هل نستطيع أن نعرف الكون؟ تأملات في حبة الملح

العلم هو طريقة تفكير أكثر بكثير من مجرد تراكم للمعرفة. والغرض منه هو معرفة كيفية عمل العالم، والبحث عن قوانين من نوع أو آخر يمكن العثور عليها في العالم، والتغلغل في سياق الأشياء - من الجسيمات دون النووية، التي ربما تكون مكونات كل المادة

ليس لديك ثروة إلا في وفرة الطبيعة التي لا تنضب. إنه يظهر لنا فقط سطح الأشياء، لكنه أعمق من البحر.

رالف فلادو إيمرسون

العلم هو طريقة تفكير أكثر بكثير من مجرد تراكم للمعرفة. والغرض منه هو معرفة كيفية عمل العالم، والبحث عن قوانين من نوع أو آخر يمكن العثور عليها في العالم، والتغلغل في سياق الأشياء - من الجسيمات دون النووية، التي ربما تكون مكونات كل المادة، من خلال الكائنات الحية، والمجتمع الاجتماعي البشري، ومن هناك إلى الكون ككل. حدسنا ليس بأي حال من الأحوال دليلاً معصوماً من الخطأ. قد تتشوه مشاعرنا بسبب التدريب والأحكام المسبقة أو ببساطة بسبب محدودية أعضائنا الحسية، تلك الأعضاء التي هي بالطبع قادرة على الاستشعار المباشر فقط لجزء صغير من ظواهر العالم.

عندما طرح على أرسطو/ وكل شخص آخر تقريبًا قبل جاليليو سؤال يبدو واضحًا مثل: هل سيسقط كيلوغرام من الدواجن، في غياب الاحتكاك، أسرع من جرام من الريش، فإنهم سيعطون إجابة خاطئة. يعتمد العلم على التجربة، وعلى الرغبة في تحدي العقائد القديمة، وعلى الانفتاح على رؤية الكون كما هو في الحقيقة. وعلى هذا فإن العلم لابد أن يتطلب أيضاً الشجاعة ـ على الأقل الشجاعة اللازمة لتحدي الحكمة التقليدية.

أبعد من ذلك، فإن الحيلة الرئيسية للعلم هي التفكير حقًا في شيء ما: شكل السحب وحوافها السفلية الحادة، والتي تكون على نفس الارتفاع في كل مكان في السماء؛ تكوين قطرة الندى على ورقة الشجر: أصل اسم أو كلمة - على سبيل المثال، شكسبير أو "الخيرية"؛ أسباب العادات الاجتماعية الإنسانية - على سبيل المثال، تحريم سفاح القربى: لماذا يمكن للعدسة أن تركز ضوء الشمس وتشعل النار في الورق؛ لماذا تشبه "عصا المشي" الفرع إلى حد كبير: لماذا يبدو أن القمر يتبعنا أثناء سيرنا؛ ما الذي يمنعنا من حفر حفرة في قلب الأرض؛ ما هو تعريف "الأسفل" على الأرض الكروية: ما الذي يسمح للجسم بتحويل وجبة الأمس إلى عضلات وأوتار اليوم؛ وبالنظر من الأعلى - هل يستمر الكون إلى ما لا نهاية، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فهل هناك أي أهمية لسؤال ما الذي يوجد على الجانب الآخر؟ ومن بين هذه الأسئلة هناك بعض الأسئلة السهلة للغاية. والبعض الآخر، وخاصة الأخير، ألغاز لا أحد يعرف الإجابة عليها حتى اليوم. ومن الطبيعي طرح هذه الأسئلة. لقد طرحت كل ثقافة مثل هذه الأسئلة بطريقة أو بأخرى، وكانت الإجابات المقترحة دائمًا تقريبًا على غرار "هذا هو هذا"، مما يعني إعطاء المنطق بمعزل عن التجربة، أو حتى عن الملاحظات المقارنة الدقيقة.

لكن طريقة التفكير العلمية تنظر إلى العالم بعين ناقدة، كما لو كان من الممكن وجود عوالم بديلة كثيرة، كما لو أنه من الممكن أن تكون هناك أشياء أخرى غير موجودة هنا. ثم سنحاول أن نسأل لماذا الشيء الذي نراه موجود وليس شيء آخر. لماذا الشمس والقمر والكواكب لها شكل كروي؟ لماذا لا يكون شكل الأهرامات أو المكعبات أو العشرات؟ لماذا لا يكون لديهم أشكال مختلطة ومضطربة؟ لماذا هم متناظرة جدا؟ إذا استغرقت بعض الوقت لوضع الفرضيات، لمعرفة ما إذا كانت منطقية، وما إذا كانت تتناسب مع أشياء أخرى نعرفها، والتفكير في الاختبارات التي يمكنك تقديمها لتأكيد فرضياتك أو رفضها، فستجد نفسك تمارس العلم. وإذا اعتدت أكثر فأكثر على طريقة التفكير هذه، فأنا متأكد من أنك ستتحسن. إن اختراق قلب الشيء - حتى ولو كان شيئًا صغيرًا، أو عود عشب، كما قال والت ويتمان - هو تجربة شعور بالابتهاج، وهو أمر ممكن بسبب كل المخلوقات الموجودة على هذا الكوكب، وحدهم البشر قادرون على الشعور به. . لقد تم تصورنا ككائنات ذكية ومن المرجح أن استخدام ذكائنا سيمنحنا المتعة المناسبة. وبهذا المعنى فإن الدماغ يشبه العضلة. عندما نفكر جيدًا، نشعر أننا بخير. الفهم هو نوع من النشوة.

ولكن إلى أي مدى نثرثر لكي نعرف حقيقة الكون من حولنا؟ يُطرح هذا السؤال أحيانًا من قبل أشخاص يأملون في الحصول على إجابة سلبية، ويخافون من كون قد نعرف فيه كل شيء يومًا ما. وأحيانا نسمع أقوال العلماء الذين يؤكدون بثقة أن كل ما يستحق المعرفة سيُعرف بالفعل قريبا، أو ربما يكون معروفا بالفعل، ويرسمون صورا للعصر الديونيزي أو البولينيزي، وأن الرغبة في الاكتشافات الفكرية قد تلاشت في داخلي تماما و ويأتي في مكانه نوع من التراخي المخلل حيث يشرب أكلة اللوتس حليب جوز الهند المخمر أو أي نوع آخر من مشروبات الليسينوجين الحلوة. لا يقتصر هذا الزعم على ظلم البولينيزيين، الذين كانوا مستكشفين مصنوعين من بالي هات (والذين تقترب إقامتهم القصيرة في الجنة الآن من نهايتها الحزينة)، والإلهام للاكتشافات الفكرية التي يمكن استخلاصها من بعض الهلوسات. المواد، كما أنه يعاني من عدة أخطاء.

دعونا نبدأ بسؤال أكثر تواضعًا: ليس إذا كنا نستطيع معرفة الكون أو درب التبانة أو الكوكب أو العالم، ولكن هل يمكننا أن نعرف، بشكل كامل وبالتفصيل، حبة ملح؟ دعونا ننظر إلى ميكروغرام واحد من ملح الطعام، وهي نقطة كبيرة بما يكفي ليتمكن شخص أعور من رؤيتها بدون مجهر. تحتوي حبة الملح هذه على حوالي 10 إلى 16 ذرة من الصوديوم والكلور. وهذا يعني أن الرقم 1 يتبعه 16 صفراً أو 10 مليون مليار ذرة. إذا أردنا أن نعرف حبة ملح، فسيتعين علينا أن نعرف على الأقل سمك كل ذرة من هذه الذرات ثلاثي الأبعاد (بعد كل شيء، نحتاج إلى معرفة المزيد - على سبيل القياس، طبيعة القوى بين الذرات - لكننا نقوم فقط بإجراء عملية حسابية متواضعة هنا). وهذا الرقم هل هو أكبر أم أصغر من عدد التفاصيل التي يستطيع الدماغ استيعابها، في رأيك؟

إلى أي مدى يستطيع الدماغ أن يعرف؟ ربما تحتوي على 10 إلى تكرار 11 خلية عصبية، أي 10 إلى قوة 11 مفتاحًا وعناصر دائرية، يعهد بها، في الواقع، نشاطها الكهربائي والكيميائي إلى عمل أدمغتنا. ربما تحتوي الخلية العصبية النموذجية في الدماغ على ألف شعيرة صغيرة تسمى التشعبات، والتي تربطها بالخلايا العصبية الأخرى. فإذا كانت كل معلومة في الدماغ تتوافق مع إحدى هذه الارتباطات، وهذا أمر يمكن تصوره بالتأكيد، فهذا يعني أن إجمالي عدد الأشياء التي يستطيع الدماغ التفكير فيها لا يزيد عن 20 أس 14 تريليون. لكن هذا العدد لا يمثل سوى واحد بالمائة من عدد الذرات الموجودة داخل حبة الملح لدينا.

وبذلك يتبين أن الكون بهذا المعنى غير مفهوم، محصن لدرجة الدهشة ضد أي محاولة بشرية للحصول على المعرفة الكاملة. في هذا المستوى لن نكون قادرين على فهم حتى حبة ملح، ناهيك عن الكون بأكمله، ولكن دعونا ننظر بشكل أعمق قليلاً إلى ميكروجرام الملح. الملح عبارة عن بلورة ويتم تحديد موضع كل ذرة صوديوم وكلور فيه مسبقًا، باستثناء العيوب في بنية الشبكة البلورية. إذا تمكنا من الانكماش في هذا العالم البلوري، لأننا سنرى حينها صفوفًا تلو صفوف من الذرات في صفيف منظم، وبنية شبكية منتظمة - الصوديوم، والكلور، والصوديوم، والكلور، والتي تحدد طبقة الذرات التي نقف عليها وكل العناصر. أوراق فوقنا وتحتنا. يتم تحديد موضع كل ذرة داخل بلورة ملح دقيقة تمامًا بما يعادل 10 بتات من المعلومات." وهذا لا يزيد من قدرة المعلومات في الدماغ.

[الكلور هو غاز سام قاتل تم استخدامه في ساحات القتال في أوروبا في الحرب العالمية الأولى. الصوديوم هو معدن أكال يشتعل عند ملامسته للماء. هذين العنصرين معًا يشكلان مادة هادئة وغير سامة، وهي ملح الطعام العادي. لماذا كل مادة من هذه المواد تظهر في خصائصها وليس بالضرورة في غيرها، هذا موضوع يسمى الكيمياء. لفهم ذلك، هناك حاجة إلى أكثر من 10 أجزاء من المعلومات. ]

لو كان للكون قوانين طبيعية تحدد سلوكه بنفس درجة الانتظام السائدة في كل حبة ملح، لأنه من الواضح أنه سيكون كونًا يمكن معرفته. وحتى لو كان هناك العديد من هذه القوانين، وكل منها معقد للغاية، فلا يزال من الممكن للبشر أن يكونوا قادرين على فهمها جميعًا. وحتى لو كانت هذه المعرفة أعلى من قدرة الدماغ المعلوماتية، فقد يكون بوسعنا تخزين المعلومات الإضافية خارج أجسامنا ــ في الكتب على سبيل المثال، أو في ذاكرة الكمبيوتر ــ وسوف نظل قادرين، إلى حد ما، على إرضاء الكون.

يهتم البشر كثيرًا، من خلال الطبيعة، بإيجاد روابط للانتظام والقوانين الطبيعية. إن البحث عن القوانين، وهو الطريقة الوحيدة الممكنة لفهم مثل هذا الكون المعقد والشاسع، يسمى العلم. الكون يجبر الحياة بداخله على فهمه. تلك المخلوقات، التي يبدو لها وجودها اليومي كخليط من الأحداث، دون القدرة على التنبؤ، ودون انتظام، معرضة لخطر شديد. الكون ينتمي إلى أولئك الذين فكوا شفرته على الأقل إلى درجة معينة.

ففي نهاية المطاف، إنها لحقيقة مثيرة للإعجاب أن هناك قوانين للطبيعة، قوانين تلخص بشكل ملائم - ليس فقط من الناحية الكمية، ولكن أيضًا من الناحية النوعية - الطريقة التي يعمل بها العالم. يمكننا أن نتخيل كونًا لا توجد فيه قوانين من هذا النوع، و10- بقوة ثمانين - تتصرف جزيئاته الأولية، التي تشكل كونًا مثل كوننا، بعشوائية كاملة لا هوادة فيها. إذا أردنا أن نفهم مثل هذا الكون، فسنحتاج إلى عقل لا يقل حجمه عن حجم الكون. من غير المرجح أن مثل هذا الكون يمكن أن يحتوي على الحياة والذكاء، لأن الكائنات الحية والعقول تحتاج إلى درجة معينة من الاستقرار والنظام الداخلي، ولكن حتى لو كانت هناك كائنات ذات ذكاء أكبر في عالم أكثر عشوائية، فلن يكون هناك الكثير من المعرفة ، الهوى أو الرغبة من بين الأموات.خودا

من حسن الحظ أننا نعيش في عالم حيث تشتمل كل الإغراءات على أجزاء مهمة يمكن التعرف عليها. وقد دربنا الفطرة السليمة وتاريخنا التطوري على فهم شيء من العالم اليومي. ولكن عندما ندخل عوالم أخرى، يصبح من الواضح أن الفطرة السليمة والحدس العادي يثبتان أنهما مرشدان لا يمكن الاعتماد عليهما بشكل لا يصدق. ففي نهاية المطاف، من المدهش أن كتلتنا زادت إلى ما لا نهاية، وأنه مع اقترابنا من سرعة الضوء، فإننا نتقلص في الاتجاه المتواضع إلى نقطة الصفر، وأن الزمن وحده يكاد يظل ثابتًا كما نرغب. كثير من الناس يعتقدون أن هذا الشيء غبي، ومرة ​​كل أسبوع أو أسبوعين تصلني رسالة من شخص يشكو منه. ومع ذلك، فإن هذا استنتاج مؤكد يمكن تبريره ليس فقط من خلال التجارب، ولكن أيضًا من التحليل الرائع للمكان والزمان، والذي يسمى النظرية النسبية الخاصة، وهي ثمرة عبقرية ألبرت أينشتاين. وليس من المهم أن تبدو لنا هذه الظواهر غير منطقية. نحن لسنا معتادين على السفر بسرعات تقترب من سرعة الضوء. إن شهادة الفطرة السليمة لدينا مشكوك فيها بسرعات عالية.

أو دعونا نتخيل جزيئًا معزولًا يتكون من ذرتين على شكل الدمبل - قد يكون جزيء ملح. يدور هذا الجزيء حول محور يمر عبر الخط الذي يربط بين الذرتين. لكن في عالم ميكانيكا الكم، في عالم الأشياء الصغيرة، هناك اتجاهات لجزيء الوزن مستحيلة.

من الممكن أن يتم وضع الجزيء إما في وضع أفقي أو في وضع رأسي، ولكن ليس في زوايا كثيرة بين الاثنين. هناك مواقف التناوب المحظورة. حرام بسبب ماذا؟ بحكم قوانين الطبيعة. تم بناء الكون بطريقة تجعل الدوران يقتصر على حالات كمومية معينة. نحن لا نتوقع هذا بشكل مباشر في الحياة اليومية؛ كم ستبدو لنا الأمور مذهلة وغريبة إذا اتضح لنا في التمارين في الكون أنه يجوز أن نفرد أيدينا إلى الجانبين أو نرفعها للأعلى، ولكن يحرم وضعها في مواضع وسطية كثيرة. نحن لا نعيش في عالم الأشياء الصغيرة، على مقياس من 10 إلى قوة سالب 13 سنتيمترًا، في مملكة يفرق فيها اثني عشر صفرًا بين العلامة العشرية والرقم واحد. حدس كل صادق، غير وارد. ما يتبادر إلى ذهني هو التجربة، وهي في هذه الحالة ملاحظات من طيف الأشعة تحت الحمراء البعيدة للجزيئات. وتظهر هذه الملاحظات أن الدوران الجزيئي يخضع لقواعد كمية معينة.

إن فكرة أن العالم يضع حدودًا لما يمكن أن يفعله البشر هي فكرة محبطة في الأساس. لماذا لا يكون لدينا مناصب وسطية تناوبية؟ لماذا لا نستطيع السفر بسرعة أكبر من سرعة الضوء؟ لكن على حد علمنا، هذه هي طريقة الكون. هذه هي الطريقة التي تم بناؤها. لا تفرض علينا هذه المحظورات القليل من التواضع فحسب، بل إنها تساعدنا أيضًا على معرفة العالم بشكل أفضل. كل تقييد يتوافق مع قانون طبيعي، لانتظام الكون. كلما زادت القيود المفروضة على ما يمكن أن تفعله المادة والطاقة، زادت المعرفة التي يمكننا اكتسابها نحن البشر. إذا تمكنا في النهاية من التعرف على الكون بطريقة ما، فإن هذا أمر لا يعتمد فقط على مسألة عدد القوانين الطبيعية التي تشمل مجموعة واسعة من الظواهر، ولكن أيضًا على ما إذا كنا نمتلك الانفتاح والقدرة الفكرية. من الضروري فهم مثل هذه القوانين. ليس هناك شك في أننا نعبر عن انتظامات الطبيعة اعتمادًا على بنية أدمغتنا، لكننا نفعل ذلك أيضًا، وإلى حد كبير، اعتمادًا على بنية الكون.

أما بالنسبة لي، فأنا أفضل عالمًا يحتوي على الكثير من المجهول، وفي الوقت نفسه، أيضًا الكثير مما هو مفتوح للمعرفة. من المحتمل أن يكون الكون الذي يُعرف فيه كل شيء ثابتًا وغير مثير للاهتمام، مثل جنة بعض اللاهوتيين ضعاف العقول. الكون الذي لا يمكن التعرف عليه ليس مكانًا مناسبًا لمخلوق مفكر. إن الكون المثالي بالنسبة لنا هو إلى حد كبير عالم درامي بالنسبة للعالم الذي نجد أنفسنا فيه. ويجرؤ هاريني على التخمين أن هذا ليس مجرد استدعاء عشوائي.

* من كتاب "عقل بروكا" سفريت معاريف 1981 من الإنجليزية للدكتورة نعومي كرمل