مفهوم مادّه
در فلسفه و علم
دکتر حسن بلوری برلین، ۲۰۲۰٫۵٫۱۵
چکیده:
مفهوم مادّه و چیستی آن، هم‌چون مفهوم زمان و مفهوم فضا، یکی از اصلی‌ترین مسائل در تاریخ اندیشه انسان بوده و می‌باشد. نظریه‌های مختلفی در باره‌ی مفهوم مادّه از ماقبل سقراط تا عصر حاضر (در یونان باستان، چین و هند قدیم و در قرن‌های اخیر به‌ویژه از جانب علم فیزیک) بیان شده‌اند. برای مثال، مکتب ماهاویرا یا جانیسم درهند شش قرن پیش از میلاد معتقد بود ماده از اجزاء بی‌نهایت زیاد و کوچک و غیرقابل تقسیم و فاقد فرم تشکیل شده است (نزدیک به دو قرن پیش از مکتب اتم‌گرائی در یونان). نظریهای که در طول قرن‌های اخیر به‌ویژه با پیشرفت‌های علمی ـ صنعتی قرن نوزدهم و دست‌آوردهای شگرف قرن بیستم تحول اساسی یافت، تحولی جهش‌وار حاصل از شناخت عملکرد متفاوت مادّه در اشکال و ابعاد گوناگون. به‌نظر می‌رسد که ما در قرن حاضر، یعنی پس از هزاران سال اندیشه و جستجو، در آستانه دستیابی به چیزی به نام مادّه‌المواد عالم (به نام خلاء کوانتوی، هستی‌بخش کیهان) هستیم.
در این مقاله می‌خواهم پس از پیش‌گفتاری به تاریخچه مفهوم مادّه پرداخته و سپس مادّه و مسئله چیستی آن را از دیدگاه دانش فلسفه و علم فیزیک بررسی نموده و در پایان با بیان آخرین یافته‌های علمی همگرائی فلسفه و فیزیک در مفهوم مادّه را نشان دهم.
پیش‌گفتار:
تفکیک واژه ماده از مادّه:
واژه ماده (بدون تشدید) یک کلمه فارسی است به‌معنای جنس. جنسی از جانوران که می‌تواند بچه بزاید یا تخم بگذارد.
واژه مادّه (با تشدید) یک کلمه عربی است و جمع آن مواد می‌باشد. مادّه به‌معنای هر چیزی است که جرم دارد و فضائی را اشغال می‌کند. ما در این مقاله مفهوم مادّه (با تشدید) را مد نظر داریم.
واژه مادّه در لاتین "ماتِریاmateria " نامیده می‌شود به‌معنای چوب، چوبِ ساختمانی و تنه درخت. ماتِریا مشتق شده از کلمه "ماتِر mater" به‌معنای مادر و از کلمه "ماتریس matrix" به‌معنای رَحِم، زِهدان است. واژه "ماتِریا" در طول زمان معناهائی مانند شئ، چیز و موضوع را نیز پیدا نموده است.
واژه مادّه یک مقوله علمی نیست و تعریف نظری ندارد! این واژه در هیچ قانونی از علمِ فیزیک مشاهده نمی‌شود. مادّه در علم فیزیک، بطور کلی در علوم طبیعی، به همه آن چیزهائی گفته می‌شود که موضوعیت فیزیکی دارند. "مادّه چگونه بدنیا آمد؟" پرسشی است که در مقاله "پیدایش جهان ـ پیش از مهبانگ چه بود؟ و مهبانگ در کجا بود؟"۱ بحث نمودم و در اینجا از پرداختن به آن صرف‌نظر می‌کنم.
استفاده ازمقوله جرم برای "مقدار مادّه" از زمان نیوتن مرسوم است. مقدار مادّه یا جرم یک کمیت ـ۱ـ
فیزیکی محسوب می‌شود. مقوله جرم بعکس واژه مادّه در قوانین علم فیزیک و علوم طبیعی حضور دارد.
نکاتی کلی در بارۀ مفهوم مادّه:
آیا تاکنون به این مطلب فکر کرده‌اید که اگر ما آدم‌ها بسیار بزرگتر یا بسیار کوچکتر از آنی بودیم که هستیم کیهان برایمان چگونه می‌نمود؟ برای مثال، اگر به اندازه خورشید و یا به اندازه یک الکترون بودیم.
۱ـ فرض کنیم ما بزرگی خورشید را داریم. یعنی،، بیش از یک میلیون برابر زمین بزرگ هستیم. و هم‌چنین فرض کنیم ما طول عمر خورشید را داریم، یعنی حدود ۹ میلیارد سال، و سرعت عملکرد دستگاه ادراک ما نیز متناسب با این کمیت‌ها کندتر بود. بیشک در یک چنان وضعیتی ما کیهان را نوع دیگری مشاهده می‌کردیم: گیتی برایمان بسیار بی‌ثبات می‌نمود؛ سیاره‌ها و ثوابت مانند مِه صبحگاهی می‌آمدند و می‌رفتند و هیچ‌یک نسبت به دیگری جای خاصی نداشت.
اینکه کیهان برایمان نسبتا پایدار می‌نماید به‌خاطر طول عمر کوتاه و سرعت عمل دستگاه ادراک ماست. اگر چنین نبود ما نمی‌توانستیم جهان اطراف خود را با یاری مدل‌های علمی، مانند هندسه اقلیدسی و فیزیک نیوتنی و ...) تشریح کنیم و از صحت آن‌ها اطمینان حاصل کرده دست به کشفیات و اختراعات بزنیم. در مقابل و بر فرض محال، اگر ما توان زندگی در محیطی را داشتیم که طبیعت آن نه کلاسیکی (نیوتنی) بلکه نسبیتی بود لازم می‌نمود که فیزیک نسبیت و شیوه کار با آن را درمی‌یافتیم، بیآنکه نیازی به اقلیدس، گالیله و نیوتن داشته باشیم. اما آیا چنان حالتی می‌توانست مطلوب ما باشد؟ پاسخ به این پرسش از وضعیت کنونی ما دشوار است.
۲ـ حال تصور کنیم، ما آدم‌ها خیلی بزرگتر از یک ذره‌ی الکترون نبودیم، یعنی حدود سه میلیاردم از یک میلیاردم سانتی‌متر، و عمر الکترون را داشتیم، یعنی حدود هزار میلیارد میلیارد سال، و دستگاه ادراک‌مان نیز به نسبت این کمیت‌ها ظریف‌تر کار می‌کرد. آیا ما در یک چنان وضعیتی ذرات مادون اتم‌ها (دنیا کوانتوم) را در حالت موجی ـ ذره‌ای مشاهده می‌کردیم که بدون مکث در جنب و جوش‌اند؟ آیا ما عمر بعضی از آن‌ها مانند پروتون‌ها و فوتون‌ها را طولانی و ذرات دیگر، مانند میون‌ها و مزون‌ها، را کوتاه در می‌یافتیم؟ بیشک ما در چنان وضعیتی ناچار بودیم قوانین دنیای خود را (بدون اقلیدس، گالیله و نیوتن) کشف و بکار‌گیریم. شاید هم متوجه می‌شدیم که فیزیکدانان کره خاکی جنب نظریه نسبیت نظریهای به نام نظریه کوانتوم با مرکزیت "مدل استاندارد ذرات بنیادی" دارند و درمی‌یافتیم که تصور حالت دوگانه موجی ـ ذره‌ای ما برای آن‌ها بسیار دشوار قابل تجسسم است و حتی مفهوم مناسبی هم برای بیان حالت دوگانه‌ی ما در زبان خود ندارند و باز شاید متوجه می‌شدیم که آن‌ها بدرستی علت این امر را ناشی از شرایط تکامل‌شان در محیط زیست خاص خود می‌دانند، شرایطی که دستگاه ادراک‌شان در آن شکل‌گرفته است. یعنی، درک می‌کردیم که آن‌ها با مسائلی درگیرهستند که بنوعی معکوس‌شان در مورد خود ما صادق است. چرا که ما نیز نمی‌توانستیم از دنیای فوق‌اتم‌ها، به اصطلاح دنیای کلاسیک، بدون پژوهش کوچکترین اطلاعی داشته باشیم. برای مثال، تجسم بزرگی چیزی به اندازه توپ پینگ‌پونگ و خواص آن برایمان بسیار دشوار بود. بیتردید ما برای مطلع شدن از دنیای ماکروسکپی می‌بایستی دست به تحقیقات وسیع، همه جانبه و پرهزینه‌ای می‌زدیم و لازم بود کسانی مانند اقلیدس، گالیه و نیوتن را داشتیم.
نکات ذکر شده نشان از دامنه بسیار وسیع مادّه دارد: در ابعاد غیرقابل تصور کوچک، کمتر از۲۲–۱۰ متر، یعنی کمتر از یک ده هزارم از یک میلیارد میلیاردم متر برای یک ذره و غیرقابل تصور بزرگ، بیشتر از ۱۰۲۶ متر، یعنی بیش از صد میلیون میلیارد میلیارد متر به‌عنوان شعاع کیهان در حال حاضر، برابر با ۱۳،۸ میلیارد سال نوری.
تذکر: ما از واژه ذرّه در عرصه‌های مختلف استفاده می‌کنیم. این واژه نیز مانند واژه مادّه یک مقوله علمی نیست. به این معنا که واژه ذره فاقد یک تعریف نظری است و در هیچ فرمول ریاضی علم فیزیک مشاهده نمی‌شود.
ـ۲ـ
تاریچه مفهوم مادّه:
مفهوم مادّه در طول هزاران سال گذشته همواره مورد بحث و مناقشه بوده و هنوز هم می‌باشد.
پیشاسقراطییان بر این باور بودند که همه چیز در کیهان از یک مادّه اولیه arche، Urstoff شکل‌گرفته است. از مادّه‌ای که تجربی به شکل گسترده قابل ملاحظه و در دسترس بود. مادّه اولیه برای طالس Thales (فیلسوف یونانی، ۵۴۶ ـ ۶۲۴ پیش از میلاد) آب، برای آناکسیمنس Anaximenes (فیلسوف یونانی، ۵۲۵ ـ ۵۸۵ پیش از میلاد) باد (هوا) و برای هراکلیت Heraklit (فیلسوف دوران باستان، ۴۶۰ ـ ۵۲۰ پیش از میلاد) متولد افِسوس Ephesos که آن زمان جزو ساتراپی Satrapie (ایالت) فارس (آسیای صغیر) محسوب می‌شد آتش بود.
اما چرا آب، باد و آتش؟: آب به این دلیل که حیات بدون آب قابل تصور نیست. باد یا هوا به این خاطر که از انقباض آن آب، سنگ و صخره، و آتش به این دلیل که از انبساط هوا آتش حاصل می‌شود. هراکلیت معتقد بود که در کیهان ’اصل شدن و نابود شدن‘ (Werden und Vergehen) حاکم است. در کیهانشناسی او آتش کیهانی (Weltfeuer) همان مادّه اولیه است که از آن همه چیز به‌وجود می‌آید.
هیپاسوس Hippasos (ریاضی‌دان، نظریه‌پرداز موسیقی و فیلسوف یونانی مکتب فیثاغورثی، نیمه دوم قرن ششم تا نیمه قرن اول پنجم پیش از میلاد) نیز معتقد بود که آتش مادّه اولیه کیهان است. و بالاخره امپدوکلس Empedokles (فیلسوف یونانی، ۴۳۵ـ ۴۹۵ پیش از میلاد) بر این نظر بود که مادّه اولیه شامل ۴ عنصر (آب، باد، آتش و خاک ) می‌باشد. خاک به این دلیل که بستر زایش است.
پرسشی که در این مقطع برای فیلسوفان پیشاسقراطی مطرح بود عبارت است از اینکه اشیاء مشاهده شده به چه نسبتی از مادّه اولیه تشکیل شده‌اند. طالس، آناکسیمنس و هراکلیت معتقد بودند که همه اشیاء از تبدیل مادّه اولیه به‌دست می‌آیند. پارمنیدس Parmenides (فیلسوف یونانی، ۴۵۵⁄۴۶۰ـ ۵۱۵ /۵۲۰ پیش از میلاد) بالاترین اصل را تغییرناپذیری هستنده می‌دانست. به گمان او آنچه متغییر می‌نماید حاصل از درک ناقص ماست. او هم‌چنین معتقد بود که هیچ وجود ندارد. به این خاطر که فکر آدمی تنها معطوف به هستنده (Seiendes) است و به‌همین دلیل خلاء قابل تصور نیست. امپدوکلس ۴ عنصر نامبرده را نامتغییر و اشیاء تجربی مشاهده شده را مخلوطی از این عناصر تعبیر می‌کرد.
آناکساغورث Anaxagores (فیلسوف یونانی، ۴۲۸ـ ۵۰۰⁄۴۹۹ به روایتی ۴۶۷ـ ۵۳۴ پیش از میلاد) نظری مشابه نظر امپدوکلس داشت. با این تفاوت که او تعداد عناصر اولیه را نه ۴ عنصر بلکه بی‌نهایت تصور می‌کرد. آناکساغورث در وساطت میان هراکلیت و پارامنیدس نظریهای را که شامل ۴ اصل می‌شد ارائه نمود. این ۴ اصل عبارت بودند از: ۱ـ در آغاز همه چیز باهم مخلوط بود. ۲ـ هر چیزی در آن سهم خود را داشت. ۳ـ در آن هیچ ذره‌ای که غیرقابل تقسیم باشد وجود نداشت. ۴ـ هیچ چیزی از هیچ به‌وجود نمی‌آید. آناکسیماندر Anaximander (فیلسوف یونانی، ۵۴۶ ـ ۶۱۰ پیش از میلاد) اما بر خلاف آناکساغورث تنها به یک عنصر، یک عنصر فرضی ناشناخته شده، به نام آپریون Aperion نظر داشت. او معتقد بود که آپریون به مقدار بی‌نهایت زیاد موجود است و از نظر زمانی و مکانی نامحدود و بی‌نهایت زیاد قابل تقسیم است.
در مقابل، دمکریت Demokrit از آخرین فیلسوفان ماقبل سقراط (۳۷۱⁄۳۷۰ ـ ۴۶۰⁄۴۵۹ پیش از میلاد) و معلم او لُئوکیپ Leukipp (فیلسوف یونانی قرن پنجم پیش از میلاد) بر این نظر بودند که مادّه تنها تا حد معینی قابل تقسیم است. ان‌ها به این ترتیب مکتب اتم‌گرائی در یونان را بنیان‌گذاشتند. این دو، بعکس آناکسیماندر، معتقد بودند که مادّه بی‌نهایت قابل تقسیم نیست. لئوکیپ و دمکریت کوچکترین اجزاء را اتم، به معنای غیرقابل تقسیم، نامیدند. آن‌ها بر این نظر بودند که می‌توان از طریق چینش‌های گوناگون اتم‌ها به تمامی اشیاء موجود و حتی درک حسّی و روانی دست‌یافت.
بعد از لئوکیب و دمکریت مکتب اتم‌گرائی تا حدود زیادی به فراموشی سپرده شد. یکی از نادر کسانی که نزدیک نیم قرن پس از مرگ دمکریت به مکتب اتم‌گرائی توجه کرد و تا حدی هم آن را توسعه داد اپیکور Epikur (فیلسوف یونانی، ۲۷۱ـ ۳۴۱ پیش از میلاد) بود. اپیکور از جمله بر این نظر بود که می‌توان با ترکیب اتم‌ها به ساختارهائی که اکنون مولکول نامیده می‌شوند دست‌یافت.
ـ۳ـ
پس از پیشاسقراطییان فیلسوفانی، معروف به دوگانه‌باوران، به فکر طرح انتزاعی مادّه اولیه افتادند. در درجه اول افلاطون Platon (فیلسوف یونانی، ۳۴۷⁄۳۴۸ ـ۴۲۷⁄ ۴۲۸ پیش از میلاد) و ارسطو Aristoteles (فیلسوف یونانی، ۳۲۲ ـ ۳۸۴ پیش از میلاد).
افلاطون مقوله آبستراکت "خورا" Chora را مادّه اولیه تصور می‌کند و معتقد است خورا متاثر از ایده به شکل اشیاء قابل درک توسط حواس درمی‌آید. (خورا در زبان یونانی به‌معنای جا، منطقه، زمین و فضا می‌باشد.) افلاطون در دیالوگ تیمائوس Timaios پیدایش کیهان را این چنین توصیف می‌کند۲:
دمیورگ Demiurg، آفریننده نیکوکار، دست به نظم‌دهی مادّه نامنظم اولیه "خورا" می‌زند تا از آن کائنات و هر آنچه هست را فرم دهد. دمیورگ از دنیای ایده‌ها تبعیت و همه چیزهای جسمانی را شبیه ایده ابدی می‌داند. افلاطون اشیاء قابل ادراک حسّی را به‌ظاهر واقعی می‌داند. او معتقد است همه آن‌ها تنها سایه ایده‌اند. افلاطون دخالت دمیورگ را عامل شکل‌گیری آب، باد، آتش، خاک و اِتر از "خورا" می‌داند. اجسام پنجگانه‌ای که سنگ بنای تمامی اشیاء محسوب شده و نهایتا از ذرات کوچک با فرم هندسی مثلث با اضلاع مساوی، مثلث متساوی الاضلاع، تشکیل شده‌اند.
افلاطون عامل حرکت را روح، روح جهانی، آفریده شده به دست دمیورگ می‌داند.
شواهد تاریخی نشان می‌دهند، افلاطون اولین کسی است که با طرح نظریه ایده، کیفیت تازه و سرنوشت سازی را وارد صحنه اندیشه می‌کند. نظریهای که واقعیت‌ها را از آنِ دنیای ایده‌ها می‌داند. در اینجا می‌توان این پرسش را مطرح کرد: اگر چنان نظریهای از جانب افلاطون و یا هرکس دیگری مطرح و پیگیری نمی‌شد، آیا باز کژروی‌های فکری، کشمکش‌های چندین هزار ساله و فجایع بیشمار در طول تاریخ تحت نام‌های مختلف به‌وقوع می‌پیوستند؟ به بیان دیگر، اگر راه لئوکیپ، دمکریت و اپیکور ادامه می‌یافت تاریخ انسان بگونه دیگری رقم نمی‌خورد؟ پاسخ هرچه باشد لازم است گفته شود که افلاطون خود در مورد آنچه او آن را دمیورگ (آفریننده) نامیده چگونه می‌اندیشده است. او در تیمائوس به مطلبی اشاره می‌کند که بسیار حائز اهمیت است، مطلبی که بعد از او، عمدا یا سهوا، نادیده گرفته می‌شود. افلاطون دمیورگ را یک سوداگری بیش نمی‌داند. او می‌نویسد:
››آفریننده و بانی این جهان را تعیین کردن کار دشواری است و نمایاندن آن برای همگان، در صورت مشخص شدنش، ناممکن است.‹‹۲
ارسطو معتقد به فرم و چیزی که فرم‌‌پذیر است بود. او مقوله آبستراکت "هیولی" Hyle را مادّه اولیه دانسته و بر این نظر است که هیولی متاثر از فرم به شکل اشیاءِ قابل درک توسط حواس در می‌آید. (هایل در نوشته‌های فارسی "هیولا، در زبان یونانی به‌معنای چوب است که می‌توان با فرم دادنش چیزی از آن ساخت). هیولی در ترجمه لاتین مارکوس توللیوس کیکِروCiceros Marcus Tullius (سیاستمدار، فیلسوف و سخنور معروف رومی، ۴۳ـ ۱۰۶ پیش از میلاد) ماتِریا materia نامیده شده است. مفهومی که در انگلیسی به آن ماتر matter و در آلمانی ماتِری Materie گفته می‌شود. ارسطو معتقد است مادّه اولیه materia prima بی‌فرم و با فرم‌پذیریش مادّه ثانوی materia secunda را سبب می‌گردد. مادّه ثانوی می‌تواند به مثابه مادّه اولیه برای مادّه مرکب بعدی تلقی گردد و الی آخر. از نگاه ارسطو واقعیت یعنی مادّه فرم داده شده.
ارسطو به دو دلیل نظریه پیشاسقراطییان را نمی‌پذیرفت:
۱ـ به‌خاطر باور آن‌ها تنها به معدود عناصر اولیه و
۲ـ به دلیل نپرداختن آن‌ها به چگونگی شکل‌گیری عناصر اولیه مورد نظرشان.
ارسطو آب، باد، آتش و خاک را به‌عنوان مادّه اولیه بحساب نمی‌آورد. او معتقد به یک اصل یا رابطه است که می‌گوید: "x از y حاصل می‌شود". او بر این نظر بود که مادّه توسط فرم قابل تشخیص می‌باشد. ارسطو مدل مادّه ـ فرم را به رابطه جسم ـ روان نیز توسعه می‌دهد. او جسم و روان را نه دو ذات کاملا مستقل نامتجانس بلکه متمم یکدیگر می‌داند.
ـ۴ـ
ارسطو در راستای توسعه نظریه ۴ عنصری امپدوکلس به ایجاد رابطه میان عناصر آب، باد، آتش و خاک با کیفیت‌های "گرم و سرد" و "خشک و مرطوب" می‌پردازد. بدین شکل که عنصر خاک را سرد و خشک، آب را سرد و مرطوب، باد را مرطوب و گرم و آتش را گرم و خشک توصیف می‌کند. ارسطو هم‌چنین عناصر ذکر شده را نسبت به وزنشان در سطوح کروی مختلف با مرکزیتی مشترک قرار می‌دهد. از پائین به بالا: خاک، آب، باد و فضای روشن آسمان که جملگی توسط گنبد سماوی (اتر) احاطه شده‌اند و بالاتر از آن دیگر چیزی نیست. ارسطو اتر را به‌عنوان عنصر پنجم به ۴ عنصر امپدوکلس اضافه می‌کند. او با طرح نظریه سطوح مختلف برای عناصر نسبت به وزنشان عملا دینامیک و حرکت را تابع وزن اجسام می‌داند. ارسطو باور داشت برای مثال، از دو جسم در یک ارتفاع مشخص اما با جرم‌های متفاوت آن یکی که سنگین‌تر است زودتر با زمین برخورد می‌کند. مطلبی که گالیله آن را حدود ۲۰ قرن بعد نادرست ارزیابی نمود.
نظریه ۴ عنصری امپدوکلس از جمله و به‌ویژه به برکت آثار و پرآوازگی ارسطو اشاعه فراوانی پیدا می‌کند و با گذشت زمان تبدیل به یک نظریه غالب گشته و حدود ۲۰۰۰ سال، یعنی تا اواخر قرون وسطی، به قوت خود باقی می‌ماند. معنای این گفته آن است که ما می‌توانیم تاریخچه مفهوم مادّه را با یک جهش زمانی (حدودا ۲۰ قرن) از دورانی که علوم تجربی پا به عرصه وجود می گذارد ادامه دهیم. یعنی، از دورانی که راست‌آزمائی ادعا‌ها و بیان‌ها از طریق آزمایش شروع می‌شود. دقیقا در همین مقطع زمانی است که نیاز به مفهوم فیزیکی مادّه ملموس گشته و تلاش برای استنتاج آن از داده‌های عینی از حدود ۱۶۰۰ میلادی، یعنی از زمان گالیله (Galileo Galilei منجم، فیزیک و ریاضی‌دان ایتالیائی، ۱۶۴۲ـ ۱۵۶۴) شروع می‌شود. تعریفی که در این مقطع زمانی برای مفهوم مادّه ارائه گردید عبارت بود از: اجسام قابل لمس. این تعریف صدها سال معتبر شمرده می‌شد. مشخصه عام آن عبارت بودند از گستردگی، تقسیم‌پذیری، قابلیت حرکت، قابلیت سکون و مقاومت در برابر حرکت (نیرو). ویژگی مهم دیگر، یعنی مقدار مادّه جسم مربوطه (به خاطر سایه کماکان موجود ارسطو) نادیده گرفته می‌شد و در زمره خواص عام اجسام بحساب نمی‌آمد.
کپلر (Johannes Kepler، منجم و ریاضی‌دان آلمانی، ۱۶۳۰ـ۱۵۷۱) معتقد بود که مقاومت اجسام در برابر حرکت در رابطه با کمیتی به نام لَختی (inertial) است.
دکارت (Descartes Rene، ریاضی‌دان و فیلسوف فرانسوی، ۱۶۵۰ـ ۱۵۹۶) مقاومت اجسام در برابر حرکت را در ارتباط با خواص هندسی فضای محصور شده از جانب آن آجسام می‌دید.
نیوتن (Isaac Newton، فیزیک و ریاضی‌دان انگلیسی، ۱۷۲۷ـ ۱۶۴۲) مانند لئوکیپ، دمکریت و اپیکور اتم‌گرا بود. از این‌رو او اجسام مادّی را متشکل از ذرات (اتم‌ها) می‌دانست. نیوتن مقدار مادّه در جسم معینی را از طریق چگالی و حجم آن محاسبه نمود. چگالی برای نیوتن به‌معنای مقدار مادّه در واحد حجم بود. او این کمیت را جرم آن جسم نامید. نیوتن مقاومت اجسام در برابر حرکت را در رابطه مستقیم با جرم آن‌ها توصیف می‌کند. هرچه مقدار ذرات یا جرم جسم بیشتر باشد مقاومت آن جسم، یعنی لختی آن در برابر حرکت بیشتر است و بعکس. او توانست با یاری مقوله جرم مقوله وزن را تعریف و کمیتی بداند که از حاصل‌ضرب جرم با شتاب به‌دست می‌آید.۳
در قرن هفدهم لازم بود مسائلی از علم شیمی مانند تبخیر، تقطیر و تصعید (جامد را به بخار تبدیل کردن) توسط علم فیزیک مستدل گردند. بویل (Robert Boyle، فیزیک و شیمی‌دان انگلیسی، ۱۶۹۱ـ ۱۶۲۶) توانست توضیحات فیزیکی لازم را با فرض ساختار اجسام از اتم‌ها و پروسه‌های صرفا مکانیکی میان آن‌ها راارائه کند. بویل با تعریف مقوله عنصر شیمیائی و مقوله مولکول عملا به کیمیاگری و دوران نسبتا طولانی آن خاتمه داد.
اواخر قرن هجدهم لاوازیه (Antoine de Lavoisier، شیمی‌دان و وکیل فرانسوی، ۱۷۹۴ـ ۱۷۴۳) ـ۵ـ
نشان داد که در تبدیل‌های شیمیائی جمع جرم عناصر، پیش و پس از تبدیل‌ها، ثابت می‌ماند (قانون بقای
جرم).
در قرن نوزدهم دالتون (John Dalton فیزیک و شیمی‌دان انگلیسی، ۱۸۴۴ـ۱۷۶۶) با فرض ثابت و فناناپذیربودن اتم‌ها و اصل دانستن این دو ویژگی، علم شیمی جدید را پی‌ریزی نمود. تعداد عناصر شیمیائی شناسائی شده از دوران باستان تا زمان دالتون محدود به ۳۰ عنصر می‌شد. یک قرن بعد، یعنی در قرن بیستم، تعداد عناصر شیمیائی شناخته شده به بیش از ۱۰۰ عنصر رسید.
در اوایل قرن بیستم (۱۹۰۵) آلبرت اینشتین با ارائه نظریه نسبیت خاص نشان داد که مادّه (جرم) هم‌ارز انرژی است، یعنی می‌توان طبق فرمول معروف او E = mc2 جرم را به انرژی و انرژی را به جرم (مادّه) تبدیل کرد.
با شناخت از ساختار اتم‌ها متشکل از هسته و الکترون‌ها، سال ۱۹۱۱ از طریق آزمایش‌های رادرفورد (Rutherford Ernstفیزیکدان نیوزلندی، ۱۹۳۷ـ۱۸۷۱) و شکافتن هسته اتم در سال ۱۹۳۸ از جانب خانم مایتنر ( Lise Meitner فیزیکدان اتریشی، ۱۹۶۸ـ ۱۸۷۸) هان (Otto Hahn شیمی‌دان آلمانی، ۱۹۶۸ـ۱۸۷۹) و اشتراسمَن (Fritz Straßmann، شیمی‌دان آلمانی، ۱۹۸۰ـ ۱۹۰۲)، نظریه مکتب اتم‌گرایان دوران باستان مبنی بر اینکه اتم غیرقابل تقسیم است به تاریخ سپرده شد. در عین حال دنیای مادون اتم‌ها و دنیای فیزیک هسته‌ای به رویمان گشوده شد. سپس معلوم شد که هسته اتم خود از ذراتی به نام‌های پروتون و نوترون تشکیل شده است.
بررسی‌های بعدی نشان دادند که پروتون‌ها و نوترون‌ها نیز بنوبه خود از پیچیدگی‌های ساختاری خاصی برخوردارند و از ذراتی به نام کوارک‌ها و گلئون‌ها تشکیل شده‌اند. در ادامه دریافتیم که هر یک از ذرات بنیادی پادذره خود را دارند که در صورت برخود با یکدیگر به انرژی تبدیل می‌شوند.
ما هم‌چنین دریافتیم که همه ذرات بنیادی، از جمله پادذرات، می‌توانند تحت شرایط معینی از انرژی به‌وجود آیند و یا به انرژی تبدیل گردند، به معنای هم ارزی جرم و انرژی.
آخرین دست‌آوردها نشان می‌دهند که ما جنب مادّه و پادمادّه، توضیح داده شده در مقاله "چرا به‌جای هیچ، چیزی وجود دارد؟"۴ مادّه منفی را داریم که در مقاله‌ای جداگانه توضیج می‌دهیم.
به طور خلاصه، آنچه در ۲۵ قرن پیش مادّه اولیه محسوب می‌شدند (آب، باد، آتش و خاک) در قرن نوزدهم عناصر شیمیائی و در قرن بیستم ذرات بنیادی نام گرفتند. گرچه تعداد ذرات بنیادی محدود به چند ذره می‌شود اما آرزوی انسان دوران باستان (ارائه تنها یک مادّه به‌عنوان مادّه اولیه) یا به زبان امروزی نیروی اولیه هنوز مطرح است. چنین به‌نظر می‌رسد که این خواست و تلاش ۲۵۰۰ ساله انسان در قرن حاضر با ارائه نظریهای محیط بر نظریه نسبیت و نظریه کوانتوم، با محوریت خلاء کوانتومی، به ثمر خواهد رسید.
تاریخچه مفهوم مادّه، منحصر به آنچه تاکنون ذکر شد نمی‌شود، چرا که این مسئله در فرهنگ‌های مختلف جهان به‌ویژه در آسیای شرقی بسیار مد نظر بوده است. به‌همین خاطر لازم است هرچند کوتاه نگاهی به این دیدگاها و نکات مشترک و تفاوت‌شان با گفته‌های پیشین داشته باشیم.
مفهوم مادّه در چین قدیم:
در چین عمدتا دگرگونی‌ها و روابط میان پدیده‌های طبیعی مد نظر بودند تا ساختار مادّه. این طرز نگاه به مفهوم مادّه بیشتر شباهت به دیدگاه هراکلیت دارد. هراکلیت معتقد بود در جهان اصل شدن و نابود شدن حکمفرماست. به بیان دیگر، فلسفه در چین قدیم انسان را بخشی از طبیعت و جریان‌های جاری در آن می‌دید. در مقابل اغلب فیلسوفان یونانی (اروپائی) طبیعت را به عنوان ابژکت می‌دیدند و ساختار آن را مد نظر داشتند.
مقوله اصلی در فلسفه چینی تایجی Taiji است. تایجی عنصری است فرضی دارای دو وَجه. در چین باور بر این بود که تایجی از یک جهان اولیه به نام وُجی Wuji به‌وجود آمده است. وُجی جهانی تصور می‌شد عاری از فرم، حرکت، فضا، زمان و هر چیز قابل تصور دیگری. باور به دو وجهی بودن تایجی به‌خاطر توضیح حالت‌های دوگانه‌ی: گرم و سرد؛ روشن و تاریک؛ نرم و سخت، بود. فلسفه و تاریخ
ـ۶ـ
فلسفه در چین متاثر از دو جریان فکری، داوُایسم و بودیسم، است:
داوُایسم به‌معنای علم راه می‌باشد. داوُ مکتبی پنج عنصری (آب، آتش، خاک، چوب و فلز) است که از قرن چهارم پیش از میلاد در چین مطرح بود. این مکتب، بعکس فلسفه یونان قدیم، عنصرهای نامبرده را نه به‌عنوان مادّه اولیه بلکه خواص دینامیکی پروسه‌های جاری در جهان می‌داند.
بودیسم، آئین، آداب و رسوم استناد شده به تعالیم گاوُتاما Siddhartha Gautama می‌باشد. گاوُتاما در قرن ششم یا پنجم پیش از میلاد در شمال هند می‌زیسته است. بودا به‌معنای روشن‌ضمیر لقب افتخاری گاوُتاما است. در حال حاضر حدود نیمی از معتقدان این آئین یا مذهب، چینی هستند. بودیسم در عین اعتقاد به چهار عنصر (آب، هوا، آتش و خاک) هیج یک از آن‌ها را به‌عنوان شئ ارزیابی نمی‌کند. بلکه معتقد است که همه آن‌ها خاصیت‌های حس شده‌ی یک جهان متغییر توسط حواس هستند.۵
مفهوم مادّه در هند قدیم:
مفهوم مادّه در فلسفه هندی، به‌خاطر حضور دیدگاه‌های گوناگون، مانند ماتریالیسم و ایده‌آلیسم، معناهای متفاوتی دارد. یکی از اولین ماتریالیست‌های هندی، آجیتا کِساکامبالیAjita Kesakambali بود که در قرن ششم پیش از میلاد می‌زیسته است، یعنی حدودا هم‌عصر بودا. کساکامبالی معتقد بود که انسان از ۴ عنصر آب، باد، آتش و خاک تشکیل شده و پس از مرگ دوباره به‌همان ۴ عنصر تجزیه می‌شود. مکتب ماتریالیست هندی به چیزی مافوق طبیعت اعتقاد ندارد. این مکتب معتقد است هر آنچه قابل لمس نیست نمی‌تواند وجود داشته باشد، از آن‌جمله است فضا و اتم. این مکتب آگاهی و علت و معلول را در نهایت نشات‌گرفته از حضور مادّه می‌پندارد. به بیان دیگر، مکتب ماتریالیسم هندی مخالف هرگونه نگاه ترانساندانتالی به موضوعات است. البته ما در هند شاهد مکتب ایده‌آلیسم نیز هستیم. این مکتب در اشکال مختلف ظاهر می‌گردد، عمدتا تحت نام‌های: سامخیا Samkhya، شانکارا Shankara، ماهاویرا Mahavira و بودیسم Buddhismus.
مکتب سامخیا، مکتب دوگانه‌باوران، هر آنچه در جهان اتفاق می‌افتد را به یک روح غیرفعال مُذکر (پُرُشا purusha) و یک مادّه اولیه فعال مؤنث یا طبیعت فعال موُنث (پراکریتی Prakriti) رجعت می‌دهد. در این مکتب مادّه اولیه فعال موُنث یا طبیعت فعال مؤنث علت همه چیزهاست، بیآنکه خود علت وجودی داشته باشد. سامخیا طبیعت یا پراکریتی را نامشروط و فناناپذیر می‌داند.
مکتب شانکارا، مکتب یگانه‌باوران، معتقد به فلسفه ایده‌آلیستی خالص و مطلق که براهمَن Brahman، روح جهانی، را تنها واقعیت می‌انگارد. این مکتب فرقی میان براهمن و آتمن Atman یا آتما Atma من‌ِخویشمند (روح فناناپذیر) قائل نیست. شانکارا مادّه و هر آنچه که قابل ملاحظه است را تصویری از واقعیت‌های نهفته در پشت پرده مایا Maya، الهه هندی، می‌داند. در این مکتب حرکت، مادّه و انرژی ساخته و پروده فکر محسوب می‌شوند و وجود خارجی ندارند.
مکتب ماهاویرا، مکتب جاینیسم Jainismus، در قرن ششم پیش از میلاد توسط ماهاویرا پایه‌گذاری شد. این مکتب معتقد است که جهان آفریده نشده، ابدی و بی‌نهایت است. و اشیاء برخوردار از یک روح نامتغییر توانمند، تابع زمان، فضا، حرکت، سکون و ماّده هستند. مکتب جاینیسم مادّه را متشکل از اجزاء بی‌نهایت زیاد و کوچک و غیرقابل تقسیم و فاقد فرم می‌داند. از ترکیب این اجزاء کوچک اجزاء بزرگتر شکل می‌گیرند که خواصی مانند رنگ و بوی دارند. به بیان دیگر، مکتب جانیسم یک مکتب اتم‌گرا است. این نکته به‌ویژه از نظر تاریخی قابل توجه است، چرا که اغلب لئوکیپ و دمکریت به‌عنوان اولین بنیان‌گذاران مکتب اتم‌گرائی معرفی شده و می‌شوند.
مفهوم مادّه در دانش فلسفه:
در اینجا لازم می‌دانم پیش از ورود به اصل موضوع سه نکته را متذکر شوم:
۱ـ دشوارترین مطلب در بحث‌های علمی تفکیک کلام از واقعیت است۶و۷. برای مثال بحث "کیهان‌های موازی" را در نظر می‌گیریم. "کیهان‌های موازی" به‌راحتی در زبان طبیعی ساخته و بیان می‌شود و فانتازی ما هم امکان تجسم آن را می‌دهد. اینکه آیا اصولا کیهان‌های موازی عینیت دارند یا خیر منوط ـ۷ـ
می‌شود به اثبات نظری و امکان برقراری رابطه با آن‌ها. اما ما هیچ امکانی برای راست‌آزمائی چنان کلامی نداریم و تا زمانی که چنین اتفاقی نیافتاده است مجاز نیستم آن را چیزی واقعی بیانگاریم. مثالی دیگر: "تصور بودن در یک مکان معینی". در اینجا نیز تجربه، محیط زیست، زبان طبیعی و فانتازی ما، بودن در یک مکان معین را به ما القاء می‌کنند. اما این یک خیال باطلی بیش نیست و واقعیت ندارد. به این دلیل که اصولا مکان معینی در کیهان وجود ندارد، چرا که همه چیز در حال تحول و تغییر است. هر به اصطلاح مکان معینی تنها یک تقریب است و نه بیشتر. به‌همین خاطر توجه به امر تفکیک کلام از واقعیت بسیار ضروری و حائز اهمیت است، به‌ویژه در بحث نسبتا دشوار و انتزاعی پیش‌رو، یعنی مفهوم مادّه.
۲ـ اختلاف نظر در ارزیابی یک جریان مشخص توسط دو یا چند مشاهده‌گر: اختلاف نظر عمدتا از جایگاه و بینش انسان‌ها حاصل می‌شود. توضیح آن، چنانچه مربوط به تخصص خاصی نباشد، بر عهده جامعه‌شناسی و روانشناسی اجتمائی و فردی است. بدون شناخت کافی از این دو و رابطه‌شان با یکدیگر ارزیابی درست و اختلاف نظرها دشوار است.
۳ـ مایلم مطالب این بخش را محدود شده به آنچه دانش فلسفه صرفا در باره خودِ مفهوم مادّه و مسئله چیستی آن منظور می‌دارد بدانم. یعنی، بدور از هر موضوع و سخنی آمیخته با مسائل ثانوی، پیشاپیش ارزش‌گذاری و مکتبی شده و اعتقادی. به این خاطر که چنین روشی امکان ارائه اصل مطلب را در زمان نسبتا کوتاهی میسر می‌نماید.
مفهوم مادّه از نگاه فلسفه:
وظیفه فلسفه طرح پرسش‌های اساسی (فوق علوم و فوق رشته‌ای) وکوشش برای ارائه پاسخ‌های پایه‌ای به آن‌هاست، از جمله پرسش مربوط به مفهوم مادّه. اما می پرسیم، آیا شناختی را سراغ داریم که آدم معقولی در آن شک نکند؟
بسیاری چیزها برای ما حتمی و یقین می‌نمایند، اما با کمی دقت متوجه می‌شویم که نمی‌توانیم بر حتمی و یقین بودن آن‌ها پافشاری کنیم. یعنی پنداشت‌های ما همواره این شانس را دارند که نادرست باشند. به‌خاطر اهمیت بالای این مطلب سعی می‌کنم آن را با یک مثال ساده روشن کرده و در ادامه به مفهوم مادّه بپردازم: مثال میز جلوی صندلی من (یک میز چهارگوش). توجه داشته باشیم، آنچه در مورد این مثال و نتایج حاصل از آن بیان می‌گردد قابل توسعه به چیزهای مادّی دیگر نیز می‌باشد.
بیشک شما نیز با من هم‌نظر هستید که میز جلوی صندلی من یک "واقعیت" است. حس بینائی ما چهارگوش بودن و رنگ آن را به‌عنوان دو "واقعیت"؛ حس لامسه ما صاف، سخت و کمی سرد بودن آن را به‌عنوان سه "واقعیت" دیگر به ما القاء می‌کنند. پرسش این‌است‌که آیا این "واقعیت‌ها"، بهتر بگویم آنچه چنان می‌نمایانند واقعا وجود دارند، واقعی هستند؟ یعنی، همانی هستند که ملاحظه و فکر می‌کنیم؟
اما مشاهده میز از فواصل و زوایای مختلف چهارگوش بودن و رنگ خاص آن را تایید نمی‌کنند. رنگ میز برای مثال تابع نوع نور، شدت و ضعف و جهت تابش آن و نقطه دید مشاهده‌گر است. صافی سطح میز نیز یک امر ظاهری است، چرا که براحتی می‌توان با یک ذره‌بین از ناصاف بودن سطح آن اطمینان حاصل کرد. به‌همین منوال درجه سختی و دمای میز که اولی با مقدار نیروئی که به آن وارد می‌شود رابطه مستقیم دارد و دومی با دمای محیط و دستان لمس کننده. به بیان دیگر، ما در اینجا با تفاوت‌های غیرقابل چشم‌پوشی مواجه هستیم. این مطلب در دانش فلسفه نقش مهمی بازی می‌کند.
برای توضیح بیشتر، صافی سطح میز را در نظر می‌گیریم. با کمی دقت متوجه می‌شویم که ناصافی سطح میز، در صورت مشاهده آن با یک میکروسکوپ بجای یک ذره‌بین، بسیار شدیدتر می‌نماید. در صورت استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی درمی‌یابیم که آن در اصل از دانه‌های بسیار ریزی (مولکول) تشکیل شده است. در عین حال متوجه می‌شویم نشانه‌ای هم که گویای رنگ میز باشد وجود ندارد. ما می‌دانیم که مولکول‌ها بنوبه خود از اتم‌ها، یعنی از عناصر شیمیائی، تشکیل شده‌اند. یعنی، پرسش در باره واقعیت میز اکنون به پرسش از "واقعیت اتم چیست؟" رجعت داده می‌شود. اتم ساختاری ـ۸ـ
است متشکل از هسته و ذراتی به نام الکترون. و هسته اتم بنوبه خود متشکل از ذراتی با نام‌های پرتون و نوترون. اما "واقعیت این ذرات" چیست؟ با پیشرفت علم متوجه شدیم که ذرات پروتون و نوترون خود ساختاری پیچیده دارند متشکل از به اصطلاح ذرات بنیادی. و اما "واقعیتت ذرات بنیادی" چیست؟ پژوهش در باره ذرات بنیادی مدت‌هاست که جریان دارد. تعداد بسیار محدود آن‌ها این امیدواری را به ما می‌دهد که بتوانیم در قرن حاضر موفق به توضیح چیستی آن‌ها و چگونه شکل‌گیری کیهان از ذرات بنیادی، حاصل از خلاء کوانتومی، گردیم. به این ترتیب از آن همه "واقعیت‌های" میز چه چیزی باقی می‌ماند؟ اصولا، سوای مثال میز، پرسش از واقعیت چیزها چه معنائی دارد؟ آیا مسئله اساسی در نهایت خلاء کوانتومی ("هیچ"فیزیکی) نیست؟ و اما خلاء یا "هیچ"فیزیکی چیست؟۴
در اینجا وارد این بحث نمی‌شویم که آیا اصولا چیزی به‌عنوان مادّه، برای مثال میز جلوی صندلی من، مستقل از حواس ما وجود دارد یا اینکه آن تنها ساخته و پرداخته دستگاه ادراک ماست، یعنی آن‌گونه که ایده‌الیست‌ها معتقدند. اگر ما مطمئن نباشیم که اشیاء مستقل از حواس ما وجود دارند نمی‌توانیم هم مطمئن باشیم که جسم یا اندام همنوعانمان مستقل از ما وجود دارند، چه برسد به اینکه مطمئن باشیم که آن‌ها دارای آگاهی نیز هستند. دکارت برای این امر مهم، یعنی کسب اطمینان از وجود چیزها، روش شک کردن سیستماتیک را ابداع نمود۸: "من فکر می‌کنم، پس هستم"
البته این استدلال دکارت "من فکر می‌کنم، پس هستم" به دو دلیل استدلال کاملا رضایت بخشی نیست:
۱ـ به‌خاطر آن‌که "من"، یک من ثابتی نیست. من دیروز با من امروز با من فردا الزاما یکی نیستند. ۲ـ دستیابی به حقیقت "من" حداقل به‌همان اندازه دشوار است که دستیابی به حقیقت میز جلوی صندلی من دشوار است.
ایده آلیست‌ها، برای مثال لایبنز (Gottfried Leibniz، فیلسوف و ریاضی‌دان آلمانی، ۱۷۱۶ـ ۱۶۴۶) و برکلی (George Berkeley، فیلسوف و کشیش ایرلتدی، ۱۷۵۳ـ۱۶۸۵) مادّه را نه چیزی مستقل از حواس بلکه ذهنی، ایده‌ای می‌انگارند. به‌همین دلیل آن‌ها منکر آنند که آگاهی به علت وجود مادّه ممکن است.
بررسی مسائل فلسفی نیازمند روشی‌هائی است که بتوان با یاری آن‌ها به نتایجی عینی دست‌یافت. دیوید هیوم (David Hume، فیلسوف اسکاتلندی ۱۷۷۶ـ۱۷۱۱) منتقد فلسفیدن متافیزیکی یکی از پیشروان و پایه‌گذاران مکتب تجربه‌گرائی و فلسفه تحلیلی است. هیوم انسان را محور فلسفه خود قرار داده و می‌کوشد مفاهیم متافیزیکی مانند فهم، خرد و اراده را از طریق عملکردها و پروسه‌ها توضیح دهد. یعنی، با روشی که گالیله ابداع و هیوم آن را به حیطه فلسفه توسعه می‌دهد. هیوم مقوله مادّه را، به‌خاطر فقدان هم‌خوانی آن با چیزی در تجربه ما، گمراه کننده می‌داند.
امانوئل کانت (فیلسوف آلمانی، ۱۸۰۴ـ۱۷۲۴) متاثر از فلسفه هیوم می‌گفت: هیوم من را از خواب جزم اندیشم بیدار کرد. با این حال او نظر هیوم در باره مفهوم ماده را تایید نمی‌کند. هیوم مدعی است که نسبت
دادن جلوه‌های گوناگون اشیاء به حضور مادّه (به چیزی ناشناخته شده) همواره ممکن است اما کاملا بی‌معناست. کانت در مقابل محتاط‌تر عمل می‌کند. او این امکان را تنها برای اشیاء تجربی و برای آن‌ها آپریوری، یعنی پیشاتجربی، مدعی است.۹
اشاره می‌کنم، مفهوم مادّه به‌شکلی که کانت آن را مطرح می‌کند با یافته‌های فیزیک عصر ما خوانائی ندارد.
ما در ارزیابی خود از مفهوم ماّده از این نقطه حرکت می‌کنیم که جلوه‌های گوناگون اشیاء، مانند فرم، رنگ و غیره حاصل از چیزی است مستقل از حواس ما، از چیزی به نام مادّه به معنای وسیع آن که تنها محدود به چیزهای قابل لمس نمی‌شود. پشتوانه ارزیابی ما دست‌آوردهای شگرف و غیرقابل انکار علوم پایه مانند علم فیزیک، بیولوژی ملکولی، تکامل و روانشناسی به ویژه در صد سال اخیر و نتایج حاصل از بررسی‌های فیلسوفان آشنا با علوم طبیعی است.
مفهوم مادّه در علم فیزیک:
نگاهی اجمالی به مسیر پیموده شده در چند هزار سال گذشته نشان می‌دهد که انسان‌های اهل اندیشه از ـ۹ـ
جمله در چین، هند، آسیای صغیر و یونان قدیم کوشیده‌اند ساختارهای مختلف جهان را شکل‌گرفته از یک
مادّه اولیه توصیف کنند. یگانه‌باورانی مانند طالس و هراکلیت آب یا آتش را سنگ بنای اولیه عالم می‌‌‌دانستند. پس از گذشت قرن‌ها دوگانه‌باوری، مکتب دوآلیسم، پا به‌عرصه وجود گذاشت. پیشروان مکتب دوآلیسم افلاطون۲ با نظریه "مادّه و ایده" و سپس ارسطو۱۰و۱۱ با نظریه "مادّه و فرم" بودند. نظریه ارسطو را می‌توان برای مثال در تغییر فرم مادّه از بی‌جان به جان‌دار و بعکس ملاحظه نمود. نظریه "مادّه و فرم" ارسطو به مدت دوهزار سال، یعنی تا زمان دکارت، حرف اول را می‌زد.
از این مرحله به‌بعد بیشتر نظریه "ماده و ذهن" مطرح است. اما مکانیک جدید گالیله و نیوتون۳ نشان دادند که توضیح پدیده‌های دنیای مادّی بدون رجعت دادن آن‌ها به نیروی ذهنی امکان‌پذیر است. یعنی، معلوم شد که عملکرد مادّه مستفل از ذهن و هر نیروی به اصطلاح ماوراء طبیعی می‌باشد. فهم این چنینی از مفهوم مادّه اکنون قرن‌هاست که در علوم طبیعی متداول است. از اوایل قرن بیستم، پس از روشن شدن هم‌ارزی جرم و انرژی۱۲، تفکیک این دو از یکدیگر معنائی ندارد. در عین حال توان انرژی برای فرم دادن مادّه ما را به یاد نظریه ارسطو، معتقد به فرم‌پذیری مادّه، می‌اندازد. انرژهای شناخته شده، هر کدام از ذرات مختص خود تشکیل شده‌اند. برای مثال انرژی خورشیدی، انرژی الکترو مغناطیسی یا میدان الکترومناطیسی، از ذراتی به نام فوتون‌ها تشکیل شده است.
از قرن بیستم توجه خاصی به فرم یا ساختارهای مختلف مادّه در علم فیزیک می‌شود. به این دلیل که شناخت درست از ساختارها و نیروهائی که سبب شکل‌گیری این ساختارها شده‌اند برای فهم مفهوم مادّه تعیین کننده می‌باشد. برای این منظور می‌باید مادّه را تحت شرایط ویژه‌‌ای قرار داد به این امید که از این طریق از بعضی از خواص نامتغییر آن کسب اطلاع نمود. پیشتر این روش در علم شیمی بکارگرفته شده بود. از این طریق بود که انسان به مفهوم عنصر، عنصر شیمیائی، دست‌یافت. آن زمان به‌نظر می‌رسید که عنصرهای شناخته شده‌ی ۲۶ گانه شیمی آخرین ذرات غیرقابل تقسیم مادّه هستند، یعنی همان تصوری که اتم‌گرایان قدیم از جمله دمکریت داشتند. اما کشف عناصر مختلف دیگر و کثرت تعداد آن‌ها (در حال حاضر بیش از صد عنصر) به این ایده انجامید که شاید میان آن‌ها خواص مشترکی باشد، اما برای پی‌بردن به این مهم نیروهای مطرح در علم شیمی توان تجزیه عناصر، برای ملاحظه خواص مشترک احتمالی میان آن‌ها، را نداشتند. قدم مهم بعدی کشف بقاء جرم در پروسه‌های شیمیائی بود. این پروسه‌ها عملا نشان دادند که جرمِ هر یک از عنصرها چند برابر جرم کوچکترین عنصر (یعنی جرم عنصر هیدروژن یا اتم هیدروژن) است.
با کشف مواد رادیوآکتو توسط آنری بکرل (Henri Becquerel، فیزیکدان فرانسوی، ۱۹۰۸ـ۱۸۵۲)
در سال ۱۸۹۶ و تحقیقات ماریا کِوری (Marie Curi، فیزیک و شیمی‌دان لهستانی ـ فرانسوی برنده دو جایزه نوبل، ۱۹۳۴ـ۱۸۶۷) و ارنست رادرفورد (Ernest Rutherford، فیزیکدان نیوزلندی ـ اسکاتلندی ۱۹۳۷ـ۱۸۷۱) و بسیاری دیگر امکان تبدیل عناصر شیمیائی بیکدیگر با یاری اشعه مواد رادیوآکتیو آشکار گردید. یکی از این اشعه‌های مواد رادیوآکتیو متشکل از ذراتی است به نام ذره آلفا. ذرات آلفا با انرژی بسیار بالا از مادّه رادیوآکتیو به بیرون پرتاب می‌شوند. انرژی ذره آلفا در مقایسه با انرژی‌های مطرح تا آن زمان یک میلیون مرتبه بیشتر بود. فیزیک‌دان‌ها با بکارگیری این انرژی به پژوهش در باره ساختار عناصر شیمیائی پرداخته و دریافتند که اتم‌ها از یک هسته با شعاع حدود ۱۳–۱۰ سانتی‌متر و بارِ الکتریکی مثبت و الکترون‌هائی در مدار آن در شعاعی حدود ۸–۱۰ سانتی‌متر و با همان میزان بارِ الکتریکی این‌بار اما با علامت منفی در حرکت دَوَرانی سریع هستند تشکیل شده‌اند. هم‌ترازی بارالکتریکی هسته و الکترون‌ها در مجموع اتم را نسبت به بیرون خنثی نشان می‌دهد. مقایسه شعاع هسته اتم با شعاع اتم نشان می‌دهد که شعاع هسته اتم حدود صدهزار مرتبه کوچکتر از شعاع اتم است. معنای این سخن آن است که اتم عمدتا از "فضای خالی" تشکیل شده است. برای مثال، چنانچه "فضای خالی" اتم‌ها نبودند حجم کل کره زمین تنها حدود یک سانتی‌مترمکعب بود. در فعل‌و‌انفعالاتِ میان عناصر شیمیائی، الکترون‌های مدار اتم‌ها تعیین کننده هستند. شکل‌گیری مولکول‌ها، بلورها و یا ارگانیسم‌ها از ـ۱۰ـ
طریق ترکیب الکترون‌های مدار اتم‌ها ممکن می‌گردد. اما تغییر خواص شیمیائی خودِ اتم‌ها تنها از طریق تغییر هسته آن‌ها امکان‌پذیر است. با امکان تغییر هسته اتم‌ها اکنون آرزوی دیرینه کیمیاگران صورت عملی پیدا کرده است. برای مثال، می‌توان با تغییر هسته اتم آهن یا اتم مس آن‌ها را به طلا تبدیل کرد. اگر این کار صورت نمی‌گیرد تنها به‌خاطر به صرفه نبودن چنان کاری است (نیاز به ابزار پُرهزینه و بخصوص انرژی بسیار بالا، حدود یک میلیون برابر انرژی لازم در فعل و انفعالات میان عناصر شیمیائی).
ایجاد وحدت در مفهوم مادّه نیازمند بررسی هسته اتم‌هاست. کسب اطلاع از ساختار هسته اتم‌ها این امکان را به ما می‌دهد که به خواص مشترک میان آن‌ها دست‌یابیم. و این به‌معنای شکافتن هسته اتم است. شکاف هسته‌ای اما به دلیل انسجام بسیار بالای ذرات تشکیل دهنده آن، نیازمند نیروی بسیار قوی می‌باشد. در سه ده اول قرن بیستم تنها امکان بهره‌جوئی از انرژی ذره آلفا بود. در سال ۱۹۱۹ رادرفورد موفق شد با استفاده از ذره آلفا هسته ازت را به هسته اکسیژن تبدیل کند، یعنی از عنصر ازت عنصر اکسیژن تولید کند. برای تبدیل هسته عنصر لیسیوم به هسته عنصر هلیوم، دیگر انرژی ذره آلفا که بطور طبیعی در دسترس بود کافی نبود. از این‌رو لازم می‌نمود انرژی‌های قوی‌تری تولید شوند. یعنی، دستگاه و ابزاری ساخته شوند که بتوان با شتاب دادن ذرات، انرژی آن‌ها را به حد نیاز رساند. قوی‌ترین و مجهزترین و در عین حال پرهزینه‌ترین دستگاه شتاب‌دهنده ذرات که با مشارکت بیش از ۱۰ کشور اروپائی از اوایل ده پنجاه قرن بیستم برنامه‌ریزی و شروع به ساختن آن در کشور سوئیس شد (در عمق صد متری شهر ژنو با طول ۲۷ کیلومتر) معروف به آزمایشگاه سرن، می‌باشد. این بزرگترین آزمایشگاه جهان در طول زمان تکمیل و توسعه یافته است. سرن در اختیار دانشمندان جهان از جمله ایران برای آزمایش‌های گوناگون، هسته‌ای و غیره قرار دارد.
آزمایش‌ها نشان دادند که هسته اتم‌ها از دو ذره با نام‌های ذکر شده در بالا، پروتون و نوترون، تشکیل شده است. یعنی معلوم شد که تمامی عناصر شیمیائی در اصل از سه ذره (الکترون، پروتون و نوترون) تشکیل شده‌اند. این شناخت، دست‌آوردی بزرگ برای انسان در تلاش برای به وحدت رساندن هر آنچه مادّی است بود. اما همین موفقیت شگرف نیز نمی‌توانست هدف نهائی محسوب شود، چرا که آرزوی دیرینه او کشف مادّه اولیه عالم بود. از این‌رو لازم می‌نمود ساختار دو ذره‌ی تشکیل دهنده هسته اتم‌ها، پروتون و نوترون، بررسی شوند. به این امید که شاید به خواص مشترکی میان آن‌ها دست‌یافته و قدمی دیگر به وحدت در مفهوم مادّه نزدیکتر شد. برای این منظور نیاز به انرژی‌هائی قوی‌تری نسبت به شکاف هسته‌ای لازم بود. به این معنا که می‌بایست انرژی حرکتی ذراتی را که برای برخورد
باهم در نظر گرفته شده‌اند به‌چنان درجه‌ای رساند که در برخورد با یکدیگر متلاشی شده تا ذرات تشکیل دهنده آن‌ها آشکار گردند. بیتردید هم‌زمان با این تلاش‌ها لازم بود بخش‌های نظری مربوطه نیز بررسی و پیش رانده شوند. با ارائه مدل نظری پُرتوانی به نام ’مدل استاندارد ذرات بنیادی‘ در نیمه دوم قرن بیستم و تایید صحت آن از طریق آزمایش‌های مختلف اکنون مسئله مفهوم مادّه در بُعد ذرات بنیادی مطرح است.
روشن است که ذرات بنیادی تشکیل دهنده هسته اتم‌ها همراه با ذره الکترون به تنهائی برای ترسیم مفهوم واحدی از مادّه کافی نیستند. چرا که پیوند ذرات بنیادی با میدان گرانشی و ذرات تشکیل دهنده آن، یعنی ذره گراویتون، امری اجتناب ناپذیر است. به دیگر سخن، می‌باید به وحدت میان نیروهای مطرح در فیزیک کوانتومی و فیزیک گرانشی دست‌یافت. شاید چنین وحدتی از طریق نظریهای به نام نظریه گرانش
کوانتومی عملی گردد. ناگفته نماند که ما هنوز از ماهیت به اصطلاح مادّه و انرژی تاریک که بخش عمده کیهان را تشکیل می‌دهند اطلاع چندانی نداریم.
اشاره: گاهی از امکان تبدیل جرم به انرژی و انرژی به جرم چنین نتیجه‌گیری می‌شود که گویا انرژی همان مادّه اولیه است. ممکن است چنین باشد، اما نمی‌توان آن را بی‌چون و چرا پذیرفت، چرا که دقیقا روشن نیست (حداقل برای نگارنده) که منظور از انرژی چیست (از نظر فیزیکی و از نظر فلسفی) هرچند که می‌دانیم در نظریه نسبیت بخش زمانی تانسورـ انرژی ـ تکان، انرژی نامیده می‌شود.۱۳ و۱۴
ـ۱۱ـ
همگرائی فلسفه و فیزیک
در مفهوم مادّه:
تفکیک فلسفه و فیزیک از یکدیگر در گذشته‌های دور غیرممکن بود. در عصر روشنگری نیز پیروان مکتب تجربه‌گرائی بندرت سعی کردند نظریه‌های بنیادی خود را که متکی به تجربه و آزمایش بود دقیق‌تر بیان کنند. به‌همین دلیل بسیاری از مفهوم‌ها ناروشن و گاهن حتی با تعریف‌های متفاوت ارائه شدند. برای مثال، تعریف مفهوم مادّه از جانب هیوم و کانت که پیشتر بدان پرداختیم. درک روشن و عمیق‌تر از مفهوم‌های مشترک فلسفه و فیزیک، نیازمند بهره‌جوئی هم‌زمانِ علم فیزیک از ابزار دانشِ فلسفه و بعکس می باشد، یعنی بهره‌جوئی دانش فلسفه از یافته‌های علم فیزیک. بیتردید فعالیت در یک چنین عرصه بنیادی نیازمند مفهوم‌های خاص خود است. مفهوم‌هائی که قادر به ارائه تصویر کامل‌تری از گیتی باشند. برای این منظور نیاز به فیلسوفان آشنا به علوم طبیعی، به‌ویژه فیزیک، بیولوژی مولکولی، علم تکامل و علم سینرجتیک، و فیزیکدانان علاقمند به پرسش‌های فلسفی است.
در فلسفه، بخش آنتولوژی، موضوع "هست" و "هستنده‌ها" مطرح است؛ پرسش‌هائی مانند: شئ و ماهیت چیستند و چه رابطه‌ای باهم دارند؟ آیا ماهیت بخشی از شئ است؟ اما در این‌صورت چگونه دو چیز مختلف می‌توانند دارای یک ماهیت باشند؟ چرا بعضی وقت‌ها می‌گوئیم چیزها (برای مثال آدم‌ها) تغییر می‌کنند ولیکن هویت‌شان را حفظ می‌کنند؟ و گاهی هم چیزها بر اثر تغییر، هویت خود را از دست داده و دیگر وجود ندارند، مانند تکه یخی که آب شده باشد.
بیتردید پاسخ این‌گونه پرسش‌ها منحصر به یک شئ و یا یک ماهیت خاص نمی‌باشد بلکه حالت عام دارد. با توجه به دریافت‌های تجربی، آنتولوژی تحلیلی دریافته است که نمی‌توان نتایج علوم طبیعی، به ویژه علم فیزیک را نادیده گرفت. آنتولوژی با بهره‌گیری از مفهوم تقارن، محور اصلی فیزیک مدرن، و انتخاب آن برای تحقیق توانسته است به موفقیت‌های چشم‌گیری دست‌یابد. موفقیت‌هائی که متقابلا به شناخت عمیق‌تر مفهوم‌های فیزیکی یاری می‌رسانند، از جمله در مفهوم مادّه. ایده‌ی اصلی در آنتولوژی آن است که چیزها، برای مثال ذره الکترون، بنیادی محسوب نمی‌شوند. چیزها در اینجا مجموعه‌ای از خاصیت‌ها، مانند فرم، رنگ و غیرو (مثال میز)، هستند. و پرسش این است که کدامیک از خاصیت‌ها دائمی هستند و کدامیک می‌توانند در طول زمان تغییر کنند، بیآنکه چیزِ مربوطه از بین برود. اما چگونه می‌توان دانست کدام خاصیت‌ها برای هویت چیزِ، اصلی است و کدام خاصیت‌ها می‌توانند تغییر کنند؟
در فیزیک مدرن روشی با توان این کار، وجود دارد: روش آنالیز نظریه‌ی گروهی تقارن‌ها. این روش نشان می‌دهد که در تبدیل‌های گروه پوآنکاره [دارای ۱۰ مولد: شامل ۳ مولد برای دَوَران (حول ۳ محور فضا)، ۳ مولد در راستای فضا و ۴ مولد برای جابهجائی در فضازمان (۳مولد برای جابهجائی در فضا و ۱مولد برای جابهجائی در زمان)] ثابت‌هائی وجود دارند که دقیقا همان خاصیت‌های اصلی چیز هستند. برای مثال، در مورد ذره الکترون جرم و بارالکتریکی و اسپین (Spin) خاصیت‌های اصلی آن هستند. بقیه‌ی خاصیت‌های ذره الکترون مانند حالت جایگزیدگی آن خاصیت‌های اصلی نیستند و می‌توانند تغییر کنند.۱۵ (آنری پوآنکاره ۱۹۱۲ـ ۱۸۵۴ ریاضی و فیزیکدان ، منجم و فیلسوف فرانسوی)
می‌دانیم که نتایج علوم تجربی به‌ویژه علم فیزیک بارها عادت‌های ذهنی ما را به‌چالش کشیده‌اند، از جمله انگاشت ذهنی ما از فضا و زمان مطلق و یا علت و معلول را دال بر دترمینیستی بودن دانسته‌ایم. در این رابطه به مثال ذکر شده در بالا، یعنی میز جلوی صندلی، برمی‌گردیم. در این مورد به سادگی می‌توان گفت که از نگاه آنتولوژی نه خود میز بلکه اتم‌های (ذرات بنیادی) تشکیل دهنده آن و روابط میان اتم‌ها در اولویت قرار دارند. اولویت تقارن آنتولوژی اما نباید به‌شکل ساده آن درک شود، به این دلیل که گرچه میز از اتم‌ها و روابط میان آن‌ها شکل گرفته است، ذرات بنیادی اما نمی‌توانند از تقارن‌ها و روابط میان آن‌ها تشکیل شده باشند. فیزیک کوانتومی نشان می‌دهد که ذرات می‌توانند از خلاء بوجود آیند و دوباره نابود شوند. یک چنین وضعیتی در آنتولوژی ذرات پارادکس، می‌نماید. بدین معنا که ذرات بنیادی چگونه می‌توانند از خلاء بوجود آمده باشند یا بوجود بیایند؟
ـ۱۲ـ
کلمنMeinard Kuhlmann ، تحصیل کرده فیزیک و فیلسوف آلمانی، به این پرسش پاسخ کاملا فیزیکی می‌دهد، و آن اینکه ذرات بنیادی از خاصیت‌های نهفته در خلاء شکل می‌گیرند.۱۶ اینکه ذرات می‌توانند از خلاء بوجود بیایند مطلب تازه‌‌ای برای علم فیزیک نمی‌باشد. از اواخر دهه سوم قرن گذشته فیزیک‌دان‌ها شکل‌گیری ذرات بنیادی از خلاء را هم از نظر نظری و هم از نظر تجربی بررسی نموده‌اند. برای مثال، در کوانتوم الکترودینامیک، یکی از بخش‌های مهم فیزیک کوانتومی، صحت این ادعا در طول نزدیک به یک قرن به اثبات رسیده است. لازم است توجه داشته باشیم که مفهوم خلاء یا "هیچ"فیزیکی متفاوت از "هیچ" فلسفی است.۴
مراجع:
1. Hassan Bolouri
۱. حسن بلوری، مِهبانگ و پیدایش جهان "پیش از مهبانگ چه بود؟ مهبانگ در کجا بود؟" در کتاب: پژوهش‌هایی در نجوم، اخترفیزیک و کیهانشناسی در ایران معاصر، گردآورنده جعفرآقایانی چاوشی، مؤسسهُ انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف، تهران ۱۳۹۷
2. Platon, Timaios, Übersetzung von T. Paulsen und R. Rehn, Reclam Universa-Bibliothek, Stuttgard 2013
3. Isaac Newton, Mathematische Prinzipien der Naturlehre, wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt, 1963
4. Hassan Bolouri
۴. حسن بلوری، چرا به‌جای هیچ، چیزی وجود دارد؟، منتشر شده در سایت‌های فارسی زبان، ۱۳۹۹
5. Wikipedia, Materiebegrieff in der Physik und Philosophie, 2017
6. Werner von Heisenberg
ورنر هایزنبرگ، جزء و کل، ترجمه حسین معصومی همدانی، مرکز نشر دانشگاهی، تهران، ۱۳۶۸
7. Werner von Heisenberg, Physik und Philosophie, Ullstein Verlag, Frankfurt am Main, 1977
8. Rene`Descartes, Philosophische Schriften in einem Band, Felix Meiner Verlag, Hamburg, 1996
9. Immanuel Kant, Kritik der reinen Vernunft, Verlag Philipp Reclam jun. Leipzig, 1979
10. Aristoteles, Metaphysik, Verlag Philipp Reclam jun., Stuttgart, 1978
11. Aristoteles, Physik, bearbeitet von Michael Holzinger, Berliner Ausgabe, 2016
12. Albert Einstein, Ist die Trägheit eines Körpers von seiem Energiegehalt abbhängig?, Annalen der Physik und der Chemie, Jg. 17, 1905
13. L. D. Landau, E. M. Lifschitz, Lehrbuch der Theoretischen Physik, Bd II, Klassische Feldtheorie, Akademie Verlag, Berlin, 1967
14. Peter G. Bergmann, Introduction to the Theory of Relativity, Dover Publications, New York, 1976
15. Hassan Bolouri
۱۵. حسن بلوری، کوانتوم و فلسفه، منتشر شده در سایت‌های فارسی زبان، ۱۳۹۸
16. Meinard Kuhlmann, Sein oder Nichtsein?, Physik Journal, Nr.6, 15. Jahr- gang, Wiley-VcH Verlag, Weinheim, 2016
* عکس مقاله ازانترنت ـ۱۳ـ