عمق طبیعت

دانش، بیش‌تر یک شیوه‌ی اندیشیدن است تا مخزنی از معلومات. هدف دانش، کشف چگونگی کارکرد جهان، جستجوی نظم‌های ممکن، و شناخت روابط میان چیزها و نفوذ در آن‌هاست. چیزهایی که از اجزای درون هسته (که شاید اساس کل ماده باشند) تا همه‌ی موجودات زنده، جامعه‌های انسانی، و نیز کل کیهان را در بر می‌گیرند. احساس شهودی ما هرگز راهنمای مطمئنی نیست. پیش‌داوری و تربیت، یا فقط محدودیت اندام‌های حسی (که البته مستقیماً جزء کوچکی از پدیده‌های جهان را دریافت می‌کنند) ممکن است ادراک‌های حسی ما را به انحراف بکشانند. تا پیش از زمان گالیله حتی به پرسش سرراستی نظیر این که چرا یک کیلو سرب در صورت فقدان اصطکاک، سریع‌تر از یک گرم کُرک سقوط می‌کند، چه ارسطو و چه هر کس دیگر، پاسخ نادرستی داده بودند. شالوده‌ی دانش بر آزمایش، بر هماوردجویی با جزم‌های کهنه، و بر مشاهده‌ی جهان، چنان‌که واقعاً هست، بنا شده است. بدین‌سان، دانش به دلیری – دست‌کم دلیری در تردید کردن در باره‌ی حکمت مرسوم – نیاز دارد.
به علاوه، شگرد اصلی دانش، تفکر واقعی در باره‌ی هر چیز است: شکل ابرها و گه‌گاه لبه‌های تیز آن‌ها در ارتفاعی واحد، چگونگی تشکیل قطره‌ای شبنم بر یک برگ، ریشه‌ی یک نام یا یک واژه، دلیل رسوم و آیین‌های اجتماعی نظیر حرام بودن مجامعت با محارم، علت سوختن کاغذ زیر ذره‌بین در مقابل آفتاب، این که چرا عصا چنین شکلی دارد، این که چرا به نظر می‌آید هنگام راه رفتن، ماه به دنبال ما حرکت می‌کند، این که چرا نمی‌توانیم چاهی تا مرکز زمین حفر کنیم، در زمین کروی ما «پایین» چه معنایی دارد، چگونه تن ما خوراک دیروز را به رگ و پی و ماهیچه‌ی امروز تبدیل می‌کند، منظور از «بالا» یعنی چقدر فاصله، آیا کیهان تا جاودان پیش می‌رود و در غیر این صورت آیا این پرسش که در آن سوی کائنات چه چیزی قرار گرفته است معنایی دارد یا نه، همگی موضوع‌های تفکر را تشکیل می‌دهند. پاسخ برخی از این پرسش‌ها آسان است، و برخی دیگر، و به ویژه پرسش آخر، چنان اسرارگونه‌اند که حتی امروز پاسخ آن‌ها را کسی نمی‌داند. این‌ها پرسش‌هایی درباره‌ی طبیعت‌اند. هر فرهنگی این پرسش‌ها را به شیوه‌ی خود مطرح کرده است. پاسخ‌های پیشنهادی تقریباً همیشه ماهیت «همین که هست» را دارند و توضیحاتی جدا از تجربه و حتی جدا از مشاهدات مقایسه‌ای نسبتاً دقیق ارائه می‌کنند.
اما ذهن علمی، چنان که گویی وجود جهان‌هایی دیگر و اشیایی دیگر به جز اشیای موجود نیز امکان دارد، نقادانه به بررسی جهان می‌پردازد. آن‌گاه است که ناچار می‌پرسیم چرا آن‌چه می‌بینیم وجود دارد و چیز دیگری به جای آن‌ها وجود ندارد. چرا خورشید و ماه و سایر سیلرات کروی هستند و مثلاً هرمی، مکعبی، دوازده وجهی، یا غیر منظم نیستند، یا شکل‌هایی درهم و آشفته ندارند؟ چرا جهان چنین متقارن است؟ اگر زمانی را به فرضیه‌پردازی بگذرانید، دقت کنید که آیا این فرضیه‌ها معنایی دارند یا با آن‌چه می‌دانیم مطابقت می‌کنند یا نه، به آزمایش‌هایی بیاندیشید که بتوانند قضیه‌های شما را اثبات یا رد کنند، در آن صورت به کار علم پرداخته‌اید. و هرگاه بیش‌تر به این شیوه تفکر کنید در آن مهارت بهتری خواهید یافت. نفوذ در قلب اشیا و پدیده‌ها – حتی به قول والت ویتمن، نفوذ در یک چیز کوچک مانند یک برگ علف – نوعی تجربه‌ی شادی‌بخش است که در میان تمام موجودات کره‌ی ارض، احتمالاً فقط انسان قادر به چنین احساسی است. انسان موجود هوشمندی است و استفاده از هوش برایش بسیار لذت‌بخش است. مغز او از این لحاظ مانند یک ماهیچه عمل می‌کند. وقتی آن را به کار اندازیم و خوب بیاندیشیم احساس خوبی به ما دست می‌دهد. درک یک مطلب، نوعی وجد و نشاط در ما پدید می‌آورد.
با این حال تا چه حد می‌توانیم جهان پیرامون خود را واقعاً بشناسیم؟ گاه این پرسش از طرف کسانی مطرح می‌شود که امیدوارند پاسخ منفی باشد، زیرا از جهانی که ممکن است هر چیز در آن، روزی شناخته شود بیم دارند. گاه از برخی دانشمندان می‌شنویم که با اطمینان اظهار می‌کنند که هر چه ارزش شناخت داشته باشد به زودی شناخته خواهد شد – یا تاکنون شناخته شده است – و بدین ترتیب جهان دوره‌ی دیونزی‌ها و پولی‌نزی‌ها را برای ما ترسیم می‌کنند که شوق اکتشاف ذهنی در آن پژمرده شده و جای به رخوتی سنگین داده است، یعنی جامعه‌هایی که مردمش کاری جز نوشیدن شراب نارگیل یا دیگر مسکرات تخدیر کننده ندارند. این‌گونه اظهار عقیده، علاوه بر آن که پولی‌نزی‌ها را که از قضا کاشفان دلیری هم بوده‌اند (و بهشت کوتاه مدت آنان، غمگِنانه در حال پایان است) بدنام می کند، بحثی است که به خطایی مبتذل می‌انجامد.
بگذارید به این مسأله با دیدی فروتنانه‌تر بنگریم. این که آیا می‌توانیم کائنات یا کهکشان راه شیری یا یک ستاره یا جهان خود را بشناسیم به کنار، آیا واقعاً به طور کامل و در جزئیات قادر به شناختن یک دانه نمک هستیم؟ یک میکروگرم نمک آشپزخانه را در نظر بگیرید، یعنی ذره‌ای را که به زحمت می‌توان با دیدگانی تیز و بدون میکروسکوپ آن را دید. در این دانه نمک درحدود ده به توان شانزده اتم سدیم و کلر وجود دارد. این رقم یعنی عدد یک با شانزده صفر در جلوی آن که برابر است با ده میلیون میلیارد اتم. اگر بخواهیم یک دانه نمک را بشناسیم، حداقل باید وضعیت سه بعدی هر یک از این اتم‌ها را بدانیم. (درواقع چیزهای خیلی بیش‌تری نظیر ماهیت نیروهای مابین اتم‌ها را باید بدانیم، اما فعلاً فقط داریم یک محاسبه‌ی فروتنانه می‌کنیم.) حال آیا این رقم از تعداد چیزهایی که مغز می‌تواند بداند کم‌تر است یا بیش‌تر؟
مغز چقدر می‌تواند بداند؟ نرون‌ها یاخته‌های عنصری مدار و کلیدهایی هستند که فعالیت‌های الکتریکی و شیمیایی ذهن ما بر عهده‌ی آن‌هاست، و از این نرون‌ها شاید به تعداد ده به توان یازده تا در مغز وجود دارد. یک نرون معمولی مغز شاید هزار رشته داندریت داشته باشد که آن را به سایر نرون‌ها متصل می‌کنند، و اگر چنان‌که می‌نماید هر بیت اطلاعاتی در مغز به یکی از این اتصالات مربوط باشد، مجموع تعداد چیزهای قابل شناخت برای مغز بیش‌تر از ده به توان چهارده یا صد تریلیون نیست. با این حال، این رقم تنها یک درصدِ تعداد اتم‌های موجود در ذره‌ای نمک است. (Bit کوچک‌ترین واحد اطلاعاتی کامپیوتر است که یا مدار بسته‌ی «1» و یا مدار باز «0» است.)
پس به این معنا، جهان رام نشدنی است، و در برابر هر تلاش آدمی با دانشی سرشار، شگفتانه مقاومت می‌کند. بدین‌گونه ما نمی‌توانیم یک دانه نمک، این ذره‌ی کوچک کائنات، را درک کنیم. اما اجازه دهید کمی عمیق‌تر به این میکروگرم نمک بنگریم. ازقضا نمک بلوری است که در آن، به جز عیوبی در ساختمان شبکه‌ی بلوری، وضعیت هر اتم سدیم یا کلر معین شده است. اگر می‌توانستیم به درون این دنیای بلوری کوچک گام بگذاریم مشاهده می‌کردیم که ردیف‌های اتم‌ها: سدیم، کلر، و دوباره سدیم، کلر، در بالا و پایین ما، با آرایشی منظم و تکرار شونده روی هم قرار گرفته‌اند. ممکن است وضع هر اتم یک بلور کاملاً خالص نمک شبیه ده بیت اطلاعاتی باشد. (کلر گاز سمی کشنده‌ای است که در جنگ جهانی اول به کار گرفته شد. سدیم یک فلز خورنده است که در تماس با آب می‌سوزد. این دو عنصر با هم ماده‌ای خنثی و غیر سمی به نام نمک طعام می‌سازند. پاسخ به این پرسش که چرا هر یک از این مواد خواص خود را دارند مربوط به علم شیمی است که درک آن مستلزم دارا بودن بیش از ده بیت اطلاعاتی است.)
اگر جهان، با همان نظم بلور نمک، دارای قوانین طبیعی حاکم بر خویش می‌بود، در آن صورت البته قابل شناخت می‌بود. حتی اگر تعداد زیادی از این قوانین، و هر یک با پیچیدگی معینی، وجود می‌داشت، آدمی می‌توانست همه‌ی آن‌ها را درک کند. حتی در صورتی که چنین شناختی فراتر از قابلیت حمل اطلاعات مغز می‌بود می‌توانستیم اطلاعات اضافی را در خارج از جسم خود – مثلاً به صورت کتاب یا در حافظه‌ی کامپیوتر – نگه‌داری کنیم و باز جهان را به معنایی بشناسیم.
موجودات انسانی بسیار میل دارند که نظم‌ها و قوانین طبیعی را بیابند. در پی قاعده و نظم بودن، همان علم است و یگانه راه ممکن برای ادراک این جهان پهناور و پیچیده محسوب می‌شود. موجوداتی که تجارب روزمره را آشفتگی حوادث بی‌نظمی می‌یابند که هیچ‌گونه قابل پیش‌بینی نیست، در معرض نابودی قرار می‌گیرند. جهان به کسی تعلق دارد که دست‌کم تا حدی آن را بشناسد.
ابن که طبیعت دارای قوانین و قواعدی است که چگونگی کارکرد جهان را نه تنها از لحاظ کیفی بلکه از جنبه‌ی کمی بیان می‌کنند، چیز بسیار عجیبی است. می‌توانستیم جهانی را تصور کنیم که چنین قوانینی نداشته باشد و ده به توان هشتاد ذره‌ی عنصری آن، که جهانی همانند جهان ما می‌سازند، با آزادی و لاقیدی مطلقی رفتار کنند. برای درک چنین جهانی نیاز به مغزی به بزرگی خود این جهان داشتیم. گمان نمی‌رود در چنین جهانی امکان وجود حیات و شعور باشد، زیرا وجود مغز و حیات مستلزم وجود حدی از دوام و نظم درونی است. اما اگر در چنین جهانی مبتنی بر تصادف نیز موجوداتی بسیار هوشمندتر از ما وجود می‌داشتند از دانش و شوق و لذت در آن چندان خبری نبود.
ما خوش‌بختانه در جهانی زندگی می‌کنیم که لااقل بخش‌های مهم قابل شناختی دارد. از طریق تجربه‌ی عقل سلیم و تکامل تاریخی خود آماده شده‌ایم تا چیزهایی از دنیای روزمره درک کنیم. با این حال، هنگامی که به عرصه‌های دیگر گام می‌نهیم، عقل سلیم و شهودی عادی ما سخت بی‌اعتبار می‌شود. شگفت آن است که هر قدر به سرعت نور نزدیک شویم، جِرم ما بی‌نهایت افزایش می‌یابد، در جهت حرکت به سوی ضخامت صفر کوچک می‌شویم، و زمان به حد توقف نزدیک می‌شود. بسیاری از مردم این امر را احمقانه می‌دانند و به طور مرتب شکایت خود را از این نظریه بیان می‌دارند. اما آن‌چه گفته شد نه تنها حاصل مسلّم آزمایش، بلکه فراورده‌ی تحلیل درخشان آلبرت اینشتاین از فضا و زمان است که به نظریه‌ی نسبیت خاص شهرت دارد. مهم نیست که این نتایج به نظر ما نامعقول بنماید. ما به صفر یا سرعت نور عادت نداریم، و بنابراین گواهی عقل سلیم ما در سرعت‌های بالا پایش می‌لنگد.
یا یک مولکول منفرد مرکب از دو اتم شبیه به یک هالتر یا دمبل – مثلاً مولکولی از نمک – را در نظر بگیرید. چنین مولکولی گرد محوری میان خطی که دو اتم را به هم وصل می‌کند می‌چرخد. اما در جهان مکانیک کوانتومی، یعنی در عرصه‌ی جهان بسیار خرد، حرکت در همه‌ی جهات برای مولکول دمبلی ما امکان‌پذیر نیست. ممکن است مولکولی جهت وضع افقی یا عمودی داشته باشد، اما نمی‌تواند در زوایای متعدد بین این‌ها باشد. بعضی مواضع چرخشی ممنوع هستند. چه چیزی آن‌ها را ممنوع ساخته است؟ قوانین طبیعت. جهان به شیوه‌ای ساخته شده است که چرخش را محدود یا کوانتیده می‌سازد. این را نمی‌توانیم مستقیماً در زندگی روزانه‌امان تجربه کنیم: دست‌ها را فقط می‌توان از پهلو کشید یا به سوی آسمان بلند کرد، اما قادر به بسیاری از حالت‌های میانه نیستیم! ما در جهانی کوچک و ریز، در مقیاس ده به توان منفی سیزده سانتیمتر، زندگی نمی‌کنیم. در این‌جا عقل سلیم شهودی ما کارساز نیست. آن‌چه به حساب می‌آید آزمایش است – که در این مورد به مشاهدات طیف‌های مولکولی بسیار بیش‌تر از فروسرخ باید اشاره کرد. این طیف‌ها چرخش مولکولی اندازه‌پذیر را به نمایش می‌گذارند.
این نظر که جهان محدودیت‌هایی بر کردار آدمی اعمال می‌کند نومید کننده است. چرا قادر به چرخش میانه‌ای نیستیم؟ چرا نمی‌توانیم سریع‌تر از نور حرکت کنیم؟ تا جایی که می‌توان گفت، جهان این‌چنین ساخته شده است. چنین محدودیت‌هایی فقط احساس حقارت در ما ایجاد نمی‌کند، بلکه جهان را نیز بیش‌تر قابل شناخت می‌سازد. هر محدودیتی از یکی از قوانین طبیعت بر می‌خیزد و به یکی از نظم‌های گیتی مربوط می‌شود. محدودیت‌های بیش‌تر بر توانایی‌های ماده و انرژی، برابر با دانش بیش‌تر برای آدمی است. این که جهان در نهایت به معنایی قابل شناسایی است، نه تنها به تعداد قوانین طبیعی پدیده‌های گوناگون پیرامون ما بستگی دارد، بلکه به پذیرش و قابلیت‌های ذهنی ما در درک این قوانین نیز وابسته است. ضابطه‌بندی نظم‌های طبیعت مسلماً به چگونگی ساختار مغز انسان مربوط می‌شود، اما در عین حال تا حد زیادی به چگونگی ساختار جهان نیز بستگی دارد.
بسیاری از ما جهانی را دوست داریم که با وجود قابل شناسایی بودن، ناشناخته‌های بسیار داشته باشد. جهانی که همه‌چیز آن شناخته شده باشد، به ملال‌آوری و رکود مدینه‌ی فاضله‌ی برخی کندذهنان است. در عین حال، جهانی که قابل شناخت نباشد نیز برای موجود اندیشمند جای شایسته‌ای نیست. جهان آرمانی برای انسان بسیار شبیه همین جهانی است که در آن زندگی می‌کنیم، و احتمالاً این امر به راستی چندان هم تصادفی نیست. هیچ چیز به اندازه‌ی ثروتِ پایان‌ناپذیر طبیعت غنی نیست. طبیعت فقط سطوح ظاهری خود را به ما می‌نمایاند حال آن که ژرفاهایی بس عمیق دارد.