آزمایش_های فکری Thought Experiment

كلمات كليدي : آزمايش_هاي _فكري، آزمايش، شهود، تجربه_گرايي، افلاطون_گرايي

نویسنده : علیرضا منصوری

آزمایش‌های فکری به عنوان نوع خاصی از آزمایش‌ها که نیاز به تجربۀ مستقیم آزمایشگاهی ندارند، از جهات مختلف مورد توجه فلاسفۀ علم است. این آزمایش‌ها از یونان باستان مورد استفاده قرار می‌گرفتند، ولی اولین بار ماخ اصطلاح ’آزمایش‌های فکری‘ را جعل کرد. از نمونه های مشهور این آزمایش‌ها می‌توان به آزمایش نیزه‌انداز در اثبات نامتناهی بودن جهان، آزمایش گالیله در مورد سقوط اجسام با جر‌م‌های مختلف، آزمایش سطل نیوتن، آزمایش EPR و آزمایش گربۀ شرودینگر اشاره کرد[1].

ویژگی‌های آزمایش‌های فکری چیست؟ حقیقت این است که ارایۀ یک تعریف جامع و مانع از آزمایش‌های فکری کار ساده‌ای نیست. هر چند شرایطی مثل ایده‌آل‌سازی در آزمایش‌های فکری وجود دارد، ولی نمی‌توان ادعا کرد که شرایط لازم و کافی، مثل ایده‌آل‌سازی، برای آزمایش‌های فکری وجود دارد. مثلاً ممکن است کسی در مورد چگونگی حرکت یک جسم بر روی یک سطح بدون اصطکاک تفکر کند، ولی این یک آزمایش فکری محسوب نمی‌گردد، چون کار وی یک سری محاسبات ریاضی است. یا بالعکس، آزمایش گربۀ شرودینگر علیرغم اینکه واجد هیچ‌گونه ایده‌آل سازی نیست، ولی آزمایش فکری محسوب می‌شود. بنابراین بهترین راه برای شناخت آزمایش‌های فکری آشنایی مستقیم با چگونگی به‌کارگیری آنهاست. در اینجا برای نمونه به شرح آزمایش فکری گالیله می‌پردازیم تا از نزدیک با این روش استدلالی آشنا شویم[2]:

آزمایش فکری گالیله، علیه نظریۀ ارسطویی حاکم در مورد سقوط اجسام بود. در این آزمایش گالیله فرض کرد که یک گلولۀ توپ و یک گلولۀ تفنگ را با ریسمانی به هم متصل می‌کنیم و آنها را از بالای برج رها می‌سازیم. گالیله این پرسش را مطرح می‌کند که بر اساس نظریۀ ارسطو مجموعۀ به‌هم متصل با سرعت بیشتری نسبت به گلولۀ توپ به زمین می‌افتد یا بالعکس؟ از یک طرف باید بگوییم سرعت مجموعه، به این دلیل که وزن بیشتری نسبت به گلولۀ توپ دارد، بیشتر از سرعت گلوله است و از طرف دیگر می‌توان گفت در مجموعۀ مورد نظر گلولۀ تفنگ مثل یک لنگر عمل کرده و سرعت مجموعه را کند می‌کند. لذا نظریۀ ارسطو ما را به دو نتیجۀ متناقض می‌رساند، و بنابراین باید غلط باشد. گالیله به این ترتیب نتیجه گرفت که اجسام با وزن‌های مختلف با سرعت یکسان سقوط می‌کنند. همانطور که ملاحظه می‌شود این آزمایش با مفروض گرفتن یک نظریه و تحلیل صرفا عقلی به نتایج متناقض می‌رسد و آن نظریه را رد می‌کند و نظریۀ دیگری را به جای آن می‌نشاند.

طبقه‌بندی‌های مختلفی می‌توان از آزمایش‌های فکری ارایه داد. مثلاً آزمایش‌های فکری علمی یا فلسفی، تجویزی یا واقعیتی. اما یک طبقه‌بندی مهم، بر اساس نقشی است که این آزمایش‌ها به‌عنوان یک بینه و شاهد ایفا می‌کنند: بسته به اینکه منجر به تثبیت یک ایده و نظریه، یا رد آن شوند ممکن است یک نقش سازنده، یا نقش ویرانگر داشته باشند. این آزمایش‌ها، هر یک از این نقش‌ها را ممکن است به طرق مختلفی ایفا کنند. مثلاً ممکن است برای ابطال یک نظریه، تناقضی را در نظریه نشان دهند، یا نشان دهند که این نظریه منجر به چیزی می‌شود که در تقابل با باور‌های مقبول دیگر ما است. برای مثال آزمایش گربۀ شرودینگر نمی‌خواهد نشان دهد که تناقضی در مکانیک کوانتوم وجود دارد، بلکه هدفش این است که وضعیتی را نشان دهد که با باورهای معمول ما همخوانی ندارد: حالت ترکیبی که بر اساس مکانیک کوانتوم به شکلی عجیب به ذرات جهان میکرو نسبت داده می‌شود، وقتی به موجودات ماکروسکوپی مثل گربه نسبت داده ‌شود، اصلاً قابل قبول نمی‌نماید. روش دیگر این است که آزمایش فکری منجر به نتیجه‌ای ‌شود که یکی از مفروضات یا مقدمات اساسی آزمایش فکری را زیر سؤال ببرد. روش پیچیده‌تری هم هست که گاهی آن را ضد آزمایش فکری می‌نامند. در این روش یک آزمایش فکری طرح می‌شود که منجر به نتیجه‌ای شود که خلاف نتیجۀ آزمایش فکری دیگر است. مثلاً ماخ علیه آزمایشهای فکری نیوتن در جهت تثبیت فضای مطلق، آزمایشی را طراحی کرد که نتیجۀ نیوتن را زیر سؤال می‌بُرد. برای اینکه ضد آزمایش فکری مؤثر باشد اصلاً لزومی ندارد که خیلی قابل قبول باشد، بلکه کافی است سناریوی رقیبی را ارایه کند، که حداقل به اندازۀ سناریوی قبلی، مقبول به ‌نظر برسد و از این طریق در قطعیت آن ایجاد شک کند. ضد آزمایش فکری اگر بتواند چنین کاری انجام دهد، مؤثر خواهد بود[3].

همانطور که گفته شد آزمایش فکری می‌تواند نقش سازنده و حمایتی داشته باشد و این نقش را نیز می‌تواند به طرق مختلفی به انجام برساند. یکی از روش‌ها این است که توضیحی از نظریه ارایه کند که به دعاوی آن وضوح بخشد. در چنین مواردی آزمایش‌‌های فکری، شأن راهنمونی دارند و ما را به درکی راضی کننده می‌رسانند که حمایت از نظریه را به ‌دنبال خواهد داشت. مثلاً نیوتن بر اساس همان نظریه‌ای که سقوط اجسام به زمین را توضیح می‌داد، نشان داد که چگونه ماه در مداری مشخص به ‌دور زمین می‌چرخد. وی این وضعیت را با توپی که یک گلولۀ توپ را در مسافت‌هایی بیشتر و بیشتر پرتاب می‌کند توضیح داد. در حالت حدی سطح زمین به ‌همان اندازه که گلوله سقوط می‌کند، انحنا پیدا می‌کند، تا جایی که گلوله به جایی که شلیک شده بر می‌گردد، بطوریکه اگر مانعی بر سر راه گلوله نباشد، دوباره همین مسیر را طی خواهد کرد. با محاسبات هم می‌توان چنین چیزی را نشان داد؛ ولی آزمایش فکری نیوتن، بدون توسل به محاسبات، تصویر روشن و قابل فهمی از وضعیت مذکور ارایه می‌کند. نیوتن با این آزمایش فکری نشان داد که حرکت ماه چگونه است.

آزمایش‌های فکری از این جهت که قادرند، بدون بهره‌گیری از شواهد تجربی جدید، شرایط معرفتی را در ارتباط با یک نظریه یا دیدگاه تغییر دهند و متحول سازند جالب توجه‌اند. این امر موجب شده است که این پرسش طرح شود که آیا آزمایش‌های فکری، مثل آزمایش‌های واقعی معرفت‌بخشند و بهره‌گیری از آنها در گزینش نظریه‌ها قابل توجیه است؟

کسانی مثل دوئم همواره تأکید داشتند که آزمایش فکری به هیچ وجه نمی‌تواند جای آزمایش‌های واقعی را بگیرد و نباید آنها را جدی گرفت، هر چند با توجه به نقش مؤثری که آزمایش‌های فکری در تاریخ فیزیک ایفا کرده‌اند به نظر نمی‌رسد دانشمندان همدلی چندانی با این اظهارات سخت‌گیرانۀ دوئم داشته باشند، ولی به‌هر حال نزد فلاسفه این بحث به طور جدی مطرح است که شهودهای ما تا چه حد قابل اعتماد و معرفت‌بخشند. مثلاً کاتلین ویلکیز[4]، نسبت به آزمایش‌های فکری خوشبین نیست زیرا به اعتقاد وی، در آزمایش‌های فکری، دانش ما نسبت به اطلاعات زمینه‌ای که آزمایش در آن صورت می‌پذیرد، در مقایسه با آزمایش‌های بالفعل بسیار محدود و ناقص است. ضمن اینکه به اعتقاد وی و دنیل دنت[5] بسیاری از مفاهیم به کار گرفته شده در آزمایش‌های فکری در حوزۀ فلسفه از وضوح کافی برخوردار نیستند که این موارد موجب بروز شهود‌های مختلف می‌شود و در نهایت کار ارزیابی را با دشواری روبرو می‌کند. همچنین وی این قید را برای ارزیابیِ قابل اعتماد بودن آزمایش‌های فکری ضروری می‌داند که این آزمایش‌ها نباید قوانین تاکنون شناخته شدۀ طبیعت را نقض کنند. اما این قید از جهاتی بسیار قوی و محدود کننده است، زیرا مثلاً ما در ادبیات علمی امروز از اینکه اگر در لحظات اولیۀ انفجار بزرگ، قانون جاذبه، عکس مکعب فاصله، به جای عکس مربع فاصله می‌بود، بسیار آموخته‌ایم، زیرا به دنبال پاسخ به پرسش‌هایی از این قبیل رفته‌ایم که "آیا در چنین وضعیتی ستارگان تشکیل می‌شدند؟" در نظر گرفتن چنین سناریو‌هایی بسیار آموزنده است، هر چند ممکن است برخلاف برخی قوانین تاکنون شناخته شده باشد. اعتراضات دیگری نیز در این خصوص وجود دارد. مثلاً جاناتان دنسی[6]، آزمایش‌های فکری در حوزۀ اخلاق را مبتنی بر استدلال‌هایی دوری می‌داند. به هر حال، این اعتراضات و پاسخ‌هایی که به آنها داده می‌شود از مناقشات جاری در این بحث است[7].

گذشته از کسانی که برای آزمایش‌های فکری شأن معرفتی قائل نیستند، فلاسفه‌ای که برای آزمایش‌های فکری شأن معرفتی قائلند نیز در خصوص جایگاه معرفتی آنها توافق ندارند. مثلاً دیدگاه‌های براون[8] و نورتون[9] دو سر طیف این مناقشه هستند. در حالیکه براون یک دیدگاه افلاطون‌گرایانه از قوانین را که بی‌مناسبت با افلاطون‌گرایی گودل نیست مبنا قرار می‌دهد، نورتون مدافع دیدگاه کلاسیک تجربه‌گرایانه است[10].

افرادی مثل رابرت براون معتقدند آزمایش‌های فکری قادرند برای ما نوعی معرفت پیشینی از طبیعت فراهم آورند. در مقابل، فلاسفه‌ای مثل نورتون، آزمایش‌های فکری را صرفاً نوعی برهان و استدلال خفی و مستتر می‌دانند و معتقدند آنها از مقدمات تجربی فراتر نمی‌روند زیرا، مقدماتی مبتنی بر تجربه دارند و برای رسیدن به نتیجه صرفاً از الگوهای استدلالی قیاسی یا استقرایی بهره می‌برند. لذا ویژگی‌های تصویری و به طور کلی آزمایش خواندن آنها اضافی است و حداکثر کمکی روانشناختی می‌کند تا آنها را قانع‌کننده‌تر جلوه دهد. نورتون برای دفاع از موضع خود به جفت آزمایش‌های فکری که در تقابل با یکدیگر هستند اشاره می‌کند. به بیان وی شیوۀ برخورد ما با این جفت آزمایش‌ها و روش ارزیابی ما در مورد آنها، شبیه مواجهۀ ما با استدلال‌هایی است که نتایج متناقض با هم دارند؛ در چنین مواردی کاری که می‌کنیم ارزیابی درستی مقدمات و استدلال است[11]. در مقابل، براون معتقد است حداقل در مواردی، آزمایش‌های فکری از داده‌های موجود فراتر می‌روند، و لذا می‌توانیم معرفتی پیشینی نسبت به طبیعت به دست آوریم. به‌ هر حال اگر آزمایش‌های فکری را بتوان در قالب یک استدلال عرضه کرد، بلافاصله این پرسش طرح می‌شود که آیا چارچوب استدلالیِ واحد و صورت منطقی یکسانی برای همۀ انواع آزمایش‌های فکری وجود دارد؟ به طور کلّی هر چند دیدگاه‌های مختلفی در این خصوص وجود دارد، اما این‌ قدر می‌توان گفت که آزمایش‌های فکری برخلاف آزمایش‌های واقعی، به‌ دلیل آن که در چارچوب جهان‌های ممکن و منطق موجهات مطرح می‌شوند، تا حدی مبتنی بر شهود هستند و لذا به‌ سادگی قابل ارزیابی نیستند. به هر حال این که تکیه بر شهود در آزمایش‌های فکری تا چه حد قابل اعتماد است، یکی از موضوعات مورد مناقشه بین فلاسفۀ علم است.