ديفيد داي والمبدأ الكوني

تمت كتابة المقال بعد محاضرة في جمعية علم الفلك في المرصد في جفعتايم

يهودا سابدارمش

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/sevdermishyoum.html

إن جمع البيانات واشتقاق القواعد التي تعمل على هذه البيانات وإسقاط هذه القواعد في جميع أنحاء الكون المعروف هو في الظاهر عمل تافه لا ينبغي أن يؤدي إلى تناقضات. هل هذا هو الحال بالفعل؟ هل هذا الإجراء الطبيعي المتمثل في إيجاد القواعد والقوانين للطريقة التي يعمل بها الكون غير موجود؟

إن الطبيعة التي نعمل بها في البحث العلمي يمكن رؤيتها من خلال أمثلة بسيطة للغاية ستحدد لنا بسهولة طريقة إيجاد الشرعية في البحث العلمي.

لنأخذ أولاً مثالاً لسلسلة فواتير بسيطة:-
1 ، 2 ، 3 ، 4 ،
دعونا ننظر إلى هذه الأرقام الأربعة. ومن الواضح لنا أن الاستمرار الطبيعي لهذه السلسلة هو:- 5، 6، الخ.
لنأخذ سلسلة بسيطة أخرى: -
5، 10، 15، 20، مرة أخرى من السهل علينا أن نرى استمرار القبائل بالأرقام: - 25، 30، إلخ.

كل شيء بسيط ومنطقي.

هذا المنطق ليس فقط في الرياضيات. على سبيل المثال:- الفيزياء:-
سنأخذ زنبركًا ونضع عليه أوزانًا مختلفة ونقيس انكماشه.
1 كجم 1 سم
2 كجم 2 سم
3 كجم 3 سم
4 كجم 4 سم
عندما نسأل كيف سيتصرف الزنبرك في المستقبل، فمن المؤكد تقريبًا أن الإجابة ستكون أننا إذا وضعنا خمسة وستة كجم على الزنبرك، فسوف ينكمش بمقدار خمسة وستة سم على التوالي.

طيب ماذا فعلنا وكيف عرفنا ماذا نجيب؟
هذه القاعدة التي تتيح لنا الإجابة تسمى: "الاستقراء"

تعريف:
الاستقراء هو أسلوب للتعلم من خلال دراسة العديد من التفاصيل لكي نستنتج منها القاعدة (المبدأ، القانون) التي توحدها.

إذا كان N هو الرقم التسلسلي للأعضاء في الأمثلة التي قدمناها، فإن:-

والقاعدة الملحقة بهم في المثال الأول هي: - N تصبح N
وكذلك في حالة الربيع (المثال الثالث)

وفي الحالة الثانية تكون القاعدة المرفقة هي N تصبح 5*N

هل هذه القواعد هي الخيار الوحيد؟ أليس هناك قواعد أخرى يمكنها أيضاً أن تحدد لنا الأعضاء التي اخترناها؟

على سبيل المثال، هل هناك احتمال أن تكون استمرارية المثال الثاني 5، 10، 15، 20 هي 1، 6، ؟

ما هي القاعدة في هذه الحالة؟، ليس من الصعب أن نلاحظ أن القاعدة هنا هي الساعة 24 ساعة، أي بعد خمس ساعات من الساعة 20:XNUMX (الثامنة مساءاً) ستظهر الساعة الواحدة ليلاً، ثم الساعة السادسة صباحا وهكذا.

بمعنى آخر، وجدنا قاعدتين، تحدد كل واحدة منهما الأرقام الأربعة الأولى التي اختبرناها، ولكن كل واحدة منها تعطي استمرارية مختلفة.

وسنرى أيضًا فيما يتعلق بالمثال الأول، سنأتي بخيار آخر

ماذا لو حصلنا بعد 1، 2، 3، 4 على 6، 7، 8، مما يعني أننا تخطينا 5؟

القاعدة مخصصة لأولئك الذين يريدون التحقق: - N تصبح قيمة مطلقة لـ: - IN*1.2 I

وماذا عن مثال الربيع، ألا يمكن أن يكون هناك احتمال أن يظهر بعد 1، 2، 3، 4:
4، 4، 4،...؟ بالتأكيد!، عندما لا يمكن أن ينكمش الزنبرك أكثر من أربعة سم، ولا يهم الوزن الذي نضعه عليه!.

ومن الأمثلة التي قدمناها حتى الآن يمكن استخلاص ثلاثة استنتاجات رئيسية هامة:-

الأولى تُعرف باسم "مشكلة ديفيد يوم التعريفية"،
والثاني هو حقيقة الاحتمالات اللانهائية للقواعد،
والثالث هو "شفرة أوكام"

وسنشرح الاستنتاجات واحدة تلو الأخرى.

الاستنتاج الأول يسمى "مشكلة ديفيد يوم الاستقراء": -
لا يمكننا أن نستخلص بثقة استنتاجات تتجاوز ما قمنا بقياسه.(1*)
توضح لنا مشكلة ديفيد يوم الاستقراء أن الإمكانية الوحيدة لتوسيع نطاق القواعد والمبادئ والقوانين الفيزيائية هي فقط من خلال زيادة نطاق قياساتنا، وأي زيادة في نطاق القواعد دون زيادة نطاق القياسات ستكون بمثابة خطأ جامح يخمن!

الاستنتاج الثاني المهم هو القول بأن:-
"كل مجموعة من القياسات لديها عدد لا حصر له من القواعد التي تحددها."
على سبيل المثال، أظهرنا أن تسلسل الأرقام:- 5، 10، 15، 20، يمكن أن يستمر في جميع أنواع الاحتمالات، كل ذلك حسب القاعدة التي تبنيها، 5*ن، أو قاعدة الأربع والعشرين ساعة الساعة وأكثر من ذلك، ليس هناك نهاية لإمكانيات القواعد. (*2)

الاستنتاج الثالث الذي سنحدده سيساعدنا في تحديد أي من القواعد التي سنختارها من بين العدد اللانهائي من القواعد. طريقة الاختيار تسمى:- "شفرة أوكام" (*3) والتي تقول:-

"من بين عدة خيارات صحيحة، اختر الخيار الأبسط"

اختيار الخيار الأبسط لا يجعله أكثر صحة بأي حال من الأحوال. ليس في منطقة القياس التي قمنا بقياسها، بالتأكيد، وبالتأكيد ليس خارج نطاق القياس أيضًا. الاختيار البسيط هو لأسباب الراحة فقط. وفي الواقع، ما الفائدة من اختيار خيار معقد إذا كان بإمكانك الحصول على نفس النتائج الصحيحة بطريقة بسيطة؟
بالإضافة إلى ذلك، يجب أن نضيف ونحدد أن تعريف الأبسط ليس تعريفًا دقيقًا وأحيانًا لا يكون اختيار الأبسط واضحًا. وفي بعض الأحيان يكون الاختيار أمرًا شخصيًا، اعتمادًا على المعرفة الشخصية للمستخدم. (*4)

مشكلة نطاق القياس

وتبين لنا هذه الاستنتاجات الثلاثة أن توسيع القواعد العلمية إلى نطاقات أكبر يتطلب قياسات إضافية في النطاقات المذكورة أعلاه. إن تجاهل هذا واستخدام قواعد تتجاوز النطاقات المذكورة أعلاه سيكون بمثابة تخمين جامح يفتقر إلى أي معنى علمي تقريبًا.

سنرى الآن كيف يتم زيادة النطاق وهل هذا ممكن دائمًا؟

في المرحلة الأولى سنرى اختلافات في إمكانية زيادة النطاق في الرياضيات والفيزياء

تتم الرياضيات في الرأس. في الرأس، يمكنك بناء أي شيء، ليس هناك حد. يمكنني دائمًا الوصول إلى اللانهاية وسحب البيانات التي أحتاجها لإجراء حساباتي وتحديد القواعد والصيغ الخاصة بي.

في الفيزياء، هذا مستحيل، فنحن محدودون، خاصة عندما يتعلق الأمر بالأحجام الكبيرة: الكتل، والكثافة، والسرعة، وخاصة عندما يكون لدينا بالإضافة إلى ذلك نطاقات كبيرة.

ومن أجل التغلب على بعض المشكلة الفيزيائية المذكورة أعلاه، تم اختراع أجهزة قادرة على قياس المسافات، على سبيل المثال: التلسكوب، والمطياف، وقياس الأطوال الموجية، وقياس تأثير دوبلر، وقياس إشعاع الجسيمات الكونية مثل النيوترينوات وغيرها. لكن الحل جزئي للغاية، ولا يزال معظم الكون دون إمكانية القياس الدقيق.

إنه:-
ليس هناك ما يضمن أن جميع القوانين والمبادئ والقواعد التي وجدناها ستكون صحيحة حتى خارج نطاق القياسات التي قمنا بقياسها. على سبيل المثال في الحالات التالية:-

في الكتل الكبيرة جدًا - مثل الثقوب السوداء، أو الأجزاء الصغيرة جدًا - المعتمة،
كثافة المادة كبيرة جدًا - مثل النجوم النيوترونية، أو صغيرة جدًا - في الفضاء بين النجوم، بسرعات هائلة - قريبة من سرعة الضوء، أو صغيرة جدًا -
تسارعات عالية - مثل انفجار سوبر نوفا. أو تسارعات صغيرة - مثل التسارع المحيطي للمجرات الدوارة،
الأحجام المادية الكبيرة - مثل الكون، أو الأحجام الصغيرة - مثل النقاط المفردة،
وخاصة - على مسافات كبيرة جدًا مثل بين المجرات، أو صغيرة جدًا - داخل نواة الذرة،
أو في اتجاهات مختلفة عما قمنا بقياسه!

في هذه المرحلة من البحث العلمي وصلنا إلى وضع أصبحنا فيه نعرف ما لا نستطيع البحث فيه، ولذلك كان على البحث العلمي أن يركز على محاولات زيادة المدى.
وأي زيادة غير مبررة في المدى كان لا بد أن تتضمن عرض "ضوء تحذيري" للقارئ الذي سيقبل الاستنتاجات "بضمان محدود"، لكن الطبيعة البشرية لديها رغبة قوية في التعميم حول كل شيء، فهو شيء نفسي متأصل في النفس. ليحدد الناس ما طوروه أو اكتشفوه على أنه صحيح لجميع الكون بدأ منذ الأزل، في مختلف الأديان لأرسطو وحتى نيوتن أينشتاين وغيرهم.، كل شيء صحيح في العالم كله، بدءًا من أصغر الجزيئات وانتهاءً بـ الأجسام الأكثر ضخامة. ولكن هل هناك قياسات تبرر ذلك؟ لا يوجد!

وبطبيعة الحال، الحاجة إلى النسخ الاحتياطي موجودة. ففي نهاية المطاف، من المستحيل القيام بمثل هذا الفعل دون دعم أي مبدأ علمي. حسنًا، يتم ذلك عن طريق إعطاء ثلاث خصائص للكون بشكل تعسفي: -

الخواص - خاصية تجعل الكون موحدًا في جميع الاتجاهات
متجانس - خاصية تجعل الكون موحدًا في كل مكان.
(بدون اسم)- خاصية تجعل الكون موحدًا لأي حجم مادي موجود أو مفترض.

تسمى الصفات الثلاث المذكورة أعلاه معًا بالمبدأ الكوني.
(ملاحظة المؤلف:- في الواقع، الخاصيتان الأوليتان فقط هي التي تعرف بالمبدأ الكوني، لكن الإشارة إلى قوانين الطبيعة في المبدأ الكوني وكأن الخاصية الثالثة متضمنة أيضًا في المبدأ حتى دون ذكرها، لذلك قررت ربطه بالمبدأ أيضًا).

تعريف المبدأ الكوني :-
لا يوجد مكان مفضل في الكون. ستبدو ظروف الكون كما هي من أي مكان يختار المشاهد المشاهدة منه.
ويجب أن نضيف إلى ذلك الإضافة الناشئة عن الاستنتاج الثالث: "ليس هناك حجم مفضل في الكون".

دعونا نعود ونؤكد مرة أخرى: - إن الصفات الثلاث المذكورة أعلاه قد تم تقديمها بشكل تعسفي، دون أي إثبات للقياسات العلمية، مجرد اعتقاد عرضي بأنه ربما يكون هذا هو ما ينبغي أن يكون عليه الأمر.
وحتى الحالات القليلة التي توجد فيها أدلة على صحة المبدأ الكوني، لا تظهر صحته في كل حالة.
لا شك أن ديفيد يوم لو كان حياً اليوم لكانت صراخه وغضبه عظيمين، لأن هذه في الحقيقة ليست مسألة مبدأ، بل في أحسن الأحوال "اشمئزاز" أو "أمل".

ولإظهار الطبيعة الإشكالية "للمبدأ الكوني" وعلم النفس الذي يقف وراءه، سنروي قصة رجل نعرفه جميعا: إسحاق نيوتن واكتشاف صيغة الجاذبية:-

تم تطوير صيغة نيوتن للجاذبية لتفسير حركة الكواكب المعروفة في ذلك الوقت، بدءاً من كوكب عطارد الذي يبعد عن الشمس 0.39 وحدة فلكية، وانتهاءً بآخر كوكب معروف في ذلك الوقت وهو زحل الذي يبعد عن الشمس 9.54 وحدة فلكية. من الشمس. وبناء على هذه المعطيات وزمن دورات الكواكب وقوانين كبلر المعروفة في عصره، توصل نيوتن إلى صيغته المعروفة.
ولكن يجب ألا ننسى حقيقتين مهمتين:
و. وقد تم إثبات هذه الصيغة في هذه المرحلة فقط لهذه المسافات. كان من المستحيل في تلك المرحلة أن نقول أي شيء مطلق عن الصيغة على مسافات أكبر أو أصغر (ديفيد يوم).
ب. يمكن أن يكون هناك عدد لا نهائي من الصيغ المماثلة. ومن الطبيعي أن نيوتن اختار الصيغة الأبسط (حسب مبدأ "شفرة أوكام")، لكنها ليست بالضرورة الصيغة الصحيحة حتى للمسافات الأخرى الأكبر أو الأصغر!

لكن هذا لم يمنع نيوتن من القول بأن الجاذبية تعمل من حافة الكون إلى كل قطعتين من المادة على أي مسافة. أليس هذا قرارًا ساحقًا جدًا؟ من المؤكد أنه لم يفحصها في كل نقطة في الكون؟ (*5)
ولكن منذ ذلك الحين تم اكتشاف الكواكب البعيدة: أورانوس- (1781)، نبتون- (1846) وخاصة بلوتو- (1930) الذي يتحرك على مسافة تتراوح بين 30-50 سنة من الشمس، وتجربة واكتشاف هنري كافنديش أدى ثابت الجاذبية إلى زيادة الثقة في الصيغة.
والآن بعد أن زادت الحدود المؤكدة للصيغة كثيرًا، ألا يثبت ذلك أن صيغة نيوتن ستكون صحيحة دائمًا؟ الجواب لا لبس فيه: لا! الأحجام الفلكية أكبر بكثير.
قياسات المنظر، والقياسات باستخدام نجوم كيوبيد وأخيرا القياسات باستخدام ثابت هابل، حددت حجم الكون المرئي: أربعة عشر مليار سنة ضوئية أي مليار مليون وحدة فلكية. وللتذكير فإن معادلة نيوتن للجاذبية أثبتت أنها تصل إلى خمسين وحدة فلكية فقط!
ولا شك أننا إذا أردنا استخدام صيغة نيوتن للجاذبية على مسافات أكبر من إحدى عشرة وخمسين، فلا بد من إثبات الصيغة عند هذه المسافات. ومحاولة تجاهل ذلك تتناقض مع مشكلة الاستقراء التي طرحها الفيلسوف الإنجليزي ديفيد هيوم والتي ناقشناها.
فشلت محاولات إثبات صيغة نيوتن للجاذبية باستخدام الحركة الدورانية للمجرات الحلزونية، وكان هناك الكثير من الكتلة المفقودة. ومع ذلك، في علم الكونيات، دون أي قيود، وبينما يعتمدون على "المبدأ الكوني" يتحدثون عن قوى الجذب بين المجرات وحتى إلى حافة الكون، على الرغم من أن هذا يؤدي إلى استنتاجات "مشبوهة" مثل - مجموعة ضخمة كمية الكتلة المفقودة، والثقوب السوداء الغريبة، والنقاط المفردة الغريبة والمزيد. إن مبررات الاستخدام يتم في الغالب فقط وفقًا لـ "المبدأ الكوني"، مع كل المشاكل الناشئة عنه.

לסיכום:
هناك عدة قواعد تساعدنا في إجراء البحث العلمي، اثنتان منها إشكاليتان وتتناقضان.
فمن ناحية، هناك قاعدة تسمى:- "مشكلة التخمين لديفيد يوم" والتي تدعي أن ما هو صحيح هنا هو صحيح هنا فقط ومن المستحيل أن نستنتج من ذلك عن بقية الكون،
ومن ناحية أخرى، فإن "المبدأ الكوني" الذي يقول إن ما هو صحيح هنا هو صحيح أيضًا في بقية الكون،
التناقض بين "مشكلة ديفيد يوم الاستقراء" والشك في "المبدأ الكوني" لا يمكن التوفيق بينهما!
إذا استمر البحث العلمي في إصراره وتقدمه على قواعد وقوانين لم يتم قياسها إلا في منطقتنا المحدودة من الكون القريب، فإن نتائج واستنتاجات مثل هذه الأبحاث معيبة للغاية!

ملاحظات (*):

1. تتشابك قصة حياة ديفيد يوم مع موقفه تجاه الجماهير. ولم يحرص قط على إعطاء أمثلة بسيطة لأفكاره الفلسفية، مما جعله يصطدم بعلماء جيله (القرن الثامن عشر) الذين كانوا يتفلسفون باللاتينية ويشعرون برفعة الناس. وهذا بالتأكيد أحد الأسباب التي تجعله يعتبر أعظم فلاسفة اللغة الإنجليزية.
وقد تميزت مشكلة الاستقراء التي حددها بأمثلة بسيطة مثل:-
لقد راجعت مائة غراب ورأيت أن كلهم ​​أسود، فما الاستنتاج من ذلك؟ هل كل الغربان في العالم سوداء؟ لا و ​​لا! الاستنتاج الوحيد الذي يمكن استخلاصه من ذلك هو أن الغربان المائة التي قمت بفحصها هي سوداء، وليس أكثر!، الغربان الأخرى يمكن أن تكون سوداء أو ألوان أخرى!

2. تكون مشكلة العثور على عدد لا نهائي من القواعد أكثر أهمية عندما يتعلق الأمر بالقياسات الفيزيائية، والتي تكون غير مؤكدة بطبيعتها، وبالتالي فإن استخلاص القواعد يصبح أكثر صعوبة، مع وجود العديد من الاحتمالات لأن البيانات نفسها ليست محددة بشكل لا لبس فيه. لكن دائمًا، يكون عدد الاحتمالات للقواعد لا نهائيًا.

3. تبدأ قصة "شفرة أوكهام" بقصة راهب شديد الزهد يدعى ويليام من منطقة أوكام في اسكتلندا. وكان شغفه بالزهد شديداً لدرجة أنه أثار غضب البابا الذي حرمه كنسياً. هناك عدة إصدارات من قاعدته - "شفرة أوكام" أفضل اختيار أبسطها (!) والتي تقول: - "من بين العديد من الخيارات الصحيحة اختر الأبسط"

4. فيما يلي عدة أمثلة توضح عدة خيارات لاختيار الأبسط:-
المثال الأول:- إذا كان شريط القماش عرضه 51 مم مطلوبًا لوظيفة معينة، فمن المرجح أن يطلب من عامل أمريكي إحضار شريط عرضه 1 بوصة (25.4 بوصة = XNUMX مم تقريبًا)
المثال الثاني: - في موقع البناء، كان لا بد من ملء الحفر بالخرسانة. كان قطر المثقاب الذي حفر الثقوب R. لكن بسبب وجود الحجارة في الأرض، واهتزازات الحفر، كانت الحفرة المحفورة أكبر. طُلب من ثلاثة خبراء أن يسألوا عن كمية الخرسانة التي ينبغي طلبها لملء الحفر؟ وفيما يلي الإجابات الثلاثة الواردة: -
و. أضف 12% إلى قطر الحفر R واحسب حسب القطر الجديد.
ب. احسب وفقًا لقطر المثقاب الموجود وأضف ربعًا إلى النتيجة النهائية.
ثالث. يجب التعامل مع الحفرة كما لو كانت عمودًا مربعًا بضلع R*2 (أي قطر لقمة الحفر).
قامت هذه الصيغ الثلاث البسيطة بعملها بأمانة مع اختلاف النتائج بنسبة تقل عن اثنين بالمائة.

5. يجب ألا ننسى أن الكون المعروف في زمن نيوتن كان صغيراً نسبياً. شهد النظام الشمسي المعروف آنذاك كوكب زحل، وبخلافه كان هناك على الأكثر عدد آخر من كواكب زحل التي لا تتحرك. لذا في الواقع لم يبالغ نيوتن كثيرًا عندما قال إن صيغة الجاذبية التي توصل إليها قد أثبتت كفاءتها بالنسبة للكون بأكمله المعروف في ذلك الوقت.

فهرس:

فات اليجال، علم الفلك، دليل لمعرفة السماوات، منشورات كوزموس (1998)
مئير ميديف، ن. السرو، H. نيتزر هايكوم أساسيات الفيزياء الفلكية، الجامعة المفتوحة (2000)
تيموثي فيريس، من الطفولة إلى البلوغ للحليب، مكتبة معاريف (1991)
ياكير شوشاني، خواطر حول الواقع، جامعة الإذاعة (1999)
يوفال نعمان، سيدر مان آكراي، معهد فان لير في القدس، دار نشر كاباتس هأوخايد (1999)
سابدارمش يهودا، أفكار حول صيغة نيوتن للجاذبية، جمعية بيتاون لعلم الفلك.
سابدارمش يهودا، أوزان الأجسام في الكون تتغير، "علم الفلك" في منشورات الجمعية.
مجموعة مقالات يهودا سابدارمش على موقع حيدان

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~3351103~~~129&SiteName=hayadan