دو اشتباه بزرگی که اینشتین در زندگی علمی خود مرتکب شد

پژوهش علمی براساس رابطه میان واقعیت طبیعی، همان‌گونه که رصد می‌شوند، و تبدیل آن واقعیت به فرمولی تئوری به زبان ریاضیات صورت می‌گیرد. اگر تمام جنبه‌های تئوری با انجام آزمایش به اثبات برسند، می‌توان آن را معتبر و درست تلقی کرد. این رویکرد که برای نزدیک به چهار سده مورد استفاده قرار گرفته، یک استخوان‌بندی استوار برای کسب دانش بوده است.

اما تمام پیشرفت‌های علمی امروز به لطف انسان‌هایی نابغه صورت گرفته‌اند که علی‌رغم تمام نبوغ‌شان، ممکن بود به باورها و جهت‌گیری‌های قبلی‌شان پایبند بمانند. این اتفاق بر پیشرفت علوم تاثیر می‌گذارد، بر پیشرفت بزرگ‌ترین ذهن‌های بشر نیز همین‌طور.

نخستین اشتباه

شاهکار اینشتین، نسبیت عام بود و در این معادله، او جهانی را توصیف می‌کرد که به مرور زمان تکامل می‌یابد. پاسخ این معادله نشان می‌دهد که جهان بی‌ثبات است و نه کره‌ای با گنجایش پایدار و ستاره‌هایی که در آن سرگردان هستند، برخلاف آنچه پیش از آن پذیرفته بود.

در ابتدای سده ۲۰ میلادی، مردم با این ایده کنار آمده بودند که در جهانی ایستا زندگی می‌کنیم و حرکت ستاره‌ها در آن هیچوقت متغیر نیست. این احتمالا به خاطر آموزه‌های ارسطو باشد که می‌گفت آسمان تغییر ناپذیر است، برخلاف زمین که ناپایدار و گذرا است. این ایده به پدیده‌ای تاریخی منجر شد: در سال ۱۰۵۴ میلادی، چینی‌ها متوجه نوری تازه در آسمان شدند که اما در هیچ یک از مستندات اروپایی به آن اشاره‌ای نشده است.

با این حال، نور را می‌شد در روشنایی روز دید و چند هفته‌ای هم حضورش ادامه داشت. این یک ابرنواختر بود، ستاره‌ای که داشت نابود می‌شد و بقایایش را هنوز می‌توان در سحابی خرچنگ مشاهده کرد. تفکر از پیش غالب باعث شد مردم اروپا این پدیده را که شدیدا با ایده آسمان بی‌تغییر در تضاد بود را نپذیرند.

ابرنواختر رویدادی بسیار نادر است و در هر سده، تنها یک بار با چشم غیر مسلح مشاهده می‌شود. آخرین مورد این اتفاق به سال ۱۹۸۷ بازمی‌گردد. بنابراین ارسطو تقریبا حق داشت فکر کند آسمان بدون تغییر است - حداقل در ابعاد زندگی انسانی که این‌طور است.

اینشتین برای اینکه به ایده جهان ایستا پایبند بماند، یک مقدار ثابت کیهان‌شناختی را به معادلاتش آورد که جهان را وارد حالت فریز می‌کرد. اما شواهدتش چیز دیگری نشان می‌دادند. در سال ۱۹۲۹ وقتی تلسکوپ هابل بسط یافتن جهان هستی را به نمایش درآورد، اینشتین اعتراف کرد که «بزرگ‌ترین اشتباه‌» زندگی‌اش را مرتکب شده.

تصادفی بودن کوانتوم

مکانیک کوانتوم تقریبا همزمان با نظریه نسبیت عام توسعه پیدا کرد. این علم، راجع به قوانین فیزیک در ابعادی بی‌نهایت کوچک است. اینشتین در سال ۱۹۰۵ میلادی کمک بزرگی به این علم کرد و اثر فوتوالکتریک را به عنوان تصادم میان الکترون‌ها و فوتون‌ها تعریف کرد که هر دو، ذراتی بی‌نهایت کوچک و حامل انرژی خالص هستند. به بیان دیگر، او می‌گفت نور که به صورت سنتی نوع موج تعریف شده، بیشتر شبیه جریانی از ذرات رفتار می‌کند. همین گام بزرگ بود که جایزه نوبل سال ۱۹۲۱ را برای اینشتین به ارمغان آورد، نه تئوری نسبیت عام.

اما علی‌رغم این کمک بزرگ، او کله‌شق باقی ماند و آموزه اصلی فیزیک کوانتوم را نمی‌پذیرفت: اینکه جهان ذرات در قید و بند جبرگرایی فیزیک کلاسیک نیست. جهان کوانتوم وابسته به احتمالات است. ما فقط می‌توانیم احتمال وقوع یک اتفاق را از میان بی‌شمار احتمالات مختلف پیش‌بینی کنیم.

در ذهن اینشتینی که چشم‌هایش را بسته بود، بار دیگر می‌توان تاثیر فلسفه یونانی را مشاهده کرد. افلاطون عقیده داشت که تفکر باید ایده‌آل باقی بماند، آزاد از احتمالات واقعیت؛ ایده‌ای ارجمندانه که البته از قواعد علم پیروی نمی‌کند. دانش نیازمند پایبندی بی‌نقص به تمام حقایق پیش‌بینی شده است. باور براساس احتمال به وجود آمده و با شهود شکل می‌گیرد. اینشتین متقاعد شده بود که تفکر خالص قادر به درک کامل حقیقت است، اما تصادفی بودن فیزیک کوانتوم با این نظریه در تضاد بود.

در عمل، تصادفی بودن به معنای نویز خالص نیست و از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ پیروی می‌کند. این اصل نوعی جبرگرایی گروهی را به ذرات تحمیل می‌کند: یک الکترون به تنهایی آزاد است و نمی‌دانیم چطور باید خط سیرش را هنگام خروج از یک سوراخ محاسبه کنیم. اما موضوع درباره میلیون‌ها الکترون متفاوت است و این‌ها الگوهایی تاریک و روشن از خود به نمایش می‌گذارند که قادر به محاسبه آن‌ها هستیم.

اینشتین این نبود جبر و اختیار داشتن در سطح بنیادین را نمی‌پذیرفت و بازتاب آن را در جمله نمادینش نیز می‌توان دید که گفت: «خدا برای اداره جهان تاس نمی‌ریزد». او تصور می‌کرد که متغیرهای پنهانی وجود دارد - یعنی آنچه هنوز باید فراتر از حجم، شتاب و گردش کشف می‌شد. اما آزمایش‌ها از این ایده پشتیبانی نمی‌کردند. هیچکس نمی‌تواند تکذیب کند که جهانی وجود دارد که ادراک ما را در هم می‌ریزد - ما نمی‌توانیم همه‌چیز را راجع به جهانی که بی‌نهایت کوچک است بدانیم.

وسواس خلاقیت پرثمر

در پروسه متدهای علمی، هنوز هم مراحلی را داریم که کاملا واقع‌بینانه نیستند. همین باعث مفهوم‌سازی برای یک تئوری می شود و اینشتین هم با آزمایش‌های ذهنی‌اش یک مثال معروف برای این موضوع خلق کرد. او گفت «خلاقیت مهم‌تر از دانش است». کاملا درست است، یک فیزیک‌دان باید وقتی به به مشاهداتی نگه می‌کند که با یکدیگر همخوانی ندارند، قوانینی بنیادین را متصور شود. گاهی از اوقات، چندین مدل تئوری مختلف برای توضیح یک پدیده با یکدیگر رقابت می‌کنند و تنها این زمان است که منطق بار دیگر پیروز می‌شود.

به این شکل، بهبود ایده‌ها بعد از مرحله‌ای به نام شهود اتفاق می‌افتد. این نوعی پرش به درون دانشی است که پا را فراتر از منطق محض می‌گذارد. مرز میان حقیقت‌گرایی و ذهن‌گرایی دیگر آنقدرها پررنگ نیست. تفکرات از نورون‌هایی ساخته می‌شوند که خود تحت تاثیر تکانه‌های الکترومغناطیسی هستند و برخی از این نورون‌ها به صورت خاص پرثمر هستند، گویی که یک اتصال کوتاه میان سلول‌ها برقرار می‌شود و شانس ما دقیقا به همین اتصالات وابسته است.

اما این «گیاهان پرثمر» روح انسان، برای همه به شکلی یکسان کار نمی‌کند: مغز اینشتین فرمول E=mc² را ساخت و فردوسی استعاره‌هایی سرود که همه را به تحسین وا می‌دارد. ثمری که راجع به آن صحبت می‌کنیم کاملا تصادفی است، اما این تصادفی بودن در قید و بند تجارب، فرهنگ و دانش هر شخص است.

مزایای تصادفی بودن

نباید برای هیچکس جای تعجب داشته باشد که واقعیتی دیگر داریم که هنوز اطلاعات کافی راجع به آن به دست نیاورده‌ایم. بدون تصادفی بودن، این تنها غرایز و عادات است که ما را به پیش می‌رساند، هرچیزی که باعث شود قابل پیش‌بینی شویم. هرکاری که انجام می‌دهیم به شکلی تقریبا انحصاری محدود به همین لایه ابتدایی از واقعیت شده و نگرانی‌های رایج و وظایف اجباری خودش را به وجود می‌آورد. اما یک لایه دیگر از واقعیت هم داریم که تصادفی بودن شکلی آشکارتر در آن دارد.

اینشتین مثالی برجسته از یک روح آزاد و خلاق است: با این همه او جهت‌گیری‌های خودش را داشت. «نخستین اشتباه» او می‌تواند این باشد که گفت: «به وجود آمدن جهان را باور نمی‌کنم». اما مشاهداتش به او اثبات کردند که در اشتباه است. جمله او درباره تاس ریختن خدا در عمل به این معناست که «اعتقادی به شانس ندارم». اما مکانیک کوانتوم شامل نوعی تصادفی بودن اجباری است. اینشتین در پذیرش ایده‌ها کله‌شق بود. از نظر او، ذهن انسان باید قادر به دانستن هرآنچه در جهان می‌گذرد باشد. هایزنبرگ اما با فروتنی خودش به ما یاد می‌دهد که فیزیک محدود به تشریح واکنش طبیعت به شرایطی خاص است.

تئوری کوانتوم نشان می‌دهد که درک کامل همه‌چیز جزو گزینه‌هایمان نیست. اما در عوض تصادفی بودنی را برایمان به ارمغان می‌آورد که همانقدر که خطرناک و ناامیدکننده است، مزیت هم دارد.

اینشتین یک فیزیک‌دان افسانه‌ای است و مثالی بی‌نقص از یک انسان خلاق. به همین خاطر عدم پذیرش اتفاقی بودن از سوی او نوعی پارادوکس به وجود آورد، چون تصادفی بودن همان چیزیست که باعث به ثمر نشستن پروسه‌های خلاق می‌شود، هم در هنر و هم در علم.