آلبرت اینشتین معتقد بود: “دور از فهم‌ترین موضوع در رابطه با عالم، قابل فهم بودن آن است.” او حق داشت که از این موضوع شگفت زده باشد. مغز انسان به لحاظ سازگاری تکامل یافته است اما از زمانی که اجداد ما در زمین‌ها و دشت‌های هموار زندگی می‌کردند و از عهده‌ی چالش‌های موجود در آن سبک زندگی برمی‌آمدند، معماری عصبی اصلی ما به طور ناقصی تغییر کرده است. مطمئنا قابل توجه است که همین مغز‌ها ما را قادر به شناخت کوانتوم و کیهان شناسی کرده‌اند، مفاهیمی که از عقل سلیم و حس عامیانه – جهان روزمره‌ای که در آن رشد می‌کنیم – فاصله‌ی زیادی دارند.
من معتقدم که گاهی علم در برخی از نقاط به مانع برمی‌خورد. دو دلیل برای امکان چنین اتفاقی وجود دارد. دلیل خوش‌بینانه این است که ما حوزه‌های مشخصی (مانند فیزیک اتمی) را پاک سازی و کد گذاری می‌کنیم تا جایی که دیگر چیزی برای گفتن نداشته باشیم. دلیل دوم که نگران کننده‌تر است، این است که ما به محدودیت‌هایی می‌رسیم که ذهن ما قادر به درک آن است. ممکن است مفاهیمی وجود داشته باشند که برای درک کامل مفاهیم فیزیکی ضروری باشند و ما از آن‌ها آگاه نیستیم. در حد میمونی که داروینیسم (Darwinism) و هواشناسی را درک می‌کند. گویا برخی از بینش‌ها به هوش فرا انسانی نیاز دارند. دانش علمی ما همچون تکه‌های شگفت آوری هستند و اغلب عمیق‌ترین اسرار در کنار هم قرار می‌گیرند. امروزه ما می‌توانیم به طور متقاعد کننده‌ای اندازه‌گیری‌هایی را تفسیر کنیم که وضعیت دو سیاه چاله‌ای را که بیش از یک میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند و با هم برخورد می‌کنند را آشکار می‌کنند. در ضمن، ما پیشرفت‌های کوچکی هم در درمان سرما خوردگی‌های عادی داشته‌ایم، با این وجود که جهش‌های بزرگی در علم شناخت بیماری‌های مسری اتفاق افتاده است. این واقعیت که ما می‌توانیم از پدیده‌های کیهانی دور و درگیر با مسائل روزانه، اطمینان داشته باشیم؛ آنقدر که به نظر می‌رسد هم متناقض نیست. اختر شناسی بسیار ساده‌تر از علوم انسانی و بیولوژیکی است. گرچه سیاه چاله‌ها در نظر ما عجیب و غریب به نظر می‌رسند، جز پدیده‌های غیر پیچیدهی طبیعت محسوب می‌شوند. مسائل مربوط به آن را می‌توان به طور دقیق و با سوال‌های ساده توصیف کرد.
پس ما پیچیدگی را چگونه باید تعریف کنیم؟ این سوال که علم تا کجا می‌تواند پیش برود، به جواب این سوال بستگی دارد؟ چیزهایی که تنها از چند اتم ساخته شده باشند، نمی‌توانند پیچیده باشند. همچنین اشیا‌ی بزرگ را هم نمی‌توان پیچیده نامید. یک ستاره با وجود تمام عظمت و بزرگی‌اش ساده محسوب می‌شود. هسته‌ی این ستاره‌ها به قدری داغ هستند که همهی مولکول‌های پیچیدهی موجود در آن محیط از هم جدا شده و هیچ ماده‌ی شیمیایی هم نمی‌تواند وجود داشته باشد. بنابراین چیزی که در آن وجود دارد، گازی بی نظم و غیر شفاف متشکل از هسته‌های اتمی و الکترون‌ها است. برای به دست آوردن تصور بهتر، به جای این مفاهیم نمک خوراکی را در نظر بگیرید که از اتم‌های سدیم و کلر تشکیل شده است و این اتم‌ها برای ایجاد کردن یک شبکه‌ی مکعبی، بار‌ها و بار‌ها تکرار شده و در کنار هم قرار گرفته‌اند. اگر شما یک تکه کریستال بزرگ نمک را بردارید و آن را برش داده و ریز کنید، ساختار آن تغییر چندانی نخواهد کرد؛ تا زمانی که در حد اندازه‌ی تک اتم‌ها تجزیه شوند. حتی اگر یک تکه نمک بسیار بزرگ و حجیم باشد، باز هم نمی‌توان آن را ماده‌ای پیچیده نامید. پدیده‌های نجومی و اتم‌ها – بسیار بزرگ و بسیار کوچک – می‌توانند مفاهیم بسیار اساسی و بنیادی باشند. در صورتی که هر چیزی که بین این دو پدیده قرار بگیرند، می‌توانند پیچیده محسوب شوند. موجودات زنده پیچیده‌تر از هر چیز دیگری هستند. یک جانور در همهی ابعاد و مقیاس‌ها، از پروتئین‌های موجود در تک سلولها گرفته تا اندام‌ها و ارگان‌های اصلی بدن، دارای ساختار درونی است که اگر تکه تکه شده و از هم جدا شوند، آن عضو دیگر وجود نخواهد داشت. در صورتی که اگر همین کار را با یک بلور نمک انجام دهیم، نمک همچنان وجود خواهد داشت و از بین نمی‌رود. گاهی اوقات درک علمی از این مسائل به عنوان سلسله مراتبی مطرح می‌شود، مانند طبقه‌های یک ساختمان. مثل این است که آن‌هایی که با سیستم‌های پیچیده‌تر سر و کار دارند، در طبقات بالاتر هستند، در حالی که مسائل ساده‌تر، در این طبقه بندی پایین‌تر هستند. ریاضیات در زیر زمین است. فیزیک ذرات پس از آن قرار می‌گیرد و به دنبال آن سایر قسمت‌های فیزیک و بر روی آن هم به ترتیب شیمی، زیست شناسی، گیاه شناسی و جانور شناسی قرار می‌گیرند. در نهایت علوم اجتماعی و رفتاری در طبقه آخر هستند (اقتصاددان‌ها بدون هیچ شکی ادعا می‌کنند که در پنت هاوس این ساختمان قرار دارند). مرتب سازی علوم، بحث برانگیز نیست. اما این مسئله که آیا علوم پایه – به طور خاص مثل فیزیک ذرات – واقعا عمیق‌تر و کامل‌تر از سایر علوم هستند یا خیر، مسئله بحث برانگیزی است. به یک معنی به طور واضحی همین گونه است. همان طور که فیزیکدان معروف استیون وینبرگ ( Steven Weinberg ) در « رویا‌ی آخرین نظریه » (Dreams of a Final Theory) در سال ۱۹۹۲ توضیح می‌دهد، تمام فلش‌های توضیحی به سمت پایین است. اگر مانند یک کودک سمج و سر سخت، پشت سر هم بپرسید ” چرا، چرا و چرا؟ ” در سطح فیزیک ذرات متوقف خواهید شد. تقریبا همهی دانشمندان خواهان ساده سازی‌هایی در مفاهیم عبارات وینبرگ هستند. آن‌ها مطمئن هستند که هر چیزی، هر قدر هم که پیچیده باشد، راه حلی برای معادله‌ی شرودینگر است. معادله‌ی شرودینگر یک معادله‌ی اساسی است که بر اساس نظریه کوانتومی چگونگی رفتار یک سیستم را مشخص می‌کند.
بیشتر بخوانید:
- جهان های موازی چرا با وجود دیوانه‌وار بودن یک نظریه‌ی علمی است؟
- ما چقدر می‌توانیم بدانیم؟
- آیا علم موفق به حل معماهای اصلی هستی خواهد شد؟
- آیا علم تنها منبع قابل‌اتکای ما برای دستیابی به حقیقت است؟
اما توضیح مختصرگرایانه همیشه بهترین یا مفید‌ترین حالت نیست. طبق گفته‌ی فیلیپ آندرسون ( Philip Anderson ) فیزیکدان: ” بیشتر متفاوت است.” همه چیز، صرف نظر از میزان پیچیدگی آن – مانند جنگل‌های استوایی، طوفان‌ها، جوامع انسانی – از اتم‌ها ساخته شده‌اند و از قواعد فیزیک کوانتومی پیروی می‌کنند. اما حتی اگر این معادلات برای مجموعه‌ی عظیمی از اتم‌ها حل شوند، روشنگری را که دانشمندان به دنبال آن هستند را ارائه نمی‌دهند.
سیستم‌های میكروسكوپي كه حاوی تعداد زيادی از ذرات هستند، ويژگی‌های ظاهری را نشان می‌دهند كه از نظر مفاهيم جديد و ساده نشدنی، مناسب برای هر سطحی هستند. ظرفیت شیمیایی، gastrulation (زمانی که سلولها شروع به تمایز در رشد جنین می کنند)، نقش زدن و انتخاب طبیعی همه مثال‌هایی از این نمونه هستند. به نظر می‌رسد حتی پدیده‌ای به قابل فهمی جریان آب در لوله‌ها یا رودخانه‌ها به واسطه‌ی مفاهیمی مثل ویسکوزیته و آشوب، نسبت به برهم کنش‌های اتم به اتم، قابل فهم‌تر باشند. متخصصان مکانیک سیالات به این موضوع که آب از مولکول‌های H۲O تشکیل شده است، توجهی نمی‌کنند؛ آن‌ها فقط با در نظر گرفتن مایعات به عنوان اشیایی پیوسته می‌توانند بفهمند که موج‌ها چگونه می‌شکنند و چه چیزی یک جریان را متلاطم می‌کند.
مفاهیم جدید برای درک ما از چیزهایی که واقعا پیچیده هستند – به عنوان مثال، مهاجرت پرندگان یا مغز انسان، بسیار مهم است. مغز مجموعه‌ای از سلولها است؛ یک نقاشی مجموعه‌ای از رنگدانه‌های شیمیایی است. اما آنچه که مهم و جالب است این است که الگوی و ساختار سیستم با افزایش طبقات چگونه به نظر می‌رسند که می‌توان آن را پیچیدگی ظاهری نامید.
بدین ترتیب، اصلاح گرایی یا کاهش گرایی به معنایی، واقعی است. اما به معنای کاربردی، به ندرت مفید است. فقط حدود ۱ درصد از دانشمندان، در حوزه‌ی فیزیک ذرات یا کیهان شناسی کار می‌کنند. ۹۹ درصد دیگر در سطوح بالاتر این سلسله مراتب هستند. آن‌ها با پیچیدگی موضوع خود، و نه با کمبودهای درک ما از فیزیک غیر هسته‌ای، تحت تاثیر قرار می‌گیرند.
در واقع، مقایسه‌ی بین علم و ساختمان واقعا مثال ضعیفی است. ساختار ساختمان با پایه‌های ضعیف به خطر افتاده است. در مقابل، علوم سطح بالا که در مورد سیستم های پیچیده هستند، در برابر یک پایه‌ی ناامن آسیب پذیر نیستند. هر طبقه‌‌ی علمی توضیحات متمایزی دارد. پدیده‌هایی با سطوح مختلف پیچیدگی باید از لحاظ مفاهیم متفاوت و کاهش نیافتنی درک شوند.
ما می‌توانیم پیشرفت‌های بزرگی را در سه مرز انتظار داشته باشیم: بسیار کوچک، بسیار بزرگ و بسیار پیچیده. با این حال، حدس من این است که محدودیت‌هایی برای چیزهایی که ما می‌توانیم بفهمیم، وجود دارد. تلاش برای درک سیستم‌های بسیار پیچیده مانند مغزهای خود ما، ممکن است برای نخستین بار چنین محدودیت‌هایی را تجربه کنند. شاید ترکیبات پیچیدهی اتمی، مانند مغز یا دستگاه‌های الکترونیکی، هرگز نمی‌توانند همه چیز را در مورد خودشان بدانند. اگر ما سعی کنیم که از فلش‌های وینبرگ که به سمت پایین بودند، پیروی کنیم؛ ممکن است به موانع دیگری برخورد کنیم: اگر این به یک نوع هندسه چند بعدی ای منجر شود که متخصصان نظریه‌ی ریسمان با آن مواجه می‌شوند. ممکن است فیزیکدانان هرگز نتوانند ماهیت بستر فضا و زمان را درک کنند زیرا ریاضیات بسیار سختی دارد.
ادعای من که برای درک انسان محدودیتی وجود دارد، توسط دیوید دویچ ( David Deutsch ) فیزیکدان نظری برجسته که در مفهوم “محاسبات کوانتومی” پیش قدم است، به چالش کشیده شده است. او در کتاب برانگیزنده و عالی خود که “شروع بی نهایت” نام دارد ،(۲۰۱۱) می‌گوید که در اصل هر فرآیندی محاسبه پذیر است.این گفته درست است. با این حال، قادر به محاسبه چیزی بودن لزوما به معنی داشتن درک عمیقی از آن نیست. الگوی فراکتالی زیبایی که به عنوان مجموعه‌ی مندلبروت (Mandelbrot ) شناخته می‌شود را می‌توان توسط الگوریتمی توصیف کرد که می‌تواند آن را در چند خط نوشت. شکل آن را هم حتی می‌توان با یک کامپیوتر تقریبا ساده طراحی کرد:
اما هیچ شخصی که فقط الگوریتم به او داده شده باشد، نمی تواند این الگوی بسیار پیچیده را همان طور که می تواند یک مربع یا یک دایره را تجسم کند، تجسم کند.
گری کاسپاروف (Garry Kasparov)، قهرمان شطرنج، در تفکر عمیق ( Deep Thinking ) در سال ۲۰۱۷ استدلال می‌کند که « انسان + ماشین » قدرتمندتر از هر دو‌ی آن‌ها به تنهایی است. شاید به این علت است که با بهره گیری از همزیستی قوی بین این دو اکتشافات جدید ساخته می‌شوند. به عنوان مثال، استفاده از شبیه سازی‌های کامپیوتری به جای اجرای آزمایشات، در زمینه توسعه دارو‌ها و علوم مواد،بسیار سودمند خواهد بود. این که ماشین‌ها در نهایت، به یک سطح کیفی بهتر از ما برسند و حتی خودشان به آگاهی دست یابند، هنوز موضوعی مورد بحث است.
تفکر خالص با مغزهای بیولوژیکی، ظهور تمام فرهنگ‌ها و علوم را پی ریزی کرده است. اما این فعالیت که بیش از ده‌ها هزار سال طول خواهد کشید، احتمالا یک پیشگفتار کوتاه از روشنفکران قدرتمند دوران فرا انسان است که نه توسط انتخاب داروین بلکه از طریق طراحی هوشمندانه شکل خواهند گرفت. این که آیا چنین آینده‌‌ی دوری در کنار فرا انسان‌ها اتفاق خواهد افتاد یا ماشین‌های هوشمند فوق العاده، موضوع قابل بحثی است. اما ما می توانیم باور کنیم که درک کامل از واقعیت‌های فیزیکی در درک انسانیت است و هیچ مفهومی برای به چالش کشیدن فرزندانمان در آینده‌های دور باقی نخواهد ماند.
