نگاهی به اصل انسانی
راسل استانارد/ ترجمه: امیرمسعود جهان‌بین

جهانی که در آن زندگی می‌کنیم، بسیار عجیب است. می‌بایست هم عجیب باشد تا ما و دیگر صورت‌های حیات بتوانیم در آن زندگی کنیم.

برای شروع، شدت مه‌بانگ را در نظر بگیرید. مه‌بانگ فوق‌العاده شدید و خشن بود، اما می‌بایست چنین باشد تا ما انسان‌ها و احتمالا دیگر صورت‌های زندگی هوشمند، نهایتا بتوانیم پدیدار شویم. اگر شدت مه‌بانگ آن مقداری کم‌تر بود – تنها اندکی کم‌تر – آن‌گاه گرانش متقابلی که بین خوشه‌های کهکشانی عمل می‌کند، به چنان گیره‌ی محکمی تبدیل می‌شد که از سرعت خوشه‌ها می‌کاست تا متوقف شوند. در حالی که هنوز گرانش عمل می‌کرد، آن‌ها بی‌امان به سوی یک‌دیگر کشیده و نهایتا دوباره در یک نقطه فشرده می‌شدند. این همان سناریوی موسوم به مِه‌رُمب[۱] است. علاوه بر این، همه‌ی این‌ها ممکن بود در زمانی کم‌تر از ۱۳.۷ میلیارد سال رخ دهد، زمانی که برای فرایندهای تکاملی لازم بود تا ما را تولید کنند. بنابراین یک مه‌بانگ با شدت کم‌تر، به فقدان حیات می‌انجامید.

همچنین، کسی نمی‌تواند مه‌بانگ شدیدتری را نسبت به آن‌چه که بوده است، تحمل کند. اگر چنین می‌بود، گازهای ناشی از مه‌بانگ، چنان سریع برون رانده می‌شدند که به اعماق فضا می‌پاشیدند؛ بدون این‌که زمانی کافی داشته باشند تا با هم توده‌هایی را تشکیل دهند که ستارگان اولیه را بسازند. بدون ستارگان، یعنی خورشید، هیچ زندگی نمی‌تواند وجود داشته باشد. بنابراین، آن‌چه ما می‌یابیم آن است که، برای این‌که نهایتا حیاتی وجود داشته باشد، شدت مه‌بانگ می‌بایست به میزان مناسب باشد. پنجره‌ی فرصت، فوق‌العاده باریک بوده است و با این حال، جهان ما در بهره‌گیری از آن موفق بوده است.

این موضوع را چه‌گونه باید تبیین کنیم؟ سناریو تورمی می‌تواند یک تبیین ناتمام را  ارایه دهد؛ همان بازه‌ی کوتاه اما مهمِ گسترش فوق‌العاده سریع که جهان بلافاصله بعد از لحظه‌ی مه‌بانگ، تجربه کرد. یکی از ویژگی‌های این نظریه آن است که شرایط را برای آغاز گسترش عادی هابل فراهم می‌کند. این شرایط به نوبه‌ی خود به جهانی منجر شد که انتظار می‌رود نهایتا سرعتش کم شود تا بایستد؛ اما فقط در آینده‌ی بی‌نهایت. در نتیجه، این جهان را از امکان مه‌رمب مصون می‌دارد. بنابراین، دست کم نیمی از مسئله حل می‌شود زیرا ماهیت مه‌بانگ به گونه‌ای بود که به منظور وجود حیات نمی‌توانسته بیش از حد ضعیف باشد. اما به چه قیمتی؟ ما باید به تورم به عنوان «معیار ایمنی» تکیه کنیم. اما چه کسی «آن» را سامان داده است؟

نکته بعدی که باید در نظر گرفت، شدت نیروی گرانشی است که با ثابت فیزیکی (G) تعیین می‌شود.  نیروی گرانش مسئول جمع‌آوری گازهای گسیل‌شده از مه‌بانگ برای شکل‌گیری توده‌های با چگالی بالا است. گازها فشرده و در این فرآیند داغ می‌شوند؛ بسیار شبیه به هوای داخل یک تلمبه‌ی دوچرخه وقتی که فشرده می‌شود. اگر در ابتدا به اندازه‌ی کافی گاز جمع‌آوری شود، آن‌گاه خیزش دما می‌تواند به بالاتر از یک میلیون درجه برسد. در این نقطه، حرکت‌های ذرات زیراتمی چنان چشم‌گیر می‌شوند که هسته‌های هیدروژن و هلیوم که از مه‌بانگ بیرون آمده‌اند می‌توانند به یک‌دیگر برخورد کنند و با چنان شدتی به هم جوش بخورند که هسته‌های اتم‌های سنگین‌تر را همراه با آزادسازی مقادیر بزرگ انرژی گداخت[۲] هسته‌ای بسازند؛ نوعی از انرژی که در بمب‌های هیدروژنی تولید می‌شود. در نتیجه، خورشید و دیگر ستارگان بمب‌هایی هیدروژنی‌اند که به جای انفجار ناگهانی، آهسته و پیوسته منفجر می‌شوند.

دست‌یابی به این شرایط در آزمایشگاه، بسیار دشوار است. تلاش‌های جدی برای مهار قدرت گداخت هسته‌ای در کاربردهای صلح‌آمیز، تا کنون سهمی در برآوردن نیازهای انرژی ما نداشته است. اما خورشید، به آسانی این کار را انجام می‌دهد. خورشید تا کنون برای ۵ میلیارد سال در نرخ ماندگار کنونی سوخته است و تا ۵ میلیارد سال آینده نیز به این کار ادامه خواهد داد. خورشید یک توازن دلپذیر میان آهنگی که در آن گرانش، سوخت را به داخل تنور واقع در قلب خورشید می‌ریزد و نرخی که در آن واکنش‌های هسته‌ای پیش می‌روند، برقرار کرده است. اگر G قدری بزرگ‌تر بود، مقدار بیش‌تری گاز به سوی هم کشیده می‌شد تا یک ستاره‌ی پرجرم‌تر را شکل دهد. چنان ستاره‌ای، حتی به دماهایی بالاتری می‌رسید که باعث شتاب گرفتن فرایند سوختن می‌شد، این شتاب در سوختن زندگی فعال آن ستاره را تنها به یک میلیون سال کاهش می‌داد. اما برای آن‌که زندگی روی سیاره‌ی زمین به تدریج تکامل یابد، ما نیازمند ستاره‌ای با اندازه‌ی متوسط مانند خورشید بودیم که بتواند در طی بازه‌ای ۴.۵ میلیارد ساله – زمانی که از شکل‌گیری زمین گذشته است – گرمای ماندگار به دست دهد. بنابراین ما معتقدیم اگر مقدار G بزرگ‌تر می‌بود، تنها ستارگان با جرم بیش‌تر شکل می‌گرفتند؛ ستارگانی با عمر کوتاه که با عنوان غول‌های آبی‌رنگ[۳] شناخته می‌شوند. در این صورت زمانی برای آن‌که زندگی در سیارات نزدیک تکامل یابد، وجود نمی‌داشت.

اما اگر مقدار G کم‌تر می‌بود، چه؟ آن هم کارساز نبود. مشکل آن حالت این است که وقتی پس از مه‌بانگ گاز در توده‌هایی با هم جمع می‌شود، نیروی گرانش کاهش‌یافته که بین ذرات گاز عمل می‌کند، به اندازه کافی قوی نبود تا گاز را به قدر کافی فشرده کند و افزایش دمایی تولید کند که برای روشن کردن آتش‌های هسته‌ای لازم است. نبود آتش هسته‌ای به معنای نبود ستارگان است و نبود ستارگان به معنای نبود زندگی است.

بنابراین، برای آن‌که حیات وجود داشته باشد، نیروی گرانش باید نه بیش از حد قوی و نه بیش از اندازه ضعیف باشد. دامنه‌ی مجاز مقادیر شدت آن، باریک است. و با این وجود، نیروی گرانش جهان واقعی در آن قرار دارد. آیا قرار است ما این را هم مانند ایده‌ی اصلی صحیح مه‌بانگ، صرفا به عنوان یک امر تصادفی دیگر بدانیم؟

اما هنوز به پایان کار نرسیده‌ایم. در ادامه باید توجه خود را به موادی معطوف کنیم که بدن آفریدگان جاندار از آن‌ها ساخته شده‌ است. تنها محصول مه‌بانگ، دو نوع از سبک‌ترین گازها،  هیدروژن و هلیوم، و عناصر بسیار اندک دیگر بوده است. و «می‌بایست» این‌گونه باشد. به یاد داشته باشید که ما نیازمند یک مه‌بانگ شدید هستیم برای آن‌که مانع از فروپاشی زودرس دوباره‌ی جهان شود و به علت آن شدت، تنها سبک‌ترین هسته‌ها میتوانند از برخوردهایی که در آن زمان رخ می‌دهد، جان به در می‌برند؛ هر چیز بزرگ‌تری بلافاصله بعد از شکل‌گیری‌اش به سرعت نابود می‌شود. اما چیزهای جالب توجهی مانند بدن انسان، تنها از هیدروژن و هلیوم برنمی‌آید. بنابراین هسته‌های افزونه – آن‌ها که ۹۲ عنصر مختلف را که روی زمین یافت می‌شوند، تشکیل می‌دهند- باید به گونه‌ای «پس از» مه‌بانگ ساخته بشوند. این جایی است که ستارگان نقش مهم دیگری ایفا خواهندکرد. آن‌ها نه فقط یک منبع ماندگار از گرما برای انرژی دادن به فرایندهای تکامل در سیارگان همسایه فراهم می‌کنند، بلکه باید هسته‌های اتمی سنگین‌تر را با گداختن عناصر سبک‌تر بیافرینند.

این فرایند مشکلات خودش را دارد. شاید مهم‌ترین اتم در ایجاد زندگی، اتم کربن باشد. اتم کربن به نحوی نوعی خاص از اتم چسبناک است با تعداد زیادی قلاب‌ که با آن‌ها به سایر اتم‌ها پیوند می‌یابد. بنابراین، اتم کربن برای پیوند دادن مولکول‌های بزرگ با علایق بیولوژیکی بسیار مناسب است. اما تشکیل دادن یک هسته‌ی کربن به هیچ وجه آسان نیست. اساسا این امر متشکل از گداخت سه هسته‌ی هلیوم با یک‌دیگر است. این رویداد همان‌قدر غیرمحتمل است که سه توپ متحرک اسنوکر، هم‌زمان با هم برخورد کنند. بدون آن‌که به جزییات چه‌گونگی این رخداد بپردازیم، اجازه دهید فقط اشاره کنم اساسا این‌که یک ذره‌ی زیراتمی از دید ذره‌ای دیگر چه‌قدر بزرگ برسد، به سرعت نزدیک شدن آن‌ها بستگی دارد. در سرعت‌های نزدیک شدن خاص معین، ذرات می‌توانند فوق‌العاده بزرگ به نظر برسند؛ اکنون شانس آن‌ها برای برخورد به همان نسبت بیش‌تر است. این را رزونانس هسته‌ای می‌نامند. آن‌چه در ستارگان رخ می‌دهد آن است که دو هسته‌ی هلیوم با هم برخورد کرده، برای مدت کوتاهی به هم می‌چسبند تا نسخه‌ی ناپایدار بریلیوم را شکل دهند (شکل ۱). به طور عادی ممکن است کسی انتظار داشته باشد پیش از آن‌که هسته‌ی سوم هلیوم فرصت کند با آن برخورد کند تا هسته‌ی کربن را شکل دهد، این بریلیوم بشکند و تکه‌های آن از هم جدا شوند. اما در سرعت‌های نزدیک شدن که درون ستارگان یافت می‌شود، احتمالا رزونانس هسته‌ای وجود دارد که از طریق آن هسته‌ی بریلیوم برای هسته‌ی هلیوم سوم نزدیک‌شونده بزرگ به نظر می‌رسد و بنابراین گداخت می‌تواند رخ داده و کربن تولید کند. این یکی دیگر از شرایط مساعدی است که نقشی کلیدی ایفا کرده تا ظهور نهایی ما بر صحنه ممکن شود.

ما کربن گران‌بهای خود را دارا هستیم. یک برخورد بین برخی از این هسته‌های کربن و هسته‌های هلیوم‌های دیگر، اکسیژن را به دست می‌دهد – یک مؤلفه‌ی ضروری دیگر برای زندگی – و به همین ترتیب.

آیا این بدان معنا است که این مرحله اکنون تنظیم شده تا تکامل امور را به دست گیرد و این مواد خام را به انسان مبدل سازد؟ نه، این‌گونه نیست. حالا ما مواد خودمان را داریم اما آن‌ها کجا هستند؟ آن‌ها در مرکز یک ستاره با دمایی در حدود ۱۰ میلیون درجه قرار دارند. محیطی که به ندرت شرایطی مناسب برای زندگی دارد. آن مواد باید به بیرون ریخته شوند. اما چه‌گونه؟ موشکی در کار نیست تا آن‌ها را به فضا پرتاب کند و آن‌چه رخ می‌دهد آن است که بخشی از موادی که به تازگی سنتز شده‌اند، با انفجارهای ابرنواختری[۴] بیرون ریخته می‌شوند. این‌ها وقتی رخ می‌دهند که ستارگان بسیار پرجرم سوخت‌شان تمام می‌شود. آن‌ها دیگر نمی‌توانند خود را در برابر گرانش درونی خود حفظ کنند و ناگهان روی خودشان فرومی‌ریزند. اما این یک مسئله برمی‌انگیزد. چه‌گونه یک انفجار درونی،[۵] یک انفجار بیرونی[۶] تولید می‌کند؟ این چیستان، سال‌ها ذهن اخترفیزیک‌دانان را به خود مشغول داشته بود. در نهایت، این سازوکار به نظر رسید که عجیب‌ترین امر قابل‌تصور باشد؛ نوترینوها ماده را به بیرون منفجر می‌کنند. همان‌گونه که اشاره کردیم، نوترینوها فوق‌العاده ناپایدارند و با این حال این نوترینوها هستند که همه موادی را که نهایتا قرار بود در بدن ما تعبیه شود، به بیرون منفجر کردند. چه سعادتی که ناپایداری آن‌ها «بیش‌تر» از آنی که هستند، نبود!

حالا ماده در بین گازهای میان‌ستاره‌ای وجود دارد. دیر یا زود، این مواد با هم جمع می‌شوند تا ابر متراکمی را شکل دهد، تا با انقباض، ستاره‌ای دیگر را تشکیل دهد. بیرون از ستاره، می‌تواند گرداب‌های ثانویه‌ای وجود داشته باشد که با آرامشِ خود، سیاره‌ها را شکل می‌دهند. اکنون می‌توان سیاره‌های سختی مانند زمین، عطارد، ونوس، و مریخ داشت. برای اولین نسل ستارگان، این وضعیت برقرار نبود، زیرا در آن مرحله تنها هیدروژن و هلیوم حاضر بوده‌اند. با فرض سیاره‌ای با یک موقعیت معقولِ دور نسبت به آن ستاره، تا یک اقلیم معتدل بتواند چیره شود، بالاخره این بخت وجود دارد که زندگی از مواد شیمیایی بی‌جان، تکامل یابد؛ موادی که در سطح آن سیاره وجود دارد و آن را «سوپ نخستین»[۷] نامیده‌اند.

این‌که این رخداد چه‌قدر محتمل است، معلوم نیست. به عنوان فیزیک‌دان، شما مایلید با تعداد زیاد سیاره‌هایی که باید در فضای بیرون وجود داشته باشد، تحت تاثیر قرار گیرید. به عبارت دیگر، شما با‌ این تحت تاثیر قرار می‌گیرید که چند بار مجازیم کوشش کنیم تا زندگی هوشمند را تولید کنیم. طبق این معیار، ما در واقع کار را پایان داده، آسوده خیال می‌شویم. از سوی دیگر، اگر شما زیست‌شناس باشید،  ممکن است بیش‌تر تحت تاثیر اندازه‌ی موانعی باشید که باید همچنان از آن‌ها در مسیر رسیدن به زندگی هوشمند گذر کنیم؛ مانند شکل‌گیری اولین سلول پیچیده، یا شکل‌گیری اولین ارگانیسم چند سلولی. بنابراین، شما ممکن است مایل باشید بیندیشید که باید چندین «همزمانی» تصادفی دیگر- این بار رویدادهایی زیست شناختی به جای اتفاقات فیزیکی- رخ دهد تا حیات هوشمند به‌وجود بیاید.