عالم چيست؟ عالم كجاست؟

سن عالم 13 ميليارد سال است. عالم كنوني ما طي يك انفجار بزرگ متولد شد. كهكشان ها جزاير عالم اند. عالم، كه در اين جملات يا جملاتي شبيه به آن مي آيد، چيست؟ يا شايد بايد بپرسم كجاست؟
ما، يعني من، شما، انسان ها همراه با حيوانات، گياهان، رودها، كوه ها، دشت ها، اقيانوس ها، اتومبيل ها، هواپيما ها، ساختمان ها، شهرها، كشورها،... جزئي از عالم هستيم. به عبارت ديگر، كره زمين و هرآنچه روي آن و پيرامونش جزئي از اين عالم است. از آنجا كه زمين و همه چيزهاي روي آن است در دسترس ماست، شايد بد نباشد براي درك اينكه عالم چيست از همين جا شروع كنيم.

البته، اين درست است كه از دانشي كه درباره ي جزء بدست مي آوريم نمي توانيم درباره ي كل نتيجه گيري كنيم. اما، در هر حال، براي شروع ظاهراً چاره اي جزء اين هم نداريم. گرچه،‌همانطور كه خواهيم ديد، هنگامي كه نقطه آغاز بحث ما با خرد و انديشه تلفيق و تركيب شده و با آن پيش رود به نتايج بسيار هوشمندانه و سودمندي منجر مي شود.

براي شروع بحث دوباره به مثال هاي بالا برمي گرديم. نگاهي، حتي اجمالي، به اين مثال ها در همان وهله ي اول دو نكته ي مهم را مطرح مي كند. اول گوناگوني و تنوع در هر آنچه زمين و اطراف آن را تشكيل مي دهد. تصور كنيد اگر قرار باشد تمامي آن چه را، قرار است بررسي كنيم تا به دركي از عالم برسيم، فهرست كنيم چه طومار عظيمي درست مي شود. در اين صورت، اگر فقط به همين فهرست اكتفا كنيم نتيجه درخور توجهي بدست نمي آوريم. در واقع، اصولاً، نتيجه اي بدست نمي آوريم! نكته دوم باز از خود مثال ها يا فهرستي كه گفتيم نتيجه مي شود. با كمي تأمل در اين مثال ها متوجه مي شويم كه تقريباً همه ي آنها خيلي خاص اند. يعني، دست كم بنا به تجربه ي انساني مان، انتظار نداريم نظير اين فهرست را در جاي ديگري غير از زمين ببينيم. بنابراين، تجربه مان درباره ي عالم، چه به لحاظ شناخت يا معرفت و چه به لحاظ جامع بودن، بسيار محدود خواهد بود. در اينجاست كه خرد و انديشه همراه با سخت كوشي، تلاش، و جسارت به كمك ما مي آيد. چگونه؟ ببينيم.
براي اينكه به نتيجه (يا نتايج) درخور توجهي برسيم، بايد نگاهمان را از فهرست برداريم و با دقت بيشتري به امور و قضايا نگاه كنيم. كاري كه بشر كرد و در طي چند هزار سال و بتدريج متوجه شد كه همه ي آنچه كه در فهرستمان آمده ويژگي هايي دارند كه در همه ي آنها، مستقل از جنس، شكل و كاركرد، يكسان است. مثلاً، خواص مشابهي مثل سختي، زبري، نرمي، تغيير حالت دادن (ذوب شدن، بخار شدن، منجمد شدن)، و بسياري خواص ديگر دارند؛ و مهم تر اينكه همه ي آنها جرم دارند و در برابر تاثيرات خارجي يكسان رفتار مي كنند؛ همه حجم دارند و «فضا» اشغال مي كنند؛ 
با دقت به نمودار 1 نگاه كنيد. به نظر شما تفاوت بين دو انتهاي راست و چپ چيست؟ آيا خودتان مي توانيد از اين تفاوت استنباطي درباره ي بحث اصلي مان، درباره ي «عالم چيست؟»، بكنيد؟
و خلاصه اينكه هماننديها و مشابهت ها بسيار بيش از آن است كه در نظر اول ديده مي شود. نكته ي آخري، يعني نشان دادن رفتارهاي يكسان در شرايط يكسان را قدري دقيق تر بررسي كنيم. مثلاً فرض كنيد يك پاره آجر را با يك قطعه آهن از يك ارتفاع رها مي كنيم. متوجه مي شويم كه، با وجود اينكه دو جسم جنس هاي متفاوتي دارند، هر دو يكسان و، به اصطلاح، با يك شتاب سقوط مي كنند. يا، تقريباً همه ي اجسام بر اثر گرما افزايش حجم پيدا مي كنند. به نكته ي ديگري نيز مي رسيم، اجسام مي توانند با هم تركيب شوند و جسم جديدي به وجود بياورند. در عين حال، مي توان يك جسم را تجزيه كرد و چند جسم ديگر به دست آورد، كه مشابهتي با جسم اوليه ندارند.
در تمام اين فرآيندها متوجه مي شويم كه در آنچه در قبل و بعد وجود دارد، مستقل از ماهيت و جنس اجسام، يك چيز تغيير نمي كند. آن چيز همان است كه قبلاً گفتيم همه ي اجسام دارند؛ يعني جرم.

خوب، اگر خلاصه كنيم، مي توانيم بگوئيم كه خرد و انديشه ي ما همراه با قرن ها تلاش ما را به اينجا مي رساند كه اجسام- به معناي عام كلمه، يعني همه ي چيزهايي كه روي زمين است- با وجود همه ي گوناگوني ها و تنوعي كه دارند از قواعد خاصي پيروي مي كنند كه ظاهراً مستقل از جنس و ماهيت خاص هركدام است. ما به اين قواعد خاص، قوانين طبيعي مي گوييم كه نمو نه اي از آن را در مقاله ي «از چرخ تا سياهچاله»، كه درباره ي تكانه ي زاويه اي و قانون پايستگي آن بود، در شماره 186 مجله نجوم، ديديد. ما، به علت وجود اين ويژگي يكسان، نام مشتركي براي همه ي اين اجسام انتخاب و همه ي آنها را تحت عنوان ماده خلاصه مي كنيم. پس، اكنون مي توانيم بگوييم كه بخشي از عالم آشنا و در دسترس ما از ماده تشكيل شده است. اما اين همه ماجرا نيست . زمان زود ميگذرد و ما به تدريج متوجه مي شويم که ماده با تمامي گوناگوني و تنوعش از ترکيب هاي مختلف حدود صد عنصر که به انها اتم مي گوييم تشکيل شده است.(دقيق تر بگوييم، عنصر ماده اي است كه فقط از يك نوع اتم درست شده است.)
اتم همانند حروف الفبا است. همان طور كه واژه هاي اين نوشته و تمامي واژه ها، كه در تركيب با هم جملات را مي سازند، از تركيب فقط 32 حرف درست شده است اتم ها نيز در تركيب با يكديگر انواع گوناگون مواد را مي سازند. اما اين اتم ها، يا عنصر در شكل طبيعي آنها، را شناسايي كرده ايم و تمامي ويژگي هاي آنها را مي شناسيم.
اما، زمان هم چنان پيشي مي رود. زمان، كه خود با تغيير تعريف مي شود، دشمن سكون است. بنابراين معرفت و شناخت ما نيز ثابت نمي ماند. ما سرانجام كشف مي كنيم كه خود اتم ها از ذرات ريزتري، به نام هاي پروتون، نوترون و الكترون، تشكيل شده است. گرچه، داستان تحول شناخت ما از ماده همچنان ادامه پيدا مي كند، تا همين جا براي اينكه به موضوع اصلي صحبت مان، يعني عالم، بپردازيم كافي است. خوب، بياييد در چشم اندازي وسيع ببينيم از كجا شروع كرديم و به كجا رسيديم:
آنچه در چشم انداز نمودار 1 مي بينيم، براي اينكه به يك نتيجه ي اوليه درباره ي عالم برسيم، بسيار حائز اهميت است. ما پيش از اين گفتيم كه آنچه را، در سمت راست آمده، نمي توانيم به همه جا، مثلاً به مريخ، تعميم بدهيم. اين مثال ها، تا آنجا كه هنوز هم صدق مي كند، فقط روي زمين صادق اند. اما، سمت چپ،. يعني اتم و اجزايش مي توانند همه جا باشد. و، چون اينها آجرهاي سازنده ماده در اشكال گوناگون اند، مي توانيد «بناهاي» مختلفي در جاهاي ديگري بسازيد. پس آيا نمي توانيم بگوييم عالم يعني اتم ها يا اجزاي سازنده آن، يعني پروتون، الكترون، و نوترون، كه همه جا را پوشانده اند و همه ي عالم را در مي نوردند؟ ظاهراً، نتيجه گيري معقول و منطقي اي به نظر مي رسد. اما واقعاً به همين سادگي هم نيست. همچنين، همه ي قضيه اين نيست. براي رسيدن به نتيجه ي قطعي هنوز بايد داستان مان را قدري ديگر پيش ببريم. در واقع، هنوز يكي دو اپيزود مانده است كه در ابتدا بايد آنها را هم «ببينيم.»
اپيزود نور و ميدان
برگرديم به سراغ آنجايي كه آغاز كرديم. مثال هايي كه در ابتداي اين نوشته آورديم، همه ي آنچه ما بر روي زمين مي بينيم و شاهدش هستيم نيست. مهم ترين چيزي را كه اشاره نكرديم نور است. به نظر مي رسد نور ماهيتي متفاوت از اجسام، يا ماده، دارد. تقريباً در همان دوران، كه علم دانش ما درباره ي ماده را به اتم و آجرهاي سازنده اش مي رساند، ماهيت نور نيز بر ما آشكار مي شد. اين هر دو در طي قرن سيزدهم/ نوزدهم روي داد. ما در نيمه دوم اين قرن (13 ه/ 19 م.) بود كه فهميديم نور جزء خانواده اي از امواج است كه به آن طيف امواج الكترومغناطيس مي گويند. به تدريج و در طي زمان اعضاي ديگر اين خانواده نيز كشف شدند. اكنون مي دانيم كه امواج راديويي، فروسرخ، نور مرئي، فرابنفش، ايكس، و گاما طيف امواج الكترومغناطيس را مي سازند. خوب، آيا اكنون مي توانيم بگوييم كه دانش ما از عالم دور و برمان كامل شده است؟ با پوزش، كمي ديگر بايد صبر كنيم. اجازه بدهيد آخرين پرده از اين اپيزود را هم ببينيم. اين بار دوباره به سراغ ماده مي رويم.

مشاهدات و تجربه هاي ما درباره ي ماده آگاهي هاي تازه اي درباره ي آن به ما مي دهد. اجسام (ماده) بر يكديگر اثر مي گذارند. اصطلاحاً مي گوييم با هم بر هم كنش دارند. گاه اين برهم كنش «آشكار» است. مثلاً، توپ بر اثر ضربه ي پاي ما از سكون به حركت در مي آيد. برهم كنش هاي ديگري به اين آشكاري نيستند. زمين اجسام را به سوي خود مي كشد، بارهاي الكتريكي يكديگر را جذب يا دفع مي كنند، و آهن ربا آهن را مي ربايد. همه ي اينها در حالي روي مي دهد كه اين اجسام با هم تماسي ندارند. از سويي ديگر، اين پرسش مطرح است كه چه چيزي باعث مي شود اتم ها به هم «بچسبند» و مواد مختلف را تشكيل دهند؟ ظاهراً نوعي نيرو به صورت چسب عمل مي كند و اكسيژن و هيدروژن را در كنار هم نگه داشته، آب را تشكيل مي دهد. ما به نيرو برهم كنش نيز مي گوييم. ما،‌همانطور كه ويژگي هاي مشترك اجسام گوناگون را در مفهوم ماده جمع كرديم، در خصوص نور و برهم كنش ها هم از مفهوم ميدان استفاده مي كنيم.

ما مصداق ميدان را در ميدان الكترومغناطيسي، ميدان گرانشي، ميدان هاي قوي و ضعيف مي بينيم. دانش كنوني ما از مفهوم ماده و ميدان بسيار پيچيده شده است. مثلاً، مي دانيم كه به هر ميدان اكنون مي توانيم ذره نسبت بدهيم و به هر ذره ميدان. اما وارد اين بحث نمي شويم و معرفي مفهوم ميدان را براي اينكه بحث خود را درباره ي عالم به سرانجام برسانيم، كافي مي دانيم. نمودار 2 مشابه نمودار 1 است براي ميدان:
اپيزود آخر
خوب؟ آيا مي توانيم پرده ي آخر را ارائه كنيم؟ براي اين كار فقط يك گام مانده است. قبل از آن جمع بندي: تمامي مشاهدات ما از عالم دور و برمان و شناخت حاصل از تلاش انسان براي درك و فهم اين عالم حاكي است كه تمامي آنچه ما درو و برمان داريم، از جمله خودمان،‌از ماده و ميدان درست شده است. آيا اين را مي توانيم به «همه جا» تعميم دهيم و بگوييم عالم يعني ماده و ميدان؟ جواب صريح، سرراست و بديهي به نظر مي رسد، بله! ولي، واقعيت اين است كه اين جواب واقعاً هم بديهي نيست. براي فهم اين موضوع برمي گرديم به اوايل قرن يازدهم/ هفدهم و نگاهي مي اندازيم به تصوري كه در آن موقع از عالم وجود داشت. بنا به اين تصورات، عالم ما از دو بخش مجزا تشكيل شده است: زمين و هرآنچه متعلق و وابسته به آن است؛ و آسمان، شامل ماه، خورشيد،‌ سيارات و ستاره ها،‌كه قوانين خاص خود را دارند. با اين نوع نگرش، ما در واقع، دو نوع عالم داريم: عالم خاكي كه همه چيز در آن در حال تغيير و «شدن» و همه چيز در آن فاني است؛ و عالم فلكي، يا آسماني، كه ثابت است، ابدي و كامل.
حالا، اين دو ديدگاه را با هم مقايسه كنيد. آيا هرگونه وجهه مشتركي مي توان بين آنها تصور كرد؟ پاسخ به روشني منفي است. در اين نگرش دو گانه نسبت به عالم جوابي كه مي توانيم بدهيم در نمودار 3 خلاصه شده است.
اما، اين نگرش در طي قرن يازدهم/ هفدهم به كلي دگرگون شد و همين باعث تغييري اساسي و بنيادين در نگرش ما نسبت به عالم و طبيعت شد. در اين قرن اعلام شد كه ماهيت عالم در همه جا يكي است. آسمان هم از همان قوانيني پيروي مي كند كه روي زمين شاهدش هستيم. پس هر شناختي روي زمين نسبت به طبيعت پيدا كنيم مي توانيم آن را به همه ي عالم گسترش بدهيم. و، برعكس، هر شناختي كه از هر گوشه ي عالم پيدا كنيم معرفت ما را نسبت به طبيعت خودمان نيز افزايش خواهد داد. نكته اخير حاوي پيامي ناگفته نيز هست: علم، كه تلاش براي كسب دانش و معرفت است، نمي تواند خود را به گوشه اي از عالم محدود كند. اين از ماهيت يكپارچه و واحد عالم است كه ملزم مي دارد علم را نيز يكپارچه و واحد درنظر بگيريم. بدون اين بينش شناخت ما هم ناكامل خواهد بود. اكنون، مي توان درك كرد كه چرا اين همه بودجه و سرمايه گذاري براي مطالعه و پژوهش در حوزه هايي صرف مي شود كه بسيار دور از ما هستند؛ آنچنان دور كه شايد در تخيلي ترين داستان هاي علمي نيز رسيدن به آنجاها ناممكن شمرده مي شود.
اكنون مي رسيم به پرسش بعدي: «عالم كجاست؟» پاسخ ان پرسش نيز در بطن پاسخ قبلي به «عالم چيست؟» قرار دارد. عالم آن جايي است كه ماده و ميدان وجود دارد. «خوب، قبول. اما تاكجاست؟» اين جواب هم ممكن است شما را نااميد كند كه «عالم تا آنجايي است كه ماده و ميدان هست.» ولي واقعيت آن است كه واقعاً جوابي به غير از آن وجود ندارد. البته، ما مي توانيم مدل هايي براي عالم و ساختار آن بدهيم. اين مدل ها به صورت روابط رياضي بيان مي شوند. بنيان اصلي تمامي اين مدل ها نظريه ي نسبيت عام اينشتين است. اما آنچه در اين نظريه، كه معادله اينشتين ناميده مي شود، به صورت پارامتر اصلي ظاهر مي شود چگالي عالم است كه جنس آن از ماده و ميدان است.
به اين ترتيب به پايان داستان «عالم چيست؟» و «عالم كجاست؟» مي رسيم. عالم يعني ماده و ميدان و تا آنجايي هست كه ماده و ميدان هست. اما، در پس اين نتيجه گيري ساده، تاريخ و سرگذشت پيچيده اي وجود دارد كه در واقع داستان زندگي انسان است. براي درك اين تاريخ و حاصل آن اولين و مهم ترين چيز شايد ايجاد تغيير در نگرش خودمان است. براي درك و فهم عالم، «عالمي ديگر ببايد ساخت» اين بار در ذهنمان.

منبع:نشريه نجوم،شماره 187