10 مورد از اسرارآمیزترین پرسش‌های بی‌پاسخ در علم
مارسلو گلسر / ترجمه: مریم درودیان

5 دقیقه مطالعه

21 دسامبر 2023

از چگونگی پیدایش حیات روی زمین گرفته تا این‌که اصلا چرا خواب می‌بینیم، این دسته از پرسش‌ها هنوز هم ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده‌اند.

برای گرامیداشت پایان این سال پر فراز و نشیب (2023) (شاید با آهی از سر دل‌سوختگی؟)، هیچ کاری به اندازه‌ی غور در برخی از بزرگترین معماهای علمی حال حاضر خوشایند نیست؛ همان پرسش‌هایی که سال‌هاست دانشمندان را شب‌ها بیدار نگه داشته‌اند. هرچند این سوال‌ها حیرت‌آورند، اما به یک حقیقت بنیادین در علم اشاره دارند: هرچه بیشتر بدانیم، ندانسته‌هایمان بیشتر می‌شود. تا وقتی که به پرسیدن ادامه دهیم (و بودجه‌ای برای یافتن پاسخ‌ها دریافت کنیم)، دانش پایانی نخواهد داشت. جالب‌تر این که برخی از این پرسش‌ها اساسا قابل‌پاسخ‌گویی نیستند، دست‌کم نه با روش‌شناسی علمی مرسوم که آمیزه‌ای است از عینیت‌گرایی و تقلیل‌گرایی؛ یعنی این دو فرض که ما می‌توانیم خود را از موضوع مطالعه‌مان جدا ‌کنیم، و این که می‌توان سیستم‌های پیچیده را به اجزای کوچک‌تر شکست، رفتار آن‌ها را بررسی کرد و سپس از روی رفتار اجزا، به رفتار کل پی برد.

هر فهرستی از پرسش‌های «بسیار مهم»، به دلیل سلیقه‌ی نویسنده، تا حدی جنبه‌ی سلیقه‌ای دارد. با این حال، به جرات می‌توانم بگویم که این پرسش‌ها جزو دشوار‌ترین معماهای بی‌پاسخ به‌شمار می‌روند و بی‌گمان در زمره‌ی: مرموزترین و جذاب‌ترین‌هایشان هم هستند. پس فهرست را بدون ترتیب خاصی مرور می‌کنیم:

کیهان از چه چیزی ساخته شده است؟ ما تنها 5 درصد از ترکیب کیهان را می‌شناسیم. همین 5 درصد از اتم‌های آشنای جدول تناوبی، ترکیب‌های مولکولی آن‌ها، یا اجزای اتم‌ها، یعنی پروتون، الکترون و نوترون تشکیل شده است. نوترینوها هم هستند؛ ذرات گریزانی که می‌توانند از میان ماده عبور کنند، انگار که هیچ‌چیز جلویشان نیست- حتی کل کره‌ی زمین. اما راز اصلی در 95 درصد باقی‌مانده نهفته است: حدود 27 درصد ماده‌ی تاریک و 68 درصد انرژی تاریک. ماد‌ه‌ی تاریک تابشی ندارد و همچون شنلی نارمئی، پیرامون کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی پراکنده است. ما می‌دانیم که ماده‌ تاریک وجود دارد، چون جرم دارد و در نتیجه گرانش اعمال می‌کند: بر همان 5 درصد مرئی کشش وارد می‌کند و ما می‌توانیم این اثر را اندازه‌گیری کنیم. انرژی تاریک اما بسیار اسرارآمیزتر است؛ محیطی اترمانند که فضا را پر کرده و خاصیت عجیبی دارد: فضا را از هم می‌گشاید و باعث می‌شود کهکشان‌ها با شتاب از یکدیگر دور شوند. ما نه از ماهیت ماده‌ی تاریک سر در می‌آوریم و نه از انرژی تاریک. فرضیه‌هایی هم وجود دارند که سعی می‌کند نظریه‌ی گرانش اینشتین را اصلاح کنند تا داده‌های رصدی را توجیه کنند و نیازی به این موجودات تاریک نباشد. اما پس از دهه‌ها جست‌وجو، هنوز در جهل عمیقی به سر می‌بریم.
حیات چگونه پدید آمد؟ حیات حدود 3.5 میلیارد سال پیش -یا شاید اندکی زودتر- روی زمین ظاهر شد. معما اینجاست که چگونه مجموعه‌ای از اتم‌های بی‌جان، به‌تدریج به مولکول‌هایی پیچیده‌تر تبدیل شدند و نهایتا نخستین موجود زنده را پدید آوردند؛ ماشینی شیمیایی که توانایی سوخت‌وساز و تولید مثل دارد. همچنان معمایی عمیق باقی مانده است که ماده‌ی زنده، ماده‌ای است که از «قصد» و «هدف» برخوردار است.
آیا ما در جهان تنها هستیم؟ این پرسش در واقع دربرگیرنده‌ی دو سؤال است: نه‌تنها می‌خواهیم بدانیم حیات فرازمینی وجود دارد یا نه، بلکه می‌خواهیم بدانیم که آن حیات، هوشمند است یا خیر. در نهایت، کنجکاویم که بدانیم حیات در کیهان تا چه حد رایج است. همچنین باید پرسید که اگر حیات هوشمند چندان نادر نیست، چرا هنوز از «آن‌ها» خبری به گوش ما نرسیده است؟ در مورد فرازمینی‌ها، کتاب اخیر آدام فرانک[1]، ستون‌نویس بیگ‌تینک، تحت عنوان کتاب کوچک فرازمینی‌ها[2] را توصیه می‌کنم که مروری به‌روز بر جستجوی حیات در کیهان ارائه می‌دهد. همان‌طور که خودم در کتاب اخیرم اشاره کرده‌ام، این پرسش تأثیری مستقیم بر نگاه ما به آینده‌ی خودمان و سیاره‌ای که خانه‌مان می‌نامیم دارد.
چه چیزی ما را انسان می‌کند؟ ما سه برابر گوریل‌ها نورون داریم، اما دی‌ان‌ای‌مان تقریبا با آن‌ها یکسان است. بسیاری از جانوران زبان ابتدایی دارند، می‌توانند از ابزار استفاده کنند و خود را در آینه می‌شناسند. پس دقیقا چه چیز ما را از آن‌ها متمایز می‌کند؟ قشر پیش‌پیشانی ضخیم‌تر؟ انگشت شست؟ کشف آتش و توانایی پختن غذا؟ فرهنگ ما؟ زبان و ابزارسازی از چه زمانی پدید آمدند؟ کتاب گام‌های نخست[3] از جرمی دی‌سیلوا[4]، نقطه‌ی شروع بسیار خوبی برای آشنایی با این موضوع است.
آگاهی چیست؟ ما پیش‌تر به این پرسش پرداخته‌ایم و در مورد ماهیت آگاهی و حتی ارتباط احتمالی آن با فیزیک کوانتوم -که در برخی محافل موضوعی مرسوم است- شگفت‌زده شده‌ایم. چگونه است که مغز «خودِ» خود را می‌آفریند؛ همان تجربه‌ی یگانه‌ای که ما از منحصر به فرد بودنِ خویش داریم؟ آیا می‌توان مغز را مهندسی معکوس کرد و آن را در ماشین‌ها شبیه‌سازی نمود، یا این ایده‌ای محکوم به شکست است؟ و اصلا چرا آگاهی وجود دارد؟ اگر هدفی برای آن متصور باشیم، کارکرد تکاملی‌اش چیست؟
چرا خواب می‌بینیم؟ با این‌که نزدیک به یک سوم از عمرمان را در خواب می‌گذرانیم، هنوز نمی‌دانیم چرا رویا می‌بینیم. آیا رویاها کارکردی اساسی –چه فیزیولوژیکی چه روان‌شناختی- دارند؟ یا صرفا تصاویری تصادفی از مغزی در حالت استراحت هستند؟ آیا فروید در نظریه‌اش درباره‌ی این که رویاها نوعی بروز خواسته‌های سرکوب‌شده‌اند، به‌جا بود؟ یا این‌ها همه بی‌اساس و ساختگی است؟
چرا ماده وجود دارد؟ طبق قوانین فیزیک، ماده نباید به خودی خود وجود داشته باشد. هر ذره‌ی ماده -خواه الکترون، پروتون یا نوترون- باید همتایی از پادماده داشته باشد، درست مثل دوقلوها. پس باید پوزیترون، پادپروتون و پادنوترون به وفور یافت شوند، در حالی که چنین نیست. مشکل اینجاست که وقتی ماده و پادماده به هم می‌رسند، در یک چشم‌به‌هم‌زدن به تابشی پرانرژی تبدیل شده و نابود می‌شوند. اگر با همتای پادماده‌ای‌تان دست بدهید، بخش بزرگی از کشورتان منفجر شده و از بین می‌رود. بنابراین راز اصلی این است که آن پادماده چه سرنوشتی یافته است؟ واضح است که اگر کیهان در آغاز مقدار برابری از ماده و پادماده داشته، باید رویدادی رخ داده باشد افتاده که ماده را بر پادماده برتری داده است. آن رویداد چه بوده؟ آیا جهان از همان ابتدا با چنین نابرابریِ عظیمی میان ماده و پادماده «متولد» شده است؟ شاید نوعی عدم تقارن اولیه وجود داشته که به نفع ماده عمل کرده است. اگر چنین است، این عدم تقارن در چه برهه‌ای از تاریخ کیهان اثر گذاشته و ماهیت آن چه بوده؟ ما دهه‌هاست که در پی یافتن پاسخ این پرسش هستیم، اما هنوز به موفقیت چشمگیری دست نیافته‌ایم.
آیا جهان‌های دیگری هم وجود دارند؟ یا جهان ما یگانه است؟ باور کنید یا نه، نظریه‌های نوین کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات، وجود جهان‌هایی دیگر را پیش‌بینی می‌کنند که احتمالا ویژگی‌هایی متفاوت از جهان ما دارند. آیا آن جهان‌ها واقعا وجود دارند؟ اگر هم وجود داشته باشند، از کجا می‌توانیم بفهمیم؟ و اگر نتوانیم این فرضیه را تأیید کنیم، آیا همچنان در زمره‌ی علم به حساب می‌آید؟ من پیش‌تر استدلال کرده‌ام که فرضیه‌ی چندجهانی عمیقا مسئله‌ساز است و چندان سودمند نیست، هرچند فکر کردن به آن خالی از لطف نیست.
این همه کربن را کجا بگذاریم؟ با گسترش روزافزون صنعتی‌سازی در جهان، ما کربن (و متان) بیشتری را وارد جو کرده و گرمایش زمین را تسریع می‌کنیم. برای تغییر اثرات مخرب خود بر محیط زیست چه کاری می‌توان کرد؟ و اگر دست به کار نشویم، چه سرنوشتی در انتظارمان خواهد بود؟ مدل‌های گرمایش جهانی، پیش‌بینی‌هایی در طیفی از نسبتا ملایم تا هولناک ارائه می‌دهند. اما به‌روشنی، زمان برای تاملِ بدون اقدام رو به پایان است. وقت آن رسیده که این مسئله را در مقیاسی جهانی جدی بگیریم -به نفع نسل آینده و حتی فقط برای دهه‌ی پیش‌رو. سیاستمداران بسیار ‌کُند حرکت می‌کنند. ما باید کار را به دست خود بگیریم و هم به عنوان جامعه و هم به عنوان افراد، دست به عمل بزنیم.
چگونه می‌توانیم انرژی بیشتری از خورشید بگیریم؟ رشد شتابان تمدن خود را عمدتا بر پایه‌ی سوخت‌های فسیلی بنا کرده‌ایم. با این حال، منبعی شگفت‌انگیز از انرژی در آسمان داریم که تنها در انتظار بهره‌برداریِ کارآمدتر است. از طرف دیگر، آیا می‌توانیم موتور خورشیدی را در اینجا روی زمین بازتولید کنیم و با هم‌جوشیِ هیدروژن به هلیوم، به شکلی کنترل‌شده و عملی، مشکل انرژی را برای آینده‌ی قابل پیش‌بینی حل کنیم؟ پیشرفت‌هایی در راه است، اما از آنچه می‌خواهیم –یا نیاز داریم- کندتر پیش می‌رود.