علت و معلول، یا معلول و علت؟

به دنیای پیچیده دور و برتان نگاهی بیاندازید. پیش‌فرضی اساسی به ما می‌گوید اشیای پیرامونمان – خواه انسان‌ها باشند، خواه کامپیوترها یا درختان – را نهایتاً می‌توان به رفتار ذرات سازنده‌شان خلاصه کرد. احوال زیست‌شناختی، پیرو فعل و انفعالات شیمیایی‌اند و این فعل و انفعالات هم از قوانین بنیادین فیزیک تبعیت می‌کنند. بخش اعظمی از جهان‌بینی مدرن علمی، ریشه در همین نگاه تقلیل‌گرا و پایین-به-بالا به سلسله علّیت دارد؛ نگاهی که به نحو احسن از پس توضیح پدیده‌های متعددی هم برآمده. ولی خب آیا همه‌چیز را هم می‌توان صرفاً از رهگذر بررسی اجزای متشکله‌اش فهمید؟

 بخش اعظمی از جهان‌بینی مدرن علمی، ریشه در همین نگاه تقلیل‌گرا و پایین-به-بالا به سلسله علّیت دارد؛ نگاهی که به نحو احسن از پس توضیح پدیده‌های متعددی هم برآمده. ولی خب آیا همه‌چیز را هم می‌توان صرفاً از رهگذر بررسی اجزای متشکله‌اش فهمید؟

فرضاً یک کامپیوتر را در نظر بگیرید. قصد دارید متنی بنویسید و لذا با فشردن دکمه‌های صفحه‌کلید، این سلسله‌حروف را پیاده می‌کنید: «من عاشق این ماشین‌ام؛ چرا که اوامرم را خوب اجرا می‌کند». الکترون‌های پراکنده در واحد پردازنده داخلی (یا همان CPU)، خاموشانه یک مسیر مشخص را چنان طی می‌کنند تا چنین حروفی بر مانیتور نقش ببندد. اما مناسبات فیزیکی نهفته در بطن این کنش – که رفتار الکترون‌ها را با معادله شرودینگر و میدان الکترومغناطیسی واسطه را هم با معادلات ماکسول هدایت می‌کند – دستی بر هدایت فرآیندی که عملاً رخ داده ندارد. بلکه برعکس، این قوانین همان نیتی که داشته‌اید را با هدایت الکترون‌ها به مانیتور، آن‌هم به نحو مدنظر، برآورده می‌کنند. فشردن دکمه‌ها هم انگاری محصول سلسله علّی بالا-به-پایینی‌ست که تکانه‌های مغزی را به تحرّک انگشتانمان روی صفحه‌کلید و نهایتاً تا سطح الکترون‌های پراکنده در پردازنده، تا به سمت مانیتور انتقال می‌دهند.

ولی در این میان نقش تکانه‌های اجتماعی مؤثر بر مغز چه می‌شود؟ فرضاً اگر در یک محیط انگلیسی‌زبان بزرگ شده باشی، جامعه هم همین فعل و انفعالات خنثای فیزیکی را چنان هدایت می‌کند تا در چارچوب زبان انگلیسی بیندیشی. این هم محصول همان سلسله علّی بالا-به-پایینی‌ست که محیط اجتماعی را به تعاملات سیناپسی مغزتان پیوند می‌دهد.

کریس فریث در کتابش Making up the Mind آورده، مشاهدات ما را عملاً آنچه مغزمان پیش‌بینی کرده رقم می‌زند، نه سیگنال‌هایی که از شبکیه چشم به مغزمان منتقل می‌شوند.

اما تأملات فیزیکدانان، که غالباً مایل‌اند هر پدیده‌ای را محصول توالی وقایع از سطح پایین به بالا بنگرند، آنقدرها متأثر از علّیت بالا-به-پایین نیست؛ حال‌آنکه عصب‌پژوهان، به‌منظور درک فرآیندهای مغزی‌ای نظیر بینایی، ناگزیر از اخذ همین رویکردند. همان‌طور که کریس فریث در کتابش Making up the Mind آورده، مشاهدات ما را عملاً آنچه مغزمان پیش‌بینی کرده رقم می‌زند، نه سیگنال‌هایی که از شبکیه چشم به مغزمان منتقل می‌شوند.

در واقع وقتی به پیرامونتان نگاهی بیاندازید، حضور چنین نوعی از علّیت، یعنی همان علیت بالا-به-پایین را در همه‌جا حس می‌کنید. مثلاً در تئوری فرگشت داروین، همین تلقی علّی نقش حائز اهمیتی دارد. یک خرس قهوه‌ای از نوع Ursus arctus از آنجایی به رنگ قهوه‌ای‌ست که در جنگل‌های کانادا زندگی می‌کند. توالی منحصربفرد ژنوم این موجود، از رهگذر تحوّلات بلندمدّت فرگشتی‌اش طوری گزینش شده تا همین تن‌پوش قهوه‌ای‌رنگ، حاصل همان فرآیندهای فرگشتی‌ای باشد که عملاً رخ داده‌اند. این در حالی‌ست که عموزاده قطبی این موجود، موسوم به Ursus maritimus، میزبان ترتیب ژنتیکی متفاوتی‌ست که تن‌پوش‌اش را به رنگ سفید درآورده تا شانس بیشتری برای بقا در محیط شمالگان داشته باشد. در واقع محیط، مؤلفه مهمی در تعیین نوع توالی ژنتیکی‌ست. این فرآیند را راحت می‌شود از مصادیق علّیت بالا-به-پایین برشمرد. این توالی ژن‌ها نیست که سفیدی سرزمین‌های قطبی را سبب شده – بلکه سیر علت و معلول در اینجا معکوس است.

علّیت بالا-به-پایین، عملاً مبنایی برای تحقق مفهوم «پیدایش» (Emergence) است؛ فرآیندی که در آن، از دل سیستم‌های ساده فیزیکی، سیستم‌هایی پیچیده با رفتارهایی کاملاً تازه سر برمی‌زنند. از همین شیوه همچنین می‌توان دریافت که چرا نهاده‌های فیزیکی مستقلی نظیر کامپیوترها و مغز هم علی‌رغم اینکه خودشان از ترانزیستورها و نورون‌ها و متعاقباً مولکول‌هایی متشکّل از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها تشکیل شده‌اند، اما خود انگیختاری علّی به حساب می‌آیند.

من اولین بار از طریق آثار دنیس شاما، از چهره‌های مطرح کیهان‌شناسی مدرن – که به صورت‌بندی نحوه تأثیر مؤلفه‌های کیهان‌شناختی بر قوانین خرد فیزیکی پرداخته – با مفهوم علیت بالا-به-پایین آشنا شدم. رفته‌رفته ایده‌هایم از رهگذر مباحثه با بیوشیمیدانان و فلاسفه نضج گرفت و از آن پس آشکارا فهمیده‌ام علیت بالا-به-پایین چه مفهوم جامع‌الاطراف و مهمی‌ست. این مفهوم همچنین در سمت مقابل تلقّی تقلیل‌گرا قرار می‌گیرد؛ تلقّی‌ای که به زعم خودم، تفسیری نادرست از نقش علّیت در جهان واقع ارائه می‌دهد. همچنان‌که دانشمندان توجه بیشتری به نحوه ظهور خودانگیخته پیچیدگی از خلال سیستم‌های ساده فیزیکی نشان می‌دهند، طبیعتاً عطف توجه به چنین مفهومی هم تبعات مهمی در پی خواهد داشت.

علّیت بالا-به-پایین، عملاً مبنایی برای تحقق مفهوم «پیدایش» (Emergence) است؛ فرآیندی که در آن، از دل سیستم‌های ساده فیزیکی، سیستم‌هایی پیچیده با رفتارهایی کاملاً تازه سر برمی‌زنند. از همین شیوه همچنین می‌توان دریافت که چرا نهاده‌های فیزیکی مستقلی نظیر کامپیوترها و مغز هم علی‌رغم اینکه خودشان از ترانزیستورها و نورون‌ها و متعاقباً مولکول‌هایی متشکّل از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها تشکیل شده‌اند، اما خود انگیختاری علّی به حساب می‌آیند. وقتی ماهیچه‌های من همان‌چه را که خودم می‌خواسته‌ام انجام می‌دهند، این مسأله ناشی از خودانگیختگی علّی سیگنال‌های مغزی من است: آن‌ها نحوه جریان الکترون‌ها در ماهیچه‌های مرا کنترل می‌کنند.

با این‌همه، تقلیل‌گراها – که مبانی وقوع هر فرآیندی را به جنب‌وجوش مؤلفه‌های سازنده‌اش ساده می‌کنند – این‌همه را چیزی جز همان تأثرات پایین-به-بالا – منتها به هیأتی مبدّل – قلمداد نمی‌کنند؛ چراکه به اعتقاد آن‌ها، مبنای فیزیکی این فرآیندها به لحاظ علّی، مقوله‌ای خودبسنده است: یعنی وقتی جملگی عوامل موجود را وابرسیم، هیچ چیزی جز همان فعل و انفعالات مستقیم مابین ذراتی از قبیل پروتون‌ها و الکترون‌ها باقی نخواهد ماند و دیگر اصلاً جایی برای دخالت سایر علت‌ها، و یا به‌عبارتی شکافی در این میان پیدا نخواهد شد تا مگر بتوان روابط بالا-به-پایین را به رسمیت شناخت.

گاهی نهاده‌های پایین‌دستی صرفاً از بابت ماهیت سازه‌های بالادستی است که اصلاً وجود خارجی دارند. مصداقش ارتباطات همزی‌گرانه مابین موجودات زنده است، که در خلال‌شان چنانچه دو موجود همزی از هم جدا بشوند، هر دویشان نابود خواهند شد. آنها فقط در بافت یک کل متعامل و یک پیوستار منسجم امکان وجود دارند.

اما خب این یک تلقّی غلط است. چرا که اولاً آن نقش تعیین‌کننده‌ای که یک سازهٔ بالادستی در خط‌دهی به فعل و انفعالات پایین‌دستی‌اش ایفا می‌کند را نادیده می‌گیرد. در واقع وقتی مدارات الکتریکی یک کامپیوتر، حرکت ذاتاً آزادانهٔ الکترون‌ها را دچار محدودیت می‌کنند، احتمالات و پتانسیل‌های تازه‌ای را پیش می‌کشند که در صورت حرکت آزادانه این الکترون‌ها (مثلاً در یک محیط آکنده از پلاسما) به هیچ عنوان مطرح نمی‌شدند. چنین محدودیت‌هایی مبنای ظهور قابلیت‌های محاسباتی بالادستی‌اند. آنچه هم که از آن پس رخ می‌دهد، بستگی به نوع نرم‌افزار نصب‌شده روی کامپیوتر دارد. فیزیک گرچه باعث و بانی وقایع است، اما این «بافت» وقایع است که تعیین می‌کند چگونه رخ بدهند. ثانیاً این منتقدین، به مدل توپ بیلیاردی ذرات که در نظریه جنبشی گازها با موفقیت چشمگیری مواجه شده بوده، معتقدند: یعنی نهاده‌های فیزیکی پایین‌دستی (نظیر همین ذرات زیراتمی) با رفتارهایی مشخص و ثابت، از رهگذر یک سری قوانین جبری با هم واکنش می‌دهند و لذا رفته‌رفته به رفتارهای بالادستی (نظیر نوع واکنش انگشتان و صفحه‌کلید و …) شکل می‌دهند. مثلاً فشار گازها، از تحرک مولکول‌هایشان ناشی می‌شود.

اما خب این چیزی نیست که در شاکله سیستم‌های زیست‌شناختی، یا در ساحت فیزیک کوانتوم رخ دهد. نهاده‌های پایین‌دستی، لایتغیر نیستند: بلکه بافت سیستم بر چیستی خودشان و چگونگی رفتارشان اثر می‌گذارد. یک نوترون اگر آزاد باشد، ظرف حدود پانزده دقیقه فرومی‌پاشد؛ اما اگر در هستهٔ اتم آرام بگیرد، تا میلیاردها سال دوام خواهد آورد.

گاهی اما مسأله جدی‌تر از این صحبت‌هاست. گاهی نهاده‌های پایین‌دستی صرفاً از بابت ماهیت سازه‌های بالادستی است که اصلاً وجود خارجی دارند. مصداقش ارتباطات همزی‌گرانه مابین موجودات زنده است، که در خلال‌شان چنانچه دو موجود همزی از هم جدا بشوند، هر دویشان نابود خواهند شد. آنها فقط در بافت یک کل متعامل و یک پیوستار منسجم امکان وجود دارند. مصداق فیزیکی‌اش، «جفت‌های کوپر» در مبحث ابررسانایی است. این جفت‌الکترون‌ها به طور طبیعی همدیگر را دفع می‌کنند، اما ساختار بلورین فلز میزبان‌شان، تحت تأثیر بار الکترون‌ها چنان به‌هم وامی‌پیچیده که ماهیت تعاملات این ذرات زیراتمی را دچار تغییر کرده، به‌طوریکه جفت‌الکترون‌ها عملاً همدیگر را جذب می‌کنند؛ لذا وجود نهاده‌هایی که منجر به ظهور پدیدهٔ ابررسانایی می‌شوند (یعنی همان جفت‌های کوپر)، از ماهیت بافت نگه‌دارنده‌شان (یعنی همان بلور فلزی) ناشی می‌شود. به‌همین واسطه هم مفهوم ابررسانایی، کمااینکه رابرت لافلین در نطق دریافت جایزه نوبل فیزیک 1998 خود اکیداً اظهار کرده، مفهومی نیست که بتوان آن را به نحوی کاملاً پایین-به-بالا نتیجه گرفت.

از این گذشته، در خلال فرآیندهای زیست‌شناختی فرگشتی نیز انتخاب طبیعی عملاً موجب حذف عوامل پایین‌دستی می‌شود و صرفاً همان عواملی که بیشترین سازواری ممکن با نیّات بالادستی محیط پیرامون‌شان داشته باشند را باقی می‌گذارند – مثلاً ژن‌هایی که استحکام هرچه‌بیشتر بدن جاندار را سبب می‌شوند. حذف نهاده‌های ناهمگون با محیط پیرامون، در واقعیت امر، همان مسیر رشد نظم از دل بی‌نظمی‌ست؛ مسیری که گرچه در علم زیست‌شناسی نقشی حائز اهمیت ایفا می‌کند، اما در ساحت فیزیک هم رخ می‌دهد؛ مثلاً وقتی فیلترهای خاص اپتیکی، مانع از عبور پرتوهای ناخواستهٔ نور پلاریزه می‌شوند.

علیت بالا-به-پایین گرچه از دید من آشکارا مقوله‌ای مستدل است، اما همه هم اینچنین فکر نمی‌کنند. حتی امروزه هم دانشمندان زیادی با نگاه پایین-به-بالا و تقلیل‌گرای برنده فقید نوبل پزشکی، فرانسیس کریک، در کتاب Astonishing Hypothesize هم‌عقیده‌اند که: «خود تو، لذات و غصه‌هایت، خاطرات و خواسته‌هایت، اعتماد به نفس و اختیارت، در واقع چیزی نیست الّا رفتار مجموعه‌ای عظیم از سلول‌های عصبی و مولکول‌های متناظرشان».

باری، تقلیل‌گرایان سرسخت همچنان از او خواهند پرسید که چرا عاملیت علّی را در حالی به سلول‌های عصبی نسبت داده‌ای که رفتارشان چیزی نیست الّا جنبش الکترون‌های حامل سیگنال‌های عصبی؟ اگر واقعاً به علیت پایین-به-بالا معتقدی، دیگر نمی‌توانی عاملیّت علّی را به حلقه‌ای دلخواه از خلال زنجیره علیّت نسبت دهی – در واقع این الکترون‌هایند که مشغول عمل‌اند؛ و نه حتی الکترون‌ها، بلکه ابَرریسمان‌ها، یا همان اجزای بنیادین ماده که در تئوری ریسمان پیش‌بینی شده. مراحل بالادستی‌ای نظیر الکترون و نوترون، صرفاً عابرانی در حاشیهٔ این مسیر سراسر علّی‌اند.

اما خب به‌هرحال عصب‌پژوهان معتقدند که کار اصلی به عهده سلول‌های عصبی‌ست؛ و این تنها در صورتی ممکن است که کارشان هدایت و کنترل جریان الکترون‌ها باشد – یعنی با در نظرگرفتن علیت پایین-به-بالا، از سطح سلول‌های عصبی تا الکترون‌ها؛ و اگر اینطور باشد، خب این عملاً مهر تأییدی بر علّیت بالا-به-پایین خواهد بود.

پانوشت:

جورج الیس، نویسنده مقاله فوق، کیهان‌شناس و فیزیکدان برجسته اهل آفریقای جنوبی، استاد بازنشسته ریاضیات دانشگاه کیپ‌تاون، و دبیر کل اسبق جامعه جهانی نسبیت عام و گرانش است. او در سال ۱۹۷۳، کتاب «ساختار بزرگ‌مقیاس فضا-زمان» را به اتفاق استفان هاوکینگ به رشته تحریر درآورد.

توضیح تصویر:

طرح از آنه بایرانت / Corbis

منبع: NewScientist