جهان هاي چند بعدي
جهان هاي چند گانه
نظريه جهان تورمي، اگر چه با داده هاي دريافتي از ماهواره WMAP سازگار است، هنوز به اين سوال پاسخ نمي دهد كه: چه چيزي باعث تورم شده است؟ چه چيزي اين نيروي ضد گرانش را كه باعث تورم جهان شده، آزاد كرده است؟ بيش از پنجاه نظر مختلف در توضيح اينكه چه چيزي باعث ايجاد تورم و در نهايت خاتمه آن شده است و در نتيجه آن، دنياي اطراف ما ساخته شده است، وجود دارد. در اين مورد اجماع جهاني وجود ندارد. اغلب فيزيكدانان در مورد ايده يك دوره زماني تورم سريع با يكديگر هم عقيده هستند، ولي طرحي قطعي براي پاسخ به اين سوال كه موتور محرك موجود در پس فرايند تورم چيست، داده شده است.
از اين رو، هيچ كس به درستي نمي داند پديده تورم چگونه آغاز شده است. هميشه اين احتمال وجود دارد كه همين مكانيزم دوباره به وقوع بپيوندد؛ به اين معني كه انفجارات تورمي مي توانند به دفعات اتفاق بيفتند. اين ايده اي است كه فيزيكدان روسي به نام آندري ليند، از دانشگاه استانفورد آن را پيشنهاد كرد؛ هر مكانيزمي كه روزي باعث شده بخشي از جهان به طور ناگهاني متورم شود، هنوز هم وجود دارد و شايد به طور تصادفي باعث شود ديگر مناطق دور دست جهان به همان شيوه متورم شوند.
بر طبق اين نظريه، تكه كوچكي از يك جهان ممكن است ناگهان متورم شده و شروع به رشد كند. به اين ترتيب، فرزندي زاده مي شود كه ممكن است به نوبة خود جهان نوپاي ديگري را به دنيا آورد و اين پروسه زايش و شروع مجدد تا ابد ادامه يابد. حركت حباب هاي صابون را در هوا تصور كنيد. اگر به سمت حباب هاي صابون محكم فوت كنيد، خواهيد ديد كه بعضي از حباب هاي صابون نصف شده و حباب هاي جديدي ايجاد مي كنند. به همين ترتيب جهان ها ممكن است به طور پيوسته جهان هاي جديدي را از خود ايجاد كنند. در اين فرضيه، انفجار بزرگ دائماً در حال رخ دادن است. اگر اين سناريو حقيقت داشته باشد، ممكن است ما در دريايي از اين جهان ها زندگي كنيم؛ درست مثل حبابي كه در اقيانوسي از ديگر حباب هاي ديگر شناور است. در حقيقت كلمه مناسب تر نسبت به كلمه "جهان"، كلمه "جهان هاي چند گانه" است. ليند اين نظريه را تورم خود به خودي، يا " تورم پرآشوب" مي نامد؛ چرا كه آنچه او در سر مي پروراند، فرايند بي پاياني از تورم پيوسته جهان هاي موازي است. آلن گوث؛ كسي كه اولين بار نظريه تورم را پيشنهاد كرد، معتقد است: "پذيرش نظريه تورم به نوعي ايده جهان هاي چند گانه را بر ما تحميل مي كند." پذيرش اين نظريه همچنين به اين معني خواهد بود كه جهان ما ممكن است در برهه اي از زمان، دنياي نوزادي را از درون خود توليد كرده باشد. يا شايد همين جهان ما، حيات خود را با زايش از درون جهان قديمي تر آغاز كرده باشد.
ستاره شناس سلطنتي بريتانيا، سر مارتين ريس، گفته است: "چيزي كه آن را جهان مي ناميم، مي تواند خود عضوي از يك مجموعه بزرگتر باشد. ممكن است جهان هاي بي شمار ديگري وجود داشته باشند، كه قوانين متفاوتي بر آنها حاكم باشند. جهاني كه ما در آن پديد آمده ايم، به زير مجموعه غير معمولي تعلق دارد كه در آن هوش، به نوعي امكان رشد و توسعه يافته است."
تمام فعاليت هاي پژوهشي انجام گرفته در زمينه موضوع جهان هاي چند گانه، به خيال پردازي در مورد شكل هاي مختلف جهان هاي ديگر كمك كرده اند؛ اينكه آيا در آن ها حيات وجود دارد؟ آيا در نهايت امكان برقراري تماس با آنها وجود دارد؟ دانشمندان در دانشگاه هاي كلتك، MIT، پرينستون، و ديگر مراكز آموزشي، در حال انجام محاسبات لازم هستند تا بفهمند آيا ورود به يك جهان موازي با قوانين فيزيك امكان پذير است يا نه.
نظريه M و بعد يازدهم
ايده حتمي و محتمل جهان هاي موازي، زماني به دليل اينكه جولانگاهي بود براي عرفا، فرصت طلبان و ديگر افراد سودجو، با ترديد به وسيله دانشمندان مطرح شد. از آنجا كه حتي امروزه نيز هيچ مدركي تجربي دال بر وجود جهان هاي موازي وجود ندارد، در آن زمان هر دانشمندي كه جسارت پرداختن به اين مسئله را پيدا مي كرد، مورد تمسخر واقع مي شد و حتي ممكن بود موقعيت شغلي اش به مخاطره بيفتد.
ولي اخيراً ورق برگشته است، چون افراد نخبه به اين مسئله توجه كرده اند. دليل اين تغيير ناگهاني، ظهور نظريه اي جديد به نام نظريه ريسمان و آخرين نسخه آن، يعني نظريه M است كه اميد مي رود نه تنها پرده از راز طبيعت جهان هاي چند گانه بگشايد، بلكه به ما امكان دهد تا به تعبير اينشتين: "ذهن خدا را بخوانيم." در صورت اثبات، اين نظريه بيانگر نقطه اوج يافته هاي ناشي از دو هزار سال پژوهش در فيزيك خواهد بود؛ از زماني كه يوناني ها براي اولين بار جستجو براي يافتن يك نظريه مستقل، جامع و منسجم براي جهان را آغاز كردند.
تعداد مقالات منتشر شده در زمينه نظريه ريسمان و نظريه M، از ده ها هزار عدد فراتر رفته و روز به روز در حال افزايش است. تا كنون صدها كنفرانس بين المللي تحت اين نام برگزار شده اند. هر يك از دانشگاههاي بزرگ و مهم جهان، يا داراي گروهي هستند كه بر روي نظريه ريسماني كار مي كنند، يا به نوعي سعي در فراگيري آن دارند. اگر چه اين نظريه با فن آوري امروزي ما قابل آزمايش نيست، ولي اشتياق فراواني را در بين فيزيكدانان نظري، رياضيدانان و حتي فيزيكدانان تجربي برانگيخته است؛ كساني كه آرزو دارند در آينده با استفاده از آشكارسازي هاي قدرتمند امواج گرانشي در فضاي خارج از جو، و اتم شكن هاي عظيم، اين نظريه را به بوته آزمايش بكشانند.
در نهايت، اين نظريه ممكن است بتواند به اين سوال پاسخ دهد: قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقي افتاده است؟ سوالي كه از زمان طرح نظريه انفجار بزرگ، كيهان شناسي را درگير كرده است.
پاسخ به اين سوال مستلزم آن است كه با تمام قوا، دانسته ها و كليه يافته هاي فيزيكي خود را كه در طول قرن ها جمع آوري شده اند، به خدمت بگيريم. به بيان ديگر، ما به يك "نظريه همه چيز" نياز داريم؛ يك نظريه يكپارچه براي تمام نيروهاي فيزيكي كه جهان را به حركت وا مي دارند. اينشتين در سي سال آخر عمر، تلاش خود را بر روي يافتن اين نظريه متمركز كرد، ولي در نهايت موفق نشد.
در حال حاضر، نظريه برجسته و در حقيقت تنها نظريه برجسته و در حقيقت تنها نظريه موجود كه مي تواند گوناگوني همه نيروهاي جهان را توضيح دهد، همان نظريه ريسمان، يا آخرين نسخه آن، نظريه M است. نام M از كلمه Membrance به معني غشاء يا پوسته گرفته شده است، ولي همچنين مي تواند به كلمات" Myster"(رمز و راز) يا حتي “Mother” (مادر) مربوط باشد. اگر چه نظريه ريسمان و نظريه M در واقع با هم يكي هستند، ولي نظريه M چارچوب پيچيده تر و رمز آميزتري دارد كه نظريه هاي مختلف ريسمان را در خود جاي مي دهد.
حتي از زمان يونانيان باستان، فيلسوفان بر اين باور بودند كه مواد در سطوح نهايي خود از اجزاي كوچكي به نام اتم ساخته شده اند. امروزه به مدد اتم شكن هاي قدرتمند و شتاب دهنده هاي ذره، مي توان اتم را به اجزاء آن، الكترون ها و ذرات هسته اي، شكست؛ كه به نوبه خود مي توانند به اجزاء زير اتمي حتي كوچك تر نيز شكسته شوند. ولي به جاي يافتن يك چارچوب ساده و شكيل، مشاهده پديدار شدن صدها ذره زير اتمي در شتاب دهنده ها باعث نگراني شد: نوترينوها، كوارك ها، مزونها، لپتون ها، هادرون ها، گلوئون ها، بوزون هايW و غيره. باور اين مسئله سخت است كه طبيعت در ابتدايي ترين سطح خود جنگل انبوهي از اجزاء زير اتمي عجيب و غريب به وجود آورد.
نظريه ريسمان و نظريه M، هر دو بر اساس اين ايده زيبا و ساده بنا شده اند كه تنوع گيج كننده اجزاء زير اتمي كه جهان را تشكيل مي دهد، شبيه حالتي است كه كسي با نواختن بر روي سيم هاي ويولن يا پوسته طبل، اصوات متفاوتي توليد كند.
فيزيكدانان عموماً الكترون ها را، كه كوچك وغير قابل تجزيه هستند، به عنوان اجزاء اصلي ماده معرفي كرده اند. بدين ترتيب، فيزيكدانان مجبور شده اند براي هر كدام از صد ها جزء زير اتمي، اجزاي اصلي ديگري را معرفي كنند، كه اين كار بسيار گيج كننده و پيچيده است. ولي براساس نظريه ريسمان، اگر يك ابر ميكروسكوپ مي داشتيم كه مي توانستيم به كمك آن در درون يك الكترون را مشاهده كنيم، مي ديديم كه الكترون يك شي نقطه اي نيست، بلكه يك ريسمان مرتعش كوچك است و تنها به دليل عدم توانايي تجهيزات ما به صورت نقطه اي ديده مي شود.
اين ريسمان كوچك مي تواند با بسامد يا فركانس هاي مختلفي ارتعاش كند. اگر ميزان كشش اين رشته مرتعش را تغيير دهيم، فوراً بسامد ارتعاش آن تغيير مي كند و به ذره زير اتمي ديگري، مثلاً كوارك، تبديل مي شود. با تغيير مجدد ميزان كشش، اين ريسمان به يك نوترينو تبديل مي شود. با اين روش ما مي توانيم اين مجموعه ذرات زير اتمي را اينگونه تعريف كنيم: كه آن ها چيزي نيستند جز نت هاي موسيقي مختلف كه توسط يك ريسمان مرتعش ايجاد مي شوند. ما هم اكنون مي توانيم صدها زير اتمي را كه در آزمايشگاه مشاهده شده اند با يك جزء منفرد، به نام ريسمان جايگزين كنيم.
در اين ادبيات جديد، قوانين فيزيكي كه پس از هزاران سال تجربه شكل گرفته اند، چيزي نيستند جز قوانين هارموني كه مي توان براي ريسمان ها و پوسته ها نوشت. قوانين شيمي، ملودي هايي هستند كه مي توان با اين ريسمان ها نواخت. بنابراين، جهان سمفوني اين ريسمان ها است. و ذهن خدا، همان چيزي كه اينشتين به روشني در مورد آن نوشته بود، نوعي موسيقي كيهاني است كه در سراسر فرافضا طنين مي اندازد.