همان طور که می‌دانیم جهان در انفجار بزرگی که بیگ بنگ نامیده می‌شود، ایجاد شده است. نزدیک به یک قرن است که کیهان‌شناسان نتایج پس از این انفجار را بررسی کرده‌اند، نتایجی مثل این که چگونه جهان منبسط و سپس سرد شده است یا کهکشان‌های مختلف چگونه توسط گرانش، به تدریج به سمت هم کشیده شده‌اند.
اخیراً خود ماهیت انفجار در کانون توجه قرار گرفته که همان موضوع نظریه تورم است. این نظریه در اوایل دهه ۱۹۸۰ توسط Alan Guth ، Andrei Linde و دیگران توسعه یافت و به یک دیدگاه کلی جدید و اساسی نسبت به جهان منجر شد.
تورم (Inflation)، تناوبی از انبساط بسیار سریع و شتاب دار در تاریخ اولیه جهان است. این سرعت به گونه‌ای است که در کسری از ثانیه یک ذره زیر اتمی کوچک از فضا، به ابعاد بسیار بزرگتر از کل ناحیه ای که در حال حاضر قابل مشاهده است، تبدیل می‌شود. در پایان تورم انرژی‌ای که باعث انبساط می‌شود، باعث ایجاد یک شهاب سنگ روشن متشکل از ذرات و تشعشعات نیز می‌گردد. این همان اتفاقی است که ما بیگ بنگ نامیده‌ایم. تورم توسط فرآیندهای کوانتومی و احتمالاتی‌ای به پایان می‌رسد که در همه جا به صورت همزمان رخ نمی‌دهند. در محدوده ی کیهانی ما تورم در حدود ۱۳.۷ میلیارد سال پیش تمام شده است اما در نواحی دوردست جهان هنوز هم ادامه دارد. نواحی معمولی همانند منطقه ما به صورت پایداری شکل گرفته اند. مناطق جدید به صورت حباب‌های میکروسکوپی و ریز ظاهر شده و بلافاصله شروع به رشد می‌کنند. این حباب ها بدون هیچ محدودیتی رشدشان را ادامه می‌دهند و در خلال رشد تورمی از هم جدا می‌شوند. آنها برای تشکیل حباب های بیشتری جا باز می‌کنند. این فرآیند بی‌وقفه تورم ابدی نامیده می‌شود. ما در یکی از این حباب‌ها زندگی می‌کنیم و تنها قادر به دیدن بخش کوچکی از آن هستیم. صرف نظر از سرعتی که ما با آن حرکت می‌کنیم، هیچ گاه نمی‌توانیم به مرز‌های در حال گسترش حبابمان برسیم. بنابراین برای تمام اهداف عملی، ما در یک جهان حبابی مستقل زندگی می‌کنیم.
نظریه تورم، بعضی از ویژگی‌های اسرار آمیز پدیده بیگ بنگ را که بدیهی شمرده شده بودند، توضیح می دهد. این نظریه همچنین پیش بینی‌های قابل آزمایشی را ارائه داده بود که بعدها با مشاهداتی به اثبات رسیدند. اکنون تورم به پارادایم پیشرو کیهان شناسی تبدیل شده است. یکی دیگر از جنبه‌های کلیدی جهان‌بینی جدید، از نظریه ریسمان به دست می‌آید که در حال حاضر بهترین کاندیدا برای نظریه اصلی طبیعت است. نظریه ریسمان حل‌های زیادی برای توصیف جهان‌های حبابی با ویژگی‌های فیزیکی مختلف ارائه می‌دهد.
بیشتر بخوانید:
- آخرین مقاله استیون هاوکینگ منتشر شد: گریز از تورم کیهانی
- فیل در خانه‌ی تاریک
- ظهور بیگ بویل؛ چرا بیگ بنگ سِفر پیدایش نبوده است؟
کمیت‌هایی که ما آنها را ثوابت طبیعت می‌نامیم مانند جرم ذرات بنیادی، ثابت گرانش نیوتن و … در حباب‌های مختلف مقادیر متفاوتی دارند. حال این را با نظریه تورم ترکیب کنید. هر یک از انواع حباب‌ها احتمال مشخصی برای تشکیل فضای در حال تورم و انبساط دارد. بنابراین به طور ناگزیری ممکن است تعداد بی‌نهایتی حباب در انواع مختلف، در جریان تورم ابدی شکل بگیرند. این تصویر از جهان یا چند جهانی (نظم یگانه یا چندگانه) همان گونه که گفته شد، رمز و راز دیرینه این که چرا ثابت‌های طبیعت برای ظهور جهان این گونه خوب تنظیم شده‌اند را توضیح می‌دهد. دلیل این است که ناظران هوشمند فقط در حباب‌های نادری زندگی می‌کنند که با شانس محض، ثوابت فقط برای تشکیل زندگی اتفاق می‌افتند و سایر چندجهانی‌ها بی ثمر باقی می‌مانند اما کسی در آن جا نیست که به آن اعتراض کند. برخی از همکاران فیزیکدان من معتقدند که نظریه چند جهانی هشداردهنده است. هر نظریه ای در فیزیک، بسته به اینکه پیش بینی‌های مربوط به آن با داده‌های حاصل از آن توافق داشته باشند یا نه، پا بر جا مانده یا رد می شوند. اما ما چگونه می‌توانیم وجود جهان‌های حبابی دیگر را بررسی کنیم. Paul Steinhaldt و George Ellis در این مورد بحث کردند. مثلاً در مورد اینکه نظریه چند جهانی غیر علمی است؛ چون نمی‌توان آن را و حتی حقیقت و منشأش را آزمایش کرد.
شاید به طور شگفت انگیزی آزمایش‌های قابل مشاهده از تصویر چند جهانی در واقعیت ممکن باشند. Anthony Aguirre ،Matt Johnson ، Matt Kleban و سایرین اشاره کردند که برخورد حباب‌های در حال انبساط ما با سایر حباب‌ها در جهان چندگانه، تاثیر منفی در تابش پس زمینه کیهانی به جا خواهد گذاشت – یک محل گرد از شدت تابش بیشتر یا کمتر. تشخیص چنین محلی با شدت از قبل پیش‌بینی شده، شواهد مستقیمی برای وجود سایر جهان‌های حبابی ایجاد میکند. در حال حاضر پژوهش‌هایی در حال انجام است اما متاسفانه تصویری وجود ندارد که برخورد حبابی در کیهان ما اتفاق افتاده است یا خیر.
رویکرد دیگری هم وجود دارد که می‌توان از آن پیروی کرد و این ایده، استفاده از مدل نظری ما از جهان چندگانه برای پیش‌بینی ثوابت طبیعت است؛ که می‌توان انتظار داشت که در ناحیه موضوعی ما اندازه گیری شوند. اگر این ثابت‌ها از یک جهان موازی به جهان دیگر تغییر کنند، نمی‌توان مقادیر موضعی آنها را با اطمینان پیش بینی کرد. اما باز هم می‌توان پیش‌بینی‌های آماری داشت. و می‌توان از تئوری‌ها دریافت که کدام مقادیر از ثوابت، به احتمال زیاد توسط یک ناظر عادی در جهان چندگانه اندازه گیری می‌شوند. با فرض عادی بودن ما – فرضی که اصل حد وسط نامیدیم – خواهیم توانست مقادیر احتمالی ثابت‌ها را نسبت به خودمان پیش‌بینی کنیم.
این استراتژی به چگالی انرژی خلا که به عنوان “ماده تاریک” هم شناخته می‌شود، اعمال شده است. Steven Weinberg اشاره کرده است که در مناطقی که ماده تاریک زیاد است؛ موجب رشد سریع جهان و مانع از انباشته شدن مواد در کهکشان‌ها و ستاره‌ها می‌شود. احتمالا در چنین مناطقی ناظران تکامل نخواهد یافت. محاسبات نشان داده است که بسیاری از کهکشان‌ها و در نتیجه بسیاری از ناظران در مناطقی هستند که انرژی تاریک در آن جا، تقریباً برابر با چگالی ماده در دوره شکل گیری کهکشان است. بنابراین پیش‌بینی شده است که مقادیر مشابهی در بخشی از جهان که ما در آن هستیم، مشاهده شود.
در بیشتر موارد این ایده‌ها را جدی گرفته‌اند اما برخلاف انتظار، در اواخر دهه ۱۹۹۰ در مشاهدات نجومی، انرژی تاریک در حدود مقدار مورد انتظار‌شان کشف شد. این می‌تواند اولین مدرک ما برای وجود جهان عظیم چندگانه باشد؛ که ذهنیت بسیاری از افراد را تغییر داده است.
رد کردن جهان چندگانه
آیا شما واقعا در جهان چندگانه زندگی می‌کنید یا این مفهومی فراتر از علم است؟ با الهام از یک نقد جالب از جهان چندگانه در نسخه Scientific American که توسط George F. R. Ellis پیشگام نسبیت نوشته شده است. اجازه دهید که من نظرم را بیان کنم.
در سال‌های اخیر تغییرات قابل توجهی وجود داشته‌اند. گرچه در حال حاضر جهان‌های موازی بسیار مورد توجه هستند و از کتاب‌ها، فیلم‌ها و حتی لطیفه ها سر در می‌آورند. مثلا ” شما امتحان خود را در همه جهان‌های موازی پاس کرده‌اید به غیر از این یکی.”
مطمئنا بیان این ایده‌ها، منجر به توافق نظر بین دانشمندان شده است؛ اما به نظر من این کار، مباحثه در مورد چند جهانی را جالب‌تر کرده است. در کنار دانشمندانی که پشت سر هم حرف می‌زنند و در واقع تلاش می‌کنند که نظرات مخالف را متوجه شوند و درک کنند. مقاله جدید George Ellis یک مثال عالی برای این مورد است و من مطالعه آن را به شدت توصیه می‌کنم. البته اگر تاکنون این کار را نکرده‌اید.
در جهان ما، یعنی همان ناحیه کروی از فضا که که در آن نور در حدود ۱۳.۷ میلیارد سال از زمان بیگ بنگ فاصله دارد، تا به ما برسد. هنگام صحبت در مورد جهان‌های موازی تمییز بین ۴ سطح مختلف، مفید به نظر می‌رسد:
سطح ۱: نواحی مشابه دیگری در فضا که بسیار دور هستند و قوانین مشخص فیزیک برای آنها مشابه است. اما تاریخ و گذشته آن متفاوت می‌باشد، چون همه چیز به طور متفاوتی آغاز می‌شود.
سطح ۲: نواحی از فضا که حتی قوانین مشخص فیزیک هم متفاوت هستند.
سطح ۳: جهان‌های موازی در ناحیه‌های دیگر، در فضایی که هیلبرت نامیده می‌شود و ماهیت کوانتومی در آن شکل می‌گیرد.
سطح ۴: واقعیت های کاملاً مستقلی که از معادلات ریاضیاتی متفاوتی تبعیت می‌کنند.
George در مقاله انتقادی خود بسیاری از استدلال‌ها را با توجه به این سطوح چند جهانی، طبقه بندی کرده و بیان میکند که همه آنها مشکلاتی دارند. این‌جا خلاصه ای از استدلال‌های ضد چند جهانی او آمده است:
- تورم ممکن است اشتباه باشد یا ابدی نباشد.
- شاید مکانیک کوانتومی غلط باشد یا یگانه نباشد.
- ممکن است نظریه ریسمان صحیح نباشد یا راه حل‌های چندگانه نداشته باشد.
- شاید نظریه چند جهانی غیر قابل اثبات باشد.
- برخی ادعا می کنند که شواهد چندجهانی مشکوک و نامفهوم هستند.
- استدال‌های تنظیم دقیق، ممکن است بیش از حد پنداشته شوند.
- این موقعیت بدی است که ممکن است به چند جهانی‌های گسترده تری منجر شود.
جورج فهرستی از مشاهداتی را تهیه کرده‌است که از تئوری‌های جهان چندگانه، که حتی در بهترین حالت هم نامفهوم هستند، حمایت می کنند. مانند شواهدی که نشان می‌دهند که ثابت‌های طبیعت واقعا ثابت نیستند یا شواهدی در تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی، حاصل از برخورد با جهان های دیگر یا فضای پیوسته بیگانه و … . من شک و تردید او را نسبت به این اظهارات به اشتراک می‌گذارم. گرچه در همه این موارد، جدال‌ها برسر آنالیز و تحلیل داده بوده است. این واقعیت که دانشمندان در حال انجام چنین اندازه‌گیری‌ها و بحث در مورد جزئیات داده‌ها هستند، برای من مدرک بیشتری برای بودن چنین چیزی در محدوده علم است. این دقیقا همان چیزی است که یک مباحثه علمی را از غیر علمی جدا می کند.
ظاهراً جهان ما به طور شگفت انگیز و خوبی برای زندگی تنظیم شده است؛ به این معنا که اگر شما هر کدام از ثابت‌های طبیعت را به اندازه اندکی تغییر دهید، زندگی به آن معنایی که ما می‌شناسیم غیرممکن می‌شود. چرا؟ اگر جهان چندگانه سطح ۲ را داشته باشیم که این ثابت‌ها در آن همه‌ی مقادیر ممکن را داشته باشند، تعجب‌آور نیست که ما خود را در یکی از جهان‌های کمیابی که قابل سکونت هستند، بیابیم. همان گونه که حیات ما بر روی زمین به جای مریخ و نپتون شگفت آور نیست. George با این حقیقت که شما برای رسیدن به چنین نتیجه‌ای باید نظریه جهان چندگانه را مد نظر داشته باشید، مخالفت میکند؛ اما این همان روشی است که ما با آن هر نظریه علمی را آزمایش می‌کنیم. پس فرض می‌کنیم که درست باشد و روی نتایج کار می‌کنیم. اگر پیش‌بینی‌ها با مشاهدات سازگار نباشند، نظریه رد می‌شود. برخی از تنظیمات دقیق به اندازه کافی خجالت‌آور به نظر می‌رسند. برای مثال برای داشتن کهکشان‌های قابل سکونت باید انرژی تاریک را تا وجود ۱۲۳ رقم اعشار تنظیم کنیم. برای من یک توافق غیر قابل توصیف می‌تواند منشأ قابل توصیفی از وجود شکاف، در درک علمی باشد. بی‌توجهی به آن با بیان عبارت‌هایی مثل “ما فقط خوش شانس بودیم – اکنون منتظر توضیح نباشید.” نه تنها رضایت بخش نیست بلکه معادل رد کردن مدرک قاطعی می‌باشد.
جورج بیان میکند که اگر ما به طور جدی در نظر بگیریم که هر چیزی که ممکن است اتفاق بیفتد، رخ می‌دهد. یک موقعیت برای رفتن به سمت جهان‌های چندگانه گسترده‌تری می‌سازیم. مانند مثال سطح ۴. از آنجایی که آن سطح مورد علاقه‌ی من در چند جهانی است و من یکی از طرفداران بسیار کم آن هستم، این همان موقعیتی است که من از بودن در آن خوشحالم.
جورج همچنین اشاره میکند که ممکن است جهان‌های چندگانه با معرفی پیچیدگی‌های غیرضروری، خلاف اصل Occam’s razor عمل کنند. به عنوان یک فیزیکدان نظری، من ظرافت و سادگی یک نظریه را نه با علم هستی آن، بلکه با ظرافت و سادگی معادلات ریاضی آن قضاوت می‌کنم و این کاملاً برای من قابل توجه است که ساده‌ترین نظریات ریاضی میل به توضیح جهان‌های چندگانه دارند. ثابت شده است که نوشتن نظریه‌ای که دقیقا جهانی که ما می‌بینیم را تولید کند و نه بیشتر، به طور قابل توجهی سخت است. در نهایت یک استدلال چندجهانی وجود دارد که من جورج را برای پرهیز از آن، می‌ستایم. اما به نظرم متقاعد کننده ترین دلیل برای اکثریت مردم است: جهان‌های موازی عجیب‌تر از آن به نظر می‌رسند که وجود داشته باشند.
با نگاهی به استدلال‌های چند جهانی، اکنون اجازه دهید که مورد چند جهانی را بیشتر آنالیز کنیم. من می‌خواهم بیان کنم که اگر ما فرضیهی حقیقت خارجی را در نظر بگیریم همه مباحث بحث برانگیز از بین می‌رود. یک واقعیت فیزیکی خارجی وجود دارد که کاملاً از ما انسانها مستقل است. فرض کنید این فرضیه‌ها صحیح باشند، بیشترین نقد بر چند جهانی در برخی از ترکیب‌هایی از سه فرضیه شک برانگیز زیر باقی می مانند:
- فرضیه Omnivision: واقعیت فیزیکی باید به گونه‌ای باشد که حداقل یک ناظر بتواند کل آن را مشاهده کند.
- فرضیه واقعیت آموزشی: حقیقت فیزیکی باید به گونه‌ای باشد که همه ناظران انسانی خردمند و آگاه احساس کنند که به صورت شهودی آن را درک کردند.
- فرضیه بدون کپی: هیچ فرآیند فیزیکی نمی‌تواند ناظر آن را کپی کند یا ناظران غیرقابل تمییز ذهنی بسازد.
به نظر می‌رسد که موارد یک و دو از چیزی فراتر از غرور انسان سرچشمه گرفته باشند. فرضیه Omnivision به طور موثری کلمه “وجود داشتن” را مترادف با آنچه برای ما انسانها قابل مشاهده باشد، بازتعریف میکند. مشابه شتر مرغی که سرش در شن و ماسه باشد. کسانی که اصرار به فرضیه دوم دارند، خیالات آشنای کودکی مانند سانتا کلاس،واقع‌گرایی موضعی و پری دریایی را رد کردند، اما آیا واقعاً آنها به اندازه کافی کار کرده‌اند تا خود را از این مفاهیم آشنا که ریشه‌های عمیقی دارند رها کنند. به نظر شخصی من، شغل ما به عنوان دانشمند تلاش برای کشف این است که جهان چگونه کار میکند، نه اینکه بر اساس پیش فرض‌های فلسفی، به آن بگوییم که چگونه کار کند.
اگر فرضیهی Omnivision نادرست باشد، چیز‌های غیر قابل مشاهده‌ای وجود دارند و ما در یک جهان چندگانه زندگی می‌کنیم. اگر فرضیه واقعیت آموزشی نادرست باشد اظهار اینکه جهان‌های چندگانه بسیار عجیب هستندف منطقی نیست. اگر فرضیه بدون کپی نادرست باشد هیچ دلیل اساسی وجود ندارد که چرا هیچ کپی‌هایی از شما در جاهای دیگر از جهان خارجی وجود ندارد. در واقع تورم ابدی و مکانیک کوانتومی مکانیزمی برای تولید آنها دارد.
ما انسانها تمایل اثبات شده‌ای به غرور داریم و مغرورانه خودمان را در مرکز صحنه‌ای تصور می‌کنیم که همه چیز در اطراف آن می‌چرخد و به تدریج متوجه شده‌ایم که این ما هستیم که در حال چرخش به دور خورشیدیم. خورشیدی که خودش در حال چرخش به دور کهکشانی در میان کهکشان‌های بیشمار دیگر است. با تشکر از پیشرفت‌های غیرمنتظره در فیزیک، ممکن است ما حتی بینش‌های عمیق‌تری در مورد ماهیت حقیقت به دست آوریم. قیمتی که ما باید بپردازیم کمتر می شود – که احتمالاً برای ما خوب است – اما در عوض ممکن است، ما خود را مقیم حقیقتی بیابیم که بزرگتر از آن چیزی باشد که اجداد ما در رویاهایشان می‌دیدند.
