فلسفه مکانیک کوانتوم
قرن نوزدهم

در قرن نوزدهم، نظریه پردازان برای تشریح گروه متفاوتی از پدیده‌ها که متضمن نور و الکترومغناطیس بودند، از مدل اساسی دیگری استفاده کردند که عبارت بود از: انتشار امواج در محیط‌های میانجی پیوسته؛ ولی در اوایل قرن حاضر به نظر می‌رسید که چند آزمایش حیرت‌انگیز، استفاده از هر دو مدل موج و ذره را برای هر دو نوع از پدیده‌ها ایجاب می‌کند. از یک طرف، معادله انیشتین دربارهٔ اثر فتوالکتریک و کار کامپتون بر روی پراکندگی فوتون نشان داد که نور در بسته‌های مجزا و منفصل، با انرژی و اندازه حرکت معین، گسیل می‌گردد و بسیار شبیه به جریانی از ذرات عمل می‌کند، و از طرف دیگر و در مقابل آن، الکترون‌ها که همواره به صورت ذرات تصور می‌شدند، آثار تداخل انتشار را که از ویژگی‌های امواج است، از خود نشان دادند. امواج، پیوسته و گسترده‌اند و به موجب فاز بر یکدیگر تأثیر متقابل دارند؛ اما ذرات، گسسته و به مکانی خاص محدودند و تأثیر متقابل آن‌ها براساس اندازه حرکت است. به نظرمی رسد هیچ راهی برای تلفیق این دو مدل، در مدل واحد، وجود ندارد.
در نظریه کوانتوم، هیچ مدل وحدت یافته‌ای از اتم پیدا نشده است. مدل اولیه بور دربارهٔ اتم به سادگی قابل تصویر و تجسم بود: الکترون‌های ذره وار در حرکت خود پیرامون هسته، به مانند یک منظومه شمسی کوچک، از مدارهایی تبعیت می‌کنند؛ ولی اتم در نظریه کوانتوم به هیچ وجه قابل تصویر و تصور نیست. ممکن است کسی بکوشد تا الگوهای موج‌های احتمال را که فضای پیرامون هسته را پر کرده‌اند، شبیه نوسان‌های یک سمفونی سه بعدی از اصوات موسیقایی که پیچیدگی حیرت‌انگیزی دارند، تصور کند؛ ولی این تمثیل کمک زیادی به ما نمی‌کند، اتم در دسترس مشاهده مستقیم قرار ندارد و بر وفق کیفیات حسی، قابل تصور نیست؛ حتی نمی‌توان آن را براساس مفاهیم کلاسیک نظیر فضا، زمان و علیت به گونه ای منسجم توضیح داد. رفتار شی بسیار خرد با رفتار اشیای تجربه روزمره، متفاوت است. ما می‌توانیم آنچه را در آزمایشها رخ می‌دهد با معادلات آماری توضیح دهیم، ولی نمی‌توانیم صفات کلاسیک اورانوس را به ساکنان جهان اتمی نسبت دهیم.
در بسط و توسعه‌هایی که طی سال‌های اخیر در نظریه کوانتوم، به سمت قلمروهای هسته ای و مادون هسته ای حاصل شده است، خصلت احتمالی نظریه اولیه کوانتوم، همچنان محفوظ، مانده است. نظریه میدان کوانتومی، تعمیمی است از نظریه کوانتوم که با نظریه نسبیت خاص، هماهنگ و منسجم است. از این نظریه با موفقیت بسیار در برهم کنشهای الکترومغناطیس و برهم کنش‌های مادون هسته ای و نظریه الکتروضعیف، بهره‌برداری شده است. اجازه دهید چالشی را که نظریه کوانتوم در قبال اصالت واقع ابراز کرده است، دنبال کنیم. نیلز بور از به‌کارگیری مدل‌های موج و ذره و دیگر زوج‌ها از مجموعه‌های مفاهیم متضاد، حمایت می‌کرد. بحث بور دربارهٔ آنچه او آن را اصل مکملیت نامید، چند موضوع را شامل شد. بور تأکید داشت که سخن ما دربارهٔ یک سیستم اتمی باید همواره به یک آرایش آزمایشگاهی مربوط باشد؛ ما هرگز نمی‌توانیم دربارهٔ یک سیستم اتمی به تنهایی و فی نفسه و عین معلوم را در هر آزمایشی مد نظر قرار دهیم. نمی‌توان هیچ خط فاصل دقیقی بین روند مشاهده و شی مشاهده شده، رسم کرد. در صحنه آزمایش، ما بازیگریم نه صرفاً تماشاچی و ابزار آزمایشی مورد استفاده را خود برمی‌گزینیم. بور اظهار داشت که آنچه باید به حساب آید، روند تعاملی (کنشی - واکنشی) مشاهد است، نه ذهن یا شعور مشاهده گر.
موضوع دیگر در نوشتار بور، محدودیت مفهومی درک بشر است. در اینجا، انسان به عنوان یک عالم (داننده) و نه یک آزمایشگر، کانون توجه قرار می‌گیرد. بور، با شکاکیت کانت دربارهٔ امکان شناخت جهان فی نفسه سهیم است. اگر سعی ما آن باشد که قالب‌های مفهومی خاص را بر طبیعت تحمیل کنیم، در این صورت استفاده تام از سایر مدل‌ها را مانع شده‌ایم. بدین سان، باید بین توصیفات کامل علی یا فضا- زمانی، بین مدل‌های موج یا ذره، بین اطلاع دقیق از مکان یا اندازه حرکت، یکی را برگزینیم. هرچه بیشتر از یک مجموعه مفاهیم استفاده شود، کمتر می‌توان مجموعه مکمل را به‌طور همزمان به کار برد. این محدودیت دوجانبه از آن جهت رخ می‌دهد که جهان اتمی را نمی‌توان بر وفق مفاهیم فیزیک کلاسیک و پدیده‌های مشاهده پذیر توضیح داد.