سینا امیری
بر اساس برداشتی از ترجمه فرانسه کتاب “تاریخچه کوتاهی از زمان” از استیون هاوکینگ
تئوری علمی یا نظریه وجود خارجی ندارد مگر در ذهن ما. یک تئوری فقط در صورتی اعتبار دارد که دوتا شرط در آن لحاظ شده باشد:
اول این که تعداد زیادی از مشاهدات همگروه را طبق مدلی که تنها چند عنصر انتخابی دارد با دقت توصیف کند و دوم این که بتواند پیشگویی های دقیقی در خصوص نتایج مشاهدات آینده ارایه دهد.
برای مثال تئوری ارسطو که طبق آن هرچیزی از چهار عنصر خاک، هوا، آتش و آب تشکیل شده به اندازه کافی برای تدوین یک توصیف ساده، ساده است. ولی امکان ارایه پیشگویی دقیق را نمی دهد.
در حالی که تئوری جاذبه نیوتن یک تئوری واقعی ست که پایه اش از تئوری ارسطو هم ساده تر است. طبق تئوری نیوتن اجسام همدیگر را با نیرویی متناسب با کمیتی به نام جرم و معکوس مربع فاصله بین دو جسم , جذب می کنند. با این تئوری می توان حرکت خورشید و ماه بقیه سیارات را با درجه دقت خیلی بالایی پیش بینی کرد.
هر تئوری فیزیکی همیشه موقت است. به این دلیل که همیشه در اصل یک فرضیه بیشتر نیست و آن فرض را هیچ وقت نمی شود اثبات کرد.
مهم نیست که چندبار نتیجه یک آزمایش با یک تئوری مشخص مطابقت می کند. به خاطر این که شما هیچ وقت نمی توانید مطمئن باشید دفعه بعد هم به همین نتیجه می رسید و نتیجه آزمایش با تئوری شما مطابقت می کند. تئوری هایی نظیر تئوری نیوتن چند قرن دوام پیدا می کنند. تا روزی که مشاهداتی انجام می شود که آنها را نقض می کند. کافی ست شما یک آزمایش پیدا کنید که نتیجه اش با پیشگویی آن فرضیه مغایرت داشته باشد. این نشان می دهد که تئوری از پایه غلط است و می توان ردش کرد.
همان طور که فیلسوف علوم “کارل پوپر” می گوید، یک تئوری خوب را می شود از طریق پیشگویی هایش شناخت. هر تئوری پیشگویی هایی می کند که ممکن است از طریق مشاهدات رد شوند یا غلط از آب در بیایند. هر بار که آزمایش های جدید با پیشگویی های آن تئوری مطابقت کنند، آن تئوری مستحکم تر می شود و اعتماد ما نسبت به آن تئوری افزایش می یابد. ولی اگر فقط یک مشاهده جدید را نتوان در چارچوب این تئوری گنجاند باید یا آن تئوری را رد کرد یا تغییرش داد.
در عمل خیلی وقت ها پیش می آید که که یک تئوری واقعاً ادامه و تکمیل کننده تئوری پیشین باشد. برای مثال مشاهدات بسیار زیاد روی سیاره تیر (عطارد) نشان داد که این سیاره در حد بسیار کمی با پیشگویی های نیوتن در مورد جاذبه مغایرت دارد. تئوری نسبیت عام اینشتین در مورد حرکت هم به مقدار بسیار بسیار جزیی نتایجی مغایر با آنچه تئوری نیوتن ارایه می داد، داشت.
پیش بینی های تئوری های اینشتین با آنچه مشاهده می شد مطابقت می کرد. با این همه ما همچنان در زندگی روزمره از تئوری نیوتن استفاده می کنیم. چون اختلاف پیش گویی های تئوری او با پیشگویی های تئوری اینشتین بسیار بسیار جزیی ست و اختلاف آن در وضعیت هایی که ما در آن به سر می بریم و مشکلات روزمره مان بسیار بسیار جزیی ست (تئوری نیوتن این مزیت بزرگ را دارد که بسیار ساده تر از سیستم تئوری اینشتین است و راحت تر می توان از فرمول هایش استفاده کرد). هدف غایی علم هم این است که بتوانیم تئوری واحدی که کل جهان را توصیف می کند را تعریف کنیم.
با این همه اکثر دانشمندان مشکل را دو بخش می کنند. از یک طرف قوانینی در فیزیک وجود دارند که نحوه تغییر و تکامل جهان در زمان را به ما می گویند (اگر ما بدانیم جهان در هر لحظه مشخصی در چه وضعیتی قرار دارد این قوانین می توانند به ما بگویند در لحظه بعد از آن در چه وضعیتی قرار خواهند داشت). از طرف دیگر مسئله وضعیت اولیه است. برخی بر این اعتقادند که علم فقط باید خودش را روی دسته اول مشکلات متمرکز کند و مسئله وضعیت اولیه جهان فقط از افرادی که در کار دینی و ماوراءالطبیعه هستند بر می آید نه فیزیکدانان. این حرف در واقع به این معنی ست که خداوند از آنجایی که در تمام لحظات حضور دارد، می تواند جهان را همان طوری که خودش می خواهد شروع کند. ممکن است که این طور باشد. ولی در این صورت خداوند می توانسته جهان را به طور کاملاً دلبخواهی توسعه دهد. در صورتی که به نظر می رسد که او ترجیح داده که این تکامل به صورت بسیار منظم و طبق قواعد بسیارخاصی اتفاق بیفتد. به همین خاطر به نظر می رسد که همان قدر معقول است که آدم فرض کند که در لحظات اولیه هم قواعدی حاکم بوده.
واقعیتش این است که خیلی سخت است که انسان تئوری ای که کل جهان را توصیف کند، طراحی کند. به جای این همه ترجیح می دهند که مسئله را بخش بخش کنند و یک گروه از تئوری های کوچک تر جزیی اختراع کنند. هر یک از این تئوری های جزیی, طبقه ای از مشاهداتی محدود را با چشم پوشی از تأثیر چیزهای دیگرنشان می دهد یا این که سعی می کند آنها را با نشان دادن تعدادی از اعداد ساده جایگزین کند.
ممکن است چنین رویکردی کاملاً اشتباه باشد. اگر همه چیز در جهان به طور خیلی بنیادین به هم وابسته باشد، دستیابی به یک راه حل کلی با حل تنها اجزای مختلف مسئله می تواند تقریباً غیر ممکن باشد. با این همه یقیناً با چنین رویکردی بوده که ما توانستیم به همین پیشرفت های جزیی در گذشته و حال دست پیدا کنیم. مثال کلاسیک این مسئله تئوری نیوتن در مورد جاذبه است که به ما می گوید نیروی جاذبه بین دو جسم فقط به عددی که به هریک از این جسم ها نسبت داده می شود و آن هم جرم آنهاست بستگی دارد و به این که این اجسام از چه جنسی تشکیل شده اند وابسته نیست. در واقع به عنوان مثال ما برای این که بگوییم مداری که سیاره ها در آن دور ستاره ها می گردند چطوری باید باشد، به داشتن یک تئوری در خصوص شناخت ساختار خود خورشید نیازی نداریم.