|
ترجمه سليمان فرهايان: پروفسور سر مارتين ريس يكی از پيشگامان كيهان شناسی در جهان است. وی استاد تحقيقات انجمن سلطنتی در دانشگاه كمبريج و دارای عنوان اخترشناس سلطنتی است. در عين حال وی عضو انجمن سلطنتی، آكادمی ملی علوم ايالات متحده و آكادمی علوم روسيه است. وی ضمن مشاركت با چندين همكار بين المللی ايده های بسيار مهمی در مورد سياهچاله ها، تشكيل كهكشان ها و اخترفيزيك انرژی بالا داشته است. وی سخنرانی ها و مقالات متعددی را برای مخاطبين عام ارائه داده است.
شش عدد بر كل جهان حاكم است كه از زمان انفجار بزرگ شكل گرفته اند. اگر هر كدام از اين اعداد با مقدار فعلی آن كمی فرق داشت، هيچ ستاره، سياره يا انسانی در جهان وجود نداشت. قوانين رياضی عامل تحكيم ساختار جهان است. اين قاعده فقط شامل اتم ها نمی شود، بلكه كهكشان ها، ستاره ها و انسان ها را نيز در برمی گيرد. خواص اتم ها ـ از جمله اندازه و جرمشان، انواع مختلفی كه از آنها وجود دارد و نيروهايی كه آنها را به يكديگر متصل می كند ـ عامل تعيين كننده ماهيت شيميايی جهانی است كه در آن به سر می بريم. تعداد بسيار اتم ها به نيروها و ذرات داخل آنها بستگی دارد. اجرامی را كه اخترشناسان مورد بررسی قرار می دهند ـ سيارات، ستارگان و كهكشان ها ـ توسط نيروی گرانش كنترل می شوند. و همه اين موارد در جهان در حال گسترشی روی می دهد كه خواصش در لحظه انفجار بزرگ اوليه در آن تثبيت شده است. علم با تشخيص نظم و الگوهای موجود در طبيعت پيشرفت می كند، بنابراين پديده های هر چه بيشتری را می توان در دسته ها و قوانين عام گنجاند. نظريه پردازان در تلاشند اساس قوانين فيزيكی را در مجموعه های منظمی از روابط و چند عدد خلاصه كنند. هنوز هم تا پايان كار راه زيادی باقيمانده است، اما پيشرفت به دست آمده نيز چشمگيرند.
شش عدد
در آغاز قرن بيست و يكم، شش عدد معرفی شدند كه به نظر می رسد از اهميت فوق العاده ای برخوردارند. دو تا از اين اعداد به نيروهای اساسی مربوط می شوند؛ دو تای ديگر اندازه و «ساختار» نهايی جهان ما را تثبيت می كند و بيانگر آن هستند كه آيا جهان برای هميشه امتداد می يابد يا خير؛ و دو عدد باقيمانده بيانگر خواص خود فضا هستند. اين شش عدد با يكديگر «نسخه»ای را برای جهان تشكيل می دهند. گذشته از اين جهان نسبت به مقدار اين شش عدد بسيار حساس است: اگر يكی از اين اعداد تنظيم نشده باشد، آن وقت نه ستاره ای در جهان وجود می داشت و نه حياتی. آيا تنظيم اين اعداد از يك حقيقت فاقد قدرت تعقل يا يك تصادف ناشی شده است يا بيانگر مشيت خالقی مهربان است؟ به نظر من هيچ كدام از آنها. ممكن است بی نهايت جهان ديگر وجود داشته باشد كه اعدادشان متفاوت باشند. بسياری از اين جهان ها ممكن است عقيم يا مرده زاد باشند. ما فقط در جهانی می توانيم به وجود آييم كه تركيب «صحيحی» از اجزا باشد (و به همين دليل است كه اكنون خود را در اين جهان می يابيم) درك اين حقيقت چشم انداز نو و بنيادينی را در مورد جهان ما، جايگاه ما در اين جهان و ماهيت قوانين فيزيكی پيش روی ما می گشايد. اين نكته بسيار حيرت انگيز است كه در جهان در حال گسترشی كه نقطه آغازينش آن چنان «ساده» است كه فقط به وسيله چند عدد مشخص می شود، می تواند (اگر اين اعداد به طور دقيق تنظيم شده باشند) به جهانی با ساختار بسيار دقيق و پيچيده، همچون جهان ما بدل شود. شايد ارتباطی بين اين اعداد وجود داشته باشد. اما با اين همه ما امروزه نمی توانيم مقدار ساير اعداد را با دانستن فقط يكی از آنها تعيين كنيم. فعلا هيچ كدام از ما نمی دانيم كه آيا روزی تئوری ای با نام «تئوری نهايی»(Theory of everything) به وجود می آيد كه بتواند رابطه ای ارائه دهد كه تمام اين اعداد را به هم مربوط كند، يا آنها را به نوعی با هم گرد آورد. من روی اين شش عدد تاكيد كرده ام، به خاطر اينكه هر كدام از اين اعداد به تنهايی، نقش بسيار مهم و حياتی را در جهان ما ايفا می كند، و با همديگر تعيين كننده نحوه تكامل جهان و استعدادهای ذاتی آن است. از اين گذشته، سه تا از اين اعداد (كه به جهان در مقياس بزرگ وابسته است) به تازگی با دقت زياد اندازه گيری شده است.
چرا جهان چنين وسيع است
مدت زمان زيادی كه صرف تكامل زيست شناختی شده است، زاويه ديد جديدی را در مقابل اين پرسش كه «چرا جهان چنين وسيع است؟» پيش روی ما می گشايد. سر برآوردن حيات انسان در سياره زمين حدود 4/5 ميليارد سال به درازا كشيده است. حتی پيش از آنكه خورشيد ما و سيارات گرداگرد آن تشكيل شوند، ستاره های قديمی تر، هيدروژن را به كربن، اكسيژن و ديگر اتم های جدول تناوبی تبديل می كردند. اين فرآيند حدود ده ميليارد سال به درازا كشيده است. اندازه جهان قابل مشاهده تقريبا برابر فاصله ای است كه نور بعد از انفجار بزرگ پيموده است بنابراين اين جهان قابل مشاهده كنونی بايد حدود 10 ميليارد سال نوری وسعت داشته باشد. اين نتيجه بسيار هول انگيز به نظر می رسد. عظمت فوق العاده جهان ما، كه در نگاه اول اين معنی را به ذهن متبادر می كرد كه وجود ما در پهنه گيتی تا چه ميزان بی اهميت است، در نهايت حضور ما را در جهان در پی داشته است! البته اين گفته به اين معنی نيست كه جهان كوچك تر ديگری نمی تواند وجود نداشته باشد، مگر آنكه ما در آن وجود نداشته باشد. گستره بسيار وسيع كيهان مقدم بر حوادث جاری در آن نيست، بلكه نتيجه ای از يك زنجيره طولانی از حوادث است، كه حتی پيش از اينكه منظومه شمسی ما نيز شكل گيرد به وقوع می پيوست و اين فرآيند نيز به نوبه خود پيش از آنكه نوع انسان در پهنه گيتی ظاهر شود، روی داده است. شايد به نظر برسد اين طرز تفكر بازگشتی به ايده انسان مداری باشد، ايده ای كه با روشنگری كوپرنيك در مورد چرخش زمين حول خورشيد و رد نظريه چرخش خورشيد به دور زمين درهم شكست. ولی ما نبايد بيش از اين از فروتنی كوپرنيك (كه گاهی اوقات «اصل اعتدال» نيز ناميده می شود) پيروی كنيم. مخلوقاتی همانند ما برای تكامل به شرايط ويژه ای نياز دارند، بنابراين چشم انداز ما نسبتا محدود شده و از بعضی لحاظ غيرعادی به نظر می رسد. گستردگی جهان نبايد ما را متعجب كند، هر چند كه ما هنوز هم در جست وجوی تفسيری ژرف تر از جنبه های متمايز و گوناگون آن هستيم.
بلوغ كيهان شناسی
زمانی ماكس بورن ادعا كرد هيچ تئوری ای كنار گذاشته نمی شود مگر آنكه حاميان و هواداران آن همگی در گذرند، يعنی علم با «خاكسپاری پشت خاكسپاری» پيشرفت می كند. اما بايد گفت اين طرز فكر بسيار بدبينانه است. بسياری از مناقاشات پردامنه و طولانی مباحث كيهان شناختی امروزه ديگر پايان يافته، و در مورد بسياری از مواردی كه پيش از اين موضوع بحث بودند، ديگر مناظره ای صورت نمی گيرد. بسياری از ما در اغلب موارد طرز فكرمان را تغيير داده ايم، يا حداقل خودم اين كار را كرده ام. امروزه ديگر ايده های كيهان شناسی از تئوری های مربوط به زمين خودمان آسيب پذيرتر و ناپايدارتر نيستند. زمين شناسان به اين نتيجه رسيده اند كه قاره های اين سياره در حال حركت تدريجی هستند كه سرعت حركتشان تقريبا برابر سرعت رشد ناخن هاست، ديگر آنكه اروپا و آمريكای شمالی در 200 ميليون سال قبل به يكديگر متصل بودند. ايده شان را می پذيريم، هر چند كه درك چنين گستره زمانی وسيعی بسيار مشكل است. در عين حال، حداقل خطوط كلی نحوه شكل گيری و تكامل زيست كره و بر آمدن انسان ها را باور داريم. امروزه بسياری از دستاوردهای كيهان شناختی به وسيله داده های معتبری تاييد و تثبيت شده است. پذيرش بسياری از دلايل تجربی مويد انفجار بزرگ كه ده تا پانزده ميليارد سال پيش به وقوع پيوسته، آن چنان اجتناب ناپذير است كه شواهد ارائه شده توسط زمين شناسان برای پذيرش تاريخچه سياره مان، زمين، اين تغيير موضع بسيار حيرت انگيز است: نياكان ما می توانستند تئوری هايی سر هم ببافند كه تقريبا هيچ حقيقتی نمی توانست مانع آنها باشد، ولی امروزه به نظر می رسد كيهان شناسی جديد پا را از رياضيات هم فراتر گذاشته است. من تا چند سال قبل تقريبا 90 درصد به وقوع پديده انفجار بزرگ (Big-Bang) معتقد بودم. (تئوری انفجار بزرگ می گويد هر چيز در جهان قابل رويت ما از يك گوی آتشين منشا گرفته است، گوی آتشينی كه دمای آن از دمای مركز خورشيد هم بسيار بيشتر بود. ) اما اعتقاد من به اين پديده طی سال های اخير شديدا افزايش يافته است؛ پيشرفت های قابل ملاحظه صورت گرفته در رصد كهكشان ها و آزمايشات تجربی طی سال های دهه 1990 تصوير بسيار دقيق تر و گوياتری از كيهان را در اختيار ما قرار داده است و به همين دليل ميزان اطمينان من نسبت به اين تئوری تا 99 درصد افزايش يافته است.
اينشتين در يكی از مشهورترين كلمات قصار خود می گويد: «غيرقابل درك ترين چيز در مورد جهان، قابل درك بودن آن است. » وی در اين عبارت بر شگفتی خود در مورد قوانين فيزيك كه ذهن ما نسبتا با آنها خو گرفته و تا حدودی با آنها آشناست تاكيد می كند، قوانينی كه نه فقط در روی زمين بلكه در دوردست ترين كهكشان ها هم مصداق دارد. نيوتن به ما آموخت همان نيرويی كه سيب را به سمت زمين می كشد، ماه و سيارات را در مدار خود به گردش در می آورد. هم اكنون می دانيم همين نيروست كه عامل تشكيل كهكشان ها است و همين نيروست كه باعث می شود ستاره ها به سياهچاله تبديل شوند. شايد هم روزی همين نيرو است باعث رمبش (Collapse) كهكشان آندرومدای بالای سر ما شود. اتم های موجود در دوردست ترين كهكشان ها با اتم هايی كه ما در آزمايشگاه ها با آنها مواجه می شويم يكسان است. به نظر می رسد تمام اجزای جهان به شيوه يكسانی تكامل می يابند، همان طور كه در آغاز هم منشا مشتركی داشتند. اگر اين وحدت رويه وجود نداشت كيهان شناسی هيچ دستاوردی برای ما نداشت يا شايد هم هيچ گاه به وجود نمی آمد. پيشرفت هايی كه اخيرا صورت گرفته است هر چه بيشتر توجه ما را به اسرار نوظهوری در مورد جهان، قوانين حاكم بر آن و حتی سرنوشت نهايی آن جلب می كند. اين پرسش ها به كسر بسيار كوچكی از اولين ثانيه پس از انفجار بزرگ اشاره دارد، زمانی كه شرايط آنچنان حادی حاكم بود كه دانش فعلی فيزيك ما از درك جزئيات آن ناتوان است و درست در همين لحظه است كه ماهيت زمان، تعداد ابعاد و منشاء ماده باعث سرگشتگی ما می شود.
در لحظه آغازين تشكيل جهان همه چيز چنان فشرده و شديدا چگال است كه مسائل مربوط به كيهان و دنيای خرد (micro-world) يكی می شوند. فضا را نمی توان به طور مشخص و دقيقی تقسيم كرد. جزئيات مربوط به اين مسئله هنوز هم مثل معمايی برای ما بی جواب مانده است،اما بعضی از فيزيكدانان گمان می برند، اجزای ريزی به عنوان واحدهای فضا وجود دارند كه اندازه آنها در مقياس 33-10 سانتی متر است. اين عدد ده به توان بيست مرتبه كوچك تر از هسته اتم است: اين عدد چنان كوچك است كه تصور آن هم مشكل است، برای آشنايی بيشتربا ذهن می توان گفت اگر هسته اتم آنچنان بزرگ شود كه وسعتی برابر يك شهر بزرگ را داشته باشد آن وقت واحد فضا برابر هسته يك اتم خواهد بود. در اين صورت با مسئله جديدی مواجه می شويم، حتی اگر چنين ساختارهای ريزی وجود داشته باشد، ماهيت آنها بايد ورای درك ما از فضا و زمان باشد.
جهان های ديگر
در مورد مقياس هايی بزرگ تر از اين چه می توان گفت؟ آيا مناطقی وجود دارد كه نور آنها پس از گذشت ده ميليون سال يا از زمان انفجار بزرگ هنوز هم فرصت كافی نداشته است كه به ما برسد؟ متأسفانه در مورد اين مسئله جواب روشن و قاطعی وجود ندارد. با اين همه از لحاظ نظری هيچ محدوديتی در مورد گستره جهان ما (در فضا و نسبت به زمان های آينده) و در مورد اينكه چه چيزی ممكن است در آينده های دور به چشم ما برسد، وجود ندارد. در حقيقت جهان را می توان بسيار گسترش داد. ميزان گسترش آن به چند ميليون سال دورتر از حوزه قابل رويت توسط ما محدود نمی شود بلكه می توان آن را به ميزان ده به توان چند ميليون سال هم گسترش اما اين هم تمامی ماجرا نيست. ممكن است، جهان ما حتی اگر گسترش يافته و دورتر از افق ديد فعلی ما قرار گيرد، خود عضوی از يك مجموعه بزرگ تر و نامحدود باشد. مفهوم «multivers» (در مقابل «universe» به معنای جهان ـ م.) كه ممكن است ذهنی به نظر برسد، نتيجه توسعه طبيعی تئوری های كيهان شناسی موجود است. اين تئوری ها دارای اعتبارند، زيرا می توانند پديده هايی را كه مشاهده می كنيم تفسير كنند. قوانين فيزيكی و هندسه ممكن است در جهان های ديگر متفاوت باشد. چيزی كه جهان ما را از ساير جهان ها متمايز می كند ممكن است همين شش عدد باشد.
First Science | 
