من از بچگی عاشق فیزیک و شیمی و دانستن بودم. و الان دارم ادامه میدم.
۱. مقدمه: فراتر از آنچه میبینیم «فلسفه مرده است.» این جمله جسورانه که استیون هاوکینگ و لئونارد ملودینو در آغاز کتاب «طرح بزرگ» (The Grand Design) بر زبان میرانند، نهیب بزرگی به سنتهای دیرینه اندیشه بشری است. هاوکینگ معتقد بود که فیزیک مدرن اکنون به قلمروهایی پا گذاشته که پیشتر در انحصار الهیات و فلسفه بود؛ پرسشهایی از این دست که: چرا به جای «هیچ»، «چیزی» وجود دارد؟ و آیا کیهان برای پیدایش ما طراحی شده است؟ علم مدرن دیگر تنها به توصیف «چگونه»ها بسنده نمیکند، بلکه مدعی است میتواند «چرا»های وجودی را نیز واکاوی کند. در این جستار، به بررسی پنج مفهومی میپردازیم که نگاه شما را به تار و پود واقعیت دگرگون میکند.
۲. پایان عصر نقطهها: جهان از ریسمان ساخته شده است برای سدهها، فیزیک کلاسیک بر این فرض استوار بود که کوچکترین اجزای سازنده جهان، ذراتی «نقطهای» (مانند گرههای بیبعد) هستند. اما این نگاه در محاسبات ریاضی به بنبستی مرگبار منجر میشد: وقتی دو ذره نقطهای بیش از حد به هم نزدیک میشوند، نیروی بین آنها مستلزم «تقسیم بر صفر» میشود که نتیجه آن تولید «بینهایتهای» بیمعنا در معادلات بود.
نظریه ریسمان (String Theory) با جایگزینی این نقاط با «ریسمانهای» مرتعش یکبعدی که دارای «طول» هستند، این مشکل ساختاری را حل کرد. این ریسمانها با نوسان در فرکانسهای مختلف، ذرات متفاوتی مانند الکترون یا کوارک را پدید میآورند؛ درست مانند تارهای یک گیتار که نتهای متفاوتی خلق میکنند. نکته حیاتی اینجاست که نظریه ریسمان به طور طبیعی شامل ذرهای به نام «گراویتون» (حامل نیروی گرانش) است.
«ریسمانها راهی برای پیوند دادن نسبیت عام و مکانیک کوانتومی هستند؛ پیوندی که برای دههها ناممکن به نظر میرسید و اکنون ما را به رویای دیرینه اینشتین یعنی "گرانش کوانتومی" نزدیکتر کرده است.»
۳. انقلاب ادوارد ویتن: یازده بعد و یک «نظریه مادر» تا میانه دهه ۹۰ میلادی، فیزیکدانان با پنج نسخه متفاوت از نظریه ریسمان دستبهگریبان بودند که هر یک ادعای حقانیت داشت. در سال ۱۹۹۵، ادوارد ویتن با معرفی «نظریه ام» (M-Theory)، انقلابی موسوم به «انقلاب دوم ابرریسمان» را رهبری کرد. او نشان داد که این پنج نظریه در واقع مانند «اجزای مختلف یک فیل» در تمثیل مشهور فیل در تاریکی هستند؛ یعنی نگاههایی متفاوت به یک حقیقت واحد و یازدهبعدی.
ویتن برای تبیین ضرورت بعد یازدهم، استعارهای درخشان ارائه داد:
آنالوژی ژنرال: تصور کنید ژنرالی برای درک بهتر آرایش نیروها در میدان نبرد، بر فراز یک تپه میایستد. این جایگاه مرتفع (بعد اضافه)، دید وسیعتری نسبت به میدان (ابعاد پایینتر) میدهد و ابهاماتی را که در سطح زمین لاینحل به نظر میرسیدند، شفاف میکند.
درباره حرف «M» در نام این نظریه، ابهام عامدانهای وجود دارد. ویتن آن را نمادی برای جادو (Magic)، معما (Mystery)، غشا (Membrane) یا مادر (Mother) میداند. برخی فیزیکدانان نیز به شوخی آن را "Muffin" (مافین) یا حتی بر اساس نقدهای تند، مفاهیم انتزاعیتر نامیدهاند، چرا که هنوز فرمولبندی ریاضی نهایی آن یک راز باقی مانده است.
۴. واقعگرایی وابسته به مدل: آیا واقعیت اصلاً وجود دارد؟ هاوکینگ در کتاب خود از دیدگاهی به نام «واقعگرایی وابسته به مدل» (Model-dependent realism) دفاع میکند که ریشه در رویکرد ابزارگرایانه (Instrumentalist) دارد. او استدلال میکند که ما هرگز نمیتوانیم «واقعیت فینفسه» یا جهان را آنگونه که واقعاً هست بشناسیم؛ بلکه ذهن ما تنها مدلهایی میسازد که مشاهداتمان را تبیین میکنند. طبق این نگاه، اگر دو مدل مختلف، یک پدیده را به خوبی توضیح دهند، هر دو به یک اندازه «واقعی» هستند. هاوکینگ ۴ معیار برای یک «مدل خوب» ترسیم میکند: ۱. ظرافت و زیبایی ساختاری (Elegance). ۲. دربرگیرنده عناصر محدود و غیراقتضایی. ۳. انطباق دقیق با تمامی مشاهدات موجود. ۴. قدرت پیشبینی بالا و قابلیت ابطالپذیری در آزمایشهای آتی.
۵. خلق خودبهخودی: وقتی گرانش جای خدا را میگیرد جنجالیترین ادعای هاوکینگ این است که جهان برای آغاز خود، نیازی به «محرک اول» یا موجودی ماوراءطبیعی نداشته است. او تبیین میکند که به دلیل وجود قانونی به نام گرانش، جهان میتواند و «باید» خود را از «هیچ» خلق کند. کلید این معما در اینجاست که «انرژی کل جهان صفر است»؛ انرژی مثبت ماده توسط انرژی منفی گرانش خنثی میشود. بنابراین، پیدایش کیهان از نوسانات کوانتومی، هزینه انرژی برای طبیعت ندارد.
«لازم نیست به خدا متوسل شویم تا فتیله را روشن کند (Light the blue touch paper) و جهان را به حرکت درآورد؛ قوانین فیزیک به تنهایی برای توضیح پیدایش کائنات کافی هستند.»
در این نگاه، ما انسانها صرفاً «محصولات جانبی» نوسانات تصادفی کوانتومی در آغاز خلقت هستیم.
۶. معمای ابعاد پنهان و جهانهای موازی اگر جهان ۱۱ بعد دارد، چرا ما فقط ۳ بعد مکان و ۱ بعد زمان را حس میکنیم؟ پاسخ در «فشردهسازی» (Compactification) نهفته است.
تمثیل شلنگ: یک شلنگ باغچه را از دور تصور کنید؛ شبیه یک خط یکبعدی به نظر میرسد. اما برای «مورچهای» که روی آن حرکت میکند، بعد دومی (محیط دایرهای شلنگ) وجود دارد که برای ما پنهان است. ابعاد اضافه کیهان نیز به همین ترتیب در مقیاسهای بسیار کوچک لولهشدهاند.
ریاضیات نظریه «ام» پیشبینی میکند که حدود 10^{500} روش مختلف برای لولهشدن این ابعاد وجود دارد که هر کدام جهانی با قوانین فیزیکی متفاوت میسازد (چندجهانی یا Multiverse). طبق «اصل انسانمدار» (Anthropic Principle)، این قوانین دقیق در جهان ما نتیجه طراحی نیست، بلکه نوعی «انتخاب طبیعی» در ابعاد کیهانی است؛ ما در جهانی هستیم که این قوانین اجازه حیات میدهند، چون در غیر این صورت اصلاً ناظری وجود نداشت تا این پرسش را مطرح کند.
۷. جمعبندی: در آستانه درک طرح بزرگ اگرچه نظریه «ام» ریاضیات شگفتانگیزی دارد، اما همچنان با چالشهای بزرگی روبروست. منتقدانی چون راجر پنروز و پیتر وویت اشاره میکنند که این نظریه هنوز فاقد شواهد تجربی مستقیم است و گاهی بیشتر به «فلسفه» یا «داستان علمی-تخیلی» شباهت دارد تا فیزیک آزمونپذیر. با این حال، نمیتوان انکار کرد که این چارچوب، درک ما را از کیهان و مفاهیمی چون سیاهچالهها و آنتروپی دگرگون کرده است.
در پایان، پرسش بزرگ همچنان پابرجاست: «اگر روزی به نظریه نهایی همه چیز دست یابیم، آیا واقعاً میتوانیم فکر خدا را بخوانیم یا متوجه خواهیم شد که ما فقط بخشی از یک رقص عظیم و بیپایان از ریسمانها و غشاها هستیم؟» شاید واقعیت، نه در پاسخ نهایی، بلکه در همین تلاشِ هوشمندانه برای فهمیدن «طرح بزرگ» نهفته باشد.
