The Island of Knowledge

1. دانش، جزیره‌ای محصور در رمز و راز

ما به سوی دانش می‌کوشیم، همیشه به دنبال دانش بیشتر، اما باید درک کنیم که ما در حال حاضر در محاصره‌ی رمز و راز هستیم و این وضعیت ادامه خواهد داشت.

سواحل همیشه در حال گسترش. دانش جمعی ما، عمدتاً علمی و فناوری، یک "جزیره‌ی دانش" را تشکیل می‌دهد که در اقیانوسی از ناشناخته‌ها محصور شده است. با رشد این جزیره، خط ساحلی آن نیز گسترش می‌یابد، مرز بین آنچه می‌دانیم و آنچه نمی‌دانیم. این بدان معناست که هر چه بیشتر یاد می‌گیریم، بیشتر متوجه می‌شویم که چقدر نمی‌دانیم.

• این دیدگاه، نگاهی شکست‌خورده نیست، بلکه جشنواره‌ای از کنجکاوی انسانی و جستجوی بی‌پایان دانش است.
• محدودیت‌ها باید به عنوان چالش‌ها دیده شوند، نه موانع غیرقابل عبور.
• ناشناخته، تحریک‌کننده‌ای قوی برای تخیل ماست و انگیزه‌ی خلاقانه‌مان را تغذیه می‌کند.

واقعیت در حال تغییر. آنچه ما "واقعی" می‌نامیم، به عمق کاوش ما در واقعیت بستگی دارد. درک ما از واقعیت با ابزارهایی که برای کاوش در طبیعت استفاده می‌کنیم، تکامل می‌یابد. آنچه در یک زمان "درست" می‌نامیم، در زمان دیگری درست نخواهد بود.

• کیهان زمین‌محور کلمبوس به طور رادیکالی با کیهان خورشیدمحور نیوتن متفاوت بود.
• کیهان در حال گسترش امروز، با میلیاردها کهکشان، نیوتن را شگفت‌زده می‌کرد.
• دانش ما از فیزیک زیراتمی در صد سال آینده به طور قابل توجهی متفاوت خواهد بود.

ناشناختنی‌ها. با وجود کارایی روزافزون ما، بخش‌های بزرگی از جهان طبیعی همچنان دیده نشده یا شناسایی نشده باقی می‌مانند. محدودیت‌های بنیادی وجود دارد که نشان می‌دهد چقدر می‌توانیم بدانیم، نه تنها به دلیل ابزارهای ما، بلکه به این دلیل که خود طبیعت نیز در چارچوب‌های خاصی عمل می‌کند.

• برخی جنبه‌های طبیعت به ناچار برای ما ناشناخته باقی خواهند ماند.
• برخی سوالات فراتر از دسترس علم هستند.
• حقیقت نهایی، فراری است، یک خیال.

2. باور، سوخت علم و دین

هم دانشمند و هم مؤمن به علل غیرقابل توضیح باور دارند، یعنی به وقوع چیزها به دلایل ناشناخته، حتی اگر ماهیت علت برای هر یک کاملاً متفاوت باشد.

زمینه مشترک. هم علم و هم دین به باور در علل غیرقابل توضیح تکیه دارند. افسانه‌های مذهبی ناشناخته‌ها را با ناشناختنی‌ها توضیح می‌دهند، در حالی که علم سعی می‌کند ناشناخته‌ها را با شناخته‌ها توضیح دهد.

• افسانه‌های مذهبی سعی دارند "وضعیت ناپاک" وجود انسانی را فراتر ببرند.
• استنتاج‌های علمی، مانند "جاذبه در سراسر جهان به یک شکل عمل می‌کند"، بر اساس باور است.
• هر دو تلاش می‌کنند مکانیزم‌های پنهان پشت پدیده‌های طبیعی را کشف کنند.

استنتاج و ایمان. دانشمندان نظریه‌ها را فراتر از محدودیت‌های آزمایش‌شده استنتاج می‌کنند و به شهود و تعصب شخصی تکیه می‌کنند. این یک نوع باور است، ایمانی به قدرت نظریه‌هایشان.

• نیوتن نظریه جاذبه‌اش را از منظومه شمسی به کل کیهان استنتاج کرد.
• انیشتین نظریه نسبیتش را از منظومه شمسی به کل جهان گسترش داد.
• این استنتاج‌ها برای پیشرفت دانش به سرزمین‌های ناشناخته حیاتی هستند.

فرایند خلاقانه. برای فراتر رفتن از آنچه شناخته شده است، دانشمندان باید ریسک‌های فکری را بپذیرند و فرضیات را بر اساس شهود و تعصب شخصی بسازند. این قدرت باور را در فرایند خلاقانه نشان می‌دهد.

• نیوتن به جهانی بودن جاذبه باور داشت تا درباره وسعت فضایی کیهان حدس بزند.
• انیشتین یک ثابت کیهانی را تحمیل کرد تا اطمینان حاصل کند که جهان کروی ایستا او فرو نمی‌ریزد.
• هر فردی که در پیشرفت دانش مشغول است، همین کار را انجام می‌دهد.

3. ماهیت فراری واقعیت: از اتم‌ها تا کوانتوم

طبیعت دوست دارد پنهان بماند.

اتم‌گرایی باستانی. فیلسوفان پیشاسقراطی سعی کردند واقعیت را از طریق منطق و حدس درک کنند و از توضیحات اسطوره‌ای فاصله بگیرند. آن‌ها پیشنهاد کردند که جوهر مادی واقعیت در یک ماده یا موجود واحد گنجانده شده است.

• تالس آب را به عنوان منبع همه چیز پیشنهاد کرد.
• آنکسیمندر "لامحدود" (اپیرون) را به عنوان منبع همه چیزها پیشنهاد کرد.
• اتم‌گرایان، لئوکسیپوس و دموکریتوس، پیشنهاد کردند که همه چیزها از اتم‌های غیرقابل تقسیم تشکیل شده‌اند که در خلأ حرکت می‌کنند.

جستجوی کیمیاگری. کیمیاگران سعی کردند قدرت‌های پنهان در ماده را از طریق روش و انضباط روحی درک کنند. آن‌ها باور داشتند که تصفیه ماده و روح یک فرایند مشترک است.

• آن‌ها قدرت‌های تحول‌آفرین آتش و ترکیب عناصر را بررسی کردند.
• آن‌ها به دنبال "اکسیر" بودند تا فلزات را به طلا تبدیل کنند و عمر را افزایش دهند.
• آن‌ها باور داشتند که قوانین یکسانی برای آنچه در بالا و آنچه در پایین وجود دارد، اعمال می‌شود.

انقلاب کوانتومی. فیزیک کوانتوم نشان داد که ماهیت واقعیت بسیار فراری‌تر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد. این محدودیت‌هایی را بر آنچه می‌توانیم از جهان بدانیم، تحمیل کرد.

• فیزیک کوانتوم نشان داد که عمل مشاهده با آنچه اندازه‌گیری می‌شود، تداخل می‌کند.
• دوگانگی موج-ذره نور و ماده، مفاهیم کلاسیک واقعیت را به چالش کشید.
• جهان کوانتومی احتمالی است، نه قطعی.

4. فضا و زمان پلاستیک هستند، نه مطلق

فضا کشسان می‌شود و به نسبت مقدار جرمی که در یک منطقه خاص وجود دارد، تغییر شکل می‌دهد.

انقلاب نسبیت. نظریه‌های نسبیت انیشتین درک ما از فضا و زمان را متحول کرد. آن‌ها مطلق نیستند بلکه در هم تنیده و قابل تغییر هستند.

• نسبیت خاص نشان داد که فضا و زمان نسبت به ناظر نسبی هستند.
• اشیاء در حال حرکت در جهت حرکت خود کوتاه‌تر به نظر می‌رسند و ساعت‌های در حال حرکت کندتر می‌زنند.
• نسبیت عمومی نشان داد که جاذبه به دلیل انحنای زمان-فضا ناشی از جرم و انرژی است.

پیوند زمان-فضا. فضا و زمان موجودیت‌های جداگانه نیستند بلکه یک پیوستار چهار بعدی را تشکیل می‌دهند. حضور ماده زمان-فضا را تغییر شکل می‌دهد.

• یک نقطه در زمان-فضای چهار بعدی دارای مختصات (ct، x، y، z) است.
• دنباله‌ای از نقاط در زمان-فضا یک داستان را روایت می‌کند که به آن "خط جهانی" می‌گویند.
• سرعت نور سریع‌ترین سرعت در طبیعت است و یک ثابت غیرقابل تغییر است.

وابستگی به ناظر. اندازه‌گیری‌های فاصله و زمان به حرکت ناظر بستگی دارد. ناظران مختلف در اندازه‌گیری‌های خود اختلاف نظر خواهند داشت.

• این اختلافات معمولاً ناچیز هستند و به نسبت سرعت نسبی بین ناظران و سرعت نور بستگی دارند.
• تنها برای حرکات با سرعت نزدیک به سرعت نور، تفاوت‌ها قابل توجه است.
• نظریه نسبیت نظریه‌ای از مطلقات است، از چیزهایی که در طبیعت تغییر نمی‌کنند: قوانین فیزیک و سرعت نور.

5. جهان بی‌قرار است و از یک تکینگی گسترش می‌یابد

کشف هابل از قانون گسترش خطی (که سرعت‌های دور شدن کهکشان‌های دور به فاصله‌ها نسبت دارد) نشان داد که فریدمن درست بود: نیازی به تحمیل یک کیهان ایستا یا، به همین ترتیب، ثابت غیرطبیعی که آن را حفظ کند، نبود.

کیهان در حال گسترش. مشاهدات هابل نشان داد که کهکشان‌ها با سرعت‌هایی متناسب با فاصله‌هایشان از ما دور می‌شوند. این تأیید کرد که جهان در حال گسترش است.

• "قرمز شدن" نور از کهکشان‌های دور نشان می‌دهد که آن‌ها در حال دور شدن هستند.
• گسترش جهان مانند انفجار یک بمب نیست، بلکه مانند کشش خود فضاست.
• کهکشان‌ها مانند چوب‌پنبه‌هایی هستند که بر روی یک رودخانه شناورند.

بیگ بنگ. معکوس کردن گسترش به نقطه‌ای در گذشته منجر می‌شود که در آن تمام ماده به یک تکینگی فشرده شده بود. این آغاز زمان است.

• تکینگی نقطه‌ای است که چگالی ماده به طور نامحدود بزرگ می‌شود.
• زمان در تکینگی متوقف می‌شود.
• تکینگی به نیاز به فیزیک جدیدی فراتر از نسبیت عمومی اشاره دارد.

گرانش کوانتومی. تکینگی کیهانی به نیاز به فیزیک جدیدی اشاره دارد که فراتر از آنچه نظریه عمومی نسبیت انیشتین می‌تواند ارائه دهد، است.

• فیزیک بسیار بزرگ با فیزیک بسیار کوچک تلاقی می‌کند.
• این قلمرو "گرانش کوانتومی" است، ازدواج نسبیت عمومی با فیزیک کوانتومی.
• برای درک منشاء جهان، باید توصیف کنیم که چگونه فیزیک کوانتومی بر هندسه زمان-فضا تأثیر می‌گذارد.

6. "اکنون" یک توهم شناختی است، نه یک حقیقت جهانی

"حال" — مجموع ورودی‌های حسی که می‌گوییم در حال حاضر در حال وقوع است — چیزی جز یک توهم قانع‌کننده نیست.

سرعت محدود نور. نور با سرعت محدودی حرکت می‌کند، بنابراین هرگز چیزی را به عنوان "اکنون" نمی‌بینیم. وقتی یک کلمه را می‌بینیم، در واقع آن را به شکلی که در گذشته به نظر می‌رسید، می‌بینیم.

• نور برای سفر از یک شیء به چشمان ما زمان می‌برد.
• مغز منابع مختلف اطلاعات بصری را یکپارچه می‌کند و توهم "اکنون" همزمان را ایجاد می‌کند.
• "حال" یک ساختار شناختی است، یک محو شدن در ادراک زمان.

افق‌های ادراکی. هر فرد دارای محدودیت‌های خاص خود در ادراک زمان و "کره اکنون" خود است. مغز واقعیت را محو می‌کند تا توهم یک حال همزمان را ایجاد کند.

• یک مغز فرضی با ادراک بصری فوق‌العاده سریع، "اکنون" بسیار باریک‌تری خواهد داشت.
• افق ادراکی مرز "کره اکنون" ما را مشخص می‌کند.
• شعاع کره اکنون یک فرد چند هزار مایل است.

زمان به عنوان معیاری از تغییر. زمان معیاری از تحول است. مفهوم "حال" یک ترفند ریاضی است، یک فریب مفید.

• حال یک لحظه در زمان بدون مدت است، بنابراین نمی‌تواند وجود داشته باشد.
• آنچه وجود دارد، حافظه‌ای نزدیک از گذشته نزدیک و انتظاری از آینده نزدیک است.
• ما گذشته و آینده را از طریق مفهوم "حال"، "اکنون" پیوند می‌زنیم.

7. افق‌های کیهانی محدودیت‌های دانش ما را تعیین می‌کنند

ما در یک حباب اطلاعات کروی زندگی می‌کنیم، مانند ماهی‌ها در یک آکواریوم.

سن محدود و سرعت نور. ترکیب سن محدود جهان و سرعت محدود نور، مانع غیرقابل عبوری برای آنچه می‌توانیم از کیهان بدانیم، ایجاد می‌کند.

• این یک محدودیت مطلق است و به دقت ابزارهای ما بستگی ندارد.
• ما در یک حباب اطلاعات کروی زندگی می‌کنیم، یک حوزه علّی که توسط سرعت نور محدود شده است.
• چیزی فراتر وجود دارد، اما نمی‌توانیم بدانیم که "در آنجا" چه خبر است.

پس‌زمینه میکروویو کیهانی. تابش پس‌زمینه میکروویو کیهانی، درخشش باقی‌مانده از دوره‌ای است که اولین اتم‌ها ظاهر شدند. این دورترین چیزی است که می‌توانیم با تابش الکترومغناطیسی ببینیم.

• قبل از ترکیب، جهان به تابش الکترومغناطیسی غیرشفاف بود.
• پس‌زمینه میکروویو کیهانی قدیمی‌ترین نوری است که می‌توانیم شناسایی کنیم.
• این یک نقشه از کیهان نوزاد را فراهم می‌کند.

کوری کیهانی. ما به طور مؤثری نسبت به آنچه فراتر از افق کیهانی است، کور هستیم. نمی‌توانیم سیگنال‌هایی از پشت این دیوار دریافت کنیم.

• ممکن است جهان از نظر فضایی بی‌نهایت باشد، اما هرگز نمی‌توانیم مطمئن باشیم.
• ممکن است چیزهای عجیبی در آنجا در حال وقوع باشد و ما از آن بی‌خبر باشیم.
• دانش ما از کیهان به سرعت نور و سن جهان محدود است.

8. چندجهانی: یک پرش حدسی فراتر از جهان ما

تعداد جهان‌ها، برخی شبیه به ما و برخی غیرشبیه، نیز بی‌نهایت است.

فراتر از جهان ما. مفهوم چندجهانی پیشنهاد می‌کند که جهان ما تنها یکی از بسیاری، و احتمالاً بی‌نهایت جهان همزیست است.

• یک جهان بخشی محصور از چندجهانی است که شامل ستاره‌ها، زمین و تمام چیزهای قابل مشاهده است.
• جهان‌ها ممکن است توسط مرزهای فضایی جدا شوند.
• چندجهانی یک فضای فرضی یا قلمرو وجودی است که شامل تعدادی جهان است.

تورم و چندجهانی. ایده چندجهانی توسط مدل‌های تورم پشتیبانی می‌شود که پیشنهاد می‌کنند جهان اولیه دوره‌ای از گسترش شتاب‌دار را تجربه کرده است.

• تورم بی‌نظم پیشنهاد می‌کند که مناطق مختلف فضا با نرخ‌های مختلف گسترش می‌یابند و چندین جهان را ایجاد می‌کنند.
• تورم ابدی پیشنهاد می‌کند که نواحی در حال گسترش سریع‌تر از آن‌ها که از بین می‌روند، تکثیر می‌شوند و یک چندجهانی ابدی ایجاد می‌کنند.
• این مدل‌ها پیشنهاد می‌کنند که بیگ بنگ ما یک رویداد محلی در یک مجموعه وسیع از تاریخ‌های کیهانی ممکن بود.

چشم‌انداز رشته‌ای. نظریه ابررشته همچنین وجود یک چندجهانی، "چشم‌انداز رشته‌ای"، را پیش‌بینی می‌کند که شامل تمام پیچیدگی‌ها و تاخوردگی‌های ابعاد اضافی است.

• هر شکل از فضای ابعاد اضافی ویژگی‌های فیزیکی متفاوتی را در واقعیت سه‌بعدی ما به همراه دارد.
• چشم‌انداز رشته‌ای فضایی از هندسه‌های ممکن است، نه فضایی که بتوانید در آن قدم بزنید.
• هر فرورفتگی در چشم‌انداز نمایانگر یک جهان متفاوت با ذرات و قوانین خاص خود است.

9. عجیب‌غریب بودن کوانتومی: ناظر واقعیت را شکل می‌دهد

مشاهدات نه تنها آنچه باید اندازه‌گیری شود را مختل می‌کنند، بلکه آن را تولید می‌کنند.

عدم‌قطعیت کوانتومی. مکانیک کوانتوم نشان می‌دهد که عمل اندازه‌گیری بر آنچه اندازه‌گیری می‌شود تأثیر می‌گذارد. ناظر از مشاهده‌شده جدا نیست.

• دوگانگی موج-ذره ماده به این معناست که اشیاء کوانتومی بسته به نحوه مشاهده‌شدن رفتار متفاوتی دارند.
• اصل عدم‌قطعیت هایزنبرگ بیان می‌کند که نمی‌توانیم همزمان موقعیت و سرعت یک ذره را با دقت بسیار بالا بدانیم.
• فیزیک کوانتومی احتمالی است، نه قطعی.

نقش ناظر. ناظر نقش حیاتی در تعیین نتیجه اندازه‌گیری‌های کوانتومی ایفا می‌کند. عمل اندازه‌گیری واقعیت را به آنچه اندازه‌گیری می‌شود، می‌دهد.

• قبل از اندازه‌گیری، اشیاء کوانتومی در حالت پتانسیل وجود دارند.
• تابع موج در هنگام اندازه‌گیری فرو می‌ریزد و شیء را به یک حالت خاص مجبور می‌کند.
• ناظر، دستگاه اندازه‌گیری و آنچه اندازه‌گیری می‌شود، یک واحد درهم‌تنیده واحد را تشکیل می‌دهند.

غیرمحلی بودن و درهم‌تنیدگی. ذرات درهم‌تنیده به گونه‌ای به هم مرتبط هستند که

آخرین به‌روزرسانی:: January 15, 2025