بریده‌های کتاب واقعیت ناپیدا: سفری به گرانش کوانتومی

به همین دلیل است که علم و عرصه‌های پیشاعلمی شناخت، مدام در مقابل یکدیگر قرار می‌گیرند. نه به این دلیل که علم ادعا می‌کند جواب‌های نهایی را در اختیار دارد بلکه دقیقاً برعکس: به این دلیل که روح علمی به هرکسی که ادعا می‌کند جواب‌های نهایی را می‌داند یا دسترسی خاصی به حقیقت دارد، بی‌اعتماد است. بعضی‌ها این بی‌اعتمادی را مزاحم خود می‌دانند. علم از وجود عرصه‌های دیگر آشفته نخواهد شد: برخی از این عرصه‌ها با تفکر علمی آشفته می‌شوند.

مکانیک کوانتومی به ما یاد می‌دهد که جهان را بر حسب «فرایندها» بفهمیم نه بر حسب «اشیائی» که اینجا و آنجا قرار گرفته‌اند. یک فرایند، عبور از یک برهم‌کنش به برهم‌کنشی دیگر است. ویژگی‌های اشیاء فقط در لحظه برهم‌کنش، یعنی در لبه فرایندها و تنها در رابطه با اشیاء دیگر، خود را به شکلی دانه‌ای آشکار می‌کنند. پیش‌بینی آنها به طرزی قطعی ممکن نیست. تنها راه، پیش‌بینی احتمالی آنهاست. این شیرجه عمیق بور و هایزنبرگ و دیراک بود به عمق ماهیت اشیاء.

یک موجود زنده، سیستمی است که برای اینکه همواره خودش بماند، مدام خود را از طریق برهم‌کنش پیوسته با جهان خارج بازسازی می‌کند.

نظریه کوانتوم چیزها را آن‌گونه که هستند توصیف نمی‌کند: چیزها بر حسب چگونگی رخ‌دادن‌شان و برهم‌کنش‌شان با چیزهای دیگر توصیف می‌شوند. نظریه به جای اینکه توضیح دهد که یک ذره کجا قرار گرفته، توضیح می‌دهد که ذره چگونه خود را بر چیزهای دیگر پدیدار می‌کند. جهانِ چیزهای موجود، به قلمروی از برهم‌کنش‌های ممکن فروکاسته می‌شود. واقعیت به برهم‌کنش و رابطه فروکاسته می‌شود.

این دومین سنگ‌بنای کوانتوم و دشوارترین کلید فهم آن است: وجه رابطه‌مند چیزها. الکترون‌ها همیشه وجود ندارند. آنها صرفاً زمانی وجود دارند که درحال برهم‌کنش‌اند و تنها جایی پدیدار می‌شوند که با چیز دیگری برخورد می‌کنند.

تأملات نظری انیشتین جوان بشر را وارد دوران تازه‌ای کرد: دورانی با امکانات تازه و همین‌طور خطرات تازه، یعنی دوران نیروی هسته‌ای. امروز به لطف هوش یک جوان سرکش که قوانین را رعایت نمی‌کرد می‌توانیم خانه‌های ده میلیارد انسانی را که به زودی در کره زمین ساکن می‌شوند روشن کنیم، به سیارات دیگر در فضا سفر کنیم و البته یکدیگر را نابود و زمین را ویران کنیم. این به انتخاب ما بستگی دارد: به رهبرانی که انتخاب می‌کنیم تا برای ما تصمیم بگیرند.

پذیرش اینکه دانش ما ذاتاً قطعی و کامل نیست، پذیرفتن زندگی‌ای غرق در ناآگاهی و راز است، زندگی‌ای پر از سوالاتی که پاسخ‌هایشان را نمی‌دانیم. سوالاتی که هنوز پاسخ‌شان را نمی‌دانیم و شاید هیچ‌گاه هم ندانیم. ممکن است زندگی با عدم قطعیت دشوار باشد. کسانی هستند که هر نوع قطعیتی را حتی اگر کاملاً بی‌اساس باشد، به عدم قطعیتِ ناشی از شناخت محدودیت‌های انسان ترجیح می‌دهند.

اینشتین دریافت که فضا و زمان دو وجه از یک میدان فیزیکی‌اند: میدان گرانشی. بور و هایزنبرگ و دیراک دریافتند که میدان‌های فیزیکی خصلت کوانتومی دارند: دانه‌ای‌اند، مبتنی بر احتمالات‌اند و از طریق برهم‌کنش‌ها آشکار می‌شوند. نتیجه این است که فضا و زمان هم باید موجودیت‌هایی کوانتومی و دارای این خصلت‌های عجیب باشند. پس یک فضای کوانتومی چیست؟ زمان کوانتومی چیست؟ این مسئله‌ای است که گرانش کوانتومی نام دارد. گروهی از فیزیکدانان در پنج قاره، سخت تلاش می‌کنند تا پاسخی برای این مسئله بیابند.

برای این استدلال ساده (اثر فوتوالکتریک)، اینشتین برنده نوبل فیزیک شد. فهم چیزی که قبلاً به آن اندیشیده‌اند، ساده است؛ مشکل، فکر کردن به چیزی است برای اولین بار.

به بیان واضح، فضا دیگر در نظریه بنیادین وجود ندارد و کوانتوم‌های میدان گرانشی در فضا نیستند. به همین معنا زمان هم دیگر در نظریه بنیادین وجود ندارد: تغییرات کوانتوم‌های میدان گرانشی در زمان رخ نمی‌دهد. زمان صرفاً شمارنده برهم‌کنش‌های آنهاست. همان‌طور که از معادله ویلر-دویت مشخص است، معادلات بنیادی دیگر شامل متغیر زمان نیستند. زمان مانند فضا نتیجه میدان گرانشی است.

در جهانی که مکانیک کوانتومی توصیف می‌کند هیچ‌چیز واقعی نیست مگر روابط بین سیستم‌های فیزیکی. این اشیاء نیستند که وارد رابطه می‌شوند، برعکس، این روابط هستند که مفهوم «شئ» را می‌سازند. جهان مکانیک کوانتومی جهان اشیاء نیست، جهان رویدادهاست.

اینشتین نمی‌خواست از نقطه‌ای که برای او حیاتی بود کوتاه بیاید: اینکه واقعیتی عینی وجود دارد فارغ از اینکه چه چیز با چه چیز برهم‌کنش می‌کند. او از پذیرش جنبه رابطه‌ای این نظریه سر باز زد. بور هم نمی‌خواست بپذیرد که این راه به غایت تازه شناخت واقعیت نامعتبر است. در نهایت اینشتین پذیرفت که این نظریه جهشی بزرگ در فهم ما از جهان است و هم‌چنین پذیرفت که این نظریه متناقض نیست. اما هم‌چنان معتقد بود که چیزها آنقدرها هم که این نظریه می‌گوید نمی‌توانند عجیب و غریب باشند و باید توضیحی عقلانی‌تر و منطقی‌تر پشت این نظریه وجود داشته باشد. یک قرن گذشته و ما هنوز در همان نقطه‌ایم.

فقط یک جوان در میانه دهه سوم زندگی خود می‌تواند گزاره‌هایی این‌چنین هذیانی را جدی بگیرد. باید بیست‌و‌چندساله باشید تا باور کنید اینها[معادلات هایزنبرگ] می‌توانند به نظریه‌ای درباره جهان تبدیل شوند. و احتمالاً باید همین‌قدر جوان باشید که بهتر از هر کس دیگری ساختار ژرف طبیعت را برای اولین‌بار دریابید. هم اینشتین زمانی که دریافت زمان برای همه یکسان نمی‌گذرد در اواسط دهه بیست زندگی‌اش بود، هم هایزنبرگ در آن شب کپنهاگ.

فهم تازه‌ای از جهان، طرز فکری که اشتیاق ولتر و کانت را به روشنگری برانگیخت، راهی کارآمد برای پیش‌بینی آینده، همه و همه میراث عظیم انقلاب نیوتنی بوده و هست.

زمان حال، مانند صاف بودن زمین، یک توهم است.

جهان توالی رویدادهای دانه‌ای کوانتوم است. این رویدادها گسسته و دانه‌ای و منفردند. برهم‌کنش‌های مجزای یک سیستم فیزیکی با سیستمی دیگرند. یک الکترون یا کوانتوم یک میدان یا یک فوتون، یک مسیر مشخص را در فضا دنبال نمی‌کنند. آنها هنگام برخورد با چیزی دیگر، در یک مکان مقرر و یک زمان مقرر پدیدار می‌شوند. چه زمانی و در کجا پدیدار می‌شوند؟ هیچ راهی برای فهم دقیق این مسئله وجود ندارد. مکانیک کوانتوم عدم قطعیتی بنیادین را در دل هستی کشف کرده است. آینده اساساً غیرقابل‌پیش‌بینی است.

تمام تکنولوژی ارتباطی مدرن- رادیو، تلویزیون، تلفن، کامپیوتر، ماهواره، وای‌فای، اینترنت و ...- با استفاده از پیش‌بینی ماکسول ممکن شده است. تمام محاسبات مهندسان مخابرات و ارتباطات، بر مبنای معادلات ماکسول است. کل دنیای معاصر ما -یعنی دنیای ارتباطات- حاصل تخیل یک کتاب‌ساز فقیر لندنی است [منظور مایکل فارادی است]، کاوشگر ماهر ایده‌ها با تخیلی درخشان که چند خط را با چشم ذهن دید، و کار یک ریاضیدان عالی [ماکسول] است که این بینش را به معادله برگرداند و دریافت که در یک چشم‌به‌هم‌زدن می‌توان اخبار را از یک طرف زمین به طرف دیگر آن مخابره کرد.

پارادوکس در این واقعیت ریشه دارد که هر دو این نظریه‌ها (نسبیت عام و مکانیک کوانتومی) به شکل قابل‌ملاحظه‌ای خوب کار می‌کنند. به رغم اینکه هرکدام از این نظریه‌ها بر فرض‌هایی به ظاهر متضاد بنا شده‌اند، در هر آزمایش و امتحانی، طبیعت همواره هم نسبیت عام را تایید می‌کند و هم مکانیک کوانتومی را. بدیهی است که چیزی از چشم ما دور مانده است.

انیشتین دریافت که ماده و انرژی دو وجه از یک چیزند همان‌گونه که الکتریسیته و مغناطیس دو روی یک میدان‌اند و فضا و زمان دو جلوه از یک چیز یعنی «فضازمان».

این بدین معنا نیست که علم صرفاً هنر پیش‌بینی‌های قابل اندازه‌گیری است. برخی فلاسفه علم با محدود کردن آن به پیش‌بینی‌های عددی، دست و پایش را بیش از اندازه می‌بندند. آنها نکته اصلی را درنیافته‌اند چرا که وسیله را با هدف اشتباه گرفته‌اند. پیش‌بینی‌های عددی قابل آزمایش، وسیله‌ای برای اثبات فرضیه‌ها هستند. هدف پژوهش‌های علمی صرفاً ارائه پیش‌بینی نیست: هدف علم این است که بفهمد جهان چگونه کار می‌کند، تصویری از جهان بسازد و آن را گسترش دهد و ساختاری مفهومی فراهم کند که از طریق آن بتوانیم به جهان بیندیشیم. علم بیش از آنکه فنی باشد، تصویری است.