هایزنبرگ، عدم قطعیت و انقلاب کوانتومی

نوشته دیوید ث. کسیدی

ترجمه محی الدین غفرانی

ورنر هایزنبرگ در ۳۲ سالگی یکی از جوان‌ترین دانشمندانی بود که برنده جایزه نوبل شد. بلندپروازی و رقابت‌جویی شدیدش، الهامبخش او در شکل دادن به یکی از معروف‌ترین اصل‌های علمی بود.

در میان پیروزی های بی‌شمار علم قرن بیستم، شاید بتوان مکانیک کوانتومی را بنیادی‌ترین آنها دانست. دانش اتم، که به دست گروه معدودی از فیزیکدانان بسیار پرنبوغ اروچا نشو و نما یافت، منجر به دگرگونی‌های ژرف و جنجال‌برانگیزی در شناخت ما از طبیعت شد. اکنون دیگر ماده ممکن است بسته به نحوه مشاهده، موج یا ذره باشد، و علت و معلول دیگر ارتباط نزدیکی با یکدیگر ندارند. این تفسیر از مکانی کوانتومی- یعنی بیان اینکه چگونه و چه موقع باید آن را به کار بست، و اینکه چه مطلبی درباره دنیای مادی روشن می‌کند- در ۱۹۲۷ در کپنهاک ارائه شد. ترویج تفسیر کپنهاک به وسیله آفرینندگانش، و موفقیت خیره کننده کسانی که آن را به کار بستند، دست به دست یکدیگر دادند تا این تفسیر در دهه ۱۹۳۰ به همان شهرتی برسد که امروزه دارد. اما هر تفسیر، چیزی بیش از یک تفسیر نیست. در عوض ممکن است خاستگاه‌ها، جانبداری‌ها و پذیرش آن از جهات مهمی، به همان اندازه که نتیجه اعتبار علمی هستند، معلول شرایط تاریخی و سلیقه‌های شخصی باشند.


خرید کتاب با ۱۰٪ تخفیف(همه کتاب‌ها)

شاید بهترین نمونه برای نشان دادن نقشی که عوامل انسانی در علم بازی می‌کنند، زندگی کارل ورنر هایزنبرگ باشد. که یکی از ابداع کنندگان اصلی و از فعال‌ترین حامیان تفسیر کپنهاگ بود. در فوریه ۱۹۲۷ این دستیار ۲۵ ساله که دوره فوق دکترا را نزد نیلس بور می‌گذراند، معروف‌ترین خدمت خود را، که عنصری کلیدی در تفسیر کپنهاگ بود، به فیزیک عرضه کرد: اصل نایقینی یا عدم قطعیت. این اصل را می‌توان مانند تفسیر کپنهاگ، نتیجه جستجو به دنبال ارتباطی معقول برای آشتی دادن دنیای روزمره آزمایشگاه با دنیای عجیب و تازه اتم‌ها دانست.

به طور خلاصه، اصل عدم قطعیت بیان می‌کند که اندازه‌گیری همزمان دو متغیر به اصطلاح همیوغ، مانند مکان و اندازه حرکت یک ذره متحرک، الزاما با محدودیت در دقت همراه خواهد بود. هر چه اندازه‌گیری مکان دقیق‌تر باشد، از دقت در اندازه‌گیری اندازه حرکت کاسته خواهد شد، و بالعکس. در افراطی‌ترین حالت، دقت مطلق یکی ازمتغیرها، نادقیقی مطلق دیگری را به دنبال خواهد داشت.

این نایقینی تقصیر آزماشگر نیست: بلکه نتیجه ذاتی معادلات کوانتومی و از ویژگی‌های هر آزمایش کوانتومی است. به علاوه، هایزنبرگ اعلام کرد تا زمانی که مکانیک کوانتومی اعتبار دارد، آدمی هرگز نخواهد توانست بر اصل عدم قطعیت فائق آید. از زمان انقلاب علمی این اولین بار بود که فیزیکدانی برجسته، محدودیتی را برای شناخت علمی قائل می‌شد.

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، در کنار اندیشه‌های بزرگانی همچون بور و ماکس بورن، نظام منطقی و همبسته تفسیر کپنهاگ را شکل داد، تا حدی که هایزنبرگ و بورن در اکتبر ۱۹۲۷ در اجتماع پیشگامان فیزیکی کوانتومی دنیا، این تفسیر را کامل و قطعی اعلام کردند. این گردهمایی، که پنجمین کنگره از سلسله کنگره‌های مشهور سول وه در زمینه فیزیکی پایه بود، در حالی که بروکل برگزار شد که از منصوب شدن هایزنبرگ به کرسی تدریس فیزیک نظری در دانشگاه لایپزیگ، تنها یک هفته می‌گذشت. هایزنبرگ ۲۵ ساله، جوان‌ترین استاد تمام آلمان بود.

با توجه به اینکه هایزنبرگ به هنگام ارائه ارزشمندترین کار علمی‌اش این قدر کم سن و سال بود، می‌توان به یکی از خصلت‌های مهمش که در این و همه پژوهش‌های نخستینش نمایان است، پی برد: میل تقریبا سیری ناپذیرش برای موفقیت علمی به نحوی که در هر کاری که می‌کرد به عنوان «بهترین» شناخته شود. تعجبی هم ندارد که منشا بخش عمده‌ای از این میل را می‌توان در میراث خانوادگی‌اش جستجو کرد.

خانواده هایزنبرگ، خانواده‌ای فرهیخته و بلندپرواز بود که راه خود را در بین طبقات متوسط بالای جامعه آلمان باز می‌کرد. وحدت آلمان به رهبری اتوفون بیسمارک در اواخر قرن نوزدهم و رشد سریع اقتصادی متعاقب آن، باعث شده بود نیاز شدیدی به کارمندان، سیاستمداران، قضات، وکلا، و مدیران، احساس شود. در نتیجه، دانشگاه‌ها و مدارس این کشور جدید، اهمیت بسیار یافتند. حیثیت اجتماعی و پاداش مادی فرهنگیان و شاگردان موفق آنان نیز فزونی بسیار پیدا کرد.

هم پدر ورنر، آوگوست، و هم پدربزرگ مادری‌اش، نیکولائوس و کلین، به واسطه موفقیت‌های علمی‌شان پله‌های ترقی را از سر آغازهایی پست تا اوج طبقات بالای بورژوازی آلمان طی کرده بودند. وکلین، ریاست یکی از دبیرستان‌های معتبر مونیخ را بر عهده داشت، و آوگوست در ۱۹۱۰ استاد زبانشناسی بیزانس در دانشگاه مونیخ شد. هر دو نیز از قشری که تازه بدان وارد شده بودند، همسر گزیدند.

از همان هنگامی که ورنر در ۱۹۰۱ به دنیا آمد، بزرگ‌ترهایش ترتیبی دادند که او نیز از راه دانش اندوزی، به رتبه اجتماعی بلندی دست یابد. آوگوست با اعتقاد به این که رقابت، زمینه را برای موفقیت علمی آماده می‌سازد، آتش همچشمی سختی را بین ورنر و برادر بزرگ‌ترش، اروین، برافروخت. دو پسر در طی سال‌ها، بارها با یکدیگر درگیری های شدیدی پیدا کردند، به نحوی که یک روز رقابتشان به زد و خورد خونینی انجامید که در آن با صندلی چوبی به جان یکدیگر افتادند. هر کدام در سنین بزرگسالی راه خود را پیش گرفت. و جز در دیدارهای گهگاه خانوادگی، چندان تماسی با یکدیگر نداشتند.

بلندپروازی‌های ورنر برای رسیدن به اوج، در دوره بین زوئیه ۱۹۲۵ که او و همکارانش بورن و پاسکوال جوردن توصیفی ریاضی برای مکانیک کوانتومی ارائه کردند، تا فوریه ۱۹۲۷ که روابط عدم قطعیت را شکل داد، به وضوح نمایان است. آنچه باعث شد تاثیر این غریزه در دوران مزبور تا این حد اهمیت یابد، همزمان شدن دو رویداد بود.

اول این که ناگهان چندین کرسی فیزیکی نظری در بخش آلمانی زبان اروپای مرکزی خالی شد. آماده بودن این کرسی‌ها برای شخصیت دانشگاهی بلندپروازی همچون هایزنبرگ، که قبلا برای عهده‌دار شدن کرسی تدریس دانشگاهی در دانشگاه گوتینگن پذیرفته شده بود، فرصتی مغتنم محسوب می‌شد.

دومین واقعه که شاید اهمیت بیشتری داشت، ظهور توصیف ریاضی جدید و رقیب گونه‌ای از مکانیک کوانتومی بود. هایزنبرگ و همکارانش در ۱۹۲۵ معادلاتی را برای مکانیک کوانتومی صورت‌بندی کردند که مبتنی بر ریاضیات محض حساب ماتریسی بود. به نظر آفرینندگانش، در این «مکانیک ماتریسی» تمایل آنان برای تکیه بر تجربیات قابل مشاهده آزمایشگاهی منظور شده بود. آنان به اصولی همچون وجود پرش‌های کوانتومی و ناپیوستگی درون اتم‌ها معتقد بودند، و اندیشه مدل‌های اتمی قابل تجسم را مردود می‌شمردند.

اروین شرودینگر، فیزیکدان ۳۹ ساله اهل وین که در آن هنگام در زوریخ پژوهش می‌کرد، از زاویه کاملا متفاوتی به مسائل فیزیکی اتمی می‌پرداخت هدف‌های کاملا متفاوتی را دنبال می‌کرد. شرودینگر در سلسله مقالاتی که در نیمه اول ۱۹۲۶ منتشر شدند، معادله موج کوانتومی را ارائه داد که مبتنی بر فرضیه‌ای از لوئی دوبروی فرانسوی بود. این اندیشه، که مورد توجه اینشتاین قرار گرفت، از این قرار بود که هر ماده در حال حرکت را می‌توان متشکل از امواج دانست. شرودینگر این نظر را به کار بست و ادعا کرد، «امواج مادی» الکترون‌ها، مدهای نوسان هماهنگی را درون اتم‌ها ایجاد می‌کنند. این مدها، جای حالات اتمی ساکن را که در نظریه ماتریسی بیان می‌شد، می‌گرفتند: به عبارتی دیگر پرش‌های کوانتومی ناپیوسته، در حقیقت انتقالات پیوسته از یک مد هماهنگ به دیگری بودند. اگر این ادعا صحت داشت، شرودینگر اصول مکانیک ماتریسی هایزنبرگ را بی‌ربط می‌دانست.

اکثر فیزیکدانان با خوشحالی از روش آشناتر شرودینگر استقبال کردند ولی چیزی درباره تفسیرش از آن نگفتند. این وضع ناگهان در مه ۱۹۲۶ عوض شد. در آن هنگام شرودینگر اثبات کرد که این دو صورت‌بندی رقیب، در واقع از نظر ریاضی هم‌ارز یکدیگرند. هایزنبرگ و طرفداران توصیف ماتریسی بلافاصله عقاید خود را تبلیغ کردند، آن هم به صورتی که به تدریج در هر دو جبهه حالت خصمانه‌تری به خود گرفت.

شرودینگر نیز برای فرونشاندن غائله کمکی نکرد. او در مقاله‌ای که هم ارزی دو فرضیه را مطرح می‌کرد، به جای آنکه استدلال کند هر دو طرح برابر شناخته شوند، طرح خود را برتر می‌دانست. او در پاورقی مشهور مقاله‌اش نوشت: «هیچ گونه ارتباطی برایم متصور نیست. البته من از نظریه او مطلع بودم، اما روش‌های جبر متعالی که به نظرم بغرنج می‌آمد، و نیز تجسم ناپذیری آن، اگر نگویم مرا مشمئز می‌کرد، لااقل دلسردم می‌ساخت.»

با نگاه دقیق‌ترین به زمان این گفته‌ها، روشن می‌شود که علت درگیری، مسئله هم ارزی نبود. بلکه برداشتی بود که هر یک از طرفین از آن کردند. هایزنبرگ و مکتب ماتریسی همه عمر حرفه‌ایشان را صرف دست و پنجه نرم کردن با آن دسته از پدیده‌های طبیعت کردند که به عقیده آنها وجود خارجی داشتند و در مکانیک ماتریسی‌شان منظور شده بود. آنان آینده‌شان را بر سر این کار گذاشته بودند. شرودینگر از طریق احیای فیزیک حرکات موجی پیوسته، علی، و معقول، و با طرد ناپیوستگی به ظاهر نامعقول، آبروی خود را گرو گذاشته بود. هیچ یک از طرفین حاضر نبود برتری دیگری، یا پیامد محتمل آن- یعنی غلبه حرفه‌ای طرف مقابل- را بپذیرد. ناگهان ماهیت و مسیر آینده مکانیک کوانتومی مورد اختلاف بودند.

این درگیری سبب شد بلندپروازی شغلی هایزنبرگ بیش از پیش تشدید شود. هایزنبرگ تنها چند هفته پیش از آن که شرودینگر اثبات هم ارزی را منتشر سازد، کرسی تدریس را در لایپزیگ رد کرده بود تا دستیار بور در کپنهاگ شود. همین که مقاله هم ارزی شرودینگر منتشر شد، پدربزرگ شکاک ورنر، وکلین، باعجله به کپنهاگ رفت تا سعی کند نوه‌اش را از دستیار شدن باز دارد. فشاری که وکلین اعمال می‌کرد و مورد تردید قرار گرفتن پایه‌های مکانیک ماتریسی از جانب شرودینگر، سبب شدند تلاش هایزنبرگ برای عرضه کاری برتر مضاعف شود، تا از نظر حرفه‌ای مقبولیت عام یابد و سرانجام کرسی خالی دیگری را نصیبش سازد.

اما دست کم سه واقعه در ۱۹۲۶ باعث شدند اختلاف فکری وسیعی که بین اندیشه‌های خودش و دیدگاه‌های شرودینگر وجود داشت، بر او آشکار شود. اولین آنها، سخنرانی های شرودینگر درباره فیزیک جدیدش بود که در اواخر ژوئیه در مونیخ برگزار شد. در آنجا، هایزنبرگ جوان از میان جمع انبوه حاضران بحث کرد که نظریه شرودینگر بسیاری از پدیده‌ها را توضیح نمی‌دهد. اما موفق نشد کسی را متقاعد کند و با دلسردی کنفرانس را ترک کرد. اتفاق بعدی در یکی از کنفرانس‌های پاییزی دانشمندان و فیزیکدانان آلمانی روی داد، که در آن هایزنبرگ شاهد حمایت فراگیر- و به نظرش کوته بینانه- از دیدگاه‌های شرودینگر بود.

بالاخره، مناظره سخت اما نهایتا بی‌نتیجه بور و شرودینگر در اکتبر ۱۹۲۶ در کپنهاگ بود. نتیجه این مناظره، پی بردن به این مطلب بود که هیچ تفسیری برای هر یک از دو صورت‌بندی کوانتومی نبود که کاملا قابل پذیرش باشد. هر کس، یا هر یک از طرفین، که چنین تفسیری پیدا می‌کرد، درمی‌یافت که همان گونه که از بور نقل شده است، در «آرزو» ی فیزیک بهتری بود.

همه این انگیزه‌های گوناگون- شخصی، حرفه‌ای و علمی- دست به دست یکدیگر دادند تا بالاخره در فوریه ۱۹۲۷ هایزنبرگ به این باور رسید که ناگهان به تفسیر لازم دست یافته است: اصل عدم قطعیت. مسیری که ذهنش در اواخر ۱۹۲۶ و اوایل ۱۹۲۷ برای رسیدن به این اندیشه طی کرد، متاثر از پژوهش‌های نزدیک‌ترین همکارانش، به خصوص جوردن و پل ا. م. دیراک بود. آن دو به همراه یکدیگر «نظریه تبدیل» را شکل دادند که ملغمه‌ای از ریاضیات موجی و ماتریسی بود. در آن هنگام، هدف هایزنبرگ و یارانش یافتن راهی قطعی برای داخل کردن ناپیوستگی در صورت‌بندی دیراک و جوردن بود.

مهم‌ترین جرقه این تفسیر جدید از سوی پاولی زده شد. پاولی در نامه‌ای به تاریخ ۱۹ اکتبر ۱۹۲۶، که در آن، خالی بودن یکی از کرسی‌های تدریس لایپزیگ را به هایزنبرگ خبر می‌داد، حالت‌های اتمی ساکن را در بررسی قبل‌تر بورن راجع به امواج الکترونی آزاد به کار بست. وی دریافت که باید متغیرهای پیوسته‌ای برای اندازه حرکت (p) و مکان (q) هر الکترون اتم در نظر گرفت، اما رفتار کوانتومی‌شان به شکل «نقطه کور» ی تجلی می‌یافت: «p ها را باید کنترل شده فرض کرد، و q ها را کنترل نشده. به عبارتی دیگر، می‌توان تنها احتمال تغییرات قطعی p ها را از شرایط اولیه مفروضی محاسبه کرد، و برای همه مقادیر ممکن q ها معدل گرفت. پاولی نوشت بنابراین نه می‌توان درباره «مسیر» قطعی ذره صحبت کرد، «نه می‌توان به طور همزمان درباره مقدار p و مقدار q سوال کرد»

هایزنبرگ پاسخ داد که از نامه پاولی و آن نقطه کور «بسیار ذوق‌زده» است، و تا ماه‌ها بعد درباره‌اش به تامل پرداخت.

این شوق‌زدگی هایزنبرگ به نامه‌ای ۱۴ صفحه‌ای به تاریخ ۲۳ فوریه ۱۹۲۷ خطاب به پاولی انجامید. او در آن تقریبا همه ویژگی‌های اساسی مقاله‌ای را شرح داد که دقیقا یک ماه بعد تحت عنوان «محتوای تجسم‌پذیری مکانیک و حرکت شناسی نظریه کوانتومی» فرستاد: و این مقاله، مقاله عدم قطعیت هایزنبرگ بود.

هایزنبرگ که روابط عدم قطعیت را هم از ریاضیات و هم از آزمایش‌های ذهنی استنتاج کرده بود، انطباق این دو را دلیلی بر اعتبار همیشگی عدم قطعیت تلقی می‌کرد. استدلال ریاضی از اینجا شروع می‌شد که یک تابع موجی را منحنی زنگ مانندی فرض می‌کرد، یا با عبارت ریاضی، توزیع احتمال متغیر q را یک توزیع گاوسی می‌دانست. خطای موجود در دانستن مقدار دقیق q (که به انحراف معیار معروف است) دلتا q نام می‌گیرد که به صورت  نوشته می‌شود. هایزنبرگ با استفاده از صورت‌بندی ابداعی دیراک و چوردن، توزیع گاوسی را به متغیر همیوغ p تبدیل کرد.

هایزنبرگ ضمن این کار دریافت که نتیجه ریاضی این فرض این است که انحراف معیار این دو توزیع- یعنی عدم دقت در مقدار q و p- با یکدیگر نسبت عکس دارند. این نسبت معکوس را می‌توان تعمیم داد و با رابطه

نشان داد. که در آن h ثابت پلانک است. وی سپس نشان داد این نتیجه صرفا انتزاعی نیست بلکه کاملا با هر آزمایش ذهنی که اندازه‌گیری همزمان یک جفت متغیر همیوغ مثل مکان و اندازه حرکت یا انرژی و زمان را شامل می‌شود، سازگاری دارد.

اما قابلیت انطباق با آزمایش مرهون ابتکارات متعددی بود که هایزنبرگ با هدف منظور کردن ناپیوستگی و ذرات به خرج داد. یکی از اینها تعریف مجدد تجسم‌پذیری در عنوان مقاله‌اش به معنی هر چیز «فیزیکی» بود که از لحاظ تجربی معنی‌دار باشد، نه چیزی که بتوان تجسم کرد یا به تصویر کشید. این تغییر برای مقابله با انتقاد شرودینگر بود که می‌گفت فیزیک ذره‌ای ناپیوسته، اساسا نامعقول و غیر قابل تجسم است. این ابتکار با ابداع دیگری ارتباط تنگاتنگ داشت: و آن تعریف مجدد مفاهیم کلاسیکی همچون مکان، تندی، و مسیر ذره اتمی بر حسب عملیات آزمایشی که برای اندازه‌گیریشان انجام می‌شود، یا به عبارتی دیگر نوعی عملگرایی بود. تنها آنچه فیزیکدان بتواند اندازه بگیرد، معنای حقیقی دارد، و این اندازه‌گیری‌ها همیشه روابط عدم قطعیت را از خود نشان می‌دهند.

در نظر هایزنبرگ جوان، اصل عدم قطعیت، کمال و فرجام انقلاب کوانتومی بود: انقلابی که در بر گیرنده زحمت‌هایش برای پایه‌ریزی آن چیزی بود که خودش در بنای آن نقش داشت. او گویی برای آنکه هر گونه مخالفتی با این دیدگاه را ساکت کند، مقاله‌اش را با چندین ادعا به پایان رساند که بسیار فراتر از ریاضیات و آزمایش‌های ذهنی بودند. هایزنبرگ اعلام کرد که با نظریه تبدیل دیراک- جوردن، صورت‌بندی کوانتومی کامل و غیر قابل تغییر است، و روابط عدم قطعیت صحیح و انکارناپذیرند چون نتیجه مستقیم این صورت‌بندی هستند. بنابراین همه مشاهدات تجربی پیشین و آتی در زمینه پدیده‌های اتمی، مشمول این تفسیر هستند.

به علاوه، او استدلال کرد که گرچه فیزیک کوانتومی دربرگیرنده یک جزء آماری اساسی است، اما این جزء از ویژگی‌های ذاتی طبیعت نیست، بلکه بدین دلیل بروز می‌کند که وقتی فیزیک‌دان می‌خواهد به مشاهده پدیده‌های طبیعی بپردازد، در آنها آشفتگی به وجود می‌آورد. سرانجام، هایزنبرگ برای نخستین بار به روشنی ژرف‌ترین پیامد عدم قعطیت را بیان کرد- و آن به زیر سوال رفتن «علیت» بود.

اصل علیت ایجاب می‌کند که هر معلولی، متاخر به یک علت منحصر به فرد باشد. این اندیشه بیش از یک قرن به عنوان فرض اولیه تقریبا هر گونه پژوهش معقول به کار گرفته می‌شد. شاید بتوان ساده‌ترین تعریف علیت را به لاپلاس، ریاضیدان فرانسوی نسبت داد که آن را در مکانیک نیوتنی به کار بست: اگر مکان و اندازه حرکت ذره‌ای در لحظه‌ای مفروض به دقت معلوم باشد، آنگاه با علم به همه نیروهایی که بر آن ذره اعمال می‌شوند، می‌توان کل حرکت آینده آن را بر اساس معادلات مکانیک کاملا تعیین کرد.

اما به عقیده هایزنبرگ، اصل عدم قطعیت این را نفی می‌کند: «در صورت‌بندی اکید قانون علیت- یعنی اینکه اگر حال را بدانیم، می‌توانیم آینده را محاسبه کنیم- آنچه اشتباه است فرض قضیه است، نه حکم آن». مقادیر اولیه اندازه حرکت و مکان را نمی‌توان در آن واحد با دقت مطلق اندازه گرفت. بدین ترتیب، تنها می‌توان گستره‌ای از احتمالات را برای مکان و اندازه حرکت ذره‌ای در هر لحظه از آینده محاسبه کرد. تنها یکی از احتمالات منجر به حرکت واقعی ذره خواهد شد.

رابطه علیت بین حال و آینده گم می‌شود، و قوانین و پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی صرفا ماهیت احتمالی یا آماری به خود می‌گرند.

مقاله هایزنبرگ در بیان اصل عدم قطعیت، تقریبا از هر نظر ژرف و فراگیر بود. این مقاله گذشته از تامین هدف‌های هایزنبرگ، نمودی از شخصیتش بود. وقتی استادش، بور، به دلیل خطایی در استدلالش از او ایراد گرفت، هایزنبرگ به حدی با لجاجت از مواضع خود دفاع کرد که به قول خودش مجادله‌شان در بهار ۱۹۲۷ به «سوء تفاهمی شخصی فاحشی» کشیده شد. این خطا ناشی از تکیه بیش از اندازه هایزنبرگ بر ناپیوستگی و ویژگی‌های ذره‌ای کوانتوم‌های نور در یکی از آزمایش‌های ذهنی اساسی‌اش به نام میکروسکوپ پرتو گاما بود. (پیوست را ببینید).

وقتی بور که برای تعطیلات به اسکی رفته بود به انستیتویش بازگشت، دید که هایزنبرگ پیش‌نویس مقاله را آماده کرده است. هنگامی که بور مقاله‌اش را به درخواست هایزنبرگ برای آینشتاین فرستاد، به طور خصوصی به او گفت که هایزنبرگ در پرداختن به مسئله، بسیاری از جوانب را در نظر نگرفته، و میکروسکوپ پرتو گاما هم گرچه نتیجه درستی از آن به دست آمد، به کلی اشتباه است. در نظر بور، روابط عدم قطعیت صرفا ناشی از صورت‌بندی، تعریف مجدد مفاهیم پایه‌ای و ارجحیت ناپیوستگی و ذرات بر امواج پیوسته نبود. بلکه دوگانگی موج- ذره، و در میکروسکوپ پرتو گاما، تفرق امواج نور به وسیله الکترون به داخل عدسی میکروسکوپ نیز اهمیت بسیار داشتند.

پس از آن که بور نخستین سخنرانی‌اش را درباره مکمل بودن در سپتامبر ۱۹۲۷ خطاب به عده‌ای که در کنار دریاچه کومو در ایتالیا گرد هم آمده بودند ایراد کرد، هایزنبرگ که تا پیش از آن به نایقینی یقین داشت، برای اولین بار با بزرگ‌منشی از بور قدردانی کرد. در نسخه منتشر شده بحثی که متعاقب سخنرانی بور در کومو مطرح شد، هایزنبرگ از او به خاطر روشن کردن عدم قطعیت تا آخرین جزئیاتش و تبیین آن چیزی که بعدها به تفسیر کپنهاگ معروف شد، تشکر کرد.

شاید دگرگونی درونی هایزنبرگ از هنگامی آغاز گشت که بلندپروازی‌هایش ارضا شد. چون در همان ماهی که کنفرانس کومو برگزار شد، هایزنبرگ اطلاع یافت که به زودی برای عهده‌دار شدن کرسی تدریس دانشگاه لایپزیگ دعوت خواهد شد. هایزنبرگ بالاخره به این هدف خود رسیده بود.

همچنان که میل هایزنبرگ برای اثبات توانایی‌ها و سهمش در مکانیک کوانتومی فروکش کرد، میل دیگری به وجود آمد که بور را نیز شامل می‌شد: نیاز به پایه ریزی برنامه پژوهشی دایمی و رده اولی در لایپزیک در زمینه فیزیک پایه. توضیحات بور علاوه بر تقویت پایه‌های سست عدم قطعیت، زمینه‌ای تبلیغی برای پیروان این فیزیکدان دانمارکی فراهم آورد که مانند هایزنبرگ مشتاق بودند فیزیک تکمیل شده‌ای از کرسی‌های تازه به دست آمده‌شان سر بر آورد و آن را در مقاله‌هایشان به کار بندند. هایزنبرگ و بقیه شاگردان بور، اکنون دیگر حمایت‌های خود را صرف برنامه‌ها یا عدم قطعیت نمی‌کرند، بلکه در خدمت «روحیه کپنهاگ» بودند.

هایزنبرگ و دیگران موفق شدند پذیرش تفسیرشان را، علی‌رغم مخالفت‌های باقیمانده پیشگامانی همچون آینشتاین و شرودینگر، تضمین کنند. در طی نیم دهه‌ای که از گردهمایی کومو و بعدها کنگره سول‌وه گذشت، هایزنبرگ و انستیتویش نظریات کوانتومی مهمی در زمینه بلورهای حالت جامد، ساختار مولکولی، تفرق تابش به وسیله هسته‌ها و ساختار نوترون- پروتون هسته‌ها عرضه کردند. آنان با کمک نظریه پردازان دیگر، گام‌های بلندی به سوی نظریه نسبیت کوانتومی میدان‌ها برداشتند و اساس پژوهش‌های فیزیک انرژی‌های بالا را پی‌ریزی کردند.

طبیعتا چنین موفقیت‌هایی باعث جلب بسیاری از بهترین دانشجویان به سوی انستیتوهایی مانند انستیتوی هایزنبرگ شد. این دانشجویان که مطابق تعلیمات کپنهاگ پرورش یافتند، نسل جدید و غالب فیزیکدانان را تشکیل دادند، که با قدرت رسیدن هیتلر در دهه ۱۹۳۰، در سراسر جهان پراکنده شدند و اندیشه‌هایشان را پخش کردند.

هایزنبرگ و دیگر پیروان مکتب کپنهاگ برای رساندن تعلیماتشان به کسانی که به انستیتوهای اروپایی نمی‌آمدند، درنگ نمی‌کردند. هایزنبرگ به خصوص امریکا را محیط مساعدی برای تبلیغ مکتبش می‌دانست. هایزنبرگ ضمن سفری به دور دنیا به همراه دیراک در ۱۹۲۹، سخنرانی‌های بسیار موثری درباره تعلیمات کپنهاگ در دانشگاه شیکاگو ایراد کرد. هایزنبرگ در دیباچه سخنرانی‌هایش نوشت: «به نظر من اگر این کتاب به گسترش تفسیر کپنهاگ از نظریه کوانتومی، که راهگشای توسعه کل فیزیک اتمی امروزی بوده است، تا اندازه‌ای کمک کند، هدف من برآورده شده است».

پرورش دهنده این تفسیر در حالی به لایبپزیگ بازگشت که دیگر نخستین تلاش‌های علمی‌اش در حرفه او مقبولیت عام یافته بود و موقعیت‌های برجسته‌ای را چه از نظر دانشگاهی و چه علمی نصیبش ساخت. در ۱۹۳۳، همکارانش به بهترین نحو از کارهای هایزنبرگ، به همراه شرودینگر و دیراک، قدردانی کردند: آن هم با اعطای جایزه نوبل.

گرچه امروزه به حق از هایزنبرگ به عنوان یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدانان عصر حاضر یاد می‌کنند، اما عده‌ای هم از او به دلیل بسیاری از اعمالش پس از به قدرت رسیدن هیتلر خرده می‌گیرند. هایزنبرگ هرگز به حزب نازی ملحق نشد. اما مقام‌های دانشگاهی مهمی را بر عهده داشت و سخنگوی فرهنگ آلمان در مناطق اشغالی بود. وی که بارها پیشنهاد مهاجرت از آلمان را رد کرده بود، برنامه‌های پژوهشی در زمینه شکافت اورانیم را برای رایش سوم سرپرستی می‌کرد. هایزنبرگ بعد از جنگ توجیهات گوناگونی برای اعمالش ارائه داد، که وجهه‌اش را در خارج بیش از پیش لکه‌دار کرد. توام بودن عجیب چنین رفتارهای سوال برانگیزی با نبوغش در فیزیک، بیانگر مشکلات بزرگ‌تر دانش و دانشمندان در قرنی پرتلاطم و گاه بی‌رحم است. هایزنبرگ، این فرزند وفادار آلمان که چنین دید ژرفی نسبت به طبیعت داشت، به سختی می‌توانست بفهمد و بپذیرد که کشورش تا چه اندازه به طور فاجعه‌آمیزی راه خطا پیش گرفته است. وی در ۱۹۷۶ بر اثر ابتلا به سرطان کلیه و کیسه صفرا در خانه‌اش در مونیخ درگذشت.

دیدگاه خود را با ما اشتراک بگذارید:

ایمیل شما نزد ما محفوظ است و از آن تنها برای پاسخگویی احتمالی استفاده می‌شود و در سایت درج نخواهد شد.
نوشتن نام و ایمیل ضروری است. اما لازم نیست که کادر نشانی وب‌سایت پر شود.
لطفا تنها در مورد همین نوشته اظهار نظر بفرمایید و اگر درخواست و فرمایش دیگری دارید، از طریق فرم تماس مطرح کنید.