته ای هم به آنها داده شده است. پس از آن به دو پارادوکس دیگر می پردازم که معتقدم پاسخ های درخوری دریافت نکرده اند و موضوعات حل ناشده ی متافیزیک هستند.
پارادوکس اول:
شئی همچون تیر را در نظر بگیرید. وقتی این تیز توسط کمانی پرتاب شود، تا زمان فرودش مسافتی را طی می کند و از آنجا که این تغییر مسافت در زمان رخ می دهد، تیر دارای حرکت است. در نظر داشته باشید که می توان بازه های زمانی این حرکت را به هر اندازه ای کوچک یا بزرگ در نظر گرفت.
از آنجا که این حرکت پیوسته و ممتد است، اگر آن را به زمان های کوتاه تر تقسیم کنیم، در هر زمان باید حرکتی وجود داشته باشد که با جمع کردن آنها، حرکت کل پدیدار شود. حال بیایید این بازه ی زمانی را به طور نامحدود کوچک کنیم، به گونه ای که یک لحظه ی خاص مد نظر باشد، در این حالت حرکت تیر چگونه است؟
اگر تیر در همان لحظه ی خاص دارای حرکت باشد، به منزله ی این است که مسافتی را بدون گذشت زمان طی کرده است و این بی معنا و غیرممکن است. اگر در حال حرکت نباشد، پس چگونه مجموعه ی این لحظات می توانند یک حرکت را در بر داشته باشند وقتی که حرکت در هر کدام صفر است؟ به عبارت دیگر هیچگاه مجموع چندین صفر، چیزی جز صفر نمی شود. پس اساسا حرکتی نباید محقق شود.
این پارادوکس به گونه ی دیگری هم مطرح شده است:
آیا یک شئ در مکانی حرکت می کند که در آن واقع است یا در مکانی که در آن واقع نیست؟ در یک لحظه ی خاص، شئ اگر در مکان خاصی باشد، یعنی در آنجا ساکن است و در نتیجه اصلا متحرک نیست. اگر در همان لحظه در آن مکان نباشد نیز ممکن نیست، چون در جایی جز مکانش نمی تواند فاعل فعلی شود. در نتیجه حرکت وجود ندارد!
پارادوکس دوم:
سه نفر در یک میدان دو قرار دارند که یکی از آنها در یک طرف میدان است، دیگری در طرف دیگر میدان، و نفر سوم در وسط میدان ایستاده است. نفری که در آن طرف میدان است (a)، به طرف دو نفر دیگر حرکت می کند. فردی که وسط ایستاده (b) ساکن است و دیگری © به طرف آن فردی که در طرف دیگر میدان است، حرکت می کند.
با فرض اینکه سرعت حرکت دو فرد متحرک برابر باشد، فاصله ی دو فرد متحرک از فرد ساکن یکی باشد و فرد ساکن نیز درست در وسط میدان باشد، فاصله ی a تا b، دو برابر فاصله اش تا c است. در عمل می بینیم که a هم زمان با اینکه به b می رسد به c نیز می رسد. بنابراین با توجه به اینکه مسافت ها متفاوت و زمان ها یکسان بوده، برحسب اینکه سرعت a را با b یا c بسنجیم، مقادیر متفاوتی به دست خواهیم آورد. به گمان زنون این یک تناقض است، چرا که جسم در واقعیت یک حرکت بیشتر ندارد، و در نتیجه این حرکت، یک مقدار مشخص باید داشته باشد.
مشکل پارادوکس اول این است که میان «صفر مطلق» و «به اندازه ی دلخواه کوچک» تمایز قائل نمی شود. ما می توانیم یک عدد یا طول مشخص را بر عدد دلخواه تقسیم کنیم و در نهایت چیزی جز یک مقدار جدید بدست نمی آید و باید توجه داشت که این مقدار هیچگاه صفر مطلق نیست. بنابراین وقتی جسمی امتداد مشخصی را در زمان مشخص می پیماید، نمی توان زمان و یا امتداد را به گونه ای تقسیم کرد که هر مقدار جدید صفر شود.
نتیجه ای که می توانیم بگیریم این است که اگر اندازه ی بازه ی زمانی را صفر کنیم، دیگر حرکتی وجود نخواهد داشت. ولی اگر اندازه ی بازه ی زمانی مورد نظر ما هر مقداری جز صفر را دارا باشد، قطعا در آن بازه حرکت یا تغییر مکان وجود خواهد داشت.
بنابراین می توان گفت که این درست است که اگر اندازه ی بازه ی زمانی صفر یا اصطلاحا یک لحظه ی آنی باشد، حرکت نیز صفر خواهد بود، اما هیچ گاه نمی توان یک مقدار مشخص بازه ی زمانی را به گونه ای تقسیم کرد که اندازه ی هر جزء جدید دقیقا صفر باشد، به همین علت نمی توانیم ادعا کنیم که مجموع چندین بی حرکتی، مقداری حرکت شده است و در نتیجه با پارادوکس روبرو هستیم.
به بیان دیگر هیچگاه نمی توان مجموعه ای متناهی از بازه های زمانی لحظه ای یا صفر را، بازه ی زمانی غیر صفر و دارای اندازه ی متناهی در نظر گرفت. بنابراین این پارادوکس با یک استدلال ساده ی ریاضی به کنار می رود. اما پارادوکس دوم ساختار پیچیده تری دارد.
ایراد پارادوکس دوم این است که میان اندازه گیری از مبدا چارچوب های لخت متفاوت، تمایز قائل نمی شود و به همین علت زنون تصور می کند با پارادوکس روبرو شده است. زنون قبل از گالیله به خوبی نشان داده است که اندازه گیری سرعت ها، بسته به اینکه موقعیت و مشخصات مرجع اندازه گیری چه باشد، متفاوت اندازه گیری می شود.
بسته به اینکه من با چه سرعتی و در چه راستایی در حال حرکت باشم، مقداری که برای سرعت حرکت یک ذره یا فرد دیگر اندازه گیری می کنم ممکن است متفاوت باشد. پرسش زنون این است که در واقعیت سرعت ذره یا فرد چه مقدار است؟
پاسخ فیزیک کلاسیک به این چالش، در نظر گرفتن چارچوب لختی به نام فضای مطلق است. اما چگونه می توانیم فضای مطلق را تعریف و از طریق آن سرعت و موقعیت هر ذره را اندازه گیری کنیم؟ نیوتن فضای مطلق رابه مثابه ی آنچه داخل جعبه ای خالی با فاصله ی نامتناهی وجوهش وجود دارد، تعریف می کند. اما این فضای مطلق که از لحاظ جوهری آن را به مثابه خلا در نظر می گیرند، خود چجور هستنده ای است و چگونه می تواند مرجع اندازه گیری باشد؟
اتر یا اثیر مفهومی است که از دیر باز در تمدن های کهن به منزله ی واسطه ی میان اشیاء مادی و فضای مطلق در نظر گرفته شد. یونانیان برای این مفهوم، واقعیتی اصیل قائل بودند. جریان های فکری هندو آن را به مثابه ی جوهر پنجم جهان و هویتی مستقل از اشیاء مادی تلقی می کردند.
(جالب است که در فیزیک جدید نیز واقعیتی به نام انرژی نقطه ی صفر، مانع از باور به وجود خلا مطلق شده است.) نیاز به این مفهوم وقتی بهتر احساس می شود که استدلال هایپارمنیدس در رد وجود خلا را در نظر داشته باشیم. پارمنیدس معتقد بود که خلا از لحاظ مفهومی معادل عدم است و اشیاء موجود نمی توانند در عدم حرکت کنند. اثیر یا اتر به منزله ی واقعیتی بود که در ورای جهان مادی در خلا وجود دارد و اشیاء مادی در آن حرکت می کنند. در واقع می توان گفت که «اتر» یا «اثیر» واسطه ای برای غلبه بر چالش پارمنیدس بود، به این هدف که بتواند چارچوبی واقعی برای مرجع فضای مطلق فراهم کند.
این مفهوم در توجیه پذیری اصول مکانیک نیوتنی نقش حیاتی داشت، و در نهایت از آن برای توجیه انتقال امواج الکترومغناطیسی بر اساس اصول مکانیک کلاسیک استفاده شد. آزمایش مورلی – مایکلسون و نظریه ی نسبیت، عامل هایی بودند که به ادامه ی حیات این مفهوم در فیزیک جدید خاتمه دادند.