بررسی ماهیت “هیچ”

3
2693

بیگ بنگ: هزاران سال است که فیلسوفان ماهیت “هیچ” را به مباحثه گذاشت‌­اند، اما دیدگاه علم امروزی در این مورد چیست؟ «مارتین ریس»، اخترشناس سلطنتی بریتانیا و پروفسور بازنشسته­ کیهان­شناسی و اخترفیزیک دانشگاه کمبریج، در مصاحبه­‌ای توضیح می­دهد که منظور فیزیکدان­‌ها از “هیچ”، فضای خالی یا خلاء است.

heroبه گزارش بیگ بنگ، ممکن است رک و پوست­ کنده به نظر بیاید اما آزمایش­‌ها نشان می­دهند فضای خالی، واقعا خالی نیست. انرژی مرموزی در این فضا پنهان شده که می­تواند سرنوشت جهان را به ما بگوید. پرسش و پاسخ‌­های این مصاحبه را در ادامه می توانید بخوانید:

­-آیا واقعا فضای خالی به معنای هیچ است؟

+به نظر می­ آید فضای خالی برای ما، هیچ باشد. مثلا آب ممکن است برای ماهی هیج به نظر آید. تمام چیزهایی که در دریا هستند را حذف کنیم آب باقی می­ ماند. از این رو حدس زده می­ شود فضای خالی بسیار پیچیده باشد. ما می­دانیم کیهان بسیار خالی است. چگالی متوسط فضا تقریبا یک اتم در هر ده متر مربع است که بسیار نادرتر از بیشترین میزان خلاء بدست آمده در آزمایشگاه‌­های زمین است. اما حتی اگر تمام مواد موجود را حذف کنید، فضا قابلیت ارتجاعی دارد (طبق آخرین کشف­‌ها) که به موج­‌های گرانشی (موج‌­های خود فضا) اجازۀ تکثیر و انتشار می­ دهد. علاوه بر آن، ما متوجه شدیم که نوعی انرژی عجیب در فضای خالی وجود دارد.

-ما اولین‌بار با شکل‌گیری مکانیک کوانتومی در قرن ۲۰ در مورد انرژی خلاء اطلاعاتی بدست آوردیم. طبق این اطلاعات، فضای خالی از میدان انرژی پس ­زمینه‌­ای دارای نوسان تشکیل شده است و باعث به وجود آمدن موج‌­ها و ذرات مجازی می­ شود که همواره در حال به وجود آمدن و از بین ­رفتن هستند. حتی اینها می­توانند نیروی کوچکی را ایجاد کنند. اما نظرتان در مورد فضای خالی در مقیاس بزرگتر چیست؟

+اِعمال نیرو در مقیاس بزرگ توسط فضای خالی، ۲۰ سال پیش کشف شد. اخترشناسان متوجه شدند سرعت ِ انبساط کیهانی رو به افزایش است. این موضوع غافلگیرکننده‌­ای بود. بیش از نیم قرن بود که ما متوجه انبساط شده بودیم اما همه بر این باور بودند که به دلیل گرانش اعمال­ شده توسط کهکشان­ها بر یکدیگر، سرعت آن رو به کاهش است. آنجا ما با این موضوع غافلگیر شدیم که این کاهش سرعت مغلوب چیزی شده است که انبساط را رو به جلو می­‌راند. همانطور که قبلا هم بوده است، انرژی پنهانی در فضای خالی وجود دارد که نوعی دافعه را در خود دارد و در مقیاس بزرگ بر گرانش غلبه می­ کند. این پدیده (با نام انرژی تاریک) جالب­‌ترین مدرک این موضوع است که فضای خالی عاری از ویژگی و ارتباط نیست و سرنوشت پایانی کیهان را مشخص می­ کند.

-اما آیا محدودیتی وجود دارد که ما از آن اطلاع داشته باشیم؟ در مقیاسی تریلیون تریلیون برابر کوچکتر از اتم، نوسان کوانتومی در فضا-زمان می ­تواند نه تنها به ذرات مجازی بلکه به سیاهچاله‌­های مجازی موجودیت ببخشد. این بازه­ را ما نمی­توانیم مورد بررسی قرار دهیم و باید نظریه­‌های گرانش و مکانیک کوانتوم را ادغام کنیم تا بدانیم بصورت نظری چه اتفاقی در حال افتادن است. همه از سختی این کار مطلع­‌اند.

+چندین نظریه با هدف درک این موضوع وجود دارند که معروف­ترین آنها نظریه­ ریسمان است؛ اما هیچکدام از این نظریه­‌ها هنوز با دنیای واقعی روبرو نشده‌­اند بنابراین هنوز آنها فرضیات آزمایش نشده هستند. اما من فکر می­ کنم تقریبا همه قبول دارند که فضا در مقیاس‌­های بسیار کوچک، دارای ساختاری پیچیده است که در این مقیاس‌­ها، تاثیرات گرانشی و کوانتوم با یکدیگر روبرو می­ شوند.

ما می­دانیم جهان ما سه بعد دارد. شما می­توانید به چپ و راست، جلو و عقب و بالا و پایین بروید. زمان بعد چهارم است. اما حدسیات قوی وجود دارد که اگر شما یک نقطه از فضا را بزرگ کنید تا آن مقیاس بسیار کوچک را بررسی کنید، اریگامی ناقصی را در پنج بعد جدید خواهید یافت که ما قادر به دیدن آن نیستیم. مثل این است که از فاصله­ای دور به یک لولۀ پلاستیکی نگاه کرده و آن را یک خط می­ بینید. اما وقتی از نزدیک به آن نگاه می ­کنید، متوجه می­ شوید که این جسم یک بعد نبوده و در واقع سه بُعدی است. نظریه­ ریسمان و نظریه­‌های مشابه دیگر مفاهیم ریاضیاتی پیچیده‌­ای دارند. اما این همان نظریه­ مورد نیاز ما است تا عمیق‌ترین و نزدیکترین سطوح ممکن به هیچ را درک کنیم؛ یعنی فضای خالی.

-با دانش کنونی ما، چطور می­توانیم توضیحی برای انبساط جهان از هیچ داشته باشیم؟ آیا واقعا همۀ اتفاقات از نوسان کوچک انرژی خلاء آغاز شد؟

+ممکن است برخی تغییرات یا نوسان­‌های مرموز باعث انبساط بخشی از فضا شده باشند. حداقل برخی نظریه ­پردازان اینطور فکر می­ کنند. اگر نوسان‌­های مربوط به نظریه­ی کوانتوم تا مقیاس مناسبی فشرده شوند می­توانند تمام جهان را تغییر دهند. این موضوع در مدت ۴۴-۱۰ ثانیه (زمان پلانک) اتفاق می ­افتد. این مقیاسی است که زمان و فضا در هم تنیده می­ شوند و جلو رفتن عقربه‌­های ساعت بی ­معنی می­ شود. ما می­توانیم جهان را با اطمینان کامل به مقیاس نانوثانیه و حتی بسیار نزدیک به زمان پلانک ببریم؛ اما در اینجا تمام معادلات به هم می­ ریزد زیرا علم فیزیک در این مقیاس نیاز به یک نظریۀ بزرگ و پیچیده دارد.

image huvyt-اگر این احتمال وجود داشته باشد که نوسان بخشی از فضای خالی به جهان موجودیت داده باشد، چرا این اتفاق در جای دیگری از فضای خالی نمی ­افتد و شاهد جهان­‌های موازی در یک چندجهانی نیستیم؟

+ این فرضیه مشهور میان فیزیکدان­ها وجود دارد که بیگ بنگ تنها یکبار اتفاق نیافتاده و چیزی که ما با تلسکوپ­‌هایمان می ­بینیم تنها بخش کوچکی از واقعیت فیزیکی جهان است. نسخه­‌های بسیاری از یک جهان چرخه­‌ای وجود دارد. ۵۰ سال پیش بود که شواهد محکمی برای بیگ بنگ یافت شد. اما از همان زمان این سوال وجود دارد که آیا بیگ بنگ، جزئی از اتفاقات یک جهان چرخه‌­ای است یا خیر. تمایل به پذیرش این مفهوم وجود دارد که چیزی بسیار بیشتر از فضا و زمان در جهان ما وجود دارد. که حتی از نظر قوی‌ترین تلسکوپ­‌ها نیز پنهان مانده است.

بنابراین ما نمی­دانیم که آیا بیگ بنگ‌های بیشتری اتفاق افتاده است یا فقط یک بیگ بنگ وجود داشته است. فرضیه‌­هایی وجود دارند که وجود چند بیگ بنگ را توضیح می­دهند و فرضیه‌­هایی نیز وجود یک بیگ بنگ. من فکر می­ کنم باید تمام آنها را بررسی کنیم.

-چگونه جهان پایان می ­یابد؟

+واضح‌­ترین پیش‌­بینی­‌ها به ما می ­گویند سرعت انبساط جهان بیشتر شده و جهان خالی و سردتر می ­شود. ممکن است ذرات آن فرو بپاشند و فرایند رقیق­‌سازی جهان بصورت نامحدود ادامه یابد. ما به شکلی با یک فضای بسیار بزرگ مواجه خواهیم بود که خالی­‌تر از امروز می­ شود. این یک فرضیه است اما فرضیه‌های دیگری وجود دارند که در آنها، جهت انرژی تاریک از انبساط به انقباض تغییر می­ یابد و فروپاشی بزرگی با نام مه­رمب یا Big Crunch اتفاق می­افتد که در آن چگالی بار دیگر به بی­نهایت می رسد.

یک فرضیه وجود دارد که راجر پنرز فیزیکدان آن را مطرح کرده است. در این فرضیه، جهان منبسط­‌‌ تر و رقیق‌تر شده اما به نحوی، وقتی چیز دیگری جز فوتون در آن وجود ندارد، همه چیز از نو مقیاس­‌بندی می­ شود و فضا بعد از رقیق­ شدن، مولد یک بیگ بنگ دیگر می ­شود. این فرضیه عجیب­‌تر از فرضیه جهان چرخه­‌ای است، اما لطفا از من نخواهید فرضیه­‌های راجر پنروز را توضیح دهم.

-چقدر مطمئن هستید که علم در نهایت بتواند معمای هیچ را حل کند؟ حتی اگر بتوانیم ثابت کنیم جهان ما از یک نوسان عجیب در یک میدان خلاء به وجود آمده است، این سوال به وجود نمی آید که آن میدان خلاء از کجا آمده است؟

+علم سعی در یافتن پاسخ­‌ها دارد اما هر باری که ما پاسخی را می ­یابیم، پرسش‌­های جدیدی به وجود می ­آید. ما هیچوقت یک تصویر کامل نخواهیم داشت. وقتی من تحقیقاتم را در اواخر دهۀ ۱۹۶۰ آغاز کردم، بحث سر این بود که اصلا بیگ بنگ وجود دارد یا خیر. حال دیگر در این مورد بحثی نیست و ما می­توانیم با دقتی معادل ۲ درصد، شکل جهان از ۱۳٫۸ میلیارد سالگی آن تا همان نانوثانیه اول را توصیف کنیم. این پیشرفت بزرگی است. بنابراین دور از باوری نیست که بگوییم در ۵۰ سال آینده، مباحث مربوط به کوانتوم و دوره‌‌های تورمی حل خواهند شد.

اما این موضوع پرسش دیگری ایجاد می­ کند: چه مقدار از علم در دسترس ِ مغز انسان قرار خواهد گرفت؟ برای مثال شاید اینطور شود مفاهیم ریاضیاتی نظریه ریسمان، توصیف صحیحی از واقعیت باشند اما هیچوقت نتوانیم آن را به میزانی درک کنیم که آن را با مشاهدات حقیقی بررسی کنیم. پس ممکن است منتظر ظهور نوعی پسا-انسان باشیم تا درک بهتری به ما ارائه دهد. اما هر کسی که در مورد این معماها اندیشه کند، می­تواند متوجه شود که فضای خالی در فیزیک، معادل هیچ در فلسفه نیست.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: space.com


3 دیدگاه ها

دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.