پ پ

اسرار جهان‌های موازی

آلبرت اینشتین فیزیک‌دان برجسته قرن بیستم، برای بیان موضوع‌های عجیب‌ و غریب، روش خاص خودش را داشت. او می‌گفت: «خیلی دوست دارم بدانم که آیا پروردگار برای آفرینش جهان ما انتخابی در دست داشت یا خیر»
شاید این گفته در نگاه خیلی‌ها، کفرآمیز به‌نظر برسد، اما منظور اینشتین در واقع این است که آیا جهان ما تنها جهانی است که خلق شده است؟
خیلی‌ها تا کلمه خدا را می‌شنوند، تصور می‌کنند که با فلسفه یا الهیت سروکار دارند، در حالی‌که سوال اینشتین ابداً به الهیت مربوط نبود. او می‌خواست بداند که آیا قوانین فیزیک لزوماً به وجود جهانی یکتا دلالت می‌کنند (منظور جهان خودمان با تمام کهکشان‌ها، ستارگان و سیاراتش) یا اینکه می‌توان جهان‌های متعددی با ویژگی‌های بسیار متفاوت داشت؟ و اگر چنین است، آیا حقیقت باشکوه جهان خودمان که به کمک تلسکوپ‌های بزرگ و توانمند و شتاب‌دهنده‌های عظیم، به درک آن دست یافته‌ایم، حاصل فرآیندی تصادفی است؟ آیا تمام این ویژگی‌های این جهان زیبا تنها یک انتخاب تصادفی از میان فهرستی بی‌انتها از خصوصیات ممکن جهان‌های متعدد است؟ آیا واقعاً توضیحی برای این سوال نیست که چرا ما به این شکل وجود داریم؟

740566_lRrSGQzK

در روزگار اینشتین احتمال اینکه جهان ما می‌توانست جور دیگری باشد، خیلی دور از ذهن بود. اما در چند دهه اخیر، این سوال از مرزهای ممنوعه به جریان اصلی تحقیقات فیزیک وارد شده و فیزیک‌دانان به‌جای آنکه تصور کنند جهان ما می‌توانست چه ویژگی‌هایی داشته باشد، از سه روش کاملاً مستقل به این نتیجه رسیده‌اند که احتمالاً جهان‌های مجزای دیگری نیز وجود دارند که اغلب از ذراتی کاملاً متفاوتی تشکیل شده‌اند و نیروهای متفاوتی بر آنها حکم‌فرمانی می‌کنند.
و از همه جالب‌تر اینکه تمام این جهان‌ها، ابرکیهانی بی‌کران را پرکرده‌اند.
این ایده که جزء تحیربرانگیزترین ایده‌هایی است که طی چند دهه اخیر از ذهن فیزیک‌دانان برخاسته، چندجهانی (Multiverse) نام دارد و دنیای فیزیک را به دو جبهه تقسیم کرده:
آنهایی که احتمال می‌دهند چندجهانی همان مرحله بعدی درک ما از واقعیت است و آنهایی که چندجهانی را چرت و پرت محض می‌دانند.

در سال ۱۹۱۵، آلبرت اینشتین نظریه نسبیت عام را که مهمترین کار تمام عمرش بود، منتشر کرد. این نظریه زیبا که حاصل ده سال تلاش برای درک مفهوم نیروی گرانش بود، از بنیان‌های ریاضی قوی بهره می‌برد و معادلات آن می‌توانست از حرکت یک سیاره به دور ستاره‌اش تا مسیر پرتوهای نور را با دقتی کم‌نظیر پیش‌بینی کند. طی چند سال، ریاضی‌دانان نتیجه گرفتند که طبق این نظریه عالم نمی‌تواند ایستا باشد، بلکه در تغییر است و کهکشا‌ن‌ها از یکدیگر دور یا به یکدیگر نزدیک می‌شوند.
اینشتین در آغاز با این نتیجه‌گیری که مستقیماً از دل نظریه خودش به‌دست می‌آمد، مخالفت کرد. اما رصدهای ادوین هابل، اخترشناس برجسته در سال ۱۹۲۹، انبساط عالم را تأیید کرد.
طولی نگذشت که فیزیک‌دانان چنین استدلال کردند که اگر جهان امروز در حال انبساط است، پس در گذشته کوچک‌تر بوده و بدین‌ترتیب در زمانی بسیار دور، هر آنچه را که امروز می‌بینیم (از کوچکترین ذرات تشکیل‌دهنده ماده تا تک‌تک ستارگان، کهکشان‌ها و حتی خود فضا) در نقطه‌ای بی‌نهایت کوچک‌، فشرده شده بود و عالم ما از فوران این نقطه اولیه و تحول آن به‌وجود آمده است.
بدین‌ترتیب نظریه بیگ بنگ ( انفجار بزرگ ) متولد شد. در طول دهه‌های میانی قرن بیستم، مشاهدات بسیاری در تأیید این نظریه انجام شد،‌ اما فیزیک‌دانان می‌دانستند که این نظریه نقض بزرگی دارد:
نظریه انفجار بزرگ هرچیزی را توضیح می‌داد غیر از همان انفجار اولیه.
معادلات اینشتین به‌خوبی تحول عالم را از کسری از ثانیه پس از بیگ بنگ توصیف می‌کردند، اما وقتی می‌خواستید شرایط نخستین لحظات عالم را تحلیل کنید، معادلات بی‌معنی می‌شدند. درست شبیه وقتی که در ماشین حساب عددی را بر صفر تقسیم می‌کنید و ماشین‌حساب به شما پیغام خطا می‌دهد. نظریه بیگ بنگ نمی‌توانست در مورد چرایی انفجار بزرگ و عامل آن توضیحی ارائه دهد.

زمانی نه‌چندان دور فکر می‌کردیم که سیاره ما در مرکز عالم است، اما دیری نگذشت که فهمیدیم ما هم یکی از چند سیاره‌ای هستیم که به‌دور خورشید می‌گردیم. پس از آن فهمیدیم که خورشید ما هم یکی از میلیاردها ستاره تشکیل‌دهنده راه شیری است و در حاشیه کهکشان جای‌ گرفته و در حالی‌که تصور می‌کردیم تمام عالم همین کهکشان زیبایی است که شب‌ها در آسمان می‌بینیم. در نیمه‌های قرن بیستم فهمیدیم که کهکشان ما یکی از صد میلیارد کهکشانی است که در عالم ما پراکنده شده‌اند.
فکرش را بکنید: اکنون کیهان‌شناسی تورمی این احتمال را مطرح کرده که جهان ما با تمام میلیاردها کهکشان‌ و ستاره و سیاره‌اش، یکی از بی‌شمار جهان‌هایی است که در چندجهانی پخش شده‌اند. ایده‌ای که اگر درستی آن تأیید شود، می‌تواند همان گیلاس خوشمزه‌ای باشد که پس از قرن‌ها بر کیک چندطبقه تکامل دیدگاه انسان به عالم پیرامون خود نشسته است.
اما زمانی‌که آندری لینده و آلکساندر ویلنکین برای نخستین‌بار ایده چندجهانی را در دهه ۹۰ مطرح کردند، فیزیک‌دانان چندان واکنشی نشان ندادند.
جهان‌های دیگر حتی اگر واقعاً هم وجود داشته باشند، خارج از محدوده جهان قابل رویت قرار دارند. ما حتی به همه‌ جای جهان خودمان دسترسی نداریم!
به ‌نظر می‌رسد نه می‌توانیم بر جهان‌های دیگر تأثیری داشته باشیم و نه جهان‌های دیگر می‌توانند بر ما تأثیرگذار باشند. حال این سؤال مطرح می‌شود که وجود یا عدم وجود جهان‌های دیگر چه تأثیری در علوم ما خواهد گذاشت؟
در اینجا بود که تلاش‌های پیرامون جهان‌های موازی حدود یک دهه متوقف شد تا آنکه نتایج غیرمنتظره مجموعه‌ای از مشاهدات شگفت‌انگیز در دهه ۱۹۹۰، فرصت جدیدی را فراهم آورد

علم قرار گرفته باشد و جهان در حال انبساطی که ما اطراف خود می بینیم تنها جهان موجود نباشد؛ بلکه میلیاردها جهان دیگر نیز وجود داشته باشند.

در این دیدگاه نه تنها جهان ما یکی است در میان انبوهی از سیاره ها، بلکه تمام جهان ما نیز در مقیاس کیهانی ناچیز است و تنها یکی از جهان های بی شماری است که هر یک کار خودشان را انجام می دهند. کلمه «چند جهانی» معانی گوناگونی دارد. اخترشناسان می توانند تا فاصله ای به اندازه ۴۲ میلیارد سال نوری را مشاهده کنند؛ افق دیداری کیهان. ما هیچ دلیلی نداریم که تردید کنیم که جهان در آن جا تمام می شود. فراتر از آن می تواند دامنه های زیاد و حتی بی نهایت زیادی بسیار شبیه به آنچه ما می بینیم، وجود داشته باشد. که هر یک توزیع نخستین متفاوتی از ماده دارد، اما همان قوانین فیزیک در همگی کارگر است.

هفت بحث سؤال انگیز

بیشتر طرفداران چند جهانی دانشمندانی دقیق هستند که کاملاً از مشکلات این نظریه آگاه هستند اما  هنوز فکر می کنند د که ما می توانیم به طور علمی در آنچه بیرون از آن جا (افق) رخ می دهد، حدس هایی بزنیم. بحث های آنان در هفت نوع کلی جمع می شود که هر یک به مشکل برمی خورند.

index

۱- فضا هیچ پایانی ندارد

عده کمی ثابت می کنند که فضا فراتر از افق کیهانی ما توسعه یافته است و دامنه های زیاد دیگری فراتر از آنچه ما می بینیم قرار دارند. اگر این نوع مشروط چند عالم وجود داشته باشد می توانیم آنچه را که می بینیم به دامنه های بیرون از افق با عدم قطعیت بیشتر نسبت به مناطق دورتر برون یابی کنیم. آن وقت آسان خواهد بود که انواع بسیار پیچیده ای از تغییر از جمله فیزیک جایگزین را مجسم کنیم که بیرون از جایی که ما می توانیم ببینیم رخ می دهد.

اما مشکلی که با این نوع برون یابی از معلوم به مجهول وجود دارد این است که، هیچ کس نمی تواند درستی یا نادرستی آن را ثابت کند. چگونه دانشمندان می توانند تعیین کنند که آیا تصویر آنها از ناحیه ای غیر قابل مشاهده از فضا – زمان یک برون یابی معقول از آنچه ما می بینیم است یا نه؟ آیا ممکن است جهان های دیگر توزیع های نخستین متفاوتی از ماده یا همچنین مقادیر متفاوتی از ثابت های بنیادین فیزیک همچون آنهایی که شدت نیروهای هسته ای را تنظیم می کنند، داشته باشند؟ شما می توانید هر یک از اینها را بسته به آنچه فرض می کنید، بپذیرید.

۲- فیزیک کنونی دامنه های دیگری از پیش بینی می کند

فرضیه های متحد مطرح شده هستی چیزهایی همچون میدان های اسکالری که خویشاوندان فرضیه ای دیگر میدان های فضا پر کن مانند میدان الکترومغناطیسی هستند پیش بینی می کنند. چنین میدان هایی تورم کیهانی را راه می اندازند و تا ابد جهان هایی را می آفرینند. این فرضیه ها به لحاظ نظری به خوبی بنا نهاده شده اند، اما سرشت میدان ها فرضیه ای ناشناخته است و آزمایشگران باید وجود آنها را ثابت کنند و طبیعتاً ویژگی های فرضی آنها را اندازه بگیرند. مسلماً فیزیکدانان ثابت نکرده اند که دینامیک این میدان ها باعث می شود که قوانین متفاوت فیزیک در جهان های متفاوت حباب مانند عمل کنند.

۳- آیا نظریه وجود بی نهایت جهان، از آزمونش سربلند بیرون می آید؟

تابش زمینه ای ریز موج کیهانی، جهان را آن طور که در پایان دوره نخستین انبساط داغ خود به نظر می رسید، آشکار می کند. اما تمام انواع تورم تا ابد ادامه نیافته و تعداد بی شماری جهان های ناپایدار را نمی آفرینند. مشاهدات، نوع لازم تورم را از دیگر انواع متمایز نمی سازد. حتی برخی کیهان شناسان همچون “استاینر” معتقدند که تورم بی پایان الگوهایی متفاوت با آنچه را که ما می بینیم در تابش زمینه ای ایجاد می کند. اما لیند و دیگران مخالفند. چه کسی درست می گوید؟ اینها همه بستگی به آن دارد که شما درباره فیزیک میدان تورمی چه چیز را بپذیرید.

۴- ثابت های بنیادین برای حیات “تنظیم ظریف” شده اند

یک حقیقت حیرت انگیز در مورد جهان ما این است که ثابت های فیزیکی مقادیر دقیقی دارند که امکان به وجود آمدن ساختارهای پیچیده مانند موجودات زنده را می دهد. “استیون واینبرگ” و “مارتین ریس” و “لئونارد ساس کایند” و دیگران ادعا می کنند یک جهان بیگانه تفسیر مطلوبی از این انطباق آشکار می دهد. اگر همه مقادیر مجاز در یک مجموعه به اندازه کافی بزرگ از جهان ها وجود داشته باشد، انرژی تاریک و چند جهانی.

طرفداران به عنوان مدرکی برای وجود چند جهانی به چگالی انرژی تاریکی استناد می کنند که بر جهان ما حکم فرماست. فرایند تورم بی پایان به هر جهانی در چند جهانی یک چگالی تصادفی از انرژی تاریک می دهد. به طور نسبی جهان های اندکی مقدار صفر یا مقادیر کم را دارا هستند. عمدتاً آنها مقادیر زیادی دارند (منطقه آبی) ولی مقادیر زیاد انرژی تاریک می تواند باعث از هم پاشیده شدن ساختارهای پیچیده مورد نیاز برای ایجاد حیات پایدار بشود (منطقه قرمز) پس جهان های زیست پذیر باید مقادیر چگالی متوسطی از انرژی تاریک را دارا باشند (قله منطقه مشترک بین آبی و قرمز). و همان طور که می بینیم جهان ما همین گونه است. مخالفان ایده چند جهانی می گویند که این استدلال دوری (دایره ای وار) است: فقط وقتی به کار می آید که وجود چند جهانی را از ابتدا قبول کرده باشید. این یک آزمون ثُبات است نه مدرک اثبات.
آنگاه گونه های زیست پذیر مطمئناً جایی پیدا می شوند. این استدلال به طور خاص برای شرح دادن چگالی انرژی ماده تاریک که موجب شتاب گرفتن انبساط کیهان می شود مطرح شده است. من عقیده دارم یک چند جهانی توضیحی قابل قبول و ممکن برای میزان این چگالی است. احتمالاً این تنها گزنیه بنیادی علمی است که هم اکنون در دست داریم. ولی ما هیچ امیدی برای آزمایش کردن آن نداریم. علاوه بر این بیشتر آنالیزهای این موضوع با این فرض برقرار شده اند که معادله های بنیادین فیزیک همه جا یکسان هستند و فقط در ثابت ها با یکدیگر فرق دارند ولی اگر کسی موضوع چند جهانی را جدی بگیرد، دیگر لزومی به این یکسان بودن معادله ها نیست.

۵- ثابت های بنیادی با پیش بینی های چند جهانی مطابقت دارد

این بحث، بخش قبلی را اصلاح می کند با پیشنهاد این موضوع که کیهان بیشتر از آنچه دقیقاً برای حیات لازم باشد “تنظیم ظریف” نشده است. طرفداران این پیشنهاد، احتمالات وجود مقادیر مختلف چگالی انرژی تاریک را اندازه گرفته اند. هرچه مقدار آن زیادتر باشد احتمال وقوعش زیادتر است ولی در عوض کیهان برای حیات نامناسب تر می شود. مقداری که ما مشاهده می کنیم باید دقیقاً روی مرز غیر قابل سکونت (زیست ناپذیر) باشد و به نظر می آید که این گونه باشد. جایی که این استدلال ها لغزش دارند آنجایی است که اگر چند عالمی نباشد تا مفهوم احتمال را در مورد آن به کار ببندیم آن وقت یک استدلال احتمالاتی هم نخواهیم داشت. این استدلال اگرچه نتیجه مطلوب را قبل از رخ دادنش فرض می کند، اگر تنها یک جهان فیزیکی موجود باشد از کار می افتند. احتمال، تنها وسیله ای است برای کاوش در مورد پایداری فرضیه چند عالم، نه مدرکی برای وجود آن.

۶- نظریه ریسمان ها مجموعه متنوعی از جهان ها را پیش بینی می کند

نظریه ریسمان ها از فرضیه ای که همه چیز را توضیح می دهد به فرضیه ای که در آن همه چیز ممکن است تبدیل شده است. شکل امروزی آن پیش بینی می کند که بسیاری از ویژگی های جهان ما کاملاً اتفاقی است. اگر کیهان از این نوع باشد این ویژگی ها به نظر غیر قابل توضیح می رسد. چگونه ما می توانیم این واقعیت را درک کنیم که مثلاً فیزیک دقیقاً همان ویژگی های محدودی را دارد که اجازه می دهد حیات وجود داشته باشد؟

اگر جهان ما یکی از جهان های بی شمار باشد، این ویژگی ها فوق العاده به نظر می رسند: هیچ چیز آنها را انتخاب نکرده آنها صرفاً ویژگی هایی هستند که در محدوده دنیای ما به وجود آمده اند. ما اگر هر جای دیگری زندگی می کردیم ویژگی های دیگری مشاهده می کردیم. البته اگر امکان حیات برای ما وجود داشته باشد تا بتوانیم چنین چیزی را مشاهده کنیم (چون حیات در بسیاری از مکان ها غیر ممکن است). ولی فرضیه ریسمان ها یک فرضیه آزمایش شده و اثبات شده نیست. حتی یک فرضیه کامل هم نیست. اگر مدرکی داشته باشیم که نظریه ریسمان درست است آن وقت پیش بینی های نظری آن، استدلالی آزمایش محور و قانونی برای چند عالم خواهند بود. ما چنین مدرکی نداریم.

۷- هر چیزی که بتواند اتفاق بیفتد، اتفاق می افتد

در جست و جو برای پاسخ به این سؤال که چرا طبیعت از قوانین مشخصی پیروی می کند و نه دیگر قوانین، فیزیکدانان و فلاسفه این طور اندیشیده اند که طبیعت هیچگاه چنین انتخابی نداشته است. همه قوانین ممکن در جایی به کار روند. این ایده تا اندازه ای از مکانیک کوانتوم الهام گرفته شده است. مکانیکی که همان طور که “موری گلمان” به طور فوق العاده ای مطرح کرد ایجاب می کند، هر چیزی که غیر ممکن نباشد باید روی بدهد. یک ذره همه راه هایی را که می تواند طی کند می پیماید و چیزی که ما می بینیم یک میانگین وزنی از همه امکان ها (راه های موجود) است.

ممکن است همین قضیه در مورد کل جهان نیز صادق باشد که تورم آشفته نسخه ای از فرضیه تورم که می گوید در جهان، در نقاط تصادفی در فضا و زمان، شکست خود به خودی رخ می دهد. در هر نقطه ای که شکست رخ می دهد، جهانی ایجاد می شود که کمی متورم است، در نهایت حتماً حبابی وجود خواهد داشت که در آن تورم به اندازه کافی طولانی می شود، تا بتواند جهان ما را ایجاد کند. تورم، دائمی و ابدی بوده و بیگ بنگ همواره در حال رخ دادن است. در این ایده، جهان ها می توانند از درون جهان های دیگر جوانه زده و در نتیجه جهان های چندگانه را بسازند. حتی خود جهان ما نیز ممکن است از درون جهان قبلی جوانه زده باشد. در مدل تورمی آشفته، وجود جهان های چندگانه دائمی و ابدی است؛ حتی اگر تک تک جهان ها دائمی و ابدی نباشند. برخی جهان ها ممکن است سریعاً پس از رخ دادن بیگ بنگ درون یک فروپاشی بزرگ از بین بروند. و برخی جهان ها برای همیشه منبسط می شوند. بنابراین جهان های چندگانه را جهان هایی می سازند که به مقدار زیاد متورم می شوندکه دلالت بر وجود چند جهانی می کند.

ولی اخترشناسان کوچک ترین شناسی برای مشاهده این امکان های بی شمار ندارند. ما حتی نمی توانیم بدانیم که این امکان ها چه هستند. ما تنها می توانیم در برابر برخی اصول سازمان یافته غیر قابل اثبات یا چهارچوبی که مشخص می کند چه چیز مجاز است و چه چیز غیر مجاز، درکی از این طرح بیابیم. به طور مثال اینکه همه اصول ریاضی باید در بعضی از قلمروهای فیزیکی تحقق پیدا کنند. اما ما نمی دانیم این اصل مستلزم چه نوع ماهیتی (موجودیتی) است. صرف نظر از این واقعیت که باید جهانی را که می بینیم در بر بگیرد. از طرفی هیچ راهی نداریم که صحت و سقم وجود یا طبیعت این اصل سازمان دهنده را تصدیق کند. این از جهاتی پیشنهاد جذابی است ولی کاربردهای پیشنهاد شده آن در عمل کاملاً فرضی است.

نبود مدرک

راه اول:

با وجود اینکه دلایل نظری کم هستند، عده ای از کیهان شناسان آزمایش های تجربی مختلفی را برای بررسی امکان وجود جهان های موازی پیشنهاد کرده اند. تابش زمینه ریز موج کیهانی ممکن است رد پاهایی از جهان های حباب گونه دیگر داشته باشد. مثلاً اگر جهان ما با یکی دیگر از این نوع جهان های حباب گونه برخورد می کرد شاهد سناریو تورم آشفته بودیم. همچنین ممکن است تابش زمینه شامل بقایای جهان های دیگری که قبل از بیگ بنگ در یک چرخه بی پایان از جهان ها بوده اند باشد. اینها حقیقتاً راه هایی هستند که می توان به وسیله آنها مدرکی واقعی برای جهان های دیگر یافت. بعضی از کیهان شناسان ادعا کرده اند که چنین پس مانده هایی را دیده اند. ادعاهای تجربی به شدت محل بحث و بررسی هستند. به هر حال بسیاری از چند عالم های فرضی ممکن به چنین مشاهده هایی منجر نمی شوند. در نتیجه مشاهده کننده ها فقط می توانند موارد خاصی از مدل های چند جهانی را با این راه آزمایش کنند.

راه دوم:

برای آزمودن تجربی، یافتن تغییراتی در دو یا بیشتر از ثابت های بنیادی (مثلاً دو عدد برای ثابت گرانش ) است که نهایتاً پیش فرض قبلی را مبنی بر تغییرناپذیر بودن قوانین فیزیک رد می کند. بعضی از اخترشناسان ادعا می کنند تعدادی از چنین تغییراتی را یافته اند. اکثراً این مدارک را مشکوک می دانند.

راه سوم:

تعیین کردن شکل جهان قابل مشاهده است. آیا جهان کروی است؟ (با انحنای مثبت) هذلولی شکل است؟ (با انحنای منفی) یا مسطح است؟ (بدون انحنا) سناریوهای چند عالم می گویند که جهان نمی تواند کروی باشد زیرا یک کره بر روی خودش بسته می شود و فقط ابعاد و مقادیر محدود را مجاز می شمارد. متأسفانه این راه چندان هم بی عیب نیست. جهان خارج از افق دید ما می تواند شکلی غیر از چیزی که ما در این افق می بینیم داشته باشد. آنچه مهم تر است این است که همه تئوری های چند عالم وجود هندسه کروی را غیر مجاز نمی دانند.

روی هم رفته وضعیت چند جهانی غیر قطعی است. دلیل اساسی آن هم انعطاف بسیار زیاد این فرضیه است. به طوری که بیشتر شبیه یک مفهوم است تا یک تئوری خوش تعریف. بیشتر پیشنهادهای آن مانند یک لحاف چهل تکه از ایده های مختلف است و به صورت یک کل منسجم دیده نمی شود. ساز و کار اصلی برای تورم بی پایان به خودی خود باعث نمی شود فیزیک در هر زمینه ای در چند جهانی متفاوت باشد. برای این کار نیاز دارد با یک تئوری فرضی دیگر ترکیب شود اگرچه آنها می توانند با یکدیگر سازگاری پیدا کنند، باز هم چیزی در مورد آن حتمی نیست. گام کلیدی در توجیه یک چند عالم برون یابی از شناخته شده ها به ناشناخته ها و از قابل آزمایش ها به غیر قابل آزمایش ها است.

 

یک پاسخ

  1. mehrsa گفت:

    مطالب مفید بود ولی ناقص

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید