اختصاصی بسپار/ پلیمری ها و فلسفه علم/ پیش از فروپاشی: زایش تردید در دل علم کلاسیک

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر از قرن هفدهم تا قرن نوزدهم، جهان علمی در زیر سایه تصویر باشکوه نیوتونی پیش می‌رفت؛ جهانی ماشینی، قانون‌مند و پیش‌بینی‌پذیر. این تصویر نه فقط در فیزیک، که در فلسفه، سیاست و فرهنگ عصر روشنگری نفوذ یافت. نیوتونیسم وعده می‌داد که عقل بشر به زبان نهایی طبیعت دست یافته است. اما همان‌طور که تاریخ علم نشان داده، هیچ چارچوبی ابدی نیست. از نیمه قرن نوزدهم، ترک‌هایی در این ساختمان باشکوه پدید آمد: الکترومغناطیس ماکسول، قانون دوم ترمودینامیک، و هندسه‌های نااقلیدسی بنیان‌های نیوتونی را لرزاندند. به موازات این تحولات، نقدهای فلسفی نیز یادآور شدند که علم بیش از آنکه کشف حقیقت نهایی باشد، روشی برای سازماندهی تجربه‌ها است. روایت حاضر تلاش می‌کند نشان دهد چگونه «جهان نیوتونی» از اوج اقتدار به آستانه بحران رسید و چرا این گذار نه تنها علمی، بلکه معرفت‌شناختی بود.

نمایی از چشم چپ — ارنست ماخ، The Analysis of Sensations (۱۸۸۶)
توضیح:
این تصویر بازآفرینیِ دیدِ ماخ از چشم چپ خود است؛ در آن، بینی، سبیل، بخشی از ابرو و دستان در حال ترسیم نیز در میدان دید قرار دارند. ماخ با این نقاشی می‌کوشد نشان دهد که مشاهده‌گر خود نیز بخشی از صحنه‌ی مشاهده است.
در این نگاه پدیدارگرایانه، هیچ تمایز بنیادینی میان «سوژه» و «ابژه» وجود ندارد؛ آنچه ما «جهان بیرونی» می‌نامیم، در واقع شبکه‌ای از داده‌های حسی است که ذهنِ ناظر هم درون آن جای دارد. این تصویر به نوعی خلاصه‌ی دیدگاه ماخ در تحلیل احساسات است: تجربه نه بازنمایی جهان، بلکه خودِ واقعیت تجربه‌شده است.

جهان نیوتونی و میراث آن
جهان همچون ساعت
سال ۱۶۸۷، وقتی نیوتون Principia را منتشر کرد، جهانی تازه پیش چشم اروپاییان گشوده شد. قوانین سه‌گانه‌ی حرکت و قانون جاذبه عمومی او فقط معادلاتی خشک و ریاضی نبودند، بلکه نوید روایتی کاملا تازه از جهان را می‌دادند. تا آن زمان، حرکت سیاره‌ها هنوز در هاله‌ای از راز بود. چرا مریخ گاهی عقب‌گرد می‌کند؟ چرا ماه همواره در مدار خود می‌ماند؟ نیوتون نشان داد که همه‌ی این‌ها را می‌توان با قوانینی ساده توضیح داد.
برای نخستین بار، می‌شد آینده را دید. اگر می‌دانستیم زمین و ماه کجا هستند، می‌توانستیم پیش‌بینی کنیم که خورشید چه زمانی به‌وسیله‌ی ماه پوشانده خواهد شد. کسوف دیگر نشانه‌ی خشم آسمان‌ها نبود، بلکه محصول دقیق قوانین مکانیک بود. همین قدرت پیش‌بینی، به تعبیر الکساندر کویره، انقلابی در «ساختار اندیشه» پدید آورد: جهان دیگر صحنه‌ی رخدادهای رازآلود و غیرقابل محاسبه نبود، بلکه ساعتی عظیم و عقلانی بود که با قوانین ریاضی کار می‌کرد.
از نگاه نیوتون، فضا و زمان موجودیت‌هایی مطلق بودند. فضا همچون صحنه‌ای بی‌کران و ثابت، و زمان همچون جریانی یکنواخت و مستقل از رخدادها. این تصویر مطلق‌گرایانه، هرچند بعدها مورد نقد جدی قرار گرفت، اساس مکانیک کلاسیک را تشکیل داد.
میراث فلسفی: کانت و یقین علمی
فیلسوفان عصر روشنگری کوشیدند این جهان‌بینی را در دستگاه فلسفی خود بگنجانند. مهم‌ترین نمونه کانت بود. او معتقد بود که هندسه اقلیدسی و مکانیک نیوتونی نمونه‌های عالی «احکام ترکیبی پیشینی» هستند: گزاره‌هایی که نه صرفا تحلیلی‌اند، نه صرفا تجربی، بلکه از طریق ساختار ذهن انسانی به‌طور ضروری صادق‌اند یعنی عقلِ ما آن‌ها را پیشاپیش تضمین می‌کند. از دید کانت، قطعیت علم طبیعی ریشه در ساختار عقل دارد؛ بنابراین، به نظر می‌رسید علم نیوتونی بنیانی تغییرناپذیر یافته است.
برای روشن‌تر شدن این دیدگاه، کافی است به گزاره‌ای ساده نگاه کنیم:
«هر ذره‌ای در جهان تحت تاثیر نیروی جاذبه است.»
• پیشینی: ما بدون مشاهده‌ی تک‌تک اجسام می‌توانیم بفهمیم که هر ذره‌ ی دارای جرمی، باید جاذبه‌ای داشته باشد.
• ترکیبی: این گزاره فقط تعریف «ذره» یا «جرم» نیست؛ دانشی تازه درباره‌ی جهان به ما می‌دهد و امکان پیش‌بینی حرکت سیارات یا افتادن سیب از درخت را فراهم می‌سازد.
برای کانت، همین نمونه‌ها نشان می‌دادند که علم نیوتونی نه فقط مجموعه‌ای از فرمول‌ها، بلکه بنیانی قطعی برای شناخت عقلانی طبیعت است.
نیوتونیسم همچون متافیزیک نوین
چرا نیوتونیسم تا این اندازه نفوذ یافت؟ زیرا علم در این چارچوب فقط ابزار پیش‌بینی نبود، بلکه راهی برای کشف حقیقت نهایی جهان تلقی می‌شد. دانشمندان و فیلسوفان عصر روشنگری باور داشتند که کشف قوانین مکانیک نیوتونی به معنای دست‌یابی به «نقشه» یا «ساختار واقعی جهان» است.
این جایگاه ممتاز چند دلیل داشت:
1. قطعیت و پیش‌بینی: جهان نیوتونی طوری طراحی شده بود که با فهم قوانین حرکت و جاذبه، می‌توانستیم مسیر هر جسم را با دقت پیش‌بینی کنیم. علم به معنای کشف نظم واقعی و نه صرفا مشاهده‌ی تصادفی ظاهر جهان بود.

2. مبانی فلسفی: تصور نیوتونی از فضا و زمان مطلق، و قوانین حاکم بر جهان، فراتر از تجربه روزمره بودند و به نوعی «حقیقت بنیادی» تلقی می‌شدند. از این منظر، علم مانند فلسفه‌ی اولی (metaphysics) عمل می‌کرد: یعنی نه تنها به پدیده‌ها پاسخ می‌داد، بلکه ساختار و علت نخستین آن‌ها را نیز روشن می‌کرد.
3. تطابق با عقل و تجربه: نیوتونیسم ترکیبی از عقل، ریاضیات و تجربه بود. این تلفیق باعث می‌شد که علم هم اعتبار تجربی داشته باشد و هم جنبه‌ی عقلانی و جهان‌شمول پیدا کند، چیزی که کانت آن را به عنوان «احکام ترکیبی پیشینی» تحلیل کرد.
در سنت ارسطویی، فلسفه‌ی اولی دانشی بود که از مبادی و علل نخستین موجودات بحث می‌کرد؛ دانشی که بعدها «متافیزیک» نام گرفت. در قرن هجدهم، بسیاری از متفکران چنین نقشی را برای علم نیوتونی قائل شدند. قوانین حرکت و جاذبه، به نظر آنان نه فقط ابزارهایی برای پیش‌بینی پدیده‌ها، بلکه بیان ساختار واقعی و بنیادی جهان بودند. به همین دلیل، نیوتونیسم در نظر اندیشمندان روشنگری به نوعی «متافیزیک نوین» بدل شد: بنیانی قطعی و جهان‌شمول برای شناخت طبیعت، که هم جای فلسفه نظری را پر می‌کرد و هم در فرهنگ و سیاست عصر اثرگذار بود.
نفوذ در فرهنگ و سیاست
تاثیر جهان نیوتونی فراتر از علم و فلسفه رفت. نظم ماشینی جهان با ایده‌های سیاسی روشنگری درباره نظم اجتماعی و قانون‌مندی حقوقی هماهنگ بود. فلاسفه‌ی سیاسی چون ولتر و دیدرو در آثار خود بارها از نیوتون تجلیل کردند. حتی الهیات طبیعی (natural theology) از تصویر جهان به‌مثابه ساعت استفاده کرد: خداوند همچون ساعت‌ساز بزرگ، نظم جهان را تضمین کرده است.
به این ترتیب، جهان نیوتونی به یک جهان‌بینی عام بدل شد: ترکیبی از علم، فلسفه و ایدئولوژی، که چشم‌انداز فکری کل یک عصر را شکل داد.

پرسش آغازین
اگر قرن هجدهم دوران شکوه نیوتونیسم بود، قرن نوزدهم دوران ترک برداشتن این بنای استوار بود. علم به‌ظاهر در مسیر پیشرفت شتابان قرار داشت: انقلاب صنعتی، رشد فناوری، کشفیات فیزیک و شیمی. اما در همین مسیر، شکاف‌هایی در بنیان مکانیک کلاسیک پدید آمد. این شکاف‌ها نه تنها از دل تجربیات تازه، بلکه از خود مفاهیم نظری برآمدند. در اینجا سه حوزه‌ی اصلی این بحران را بررسی می‌کنیم: الکترومغناطیس، ترمودینامیک و هندسه. سپس به نقدهای فلسفی اندیشمندانی چون ارنست ماخ خواهیم پرداخت.
چگونه ممکن بود چیزی که کانت آن را ضروری و پیشینی می‌دانست، در برابر داده‌های تجربی و مفاهیم جدید متزلزل شود؟ آیا علم واقعا بازتاب حقیقت نهایی است یا صرفاً چارچوبی تاریخی و موقت برای سازمان دادن تجربه‌ها؟
۱. بحران الکترومغناطیس
در قرن هجدهم، اعتبار نیوتون چنان عظیم بود که نظریه‌ی ذره‌ای نور او بر همه‌چیز سایه انداخت. هرچند کریستین هویگنس در همان زمان نظریه‌ی موجی نور را مطرح کرده بود، نفوذ نیوتون مانع از پذیرش آن شد. اما در اوایل قرن نوزدهم، پدیده‌هایی همچون پراش و تداخل نور دیگر با مدل ذره‌ای توضیح‌پذیر نبودند.
توماس یانگ (۱۷۷۳–۱۸۲۹) با آزمایش معروف «شکاف دوگانه» نشان داد که نور همانند امواج با هم تداخل می‌کنند. چند سال بعد، آگوستن فرزنل (۱۷۸۸–۱۸۲۷) این نظریه را بسط داد و اعلام کرد که نور از امواج عرضی تشکیل شده است. آزمایش مشهور او که پیش‌بینی «نقطه‌ی روشن در مرکز سایه‌ی یک دیسک» را تایید کرد، جامعه‌ی علمی فرانسه را شگفت‌زده کرد و راه را برای پذیرش نظریه‌ی موجی هموار ساخت.
با این تحول، پرسشی بزرگ سر برآورد: امواج نور در چه محیطی منتشر می‌شوند؟
از نگاه فیزیک دانان آن عصر هیچ موجی نمی‌تواند بدون محیط وجود داشته باشد؛ همان‌طور که صدا در هوا منتشر می‌شود و موج آب در دریا حرکت می‌کند. بنابراین طبیعی می‌نمود که نور هم به محیطی برای انتشار نیاز داشته باشد. این محیط فرضی را «اتر» نامیدند؛ بستری نامرئی و ساکن، گسترده در همه‌جا، بی‌جرم و بی‌اصطکاک. اتر به‌سان صحنه‌ای مطلق تصور می‌شد که همه‌چیز در آن حرکت می‌کرد، اما خودش تغییر نمی‌کرد.
فارادی و دگرگونی تصویر نیرو
در نیمه‌ی قرن، مایکل فارادی با آزمایش‌های خلاقانه‌ی خود مفهوم تازه‌ای وارد فیزیک کرد. او نشان داد که نیروها را نمی‌توان به‌صورت «کنش از راه دور» توضیح داد. براده‌های آهن که در اطراف یک آهن‌ربا آرایشی منظم به خود می‌گیرند، برای او نشانه‌ی وجود چیزی واقعی در فضا بودند: میدان. بدین‌ترتیب، نیرو نه بی‌واسطه، بلکه از راه ساختارهایی در خود فضا منتقل می‌شد.
در ابتدا میدان‌ها را ویژگی مکانیکی اتر می‌دانستند؛ گویی آهن‌ربا یا بار الکتریکی با تغییر وضعیت اتر میدان پدید می‌آورد. اما خیلی زود روشن شد که میدان‌ها رفتاری دارند که با هیچ مدل مکانیکی ساده سازگار نیست. آن‌ها می‌توانستند در خلا وجود داشته باشند، بی‌نیاز از ماده‌ای محسوس.
بازگشت به اتر

(ادامه دارد …)

مهندس سعیده خلجی، کارشناس ارشد مهندسی پلیمر 

متن کامل این مقاله را در شماره 277 ماهنامه بسپار که در نیمه آبان ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.