در ۳۸ امین شماره دانش آدینه سروش زمانی مقدم به سراغ اصل جهانشمول بودن قوانین فیزیک رفته است. جستاری که نشان می‌دهد که چگونه میلیون‌ها جهان دیگر با قوانین فیزیکی دیگر می‌توانند وجود داشته باشند.
دیدارنیوز _ سروش زمانی مقدم: در کندوکاو‌های قوانین فیزیکی حاکم بر عالم، یکی از جالبترین سوال‌هایی که غالبا پرسیده می‌شود آنست که آیا این قوانین در همه جای عالم یکسانند و یا به اصطلاح جهان شمولند؟
به دیگر بیان، آیا نظریه‌ها و قوانین فیزیکی که فرم دهنده شکل و ساختار جهان هستند، در همه جای عالم به همین شکل ظاهر می‌شوند و یا اینکه در مقابل ما با فیزیک متفاوتی سروکار داریم؟!
برای پاسخ به این سوال در دقیق‌ترین حالت، ابتدا باید به تعریف مشترکی از جهان برسیم.
در واقع اگر منظورمان از جهان، عالمی است که می‌بینیم، ساختار ریاضیاتی نظریه‌ها و روش‌های ارائه آن‌ها که عمدتا مبتنی بر بردار‌ها و ریاضیات تانسوری می‌باشد بر این فرض استوار است که قوانین فیزیک به واقع جهانشمول بوده و در کل جهان عینیت دارند!
این بدان معناست که در اینجا، در کره ماه، در سیاره‌ای در "کهکشان آندرومدا" و هرجای دیگری در "ابرخوشه سنبله" و یا "سحابی عقاب"، نتایج مکانیک نیوتنی به صورتی که می‌بینیم برقرار بوده و یا مثلا نتایج نظریه نسبیت عام، در حد میدان گرانش ضعیف، به نظریه گرانش نیوتنی تبدیل می‌شوند.
از طرفی نتایج نظریه مدل استاندارد ذرات بنیادی نیز در آنجا برقرار بوده و یا مثلا قانون هابل به طریق مشابهی صادق است و همچنین ناظری فرضی واقع در دورترین کهکشان از راه شیری خودمان، انبساط شتابان عالم را همچون ما آشکارسازی و درک می‌کند.
اما در واقع این تمام ماجرا نیست، زیرا علیرغم آنکه نظریه ریسمان و کیهانشناسی مبتنی بر آن، اطلاعات دقیقی در مورد موجودیت‌های فیزیکی در دنیای ما بدست می‌دهند، در عین حال، پیش گویی‌های شگفت انگیز دیگری درباره چگونگی رخداد‌ها و فیزیک متفاوت جهان‌های ورای ما نیز بدست می‌دهند!
نظریاتی موسوم به چندجهانی یا جهان‌های موازی که عمدتا به چهار نوع مختلف تقسیم بندی می‌شوند، بر این فرض استوارند که جهان ما تنها جهان موجود نیست و جهان‌های بسیاری به موازات یکدیگر و جهان ما، می‌توانند وجود داشته باشند!
در برخی از این جهان ها، می‌توان تصور کرد که دقیقا کپی‌هایی از جهان ما و حتی خود ما، دقیقا با قوانین و شکل و شمایل مختص این جهان زیست می‌کنند، حال آنکه در سایر حالات، جهان‌های موازیی پیش بینی می‌شود که قوانین فیزیکی حاکم بر آن‌ها تا حدود زیادی و یا حتی کاملا متفاوت از جهان ما بوده و یا دست کم قانون‌هایی که می‌شناسیم، با روش‌های کاملا متفاوتی حکمفرمایی می‌کنند.
به بیان دقیق تر، در برخی از نظریه‌های جهان‌های موازی، بالاخص در فرضیه‌های چندجهانی برآمده از نظریه ریسمان، پیش‌بینی می‌شود که فیزیک در جهان‌های مختلف می‌تواند شکل‌های متفاوتی به خود بگیرد!
عوامل زمینه ساز این تغییرات عمدتا به دو بخش مهم تقسیم می‌شوند.
بخش اول این تغییرات می‌تواند ناشی از تغییر "ثابت‌های بنیادی" فیزیک باشد.
برای مثال، تصور کنید که به هر علتی در دنیایی دیگر، شدت ثابت گرانش و یا میزان نیروی گرانشی، خیلی کمتر و یا خیلی بیشتر از این مقداری باشد که در دنیای خودمان می‌بینیم!
بیشتر بخوانید: درس‌هایی از آسمان شب؛ تناقض‌های عقل سلیم
در آن صورت برشمردن اتفاقاتی که در قوانین فیزیکی شناخته شده ما و یا شکل و شمایل آن‌ها رخ می‌دهد، بسیار شگفت انگیز خواهد بود.
در واقع از آنجایی که ما دسترسی به جهان‌های دیگری که احتمالا به موازات جهان ما وجود دارند نداریم، سعی خواهیم کرد که با نوعی برون یابی، به درک شکل قوانین آن‌ها نائل آییم.
از میان برهمکنش‌های شناخته شد مان، به ذکر گرانش پرداختیم و لذا در ادامه جهانی را تصور می‌کنیم که در آن، این نیرو، برعکس دنیای خودمان، بسیار قوی باشد، اما قبل از آن بدانید که حیات ما بر کره زمین، مدیون مقدار خاص فعلی نیروی گرانش است چراکه هر مقدار متفاوت دیگری از مقدار فعلی، تاثیرات زیادی بر اندازه زمین، ماه، خورشید و مدار گردش زمین به دور خورشید و ماه به دور زمین دارد که در شکل گیری و تداوم حیات بسیار موثرند.
این نیرو در دنیای خودمان تقریبا از مرتبه ده به توان چهل، از نیروی الکترومغناطیسی ضعیف‌تر است!
همچنین شدت این نیرو در مقیاس میکروسکوپیک کوانتومی نیز بسیار ضعیف است.
برای درک میزان ضعیف بودن گرانش، آزمایش لذت بخشی را که در مدرسه انجام می‌دادید، به یاد آورید.
هنگامی که خرده کاغذ‌های کوچکی را با لوله خودکاری که با چندبار مالش به مو‌های سر خود باردار کرده بودید، براحتی از روی میز بلند می‌کردید، عملا بر نیروی گرانشی که کره زمین با این عظمتش به خرده کاغذ‌های روی میز وارد می‌کرد، غلبه کردید و در آن موقع قطعا نمی‌دانستید که تنها با لوله خودکار خود به جنگ چه موجود عظیمی رفته و آن را شکست داده اید!
اما همانطور که ذکر شد، دنیایی را تصور می‌کنیم که در آن گرانش بسیار قوی باشد.
در دنیایی که اندازه نیروی گرانش بسیار قویتر باشد، به علت انحنای شدیدتر فضا-زمان، و رمبش بیشتر ماده به درون خود، حجم اجرام کیهانی بسیار کوچکتر می‌شود.
در آنصورت اجرام کیهانی بسیار پرجرم‌تر و چگال‌تر می‌شدند و در نتیجه ابعاد کره زمین، ستارگان، و حتی کل کیهان، بسیار کوچکتر از حال حاضر می‌بود
می‌توان نشان داد که اگر خورشید به واسطه گرانش شدیدتر، ستاره چگالتری با جرمی بیست برابر بود، در هشت میلیون سال ابتدای زندگیش هیدروژن موجود در خود را به هلیم تبدیل می‌کرد و آنگاه هرگز فرصت پیدایش حیات در زمین پیدا نمی‌شد!
در واقع بخش زیادی از تنوع زیستی، گسترش و بقاء گونه‌های مختلف حیات در زمین، مدیون حجم فعلی کره زمین از یکطرف و گرمابخشی هسته‌ای ستاره‌ای با ابعاد خورشید به آن از سوی دیگرست که بوضوح در صورت وجود ستاره‌ای با سوخت کمتر و زمینی کوچکتر، بواسطه گرانشی قوی تر، امکان پذیر نبود!
بیشتر بخوانید: بقاء تمدن انسانی؛ هدفمند یا تابع اتفاق
از طرفی این موضوع تاثیر بسزایی بر انبساط کیهان، هندسه عالم، تشکیل ساختارهای کیهانی و کهکشانها، ماده تاریک و بطور کلی مدل استاندارد کیهانشناسی ما می‌گذاشت که بدون شک در آن صورت شاهد طیف دیگری از اصول کیهانشناسی می‌بودیم.
بحث را با همان نیروی گرانش ادامه می‌دهیم و در ادامه رهیافت برون یابی خود، این بار برعکس حالت قبل، جهانی را با نیروی گرانشی بسیار ضعیف‌تر از آنکه در جهان ماست تصور می‌کنیم!
در آن صورت احتمالا کهکشانها، ستارگان و سیارات با اندازه‌های کوچکتر تشکیل می‌شدند، اما از آنجایی که عالم، کمتر حریف تجمیع ماده در کنار هم بود، شاید هیچوقت جاذبه گرانشی عالم حریف انبساط آن نمی‌شد، چیزی که برای مقدار فعلی شدت نیروی گرانش در جهان ما نیز مسلم و معلوم نیست!
جالب آنست که در آنصورت نه تنها ابعاد اجرام عالم دستخوش تغییر می‌شدند، بلکه حتی شکل ظاهری آن‌ها نیز لزوما به شکل کروی فعلی نبودند و در آنصورت طیف وسیعی از قوانین مکانیک نیز برایمان ناشناخته می‌بود!
اما ماجرا تنها به گرانش ختم نمی‌شود!
بیایید این بار این بازی مهیج و درعین حال ترسناک را در عمق حیطه میکروسکوپیک کوانتومی دنبال کنیم و کمی جرم‌های ذرات سازنده هسته اتم یا همان نوکلوئون‌ها را که کوارک نامیده می‌شوند تغییر دهیم.
در واقع نوترون‌ها و پروتو‌های سازنده هسته اتم از سه کوارک تشکیل شده اند که باعث می‌شود آن‌ها تقریبا در یک رده جرمی قرار گیرند.
از طرفی پروتون ذره‌ای پایدار است که واپاشی آن به ذرات دیگر، در نظریه مدل استاندارد ذرات بنیادی جهان ما پیش بینی شده، اما تاکنون مشاهده نشده است!
اما با فرض تغییر جرم کوارک‌های سازنده پروتون، می‌توان پروتونی را در نظر گرفت که جرمش از جرم نوترون‌های جهان ما سنگین‌تر باشد!
آنگاه در چنان جهانی می‌توان با تغییرات ایجاد شده در نظریه مدل استاندارد، واپاشی‌های پروتون و در نتیجه آن، واپاشی‌های هسته‌های اتمی و ناپایداری کلیه عناصر سازنده جهان، که پیشتر تشکیلشان منوط به پایداری پروتون بود را نیز شاهد بود.
در آنصورت، تاثیرات غیرقابل انکار چنین اتفاقی بر شکل گیری حیات در آن جهان، و آن دسته از قوانینی که در دنیای خودمان روابط شیمی_فیزیک می‌نامیم کاملا واضح و آشکار خواهد بود!
باید خاطرنشان کرد که چنین تغییراتی را می‌توان در مورد اندازه و شدت سایر برهمکنش‌ها نیز در نظر گرفت و این ماجرا تنها مختص به نیروی گرانشی نیست.
مثلا می‌توان تصور کرد که در صورت بسیار ضعیف‌تر شدن نیروی قوی هسته‌ای نیز، نوکلئون‌های هسته، به کوارک‌های سازنده شان تجزیه خواهند شد و در آنصورت نیز در صورت وجود ساختارهای فیزیک-زیستی که می‌شناسیم، قوانین حاکم بر آن‌ها دستخوش تغییرات فراوان خواهند شد.
اما تا به حال از عامل مهم دیگری که می‌تواند تغییر دهنده قوانین دنیای فیزیکی مان باشد صحبتی به میان نیاوردیم.
در مورد چیستی این عامل مهم دیگر چه فکر می‌کنید؟
ما در جهانی با چهار بعد "محسوس" فضا_زمانی زندگی می‌کنیم، اما بر طبق نظریه ریسمان، ابعاد فضایی فشرده اضافی دیگری در کنار فضا-زمان ما که تنها سه بعد فضایی آن محسوس است وجود دارند.
بواقع تضمینی برای آنکه جهان‌های دیگر نیز لزوما دارای سه بعد فضایی محسوس باشند نیست.
در مدلی ساده، جهانی با دو بعد فضایی را در نظر بگیرید که برای سادگی آن را جهان صفحه کاغذی یا تختستان می‌نامیم.
محاسبات ریاضی دقیق نشان می‌دهد که مقادیر ثابت‌های فیزیکی نظریه هایمان، همچون ثابت گرانشی و ثابت پلانک، برحسب بعد تغییر می‌کنند.
در یک جهان شامل دو بعد فضایی، نیروی الکترومغناطیسی با قویتر شدن، اهمیتی همچون نیروی قوی هسته‌ای خواهد یافت و از آنجایی که ساختار بدن ما در گرو نیرو‌های الکترومغناطیسی می‌باشد، این بار نیز شکل ساختارهای زیستی در صورت وجود، چهره عوض خواهند کرد.
از طرفی می‌توان نشان داد که نیروی گرانش، دیگر شبیه به آن نیروی بلندبردی که در جهان خود می‌شناسیم نخواهد بود و از آنجایی که تشکیل و اندازه ساختارهای کیهانی جهان ما وابسته به این نیروست، قوانین فیزیکی حاکم بر ستاره‌ها و سیاره‌ها متفاوت از آنچه که در حال حاضر می‌بینیم خواهند شد.
بیشتر بخوانید: متوشالح؛ ستاره‌ای که از جهان پیرتر است
این مثال‌ها در واقع تنها ذکر تغییرات در جهانی با دو بعد فضایی بود، حال آنکه در نظر گرفتن جهان‌هایی با ابعاد فضایی بالاتر از سه، بسیار سخت‌تر است و احتمالا تشکیل حیات و پایداری آن را بمراتب ناممکن‌تر خواهد کرد.
حتی تصور ذهنی جهانی با چهار بعد فضایی بسیار سخت است، اما معادلات می‌گویند که این بار حتی مدار سیارات به دور خورشید نیز پایدار نخواهند ماند و حتی زمین زیر پایمان نیز، در صورتی که در چنان جهانی، مایی و زمینی پدیدار شده باشیم، ما را به کوره سوزان خورشید هدایت خواهد کرد!
این مثال‌ها و نکات بسیار دیگر، همه و همه نشان می‌دهند که گویی جهان با نوع خاصی از اندازه و شدت ثوابت فیزیکی تنظیم شده است!
از طرفی امکان این جهان‌ها و مقادیر ممکن آن‌ها به عنوان جهان‌های محتمل در نظریه ریسمان پیش بینی می‌شوند و این در حالیست که مدتهاست نظریه پردازان برای پیدا کردن سرنخی در خود نظریه، برای جواب این پرسش که چرا ما باید در جهانی با چنین مقادیری زیست کنیم؟ یا اینکه چرا باید جهان ما چنین مقادیر و چنین قوانینی داشته باشد، تلاش می‌کنند.
حقیقت آنست که آن‌ها هنوز قید‌های خاص فیزیک-ریاضیاتی که چنین مقادیری را از بین تمامی حالات ممکن، محدود و مشخص کنند، نیافته اند!
همه این سردرگمی‌ها باعث شده است که نظریه پردازان، عموما علیرغم میل باطنی که علت این عدم تمایل قلبی هم کاملا مشخص است، به اصلی موسوم به "اصل آنتروپیک"، که به "اصل بشرگرا" یا "اصل انسان نگر" نیز معروف است روی بیاورند.
"جهان ما چنین مقادیر خاص و چنین شکل از قوانین را، از بین کلیه حالات ممکن دارد تا حیات موجوداتی همچون ما در آن، و در صحنه کیهان ظاهر شود"
و لذا گویا فیزیکدانان فعلا مجبورند تا مقادیر فعلی جهان ما و ثابتهایش را از روی قید "اجازه حیات یافتن موجوداتی همچون ما" انتخاب و محدود کنند.
هرچه باشد فعلا خوگرفتن با چنین اصل راهگشایی، از سردرگمی و غرق شدن در تمامی این احتمالات ممکن بهتر است!
نظریه ریسمان بیش از اندازه توضیح می‌دهد!
کافیست بخواهید جهانی را مبتنی بر نظریه ریسمان که شامل انرژی تاریک باشد بسازید. آنگاه درخواهید یافت که بالغ بر "ده به توان پانصد" راه مختلف، متناظر با جهان‌های مختلف، پاسخ مساله شما خواهند بود که شاید حتی اصل انسان نگر هم در اینجا آنچنان که باید انتخاب‌های ما را محدود نکند!
این دورنمای فعلی آن رخدادیست که در حالت بدون توسل به این اصل نه چندان دلچسب، در انتظارمان است و شاید به درک این نکته کمک کند که چرا بزرگانی، چون "ساسکایند" و "پولچینسکی" علیرغم میل باطنی اولیه، حداقل در ظاهر به این اصل تن دادند!
