Method to obtain the laws of nature
دکتر حسن بلوری
برلین، ۲۰۲۲٫۰۵٫۰۶
فشرده
انسان به تجربه دریافته است که جهانِ هستی قانونمند و قوانینِ سطوحِ مختلفِ آن درهم‌تنیده است. او همچنین دریافته است که دستیابی به قوانین طبیعی از طریق تجربه و آزمایش ممکن است و به‌هیچ‌روی توان تغییر آنها را ندارد. اما او می‌داند که می‌تواند برای کشف آن قوانین تلاش کند و با تعبیر و تفسیرهای فلسفی از جانب فیلسوفان آشنا با علوم طبیعی به شناخت بهتری از دنیلیی که در آن زندگی می‌کند دست یابد. حال این پرسش مطرح است که آیا اصولا برای کشف قوانین طبیعی در چارچوب یک نظریه علمی روش یا روش‌های شناخته شده‌ای وجود دارد؟ آلبرت اینشتین در این‌باره در اولین سخنرانی خود در آکادمی علوم پروس، در باره‌ی ’اصول فیزیک نظری‘ می‌گوید:
“در اینجا هیچ روش آموختنی و قابل اجرای سیستماتیک که به نتیجه منجر شود وجود ندارد. پژوهشگر باید آن اصول عام را از طبیعت استراق سمع کند. بدین صورت که او از داده‌های تجربی زیاد مرکب خواصِ کلی معینی را دریابد که قابل فرمولبندی دقیق هستند.”
و در سخنرانی به خاطر شصتمین سالگرد تولد ماکس پلانک، تحت عنوان ’اصول پژوهش‘ می‌گوید:
“کسی که عمیقا خود را با موضوع مشغول کرده باشد نمی‌تواند منکر آن شود که دنیای تمیزدهی و ادراک عملا و به‌وضوح سیستم نظری را تعیین می‌کنند. با این همه، هیچ راه منطقی که از حس‌ها به مبادی و اصول نظری منتهی شود وجود ندارد.”
آن’ اصول عام‘، ’خواص کلی معین‘ و ’قابل فرمولبندی دقیق‘ که اینشتین از آنها صحبت می‌کند کدامین هستند؟ آیا می‌توان با ملاحظه‌‌ی آنها از نوعی ’روش دستیابی به قوانین طبیعی‘ سخن گفت؟
تاریخ علم مدرن از دوران گالیله، به‌ویژه از آغاز قرن بیستم، نشان داده است که در اکثر موارد چنان امکانی با بهره‌جوئی از مفهوم‌های’تقارن (Symmetry)‘،لاگرانژین (Lagrangian) و ’قضیهِ نوتر (Noether’s theorem)‘ وجود دارد. دستاوردهای بیشمارِ نظریه کوانتوم و نظریه نسبیت بخوبی درستی این ادعا و کارائی چنان روشی را نشان می‌دهند.
در این مقاله کوشش می‌کنم نشان دهم که بسیاری از قوانین (بنیادین) طبیعی با بهره‌جوئی از مفهوم‌های نامبرده و فرمالیسم لاگرانژی در راستای بیانات ذکر شده از اینشتین امکان‌پذیر است.
توجه داشته باشیم که در اینجا سخن از کسب قوانین علمی به‌معنای فراگیریِ نتایج پژوهش‌های ارائه شده و حاضر و آماده، نیست. بلکه بحثِ روشِ علمی برای دستیابی به قوانین طبیعی، یعنی تولید علم است. متاسفانه در این‌باره در میان ما از آنجمله تحصیل‌کرده‌های دانشگاهی سوء تفاهم بزرگی، اگر نگوئیم غم‌انگیزی، وجود دارد. به این معنا که اکثر ما بین تولید علم و کسب آن از کتاب‌ها و ترجمه‌ها فرقی قائل نیستیم، یعنی معنای علمِ جدید را به‌عنوان ابزارِ تولید علم درنیافته‌ایم.