تبليغات
تبلیغات در دانشجو کلوب محک :: موسسه خيريه حمايت از کودکان مبتلا به سرطان ::
جستجوگر انجمن.براي جستجوي مطالب دانشجو کلوپ مي توانيد استفاده کنيد 
برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید
 
امتیاز موضوع:
  • 1 رأی - میانگین امتیازات: 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

نظریه ریسمان(جاه طلبانه ترین نظریه در فیزیک بنیادی)

نویسنده پیام
  • ♔ αϻἰг κнаη ♔
    آفلاین
  • مدیرکل  سایت
    *******
  • ارسال‌ها: 16,105
  • تاریخ عضویت: تير ۱۳۹۰
  • اعتبار: 1090
  • تحصیلات:زیر دیپلم
  • علایق:مبارزه
  • محل سکونت:ایران زمین
  • سپاس ها 34951
    سپاس شده 49155 بار در 13535 ارسال
  • امتیاز کاربر: 551,587$
  • حالت من:حالت من
ارسال: #1
نظریه ریسمان(جاه طلبانه ترین نظریه در فیزیک بنیادی)
در حال حاضر نظریه ی ریسمان تنها نامزد مطمئن برای توصیف یکی شده ی نیروهای شناخته شده ی طبیعی است. این مقاله تلاش دارد تا ثابت کند که تفاوت های ساختاری و روشیِ بنیادی که نظریه ی ریسمان را از دیگر نظریه های فیزیکی جدا می سازد، نتایج فلسفی مهمی دارند. این مقاله، با عطف توجه به پیامدهای بحث واقع گرایی در فلسفه ی علمی، مدعی آن است که هر دو قطب نزاع در متن نظریه ی ریسمان با مسائل جدیدی روبرو هستند. از یک سو، ادعای کم دادگی نظریه ی علمی به وسیله ی داده های تجربی موجود که عنصر محوری تجربه گرایی است، بخش اعظم پذیرفتنی خود را از دست داده است. از سوی دیگر، تجزیه ی هر مفهوم بامعنا از شیء وجودشناختی خارجی مبنای روایت های متعارَف از واقع گرایی علمی را از میان می برد. به نظر می رسد نظریه ی ریسمان موضع میانه ای را نشان می دهد که با واقع گرایی ساختاری که بر اصل نوظهوری موسوم به اصل یکتایی نظری مبتنی است، شباهت دارد.


● مقدمه



از یک جهت مکانیک کوانتومی به موسیقی آرنولد شونبرگ (Arnold Schönberg) شبیه است: دسترس پذیری محدود آن، جوانی ابدی می بخشد. مفهومی که ۸۰ سال پیش آفریده شد تا جای قوانین شکست خورده ی مکانیک کلاسیکی در جهان میکروسکوپی را بگیرد هنوز تازه و هیجان انگیز به نظر می آید و هنوز الگوی نظریه ی علمی مدرن است. اما وضعیت تزلزل ناپذیر اصل کوانتومی به مثابه ی معمایی بزرگ در بنیان تحقیق فیزیکی مدرن پیامد خاصی دارد: جامعه ی علمی و فلسفی را از گروه کوچکی از متخصصان که به طرزی غریب نسبت به اهمیت تحولات جدیدتر در فیزیک بنیادی بی تفاوت هستند، دور نگه می دارد. نوآوری های مفهومی در این تحولات، که پشت جنگلی نفوذناپذیر از صورت بندی ریاضی از چشم بیگانه پنهان است، معمولاً اضافات پیچیده اما جزئی به رویدادهای دوران ساز انقلاب کوانتومی تلقی می شوند. هر چند نظریه های فیزیکی فعلی مانند نظریه ی پیمانه ها یا گرانش کوانتومی(۱) در فلسفه ی فیزیک تحلیل می شوند، اما برهان های حاصل از فیزیک جدیدِ انرژی های بالای بنیادی هنوز چندان به بحث عمومی در فلسفه ی علم وارد نشده است. به ویژه نظریه ی ریسمان که موضوع این مقاله خواهد بود، در فیزیک انرژی های بالای معاصر نقش برجسته ای ایفا می کند، اما تا کنون حتی برای فلسفه ی تخصصی شده ی فیزیک قلمرویی نسبتاً ناشناخته مانده است(۲). امروزه، نظریه ی ریسمان، جاه طلبانه ترین نظریه در فیزیک بنیادی است. نظریه ی ریسمان که اشیاء گسترده ی کهین مقیاس (miniscule) را به جای ذرات بنیادی نقطه مانندِ فیزیک انرژی های بالای سنتی قرار می دهد، در حال حاضر تنها رویکردی است که نوید توصیفی یکی شده از تمام نیروهای شناخته شده ی طبیعی را می دهد. اما به رغم تاریخ بیش از سی ساله ی تحقیقات در زمینه ی نظریه ی ریسمان، این نظریه هنوز از نظر تجربی تأیید نشده و از لحاظ نظری کامل نیست. هر چند در جایی دیگر (Dawid ۲۰۰۶) گفته شده است که تحقیق فلسفی در باره ی ساختار و دینامیک تحقیقات نظری در باره ی ریسمان می تواند افق های جدیدی را برای ارزیابی وضعیت علمی فعلی نظریه ی ریسمان بگشاید، مقاله ی حاضر مستقیماً در باره ی مسئله ی امکان پذیری نظریه ی ریسمان بحث نخواهد کرد. بلکه پرسشی شرطی را مطرح خواهد ساخت: اگر نظریه ی ریسمان یک نظریه ی فیزیکی از لحاظ تجربی امکان پذیر بود، پیامدهای فلسفی آن چه می بود؟ اما برای ارزیابی برآمد این بحث، باید به یاد داشت که فیزیک ریسمان نمایشگر ادامه ی طبیعی برنامه ی تحقیقاتی فیزیک ذرات است. این [فیزیک] به شدت با دیگر عرصه های مدل سازی در فیزیک ذرات درهم تنیده است و در بسیاری از مفاهیم اصلی با نظریه های خوش بنیاد و از لحاظ تجربی آزموده در این عرصه سهیم است. بنابراین، نتایج فلسفی شناخته شده در زمینه ی فیزیک ذرات را اغلب می توان تشدید گرایش هایی دانست که در حال حاضر در متن نظریه های فیزیک انرژی بالا که از لحاظ تجربی تأیید شده اند، قابل درک هستند.




توجه مقاله ی حاضر به پیامدهای بالقوه ی نظریه ی ریسمان برای بحثی محوری در فلسفه ی علم معطوف است: بحث در باره ی واقع گرایی علمی.



گفته خواهد شد که مفاهیم علمی و تکنیک هایی که در چند دهه ی اخیر در فیزیک ذرات پدیدار شده اند و عمومی ترین تحقق خود را در نظریه ی ریسمان یافته اند، نشان دهنده ی تغییرات عمیق و نامنتَظَری در تفسیر فیزیک از واقعیت فیزیکی هستند. اگر نظریه ی ریسمان از نظر علمی امکان پذیر باشد، ممکن است این مفاهیم علمی و تکنیک ها پیامدهایی داشته باشند که بتوان به خوبی با تأثیر فلسفی مکانیک کوانتومی مقایسه کرد. پس از طرحی از نظریه ی ریسمان، مقدمه ای کوتاه بر بحث واقع گرایی علمی، صحنه را برای بحث اصلی آماده خواهد کرد. بخش های ۴ و ۵ دو نوع برهان مختلف را که می توان از فیزیک انرژی های بالا و به ویژه از نظریه ریسمان گرفت بر علیه تجربه گرایی مطرح می سازند؛ سپس بخش ۶ برهانی مبتنی بر ریسمان بر علیه واقع گرایی علمی ارائه خواهد کرد. سرانجام، برای رسیدن به نتیجه ای منسجم از پیام های به ظاهر متناقضی که در صورت تلاقی واقع گرایی علمی با ریسمان ها پدیدار می گردد، تلاش خواهد شد.



● نظریه ی ریسمان



نظریه ی ریسمان(۳) نخستین بار در سال ۱۹۷۴ به مثابه ی نظریه ی عمومی میکروفیزیک مطرح گردید(۴). این رویکرد در آغاز می بایست با دشواری های مفهومی بزرگی مبارزه کند و تا زمان پیشرفت آن در ده سال بعد که سرانجام برخی مسائل مهم مربوط به انسجام حل شد، آن را تخیلی غریب تلقی می کردند. هر چند هنوز هیچ مدرک تجربی مستقیمی بر له نظریه ی ریسمان وجود ندارد، اما امروزه اغلب فیزیکدانان انرژی های بالا آن را به مثابه ی تنها نامزد نویدبخش برای بنای نظریه ی به راستی یکی شده ی تمام نیروهای طبیعی پذیرفته اند. اندیشه ی اصلی نظریه ی ریسمان آن است که به منظور ایجاد مبنایی برای یکی سازی فیزیک کوانتومی و گرانش، ریسمان های تک بعدی را به جای ذرات بنیادی نقطه مانندِ نظریه های سنتی ذرات قرار دهند.



مانع اصلی بر سر راه ادغام گرانش در نظریه ی میدان کوانتومی پیدایش بی نهایت های بحث ناپذیر در محاسبات اندرکنش های ذره ای به دلیل امکان نزدیک شدن دلبخواهی ذرات نقطه ای به یکدیگر است(۵). گستردگی ریسمان ها نقطه ی تماس میان هر دو شیء را «آلوده می کند» و به این ترتیب چارچوبی را فراهم می آورد که قطعاً بهبود یافته و ظاهراً محاسبات متناهی را ممکن می سازد(۶). نظریه ی ریسمان نمایشگر ادامه ی طبیعی برنامه ی تحقیقی فیزیک انرژی های بالا است که با دیگر نظریه ها در فیزیک انرژی های بالا مانند اَبَرتقارن، اَبَرگرانش یا ابعاد بسیار بزرگ پیوندهای نزدیکی دارد. اما به دلیل ساختار بسیار پیچیده ی ابعاد اشیاء تک یا چند بعدی که در محیط هایی با ابعاد بالاتر حرکت می کنند، این نظریه به روش های ریاضی غیر از روش های فیزیک سنتی ذرات بنیادی نیاز دارد.



گام به ظاهر راحتی که از اشیاء نقطه مانند به سوی ریسمان ها برداشته شده است، انبوهی از پیامدهای ساختاری پیچیده را به همراه دارد. نظریه ی ریسمانی را که قادر به توصیف ماده باشد فقط در جا-گاهی با ده بعد می توان به طور منسجم صورت بندی کرد (در یک صورت بندی خاص جا-گاهی با یازده بعد). این پیش بینی نشانه ی نخستین بار در تاریخ فیزیک است که تعداد ابعاد فضایی را می توان از نظریه ای فیزیکی استنتاج کرد. این حقیقت بدیهی که فقط ۴ بعد جا-گاه به طور ماکروسکوپیکی قابل مشاهده هستند در این فرض در نظر گرفته می شود که ۶ بعد [دیگر] فشرده شده اند. آن ها شکل توپولوژیکی سطحی استوانه ای را دارند که در آن یک شخص، پس از انتقال در جهت فشردگی، دوباره به نقطه ی عزیمت می رسد. فرض می شود که شعاع فشردگی و طول ریسمان چنان کوچک هستند که هم امتداد ریسمان و هم ابعاد اضافی برای آزمایش های فعلی ذره ای نادیدنی هستند. انتظار می رود که هر دو مقیاس در نزدیکی طول پلانک قرار گیرند، که مقیاس طول مشخصه ی گرانش است که در آن نیروی گرانش به حدی قوی می شود که با نیروهای هسته ای قابل مقایسه است. بر اساس عقل سلیم و متعارَف، مقیاس پلانک چنان دور از دسترس آزمایش های ذره ای قرار می گیرد که با روش های تثبیت شده ی آزمایش ذره ای هرگز امیدی به مشاهده ی ریسمان ها نمی رود(۷). فرض اشیاء بنیادی تک بعدی به معنای طرح بیشتر اشیائی با ابعاد باز هم بیشتر مانند غشاهای دو بعدی یا به بیان کلی، غشاهای چند بعدی (D-branes) است.



در فیزیک کوانتومی متعارَف، ذرات کوانتومی اعداد کوانتومی ای دارند که رفتار آن ها را تعیین می کنند. ویژگی های ذره مانند اسپین یا بار که با اعداد کوانتومی بیان می شوند، ویژگی های ذاتی و تقلیل ناپذیر هستند. ریسمان ها عدد کوانتومی ندارند بلکه به واسطه ی شکل توپولوژیکی و دینامیک خود با یک دیگر تفاوت دارند: ریسمان ها می توانند باز باشند یعنی دو سر داشته باشند، یا مانند نواری لاستیکی بسته باشند. اگر بسته باشند، ممکن است به طرق مختلف به دور ابعاد فشرده ی گوناگون تابیده باشند. هم ریسمان های باز و هم ریسمان های بسته می توانند مدهای نوسان مختلفی را بگیرند. این ویژگی ها ظاهر ماکروسکوپیک ریسمان را مشخص می سازند. برای ناظری که برای ادراک ساختار ریسمانی از قدرت تفکیک کافی برخوردار نیست، ریسمان در یک مد نوسان و وضعیت توپولوژیکی خاص مانند ذره ای نقطه وار با اعداد کوانتومی معین به نظر می رسد. می توان گفت تغییر در مد نوسان آن به صورت استحاله به ذره ای متفاوت ادراک می شود. ریسمان ها در سطح بنیادی ثابت های تزویجگر هم ندارند. شدت اندرکنش آن ها با یکدیگر را نیز می توان به وجهی از دینامیک آن ها تقلیل داد (حالت پایه ی مد معینی از گسترش ریسمان، یعنی انبساط، ثابت تزویج ریسمان را می دهد). بنابراین تمام اعداد مشخصه ی نظریه ی میدان کوانتومی در هندسه و دینامیک ریسمان نوسانگر مستحیل می شوند.



نظریه های ریسمانی که قادر به توصیف میدان ها ی ماده باشند باید اَبَرمتقارن باشند یعنی باید نسبت به تبدیل های خاص میان ذراتی با اسپین متفاوت ناوردا باشند. مدل هایی که چنین خصوصیتی دارند مدل های اَبَرریسمان نامیده می شوند. اَبَرریسمان ها خود به خود دربردارنده ی گرانش و از این رو نامزد طبیعی یکی سازی گرانش و میکروفیزیک هستند.



هنوز باید به یک ویژگی مهم نظریه ی ریسمان اشاره کرد. جهان ریسمانی تمایلی شدید دارد که سناریوهای ریسمان به ظاهر کاملاً متفاوت را به واسطه ی روابط موسوم به دوگانگی، به یکدیگر مرتبط سازد. دو نظریه ی دوگانه از نظر نتایج مشاهدتی خود کاملاً هم ارز هستند، هر چند به نحوی کاملاً متفاوت ساخته شده اند و ممکن است شامل انواع متفاوتی از اشیاء بنیادی و سناریوهای توپولوژیکی متفاوت باشند. این پدیده را با ذکر یک مثال می توان بهتر مطرح کرد. همان گونه که در بالا اشاره شد، ریسمان های بسته ممکن است حول ابعاد فشرده بتابند. از سوی دیگر، ریسمان ها می توانند در امتداد بعد فشرده نیز حرکت کنند. بنا بر اصول بنیادی مکانیک کوانتومی، اندازه حرکت ها در ابعاد بسته فقط می توانند ترازهای کوانتیده ی گسسته و معینی را بگیرند. بنابراین، دو عدد گسسته وجود دارد که حالت ریسمان بسته را در بعد فشرده مشخص می سازد: عدد دفعاتی که ریسمان حول این بعد تابیده است و عدد حالت اندازه حرکت آن در همان بعد(۸). یکی از روابط دوگانگی در نظریه ی ریسمان، دوگانگی T، نشان می دهد که مدلی که در آن ریسمانی با طول مشخصه ی l (۹)، n بار حول بعدی به شعاع R بپیچد و دارای تراز اندازه حرکت m باشد نسبت به مدلی که در آن ریسمانی m بار حول بعدی به شعاع l۲/R بپیچد دوگانه است و دارای تراز اندازه حرکت n است. حاصل این دو توصیف، فیزیک یکسانی است. پیش شرط کلیدی برای این پدیده ی شایان ذکر نایقینی کوانتومی است که ابهام (Fuzziness) لازم برای چنین یکسانی نامحتملی را فراهم می آورد. اما فقط در نظریه ی ریسمان است که دوگانگی به ویژگی مشخصه ی نظریه های فیزیکی تبدیل می شود. در بخش ۶ کمی بیشتر در باره ی دوگانگی ها بحث خواهد شد و این مفهوم نقش مهمی را در برهان فیزیکی ایفا خواهد کرد.



● واقع گرایی علمی در برابر تجربه گرایی



بحث واقع گرایی علمی که در آن چه در زیر می آید با فیزیک ریسمان مواجه خواهد شد از مسئله ی کهن ارتباط میان مشاهده و نظریه سرچشمه می گیرد. هر چند فلسفه ی پیشامدرن عموماً مقام استدلال نظری را برتر از مشاهده ی بی اهمیت می دانست، اما توفیق روش علمی با تأکید شدید آن بر تأیید تجربی این سلسله مراتب را وارونه ساخته است. مشاهده به داور نهایی در باب توجیه احکام نظری تبدیل گردیده است(۱۰). اگر احکام دارای نتیجه ای مشاهدتی باشند که بامعنا باشد، این پرسش مطرح می گردد که آیا احکام نظری اصلاً می توانند معرفتی را پیرامون چیزی فراتر از داده های مشاهدتی تشکیل دهند. ضدواقع گرایان علمی این امر را رد می کنند، در حالی که واقع گرایان علمی بر آنند که دست کم نشانه ای را از عصر طلایی حاکمیت مطلق نظریه حفظ کنند. در متن نظریه های علمی مدرن، این پرسش حول وضعیت مفاهیم نظری ای متمرکز است که اشاره ای به اشیاء مستقیماً مشاهده پذیر ندارند. واقع گرای علمی به الکترون و کوارک همان وضعیت وجودشناختی میز و صندلی را می دهد. مخالف ضدواقع گرای او می گوید مفاهیم اشیاء مشاهده ناپذیر فقط به مثابه ی ابزارهای فنی برای توصیف و پیش بینی پدیده های قابل دیدن اهمیت دارند. می توان دو موضع ضدواقع گرای کلاسیکی را از هم تمیز داد. ابزارگرایان این نکته را که احکام مربوط به اشیاء نظری مشاهده ناپذیر ممکن است درست باشند، یکسره رد می کنند. اما باس فن فرااسن(۱۱) گفته است که راهی کم تر رادیکال برای رد واقع گرایی علمی وجود دارد. تجربه گرایی سازنده ی او تصدیق می کند که احکام مربوط به اشیاء نظری می توانند در اصول درست باشند، اما مدعی است که جمع آوری شواهد کافی مبنی بر درستی هر حکم خاصی ناممکن است. تجربه گرایی سازنده با دوری جستن از کیفیت وجودشناختیِ حکم ابزارگرایانه، در سطح معرفت شناختی باقی می ماند.



در طی تاریخ طولانی بحث واقع گرایی علمی، واقع گرایان و تجربه گرایان شبکه ی پیچیده ای از ایرادات به هم مرتبط بر علیه رقبای خود پدید آورده اند. هسته ی منازعه را می توان با فراتقلیل بدبینانه ی غیرواقع گرایان(۱۲) و برهان عدم معجزه ی واقع گرایان(۱۳) نشان داد. بر اساس فراتقلیل بدبینانه، تاریخ علم نشان می دهد که تحولات تجربی یا نظری اغلب به جایگزینی نظریه های موفق قبلی با مفاهیم جدیدی که وجودشناسی بسیار متفاوتی دارند، منتهی شده است. از آن جا که دلیلی برای این فرض وجود ندارد که این الگو امروز به پایان می رسد، اعتقاد به این امر که نظریه های فعلی تقریباً درست هستند یا حاوی اشیائی علمی هستند که به هیچ چیزی در جهان بیرونی اشاره ندارند، ناپذیرفتنی است. از سوی دیگر برهان عدم معجزه می گوید که اگر نظریه های مورد بحث درست نبودند و حاوی اشیائی علمی نبودند که به چیزی در جهان خارج اشاره دارد، توانایی چشمگیر این نظریه های علمی در پیش بینی صحیح پدیده های جدید معجزه ای بود. برهان های دیگری که از دو سو اقامه شده تصور بن بستی عبورناپذیر را تشدید می کند: ضدواقع گرایان در اعتبار راهبرد واقع گرایان برای تبیین موفقیت پیش بینانه ی علمی تردید دارند و می پرسند آیا واقع گرایان هرگز می توانند تعریفی قانع کننده از آن چه شیء علمی را واقعی می سازد ارائه کنند؛ واقع گرایان اشاره می کنند که ضدواقع گرایان شیوه ی قانع کننده ای برای جداسازی مشاهده پذیر و مشاهده ناپذیر ارائه نمی کنند و معانی واقع گرایانه و چشمگیر مستتر در بحث فنی در باره ی اشیاء مشاهده ناپذیری را که خوب فهمیده شده اند نادیده می گیرند. پذیرفتنی بودن این اظهار واقع گرایان که ضدواقع گرایی چیزی مهم را در باب علم از قلم می اندازد در برابر این ادعای قانع کننده ی ضدواقع گرایان قرار می گیرد که صور متعارف واقع گرایی قانع کننده نیستند. فعلاً بحث در باره ی تلاش هایی را که در فلسفه ی علم برای یافتن راهی میانی بین واقع گرایی و ضدواقع گرایی به عمل می آید به کناری می گذاریم و از زاویه ای متفاوت به مسئله نزدیک می شویم. در این مقاله تحلیل خواهد شد که فیزیک معاصر انرژی های بالا و به ویژه نظریه ی ریسمان تا چه حد ممکن است در فهمی تغییریافته از مسئله ی واقع گرایی نقش داشته باشد.



● پیچیدگی نظری در برابر تجربه گرایی



تحول اخیر در فیزیک بنیادی را می توان حامل یک پیام برای بحث واقع گرایی دانست که می توان آن را بدون رفتن به جزئیات مفاهیم فیزیکی جدید ارزیابی کرد: در متن نظریه ای که به طرز معتدل توسعه یافته باشد، تجربه گرایی پذیرفتنی تر است. هر چه دستگاه نظری توسعه یافته تر می شود، پذیرفتنی نگه داشتن این حکم که موضوع آن باید چیزی غیر از مشاهده باشد، دشوارتر می گردد.



دست کم دو دلیل بر له این برهان می توان اقامه کرد. نخست، صعود نظریه می تواند جبهه های جدیدی از جهان دیدنی را بگشاید که یکسان انگاری آن با جبهه های وجود از موارد کلاسیکی کمتر پذیرفتنی است. می توان در کیهان شناسی جدید مثال خوبی یافت. اغلب روایت های ابزارگرایی از این ادعا حمایت می کنند که احکام در مورد گذشته می توانند دارای ارزش صدق باشند.



اکنون کیهان شناسی مدرن می گوید مراحل بسیار چگال نخستین جهان ما جهانی تهی از تمام اشیاء ماکروسکوپیکی و دور از تمام شرایط فیزیکی را چنان که ما می شناسیم نشان می دهد. بنابراین، جهان نخستین را به همان اندازه ی فرآیندهای میکروفیزیکی امروزی نمی توان مستقیماً دید. بنابراین، ابزارگرا مجبور است وجود واقعی تمام اشیاء را در جهان نخستین نفی کند و در نتیجه، اگر به راه خود وفادار باشد، باید مهبانگ وجودشناختی خود را مطرح سازد تا نقطه ای را در زمان مشخص کند که در آن جهان واقعی به نحوی که وی می شناسد وجود خود را آغاز می کند. هر چیزی قبل از این نقطه فقط سازه ای ریاضی است برای ساختار تحول بعدی. چیزها وجود خود را از هیچ آغاز می کنند زیرا هیچ تحول قبلی نمی تواند شرط مرئی بودن را ارضا کند. این جداسازی فرآیند علّی و از نظر فیزیکی پیوسته بر اساس تمایز دلبخواهی وجودشناختی کاملاً غیر قانع کننده به نظر می رسد. این جداسازی به ویژه از آن روی ناپذیرفتنی است که فرض وجودشناختی باید یکسره بر برهان های فیزیکی انتزاعی در باره ی شرایط فیزیکی جهان در مرحله ای مبتنی باشد که تهی از هر شکل از حیات هوشمند و با آن ناسازگار بوده است. بدین ترتیب، برهان، فاقد هر گونه ارتباطی با مشاهده ی بالفعل انسان است که آشکارا بر خلاف انگیزه ی ابتدایی ابزارگرایی در تأکید بر وضعیت خاص مشاهده ی بالفعل انسان در برابر نظریه پردازی انتزاعی است. تجربه گرایی سازنده کمتر تحت تأثیر این مسئله قرار می گیرد زیرا حدود معرفت شناختی آن را می توان با تلاش برهانی کمتری بر روی محور زمان قرار داد. نکته ی دوم به یکسان بر ابزارگرایی و تجربه گرایی سازنده اثر می گذارد: همین که موازنه میان تلاش نظری و پیامد مشاهدتی به شدت به سوی نظریه مایل شود، اعتقاد به این که انگیزه های کامل فیزیکدان نظری برای فعالیت خود انحصاراً در رژیم مرئی قرار می گیرد، کاملاً مسئله ساز می شود. مقایسه ی وضعیت در دوران خوش مکانیک کوانتومی با وضعیت امروز مسئله را نشان می دهد: پیامدهای مشاهده پذیر مکانیک کوانتومی عظیم هستند و در انفجار بمب های اتمی به اوج خود می رسند و نادیده گرفتن آن ها حتی برای سرسخت ترین شکاکان فیزیک نظری ناممکن است. در این زمینه، ساختاربندی میکروسکوپی را که فیزیکدانان کوانتومی نظری انجام داده اند با تمام پیچیدگی آن باز هم می توان تلاش تکنیکی معقولی برای ایجاد و پیش بینی اثرات مشاهده پذیر حیرت آور آن دانست. از سوی دیگر در فیزیک مدرن انرژی های بالا نتایج پدیدارشناختی مشخصه ی نظریه هایی مانند مدل استانده ی فیزیک ذرات یا اَبَرتقارن اگر از زمینه ی نظری خود جدا شوند، حاشیه ای به نظر می رسند. این نتایج اغلب به چند خط غیرمعمولی بر روی مجموعه ای از عکس هایی که در آزمایش برخورد گرفته شده، محدود می شوند. این که اصلاً این خطوط دیده شوند به ساخت برخوردکننده های ذره ای چند میلیارد دلاری و کار مداوم هزاران آزمایشگر نیاز دارد. برای توضیح آن ها فیزیکدانان نظری که تعدادشان به همین اندازه زیاد است تمام وقت و انرژی خود را اختصاص می دهند و احساس می کنند باید نظریه هایی با پیچیدگی بی سابقه مطرح سازند. این ادعا که توسعه ی نظریه های استادانه در زمینه ی فیزیک مدرن انرژی های بالا را نه با جستجوی حقیقت درباره ی میکروجهان بلکه فقط با قدرت تکنیکی این نظریه ها برای ساخت و پیش بینی خطوط کهین مقیاس در ژنو یا شیکاگو می توان توجیه کرد(۱۴) فقط به اعلام این سخن منتهی می شود که جامعه ی فیزیک انرژی های بالا گروهی دیوانه ی مسرف هستند. امروزه اغلب فیلسوفان علم موافقند که هر اشاره ای در این جهت، اقتدار فلسفه ی علم را زیر پا می گذارد(۱۵). اما اذعان به این که کار فیزیک انرژی های بالا موجه است به معنای پذیرش توجیه از جایی در درون بدنه ی نظری نظریه های آن، بیرون از سطح پدیدارشناختی خشک و مینی مالیستی است. به معنای پذیرش آن است که ما پول و وقت را صرف آن می کنیم که در باره ی کوارک ها، بوزون های پیمانه ای، جهان داغ اولیه یا مهبانگ دانشی کسب کنیم، نه فقط در مورد الگوهای عجیب خطوط روی عکس. برای کسب دانشی از نوع اخیر، ما باید اطمینان داشته باشیم که دست کم برخی از احکام مندرج در نظریه های مورد بحث به معنای ظاهری تقریباً درست هستند. اما اتخاذ چنین نگرشی آشکارا با ادعاهای اصلی هم ابزارگرایی و هم تجربه گرایی سازنده در تناقض قرار دارد. نظریه ی ریسمان گامی است دیگر به سوی مفهومی از فعالیت علمی که با موضع تجربه گرایانه متفاوت است. روشن نیست که در چه زمانی آزمایشی صورت خواهد گرفت که بتواند نظریه ی ریسمان را به طور مستقیم مورد آزمون قرار دهد و این آزمایش چگونه به نظر خواهد رسید- البته اگر اصلاً چنین آزمایشی صورت بگیرد. بنابراین امروزه کانون توجه نظریه ی ریسمان باید بر ساختارهای نظری توسعه یافته متمرکز باشد. هر چند نظریه پردازان ریسمان ادعا کنند- چنان که بسیاری از آن ها چنین می کنند- که با توسعه ی نظریه ی خود بینش های جدیدی درباره ی طبیعت یافته اند، بسیاری از آن ها می توانند فقط به دانشی (بالقوه) در باره ی اشیاء یا ساختارهای نظری و نه دانشی در باره ی پدیده های دیدنی اشاره کنند.



● کم دادگی علمی


▪ تنوع دیدگاه ها



نظریه ی ریسمان برای تجربه گرایی نیز مسائل جدی در سطحی کاملاً متفاوت ایجاد می کند. نگاهی به وضعیت فعلی نظریه ی ریسمان، صحنه را برای بحث در باب این نکته آماده می کند. اختلاف عجیب در دیدگاه ها از همان زمان ظهور نظریه در اواسط دهه ی ۱۹۸۰ شایان توجه بوده و اخیراً گاهی به منازعات تند و سوزان میان مخالفان و موافقان برنامه ی تحقیقی نظریه ی ریسمان گسترش یافته است. خود فیزیکدانان ریسمان بارها این احساس قوی را داشته اند که بر روی گامی محوری و تاریخی به سوی فهم کامل تر جهان کار می کنند. یقیناً فقدان تأیید تجربی برای نظریه ی ریسمان و وضعیت ناگوار و ناکامل آن، عموماً نقاط ضعفی رقت انگیز تلقی می شود. با این همه، جز در مورد اقلیتی که خود را صرفاً ریاضی دان می دانند، نظریه پردازان ریسمان متقاعد شده اند که نسبت به هر کسی قبل از خود به بینش عمیق تری در مورد ساختار ماده ی فیزیکی دست یافته اند. بسیاری از حامیان عرصه های نزدیک مانند مدل سازی ذرات بنیادی یا کیهان شناسی به طرزی اندک محتاطانه تر در این تلقی سهیم هستند. دیدگاه اکثر فیزیکدانان عرصه های دیگر از فیزیک پدیدارشناختی انرژی های بالا تا گرانش کوانتومی کانونی تا فیزیک کاربردی و اغلب فیلسوفان علم در مورد وضعیت نظریه ی ریسمان اساساً انتقادی تر است. تلقی ایشان این است که با توجه به فقدان تأیید تجربی، نظریه ی ریسمان هیچ گاه از مرحله ی تفکر محض بیرون نرفته است. پس از بیش از سی سال کار شدید بر روی موضوع که هرگز نه پیش بینی آزمودنی ای ایجاد کرده و نه حتی چیزی نزدیک به نظریه ی کامل، منتقدان صریح برنامه ی تحقیقات نظری ریسمان توصیه می کنند به جای وفاداری دائمی به این کار بسیار دشوار اما بالقوه بیهوده، تحقیق بر روی بدیل های نظریه متمرکز گردد. به رغم عبارت پردازی های گاهی جدلی، عدم توافق میان دو طرف از سرشتی بنیادگرایانه برخوردار نیست. نظریه پردازان ریسمان جرئت ندارند که در مورد وجود ریسمان ها مطلقاً مطمئن باشند و منتقدان آن ها اذعان می کنند که اگر آزمونی تجربی یافته شود ممکن است بالاخره معلوم گردد که نظریه پردازان ریسمان در مسیر صحیح گام بر می دارند. باز هم میزان دشمنی متقابل کاملاً بامعنا است.


اختلاف مذکور در دیدگاه های مربوط به اعتبار نظریه ی جدید دارای ویژگی های تغییر پارادایم کوهن است (Kuhn ۱۹۶۲). اما شکاف، نسبت به موارد استانده ی تغییر پارادایم در علم، عمیق تر می شود. از نظر منتقدانِ نظریه ی ریسمان، نظریه ای بدون پشتوانه ی تجربی را، جزئیات آن هر چه باشد، نمی توان نظریه ای خوش بنیاد خواند. بنابراین، اعتماد اغراق آمیز به آن نظریه موجب بیرون رفتن از مسیر علم طبیعی متین می گردد. در مقابل، از نظر نظریه پرداز ریسمان اعتماد او به نظریه بر تحلیل علمی دقیق از مزایای نظری نظریه و قرار گرفتن آن در جای خود مبتنی است. بنابراین عدم توافق بنیادی در مورد ارزش نظریه ی ریسمان بر سر جزئیات فیزیکی نیست، بلکه بر سر تعریف اقتدار و قدرت استدلال خالص نظری در درون فرآیند علمی است. اگر کسی بخواهد از کلمه ی پارادایم به مثابه ی اصطلاحی فنی استفاده کند که فقط در مورد دیدگاه های درون عرصه ی علمی قابل کاربرد است، ممکن است بتواند شکاف میان نظریه پردازان ریسمان و پدیدارشناسان را شکافی فراپارادایمی بخواند. دو طرف بر سر تعریف علم توافق ندارند. قبلاً وضعیت های مشابهی روی داده است. نمونه ی برجسته ی آن مخالفت فیزیکدانان تجربه گرایی مانند ارنست ماخ با فرض اشیاء علمی نادیدنی مانند اتم ها در فیزیک در قرن نوزدهم است. فهم آن ها از علم چنان وابسته به اصل مشاهده ی مستقیم بود که سخن گفتن از اشیاء نادیدنی، آن¬ها را غیرعلمی می دانستند(۱۶). در قرن بیستم در زمانی که عموماً استاندارد علمی برای بحث بر مبنای ساختارهای نادیدنی را پذیرفتند، این نزاع از عرصه ی فیزیک بیرون رفت، اما در سطح تفسیری فلسفی ادامه یافت و در این جا انگیزه ی اصلی ابزارگرایی و تجربه گرایی سازنده است.



دیدگاه متفاوت در مورد نظریه ی ریسمان را می توان به منزله ی نتیجه ی بحث قدیمی تجربه گرایانه دانست. اعتماد به نفس نظریه پردازان ریسمان بدون پشتوانه ی تجریی یک بار دیگر تسلط مشاهده را در علم نقض می کند و به نظر می رسد که نسبت به ماجرای پذیرش اشیاء علمی نادیدنی، نمایشگر تغییر شدیدتری در پارادایم علمی باشد. ماجرای اشیاء نادیدنی علمی با پذیرش گزینه ی اندازه گیری غیرمستقیم مشاهده پذیرها معنی مشاهده پذیر را تغییر داد، اما رجحان تجربه را کاملاً دست نخورده باقی گذاشت. نظریه پردازان ریسمان، هر چند هنوز موقعیت تجربه را به منزله ی داور نهایی درباره ی نظریه ی علمی قبول دارند، اما به نظر می رسد با فرض این که دانشمندان می توانند بر مبنای نظری محض تا حد زیادی به امکان پذیری احکام علمی اعتماد داشته باشند، نقش آن را کاهش داده اند. خلاصه آن که، آن ها مدعی هستند: آزمایش مهم است اگر بتوانیم آن را انجام دهیم، اما اگر نتوانیم، پیشرفت علمی بدون آن انجام می گیرد.



چه چیزی نظریه پردازان ریسمان را به سوی این تغییر مهم در برداشت خود از علم سوق می دهد؟ هنگامی که فیزیک در آغاز قرن بیستم از [وجود] اشیاء علمی به طور کامل حمایت کرد، پیشرفت علمی به ناگزیر این گام را تقویت نمود زیرا بسیاری از پدیده های به تازگی کشف شده توضیح رضایت بخش دیگری نیافته بودند. آیا فیزیک انرژی های بالای معاصر برهانی به همین اندازه قدرتمند برای بسندگی ظاهری نظریه ی ریسمان ارائه می کند؟



▪ کم دادگی علمی



تلاش زیر برای پاسخ به این پرسش به شدت بر مفهوم کم دادگی نظریه سازی علمی با داده های موجود مبتنی است (از این رو به پیروی از دیوید ۲۰۰۶ آن را کم دادگی علمی می نامند). کم دادگی علمی باید به دقت از دو شکل برجسته تر کم دادگی متمایز گردد. از یک سو، باید آن را از کم دادگی کواینی که در کواین ۱۹۷۰ صورت بندی گردیده است، جدا ساخت که به وجود نظریه های علمی ای که از جهت تمام داده های تجربی ممکن از نظر تجربی هم ارز هستند، حکم می دهد. در برابر، کم دادگی علمی به وجود چند نظریه یا نظریه های متعددی حکم می دهد که با داده های فعلاً موجود متناسب هستند اما ممکن است از جهت داده های آتی در پیش بینی های خود متفاوت باشند. از سوی دیگر، کم دادگی علمی، به دلیل مسلم انگاشتن پیش فرض ها و پیش شرط های معین برای نظریه سازی علمی از کم دادگی هیومی متفاوت است. هر چند هیوم به امتناع منطقی استنتاج هر پدیدارشناسی آینده از مشاهدات گذشته اشاره می کند، اما علم بر استنتاج استقرایی از الگوهای نظم مشاهده شده برای پیش بینی رویدادهای آینده مبتنی است. به علاوه، انتظار می رود نظریه های رضایتبخش علمی برخی از شرایط عمومی مانند درجه ی معینی از عمومیت یا اجتناب از فرض های موقتی را که رویدادهای منفرد را تبیین می کنند، ارضاء نماید. کم دادگی علمی فقط در صورتی محقق می شود که چند نظریه یا نظریه های متعددی را بتوان بر طبق داده های تجربی موجود بنا کرد که شرایط پیش گفته را ارضا کنند و از این رو صلاحیت ادعای جدی علمی بودن را داشته باشند. بنابراین، این که کم دادگی در مرحله ای معین ویژگی فرآیند علمی تلقی شود یا خیر هیچ پیامدی برای مسئله ی بنیادی تر استقرا ندارد. در بحث زیر درباره ی کم دادگی علمی ما نظریه های تجرباً هم ارز را نادیده می گیرم و توجه خود را به نظریه هایی معطوف می سازیم که، هر چند همه با داده های فعلاً موجود در توافق هستند، می توان آن ها را با آزمایش های آینده از هم متمایز ساخت. بنابراین، اصطلاح کم دادگی علمی مترادف با مفهوم کم دادگی موقت به کار برده خواهد شد که اسکلار (۱۹۷۵) مطرح ساخت و مثلاً استانفورد (۲۰۰۱) آن را مورد بحث قرار داد(۱۷).



عموماً فرض می شود که نظریه سازی علمی با داده های تجربی موجود کم داده می شود. اگر نظریه سازی علمی از لحاظ علمی کم داده نبود، پیشرفت علمی می بایست انحصاراً انباشتی باشد. تعویض نظریه های موقتاً موفق با جانشینان از لحاظ مفهومی متفاوت منع می شد زیرا چنین تعویضی به معنای آن بود که دست کم دو نظریه ، قدیمی و جدید، در زمانی که نظریه ی قدیمی معتبر بود، با داده های تجربی موجود سازگار هستند. اما تاریخ علم نشان می دهد که پیشرفت علمی در گذشته به هیچ روی انباشتی نبوده است. پس کم دادگی علمیِ نظریه های علمی معاصر را می توان از مثال های تاریخی تعویض بر مبنای فرااستقرای بدبینانه ی مذکور در بخش ۳ استنتاج کرد.



اهمیت کم دادگی علمی به مثال های تعویض نظریه محدود نیست. در بسیاری از عرصه های علمی روشن به نظر می رسد که می توان شمار زیادی نظریه بنا کرد که با داده های فعلاً موجود سازگار هستند اما پیش بینی هایی درباره ی پدیده های آینده خواهند کرد که با طبیعت در توافق قرار ندارد. هر نوع تنوع نظریه ها ازاین دست، نمونه ای است از کم دادگی علمی.



باز هم روشن به نظر می رسد که کم دادگی علمی نامحدود با ویژگی های مشهود تحقیق علمی انطباق ندارد. علم طبیعی در هر مرحله از تحول خود تمایلی بارز به یک نظریه ی بنیادی خاص در باب موضوعی معین دارد. این نکته علم طبیعی را از سایر عرصه ها مانند تاریخ یا علوم اجتماعی متمایز می سازد و با اصل عدم تبعیض کم دادگی علمی مخالف است. افزون بر آن، همین تاریخ علم که مثال های بی شماری از تغییر نظریه ی بنیادی ارائه می کند در عین حال مثال های بی شماری را می شناسد که نظریه ها پدیده های آتی را با موفقیت پیش بینی کرده اند. اگر شمار نامحدودی از نظریه های علمی بدیل و به یکسان نویدبخش وجود داشت که با مجموعه ی معینی از داده های فیزیکی متناسب بودند اما پیش بینی های تجربی متفاوتی در مورد آزمایش های آینده می کردند، روشن نبود که دانشمندان چگونه می توانند به دفعات نظریه ی صحیح را برگزینند (مثلاً نگاه کنید به Dawid ۲۰۰۷). بنابراین توفیق پیش بینانه ی علم نیز که همان گونه که در بخش ۳ ذکر شد، با برهان عدم معجزه در برابر مواضع ضد واقع گرایانه به کار گرفته می شود وجود محدودیت هایی را برای کم دادگی نشان می دهد.



بنابراین میزان کم دادگی علمی به مثابه ی ویژگیِ به شدت مهم فرآیند علمی پدیدار می گردد؛ ویژگی ای که به یک دلیل برای بحث فعلی مهم است: تا حد زیادی وضعیت نظریه سازی تجرباً تأیید نشده را معین می سازد. برای دانشمندی فرضی که عدم کم دادگی علمی را نفی می کند، امکان پذیری پیش بینی های تجربی که از توصیف نظری منسجم داده های موجود حاصل می شود فقط به اندازه ی این فرض امکان پذیر به نظر می رسد که توصیف علمی امکان پذیر پدیده های معینی اصلاً وجود دارد. هرچند، با توجه به این که به نظر می رسد کم دادگی علمی موضوعی واقعی است، محدودیت های مفروض آن ممکن است باز هم درجه ی معینی از اعتماد را از جهت اعتبار نظریه ی تجرباً تأیید نشده توجیه کند. سرانجام، کم دادگی نامحدود، هر گونه امیدی را به انتخاب نظریه ی صحیح بدون راهنمایی تجربی مستقیم از میان می برد.



در این مرحله فیزیک ریسمان وارد صحنه می شود. هر چند علم مثال های بسیاری را می شناسد که برهان های نظری محض درجه ای از اعتماد را به طرح واره های نظری تجرباً تأیید نشده وارد کرده اند، اما اصل کم دادگی علمی به قدر کافی قوی تلقی شده است که مانع پشتیبانی کامل از این نظریه ها گردد. رهبری تأیید تجربی همیشه بلامنازع باقی مانده است. فیزیک ریسمان ها ممکن است نخستین مثالی باشد که موافقان آن ارزیابی نظریه را به نحو دیگری پیشنهاد کرده اند. بنابراین، می توان گمان داشت که، از نظر موافقان نظریه ی ریسمان، این نظریه دلایلی برای فرض محدودیت های به طرز نامعمول قوی برای کم دادگی علمی فراهم می آورد که تأکید بیشتر بر روی برهان های نظری برای ارزیابی امکان پذیری احکام علمی را توجیه می کند. این درک توضیحی پذیرفتنی برای ضدیت چشمگیر میان نظریه پردازان ریسمان و منتقدان بیرونی نظریه فراهم می آورد: هر چند خود فیزیکدانان ریسمان احساس می کنند تحت تأثیر انواع جدید نتایج محدودیت های قوی بر روی کم دادگی که در کار روزمره ی خود با آن روبرو هستند قرار گرفته اند، اما فیزیکدانانی که در این تجربه سهیم نیستند یا احساس علاقه ی خاصی به پارادایم علمی سنتی دارند، نمی توانند غفلت فیزیکدانان ریسمان را از اصول سنتی و خوش بنیاد ارزیابی نظریه درک کنند.



▪ محدودیت های کم دادگی علمی در نظریه ی ریسمان



دیوید ۲۰۰۶ برهان هایی بر له این ادعا اقامه می کند که آثار قوی محدودیت های جدید بر روی کم دادگی علمی را در واقع می توان در نظریه ی ریسمان یافت. از آن جا که این برهان ها در تحلیل های بعدی هنوز نقشی اساسی ایفا می کنند، در قسمت فعلی به اختصار بیان می شوند. اما خواننده ای که به دنبال برهان کامل است باید به دیوید ۲۰۰۶ مراجعه کند.



برهان هایی که بر له محدودیت های کم دادگی علمی ارائه می شوند در دو سطح متفاوت پدیدار می گردند. نخستین نوع استدلال بر ویژگی های کلی فرآیند تحقیقی مبتنی است که به نظریه ی ریسمان منتهی می شود(۱۸). شاید برجسته ترین برهان از نظر فیزیکدانان نظری برهان عدم انتخاب است. فیزیکدانان نظری مدعی هستند که پس از بررسی های مفصل در جهات مختلف، رویکرد آن ها تنها رویکرد مطمئنی باقی مانده است که به نظریه ی یکی شده ی گرانش و اندرکنش های هسته ای منتهی می شود که دست کم تا اندازه ای موفق بوده است. از این دیدگاه رویکرد گرانش کوانتومی- حلقه ای و سایر رویکردها در گرانش کوانتومی کانونی را نمی توان بدیل به شمار آورد، زیرا آن ها فقط در مورد جمع میان گرانش با اصول بنیادی فیزیک کوانتومی بحث می کنند بدون آن که راهبردی برای منظور کردن توصیف نظری کامل اندرکنش های هسته ای ارائه کنند. در رابطه با نظریه های کاملاً یکی شده، فیزیکدانان ریسمان برهان هایی کیفی ارائه می کنند تا نشان دهند نقاط عزیمت بسیار متفاوتی که ظاهراً هیچ ارتباطی با فیزیک ریسمان ندارند، پس از بررسی دقیق به نظریه ی ریسمان می رسند (مثلاً نگاه کنید به Polchinski ۱۹۹۹).



تصور می شود که تجربه ی گذشته در فیزیک ذره ای از اهمیت این احکام حمایت می کند: اگر فیزیکدانان برای حل مسئله ای مفهومی درهای بسیاری را بزنند و دقیقاً یک در باز شود که به سوی ساختار غنی و منسجم جدیدی رهنمون می گردد، ظاهراً بخت خوبی وجود دارد که این راه حل از نظر تجربی قابل اطمینان باشد. برانگیزاننده ترین گواه این ادعا مدل استانده ی فیزیک ذره ای است. عناصر مهمی از مدل استانده مانند ساختار پیمانه ای اندرکنش ها بدون مدرک تجربی بلاواسطه و بر مبنای استدلال نظری محض برای حل مسائل سازگاری نظری پیشنهاد شده است. سرانجام، توسعه ی این مفاهیم با آزمایش تأیید و به شمار زیادی پیش بینی های تجربی مطمئن منتهی شده است. فیزیکدانان نظری ادعا می کنند که بدیل ها در مورد فیزیک ریسمان دقیق تر از بدیل های زمان توسعه ی مدل استانده بررسی شده اند که ممکن است موجب اطمینان زیادی به امکان پذیری ادعاهای مفهومی نظریه ی ریسمان گردد. برهان دیگر بر نمونه های شگفت آور از انسجام مفهومی در متن نظریه ی ریسمان مبتنی است. عموماً پذیرفته شده است که نظریه ی علمی به طرزی متقاعدکننده با داده های تجربی تأیید می شود که بر روی بنای نظریه اثری نگذاشته اند اما به درستی توسط آن پیش بینی می شوند. به طریق مشابه، ممکن است نظریه ای بر اساس مبانی نظری محض مورد حمایت قرار گیرد. ممکن است موجب بهبود فهم نظری از ارتباطات متقابل در میان پدید های مختلف فیزیکی گردد، هر چند هدف اصول ساختمانی که در زمان ایجاد نظریه به کار گرفته شده این نوع بهبود نبوده است. نظریه ی ریسمان ادعا می کند که این تأیید نظری را می توان به طور جدی به مثابه ی مبنای داوری درباره ی امکان پذیری نظریه تلقی کرد. فیزیک ریسمان مثال های شگفت آوری از انسجام مفهومی ارائه می کند. سه مثال از میان مهم ترین مثال ها عبارت اند از این که اشیاء کوانتیده ی ممتد گرانش را نشان می دهند، نظریه ی ریسمان ماده مستلزم اَبَرتقارن است (که به دو راستای مهمِ تحقیقات فیزیک ذره ای می پیوندد)، و در موارد خاص و معینی می تواند ارتباط میان انتروپی سیاه چاله و افق رویداد آن را تبیین کند.



هر یک از این سه دلیل ارائه شده برای اعتماد به نفس نظریه پردازان ریسمان را می توان بر اساس کاهش ارزش اصل کم دادگی علمی تفسیر کرد. برهان عدم انتخاب مستقیماً می گوید که وجود نظریه های بدیلی که از نظر علمی رضایت بخش باشند، در مورد نظریه ی ریسمان، در مقایسه با زمینه های فیزیکی پیشین، فرضی کم تر طبیعی است. موفقیت تجربی برنامه ی تحقیق فیزیک ذره ای و تمایل نظریه ی ریسمان به ایجاد انسجام درونی نامنتظَر را می توان نشانه های غیرمستقیم محدودیت های مهم کم دادگی علمی دانست، زیرا کم دادگی نامحدود وقوع هر دو را نامحتمل می سازد.



هر چند سه برهان ارائه شده تا این جا، پیشتازانی در نظریه سازی علمی متقدم دارند و می توان آن ها را بر اساس نقاط اوج تحولات (مقدماتی) دیرپا فهمید، نظریه ی ریسمان نیز برهان های به راستی جدیدی ارائه می کند که در سطحی متفاوت به همان جهت معطوف هستند: به نظر می رسد خود ساختار نظری فیزیک ریسمان کاهش ارزش کم دادگی علمی را پیشنهاد می کند.



در این زمینه دو ویژگی مرتبط نظریه ی ریسمان از اهمیت اساسی برخوردار است. برخلاف تمام نظریه های فیزیکی شناخته شده ی دیگر، نظریه ی ریسمان در سطح بنیادی هیچ پارامتر آزادی ندارد. نه پارامتر بی بعدی دارد که بتوان آن را آزادانه طوری تنظیم کرد که با داده های تجربی متناسب باشد، نه پارامتری ابعادی دارد که بتوان مقدار آن را نسبت به پارامترهای مشخصه ی دستگاه اندازه گیری مربوطه تنظیم کرد(۱۹). فراتر از این نقطه، بر اساس برخی فرض های بسیار بنیادی مانند وجود ماده و بیش از یک بعد فضایی، نظریه ی ریسمان درجه ی بالاتری از یکتایی را نیز نشان می دهد. به دلیل پدیده ی دوگانگی ریسمان که در بخش ۶ مورد بحث قرار خواهد گرفت، به نظر می رسد اختیاری برای ساخت انواع مختلف نظریه ی ریسمان در سطح بنیادی باقی نمی ماند. بلکه ظاهراً تنها یک راه برای ساخت ساختار بنیادی نظریه ی ریسمان وجود دارد. فقدان آزادی ساختاری انتخاب همراه با فقدان پارامترهای آزاد «یکتایی ساختاری» نظریه ی ریسمان خوانده خواهد شد.



در این مرحله روشن نیست چقدر از یکتایی ساختاری ریسمان به یک مجموعه ی اجتناب ناپذیر از مقادیر پارامتری نظریه های انرژی های پایین مانند مدل استانده تبدیل می شود. از دیدگاه نظریه ی ریسمان، پارامترهای مدل استانده پارامترهای مؤثری هستند که به طرز یکتا توسط ویژگی های نظریه ریسمانی مانند مقدار ثابت تزویج، شعاع های ابعاد فشرده یا غشاهای چندبعدی تعیین می شوند. این ویژگی های ریسمانی را باید بار دیگر به مثابه ی نتیجه ی فرآیندی دینامیکی فهمید که بر معادلات بنیادی نظریه ی ریسمان مبتنی هستند (که همان گونه که شرح داده شد، هیچ پارامتر آزادی ندارند) و از مهبانگ به سوی حالت پایه ی نظریه می روند. اگر نظریه ی ریسمان یک حالت پایه ی پرانرژی و از لحاظ نظری واداشته داشت که در آن تمام آن مقادیر به طور یکتا تعیین شده بودند، این امر مقادیر پارامترهای کم انرژی را نیز به طور یکتا تعیین می کرد. اما بر اساس فهم فعلی به نظر می رسد شمار زیادی حالت های پایه ی پایدار یا فراپایدار(۲۰) و از لحاظ نظری منسجم در نظریه ی ریسمان وجود دارد که می توان همه ی آن ها را به فرآیندهای کوانتومی متقدم جهان ما رساند(۲۱). هر چند ممکن است مکانیسم انتخابِ خلأیی هنوز ناشناخته که یک می نیموم انرژتیک خاص یا شماری از آن ها را که به طرزی معقول اندک باشند مشخص می سازد، از طریق فهم بهتر یا شکل دهی مجدد نظریه ی ریسمان بروز کند، اما وجود آن در این مرحله محل تردید به نظر می رسد. بدیل آن، سناریویی است که در آن انتخاب از میان تعداد زیادی حالت های پایه ی موضعی که از نظر فیزیکی مجاز هستند به برآمد تصادفی اغتشاشات کوانتومی در مراحل اولیه ی جهان ما بستگی دارد(۲۲). از آن جا که حالت های پایه ی مختلف با مقادیر پارامتری متفاوت نظریه های مؤثر در انرژی های پایین متناظرند، این سناریو می تواند قدرت پیش بینانه ی نظریه ی ریسمان را به شدت کاهش دهد (مثلاً نگاه کنید به Douglas ۲۰۰۳ و Susskind ۲۰۰۷).



هر چند پرسش از قدرت پیش بینانه ی نظریه ی ریسمان بدین ترتیب موضوع تأمل باقی می ماند، اما توجه به این نکته مهم است که هر دو سر طیف پاسخ های ممکن فهمی از کم دادگی علمی را مطرح می سازند که از بنیاد تغییر کرده است. اگر قدرت پیش بینانه ی فیزیک ریسمان به راستی به واسطه ی ماهیت فیزیک کوانتومی که به طرزی تقلیل ناپذیر آماری است به شدت تغییر می یافت، این امر چشم اندازهای تحقیق فیزیکی آتی را به طرزی بامعنا تغییر می داد. از آن جا که فهم این نکته دشوار است که چگونه وجوه کمّی که در یک طرح واره موضوع آمار کوانتومی هستند باید در طرح واره ای دیگر قابل محاسبه باشند، می توان انتظار سنگ بنایی بنیادی برای پیشرفت علمی را داشت که آشکارا فهم ما را از موفقیت نظریه تغییر می دهد و می توان گفت که باید بر روی پرسش مربوطه در باب کم دادگی علمی نیز تأثیر داشته باشد. اما در این جا برای تحلیل بیشتر این نکته تلاشی نخواهد شد.



از سوی دیگر، اگر مکانیسم انتخاب خلأیی که هنوز ناشناخته است تعداد حالت های پایه ای را که از نظر فیزیکی مجاز است به حدی کاهش دهد که توان پیش بینی نظریه ی ریسمان را به شدت بالا ببرد(۲۳)، می توان برهانی را به کار برد که باز هم دوررس تر باشد. خلاصه آن که، نظریه ای که از لحاظ ساختاری یکتا و دارای توان پیش بینی زیادی باشد، مبنای ارزیابی پذیرفتنی بودن بدیل های از نظر علمی امکان پذیر را تغییر می دهد. از آن جا که (۱) به نظر می رسد نظریه هایی که از لحاظ ساختاری یکتا باشند به مر

مطالب مشابه ...










نظریه ریسمان(جاه طلبانه ترین نظریه در فیزیک بنیادی)

۲۰-۷-۱۳۹۰ ۰۹:۳۶ صبح
جستجو یافتن همه ارسال های کاربر اهدا امتیازاهدای امتیاز به کاربر پاسخ پاسخ با نقل قول

برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید


مطالب مشابه ...
موضوع: نویسنده پاسخ: بازدید: آخرین ارسال
  مقالات فیزیک سکوت تلخ 109 1,328 ۲۸-۱-۱۳۹۳ ۰۳:۵۲ عصر
آخرین ارسال: سکوت تلخ
  حیات چگونه آغاز شد؟ نظریه جدیدِ منشاء حیات! خاطره بانو 0 161 ۱۳-۷-۱۳۹۲ ۱۰:۰۴ عصر
آخرین ارسال: خاطره بانو
  بزرگ‌ترین حفره اُزون در قطب جنوب خاطره بانو 0 136 ۱-۷-۱۳۹۲ ۰۱:۲۱ عصر
آخرین ارسال: خاطره بانو
  نظریه انشتین در سایه تردید! آزمون مشهورترین فرمول فیزیک در فضای دوردست خاطره بانو 0 83 ۱۹-۱۰-۱۳۹۱ ۱۰:۱۷ صبح
آخرین ارسال: خاطره بانو
  هیجان جدید فیزیک مدرن با کشف دو بوزون هیگز متفاوت! خاطره بانو 2 163 ۶-۱۰-۱۳۹۱ ۰۹:۰۵ صبح
آخرین ارسال: خاطره بانو
  فیزیک‌دانان پالس‌هایی با ۱۰۰٫۰۰۰ فوتون تولید می‌کنند خاطره بانو 0 58 ۱۳-۸-۱۳۹۱ ۰۸:۴۷ صبح
آخرین ارسال: خاطره بانو
  اینشتین و نظریه‌ی نسبیت خاص خاطره بانو 0 137 ۱۹-۷-۱۳۹۱ ۱۱:۰۷ صبح
آخرین ارسال: خاطره بانو
  اینشتین و فیزیک کوانتوم خاطره بانو 0 155 ۱۹-۷-۱۳۹۱ ۱۱:۰۶ صبح
آخرین ارسال: خاطره بانو
  فکر نیوتونی فیزیک و وحدت نیروها خاطره بانو 0 119 ۱۹-۷-۱۳۹۱ ۱۱:۰۴ صبح
آخرین ارسال: خاطره بانو
  ماده‌ای که قوانین فیزیک را به چالش می‌کشد خاطره بانو 0 195 ۲۷-۴-۱۳۹۱ ۰۸:۱۵ صبح
آخرین ارسال: خاطره بانو

پرش به انجمن:

کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان