دانش - چرا نمي‌توان طبيعت را به قوانين رياضي فروكاست

واضح آرشیو وب فارسی:دنياي اقتصاد: دانش - چرا نمي‌توان طبيعت را به قوانين رياضي فروكاست
دانش - چرا نمي‌توان طبيعت را به قوانين رياضي فروكاست

مارك بيوكانن/ ترجمه كاوه فيض‌اللهي: يكي از مهم‌ترين اهداف علم آن است كه تمامي ابعاد طبيعت را در قالب قوانين ساده و بنيادي تبيين كند. اما آيا چنين چيزي امكان‌پذير است؟ گروهي از فيزيكدانان مدعي آن‌اند كه دليلي يافته‌اند كه نشان مي‌دهد بعضي چيزها را اصلا نمي‌توان محاسبه كرد و طبيعت چيزي بيش از مجموع اجزاي خويش است. ايده فروكاست‌باوري (reductionism) كه از قرن‌ها پيش يكي از ابزارهاي كليدي علم است، بر آن است كه هر چيزي را در طبيعت سرانجام مي‌توان با شناخت اجزاي سازنده‌اش درك كرد. براي مثال قوانين جريان‌هاي سيال را مي‌توان از قوانين بنيادي‌تر حركت اتم‌ها و مولكول‌ها به دست آورد كه آن هم به نوبه خود تابع فيزيك كوانتوم است.

در سال 1972 فيزيك‌داني به نام فيليپ اندرسون (P.Anderson) خاطرنشان كرد كه اين رويكرد ممكن است مشكلي داشته باشد. اندرسون گفت بعضي سيستم‌ها ممكن است بيش از مجموع اجزاي خويش باشند. او قهرمان ايده «نوپديدي» (emergence) شد، اين مفهوم كه در سيستم‌هاي داراي اجزاي بسيار كه با همديگر تعامل دارند، ممكن است انواع مهمي از سازمان‌هاي نو پديد آيند كه به هيچ وجه از ويژگي‌هاي آن اجزا حاصل نمي‌شوند. اگر اين طور باشد، آنگاه حتي شناخت كامل فيزيكي در يك سطح ممكن است براي درك سازمان در سطوح بالاتر كافي نباشد. از آن زمان تاكنون اين حدس موضوع بحث و اختلاف‌نظر بوده است.
اكنون مايل گو (M.Gu) از دانشگاه كوئينزلند در استراليا و همكارانش ادعا مي‌كنند كه شايد اثبات ايده اندرسون امكان‌پذير باشد. آنها به بررسي يك مدل رياضي پايه به نام مدل آيزينگ پرداختند كه اغلب براي بررسي چگونگي پيدايش خاصيت مغناطيسي در آهن و مواد ديگر از ترتيب قرار گرفتن اتم‌هايشان كنار همديگر به كار مي‌رود. براي مجسم كردن مدل آيزينگ، شبكه‌اي سه‌بعدي از اتم‌ها را در نظر بگيريد. هر اتم براي آنهايي كه در اطرافش هستند، مانند آهنرباي كوچكي عمل مي‌كند و بسته به نيروهاي ميان اتم‌ها جهت خاصي به خود مي‌گيرد. اين مدل، آنچه را در مواد واقعي رخ مي‌دهد منعكس مي‌كند. در مواد واقعي اتم‌ها بسته به نيروهاي اتمي الگوهاي جهت‌دار متفاوتي به خود مي‌گيرند. براي مثال در آهن، اتم‌ها گاهي در يك جهت قرار مي‌گيرند كه تمام آن را مغناطيسي مي‌سازد، در حالي كه در آلياژها اين الگو بسيار پيچيده‌تر است.
اين گروه از فيزيكدانان با استفاده از اين مدل به بررسي اين مسئله پرداختند كه آيا مي‌توان با شناسايي اين نيروها، الگويي كه اتم‌ها در حالت‌هاي گوناگون ازجمله در وضعيت كمترين مقدار انرژي به خود مي‌گيرند را محاسبه كرد يا خير. آنها به اين نتيجه رسيدند كه در بعضي موارد حتي با داشتن قدرت محاسبه نامحدود باز هم نمي‌توان با شناسايي نيروها الگوي اتم‌ها را محاسبه كرد. به زبان رياضي، اين سيستم به لحاظ شكلي «تصميم‌ناپذير» است. گو مي‌گويد: «ما توانستيم تعدادي از ويژگي‌ها را پيدا كنيم كه به كلي ارتباطي به برهمكنش‌هاي بنيادي ندارند.» حتي بعضي از مشخصات واقعا ساده مدل، نظير كسري از اتم‌ها را كه در يك جهت قرار مي‌گيرند، نمي‌توان محاسبه كرد.»
گو مي‌گويد اين نتايج نشان مي‌دهند بعضي از مدل‌هايي كه دانشمندان از آنها براي شبيه‌سازي سيستم‌هاي فيزيكي استفاده مي‌كنند، در عمل ممكن است ويژگي‌هايي داشته باشند كه نتوان آنها را به رفتار اجزايشان منسوب كرد. اين به نوبه خود مي‌تواند به تبيين اين پديده كمك كند كه چرا توصيف ما از طبيعت به جاي آنكه همه فقط از يك سطح منشا بگيرد، در سطوح بسيار اتفاق مي‌افتد. گو مي‌گويد: «شايد نظريه همه چيز نتواند تمام پديده‌هاي طبيعي را تبيين كند. شايد براي رسيدن به درك واقعي بايد در همه سطوح آزمايش‌ها و مشاهده بيشتري انجام داد.» بعضي از فيزيك‌دانان بر اين باورند كه اين كار به شكل اميدواركننده‌اي موجب تقويت علمي بحث ظريف نوپديدي مي‌شود كه معمولا انباشته از استدلال‌هاي فلسفي است. جان بارو (J.Barrow) از دانشگاه كمبريج نتايج اين كار را «واقعا جالب» مي‌داند اما گمان مي‌كند يكي از اجزاي اين اثبات نياز به بررسي بيشتري دارد. او به اين نكته اشاره مي‌كند كه گو و همكارانش نتايج خويش را از بررسي يك سيستم نامحدود به دست آورده‌اند و نه از يك سيستم محدود اما با اندازه بزرگ مانند بيشتر سيستم‌هاي طبيعي. بارو مي‌گويد: «بنابراين كاملا روشن نيست كه نتايج آنها درمورد سيستم‌هاي محدود واقعي چه معنايي مي‌دهد.» گو با اين حرف موافق است اما در عين حال اشاره مي‌كند كه هدف گروه‌شان اين نبود. علاوه بر اين يادآور مي‌شود قوانين رياضي آرماني كه دانشمندان معمولا براي توصيف جهان از آنها استفاده مي‌كنند، در اغلب موارد مربوط به سيستم‌هاي نامحدود است. او مي‌گويد: «نتايج ما نشان مي‌دهد كه بعضي از اين قوانين را به احتمال زياد نمي‌توان از اصول اوليه به دست آورد.»
New Scientist, Oct.6, 2008
پنجشنبه 9 آبان 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: دنياي اقتصاد]

[مشاهده در: www.donya-e-eqtesad.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 138]