قوانین طبیعت، منبع نامعلوم
دنیس اوربای/ ترجمه: امیرمسعود جهان‌بین

این شعار روی دیوارکوب‌ها و نوشته‌های پشت کامیون‌ها به چشم می‌خورد: «گرانش، تنها یک ایده‌ی خوب نیست، یک قانون است.» اما چه قانونی! برخلاف مقررات ترافیکی یا دارویی، شما درباره پیروی از گرانش یا هر قانون دیگری از فیزیک انتخابی ندارید. اگر به بالا بپرید، به پایین باز خواهید گشت. ایمان یا مقاصد خیر در آن هیچ تاثیری ندارد.

هستی مجبور نبود این‌گونه باشد، همان‌طور که اینشتین وقتی گفت: «غیرقابل درک‌ترین چیز درباره‌ی جهان آن است که قابل درک است.» همین را یادآوری می‌کرد. به رغم همه‌ی سختی‌ها، ما می‌توانیم به سری‌لانکا پست الکترونیکی بفرستیم، سفینه‌های فضایی را از میان حلقه‌های زحل عبور دهیم، قرصی بخوریم تا افسردگی را فراری دهیم، بوقلمون یا سوفله بپزیم‌ یا از گوشه‌ی زمین توپی را به سمت سبد پرتاب کنیم.

آری، جهانی پر از قانون داریم. اما به هرحال این‌ها چه نوع قانونی هستند که ممکن است بر یک تی‌شرت حک شوند اما هرگز آن‌ها را آشکارا بر تخته سنگی واقعی ندیده‌ایم؟

آیا آن‌ها صرفا نوشته‌ا‌ی تشریفاتی در دفاتر هستند؛ راهی برای سازمان‌دهی واقعیت‌ها درباره‌ی جهان؟ آیا بر جهان حکم می‌رانند یا فقط آن را توصیف می‌کنند؟ آیا اهمیتی دارد که ما نمی‌دانیم و این‌که به نظر می‌رسد اغلب دانشمندان نمی‌دانند یا نمی‌خواهند بدانند که قوانین از کجا می‌آیند؟

آشکارا اهمیت دارد؛ این داوری من از واکنش به مقاله‌ی اخیری نوشته‌ی پل دیویس[۱] است، کیهان‌شناسی از دانشگاه ایالتی آریزونا و نویسنده‌ی کتاب‌های محبوب علم.

دیویس در مقاله‌ی مذکور ادعا می‌کند که علم، برخلاف دین، نه مبتنی بر ایمان بوده و نه بر خدا بلکه مبتنی بر این ایده‌ی استوار بوده که جهان منظم است. بدون این فرض دانشمند نمی‌تواند نقشی ایفا کند. استدلال او انبوهی از یادداشت‌ها را برانگیخت؛ مقالاتی در برخی سایت‌ها و نامه‌هایی به نشریه‌ی تایمز که اشاره داشتند به این‌که نظمی که ما در طبیعت درک می‌کنیم برای بیش از ۲۰۰ سال از طریق مشاهده و تجربه مورد پژوهش و آزمایش قرار گرفته است. آن نظم، دقیقا همان فرضیه‌ای است که نهاد علم در تجربه مبتنی بر آن است.

دیوید گراس،[۲] مدیر موسسه‌ی کاولی برای فیزیک نظری[۳] در سانتا باربارای کالیفرنیا و برنده‌ی همکار جایزه‌ی نوبل فیزیک در ایمیلی به من گفت: «من به روش‌های علم نسبت به روش‌های ایمان اعتماد بیش‌تری دارم، روش‌های علم‌ بر سابقه‌ی شگفت‌انگیز علم و توانایی آن طی قرن‌ها در پاسخ دادن به پرسش‌های غیرقابل پاسخ مبتنی است (روش‌های ایمان چه هستند؟).»

دکتر دیویس از طریق ایمیل تصدیق کرد که صندوق پستی‌اش، «لبریز از تلخی و تندی» شده بود، اما گفت که او مورد بدفهمی قرار گرفته است. او گفت که نمی‌خواسته وجود قوانین را به چالش بکشد بلکه قصدش چالش درباره‌ی تفکر رایج درباره‌ی منشا آن‌ها بود.

در واقع نوعی مسئله‌ی مرغ و تخم‌مرغ درباره‌ی جهان و قوانین آن وجود دارد. کدام اول آمد: قوانین یا جهان؟

می‌توان گفت اگر قرار باشد قوانین فیزیک اساسا هرگونه قدرت محکمی داشته باشند، یعنی برای آن‌که قوانین واقعی باشند، باید برای هر جا و هر زمان مناسب باشند؛ از جمله در مه‌بانگ، یعنی آفرینش مشهور، که به آن‌ها نوعی شأن استعلایی بیرون از فضا و زمان می‌دهد.

از سوی دیگر، بسیاری از متفکران –که نسب به آگوستین می‌رسانند– گمان دارند که فضا و زمان، در عین حال که مشخصه‌های این وجودند، همراه با جهان –و به تعبیر جدید در مه‌بانگ – پا به وجود نهادند. پس چرا در مورد خود‌ قوانین چنین نباشد؟

دیویس از این شکایت دارد که دیدگاه سنتی از قوانین استعلایی، دقیقا همان یکتاباوری[۴] منهای خدا است. او در پیام ایمیلی خود گفت: «آن‌گاه خدا از میان رفت و قوانین، صرفا در یک خلا مفهومی غوطه‌ور شدند اما خواص الاهیاتی خود را نگه داشتند.»

با این حال، ایده‌ی عقلانیت در کیهان، مدتی طولانی بدون یکتاباوری وجود داشته است. اگر به قرن پنجم قبل از میلاد عقب برویم، به فیثاغورث، ریاضی‌دان و فیلسوف یونانی، و پیروان او برمی‌خوریم که اعلام می‌کردند طبیعت اعداد است. افلاطون‌ قلمرو برتری از صورت‌های ایده‌ال را تصور کرد؛ صندلی‌ها، دوایر و کهکشان‌های کامل که پدیده‌های جهان محسوس صرفا بازتاب‌های ناقص آن‌ها بودند. افلاطون، آهنگی استعلایی پی‌افکند که از آن زمان تاکنون محبوب ریاضی‌دانان و فیزیک‌دانان نظری بوده است.

استیون واینبرگ[۵]، مفتخر به جایزه‌ی نوبل از دانشگاه تگزاس در آستین[۶]، در یک پیام ایمیلی با اظهار این مطلب که در اندیشه‌ی او قوانین طبیعت به همان اندازه واقعی‌اند که «صخره‌ها در زمین» خود را به عنوان «تقریبا پیرو افلاطون» توصیف کرد. او نوشت به نظر می‌رسد قوانین با سماجت ایستاده‌اند و فرقی نمی‌کند من در چه شرایطی و چه‌گونه با آن‌ها مواجه می‌شوم. آن‌ها چیزهایی هستند که ممکن است درباره‌ی آن‌ها خطا کنیم، همان‌گونه که وقتی من پای خود را به سنگی می‌کوبم که متوجه آن نشده‌ام.

پیرو مهم افلاطون در این روزها مکس تگمارک[۷] است؛ کیهان‌شناسی در موسسه‌ی فناوری ماساچوست.[۸] او اخیرا در سخنرانی‌ها و مقالات خود‌ بیان کرده است که ریاضیات جهان را توصیف نمی‌کند بلکه خود جهان است.

تگمارک معتقد است ما بخشی از ساختار ریاضی هستیم، اگر چه بخشی از آن که به نحوی باشکوه، از یک شش‌ضلعی، جدول‌ضرب یا حتی تقارن‌های چند بعدی که ذرات فیزیک مدرن را توصیف می‌کنند، پیچیده‌تریم. او می‌گوید ساختارهای ریاضی دیگر، به عنوان جهان‌های خود در نوعی دموکراسی کیهانی فیثاغورثی وجود دارند، هرچند که همه‌ی آنها لزوما خود را به اندازه‌ی جهان ما باشکوه نشان نمی‌دهند.

او در نیوساینتیست[۹] نوشت: «هرچیزی در جهان ما کاملا ریاضیاتی است؛ از جمله شما.»

 این موضوع می‌تواند این علت را تبیین ‌کند که چرا ریاضی این ‌قدر خوب کیهان را توصیف می‌کند. همچنین پاسخی را به پرسش استفان هاوکینگ ارایه می‌دهد؛ پرسشی که این کیهان‌شناس انگلیسی در کتاب خود، تاریخچه‌ی زمان، طرح می‌کند: «آن چیست که در آتش معادلات می‌دمد و جهانی را برای آن‌ها می‌سازد تا توصیف کنند؟» ریاضیات، همان آتش است.

همه‌ی فیزیک‌دان‌ها ملزم به پیروی از افلاطون نیستند. به طور خلاصه، این دانشمندان قوانین را به‌طور کاربردی‌تری به عنوان نوعی اختصار برای قاعده‌مندی‌های طبیعت توصیف می‌کنند. شان کرول[۱۰]، کیهان‌شناس در موسسه‌ی فناوری کالیفرنیا،[۱۱] این موضوع را چنین بیان می‌کند: «یک قانون فیزیک، الگویی است که طبیعت بدون استثا از آن پیروی می‌کند.»

افزون بر این، افلاطون و تمام ایده‌ی یک واقعیت برتر با ابداع فیزیک کوانتومی در دهه‌ی ۱۹۲۰، ضربه‌ای بر دهان دریافت کرد. آن نظریه‌ی عجیب و غریب، ضمن چیزهای دیگر، توضیح می‌دهد که رایانه‌ی ما چه‌گونه هر صبح روشن می‌شود. همین نظریه می‌گوید که نوعی تصادفی بودن کاهش‌ناپذیر در قلب میکروسکوپی واقعیت وجود دارد که ذرات بنیادی مانند الکترون را در نوعی ابهام قرار می‌دهد که همه‌جا یا در یک جا باشند، موج یا ذره باشند؛ تا وقتی که نوعی اندازه‌گیری‌ آن ابهام را بزداید.

در آن صورت، طبق تفسیر استاندارد از موضوع، دانش فیزیک به هیچ وجه درباره‌ی جهان نیست، بلکه فقط درباره‌ی نتایج تجربه‌‌ها است؛ یعنی اندرکنش‌های ناآزموده‌ی ما با جهان.‌ اما هفتاد و پنج سال بعد، آن‌ها هنوز هم کلماتی ستیزانگیزند. اینشتین درباره‌ی خدا گفت که او تاس نمی‌اندازد.

استیون واینشتاین،[۱۲] فیلسوف علم از دانشگاه واترلو[۱۳] در اونتاریو[۱۴]، عبارت «قانون طبیعت» را به صورت «نوعی عنوان افتخاری» تعبیر کرد که بر اساس اصولی اعطا شده است که به نظر می‌رسد به نحوی مناسب، کلی، مفید و ژرف‌اند. او گفت این‌که قوانین چقدر ژرف و کلی هستند تا حدی به طبیعت و تا حدی به ما بستگی دارد، زیرا ماکسانی هستیم که باید آن‌ها را به کاربریم.

اما شاید همان‌طور که دکتر دیویس با شکایت می‌گوید، افلاطون، واقعاً مرده است و هیچ قانون یا حقیقت سرمدی وجود ندارد. برخی فیزیک‌دانان شاعر که به قانون‌های غیرمطلق‌انگار و وابسته‌تری که روی سنگ حک نشده‌اند، گوش فرا می‌دهند، کوشیده‌اند با نسخه‌ای موافقت کنند که جان ویلر[۱۵]، فیزیک‌دانی از پرینستون و دانشگاه تگزاس در ایالت آستین، آن را «قانون بدون قانون»[۱۶] نامیده است.

به عنوان نمونه، لی سمولین[۱۷] نظریه‌ای ابداع کرده است که در آن قوانین طبیعت با گذر زمان تغییر می‌کنند. او جهان‌هایی را تصور می‌کند که مانند عروسک‌های چوبی روسی[۱۸] تو در تو درون سیاه‌چاله‌ای قرار دارند که در هر زمان با مشخصه‌های جدید و اندکی متفاوت پدید می‌آیند. اما این نظریه فاقد یک فراقانون است که توضیح دهد چرا و چه‌گونه قوانین از نسلی به نسل دیگر تغییر می‌کنند.

نیلسون،[۱۹] فیزیک‌دان دانمارکی در موسسه نیلز بور[۲۰]‌ در کپنهاگ و یکی از پیشتازان نظریه‌ی ریسمان، مدتی طولانی است که پروژه‌ای را دنبال کرده که آن را دانش دینامیک تصادفی[۲۱] می‌نامد. این پروژه می‌کوشد نشان دهد چه‌گونه قوانین فیزیک می‌توانند به طور طبیعی از یک مفهوم کلی‌تر به نام ماشین‌افزار جهانی[۲۲] تکامل یابند.

او در وب‌سایت خود به نام دینامیک تصادفی می‌نویسد: «آرزوی دینامیک تصادفی آن است که تمام قوانین شناخته‌شده‌ی فیزیکی را به عنوان پیامدهای تقریبا اجتناب‌ناپذیر یک ماشین‌افزار جهانی تصادفی و بنیادی، “استخراج” کند.»

دکتر ویلر بیان می‌کند که شاید به عنوان نتیجه‌ای از عدم قطعیت کوانتومی، قوانین طبیعت بتوانند از هرج و مرج اولیه به‌طور درهم برهم پدیدار شوند. این مفهومی است که با عنوان‌ «it from bit» (هرچیزی برخاسته از نشانه‌های دودویی صفر و یک یا بله و خیر) شناخته می‌شود. با پیروی از این منطق، برخی فیزیک‌دانان پیشنهاد کرده‌اند که ما بیش از آن‌که به دنبال قانون برتر[۲۳] باشیم باید در پی طرح برتر[۲۴] باشیم.

آنتون زیلینگر[۲۵]، فیزیک‌دان و تردست کوانتومی در دانشگاه وین و از هواداران ایده‌ی ویلر، معتقد است که واقعیت، در نهایت از اطلاعات تشکیل شده است. او اخیرا گفته است که گمان دارد جهان از اساس غیرقابل پیش‌بینی باشد.

من عاشق این تصادفی بودن ذاتی‌ام؛ دقیقا به همان دلیل که عاشق ایده‌ی انتخاب طبیعی در زیست‌شناسی‌ام زیرا آن و فقط آن تضمین می‌کند که هر امکانی آزموده می‌شود، هر محیطی آزموده می‌شود، هر مکانی مسکونی می‌شود و هر دریچه‌ی نجاتی مورد جست‌وجو قرار می‌گیرد. این ایده دستورالعملی برای نوآوری است و شما اگر می‌خواهید جهانی حاصل‌خیز را طراحی کنید، چه چیز بیش‌تری می‌توانید تقاضا کنید؟

اما حاصل‌خیزی بیش از اندازه می‌تواند مشکل‌ساز باشد. اینشتین امید داشت که جهان یکتا باشد: یعنی با فرض تعدادی اصول ژرف، تنها یک نظریه‌ی سازگار می‌تواند وجود داشته باشد. تاکنون رویای اینشتین برآورده نشده است. کیهان‌شناسان و فیزیک‌دانان اخیرا خود را رو در رو با ایده‌ی جهان‌های موازی یافته‌اند؛ با بی‌نهایت جهان که هریک قوانین متفاوتی دارد و قلمرویی وسیع را اشغال می‌کند که در این ادبیات به عنوان چشم‌انداز[۲۶] شناخته می‌شود.

در این حالت، فراقانون[۲۷] وجود دارد؛ قانون یا معادله‌ای، شاید قابل چاپ روی یک تی‌شرت، که بر همه‌ی قوانین حکومت می‌کند. این ارباب بالقوه‌ی قوانین‌ می‌تواند نظریه‌ی ریسمان باشد؛ همان نظریه‌ی مشهور به «نظریه‌ی همه‌ی چیز»[۲۸] که به وضوح ۱۰ به توان ۵۰۰‌ راه حل دارد. آن را کابوس اینشتین بنامید.

اما برای هر پیرو اینشتین، زود است که صحنه را ترک گوید. از آن‌جا که کیهان‌شناسان نمی‌دانند جهان چه‌گونه به وجود آمده است، یا حتی نظریه‌ی قانع‌کننده‌ای برای آن ندارند، برای پاسخ به این معما که قوانین طبیعت از کجا آمده‌اند یا این‌که آیا آن قوانین یکتا و گریزناپذیرند یا همچون برگی در باد، شکننده‌اند، هیچ گریزگاهی ندارند.

این نوع از گمانه‌زنی‌ها، مفرح‌اند اما هنوز علم محسوب نمی‌شوند. «فلسفه‌ی علم تقریبا به همان اندازه برای دانشمندان مفید است که پرنده‌شناسی برای پرندگان»، این گفته منسوب به ریچارد فاینمن[۲۹]، دارنده‌ی فقید جایزه‌ی نوبل از موسسه‌ی فناوری کالیفرنیا[۳۰] است که دکتر واینبرگ هم آن را تکرار کرده است.

شاید معلوم شود که هر دو گزینه –تخته سنگ‌های ابدی افلاطون و فرایند درهم برهم دکتر ویلر– به نوعی درست‌ هستند. ممکن است نهایتا معلوم شود که دوگانگی میان نوپدید و جاوید،[۳۱] همانند دوگانه‌ی موج و ذره برای توصیف نور، کاذب است. کسی چه می‌داند؟

مطمئنا قانون بی‌قانونی، همچنان یک قانون است.

وقتی جوان بودم و هنوز همه‌ی سلول‌های مغزم را دارا بودم، هوادار بازی ورق بودم و یک بار در ستون مربوط به این بازی در روزنامه، درباره دستی خواندم که به عنوان استعاره‌ای خوب برای شرایط ناخوشایند دانشمند یا کیهان‌شناس در ذهنم باقی مانده است. پیشنهادکننده‌ی برنده، دست خود را به مزایده گذاشته بود اما وقتی ژوکر رو شد، فهمید که تنها شانس او این است که کارت‌های حریف هم دقیقا همان‌طور توزیع شود.

او می‌توانسته به صورت تدافعی بازی کند تا باخت‌های خود را به حداقل برساند اما به گونه‌ای بازی کرد که گویی کارت‌ها  همان‌جایی بودند که باید می‌بودند. و برنده شد.

ما نمی‌دانیم و ممکن است هرگز ندانیم که آیا علم دست خود را به مزایده گذاشته است یا نه. دانشمندان وقتی در تردیدند و با پیچیدگی‌های جهان مواجه شده‌اند، هیچ انتخابی ندارند جز این‌که دست خود را به گونه‌ای بازی کنند که گویی می‌توانند برنده شوند، چنان‌که گویی جهان در واقع قابل فهم است. این همان کاری است که آن‌ها بیش از دو هزار سال است دارند انجام می‌دهند و هنوز در حال برنده شدن هستند.

منبع: , Laws of Nature, New York Times, DEC. ۱۸, ۲۰۰۷