هملت(در اثر شکسپیر) گفت: “من میتوانم خودم را در یک پوست گردو محصور کنم و خودم را پادشاه فضای(space) لایتناهی به حساب آورم”. فکر می‌کنم منظور او این بود که اگرچه ما انسان‌ها از نظر فیزیکی بسیار محدود هستیم، که به‌ویژه در مورد خودم صادق است،اما  ذهن ما آزاد است تا کل جهان را کاوش کند، و شجاعانه به جایی برویم که حتی Star Trek از قدم زدن در آن می‌ترسد. آیا جهان در واقع بی نهایت و لایتناهی است یا فقط بسیار بزرگ؟ آیا آغازی داشته است؟ آیا برای همیشه ادامه خواهد داشت یا فقط برای مدتی طولانی؟ چگونه ذهن محدود ما می تواند جهان(universe) لایتناهی را درک کند؟ آیا حتی تلاشها از جانب ما در این رابطه، خودبزرگ بینی نیست؟

با قبول خطر ادچار شدن به سرنوشت پرومتئوس(Prometheus) ، که آتش را از خدایان باستانی برای استفاده انسان دزدید، من معتقدم که می توانیم و باید تلاش کنیم تا جهان را درک کنیم. مجازات پرومتئوس این بود که تا ابد به صخره ای زنجیر شده بود، اگرچه خوشبختانه سرانجام توسط هرکول آزاد شد. ما تاکنون به پیشرفت قابل توجهی در درک کیهان(cosmos) رسیده ایم. ما هنوز تصویر کاملی نداریم. من دوست دارم فکر کنم ممکن است از این تصویر کامل زیاد دور نیستیم.

از نظر مردم بوشونگو(Boshongo) در آفریقای مرکزی، در آغاز فقط تاریکی، آب و خدای بزرگ – بومبا – وجود داشت. یک روز بومبا، بخاطر درد معده، خورشید را استفراغ کرد. خورشید مقداری از آب را خشک کرد و خشکی را ترک کرد. بومبا که هنوز درد داشت، ماه، ستارگان و سپس چند حیوان را استفراغ کرد – پلنگ، تمساح، لاک پشت و بالاخره انسان.

این افسانه‌ها در مورد خلقت، مانند بسیاری دیگر از روایات اساطیری، سعی می‌کنند به سؤالاتی که همه ما می‌پرسیم پاسخ دهند. ما چرا اینجاییم؟ ما از کجا آمده ایم؟ پاسخی که به طور کلی داده شد این بود که انسان‌ها منشأ نسبتاً جدیدی دارند، زیرا باید واضح باشد که نژاد بشر دانش و تکنولوژی خود را توسعه میدهد. بنابراین منشا انسان نمی‌تواند از مدتی طولانی شروع شده باشد وگرنه در زمینه های مورد اشاره خیلی بیشتر پیشرفت می‌کرد. به عنوان مثال، به اعتقاد اسقف آشر(Ussher )، اولین کتاب مقدس موسی، آغاز زمان(آفرینش) را روز ۲۲ اکتبر سال ۴۰۰۴ قبل از میلاد و در ساعت ۶ بعد از ظهر ذکر کرده است. از سوی دیگر، محیط فیزیکی اطراف، مانند کوه ها و رودخانه ها، برخلاف زندگی انسان، بسیار کم تغییر می کنند. بنابراین تصور می‌شد که آنها یک پیش‌زمینه ثابت هستند که یا برای همیشه به عنوان یک منظره خالی وجود داشته‌اند،و  یا همزمان با انسان‌ها خلق شده‌اند.

با این حال، همه از این ایده که جهان آغازی دارد راضی نبودند. برای مثال، ارسطو، مشهورترین فیلسوف یونانی، معتقد بود که جهان همواره و همیشه وجود داشته است. چیزی ابدی بسیار کامل تر از چیزی است که خلق شده است. او استدلال کرد که اگر سیل و یا دیگر مصیبتهای طبیعت دلیلی بر فلسفه خلقت و از آنجا پیشرفت است، اینها که مکرراً تمدن را به مکان اولیه  بازگردانده اند. انگیزه اعتقاد به جهان(universe) ابدی، اشتیاق به انکار دخالت نیروی الهی برای ایجاد یونیورس و راه اندازی آن بود. برعکس، کسانی که معتقد بودند جهان آغازی دارد، از آن به عنوان استدلالی برای وجود خدا به عنوان اولین علت یا محرک اولیه جهان استفاده کردند.

اگر کسی معتقد بود که جهان آغازی دارد، سؤالات مهمی مطرح میشوند: «قبل از آغاز چه اتفاقی افتاد؟ خدا قبل از اینکه دنیا را بسازد چه می کرد؟ آیا او جهنم را برای افرادی که چنین سؤالاتی می پرسیدند آماده می کرد؟» امانوئل کانت، فیلسوف آلمانی، با این معضل روبرو بود که آیا جهان یا یونیورس آغازی داشته است؟. او احساس می کرد که در هر دو حالت، تضادهای منطقی وجود دارد. اگر جهان آغازی داشت، چرا قبل از شروع آن، بی نهایت در انتظار نگهداشته شد؟ و کانت این را “تز” نام گذاشت. از سوی دیگر، اگر جهان برای همیشه وجود داشته است، چرا بی نهایت طول کشیده تا به مرحله کنونی برسد؟ او این را “آنتی تز” نامید. هم تز وهم آنتی تز به نظر کانت وبه نظر اکثر قریب به اتفاق دیگران از این نظریه سرچشمه میگرفت که آنان معتقد بودند که زمان مطلق است. یعنی مستقل از اینکه کائنات و عالم و یونیورسی وجود داشته باشد یا نداشته باشد، زمان از گذشته نامحدود به آینده لایتناهی متناهی رفته است.

این تصوی است که هنوز هم در ذهن بسیاری از دانشمندان امروزی وجود دارد. اما، در سال ۱۹۱۵ اینشتین نظریه انقلابی نسبیت عام خود را معرفی کرد. طبق آن نظریه، مکان و زمان دیگر مطلق نبودند، دیگر پس‌زمینه ثابتی برای رویدادها نبودند. در عوض، آنها کمیت های دینامیکی بودند که توسط ماده و انرژی موجود در جهان و یونیورس شکل می گرفتند. آنها فقط در داخل کیهان تعریف شده بودند، بنابراین صحبت از زمانی قبل از شروع جهان بی معنی بود. این مانند این بود که در قطب جنوب به دنبال یک نقطه به عنوان نقطه جنوبی باشید. چنین نقطه ای غیر قابل تعریف است.

اگرچه نظریه انیشتین زمان و مکان یا فضا(space) را با هم متحد می کند، اما چیز زیادی در مورد خود فضا به ما نمی گوید. چیزی که در مورد فضا بدیهی به نظر می رسد این است که ادامه دارد و همیشه ادامه می یابد. ما انتظار نداریم که جهان به یک دیوار آجری ختم شود، اگرچه هیچ دلیل منطقی وجود ندارد که چرا که نه. اما ابزارهای مدرنی مانند تلسکوپ فضایی هابل (Hubble ) به ما امکان می دهد که در اعماق فضا جستجو و تحقیق کنیم. آنچه ما می بینیم میلیاردها و میلیاردها کهکشان با اشکال و اندازه های مختلف است. کهکشان های بیضوی غول پیکر و کهکشان های مارپیچی مانند کهکشان “راه شیری”ما وجود دارند. هر کهکشان دارای میلیاردها و میلیاردها ستاره است که بسیاری از آنها سیاراتی در اطراف خود دارند. کهکشان خودمان جلو دید ما را در جهات خاصی بلوکه میکند، اما صرفنظر از این، کهکشان‌ها، با درجاتی از فشردگی و حفره‌های خود، تقریباً به طور یکنواخت در سراسر فضا پخش شده‌اند. به نظر می رسد که چگالی کهکشان ها در فواصل بسیار زیاد کاهش می یابد، اما به نظر می رسد این به این دلیل است که آنها بسیار دور و کم نور هستند که ما نمی توانیم آنها را تشخیص دهیم. تا آنجا که ما می توانیم بگوییم، جهان همواره و مدام در فضا ادامه دارد،مهم نیست که چقدر پیش می رود.

اگرچه به نظر می رسد جهان(یونیورس) در هر موقعیتی در فضا تقریباً یکسان است، اما قطعاً در زمان تغییر می کند. این مساله تا اوایل قرن گذشته شناخته نشد. تا آن زمان، تصور می شد که جهان اساساً در زمان ثابت است. امکان داشت که یونیورس برای مدت بسیار طولانی وجود داشته باشد، اما در این صورت چنین به نظر می آمد که به نتایج بیهوده ای خواهند رسید. اگر ستارگان برای مدت لایتناهی از خود اشعه ساطع میکردند، یونیورس را تا زمانی که به دمای خودشان می رسید داغ می کردند. حتی در شب، کل آسمان(sky ) به روشنی خورشید خواهد بود، زیرا هر خط و مسیر امواج ساطع شده یا به یک ستاره دیگر و یا ابری از غبار ختم می شد که به اندازه ستارگان داغ شده بودند. بنابراین اینکه همه ما مشاهده کرده ایم که آسمان در شب تاریک است، بسیار مهم است. این نشان می دهد که جهان و یونیورس نمی تواند به آن حالتی که ما اکنون میبینیم برای همیشه وجود داشته باشد. باید در گذشته اتفاقی افتاده باشد تا ستاره‌ها در یک زمان معین روشن شوند. بنابراین نور ستاره های بسیار دور هنوز فرصت کافی برای رسیدن به ما ندارند. این توضیح می دهد که چرا آسمان(  sky) در شب از هر سو نمی درخشد.

اگر ستاره‌ها همواره و برای همیشه وجود داشته اند، چرا ناگهان چند میلیارد سال پیش روشن شدند؟ ساعتی که به آنها می گفت زمان درخشیدن است چه بود؟ این مساله فیلسوفانی مانند امانوئل کانت(Immanuel Kant) را متحیر کرد چون معتقد بودند جهان همواره و برای همیشه وجود داشته است. اما برای اکثر مردم این ایده با این باور سازگار بود که جهان و یونیورس به همین صورتی که اکنون وجود دارد، فقط چند هزار سال پیش خلق شده است. درست همانطور که اسقف آشر ادعا میکرد. با این حال، با مشاهدات تلسکوپ صد اینچی در کوه ویلسون(Mount Wilson) در دهه ۱۹۲۰، تردیدها در این ایده(خلقت) ظاهر شدند. در درجه اول، ادوین هابل(Edwin Hubble ) کشف کرد که بسیاری از تکه های کم سوی نور، که سحابی(nebulae) نامیده می شوند، در واقع کهکشان های دیگر هستند، مجموعه های عظیمی از ستارگان مانند خورشید ما، اما در فاصله بسیار زیاد. برای اینکه آن‌سحابی ها آنقدر کوچک و کم‌نور به نظر برسند، باید فاصله‌ها آنقدر زیاد باشد که نور آنها میلیون‌ها یا حتی میلیاردها سال طول می‌کشد تا به ما برسند. این نشان می دهد که آغاز جهان نمی تواند تنها چند هزار سال پیش باشد.

اما دومین کشف هابل حتی قابل توجه تر بود. هابل توانست با تجزیه و تحلیل نور سایر کهکشان ها، اندازه گیری کند که آیا آنها به سمت ما حرکت می کنند یا دورتر میشوند. در کمال تعجب او متوجه شد که تقریباً همه در حال دور شدن هستند. علاوه بر این، او متوجه شد که هر چه آنها از ما دورتر می شوند، سرعت شان هم  بیشتر میشود. به عبارت دیگر، جهان در حال انبساط است. کهکشان ها در حال دور شدن از همدیگر هستند.

کشف انبساط جهان یکی از انقلاب های بزرگ روشنگری قرن بیستم بود. کشفی کاملاً غافلگیرکننده بود و بحث منشأ جهان و یونیورس را تماما تغییر داد. اگر کهکشان ها از هم دور می شوند، باید در گذشته به هم نزدیکتر بوده باشند. با سرعتی که اکنون در باره  انبساط یونیورس داریم، می‌توانیم تخمین بزنیم که کهکشان ها باید در واقع در حدود ۱۰ تا ۱۵ میلیارد سال پیش، بسیار نزدیک به هم بوده باشند. بنابراین به نظر می رسد که یونیورس ممکن است در آن زمان شروع شده باشد، با همه چیز در یک نقطه از فضا(space).

اما بسیاری از دانشمندان از اینکه جهان آغازی داشته است، خوشحال نبودند، زیرا به نظر می رسید که برای آنها این به معنی فروپاشی علم فیزیک است. برای تعیین چگونگی آغاز جهان، ناچار بودند  وجود یک عامل بیرونی که با آسودگی خاطر میتوان خدا نامید،پیش فرض تحلیل خود قرار بدهند. بنابراین آنها نظریه هایی را ارائه کردند که در آن گرچه اکنون جهان و یونیورس در حال انبساط است، اما آغازی نداشته است.. یکی از اینها نظریه “حالت پایدار” بود که توسط هرمان باندی(Hermann Bondi )، توماس گلد(Thomas Gold) و فرد هویل(Fred Hoyle ) در سال ۱۹۴۸ ارائه شد.

در تئوری حالت پایدار، ایده این بود که با دور شدن کهکشان‌ها از همدیگر، کهکشان‌های جدید از ماده‌ای تشکیل می‌شوند که تصور میشد به طور مداوم در سراسر فضا ایجاد و خلق میشدند. در نتیجه طبق آن تئوری، یونیورس همیشه و همواره وجود داشته است و در همیشه یکسان به نظر می رسید. این ویژگی آخر دارای فضیلت بزرگی بود که یک پیش‌بینی مشخص بود که می‌توان آن را با تحقیقات آزمایش کرد. گروه نجوم رادیویی کمبریج، تحت رهبری مارتین رایل(Martin Ryle)، در اوایل دهه ۱۹۶۰ منابع ضعیف امواج رادیویی را مورد بررسی قرار داد. این امواج به طورآشکارا یکنواخت در سراسر آسمان(sky ) پخش شده اند، که نشان می دهد اکثر منابع آنها، خارج از کهکشان ما قرار دارند. هر اندازه منابع امواج رادیوئی ضعیف تر باشند، به طور متوسط ​​دورتر خواهند بود.

تئوری حالت پایدار رابطه ای بین تعداد منابع و نیروی آنها را پیش بینی کرد. اما تحقیقات، منابع کم نور بیشتری را نسبت به پیش بینی ها نشان داد که نشان دهنده این بود که تراکم و فشردگی منابع در گذشته، بیشتر بوده است. این برخلاف فرض اصلی نظریه حالت پایدار بود که طبق آن همه چیز در زمان ثابت است. به این دلیل و دلایل دیگر، نظریه حالت پایدار کنار گذاشته شد.

تلاش دیگر برای اجتناب از اینکه یونیورس آغازی داشته است، این فرضیه بود که یک مرحله انقباض قبلی وجود داشته است، اما به دلیل دَوَران و بی نظمی های درونی، همه مواد به یک نقطه سقوط نمی کنند. در مقابل،  بخش‌های مختلف ماده یکدیگر را از دست می‌دهند و از هم جدا میشوند؛ و جهان و یونیورس دوباره با چگالی و فشردگی معین، انبساط می یابد. دو دانشمند روسی، اوگنی لیفشیتز(Evgeny Lifshitz) و ایزاک خلاتنیکوف(Isaak Khalatnikov)، در واقع ادعا کردند که ثابت کرده‌اند که یک انقباض کلی بدون تقارن دقیق، همیشه منجر به جهش می‌شود و چگالی محدود باقی می‌ماند. این نتیجه برای ماتریالیسم دیالکتیک مارکسیست-لنینیست بسیار مناسب بود، زیرا از پاسخ به پرسش‌های موهوم درباره خلقت جهان گریبان خود را خلاص میکردند. از این رو، برای دانشمندان اتحاد جماهیر شوروی به یک اصل اعتقادی تبدیل شد.

من تحقیقاتم را در مورد کیهان شناسی(cosmology) درست در زمانی شروع کردم که لیفشیتز و خلاتنیکوف نتیجه گیری خود را مبنی بر اینکه جهان آغازی نداشت منتشر کردند. متوجه شدم که آن استنتاج بسیار مهم بود، اما با استدلال هایی که لیفشیتز و خلاتنیکوف به کار برده بودند، قانع نشدم.

ما به این ایده عادت کرده‌ایم که رویدادها ناشی از رویدادهای قبلی هستند، که به نوبه خود ناشی از رویدادهای بازهم زودتر هستند. زنجیره ای از علیت وجود دارد که به گذشته بازمی گردد. اما فرض کنید این زنجیره حلقه شروعی داشته باشد، که فرضا اولین رویداد باشد. چه چیزی باعث آن اولین رویداد شد؟ این سوالی نبود که بسیاری از دانشمندان بخواهند به آن بپردازند. آنها سعی کردند از آن اجتناب کنند، یا مانند روس ها و نظریه پردازان حالت پایدار که ادعا می کردند که جهان آغازی نداشته است؛ یا با این ادعا که منشأ جهان در قلمرو علم نیست، بلکه متعلق به متافیزیک یا مذهب است. به نظر من، چنین مواضعی را نباید هیچ دانشمند واقعی اتخاذ کند. اگر قوانین علم در تحلیل آغاز جهان به حال تعلیق درآیند، آیا ممکن نیست که در زمان های دیگر نیز معتبر نباشند؟ یک قانون ، دیگر قانون نیست اگر فقط  بعضی اوقات صدق کند. من معتقدم که باید تلاش کنیم تا آغاز جهان را بر اساس علم درک کنیم. این ممکن است کاری فراتر از توان ما باشد، اما دستکم باید تلاش کنیم.

 

راجر پنروز(Roger Penrose) و من موفق شدیم قضایای هندسی را ثابت کنیم تااز آن طریق نشان دهیم اگر نظریه نسبیت عام انیشتین درست است و  در صورت برقراری شرایط، جهان باید آغازی داشته باشد. بحث کردن بوسیله یک قضیه ریاضی دشوار است، بنابراین در نهایت لیفشیتز و خلاتنیکوف پذیرفتند که جهان باید آغازی داشته باشد. اگرچه ایده آغاز جهان ممکن است چندان از زاویه ایده‌های کمونیستی خوش آیند نباشد، ایدئولوژی هرگز نتوانست در مقابل علم در فیزیک قرار گیرد. فیزیک برای بمب مورد نیاز بود و مهم بود که در این مورد کار کند. با این حال، ایدئولوژی شوروی با انکار حقیقت ژنتیک از پیشرفت در زیست شناسی جلوگیری کرد.

اگرچه قضایایی که راجر پنروز و من ثابت کردیم نشان داد که جهان باید آغازی داشته باشد، اما اطلاعات زیادی در مورد ماهیت آن آغاز ارائه نکردند. آن قضیه ها نشان دادند که جهان در یک انفجار بزرگ آغاز شد، یعنی نقطه ای که در آن کل جهان و هر چیزی که در آن بود با چگالی بی نهایت، در یک وحدانیت و یگانگی فضا-زمان، فشرده شده بود. در این مرحله نظریه نسبیت عام اینشتین کار نمیکند. بنابراین نمی توان از آن برای پیش بینی چگونگی آغاز جهان استفاده کرد. آنچه باقی مانده بود مبدأ جهان بود که انگار  ظاهراً خارج از قلمرو علم است.

شواهد بررسی شده که تأیید این ایده بود که جهان دارای یک شروع بسیار متراکم است، در اکتبر ۱۹۶۵، چند ماه پس از اولین نتیجه نظریه وحدانیت و یگانگی فضا – زمان من، با کشف پس‌زمینه ضعیفی از امواج مایکروویو در سراسر فضا(space)، به دست آمد. این مایکروویوها همان مایکروویوهای موجود در مایکروویو مورد استفاده ما هستند، اما قدرت بسیار کمتری دارند. آنها پیتزا را فقط تا منهای ۲۷۰.۴ درجه سانتیگراد (منهای ۵۱۸.۷۲ درجه فارنهایت) گرم می کنند، و برای آب کردن پیتزای یخ زدهمناسب نیست، چه برسد به پختن آن. شما در واقع می توانید این مایکروویوها را خودتان مشاهده کنید. کسانی از شما که تلویزیون های آنالوگ را به خاطر می آورند، تقریباً به طور قطع این امواج مایکروویو را مشاهده کرده اند. اگر تا به حال تلویزیون خود را روی یک کانال خالی تنظیم کنید، چند درصد از برفکی که روی صفحه می بینید ناشی از این پس زمینه مایکروویو است. تنها تفسیر معقول از این امواج پس زمینه این است که تشعشعی است که از حالت بسیار داغ و متراکم اولیه باقی مانده است. با انبساط یونیورس، تشعشعات به آن حد سرد میشوند که امروز ما فقط بقایای ضعیفی از آنها را مشاهده می کنیم.

اینکه جهان با یک وحدانیت و یگانگی فضا – زمان شروع شد، ایده ای نبود که من یا تعدادی دیگر از آن راضی باشیم. دلیل صادق نبودن نسبیت عام اینشتین در نزدیکی انفجار بزرگ، به این دلیل است که این نظریه، باصطلاح نظریه کلاسیک نامیده می شود. یعنی تلویحاً آنچه از منظر شعور عمومی بدیهی به نظر می‌رسد، فرض میشد که هر ذره دارای موقعیتی کاملاً مشخص و سرعتی کاملاً مشخص است. در چنین نظریه به اصطلاح کلاسیک، اگر موقعیت و سرعت همه ذرات جهان را در یک زمان بدانیم، می‌توان محاسبه کرد که در هر زمان دیگری، در گذشته یا آینده، چه خواهند بود. با این حال، در اوایل قرن بیستم، دانشمندان دریافتند که نمی توانند دقیقاً محاسبه کنند که در فواصل بسیار کوتاه چه اتفاقی می افتد. فقط این نبود که آنها به نظریه های بهتری نیاز داشتند. به نظر می رسد سطح مشخصی از تصادفی یا نامُتعینی در طبیعت وجود دارد که هر چقدر هم که تئوری های ما خوب باشد نمی توان آن حالات را نادیده گرفت. می توان آن را در اصل عدم قطعیت که در سال ۱۹۲۷ توسط دانشمند آلمانی ورنر هایزنبرگ(Heisenberg Werner) مطرح شد خلاصه کرد. نمی توان هم موقعیت و هم سرعت یک ذره را به درستی پیش بینی کرد. هرچه موقعیت دقیق‌تر پیش‌بینی شود، می‌توانید سرعت را با دقت کمتری پیش‌بینی کنید و بالعکس.

انیشتین به شدت به این ایده که جهان شانسی و بطور تصادفی اداره می شود مخالفت کرد. ادراک او در این جمله خلاصه می شد که «خدا تاس بازی نمی کند». اما همه شواهد این است که خدا کاملاً قمارباز است. کیهان مانند یک کازینو غول‌پیکر است در هر موقعیتی که  تاس می‌ریزند یا چرخ‌هایی می‌چرخند. هر بار که تاس پرتاب می شود یا چرخ رولت می چرخد، صاحب کازینو در معرض خطر از دست دادن پول است. اما در تعداد زیادی از شرط‌بندی‌ها، شانس‌ها به طور میانگین پیش می‌آیند، و صاحب کازینو مطمئن می‌شود که میانگین شرط بندی ها به نفع اوست. به همین دلیل است که صاحبان کازینو بسیار ثروتمند هستند. تنها شانسی که در برابر صاحبان کازینوها دارید این است که تمام پول خود را روی تعداد کمی از گردش تاس ها و یا چرخش رولت، شرط بندی کنید.

در عالم(یونیورس) هم همینطور است. وقتی یونیورسیع بزرگ است، تعداد بسیار زیادی تاس ریخته می‌شود و نتایج به طور متوسط ​​به چیزی می‌رسد که می‌توان پیش‌بینی کرد. اما زمانی که جهان بسیار کوچک است، یعنی در نزدیکی انفجار بزرگ، تعداد چرخش تاس کم است و اصل عدم قطعیت بسیار اهمین پیدا میکند. بنابراین برای درک منشأ جهان، باید اصل عدم قطعیت را در نظریه نسبیت عام اینشتین ادغام کرد. این چالش بزرگی در فیزیک نظری حداقل در سی سال گذشته بوده است. ما هنوز آن را حل نکرده ایم، اما پیشرفت زیادی داشته ایم.

حال فرض کنید سعی می کنیم آینده را پیش بینی کنیم. از آنجایی که ما فقط ترکیبی از موقعیت و سرعت یک ذره را می دانیم، نمی توانیم پیش بینی دقیقی در مورد موقعیت و سرعت ذرات در آینده داشته باشیم. ما فقط می توانیم یک احتمال را به ترکیب خاصی از موقعیت ها و سرعت ها اختصاص دهیم. بنابراین احتمال خاصی برای آینده خاصی از جهان وجود دارد. اما حالا فرض کنید سعی می کنیم به همین شکل گذشته را درک کنیم.

به اتکاء ماهیت تحقیقاتی که اکنون می‌توانیم انجام دهیم، تنها کاری که می‌توانیم انجام دهیم این است که یک احتمال را به تاریخ خاصی از جهان(یونیورس) اختصاص دهیم. بنابراین جهان باید تاریخچه های ممکن زیادی داشته باشد که هر کدام احتمال خاص خود را دارند. تاریخچه ای از جهان وجود دارد که در آن انگلیس دوباره قهرمان جام جهانی می شود، هرچند که احتمال آن کم است. این ایده که جهان دارای تاریخچه های متعدد است، ممکن است مانند یک داستان علمی تخیلی به نظر برسد، اما اکنون به عنوان واقعیت علمی پذیرفته شده است.  این را مدیون ریچارد فاینمن(Richard Feynman) هستیم که در مؤسسه معتبر فناوری کالیفرنیا کار می کرد. رویکرد فاینمن برای درک چگونگی کارکرد چیزها این است که به هر تاریخ ممکن، احتمال خاصی اختصاص دهد و سپس از این ایده برای پیش‌بینی استفاده کند. این روش برای پیش بینی آینده بسیار خوب عمل می کند. بنابراین ما فرض می کنیم که برای بازبینی گذشته نیز کار می کند.

در مورد تاریخچه های متعدد عالم و یونیورس، دانشمندان اکنون در حال کار بر روی ترکیب نظریه نسبیت عام اینشتین و ایده فاینمن در یک نظریه واحد و کامل هستند که هر آنچه در جهان اتفاق می افتد را توضیح بدهد. این نظریه ما را قادر می سازد که اگر وضعیت یونیورس و جهان را در یک زمان بدانیم، چگونگی تکامل  آن را محاسبه کنیم. اما نظریه یکپارچه به خودی خود به ما نمی گوید که جهان چگونه آغاز شد، یا وضعیت اولیه آن چگونه بود. برای آن، ما به چیزی فراتر نیاز داریم. ما به چیزی نیاز داریم که به عنوان شرایط  حد ومرز شناخته می شود، چیزهایی که به ما می گویند در مرزها و حدود جهان، یعنی لبه های مکان و زمان چه اتفاقی می افتد. اما اگر این مرزها و حدود یونیورس فقط در یک نقطه عادی از مکان و زمان بود، می‌توانستیم از آن عبور کرده و قلمروی فراتر از آن را به عنوان بخشی از جهان ادعا کنیم. از سوی دیگر، اگر مرز و حدود کیهان( یونیورس) در یک لبه ناهموار و غیر عادی بود که در آن فضا یا زمان منقبض و یا تجزیه میشدند ، و چگالی و فشردگی  آن بی نهایت، تعیین شرایط مرزی قابل تصور، بسیار دشوار بود. بنابراین مشخص نیست که چه شرایط مرزی مورد نیاز است. به نظر می رسد هیچ مبنای منطقی برای انتخاب یک مجموعه از شرایط مرزی بر دیگری وجود ندارد.

با این حال، جیم هارتل(Jim Hartle ) از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا(Santa Barbara)، و من متوجه شدیم که احتمال سومی هم وجود دارد. شاید جهان هیچ  حدود ومرزهائی در مکان و زمان نداشته باشد. در نگاه اول، به نظر می رسد که این در تضاد مستقیم با قضایای هندسی است که قبلا به آنها اشاره کردم. آن قضایای هندسی نشان دادند که جهان باید آغازی داشته باشد،یعنی دارای مرزی در زمان باشد. با این حال، ریاضیدانان برای اینکه تکنیک های فاینمن را از نظر ریاضی به خوبی تعریف کنند، مفهومی به نام زمان خیالی را مطرح کردند. این زمان خیالی ربطی به زمان واقعی ای که ما تجربه می کنیم ندارد. این یک شگرد ریاضی برای انجام محاسبات است و جایگزین زمان واقعی ما می شود. ایده ما این بود که بگوییم در زمان خیالی حدود و مرزهائی وجود ندارند. این شگرد تلاش برای ابداع شرایط مرزی را از بین برد. ما این را طرح بدون مرز نامیدیم.

اگر طبق شرایط مرزی، جهان در زمان خیالی هیچ مرزی نداشته باشد، یونیورس فقط یک تاریخ واحد نخواهد داشت. تاریخ های زیادی در زمان خیالی وجود دارند که هر یک از آنها تاریخ یونیورس را در زمان واقعی تعیین می کند. بنابراین ما تاریخچه های بسیار زیاد برای جهان داریم. چه چیزی یک تاریخ خاص، یا مجموعه ای از تاریخ هایی را که ما در آن زندگی می کنیم، از مجموعه تمام تاریخ های ممکن دیگر را تعیین میکند؟

نکته‌ای که ما می‌توانیم به سرعت متوجه شویم این است که بسیاری از این تاریخچه‌های احتمالی جهان از طریق توالی تشکیل کهکشان‌ها و ستاره‌ها نمی‌گذرند، توالی و تسلسلی که برای تکامل و توسعه خود ما ضروری بود. ممکن است موجودات هوشمند بدون کهکشان ها و ستاره ها تکامل یابند، اما چنین فرضی بعید به نظر می رسد. بنابراین خود همین واقعیت که ما به عنوان موجوداتی وجود داریم که می توانیم این سوال را بپرسیم که “چرا جهان اینگونه است که هست؟” نشانه یک محدودیت برای تاریخی است که ما در آن زندگی می کنیم. این نشان می دهد که یکی از اقلیت تاریخ هایی برای ماست که تکامل و توسعه خود را در سیر انکشاف و توالی کهکشان ها و ستاره ها، نتیجه میگیریم. این مثال از آن چیزی است که اصل آنتروپیک نامیده می شود. اصل آنتروپیک می گوید که جهان باید کم و بیش آن گونه باشد که ما می بینیم، زیرا اگر متفاوت بود، کسی اینجا نبود که آن را مشاهده کند.

بسیاری از دانشمندان اصل آنتروپیک را دوست ندارند، زیرا به نظر می رسد چیزی بیش از تکان دادن دست نیست و قدرت پیش بینی زیادی ندارد. اما می‌توان به اصل آنتروپیک فرمول‌بندی دقیقی داد و به نظر می‌رسد که هنگام پرداختن به منشأ جهان ضروری است. نظریه M که بهترین کاندیدای ما برای یک نظریه منسسجم و کامل است، تعداد بسیار زیادی از تاریخچه های ممکن را برای جهان امکان پذیر می کند. بسیاری از این تاریخچه ها برای توسعه زندگی هوشمند نامناسب هستند. این تاریخچه ها یا خالی هستند، یا خیلی کوتاه مدت، یا خیلی انحنا دارند، و یا به شکل دیگری اشتباه هستند. با این حال، با توجه به ایده تاریخچه های متعدد ریچارد فاینمن، این تاریخ های خالی از سکنه ممکن است احتمال بسیار بالایی داشته باشند.

برای ما  واقعاً مهم نیست که چه تعداد تاریخ ممکن است وجود داشته باشد که شامل موجودات هوشمند نباشد. ما فقط به زیرمجموعه ای از تاریخ ها علاقه مندیم که در آنها زندگی هوشمندانه رشد می کند. این زندگی هوشمند لازم نیست حتما به چیزی شبیه به انسان باشد. مردان سبز کوچک[۱] نیز این کار را می کنند. در واقع، آنها ممکن است بهتر عمل کنند. نژاد بشر سابقه چندان خوبی از رفتار هوشمندانه ندارد.

به عنوان نمونه ای از  نقطه قدرت اصل آنتروپیک، تعداد جهت ها را در فضا(space ) در نظر بگیرید. این یک تجربه عمومی و مشترک ماست که ما در فضای سه بعدی زندگی می کنیم. یعنی می توانیم موقعیت یک نقطه در فضا را با سه عدد نشان دهیم. به عنوان مثال، طول، عرض و ارتفاع از سطح دریا. اما چرا فضا سه بعدی است؟ چرا مثل داستان های علمی تخیلی دو یا چهار یا چند بعد دیگر نیست؟ در واقع، در نظریه M فضا دارای ده بعد است (و همچنین نظریه ای که فضا دارای یک بعد زمان است)، اما تصور می شود که هفت جهت از ده جهت فضایی، چنان خمیده و پیچ خورده اند که بسیار کوچک به نظر میرسند، و سه بعد دیگر بزرگ و تقریباً مسطح باقی می مانند. شبیه به نی نوشیدنی است. سطح یک نی دو بعدی است. با این حال، یک بعد نی به شکل یک دایره کوچک پیچیده و خم شده است، به طوری که از دور نی مانند یک خط یک بعدی به نظر می رسد.

چرا ما در تاریخی زندگی نمی کنیم که در آن هشت بُعد  خم شده به حد بسیار کوچک به نظر ما نمیرسند، و تنها دو بُعد باقی می ماند که متوجه آن می شویم؟ یک حیوان دو بعدی برای هضم غذا کار سختی خواهد داشت. اگر مثل ما روده ای داشت که درست از وسط رد میشود، حیوان را دو نیمه می کرد.

در دو بُعد، و موجود بیچاره از هم می پاشد. بنابراین دو بُعد مسطح برای چیزی به پیچیدگی زندگی هوشمند کافی نیست. چیز خاصی در مورد سه بعد فضایی وجود دارد. در سه بعد، سیارات می توانند مدارهای ثابتی به دور ستاره ها داشته باشند. این نتیجه تبعیت گرانش(نیروی جاذبه) به نسبت عکس فاصله به توان ۲ است، که رابرت هوک(Robert Hooke) در سال ۱۶۶۵ آن قانون را کشف کرد و توسط آیزاک نیوتن تشریح و تکامل یافت. به جاذبه گرانشی دو جسم در یک فاصله خاص فکر کنید. اگر این فاصله دو برابر شود، نیروی جاذبه  بین آنها بر چهار تقسیم می شود. اگر فاصله سه برابر شود، نیروی جاذبه بر ۹، اگر چهار برابر شود، نیروی جاذبه بر شانزده تقسیم می شود و به همین ترتیب. این منجر به مدارهای ثابت سیاره ای می شود. حالا بیایید به چهار بعد فضا فکر کنیم. در آنجا گرانش(نیروی جاذبه) از قانون مکعب معکوس به نسبت فاصله ها تبعیت می کند. اگر فاصله بین دو جسم دو برابر شود، نیروی گرانش آنها بر هشت، سه برابر بر بیست و هفت و اگر چهار برابر شود، بر شصت و چهار تقسیم می شود. این تغییر وضعیت به قانون مکعب معکوس، سیارات را از داشتن مدارهای پایدار به دور خورشید خود باز می دارد. آن سیارات یا در خورشید خود سقوط میکنند و یا به تاریکی و سرمای بیرونی می گریزند. به همین سان، مدار الکترون ها در اتم ها پایدار نخواهد بود، بنابراین ماده آنطور که ما میشناسیمم وجود نخواهد داشت. بنابراین، اگرچه ایده تاریخچه‌های چندگانه هر تعداد بُعد تقریباً مسطح را مجاز می‌سازد، اما فقط تاریخ‌هایی با سه بعد مسطح میتواند حاوی موجودات هوشمند باشند. تنها در چنین تاریخ هایی این سوال مطرح می شود که “چرا فضا دارای سه بعد است؟”

یکی از ویژگی های قابل توجه جهانی( یونیورس) که مشاهده می کنیم مربوط به پس زمینه مایکروویو است که توسط  آرنو پنزیاس(Arno Penzias ) و رابرت ویلسون(Robert Wilson ) کشف شد. این اساساً یک بازمانده فسیلی از چگونگی جهان در دوران خیلی جوان آن است. این پس‌زمینه مستقل از جهتی که فرد به آن نگاه می‌کند تقریباً یکسان است. تفاوت ها از جهات مختلف تقریباً یک صد هزارم است. این تفاوت ها فوق العاده کوچک هستند که نیاز به توضیح دارند. توضیحی که عموماً در این مورد پذیرفته شده این است که در اوایل تاریخ جهان، دوره ای از انبساط بسیار سریع، با ضریب میلیارد میلیارد میلیارد را تجربه کرده است. این فرآیند به عنوان تورم شناخته می شود، چیزی که برای یونیورس  برعکس تورم قیمت ها که اغلب ما را به ستوه میآورند، خوب بود. اگر کل داستان این بوده است، تشعشع مایکروویو در همه جهات، در مجموع یکسان بود. پس این اختلافات و انحرافات کوچک از کجا آمده ند؟

من در اوایل سال ۱۹۸۲، رساله ای نوشتم که در آناین ایده را طرح کردم که آن تفاوت‌ها ناشی از نوسانات کوانتومی در طول دوره تورم مذکور است. نوسانات کوانتومی به عنوان یک نتیجه از اصل عدم قطعیت رخ می دهند. علاوه بر این، این نوسانات در واقع بذرهائی برای ساختن جهان  ( یونیورس) ما بودند: کهکشان ها، ستارگان و ما. این ایده اساساً همان مکانیسمی است که به اصطلاح “تابش هاوکینگ”، از افق سیاهچاله می‌آید، که من یک دهه قبل پیش‌بینی کرده بودم، با این تفاوت که اکنون از یک افق کیهانی می‌آید، یعنی سطحی که جهان را بین بخش‌هایی که می‌توانیم ببینیم تقسیم می‌کند و قسمت هایی که نمی توانیم مشاهده کنیم. ما در آن تابستان یک کارگاه آموزشی در کمبریج برگزار کردیم که همه بازیگران اصلی این رشته در آن حضور داشتند. در این جلسه، ما اکثر تصویر فعلی خود را از تورم مورد اشاره، از جمله مهمترین آنها یعنی نوسانات در فشردگی و چگالی، که باعث تشکیل کهکشان ها و به همین ترتیب وجود ما می شود، ارائه کردیم. افراد زیادی در رسیدن به پاسخ نهایی مشارکت داشتند. این، ده سال قبل از کشف نوسانات در مایکروویو توسط ماهواره COBE در سال ۱۹۹۳ بود، بنابراین نظریه و تئوری بسیار جلوتر از تجربه و آزمایش بود.

کیهان شناسی(Cosmology) ده سال بعد، در سال ۲۰۰۳، با اولین نتایج از ماهواره WMAP به یک علم دقیق تبدیل شد. WMAP نقشه شگفت انگیزی از دمای آسمان مایکروویو کیهانی تهیه کرد، تصویری از جهان در حدود یک صدم سن کنونی آن. بی نظمی هایی که می بینید توسط تورم مورد اشاره پیش بینی شده بودند که به این معنی است که برخی از مناطق یونیورس فشردگی و چگالی کمی بالاتر از مناطق دیگر داشتند. جاذبه گرانشی آن چگالی و فشردگی اضافی، انبساط آن ناحیه را کند می کند و در نهایت می تواند باعث فروپاشی آن و تشکیل کهکشان ها و ستاره ها شود. پس با دقت به نقشه آسمان مایکروویو نگاه کنید. این شالوده تمام ساختارهای جهان و یونیورس است. ما محصول نوسانات کوانتومی در کیهان(یونیورس) بسیار اولیه هستیم. خدا واقعا تاس بازی میکند.

امروزه ماهواره پلانک(Planck) با نقشه‌ای با وضوح بسیار بالاتر از یونیورس، جانشین ماهواره (WMAP ) شده است. پلانک به طور جدی تئوری های ما را به بوته  آزمایش می گذاردد و حتی ممکن است اثر امواج گرانشی پیش بینی شده توسط  نظریه تورم را تشخیص دهد. این گرانش کوانتومی است که در سراسر آسمان حک شده است.

ممکن است جهان های دیگری نیز وجود داشته باشند. نظریه M پیش‌بینی می‌کند که تعداد بسیا بزرگی از جهان‌ها از هیچ ایجاد شده‌اند که به همان اندازه بزرگ و متنوع، تاریخچه‌های مختلف دارند. هر یونیورس دارای تاریخچه‌های احتمالی و بسیاری از وضعیت های ممکن است، زیرا تا زمان حال و فراتر از آن در آینده این تغییرات ادامه می‌یابند. بسیاری از این حالات یونیورس های مختلف کاملاً متفاوت از جهان و یونیورسی هستند که ما مشاهده می کنیم.

هنوز امیدی وجود دارد که اولین شواهد تائید صحت تئوری M را که  در آزمایشهای شتاب دهنده ذرات LHC، یعنی برخورد دهنده بزرگ هادرون(Large Hadron Collider )، در سرن در ژنو انجام شد ببینیم. از نقطه نگرش نظریه M،آن آزمایش فقط انرژی های کم را بررسی می کند، اما ممکن است خوش شانس باشیم و سیگنال ضعیف تری از نظریه بنیادی، مانند ابرتقارن را ببینیم. من فکر می کنم که کشف بدیل ابر تقارن برای ذرات شناخته شده، درک ما از جهان را متحول خواهد کرد.

در سال ۲۰۱۲، کشف ذره هیگز[i] توسط LHC در سرن در ژنو اعلام شد. این اولین کشف یک ذره بنیادی جدید در قرن بیست و یکم بود. هنوز امیدی وجود دارد که LHC ابرتقارن را کشف کند. اما حتی اگر LHC هیچ ذره بنیادی جدیدی را کشف نکند، ابرتقارن ممکن است همچنان در نسل بعدی شتاب‌دهنده‌هایی که در حال حاضر در حال برنامه‌ریزی هستند، پیدا شود.

آغاز خود جهان دربیگ بنگ داغ، در واقع آزمایشگاه پرانرژی برای اکتحان نظریه M ، ودر عین حال آزمایش ایده‌های ما در مورد بلوک‌های سازنده فضا – زمان و ماده است. تئوری های مختلف اثاری متفاوت را در ساختار کنونی جهان به جا می گذارند، بنابراین داده های اخترفیزیکی می توانند سرنخ هایی در مورد اتحاد همه نیروهای طبیعت به ما بدهند. بنابراین ممکن است جهان های دیگری نیز وجود داشته باشند، اما متأسفانه ما هرگز قادر به کشف آنها نخواهیم بود.

ما چیزی در مورد منشاء جهان دیده ایم. اما این، دو سوال بزرگ باقی می گذارد. آیا جهان(یونیورس) به پایان می رسد؟ آیا جهان منحصر به فرد است؟

در این صورت محتمل ترین تاریخ آینده جهان چگونه خواهد بود؟ به نظر می رسد احتمالات مختلفی وجود دارند که با ظاهر شدن موجودات هوشمند سازگار است. آنها به مقدار ماده در جهان(یونیورس) بستگی دارند. اگر ماده بیش از یک مقدار بحرانی معین وجود داشته باشد، جاذبه گرانشی بین کهکشان‌ها باعث کاهش سرعت انبساط می‌شود.

در چنین حالتی کهکشان ها به سمت یکدیگر سقوط میکنند و همه در یک کروچیدگی عظیم( Big Crunch ) گرد هم می آیند. این پایان تاریخ جهان، در زمان واقعی خواهد بود. وقتی در خاور دور بودم، از من خواسته شد که به Big Crunch اشاره نکنم، زیرا ممکن بود بر بازار تأثیر بگذارد. اما بازارها سقوط کردند، بنابراین شاید داستان به نحویدرز کرده بود! در بریتانیا، مردم چندان نگران پایان احتمالی جهان در بیست میلیارد سال آینده نیستند. شما می توانید قبل از آن مقدار زیادی  بخورد،،بنوشید و شادباشید.

اگر چگالی و فشردگی یونیورس کمتر از مقدار بحرانی باشد، گرانش و جاذبه آنقدر ضعیف است که نمی‌تواند برای همیشه از دور شدن کهکشان‌ها جلوگیری کند. همه ستارگان خواهند سوخت و جهان خالی و خالی تر و سردتر و سردتر خواهد شد. بنابراین، دوباره، همه چیز به پایان خواهد رسید، اما به روشی کمتر دراماتیک. با این حال، ما چند میلیارد سال پیش رو داریم.

در این پاسخ سعی کرده ام چیزی از منشاء، آینده و ماهیت جهان خود را توضیح دهم. جهان در گذشته کوچک و متراکم بود و بنابراین کاملاً شبیه همان چیزی است که من با آن شروع کردم: پوست گردو. در این صورت، میشود خود را در این پوست محصور کنیم و خود را پادشاه فضای لایتناهی به حساب آوریم.

                              ————————————————————————–

قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟

طبق فرضیه “بدون مرز”،سوال در مورد  آنچه قبل از بیگ بنگ رخ داد، بی معنی است – مثل این است که سوال کنید جنوبِ، قطب جنوب چیست؟ – زیرا هیچ نشانه ای از زمان که به آن رجوع کنید،وجود ندارد. مفهوم زمان فقط در جهان(یونیورس) ما وجود دارد.

                                ——————————————————————————

 

من می خواهم کمی حدس و گمان خود را در مورد توسعه زندگی در جهان، و به ویژه در مورد توسعه زندگی هوشمند، طرح کنم که  بررسی توسعه نژاد بشر را هم در بر میگیرد. حتی اگر بسیاری از رفتارهای بشر در طول تاریخ بسیار احمقانه بوده و آن رفتارها هیچ کمکی به بقاء بشر نکرده باشند. دو سوالی که در مورد آن بحث خواهم کرد این است که “احتمال وجود حیات در جای دیگر یونیورس چقدر است؟” و “سیر محمتمل ادامه حیات در آینده چگونه خواهد بود؟”

این یک تجربه مشترک است که با گذشت زمان همه چیز بی‌نظم‌تر و آشفته‌تر می‌شود. این مشاهدات نیز قانون خاص خود را دارد، یعنی قانون مشهور به قانون دوم ترمودینامیک. این قانون می گوید که مقدار کل بی نظمی یا آنتروپی در یونیورس همیشه با گذشت زمان افزایش می یابد. با این حال، این قانون فقط به کل میزان بی نظمی اشاره می کند. نظم در یک جسم می تواند افزایش یابد مشروط بر اینکه میزان بی نظمی در محیط اطراف آن به میزان بیشتری افزایش یابد.

این چیزی است که در یک موجود زنده اتفاق می افتد. ما می توانیم زندگی را به عنوان یک سیستم منظم تعریف کنیم که می تواند خود را در برابر گرایش به بی نظمی نگه دارد و می تواند خود را بازتولید کند. یعنی می تواند سیستم های مشابه، اما مستقل و منظم بسازد. برای انجام این کارها، سیستم در یک موجود زنده باید انرژی رادر اشکال منظم – مانند غذا، و یا تبدیل نور خورشید یا نیروی الکتریکی – به انرژی نامنظم و به شکل گرما تبدیل کند. به این ترتیب، سیستم موجود زنده می تواند این شرط را برآورده کند که میزان کل بی نظمی افزایش یابد و در عین حال نظم را در خود و فرزندانش افزایش دهد. این به نظر می رسد شبیه به خانه ای است که والدین که هر بار که بچه ای جدید به دنیا می آورند، خانه آشفته تر و نامرتب تر می شود.

موجود زنده ای مثل من یا شما معمولاً دو عنصر دارد: مجموعه ای از دستورالعمل ها که به سیستم می گویند چگونه ادامه دهد و چگونه خود را بازتولید کند، و مکانیسمی برای اجرای آن دستورالعمل ها. در زیست شناسی به این دو بخش ژن و متابولیسم می گویند. اما نکته قابل توجه این است که هیچ چیز بیولوژیکی در مورد آنها وجود ندارد. به عنوان مثال، یک ویروس در کامپیوتر برنامه ای است که از خود در حافظه کامپیوتر کپی می کند و خود را به کامپیوترهای دیگر منتقل می کند. بنابراین با تعریفی که من از یک سیستم زنده ارائه دادم مطابقت دارد. ویروس کامپیوتری مانند یک ویروس بیولوژیکی است، اما به صورت درهم شکسته، زیرا فقط حاوی دستورالعمل یا ژن است و و از خود هیچ متابولیسمی ندارد. در مقابل، یک ویروس متابولیسم و یا سلول کامپیوتر مبتلا شده دوباره برنامه ریزی می کند. برخی از مردم این سوال را مطرح کرده اند که آیا ویروس ها باید به عنوان زندگی محسوب شوند، زیرا آنها انگل هستند و نمی توانند مستقل از میزبان خود(کیمپیوتر مبتلا شده به ویروس) وجود داشته باشند. اما بسیاری از اشکال زندگی، از جمله زندگی خود ما، انگل هستند، زیرا آنها زندگیهای دیگری را تغذیه می کنند و برای بقای خود به اشکال دیگر زندگی وابسته هستند. من فکر می کنم ویروس های کامپیوتری باید به عنوان زندگی محسوب شوند. این ممکن است در مورد طبیعت انسان چیزی بگوید که تنها شکلی از زندگی که ما تاکنون ایجاد کرده ایم کاملاً تخریبی است. در مورد ایجاد زندگی در تصویر خودمان صحبت کنیم. بعداً به اشکال الکترونیکی زندگی باز خواهم گشت.

آنچه ما معمولاً به عنوان “زندگی” در نظر می گیریم بر اساس زنجیره ای از اتم های کربن، با چند اتم دیگر مانند نیتروژن یا فسفر است. می توان حدس زد که ممکن است زندگی با برخی از پایه های شیمیایی دیگر، مانند سیلیکون، وجود داشته باشد، اما کربن مطلوب ترین حالت به نظر می رسد، زیرا غنی ترین مواد شیمیایی را دارد. اینکه اتم‌های کربن اصلاً باید وجود داشته باشند، با تمام خواصی که دارند، نیاز به تنظیمات دقیق ثابت‌های فیزیکی، مانند مقیاس [۲]QCD، بار الکتریکی و حتی بعد فضا-زمان دارد. اگر این ثابت ها  به حد قابل ملاحظه ای تفاوت داشتند، یا هسته اتم کربن پایدار نخواهد بود یا الکترون ها بر هسته سقوط میکنند و فرو می ریزند. در نگاه اول، قابل توجه به نظر می رسد که جهان بسیار دقیق تنظیم شده است. شاید این شواهدی باشد که جهان به طور خاص برای تولید نسل بشر طراحی شده است. با این حال، باید در مقابل چنین استدلال هایی محتاط بود، زیرا به دلیل اصل آنتروپیک، نظریه های ما در مورد یونیورس باید با وجود خود ما سازگار باشد. این مبتنی بر این حقیقت بدیهی است که اگر جهان برای زندگی مناسب نبود، نمی‌پرسیدیم که چرا اینقدر دقیق تنظیم شده است. می توان اصل آنتروپیک را در نسخه های قوی یا ضعیف آن اعمال کرد. برای اصل آنتروپیک قوی، فرض می‌شود که یونیورس های مختلفی وجود دارند که هر کدام مقادیر ثابت‌های فیزیکی متفاوتی دارند. در تعداد کمی از آنها، به اجسامی مانند اتم‌های کربن اجازه می‌دهند وجود داشته باشند که خود این اتمهای کربن می‌توانند به عنوان بلوک‌های سازنده سیستم‌های زنده عمل کنند. از آنجایی که ما باید در یکی از این جهان ها زندگی کنیم، نباید تعجب کنیم که ثابت های فیزیکی به خوبی تنظیم شده اند. اگر آنها نبودند، ما اینجا نبودیم. بنابراین نسخه قوی اصل آنتروپیک چندان راضی کننده نیست، زیرا آن شکل قوی اصل آنتروپی چه معنای عملی می تواند به وجود همه آن جهان های دیگر بدهد؟ و اگر آنها از جهان خود ما جدا هستند، آنچه در آنها اتفاق می افتد چگونه می تواند بر جهان ما تأثیر بگذارد؟ در عوض،من آنچه را که به عنوان نسخه ضعیف اصل آنتروپی شناخته می شود، اتخاذ خواهم کرد. بنابراین من، مقادیر ثابت های فیزیکی را به صورت داده و متعین در نظر میگیرم. اما باید ببینم از این واقعیت که حیات در این سیاره در این مرحله از تاریخ یونیورس وجود دارد، چه نتایجی می توان گرفت.

زمانی که جهان در بیگ بنگ آغاز شد، یعنی حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش، هیچ کربنی وجود نداشت. آنقدر داغ بود که همه مواد به شکل ذراتی به نام پروتون و نوترون بودند. در ابتدا تعداد پروتون ها و نوترون ها برابر بود. با این حال، در حالی که یونیورس انبساط یافت، در عین حال سرد شد. حدود یک دقیقه پس از انفجار بزرگ، دما به حدود یک میلیارد درجه کاهش می‌یابد، یعنی حدود صد برابر دمای خورشید. در این دما، نوترون ها شروع به تجزیه شدن به پروتون های بیشتری می کنند.

اگر همه اتفاق اهمین بود که روی داده بود، تمام مواد موجود در جهان به ساده ترین عنصر یعنی هیدروژن تبدیل می شد که هسته آن از یک پروتون منفرد تشکیل شده است. با این حال، برخی از نوترون‌ها با پروتون‌ها تصادم کردند و به هم چسبیدند  تا ساده‌ترین عنصر بعدی یعنی هلیم را تشکیل بدهند که هسته آن از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده است. اما هیچ عنصر سنگین‌تری مانند کربن یا اکسیژن در یونیورس اولیه تشکیل نمی‌شد. تصور اینکه بتوان یک سیستم زنده فقط از هیدروژن و هلیوم ساخت دشوار است – و اما به هر حال یونیورس اولیه هنوز برای ترکیب شدن اتم ها به مولکول ها بسیار داغ بود.

جهان به انبساط و سرد شدن ادامه داد. اما برخی از مناطق چگالی و فشردگی کمی بالاتر از سایرین داشتند و جاذبه گرانشی مواد اضافی در آن نواحی باعث کاهش سرعت انبساط آنها شد و در نهایت آن را متوقف کرد. در مقابل، آن مناطق فرو ریختند و کهکشان ها و ستاره ها را تشکیل دادند که از حدود دو میلیارد سال پس از انفجار بزرگ شروع شد. برخی از ستارگان اولیه می‌توانستند جرم بیشتری از خورشید ما داشته باشند. آنها از خورشید داغتر بودند و هیدروژن و هلیوم اصلی را به عناصر سنگین‌تری مانند کربن، اکسیژن و آهن می‌سوزانند. این می توانست تنها چند صد میلیون سال طول بکشد. پس از آن، برخی از ستارگان  به علت  انفجارات درونی  ناگهان فوق العاده پر نورتر شدند(supernovae)  و سپس منفجر شدند و عناصر سنگین را دوباره به فضا پراکنده کردند تا مواد خام نسل های بعدی ستارگان را تشکیل دهند.

ستارگان(خورشیدها) دیگر خیلی دور هستند تا بتوانیم مستقیماً ببینیم که آیا سیاراتی دارند که به دور آنها می چرخند یا خیر. با این حال، دو تکنیک وجود دارد که ما را قادر به کشف سیارات در اطراف ستاره های دیگر کرده است. اولین مورد این است که به ستاره نگاه کنید و ببینید آیا مقدار نوری که از آن می آید ثابت است یا خیر. اگر سیاره ای در مقابل ستاره حرکت کند، نور ستاره کمی تاریک می شود. ستاره کمی کمرنگ خواهد شد. اگر این به طور منظم اتفاق می افتد، به این دلیل است که مدار یک سیاره به طور مکرر آن را مقابل ستاره می برد. روش دوم اندازه گیری دقیق موقعیت ستاره است. اگر سیاره ای به دور ستاره بچرخد، لرزش کوچکی در موقعیت ستاره ایجاد می کند. اگر این  لرزش کوچک را دوباره مشاهده کردیم و تناوب  منظم باشند، آنگاه متوجه می شویم که علت وجود  سیاره ای است که به دور ستاره می چرخد. این روش ها برای اولین بار حدود بیست سال پیش به کار گرفته شد و تاکنون چند هزار سیاره در حال چرخش به دور ستاره های دوردست کشف شده اند. تخمین زده می شود که از هر پنج ستاره، یک ستاره سیاره ای شبیه به زمین دارد که در فاصله ای از ستاره به دور آن می چرخد ​​تا با حیاتی که ما می شناسیم سازگار باشد. منظومه شمسی خود ما حدود چهار و نیم میلیارد سال پیش، یا کمی بیش از نه میلیارد سال پس از انفجار بزرگ، از گاز آلوده به بقایای ستارگان قبلی شکل گرفت. زمین عمدتاً از عناصر سنگین‌تر از جمله کربن و اکسیژن تشکیل شده است. به نوعی، برخی از این اتم ها به شکل مولکول های DNA[ii] مرتب شدند. این مولوکول ها شکل معروف دابل مارپیچی (double-helix) دارد که در دهه  ۱۹۵۰توسط فرانسیس کریک(Francis Crick) و جیمز واتسون(James Watson) در کلبه ای در سایت موزه جدید در کمبریج کشف شد. پیوند دو زنجیره از آن دابل مارپیچها، دو ستون “باز”( به معنی شیمیاائی) نیتروژنی است. چهار نوع باز نیتروژن دار وجود دارند – آدنین(adenine)، سیتوزین(cytosine)، گوانین(guanine) و تیمین(thymine). یک آدنین در یک زنجیره همیشه با یک تیمین در زنجیره دیگر و یک گوانین با یک سیتوزین مطابقت دارد. بنابراین توالی بازهای نیتروژنی در یک زنجیره، یک توالی منحصر به فرد و مکمل را در زنجیره دیگر تعریف می کند. سپس دو زنجیره می توانند از هم جدا شوند و هر کدام به عنوان یک الگو برای ساخت زنجیره های بیشتر عمل می کنند. بنابراین مولکول‌های DNA می‌توانند اطلاعات ژنتیکی کد شده در توالی‌های بازهای نیتروژنی خود را بازتولید کنند. بخش‌هایی از توالی همچنین می‌توانند برای ساخت پروتئین‌ها و سایر مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند، که می‌توانند دستورالعمل‌های کدگذاری شده در توالی را انجام دهند و ماده خام DNA را برای تولید مثل خود جمع کنند.

 همانطور که قبلاً گفتم، ما نمی دانیم که چگونه مولکول های DNA برای اولین بار ظاهر شدند. از آنجایی که احتمال ایجاد مولکول DNA در اثر نوسانات تصادفی بسیار اندک است، برخی افراد مطرح کرده اند که حیات از جای دیگری به زمین آمده است – به عنوان مثال، وقتی سیارات هنوز حالت ناپایداری داشتند، حیات روی صخره هائی هایی که از مریخ جدا شده اند به زمین ما رسیده است، و یا اینکه ذرات حاوی حیات  به شکل شناور در کهکشان ها وجود داشته اند. با این حال، بعید به نظر می رسد که DNA بتواند برای مدت طولانی تحت تابش در فضا، زنده بماند.

اگر ظهور حیات در یک سیاره معین بسیار بعید بود، ممکن بود انتظار داشت که زمان زیادی برای ظهور حیات طول بکشد. به‌عبارت دقیق‌تر، ممکن است انتظار داشته باشیم که زندگی تا جایی که ممکن است دیر ظاهر شود، به این معنی که هنوز زمان برای تکامل بعدی به موجودات هوشمندی، مانند ما، کافی باشد،و قبل از اینکه طی آن زمان، متورم شدن خورشید، زمین را در خود غرق نساخته باشد. پنجره زمانی که می تواند چنین اتفاقی در آن روی بدهد، طول عمر خورشید- یعنی حدود ده میلیارد سال است. در آن زمان، یک شکل هوشمند ازحیات می‌توانست بر سفر فضایی تسلط پیدا کند و بتواند به ستاره دیگری بگریزد. اما اگر هیچ راه فراری وجود نداشته باشد، زندگی روی زمین محکوم به فنا می بود.

شواهد فسیلی وجود دارد که نشان می دهد در حدود سه و نیم میلیارد سال پیش نوعی حیات روی زمین وجود داشته است. این ممکن است تنها ۵۰۰ میلیون سال پس از اینکه زمین ثبات یافت و به آن اندازه خنک شد که برای رشد حیات مناسب باشد، اتفاق افتاده باشد. اما حیات می‌توانست هفت میلیارد سال طول بکشد تا در یونیورس رشد یابد و هنوز زمان بیشتری برای تکامل به موجوداتی مانند ما باقی مانده باشد، که می‌توانستند درباره منشأ حیات بپرسند. اگر احتمال ایجاد حیات در یک سیاره معین بسیار کم است، چرا در یک چهاردهم زمان موجود، روی زمین اتفاق افتاده است؟

ظهور اولیه حیات بر روی زمین نشان می دهد که شانس خوبی برای تولید خود به خودی حیات در شرایط مساعد وجود دارد. شاید شکل ساده‌تری از سازمان وجود داشته باشد که DNA را ایجاد کرد. هنگامی که DNA ظاهر شد، آنقدر موفقیت آمیز بود که ممکن بود به طور کامل جایگزین اشکال قبلی شود. ما نمی دانیم که این اشکال قبلی چه بوده اند، اما یک احتمال [۳]RNA است.

RNA مانند DNA است، اما ساده تر و بدون ساختار دو مارپیچ است. طول های کوتاه RNA می توانند مانند DNA خود را بازتولید کنند و در نهایت ممکن است به DNA تبدیل شوند. ما نمی توانیم این اسیدهای نوکلئیک را در آزمایشگاه از مواد غیر زنده بسازیم. اما با توجه به ۵۰۰ میلیون سال، واینکه اقیانوس ها که بیشتر زمین را پوشانده اند، ممکن است احتمال معقولی وجود داشته باشد که RNA تصادفی ساخته شده است.

همانطور که DNA خود را بازتولید می کرد، خطاهای تصادفی هم  وجود داشتند که بسیاری از آنها مضر بودند و برخی DNA از بین می رفتند. برخی از آنها خنثی بودند – آنها بر عملکرد ژن تأثیر نمی گذاشتند. و چند خطا برای بقای گونه‌ها مفید بود – اینها بودند که توسط انتخاب طبیعی داروینی مورد توجه قرار گرفتند.

روند تکامل بیولوژیکی در ابتدا بسیار کند بود. حدود دو و نیم میلیارد سال طول کشید تا اولین سلول ها به موجودات چند سلولی تبدیل شوند. اما کمتر از یک میلیارد سال دیگر طول کشید تا برخی از این موجودات چند سلولی به ماهی تبدیل شوند و برخی از ماهی ها نیز به نوبه خود به پستانداران تبدیل شوند. سپس به نظر می رسد که تکامل بیش از این سرعت گرفته است. از پستانداران اولیه تا ما فقط حدود صد میلیون سال طول کشید. دلیل آن این است که پستانداران اولیه قبلاً نسخه های خود را از اندام های ضروری ما در اختیار داشتند. تنها چیزی که برای تکامل از پستانداران اولیه به انسان لازم بود، کمی تنظیم دقیق کارکرد آن اندامها بود.

اما با نژاد بشر، تکامل به مرحله حساسی رسید که از نظر اهمیت با توسعه DNA قابل مقایسه است. این تحول با توسعه زبان و به ویژه زبان نوشتاری برجسته شد. این بدان معناست که اطلاعات می تواند غیر از ژنتیک و از طریق DNA، از نسلی به نسل دیگر منتقل شود،. در طول ۱۰ هزار سال تاریخ ثبت شده، تغییرات قابل توجهی در  تکامل بیولوژیک DNA انسان ایجاد شده است، اما میزان دانشی که از نسلی به نسل دیگر یونیورس آموخته‌ام به شما بگویم، و با انجام این کار دانش را از مغزم به صفحات کاغذ منتقل می‌کنم تا بتوانید آن را بخوانید.

DNA موجود در تخمک یا اسپرم انسان حاوی حدود سه میلیارد جفت باز، از بازهای نیتروژنی است. با این حال، به نظر می‌رسد که بسیاری از اطلاعات کدگذاری شده در این زنجیره، اضافی یا غیرفعال هستند. بنابراین مجموع اطلاعات مفید در ژن های ما احتمالا چیزی حدود صد میلیون بیت(bit) است. یک بیت از اطلاعات پاسخ به یک سوال بله / خیر است. در مقابل، یک رمان با جلد شومیز ممکن است حاوی دو میلیون بیت اطلاعات باشد. بنابراین، یک انسان معادل حدود پنجاه کتاب هری پاتر(Harry Potter) است و یک کتابخانه ملی بزرگ می تواند حدود پنج میلیون کتاب یا حدود ده تریلیون بیت داشته باشد. مقدار اطلاعاتی که در کتاب ها یا از طریق اینترنت ارائه می شود، صدهزار برابر بیشتر از DNA است.

حتی مهم‌تر این واقعیت است که اطلاعات کتاب‌ها را می‌توان با سرعت بیشتری تغییر داد و به‌روزرسانی و آپ تو دیت کرد. چندین میلیون سال طول کشیده است تا ما از میمون های کمتر پیشرفته و قدیمی تکامل پیدا کنیم. در طول این مدت، اطلاعات مفید در DNA ما احتمالاً تنها چند میلیون بیت تغییر کرده است، بنابراین سرعت تکامل بیولوژیکی در انسان حدود یک بیت در سال است. در مقابل، سالانه حدود ۵۰ هزار کتاب جدید به زبان انگلیسی منتشر می‌شود که حاوی حدود صد میلیارد بیت اطلاعات است. البته اکثریت این اطلاعات آشغال است و برای هیچ شکلی از زندگی مفید نیستند. اما، حتی در این صورت، نسبتی که می‌توان با آن اطلاعات مفید اضافه کرد، میلیون‌ها، اگر نگوییم میلیاردها، بیشتر از DNA است.

این بدان معناست که ما وارد مرحله جدیدی از تکامل شده ایم. در ابتدا، تکامل با انتخاب طبیعی – از تغییر و دگرگونیهای تصادفی – پیش رفت. این مرحله داروینی حدود سه و نیم میلیارد سال به طول انجامید و ما را به وجود آورد، موجوداتی که زبان را برای تبادل اطلاعات توسعه دادند. اما در حدود ده هزار سال گذشته ما در مرحله ای بوده ایم که می توان آن را فاز انتقال خارجی نامید. در این ده هزار سال، حد و مرز داخلی اطلاعات، که از طریق DNA به نسل های بعدی انتقال داده شده است، تا اندازه ای تغییر کرده است. اما حد و مرز اطلاعات در فاز انتقال خارجی – در کتاب ها و دیگر اشکال ذخیره سازی طولانی مدت – فوق العاده رشد کرده است.

برخی از افراد از اصطلاح “تکامل” را فقط برای مواد ژنتیکی در فاز انتقال داخلی استفاده می کنند و مخالف هستند که آن را به اطلاعاتی که در فاز خارجی منتقل می شود به کار ببرند. اما من فکر می کنم این دیدگاه بسیار محدودنگر است. ما چیزی فراتر از ژن های خود هستیم. ما ممکن است قوی‌تر یا ذاتاً از اجداد غارنشین‌مان باهوش‌تر نباشیم. اما چیزی که ما را از آنها متمایز می کند دانشی است که در ده هزار سال سال گذشته و به ویژه در سیصد سال گذشته جمع آوری کرده ایم. من فکر می کنم محق هستیم که دیدگاه گسترده تری داشته باشیم و اطلاعات منتقل شده از خارج و همچنین DNA را در تکامل نژاد بشر لحاظ کنیم.

مقیاس زمانی برای تکامل در دوره انتقال خارجی، مقیاس زمانی برای انباشت اطلاعات است. این در گذشته صدها یا حتی هزاران سال بود. اما اکنون این مقیاس زمانی به حدود پنجاه سال یا کمتر کاهش یافته است. از سوی دیگر، مغزهایی که ما با آنها این اطلاعات را پردازش می کنیم، فقط در مقیاس زمانی داروینی، یعنی صدها هزار سال، تکامل یافته اند. خود این واقعیت،  مشکلاتی را کلید میزند. گفته می شود در قرن هجدهم مردی بود که هر کتاب نوشته شده را خوانده بود. اما امروزه، اگر روزی یک کتاب بخوانید، ده‌ها هزار سال طول می‌کشد تا کتاب‌های یک کتابخانه ملی را بخوانید.هزاران سالی که طی آن، کتاب های بسیار بیشتری نوشته می شوند.

این بدان معناست که هیچ تک نفری نمی تواند بر بیشتر از گوشه کوچکی از دانش بشری مسلط باشد. مردم ناچاراند در زمینه هایهرچه  باریک تر و باریک تری متخصص شوند. این احتمالاً یک محدودیت بزرگ در آینده خواهد بود. ما قطعا نمی‌توانیم برای مدت طولانی با سرعتی که رشد دانش که در ۳۰۰ سال گذشته عیان شده است، ادامه دهیم. محدودیت و خطر بزرگ‌تر برای نسل‌های آینده این است که ما هنوز غرایز، و به‌ویژه انگیزه‌های تهاجمی را که در دوران غارنشینان داشتیم، داریم. پرخاشگری و تعرض به شکل زیر سلطه در آوردن و یا کشتن سایر مردان و گرفتن زنان و غذای آنان تا به امروز بطور قطع بازسازی شده اند. اما اکنون آن میراثهای باز سازی شده می تواند کل نژاد بشر و بسیاری از بقیه حیات را روی زمین نابود کند. یک جنگ هسته ای هنوز هم فوری ترین خطر است، اما موارد دیگری مانند سرایت یک ویروس دستکاری شده ژنتیکی وجود دارد. یا معضل موسوم به گازهای گلخانه ای و گرم تر شدن دمای زمین.

هیچ زمانی برای انتظار در تکامل داروینی وجود ندارد تا ما را باهوش تر و با سرشت تر کند. اما اکنون در حال وارد شدن به مرحله جدیدی از آنچه که می‌توان آن را تکامل خود طراحی نامید، وارد می‌شویم که در آن قادر خواهیم بود DNA خود را تغییر داده و توسعه بدهیم. ما اکنون DNA را ترسیم کرده‌ایم، به این معنی «کتاب زندگی» را خوانده‌ایم، بنابراین می‌توانیم نوشتن تصحیحات را شروع کنیم. در ابتدا، این تغییرات به ترمیم نقایص ژنتیکی محدود می شود – مانند فیبروز کیستیک[۴](cystic fibrosis) و دیستروفی عضلانی[۵](muscular dystrophy)، که توسط یک ژن کنترل می شوند و بنابراین شناسایی و اصلاح آنها نسبتاً آسان است. ویژگی‌های دیگر، مانند هوش، احتمالاً توسط تعداد زیادی ژن کنترل می‌شوند و یافتن آنها و تعیین روابط بین آنها بسیار دشوارتر خواهد بود. با این وجود، من مطمئن هستم که در طول این قرن مردم یاد خواهند گرفت، هم هوش و هم غرایز بازسازی شده از دوران غارنشینی، مانند تعرض و تجاوز را که چگونه اصلاح کنند.

احتمالا قوانینی علیه مهندسی ژنتیک انسان تصویب خواهد شد. اما نمیتوان در برابر وسوسه بهبود برخی خصوصیات انسان مانند افزایش قدرت حافظه، مقاومت در برابر بیماری و طول عمر مقاومت کرد. به محض ظهور چنین “سوپرمن”های ناشی از مهندسی ژنتیکی، مشکلات سیاسی بزرگی بین این نوع انسانها با دیگر انسان‌های معمولی و اصلاح‌نشده که قادر به رقابت با دسته اول نخواهند بود، به وجود می‌آید. احتمالاً دسته دوم یا از بین می روند یا بی اهمیت می شوند. در مقابل، نژادی از موجودات خودطراحی وجود خواهد داشت که خود را با سرعت فزاینده ای بهبود می بخشند.

اگر نژاد بشر بتواند خود را بازطراحی کند، خطر انقراض خود را کاهش دهد یا از بین ببرد، احتمالاً گسترش خواهد یافت و سیارات و ستارگان دیگر را به مستعمره خود تبدیل خواهد کرد. با این حال، سفر فضایی طولانی مدت برای اشکال حیات شیمیائی مبتنی بر اساس DNA – مانند زندگی ما – دشوار خواهد بود. طول عمر طبیعی چنین موجوداتی در مقایسه با زمان سفر، کوتاه است. چه، طبق نظریه نسبیت، هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند، بنابراین یک سفر رفت و برگشت از ما به نزدیکترین ستاره، حداقل هشت سال و تا مرکز کهکشان راه شیری حدود پنجاه هزار سال طول می کشد. در داستان های علمی تخیلی(science fiction )، این مشکل را با پیچ و تاب های فضایی و یا سفر در ابعاد اضافی حل کرده اند. اما من فکر نمی‌کنم که اینها هرگز امکان پذیرباشند،هر اندازه زندگی هوشمندانه تر بشود. در تئوری نسبیت، اگر کسی بتواند سریعتر از نور سفر کند، می‌تواند به گذشته نیز سفر کند و این منجر به مشکلاتی در بازگشت مردم که به این ترتیب گذشته را نیز تغییر داده اند، می‌شود. همچنین می توان انتظار داشت که تعداد زیادی از گردشگران را از آینده دیده باشد که با کنجکاوی به روش های قدیمی و عجیب ما نگاه میکنند.

ممکن است بتوان از مهندسی ژنتیک برای زنده ماندن حیات مبتنی بر DNA به طور نامحدود یا حداقل برای صدهزار سال استفاده کرد. اما یک راه ساده تر، که فی الحالً در حد توانایی های ما در حال حاضر است، ارسال ماشین ها خواهد بود. اینها می توانند طوری طراحی شوند که به اندازه کافی برای سفرهای بین ستاره ای دوام بیاورند. وقتی به یک ستاره جدید رسیدند، می‌توانند روی یک سیاره مناسب با مواد معدنی فرود بیایند تا ماشین‌های بیشتری تولید کنند که می‌توانند به ستاره‌های باز هم بیشتری فرستاده شوند. این ماشین‌ها شکل جدیدی از زندگی خواهند بود که به جای ماکرومولکول‌ها، بر اجزاء مکانیکی و الکترونیکی استواراند. آنها در نهایت می توانند جایگزین حیات مبتنی بر DNA شوند، همانطور که DNA ممکن است جایگزین اشکال قبلی زندگی شده باشد.

چه شانسی وجود دارد که در حین بررسی و شناسائی کهکشان با شکلی از حیات بیگانه مواجه شویم؟ اگر بحث در مورد مقیاس زمانی در رابطه با پیدایش حیات روی زمین درست باشد، باید ستارگان دیگری نیز وجود داشته باشند که سیاراتشان حاوی حیات باشند. برخی ازآن دیگر منظومه‌های شمسی می‌توانستند پنج میلیارد سال قبل از زمین شکل گرفته باشند – بنابراین چرا کهکشان با اشکال حیات خود مکانیکی یا حیات بیولوژیکی در حرکت نباشد؟  در این صورت چرا زمین توسط آن اشکال دیگر حیات در سیارات کهکشان، مورد بازدید و حتی تحت استعمار قرار نگرفته است؟ به هر حال، من فرض هائی را مبنی بر اینکه بشقاب پرنده ها حاوی موجوداتی از فضا هستند رد می کنم، زیرا فکر می کنم هرگونه بازدید از سوی موجودات بیگانگان بسیار واضح تر و احتمالاً بسیار ناخوشایندتر خواهد بود.

پس چرا به ما سر نزده اند؟ شاید احتمال ظهور خودبه‌خود حیات آنقدر کم باشد که زمین تنها سیاره‌ای در کهکشان یا در یونیورس قابل مشاهده باشد که این اتفاق در آن رخ داده است. احتمال دیگر این است که امکان قابل تصوری برای تشکیل سیستم‌های خود-بازتولید شونده مانند سلول‌ها وجود دارد، اما بیشتر این اشکال حیات هوش را تکامل نمی‌دهند. ما عادت کرده ایم که زندگی هوشمندانه را نتیجه اجتناب ناپذیر تکامل بدانیم، اما اگر اینطور نباشد چه؟ اصل آنتروپیک باید به ما هشدار دهد که مراقب چنین استدلال هایی باشیم. به احتمال زیاد تکامل یک فرآیند تصادفی است که هوش تنها یکی از تعداد بسیار زیادی از نتایج ممکن است.

حتی مشخص نیست که هوش دارای ارزش بقای بلندمدت باشد. باکتری ها و سایر ارگانیسم های تک سلولی ممکن است زنده بمانند اگر تمام دیگر اشکال حیات روی زمین بر اثر عملکرد و اعمال ما از بین بروند. شاید هوش، یک پیشرفت غیرمحتمل در حیات روی زمین باشد. چه، اگر سیر کرونولوژیک تکامل، را در نظر بگیریم، زمان بسیار طولانی – دو و نیم میلیارد سال – طول کشید تا تک سلولی به موجودات چند سلولی تبدیل شود، که شرط لازم هوش است. این نسبت قابل توجهی از کل زمان موجود قبل از منفجر شدن خورشید است، بنابراین با این فرضیه که احتمال رشد زندگی هوشمند کم است مطابقت دارد. در این مورد، ممکن است انتظار داشته باشیم که بسیاری از اشکال حیات دیگر را در کهکشان پیدا کنیم، اما بعید است که حیات هوشمند پیدا کنیم.

یکی دیگر از راه‌هایی که ممکن است حیات به مرحله‌ی هوشمند نرسد، برخورد یک کومت( سیاره دنباله‌دار یا شهاب آسمکانی) با سیاره است. در سال ۱۹۴۴، برخورد یک کومت به نام شومیکر-لوی(Shoemaker–Levy) با مشتری را مشاهده کردیم. آن برخورد یک سری گلوله های آتشین عظیم تولید کرد. تصور می شود که برخورد یک جسم نسبتا کوچکتر با زمین، در حدود شصت و شش میلیون سال پیش، عامل انقراض دایناسورها بوده است. چند پستاندار کوچک اولیه زنده ماندند، اما هر چیزی به بزرگی یک انسان تقریباً به طور قطع از بین می رفت. دشوار است که بگوییم چنین برخوردهایی چند بار رخ می دهد، اما یک حدس معقول ممکن است به طور متوسط ​​هر بیست میلیون سال یکبار باشد. اگر این رقم درست باشد، به این معنی است که حیات هوشمند روی زمین تنها به دلیل خوش شانسی است که در شصت و شش میلیون سال گذشته هیچ برخورد بزرگی وجود نداشته است. سیارات دیگر در کهکشان، که حیات در آنها توسعه یافته است، ممکن است دوره های بدون برخورد کافی برای تکامل موجودات هوشمند نداشته باشند.

احتمال سوم این است که احتمال معقولی برای تشکیل حیات و تکامل به موجودات هوشمند وجود دارد، اما سیستم ناپایدار می شود و حیات هوشمند خود را از بین می برد. این یک نتیجه گیری بسیار بدبینانه است و من بسیار امیدوارم که درست نباشد.

من احتمال چهارم را ترجیح می‌دهم: اینکه اشکال دیگری از زندگی هوشمندانه وجود دارد، اما ما نادیده گرفته شده‌ایم. در سال ۲۰۱۵ من در راه اندازی طرح های Breakthrough Listen Initiatives شرکت داشتم. Breakthrough Listen ازبررسی امواج رادیویی برای جستجوی حیات فرازمینی هوشمند استفاده می کند و دارای امکانات پیشرفته، بودجه سخاوتمندانه و هزاران ساعت زمان اختصاصی تلسکوپ رادیویی است. این بزرگترین برنامه تحقیقاتی علمی است که با هدف یافتن شواهدی از تمدن های فراتر از زمین انجام شده است. BreakthroughMessage یک مسابقه بین المللی برای ایجاد پیام هایی است که توسط یک تمدن پیشرفته قابل خواندن باشد. اما تا زمانی که کمی بیشتر پیشرفت نکرده ایم، باید قدری در نتیجه گیری ها محتاط باشیم. ملاقات با یک تمدن پیشرفته تر، در مرحله کنونی ما، ممکن است کمی شبیه ملاقات ساکنان اصلی آمریکا با کریستف کلمب باشد – که فکر نمی کنم برای ساکنن اصلی،اتفاق خوش آیندی بود.

اگر حیات هوشمند در جایی غیر از زمین وجود داشته باشد، آیا شبیه به اشکالی است که ما می شناسیم یا متفاوت؟

آیا حیات هوشمند روی زمین وجود دارد؟ اما به طور جدی، اگر حیات هوشمند در جای دیگری وجود داشته باشد، باید بسیار دور باشد وگرنه تا به حال از زمین دیدن کرده بودند. و من فکر می کنم اگر از ما بازدید می شد، می دانستیم. این می تواند مانند فیلم روز استقلال[۶] باشد.

[۱] Little green men    اشاره به موجودات “ببگانه” و خارج از کره زمین است که سبز رنگ اند و آنتی روی سرشان است. بر این اساس سریالهای تخیلی علمی ساخته شده اند.

[۲] الکترودینامیک کوانتومی (QED)، نظریه ای است که عملکرد نیروهای قوی را توصیف میکند. نظریه میدان کوانتومی در مورد حاصل کنش ذرات باردار با میدان الکترومغناطیسی است. این حیطه نه تنها همه فعل و انفعالات نور با ماده بلکه همچنین عکس العمل متقابل ذرات باردار با یکدیگر را از لحاظ ریاضی توصیف می‌کند. QED یک نظریه نسبیتی است که در آن نظریه نسبیت خاص آلبرت اینشتین در هر یک از معادلات آن اعمال شده است.

از آنجا که رفتار اتم‌ها و مولکول‌ها در درجه اول الکترومغناطیسی است، تمام فیزیک اتمی را می‌توان آزمایشگاهی برای نظریه دانست. برخی از دقیق ترین آزمایشات QED، آزمایش‌هایی است که به خواص ذرات زیر اتمی معروف به میون می‌پردازد. همچنین نشان داده شده است که گشتاور مغناطیسی این نوع ذرات تا ۹ رقم قابل توجه با نظریه مطابقت دارد. توافق با چنین دقت بالایی QED را به یکی از موفق‌ترین نظریه‌های فیزیکی که تا کنون ابداع شده، کرده است.

در سال ۱۹۲۸ فیزیکدان انگلیسی دیراک با کشف یک معادله موج که حرکت و چرخش الکترون‌ها را توصیف می‌کرد و مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت خاص را در بر می‌گرفت پایه و اساس الکترودینامیک کوانتومی را ایجاد کرد. نظریه الکترودینامیک کوانتومی در اواخر دهه ۱۹۴۰ توسط سه نفر به طور مستقل از یکدیگر یعنی «جولین شوینگر» (Julian S. Schwinger)، «ریچارد فاینمن» (Richard P. Feynman) و «تومانوگو شین ایکیرو» (Tomonaga Shin’ichirō) تصحیح و توسعه یافت.

الکترودینامیک کوانتومی بر این ایده استوار است که ذرات باردار به عنوان مثال الکترون‌ها و پوزیترون‌ها، با انتشار و جذب فوتون‌ها یعنی ذراتی که نیروهای الکترومغناطیسی را منتقل می‌کنند، برهم کنش می‌کنند. این فوتون‌ها به صورت مجازی هستند، یعنی نمی‌توان آن‌ها را به هیچ وجه مشاهده کرد یا تشخیص داد زیرا وجود آن‌ها موجب نقض قانون پایستگی انرژی و حرکت می‌شود.

تبادل فوتون صرفاً نیروی فعل و انفعال است، زیرا ذرات متقابل با آزادسازی یا جذب انرژی فوتون، سرعت و جهت حرکت خود را تغییر می‌دهند. فوتون‌ها همچنین می‌توانند در حالت آزاد ساطع شوند و در این صورت ممکن است به عنوان نور یا سایر اشکال تابش الکترومغناطیسی مشاهده شوند.

[۳] RNA (آر ان ای) نوعی از ترکیبات اسیدهای نوکلئیک، مانند DNA است. در مولکول‌های RNA به جای قندهای دئوکسی ریبوز که در ساختمان DNA مشاهده می‌شود، قندهای ریبوز وجود دارند. مولکول‌های RNA یکی از ترکیبات اساسی سلول‌ها به شمار می‌آیند که در فرایندهای مهمی مانند سنتز پروتئین شرکت می‌کنند.

[۴] فیبروز سیستیک : Cystic Fibrosis) به صورت مخفف CF )  یا تارفزونی کیسه‌ای یا سفتی مخاط، نوعی بیماری  سوخت‌وساز  بدن است که بر اثر آن ترشحات در بخش‌هایی از بدن سفت و چسبنده می‌شوند.

[۵] دیستروفی عضلانی Muscular Dystrophy نام گروهی از بیماری ها است ( حدود ۹ بیماری) که مشخصه مشترک آنها ضعیف شدن فیبرهای عضلات بدن است. در این بیماری ها هم عضلات ارادی اندام ها و هم عضلات غیر ارادی مانند عضله قلب یا روده ها ممکن است خراب و ضعیف شوند. این بیماری ها ارثی هستند یعنی از والدین به فرزند منتقل میشوند و همچنین پیشرونده هستند یعنی علائم آنها به مرور زمان بیشتر میشود.دو نوع شایعتر این بیماری ها یکی بیماری دوشن و دیگری بیماری بکر (Beker) است. هر دو این بیماری ها تقریباً همیشه در پسران اتفاق میفتد و ژن آن معمولاً از مادر که ژن بیماری را حمل میکند ولی خودش علامتی ندارد به پسرش منتقل میشود.

[۶] نام فیلمی علمی تخیلی اکشن آمریکایی است. داستان فیلم تلاش مردم ساکن زمین برای ساختن یک شبکه دفاعی در مقابل حمله بیگانگان است که با هزاران سفینه فضایی هجوم را آغاز کرده اند..

[i] سال ۲۰۱۲ یکی از مهمترین کشف های علمی در قرن حاضر رخ داد ؛ بوزون هیگز یا ذره هیگز..در اینجا به زبان کاملا ساده (و با ساده فهم ترین تمثیلی که تاکنون در این مورد ارائه شده) و در چندسطر:.
بوزون هیگز همان چیزی است که به ذرات جرم می دهد . اینکه در کیهان ما اجرام وجود دارند ، جرم داشتن آنها حاصل وجود بوزون هیگز است که به نام پیتر هیگز(Peter Higgs ) ، نخستین کسی که وجود آنها را پیش بینی کرد، شناخته می شود.
ذرات زیراتمی که ماده معمولی را شکل می دهند ، مثل کوارک ها و لپتون ها ، بواسطه ی بوزون هیگز جرم دارند.اینکه چطور به ذرات جرم می بخشد، توضیح بسیار پیچیده ای دارد که مانند برخی از مسائل ، بعضی افراد با مطالعه ی متعدد آن باز هم آن را به خوبی درک نمی کنند.

اما مشکل از فهم افراد نیست، خود این موضوع پیچیده و مانند برخی دیگر از مسائل فیزیک ، فهم غیر تخصصی آن دشوار است. این دشواری تا حدی بوده که حتی وزیر علوم بریتانیا در سال ۱۹۹۳ در یک سخنرانی از فیزیکدانان خواست تا توضیحی ساده فهم برای ذره هیگز ارائه کنند و در نهایت بهترین توضیح ، تمثیل مهمانی بود.
در این تمثیل باید فرض کنید در یک مهمانی، همه ی مهمان ها فیزیکدان هستند و در یک سالن که ابتدای آن در ورودی و انتهای آن بار نوشیدنی هاست مشغول گپ زدن هستند. این جمع فیزیکدانان در این تمثیل همان میدان هیگز است. اگر یک مأمور مالیات از در ورودی وارد سالن شود و از بین جمعیت فیزیکدانان عبور کند و به بار برسد، کسی او را برای گپ و گفتگومتوقف نمی کند. این مامور بدون تعامل با فیزیکدانان از در ورودی به باری که انتهای سالن قرار گرفته می رسد و در بین راه کسی با او صحبت نمی کند و از کنار فیزیکدانان رد می شود. اما حالا تصور کنید به جای مامور مالیات خود پیتر هیگز از در ورودی سالن وارد شود، در هر نقطه ای از سالن که به سمت بار در حرکت است، فیزیکدانان دور او جمع می شوند و با او گفتگو می کنند. به این ترتیب پیتر هیگز، زمان طولانی تری را سپری میکند تا از در ورودی به بار انتهای سالن برسد. این تجمع فیزیکدانان را فرض کنید هر چند متر یکبار ، اتفاق می افتد .پیتر هیگز که در این تمثیل مثل مامور مالیات نقش ذرات را دارد تعامل بیشتری با فیزیکدانان که نماینده ی میدان هیگز بودند خواهد داشت.اما مامور مالیات تعامل کمتری با فیزیکدانان داشت. در این تمثیل مامور مالیات نماینده ی ذرات بدون جرم مثل فوتون است که با میدان هیگز تعامل ندارند.اما پیتر هیگز نماینده ی ذرات سنگین است که با میدان تعامل زیادی دارد.

در این تمثیل ، تجمع فیزیکدانان همان ذره هیگز است.

[ii] مولکول DNA ( دی ان ای) یا «دئوکسی‌ریبونوکلئیک اسید» (Deoxyribo Nucleic Acid) نام شیمیایی ترکیبی است که تمام اطلاعات ژنتیکی و ویژگی‌های وراثتی موجودات زنده را در بر دارد. این مولکول دارای دو رشته بسیار بلند است که به طور مارپیچ در کنار هم قرار می‌گیرند و ساختاری به شکل «دابل مارپیچ” (Double-Helix) را ایجاد می‌کنند. DNA در تمام سلول‌های موجودات زنده یافت می‌شود و از سلول‌های والدین به فرزندان انتقال می‌یابد.