ارتباط بین تخیل و علم

علم‌گرایان افراطی، خیال‌باف‌ها را آد‌م‌های تنبل و اززیرکاردررویی می‌دانند، اما ردپای خیال در بعضی نظریات علمی مانند گرانش، آسانسور فضایی، نسبیت‌عام و ... قابل انکار نیست

«تخیل مهم‌تر از دانش است. دانش، به موضوعاتی محدود است که می‌دانیم و می‌فهمیم، اما تخیل کل جهان را دربرمی‌گیرد. تخیل، همه‌چیز است؛ درواقع یک پیش‌نمایش از چیز‌هایی است که می‌توانید در آینده داشته‌باشید.» اگر این نقل‌قول را قبلا نخوانده یا نشنیده‌باشید، بعید است بتوانید اسم گوینده‌اش را درست حدس بزنید.

شاید آن را به یک فیلم‌ساز نسبت بدهید یا یک داستان‌نویس یا حتی یک نقاش، اما خب این ستایش تخیل، درواقع نقل‌قول مشهوری است از «انیشتین». عجیب نیست که یکی از ستون‌های علم، چنین ایمان پرشوری به تخیل داشته درحالی‌که تصور عمومی، خیال‌بافی را مذموم و عامل مزاحمی می‌داند که حواس فرد را از فعالیت جدی علم‌ورزی پرت می‌کند؟

علم‌گرایان افراطی و تعداد زیادی از متولیان آموزش -با حضور افتخاری والدینِ همیشه‌نگران- که در گروه مخالفان خیال‌پردازی قرار می‌گیرند، خیال‌باف‌ها را آد‌م‌های تنبل و اززیرکاردررویی می‌دانند که در بهترین حالت، سر از دنیای هنر درمی‌آورند. خب حق با چه کسی است؟ انیشتین که تخیل را می‌ستاید یا دشمنان تخیل که آن را درتضاد با علم و جدیت می‌دانند؟ در پرونده امروز قصد داریم به‌کمک یک استاد اخترفیزیک و بررسی شواهد، بفهمیم چه ارتباطی بین تخیل و علم وجود دارد.

جا‌های خالی علم را با تخیل پر می‌کنیم
یک استاد دانشگاه درباره نقش تخیل در پیشبرد علم می‌گوید
دکتر «محمدتقی میرترابی»، استاد رشته اخترفیزیک در دانشگاه الزهرای تهران، درباره نسبت بین علم و تخیل چنین توضیح می‌دهد: «تخیل یکی از توانایی‌های اساسی ذهن انسان است که در هنر و علم، نقش مهمی ایفا می‌کند؛ من این دو حوزه را از هم جدا می‌کنم، چون معتقدم خیال هنری متفاوت است با تخیلی که برعلم، تأثیر می‌گذارد. خیال‌پردازی در علم، به‌هرحال در چارچوب منطق می‌گنجد و هر چیزی در آن قابل‌تصور نیست، اما هنرمند به طریق آزادتری از خیال بهره می‌گیرد.» این تأثیر خیال بر علم به چه ترتیب است؟

دانش ما از جهان مخلوطی از واقعیت و تخیل است
«ماجرا معمولا به این شکل است؛ دانشمندان ابتدا پدیده‌هایی را مشاهده یا به‌طور منطقی درباره آن‌ها تصور می‌کنند، بعد برمبنای مشاهدات و تصورات‌شان، مدل‌هایی می‌سازند و ساختار‌های ذهنی تولید می‌کنند که تخیل در ساخت آن‌ها نقش اساسی دارد. یک مثال روشن از این فرایند، دانش کیهان‌شناسی است. کیهان‌شناسی از دوران باستان وجود داشته، چون انسان همواره با این سوال مواجه بوده که جهان چگونه به‌وجود آمده‌است. اما به‌دلیل نبود شواهد تجربی، به این سوال اساسی معمولا برمبنای تخیلات پاسخ داده می‌شده‌است؛ زمین مرکز عالم است.

سیارات به‌دور زمین می‌چرخند. کره‌های شفافی در آسمان وجود دارند به‌نام فلک که سیارات به آن‌ها متصل‌اند. ما امروز می‌دانیم چنین تصوراتی اشتباهند، اما تخیل بشر که به کنجکاوی درباره عالم میدان می‌داد، آن‌ها را به‌عنوان واقعیت می‌پذیرفت. روی دیگر ماجرا را هم ببینیم؛ اوایل قرن بیستم، معلوم شد که جهان درحال انبساط است. پس گفته شد که اگر به گذشته برویم، جهان باید منقبض، چگال و احیانا داغ باشد و اگر به گذشته خیلی دور برویم، باید به لحظه‌ای برسیم که جهان یک نقطه بوده‌است. به این نقطه بسیار چگال و در حال انفجار، به اصطلاح «مهبانگ» یا انفجار بزرگ گفته می‌شد.

تا حدود ۱۹۶۰ که برای این تصورات و تخیلات هیچ مبنای علمی مشخصی وجود نداشت و رصدی انجام نشده‌بود که آن‌ها را اثبات یا رد کند، کیهان‌شناسی به‌عنوان یک علم پذیرفته نشده‌بود. درحدود دهه ۶۰ میلادی، با رصد تابش زمینه کیهانی، معلوم شد که این تخیلات، واقعیت داشته‌است؛ بنابراین به‌طور کلی می‌توانیم بگوییم در هر لحظه از زمان، چیزی که ما از عالم می‌دانیم، مخلوطی است از واقعیت‌هایی که برمبنای تجربه یا استدلال‌های منطقی به‌دست آمده‌اند و تخیل چیز‌هایی که ابزار و دانش لازم را برای شناخت آن‌ها نداریم.»

دنیای علم همچنان از تخیل بهره می‌گیرد
اگر این توضیح را بپذیریم که دانش ما از جهان ترکیبی از واقعیت و خیال‌پردازی است، پس باید نتیجه بگیریم امروز هم که به‌لطف علم پای‌مان روی زمین محکم‌تر است، باز هم از تخیل ارتزاق می‌کنیم. دکتر میرترابی می‌گوید: «ما در علم در موارد زیادی، شواهد کافی نداریم و جا‌های خالی را با خیال و تصور پر می‌کنیم.

مثلا نمی‌توانیم جهان را از ۳۰۰ هزار سال به قبل ببینیم، چون در آن زمان عالم خیلی کدر است، با این‌حال دانشمندان مطالب زیادی درباره این دوره و حتی درباره یک ثانیه اول عالم می‌گویند. مقداری از این اطلاعات، برمبنای استدلال‌های منطقی است؛ یعنی مدل‌هایی می‌سازند که توضیح می‌دهد در ثانیه‌های اول باید وضع چنان بوده‌باشد که چنین عالمی از آن دربیاید.

مقداری از این اطلاعات هم خیال‌بافی است، اما نه از آن نوع تخیل بی‌دروپیکر که در هنر سراغ داریم، بلکه برمبنای تجربی و منطقی استوار است. یکی دیگر از مواردی که هنوز چیزی راجع به آن نمی‌دانیم و درباره‌اش خیال بافی می‌کنیم، ماده یا انرژی تاریک است. معلوم شده آن چه که ما امروز به‌عنوان عالم می‌بینیم، درحدود ۴ درصد ماده موجود است و ۹۶ درصدش ناپیداست. هنوز کسی نمی‌داند این ۹۶ درصد چیست.

نظریه ذرات بنیادی هم که ماهیت ماده را توضیح می‌دهد، هیچ پاسخی برای این ۹۶ درصد ندارد. درباره آن صرفا تصوراتی داریم مانند این‌که احتمالا یک‌جور ماده سرد است و فشارش منفی است و.... به‌طور خلاصه در مرز علم، یعنی جایی که دانشمند‌ها پاسخی برای سوالات ندارند، همه‌چیز مبهم است؛ مخلوطی از چیز‌هایی که می‌دانیم و چیز‌هایی که نمی‌دانیم.»

تخیل هم باعث پیشرفت بشر بوده هم مایه گمراهی
حالا طبق این توضیحات، می‌توانیم موضع مان را درباره نسبت تخیل و علم روشن کنیم؛ تخیل از علم جلوتر است، چه آثار و نتایجش رد شود و چه تأیید، به‌هرحال مسیری را برای کنجکاوی و پاسخ به سوالات باز می‌کند. دکتر میرترابی، این نتیجه‌گیری را درست می‌داند، اما توضیحی هم به آن اضافه می‌کند: «بله، حرف درستی است، چون به‌هرحال تخیل، آزادتر است، اما گمراه‌کننده هم هست.

بشر، به این دلیل که نسبت به دیگر موجودات زنده مغز بزرگ‌تری دارد، پیشرفت بیشتری کرده و به گونه غالب تبدیل شده‌است، اما هزینه این مغز بزرگ‌تر را با نوعی گمراهی داده که بر اثر فعالیت بیش از حد مغز حاصل می‌شود و به آن تخیل می‌گوییم. ببینید برای مثال یونانیان باستان هم پدیده‌های نجومی، خسوف و کسوف و حرکت سیارات و... را در آسمان می‌دیدند، اما نه می‌دانستند علت‌شان چیست و نه راهی برای فهمیدنش داشتند؛ پس خیال‌بافی می‌کردند و به این نتیجه می‌رسیدند که نیرو‌های ماورای طبیعی، آسمان را دراختیار دارند. مثلا معتقد بودند که «زئوس»، خدای خدایان، ایزد توفان است و اگر توفان ویرانگری رخ می‌دهد، نشانه خشم اوست پس برای آن‌که دلش را به‌دست بیاورند، قربانی می‌کردند. درواقع به‌جای آن‌که دلیل فیزیکی پدیده‌های طبیعی را کشف کنند، خیال‌بافی می‌کردند و برای خیالات‌شان هزینه می‌دادند.»

خیال‌بافی‌های اندیشمندانه
مروری بر مصادیقی که نشان می‌دهد علم درجریان تکامل و پیشرفت اش پا روی شانه‌های تخیل گذاشته‌است
«برایان کلگ»، نویسنده مشهور کتاب‌های علمی به زبان عامه، در کتاب «ماده تاریک و انرژی تاریک» می‌نویسد: «تا حدود ۱۹۷۰ در جمع فیزیک‌دانان چنین نقل‌قولی مشهور بود: اول خیال‌پردازی بود. بعد خیال‌پردازی‌ها بیشتر و سپس به کیهان‌شناسی تبدیل شد.» قبل‌تر گفتیم که خیال بافی، گاهی انسان را از مسیر شناخت منحرف و گاهی مبانی علمی را پایه‌گذاری کرده‌است. در این مطلب، رد پای خیال را در بعضی نظریات علمی آشنا دنبال می‌کنیم و نگاهی می‌اندازیم به خیال‌پردازی‌هایی که در آینده به واقعیت بدل خواهندشد.

نیوتن و گرانش
تخیل، ریشه در الهام دارد. وقتی سیب از درخت روی سر نیوتن جوان سقوط می‌کند، پیش از هر فعالیت علم‌ورزانه‌ای، جرقه‌ای در ذهن خیال‌پردازش شکل می‌گیرد. به این‌ترتیب است که اتفاقی روزمره، الهام‌بخش درک نیروی گرانش می‌شود. نیوتن که راهی برای واقعیت‌سنجی ایده‌اش ندارد، به خیال‌پردازی درباره آن ادامه می‌دهد: «براثر قانون گرانش، ستارگان باید یکدیگر را جذب کنند. اگر تعداد ستارگان جهان بی‌نهایت نباشد و این ستارگان در ناحیه‌ای از فضا پراکنده باشند، همگی به یکدیگر برخورد خواهندکرد.

اما اگر تعداد نامحدودی ستاره در فضای بی‌کران به‌طور کم وبیش یکسان پراکنده باشند، نقطه مرکزی درکار نخواهدبود تا همه به‌سوی آن کشیده شوند و بنابراین جهان درهم نخواهدریخت.» نیوتن در تخیلاتش، با مشکلات دیگری هم مواجه شد. او متوجه شد براساس قانون گرانش، یک جسم می‌تواند به‌طور نامحدود دیگر اجسام را جذب کند یعنی جرمش می‌تواند تا بی‌نهایت ادامه پیدا کند درحالی‌که جسمی با جرم بی‌نهایت دیده نشده‌است. خب، نیوتن، به سوالات بسیاری پاسخ داد و به‌نوبه خودش سوال‌های تازه‌ای را پیش کشید.

انیشتین و نسبیت عام
انیشتین که بسیاری از سوالات مطرح‌شده ازسوی نیوتن را پاسخ داد، در تخیل بسیار ماهر بود. او در جوانی در ذهن اش تجسم کرد که چه رخ خواهدداد اگر کنار یک پرتوی نور بدویم و این ایده، او را به نظریه نسبیت خاص رهنمون شد. بعدتر، در ذهن اش انسانی را درحال سقوط مجسم کرد و متوجه شد که انسان حین سقوط آزاد وزن خود را احساس نمی‌کند؛ از این خیال‌بافی، نتیجه گرفت که شتاب از گرانش تشخیص ناپذیر است و ثابت ایستادن در زمین مانند این است که با سرعت بسیار بالا درون جتی حرکت کنید. این کشف دوم با نام «اصل هم‌ارزی» شناخته شد و انیشتین را به بزرگ‌ترین دستاوردش یعنی نظریه نسبیت عام رساند. انیشتین که به تجهیزات آزمایشگاهی دسترسی نداشت، آزمایش‌ها را در ذهن اش طراحی می‌کرد و همان‌جا قدم‌به‌قدم پیش می‌برد.

آلن‌پو و آسمان شب
رسیدن از تخیل به علم، مختص دانشمندان نظری نیست. ژانر علمی-تخیلی و پیشگویی‌های محقق‌شده‌اش یکی از شواهدی است که می‌گوید لازم نیست برای خیال‌بافی‌های اندیشمندانه حتما دانشمند باشید. «ادگار آلن‌پو»، شاعر و داستان‌نویس، شعری دارد با عنوان «یافتم» که ۸۰ سال زودتر، انفجار بزرگ را پیش‌بینی می‌کند و همچنین پارادوکس «اولبرس» را پاسخ می‌دهد. این پارادوکس می‌گوید اگر جهان ایستا و ثابت باشد و تعداد بی‌شماری ستاره در آن وجود داشته‌باشد، هرجایی از زمین باشید و در شب به آسمان نگاه کنید باید بتوانید یک ستاره نورانی ببینید پس شب باید روشن باشد نه تاریک.

خیلی پیش از آن‌که «لرد کلوین»، فیزیک‌دان و ریاضی‌دان برای این پارادوکس جوابی پیدا کند، آلن‌پوی غرق در دنیای خیالی شعر و داستان، می‌گوید: «آسمان شب، روشن نیست، چون ستارگان آن‌قدر از ما دور هستند که نورشان به زمین نمی‌رسد و این ناشی از نبود ثبات در جهان است.» حدود ۶۰ سال بعد، کلوین با محاسبات ریاضی متوجه شد: «چیزی که با نگاه کردن به آسمان می‌بینیم، به دوران قبل از تولد ستاره‌ها برمی‌گردد.»

کوهن و آسانسور فضایی
ما اکنون جهان را از دریچه علم می‌بینیم، اما معنی‌اش آن نیست که از خیال‌پردازی بی‌نیازیم. «استفن کوهن»، استاد فیزیک و مهندس هوافضا سال‌هاست که روی ایده تخیلی آسانسور فضایی کار می‌کند؛ کابلی کشیده‌شده از زمین تا فضا که مردم و محموله‌ها می‌توانند با استفاده از آن به آسانی به فضا رفت‌وآمد کنند. آسانسور فضایی، علاوه‌بر صرفه‌جویی در انرژی و هزینه، برای رسیدن به مدار زمین نسبت به راکت‌ها روش کارامدتری است.

عبارت «مأموریت فضایی» با «انتقال» جایگزین خواهدشد، زیرا سفر‌ها متداول‌تر می‌شوند و وابستگی کمتری به شرایط آب‌وهوایی خواهندداشت. انتقال‌های سرنشین‌دار امن‌تر از رویه‌های فعلی خواهدبود که در آن‌ها فضانوردان ریسک غیرقابل انکار از‌دست‌دادن زندگی خود را در هر پرواز می‌پذیرند.

کوهنِ خیال‌باف درباره این ایده می‌گوید: «اوایل دهه ۱۹۹۰ از نویسنده مشهور [داستان‌های علمی-تخیلی]، «آرتور سی. کلارک» که در «رمان چشمه‌های بهشت» از یک آسانسور فضایی حرف زده، ناباورانه پرسیده می‌شود که چنین وسیله‌ای چه زمانی ساخته خواهدشد و او جواب می‌دهد احتمالا ۵۰سال بعد از این که دیگر کسی [به این ایده]نخندد.»

منبع: گردآوری خراسان

باشگاه خبرنگاران جوان وب‌گردی وبگردی