بریده‌هایی از کتاب پاسخ های کوتاه به پرسش های اساسی

پس چگونه است که عدّه‌ای از هستی یا نیستی چیزی به پیچیدگی خدا حرف می‌زنند، خدایی که خود از اسرار حل‌ناشدنی جهان هستی است. خوانندهٔ تیزبین باید بداند که همهٔ حرف‌های دانشمندان، آنگاه که از قلمرو علم فراتر می‌روند، چه بسا اساس منطقی نداشته باشند. در پندار نمی‌گنجد که جهان هستی، با این همه شکوه، ظرافت، و پیچیدگی، معماری توانا نداشته باشد.

بیشتر مواقع علمی- تخیلی امروز، علم واقعی فردا است.

بنابراین به یاد بسپارید که ستارگان را بنگرید، نه سرتان را به زیر بگیرید و پاهای‌تان را ببینید. بکوشید به هر آنچه می‌بینید معنا ببخشید و از آنچه جهان را هستی می‌بخشد در شگفت آیید. زندگانی هر اندازه هم مشکل باشد، کاری خواهد بود که شما بتوانید انجام دهید و در آن کامیاب شوید. مهم این است که هرگز تسلیم نشوید. افسار خیال‌پردازی را رها کنید. آینده را بسازید.

جهان در حال انبساط نقش خالق هستی را انکار نمی‌کند بلکه بر این که خالق چه زمانی جهان را آفریده باشد، حدّ و مرزی قائل می‌شود.» هاکینگ جایی می‌گوید خدا هست و جایی دیگر می‌گوید خدا نیست

امروزه ما ابزار بزرگتری برای کشف داریم، از جمله شتاب‌دهنده‌های ذره‌ای، اَبَرکامپیوترها، تلسکوپ‌های فضایی، و آزمایش‌هایی چون پژوهش‌های آزمایشگاه رصدخانهٔ امواج گرانشی تداخل‌سنج لیزری. با وجود این، خیال‌پردازی هم‌چنان یکی از قدرتمندترین ابزار ماست. با خیال‌پردازی می‌توانیم به هر نقطه از فضا و زمان که خواستیم برویم. با خیال‌پردازی می‌توانیم آنگاه که با خودرو رانندگی می‌کنیم یا در میهمانی در حالی که تظاهر می‌کنیم داریم به حرف‌های خسته‌کنندهٔ کسی گوش می‌دهیم، در ذهن‌مان شاهد پدیده‌های شگفت‌انگیز طبیعت باشیم.

آنگاه که انسان با امکان مرگ زودرس روبروست، پی می‌برد که کارهای زیادی دارد و نمرده باید انجام‌شان دهد.

هرگاه بدانیم که شیء چگونه کار می‌کند، خواهیم توانست آن را به کنترل درآوریم.

حال دانشمندی چون استیون هاکینگ را در نظر بگیرید که به قول خودش بعداز اینشتین، سرشناس‌ترین دانشمند قرن بیستم است

از تجربهٔ روزمره می‌دانیم که با گذشت زمان همه چیز رو به بی‌نظمی و آشوب می‌رود. این مشاهدهٔ ما قانون خود را دارد که قانون دوم ترمودینامیک است. این قانون می‌گوید که مقدار کل بی‌نظمی، یا آنتروپی، با گذشت زمان همیشه افزایش می‌یابد. با وجود این، این قانون به مقدار کل بی‌نظمی اشاره دارد. نظم هر سامانه‌ای را می‌توان به بهای افزایش بیشتر بی‌نظمی محیط آن، افزایش داد. آنچه گفتیم چیزی است که در هر موجود زنده رخ می‌دهد. می‌توانیم حیات را سامانهٔ نظم‌یافته‌ای تعریف کنیم که بر خلاف تمایلی که به بی‌نظم شدن دارد می‌تواند هم‌چنان به تکامل خود ادامه دهد و تولیدمثل کند. بنابراین این سامانه قادر است سامانه‌های نظم‌یافتهٔ مشابه و مستقلی را بسازد.

برای درک سیاهچاله‌ها باید از گرانش شروع کنیم. گرانش را نظریهٔ نسبیت عام اینشتین توصیف می‌کند که فزون بر نظریهٔ فضا و زمان، نظریهٔ گرانش نیز هست. بر رفتار فضا و زمان، دسته معادلاتی به نام معادلات اینشتین حاکم است که اینشتین در سال ۱۹۱۵ آن‌ها را گزارش کرد. هر چند گرانش ضعیف‌ترین نیروهای شناخته‌شدهٔ طبیعت است، اما دو برتری ویژه بر نیروهای دیگر دارد. نخست این که بلندبُرد است. خورشید که ۱۴۹ کیلومتر از ما دور است زمین را روی مدارش نگه می‌دارد، و مرکز کهکشان که با خورشید در حدود ۱۰.۰۰۰ سال نوری فاصله دارد خورشید را روی مدارش نگه می‌دارد. دومین برتری گرانش این است که همواره جاذبه‌ای است، بر خلاف نیروی الکتریکی که هم جاذبه‌ای و هم دافعه‌ای است. این دو ویژگی به این معنی است که برای ستارگان بسیار سنگین، جاذبهٔ گرانشی میان ذرات می‌تواند بر همهٔ نیروهای دیگر چیره شود و سبب رُمبش گرانشی شود.

آنجا که حیات باشد، امید هست.

خوانندهٔ تیزبین باید بداند که همهٔ حرف‌های دانشمندان، آنگاه که از قلمرو علم فراتر می‌روند، چه بسا اساس منطقی نداشته باشند.

در حال حاضر، جای دیگری نداریم که به آنجا برویم، اما در درازمدت نباید هم و غم‌مان را به زمین یا تنها یک سیاره معطوف کنیم. یگانه امید من این است که پیش از این که تصمیم بگیریم کجا برویم، باید بیاموزیم که چگونه از زمین بگریزیم. ما ذاتاً کاشف بوده‌ایم. کنجکاوی به ما انگیزه می‌دهد و این یکی از صفات منحصربه‌فرد ماست. همین کنجکاوی بود که به ما انگیزه داد تا اقصا نقاط زمین را زیر پا بگذاریم و ثابت کنیم زمین تخت نیست و همین غریزه است که ما را با سرعتی خیالی راهی ستارگان می‌کند تا در آن‌ها سکونت‌گاهی برای خود پیدا کنیم.

از تجربهٔ روزمره می‌دانیم که با گذشت زمان همه چیز رو به بی‌نظمی و آشوب می‌رود. این مشاهدهٔ ما قانون خود را دارد که قانون دوم ترمودینامیک است. این قانون می‌گوید که مقدار کل بی‌نظمی، یا آنتروپی، با گذشت زمان همیشه افزایش می‌یابد.

من که پدر شده بودم، مدام اهمیت پرسشگری را به فرزندانم گوشزد می‌کردم. پسرم، تیم، روزی در مصاحبه‌ای داستانی را دربارهٔ پرسشگری نقل کرد که به گمان من در زمان خود او نگران بود که نکند پرسش احمقانه‌ای پرسیده است. او می‌خواست بداند که آیا ممکن است جهان‌های بسیار ریزی در اطراف پراکنده شده باشند. به او گفتم هرگز از این که ایده یا فرضیه‌ای به ذهن‌اش خطور می‌کند نباید هراس داشته باشد، هر چند این ایدهٔ او احمقانه به نظر برسد.

پرسش اساسی در کیهان‌شناسی در اوایل دههٔ ۱۹۶۰ این بود که آیا جهان هستی آغازی داشته است؟ بسیاری از دانشمندان به طور غریزی با این ایده مخالف بودند، زیرا احساس می‌کردند نقطهٔ آفرینش جایی است که علم با شکست روبرو می‌شود و برای این که معلوم شود جهان هستی چگونه آغاز شده است، ناچار می‌بایست دلیل آن را در مذهب جستجو می‌کردند یا می‌گفتند به دست خدا بوده است. این پرسش، آشکارا پرسش بنیادینی بود و من تنها به پاسخ این پرسش نیاز داشتم تا پایان‌نامهٔ دکتری‌ام را تمام کنم.

تابع موج همهٔ اطلاعاتی را که خواسته باشیم دربارهٔ ذره بدانیم، هم مکان و هم سرعت آن را، در خود دارد. اگر تابع موج را در لحظهٔ مفروضی بدانیم، مقدار آن را در هر لحظهٔ دیگر می‌توانیم از معادلهٔ شرودینگر به دست بیاوریم. بنابراین اینجا نیز با نوعی جبرباوری روبرو هستیم، اما این نوع جبرباوری با جبرباوری لاپلاس فرق دارد. به جای این که قادر باشیم مکان‌ها و تندی‌های ذره را پیشگویی کنیم، تنها چیزی که می‌توانیم پیشگویی کنیم تابع موج ذره است، یعنی تنها نیمی از آنچه را که می‌توانستیم با دیدگاه قرن نوزدهمی کلاسیک پیشگویی کنیم. گرچه مکانیک کوانتومی، آنگاه که بخواهیم همزمان مکان و تندی ذره‌ای را پیشگویی کنیم، به عدم قطعیت منجر می‌شود، اما ما را قادر می‌سازد که با قطعیت یک ترکیب از مکان و تندی را پیشگویی کنیم. با این حال، حتی این درجه از قطعیت را نیز پیشرفت‌های اخیر تهدید می‌کنند.

بزرگترین اسراری که در دل مهبانگ نهفته این است که توضیح دهیم چگونه این جهان عظیم شکوهمند مملو از انرژی و فضا می‌تواند از هیچ پدیدار شود. این راز در یکی از عجیب‌ترین واقعیت‌های کیهان نهفته است. قوانین فیزیک، هستی مفهومی به نام «انرژی منفی» را مجاز می‌دانند. برای این که به شما کمک کنم تا این مفهوم ناآشنا، اما مهم را درک کنید، به مقایسهٔ ساده‌ای از آن اشاره می‌کنم. تصور کنید که کسی بخواهد روی قطعه زمینی تخت، تپه‌ای بسازد. این تپه جهان هستی را می‌ماند. برای ساختن این تپه، او چاله‌ای در زمین می‌کَنَد و با خاک آن این تپه را می‌سازد. اما این فرد تنها تپه را نمی‌سازد، بلکه به معنایی، نسخه‌ای منفی از تپه را نیز می‌سازد که همان چاله است. خاکی که در این چاله بود، حالا تپه شده است و از این‌رو میان این تپه و چاله توازن کاملی برقرار است. آنچه در آغاز جهان هستی رخ داده، در اصل به همین منوال بوده است.

این گذشته است که به ما می‌گوید که هستیم. بدون گذشته، ما هویت‌مان را از دست می‌دهیم.

سه خاصیت قابل فهم سیاهچاله‌ها عبارت‌اند از جرم، بار، و تکانهٔ زاویه‌ای آن‌ها. این بارها، بارهای کلاسیکی هستند که مدت‌هاست آن‌ها را می‌شناسیم. با وجود این، سیاهچاله‌ها بار اَبَرانتقالی نیز دارند. چه بسا سیاهچاله‌ها خواص زیادی داشته باشند که ما از آن‌ها بی‌خبریم.

بارهای اَبَردورانی آنتروپی کل هر سیاهچاله‌ای را توضیح می‌دهند. مکانیک کوانتومی کماکان برقرار و اطلاعات در افق رویداد، سطح سیاهچاله، ذخیره است. سیاهچاله‌ها هم‌چنان فقط با جرم کل، بار الکتریکی، و اسپین خارج از افق رویدادشان شناسایی می‌شوند، اما افق رویداد حاوی اطلاعاتی است دربارهٔ آنچه در سیاهچاله افتاده و ما با استفاده از این سه خاصیت سیاهچاله‌ها هنوز نمی‌دانیم که اطلاعات چگونه در افق رویداد ذخیره می‌شوند.

بنابراین به تنها چیزی که نیاز داریم تا در زمان سفر کنیم، نوعی کشتی فضایی است که سریع‌تر از نور حرکت کند. متأسفانه اینشتین در همان مقاله نشان داد که هر چه سرعت کشتی فضایی به سرعت نور نزدیک‌تر شود به نیروی پیش‌ران موشکی بیشتری نیاز خواهد بود. از این‌رو اگر کشتی فضایی بخواهد با سرعتی بیش از سرعت نور حرکت کند، نیروی پیش‌ران‌اش باید بی‌نهایت باشد که ممکن نیست.

جهان هستی جای خشنی است. ستارگان، سیارات را احاطه می‌کنند، اَبَرنواخترها پرتوهای مرگ‌آور را در فضا می‌پراکنند، سیاهچاله‌ها به یکدیگر برخورد می‌کنند، و سیارک‌ها با سرعت صدها کیلومتر بر ثانیه در اطراف ما پرسه می‌زنند. با وجود این‌ها، فضا جای خوشایندی نیست که به آنجا دعوت شویم، اما این‌ها دلایلی نیز هستند که به جای راکد ماندن در اینجا، به فضا سفر کنیم. در برخورد با سیارک‌ها، ما بی‌دفاع هستیم. این برخورد عظیم واپسین در حدود شصت و شش میلیون سال پیش روی داد و باور بر این است که نسل دایناسورها را برچید و این‌گونه برخوردها بار دیگر نیز رخ خواهند داد. آنچه گفتم داستان علمی تخیلی نیست، بلکه آن را قوانین فیزیک و احتمال تضمین می‌کنند.

کوچکترین عروسک در فیزیک، طول پلانک نام دارد و آن طولی است برابر با یک تقسیم بر ۱۰۰.۰۰۰ میلیارد میلیارد میلیارد

پیچیده‌ترین سامانه‌ای که داریم، بدن ماست. به نظر می‌رسد حیات در اقیانوس‌های آغازینی شکل گرفته باشد که چهار میلیارد سال پیش سطح زمین را فرا گرفته‌اند. این‌ها همه چگونه آغاز شد، ما نمی‌دانیم. شاید برخوردهای کاتوره‌ای میان اتم‌ها، ماکرومولکول‌هایی ساخته‌اند که می‌توانستند خود را تکثیر کنند و در ساختارهای پیچیده‌تری گردهم‌آیند. آنچه ما می‌دانیم این است که سه و نیم میلیارد سال پیش، مولکول بسیار پیچیدهٔ DNA پدیدار شده است. مولکول DNA بن‌مایهٔ همهٔ گونه‌های حیات در زمین است. این مولکول ساختار مارپیچی دوگانه‌ای، لنگهٔ راه‌پله‌های مارپیچی دارد و آن را فرانسیس کریک و جیمز واتسون در سال ۱۹۵۳ در آزمایشگاه کاواندیش کمبریج کشف کرده‌اند.

دو نوار مارپیچ دوگانه با جفت بازهای نیتروژنی، مثل پلکان‌های راه‌پله‌های مارپیچی، به هم متصل می‌شوند. چهار نوع باز نیتروژنی وجود دارد که عبارت‌اند از سیتوزین، گوانین، آدنین، و تیمین. ترتیب قرارگیری بازهای نیتروژنی مختلف بر روی راه‌پلهٔ مارپیچی حامل اطلاعات ژنتیکی است که مولکول DNA را قادر می‌سازند تا ارگانیسمی در اطراف‌اش بتند و خود را تکثیر کند. گاهی که مولکول DNA خود را تکثیر می‌کند خطاهایی در ترتیب قرارگیری بازهای نیتروژنی در امتداد مارپیچ رخ می‌دهند. در بیشتر موارد این خطاهای کپی‌کاری نمی‌گذارند مولکول DNA خود را تکثیر کند. این‌گونه خطاهای ژنتیکی که به آن‌ها جهش نیز می‌گویند، می‌میرند. اما در مواردی اندک نیز این خطاها یا جهش‌ها شانس زنده ماندن و تکثیر کردن مولکول DNA را بالا می‌برند. بنابراین محتوای اطلاعاتی زنجیرهٔ بازهای نیتروژنی اندک اندک تکامل می‌یابند و پیچیده‌تر می‌شوند. این‌گونه جهش‌های انتخابی را نخستین‌بار مرد دیگری از کمبریج، به نام چارلز داروین، در سال ۱۸۵۸ پیشنهاد کرد، هر چند او مکانیسم این جهش‌ها را نمی‌دانست.

اشتیاق تازه به فضا چه بسا جایگاهی را که علم در میان مردم دارد، ارتقا دهد. اگر پایگاه اجتماعی علم و دانشمند پائین باشد، پیامدهای ناگواری خواهد داشت. ما در جامعه‌ای زندگی می‌کنیم که تحت حاکمیت روزافزون علم و تکنولوژی است، اما از تعداد جوانانی که به علم روی می‌آورند، روز به روز کاسته می‌شود. برنامهٔ فضایی جدید و غرورآمیز می‌تواند جوانان را به هیجان آورد و آنان را تحریک کند تا نه تنها در رشته‌های اخترفیزیک و علوم فضایی، بلکه در یکی از رشته‌های طیف گستردهٔ علوم وارد شوند.

فشار جوی مریخ در گذشته می‌بایست بیشتر از این بوده باشد، چون در سطح آن شاهد بسترهای رودخانه‌ای و دریاچه‌ای خشک هستیم. امروزه آب مایع نمی‌تواند در سطح مریخ وجود داشته باشد، زیرا فشار جوی آن به فشار خلاء نزدیک است و آب مایع را بخار می‌کند. از آنچه گفتیم پیداست که سیارهٔ مریخ در گذشته دوران مرطوب گرمی را پشت سر گذاشته است و در این دوران حیات می‌توانسته، خواه خودبه‌خودی در آن شکل گرفته باشد، خواه از نقطهٔ دیگر جهان هستی به آنجا آمده باشد. در حال حاضر نشانه‌ای از حیات را روی سیارهٔ مریخ نمی‌بینیم، اما اگر مدرکی پیدا کنیم که حکایت از وجود حیات بر روی این سیاره در گذشته باشد، به این نتیجه می‌رسیم که این سیاره چه بسا برای شکل‌گیری حیات جای بسیار مناسبی بوده است.

هوش برای انسان بودن معنایی محوری دارد. هر آنچه تمدن بخواهد عرضه کند، محصول هوش آدمی است.

روزی که آتش را اختراع کردیم، تا مدت‌ها همه جا را به آتش کشیدیم تا این که سرانجام آتش‌نشان را اختراع کردیم. با تکنولوژی‌های قدرتمندتری چون سلاح‌های هسته‌ای، زیست‌شناسی سنتزی، و هوش مصنوعی قوی، ما باید بتوانیم آینده را برنامه‌ریزی کنیم و هدف‌مان این باشد که کارها در مرحلهٔ نخست درست از آب درآیند، چون این بار تنها یک بار فرصت داریم. آیندهٔ ما رقابت میان قدرتمندی روزافزون تکنولوژی ما و خِردی است که با آن از این تکنولوژی استفاده می‌کنیم. کاری کنیم که خِرد برندهٔ میدان رقابت باشد.