هنر فیزیک !!!

رياضيات مورد کاربرد در فيزيک موجود جنبه­ها و چشم­اندازهايی از جهان فيزيکی را در مقابل ما ترسيم می­کند که آنها را ممکن می­داند تا واجب. اين جنبه­ها شامل مقادير ثابت­ها در فيزيک ذرات بنيادی، ضرايب روابط و قوانين فيزيکی و شرايط اوليه در مدل نسبيتی جهان می­باشد. اين تصاوير می­توانند با متغيرهای فيزيکی مرتبط شوند. مطالعات در اين زمينه مشخص ساخته که وجود حيات بطور حساسی وابسته به اين پارامترهای فيزيکی است. اگر جهان برای اين پارامترها مقاديری داشته باشد (يا طوری بتوان آنها را تصور کرد) که اندکی از مقادير موجود در جهان ما متفاوت باشد آنگاه آن جهان از داشتن حيات محروم خواهد شد.

اصل انسان­شناختی کيهان­شناسی ضعيف، اين فرضيه را مطرح می­کرد که مجموعه­ای از کيهان­ها با مقادير مختلف پارامترهای فيزيکی می­توانند وجود داشته باشند. اين اصل پيشنهاد می­کند که برخی از اين جهان­ها دارای ترکيبی از مقادير پارامترهای فيزيکی هستند که امکان وجود حيات موجودات هوشمند را مهيا می­کند.

در مقابل اين اصل، لی اسمولينِ فيزيک - رياضيدان فرضيه­ای را با عنوان انتخاب طبيعی کيهان­شناسانه مطرح می­کند. او ادعا می­کند که معرفی نسبت نظريه انتخاب طبيعی و کيهان­شناسی می­تواند هستی کيهان ما را که در آن زندگی برقرار است تبيين کند. اسمولين مدعی است که جهان­های مورد نظر دو نوع کلی است در مقابل جهان­هايی که در اصل انسان­شناختی ضعيف مطرح است و اسمولين آنها را جهان­های خاص و جزئی می­داند.

2- فرضيه انتخاب طبيعی(1)

نظريه انتخاب طبيعی بوسيله مجموعه­ای از شرايط که معادل با اصول موضوعه در سيستم­های رياضياتی هستند تبيين و تعريف می­شود. اگر مجموعه­ای از موجودات بوسيله انتخاب طبيعی توجيه شوند، قطعاً اين موجودات شرايط انتخاب طبيعی را برآورده ساخته­اند. صرف­نظر از اينکه اين موجودات چه هستند، زيست­شناسی تکاملی که بوسيله داروين مطرح شد تنها يک حالت خاص از انتخاب طبيعی است.

جان بارو(2) ادعا می­کند که در انتخاب طبيعی داروينی سه شرط و عامل مطرح هستند:

1. وجود تغييرات در ميان اعضای يک مجموعه (در ساختار، رفتار يا کارکرد)

2. علاقه­مندی به بقا يا توليد مثل در ميان موجودات

3. توارث؛ تغييرات در صفات يک گونه يا خانواده که در تنازع برای بقا نقش داشته­اند به افراد آن گونه به ارث می­رسد.

بايد به خاطر داشت که ذيل اين شرايط ديگر تکامل يک انتخاب نيست. اما گوردن مک کيب(3) تنها به اين سه شرط رضايت نمی­دهد و شرايط بيشتری را بعنوان شرايط لازم و کافی برای تحقق انتخاب طبيعی مطرح می­نمايد:

1. موجودات صفاتی را دارا هستند که از يک عضو به عضو ديگر يک مجموعه تغيير می­کند.

2. تمام موجودات يک مجموعه عمر محدودی دارند.

3. موجودات زنده به مرور زمان به وجود می­آيند.

4. موجودات جديد از موجودات موجود در هر مجموعه بوجود می­آيند. به عبارتی ديگر هر موجود جديد لااقل در ذيل يک خانواده در مجموعه خود قرار می­گيرد.

5. مقادير پارامترهای ويژه لااقل در توليدمثل به ارث می­رسند.

6. در توليدمثل ما شاهد برخی جهش­ها هستيم. اين حالت که مقادير پارامترهای خاص معمولاً از خانواده­ها به فرزند، به طور کامل، منتقل نمی­شود.

7. متوسط زمان زنده ماندن موجودات از نوع x ، تابع x می­باشد.

البته برخی هماهنگی با محيط را نيز به عنوان پارامتری برای تحقق انتخاب طبيعی در نظر می­گيرند. درحالی که در واقع هماهنگی با محيط جزئی ضروری از نظريه انتخاب طبيعی نيست. در زيست­شناسی تکاملی، محيطی که گونه­ها در آن هستند مشخص می­کند که کداميک از مشخصه­های گونه­ها نرخ زايش(4)و طول زندگی(5)را افزايش می­دهد.

3) فرضيه کيهان­شناسی تکاملی اسمولين

لی اسمولين(6) در کتاب خود با عنوان «زندگی در کيهان» فرضيه کيهان­شناسی تکاملی را بر مبنای نظريه انتخاب طبيعی مطرح می­کند. در فرضيه اسمولين مجموعه­ای از جهان­ها وجود دارد که مقادير پارامترهای فيزيکی مثل سرعت نور، جرم و... مشخصه­های تغييرپذير اين جهان­ها هستند. مقادير پارامترهای فيزيکی در هر يک از اين جهان­ها ثابت نگه داشته شده است. اما می­تواند از يک جهان ممکن به جهان ديگر تغيير نمايد.

اين تبيين ناظر به شرط 1 از فصل دوم، از شرايط تحقق انتخاب طبيعی، می­باشد.

در نظريه اسمولين انواعی اصلی از جهان وجود دارند که در توليدمثل فعال­اند و نقش دارند. او معتقد است که در اين جهان­ها آنجا که سياه­چاله(7) ها شکل می­گيرند، جهان­های نوپا(8) (جهان­های کودک) در نزديکی افق آن سياه­چاله خلق می­شوند. اين ادعای اسمولين را می­توان برگرفته از شرايط 4 و 5 دانست که مک کيب مطرح ساخته بود. اسمولين بر اين باور است که توليدمثلی که در جهان­های ممکن اتفاق می­افتد همراه ارث بردن صفات است. جهان­های نو همان مقادير پارامترهای فيزيکی­ای را که خانواده­شان دارا می­باشند به ارث می­برند. او همچنين می­افزايد که تغييرات تصادفی کوچک می­تواند در مقادير پارامترهای فيزيکی اتفاق بيفتد و اين مسئله موجب می­شود که توليدمثل به طور کامل اتفاق نيفتد. طول حيات يک جهان، در فرضيه اسمولين، بوسيله مقادير پارامترهای فيزيکی مشخص می­شود. تعداد سياه­چاله­های موجود در يک جهان بوسيله همين پارامترها مشخص می­شود.

بنابراين مقادير پارامترهای فيزيکی يک جهان تعداد بچه­هايي که در آن جهان متولد می­شوند را نشان می­دهد. از آنجا که مقادير اين پارامترها، اکثراً، بوسيله جهان­های تازه متولد شده به ارث برده می­شود نرخ زايش يک نوع جهان با مقادير پارامترهای خودش مشخص می­شود. بنا بر نظر اسمولين مقادير آن پارامترهايي که توليد سياه­چاله­ها را افزايش می­دهد همان­هايي هستند که ادامه حيات آن جهان را ممکن و مجاز می­سازند. اسمولين در فرضيه خود از زمان حيات چشم­پوشی می­کند و فرض می­نمايد آن نوع جهانی که بيشترين نرخ زايش را داشته باشد به عنوان جهان مسلط و باقی خواهد ماند.

4. اشکالات و انتقادات فرضيه اسمولين

شکل اصلی ايده اسمولين اين است که مجموعه موجوداتی که شرايط لازم را برای انتخاب طبيعی تأمين می­سازد يک مجموعه بسيار خاص، علي­رغم ادعای خودش، است. بسياری از مجموعه­ها يا جمعيت­های متشکل از موجودات هستند که بوسيله انتخاب طبيعی تکامل نمی­يابند. اسمولين جواب نمی­دهد که چرا مجموعه جهان­ها بايد از آن نوع خاص باشد. فرضيه اسمولين گونه بسيار خاصی از مجموعه جهان را در بر می­گيرد نه يک نوع فراگيری از آنها را. وقتی که ما از زندگی در يک مجموعه جهان خاص که بوسيله انتخاب طبيعی تکامل می­يابد و در آن جهان مقادير پارامترهايی که خلق جهان­های نوپا را افزايش می­دهد، همان پارامترهايي هستند که حيات را ممکن می­سازند صحبت می­کنيم، از اين سخن اين نکته که يک جهان ممکن يک «نوع جهان» است بر نمی­آيد.

برای خلق جهان­های نوپا سه حالت بيشتر نمی­توان تصور کرد؛ يا لازم است يا ممکن است يا غيرممکن.

يعنی از سه حالت خارج نيست که يک جهان، جهان­هايي نو همراه با ارث رسيدن مقادير پارامترهای فيزيکی، هرچند با تغييرات کوچک و جهش­های تصادفی، بيافريند. اگر خلق جهان ضروری و واجب باشد هر مجموعه­ای از جهان­ها بايد بوسيله انتخاب طبيعی تکامل يابد. اگر غيرممکن است پس هيچ مجموعه از جهان­های مطرح بوسيله انتخاب طبيعی تکامل نمی­يابد و اگر ممکن است آنگاه برخی جهان­ها هستند که بوسيله انتخاب طبيعی تکامل يافته­اند و برخی ديگر اين گونه نيستند. در سناريوی اسمولين به نظر می­رسد که زايش جهان­های نوپا از جهان­های مادر، امری ممکن تلقی شده است. اين در حالی است که اسمولين در کتاب خود، زندگی در کيهان، سعی دارد که نشان دهد مجموعه جهان­ها ضرورتاً بوسيله انتخاب طبيعی تکامل می­يابند.

اسمولين فرض می­کند که خلق جهان­های نوپا يا از مرکز سياه­چاله­ها اتفاق افتاده يا در لحظه مهگرنگ(9) که دوباره جهان متلاشی می­شود (جهان­های باز) ، اتفاق افتاده است.

اينکه خواه سياه­چاله­ها شکل گرفته باشند يا نه و اينکه خواه جهان دوباره متلاشی شود، بوسيله پارامترهای فيزيکی مشخص و معين می­شود. اسمولين می­پذيرد جهانی که برای هميشه منبسط می­شود (1- = K) بدون آنکه در آن سياه­چاله­ای شکل بگيرد نمی­تواند هيچ جهان نوپايي را خلق کند. اين مسئله­ايست که اسمولين بايد در برابر آن پاسخ بهتری داشته باشد. چرا که اگر جهان­هايي وجود داشته باشند که توليدمثل نکنند، پس در مجموعه­هايي که اين نوع جهان­ها تشکيل شده­اند نيز، توليدمثل اتفاق نمی­افتد و در نتيجه مجموعه­ای از جهان­ها موجود است که بوسيله انتخاب طبيعی تکامل نيافته و در بر نيامده است.

مسئله و انتقاد ديگر به اسمولين درباره وضعيت آنتولوژيک جهان­هايي است که بوسيله انتخاب طبيعی تکامل می­يابند. اسمولين به طور ضمنی می­پذيرد که وضعيت هستی­شناسانه يک جهان بايد به وضعيت هستی­شناسانه جهان ما نزديک باشد.

اسمولين فرض می­کند که در داخل يک مجموعه از جهان انواع ساده مشابهی از اشياء وجود دارند. گرچه او پيشنهاد می­کند که مقادير پارامترهای فيزيکی از يک جهان به جهان ديگر تغيير می­کند، با اين حال فرض می­کند که پارامترهای فيزيکی مشابه در همه جهان­ها يافت می­شوند. هستی­شناسی يک جهان قطعاً از هستی­شناسی جهان ما که شامل انواع مختلفی از موجودات و صفات است، متفاوت می­باشد. اگر در آن جهان چيزی مانند نور (فوتون) نباشد بنابراين چيزی به عنوان سرعت نور، به عنوان يک پارامتر فيزيکی، وجود نخواهد داشت. اگر در آن جهان چيزی به عنوان الکترون وجود ندارد پس مطمئناً چيزی به عنوان بار الکتريکی نيز وجود نخواهد داشت. به نظر اسمولين مقايسه پارامترهای دو جهان متفاوت غيرممکن است. چرا که پارامترها مربوط به انواع مختلفی از اشيا هستند. شايد در اينجا اسمولين تحت تأثير مقوله بخش ناپذيری پاراديم­های کوهن اين مقايسه را غيرممکن می­داند در حاليکه طبق نظر خود او جهان­های نوپا مقادير پارامترهای فيزيکی جهان مولد خود را به ارث برده­اند و اين مستقل از وضعيت هستی­شناسانه آنهاست.

اسمولين اضافه می­نمايد که به تعبيری ديگر چيزی به عنوان پارامتر در جهان­هايي با هستی­شناسی متفاوت وجود نداشته باشد. يک جهان با يک وضعيت هستی­شناسی می­تواند جهان ديگری را با وضعيت هستی­شناسی متفاوتی بوجود آورد. اين حالت که ديگر مسأله وراثت مقادير پارامترها بی­معنی می­شود. در حاليکه وراثت از اجزا و شروط اصلی انتخاب طبيعی است. اگر اينگونه باشد تغييرات آنتولوژيک موجب خواهد شد که مجموعه جهان مطابق انتخاب طبيعی تکامل نيابد. بنا بر آنچه گفته شد شرايطی می­تواند پيش آيد که در آنها فرضيه انتخاب طبيعی برای جهان­های متصور اتفاق نيفتد:

1. شايد که مقادير پارامترهای فيزيکی در مجموعه­ای متغير باشد در حاليکه جهانی توليد نشود.

2. شايد که توليدمثل برای جهان باشد و اتفاق بيفتد اما مقادير پارامترهای فيزيکی در مجموعه متغير نباشد.

3. شايد که مقادير پارامترهای فيزيکی در مجموعه متغير باشد و توليدمثل هم داشته باشيم اما تعداد جهان­های نوپايي که خانواده آنها را خلق کرده و مدت زمان حيات آنها مستقل از مقادير پارامتر باشد.

4. ممکن است که در يک مجموعه هم مقادير پارامترها متغير باشد و هم توليدمثل داشته باشيم و علاوه بر آن تعداد جهان­های نوپا نيز بوسيله پارامترهای فيزيکی خانواده­شان مشخص شود اما توارث در توليدمثل در کار نباشد.

5. اين امکان وجود دارد که همه شرايط گفته شده لازم برای تحقق انتخاب طبيعی روی دهد اما با جهشی در توليدمثل روبرو نشويم. در اين جا نيز انتخاب طبيعی محقق نمی­شود.

در تمام اين حالات ممکن، تحقق انتخاب طبيعی مورد ترديد است. پس همان طور که اشاره شد مدل اسمولين اگر واقعيت داشته باشد در شرايط خاص اين امکان وقوع را پيدا کرده و مدلی فراگير و عمومی نيست.

در انتقاد مصداقی فرضيه اسمولين می­توان به مورد نقض زايش و پايائی مجموعه جهان ستاره­ها اشاره کرد. می­دانيم که جرم و ترکيب شيميائی ستاره­ها در حال تغيير است و اين دو مشخصه­هايي هستند که عمر و مدت زمان حيات ستاره­ها را مشخص می­کند. ستاره­ای که جرم کمتر داشته باشد دارای طول حيات بيشتر است. ستاره­های جديد نيز در تولدشان از مکانيزم انتخاب طبيعی تبعيت نمی­کنند. ستاره­ها از ابرهای ملکولی غول­پيکر که از فضای بين ستاره­ای(10) هستند شکل می­گيرند. در نتيجه جرم (بعنوان يک پارامتر فيزيکی) ستاره­های جديد «به ارث رسيده» نيست و علاوه بر آن زمان حيات هر ستاره­ای نيز محدود است. نرخ زايش ستاره­ها با اجرام و ترکيب­های شيميايي متفاوت نيز تقريباً يکسان است. بنابراين نرخ حيات مستقل از پارامترهای فيزيکی و تعداد آنهاست. اين در حالی است که ستاره­های با جرم کمتر و طول حيات بيشتر به عنوان مجموعه­های غالب در کهکشانه­ها هستند.

مراجع و منابع:

1) L. Smolin, The Life of the cosmos, weidenfeld and Micolson, London, 1997

2) G. Mc.Cabe, A Critique of Cosmological Maturd Selection, pitt's Journal of Philosophy, March 2004

3) Jesus Mosterin, Anthropic Explanations in Cosmology, Moder Physics Letter, 1998, P 1659-1602

4) هادی صمدی، مروری بر فلسفه زيست¬شناسی، فصلنامه ذهن. زمستان 83 .

پی نوشت:

Natural selection .1

2 . John Barrow

3 . Gordon Mc.Cabe 

4 . birthrate

5 . Lifetime

6 . Lee Smolin

7 . black hole

8 . child universe

9 . Big Crunch

10 . Intersteller