تنها شش عدد

شناخت نیروهایی که به جهان شکل می دهند

ستارگان درخشان و آبی رنگ سحابی NGC۳۶۰۳ در حال تولید عنصرهای جدید هستند. عدد کیهانی e تولید عنصرهایی را که باعث ایجاد حیات می شوند (مثل کربن، اکسیژن، آهن و... یا سایر انواع که باعث ایجاد جهانی عقیم می شود) را کنترل می کند. جفت سحابی NGC۶۸۷۲ و IC۴۹۷۰ بیانگر میزان عظمت جهان است. نورهای درخشان ستاره های پس زمینه بعد از چند قرن به ما می رسد، اما نور کهکشان را بعد از گذشت ۳۰۰ میلیون سال می توانیم شاهد باشیم. جهان باید اینچنین وسیع باشد (همان طور که عدد کیهانی N هم نشان می دهد) تا حیات هوشمند فرصت کافی برای تکامل داشته باشد. گذشته از اینها عددهای کیهانی امگا و Q نیز باید مقدار دقیقی داشته باشند تا خود کهکشان ها هم بتواند تشکیل شود.

شش عدد بر کل جهان حاکم است که از زمان انفجار بزرگ شکل گرفته اند. اگر هر کدام از این عددها با مقدار فعلی آن کمی فرق داشت، هیچ ستاره، سیاره یا انسانی در جهان وجود نداشت. قوانین ریاضی عامل تحکیم ساختار جهان است. این قاعده فقط شامل اتم ها نمی شود، بلکه کهکشان ها، ستاره ها و انسان ها را نیز در برمی گیرد. خواص اتم ها (از جمله اندازه و جرم شان، انواع مختلفی که از آنها وجود دارد و نیروهایی که آنها را به یکدیگر متصل می کند) عامل تعیین کننده ماهیت شیمیایی جهانی است که در آن به سر می بریم. تعداد بسیار اتم ها به نیروها و ذرات داخل آنها بستگی دارد. اجرامی را که اخترشناسان بررسی می کنند (سیاره ها، ستارگان و کهکشان ها) توسط نیروی گرانش کنترل می شوند و همه این موارد در جهان در حال گسترشی روی می دهد که خواصش در لحظه انفجار بزرگ اولیه در آن تثبیت شده است. علم با تشخیص نظم و الگوهای موجود در طبیعت پیشرفت می کند، بنابراین پدیده های هر چه بیشتری را می توان در دسته ها و قوانین عام گنجاند. نظریه پردازان در تلاشند اساس قوانین فیزیکی را در مجموعه های منظمی از روابط و چند عدد خلاصه کنند. هنوز هم تا پایان کار راه زیادی باقی مانده است، اما پیشرفت های به دست آمده نیز چشمگیرند.

● شش عدد

در آغاز قرن بیست و یکم، شش عدد معرفی شدند که به نظر می رسد از اهمیت فوق العاده یی برخوردارند. دو تا از این اعداد به نیروهای اساسی مربوط می شوند. دو تای دیگر اندازه و «ساختار» نهایی جهان ما را تثبیت می کنند و بیانگر آن هستند که آیا جهان برای همیشه امتداد می یابد یا خیر و دو عدد باقیمانده بیانگر خواص خود فضا هستند.

این شش عدد با یکدیگر «نسخه»یی را برای جهان می سازند. گذشته از این، جهان نسبت به مقدار این شش عدد بسیار حساس است. اگر یکی از این اعداد تنظیم نشده باشد، آن وقت نه ستاره یی در جهان وجود می داشت و نه حیاتی. آیا تنظیم این اعداد از یک حقیقت فاقد قدرت تعقل یا یک تصادف ناشی شده است یا بیانگر مشیت خالقی مهربان است؟ به نظر من هیچ کدام از آنها. ممکن است بی نهایت جهان دیگر وجود داشته باشد که اعدادشان متفاوت باشند. بسیاری از این جهان ها ممکن است عقیم یا مرده زاد باشند. ما فقط در جهانی می توانیم به وجود آییم که ترکیب «صحیحی» از اجزا باشد (و به همین دلیل است که اکنون خود را در این جهان می یابیم) درک این حقیقت چشم انداز نو و بنیادینی را در مورد جهان ما، جایگاه ما در این جهان و ماهیت قوانین فیزیکی پیش روی ما می گشاید.

این نکته بسیار حیرت انگیز است که در جهان در حال گسترشی که نقطه آغازینش آنچنان «ساده» است که فقط به وسیله چند عدد مشخص می شود، می تواند (اگر این اعداد به طور دقیق تنظیم شده باشند) به جهانی با ساختار بسیار دقیق و پیچیده، همچون جهان ما بدل شود. شاید ارتباطی بین این اعداد وجود داشته باشد. اما با این همه ما امروزه نمی توانیم مقدار اعداد دیگر را با دانستن فقط یکی از آنها تعیین کنیم. هم اکنون هیچ کدام از ما نمی دانیم که آیا روزی نظریه یی با نام «نظریه نهایی» به وجود می آید که بتواند رابطه یی ارائه دهد که تمام این اعداد را به هم مربوط کند یا آنها را به نوعی با هم گرد آورد. من روی این شش عدد تاکید کرده ام، به خاطر اینکه هر کدام از این اعداد به تنهایی، نقش بسیار مهم و حیاتی را در جهان ما ایفا می کند و با همدیگر تعیین کننده نحوه تکامل جهان و استعدادهای ذاتی آن است. از این گذشته، سه تا از این اعداد (که به جهان در مقیاس بزرگ وابسته است) به تازگی با دقت زیاد اندازه گیری شده است.

● چرا جهان چنین وسیع است

مدت زمان زیادی که صرف تکامل زیست شناختی شده است، زاویه دید جدیدی را در مقابل این پرسش که «چرا جهان چنین وسیع است؟» پیش روی ما می گشاید. سر برآوردن حیات انسان در سیاره زمین حدود ۵/۴ میلیارد سال به درازا کشیده است. حتی پیش از آنکه خورشید ما و سیاره های گرداگرد آن تشکیل شوند، ستاره های قدیمی تر، هیدروژن را به کربن، اکسیژن و دیگر اتم های جدول تناوبی تبدیل می کردند. این فرآیند حدود ۱۰ میلیارد سال به درازا کشیده است. اندازه جهان قابل مشاهده تقریباً برابر فاصله یی است که نور بعد از انفجار بزرگ پیموده است، بنابراین این جهان قابل مشاهده کنونی باید حدود ۱۰ میلیارد سال نوری وسعت داشته باشد. این نتیجه بسیار هول انگیز به نظر می رسد. عظمت فوق العاده جهان ما، که در نگاه اول این معنی را به ذهن متبادر می کرد که وجود ما در پهنه گیتی تا چه میزان بی اهمیت است، در نهایت حضور ما را در جهان در پی داشته است، البته این گفته به این معنی نیست که جهان کوچک تر دیگری نمی تواند وجود نداشته باشد، مگر آنکه ما در آن وجود نداشته باشیم.

گستره بسیار وسیع کیهان مقدم بر حوادث جاری در آن نیست، بلکه نتیجه یی از یک زنجیره طولانی از حوادث است که حتی پیش از اینکه منظومه شمسی ما نیز شکل گیرد، به وقوع می پیوست و این فرآیند نیز به نوبه خود پیش از آنکه نوع انسان در پهنه گیتی ظاهر شود، روی داده است.

شاید به نظر برسد این طرز تفکر، بازگشتی به ایده انسان مداری باشد؛ ایده یی که با روشنگری «کپرنیک» در مورد چرخش زمین حول خورشید و رد نظریه چرخش خورشید به دور زمین درهم شکست. ولی ما نباید بیش از این از فروتنی «کپرنیک» (که گاهی اوقات «اصل اعتدال» نیز نامیده می شود) پیروی کنیم. مخلوقاتی همانند ما برای تکامل به شرایط ویژه یی نیاز دارند، بنابراین چشم انداز ما نسبتاً محدود شده و از بعضی لحاظ غیرعادی به نظر می رسد. گستردگی جهان نباید ما را متعجب کند، هرچند ما هنوز هم در جست وجوی تفسیری ژرف تر از جنبه های متمایز و گوناگون آن هستیم.

● بلوغ کیهان شناسی

زمانی «ماکس بورن» ادعا کرد هیچ نظریه یی کنار گذاشته نمی شود مگر آنکه حامیان و هواداران آن همگی درگذرند، یعنی علم با «خاکسپاری پشت خاکسپاری» پیشرفت می کند. اما باید گفت این طرز فکر بسیار بدبینانه است. بسیاری از مناقشه های پردامنه و طولانی مباحث کیهان شناسی امروزه دیگر پایان یافته و در بسیاری از مواردی که پیش از این موضوع بحث بودند، دیگر مناظره یی صورت نمی گیرد. بسیاری از ما در اغلب موارد طرز فکرمان را تغییر داده ایم یا دست کم خودم این کار را کرده ام. امروزه دیگر ایده های کیهان شناسی از تئوری های مربوط به زمین خودمان آسیب پذیرتر و ناپایدارتر نیستند.

زمین شناسان به این نتیجه رسیده اند که قاره های این سیاره در حال حرکت تدریجی هستند که سرعت حرکت شان تقریباً برابر سرعت رشد ناخن هاست. دیگر آنکه اروپا و امریکای شمالی در ۲۰۰ میلیون سال قبل به یکدیگر متصل بودند. ایده شان را می پذیریم، هرچند درک چنین گستره زمانی وسیعی بسیار مشکل است. در عین حال دست کم خطوط کلی نحوه شکل گیری و تکامل زیست کره و برآمدن انسان ها را باور داریم.

امروزه بسیاری از دستاوردهای کیهان شناختی به وسیله داده های معتبری تایید و تثبیت شده است.

پذیرش بسیاری از دلایل تجربی موید انفجار بزرگ که ۱۰ تا ۱۵ میلیارد سال پیش به وقوع پیوسته، آنچنان اجتناب ناپذیر است که شواهد ارائه شده توسط زمین شناسان برای پذیرش تاریخچه سیاره مان زمین، این تغییر موضع بسیار حیرت انگیز است. نیاکان ما می توانستند نظریه هایی سر هم ببافند که تقریباً هیچ حقیقتی نمی توانست مانع آنها باشد، ولی امروزه به نظر می رسد کیهان شناسی جدید پا را از ریاضیات هم فراتر گذاشته است. من تا چند سال قبل تقریباً ۹۰ درصد به وقوع پدیده انفجار بزرگ معتقد بودم (نظریه انفجار بزرگ می گوید هر چیز در جهان قابل رویت ما از یک گوی آتشین منشاء گرفته است؛ گوی آتشینی که دمای آن از دمای مرکز خورشید هم بسیار بیشتر بود). اما اعتقاد من به این پدیده طی سال های اخیر به شدت افزایش یافته است؛ پیشرفت های قابل ملاحظه صورت گرفته در رصد کهکشان ها و آزمایش های تجربی طی سال های دهه ۱۹۹۰ تصویر بسیار دقیق تر و گویاتری از کیهان را در اختیار ما قرار داده است و به همین دلیل میزان اطمینان من نسبت به این نظریه تا ۹۹ درصد افزایش یافته است.

«اینشتین» در یکی از مشهورترین کلمات قصار خود می گوید؛ «غیرقابل درک ترین چیز در مورد جهان، قابل درک بودن آن است.» وی در این عبارت بر شگفتی خود در مورد قوانین فیزیک که ذهن ما نسبتاً با آنها خو گرفته و تا حدودی با آنها آشناست، تاکید می کند؛ قوانینی که نه فقط در روی زمین بلکه در دوردست ترین کهکشان ها هم صدق می کند. «نیوتن» به ما آموخت همان نیرویی که سیب را به سمت زمین می کشد، ماه و سیاره ها را در مدار خود به گردش درمی آورد. هم اکنون می دانیم همین نیرو است که عامل تشکیل کهکشان ها است و همین نیرو است که باعث می شود ستاره ها به سیاهچاله تبدیل شوند. شاید هم روزی همین نیرو است که باعث «رمبش» کهکشان آندرومدای بالای سر ما شود. اتم های موجود در دوردست ترین کهکشان ها با اتم هایی که ما در آزمایشگاه ها با آنها مواجه می شویم، یکسان است. به نظر می رسد تمام اجزای جهان به شیوه یکسانی تکامل می یابند، همان طور که در آغاز هم منشاء مشترکی داشتند. اگر این وحدت رویه وجود نداشت، کیهان شناسی هیچ دستاوردی برای ما نداشت یا شاید هم هیچ گاه به وجود نمی آمد. پیشرفت هایی که به تازگی صورت گرفته است هر چه بیشتر توجه ما را به اسرار نوظهوری در مورد جهان، قوانین حاکم بر آن و حتی سرنوشت نهایی آن جلب می کند. این پرسش ها به کسر بسیار کوچکی از اولین ثانیه پس از انفجار بزرگ اشاره دارد؛ زمانی که شرایط آنچنان حادی حاکم بود که دانش فعلی فیزیک ما از درک جزئیات آن ناتوان است و درست در همین لحظه است که ماهیت زمان، تعداد ابعاد و منشاء ماده باعث سرگشتگی ما می شود.

در لحظه آغازین تشکیل جهان همه چیز چنان فشرده و به شدت چگال است که مسائل مربوط به کیهان و دنیای خرد یکی می شوند. فضا را نمی توان به طور مشخص و دقیق تقسیم کرد. جزئیات مربوط به این مساله هنوز هم مثل معمایی برای ما بی جواب مانده است، اما بعضی از فیزیکدانان گمان می برند اجزای ریزی به عنوان واحدهای فضا وجود دارند که اندازه آنها در مقیاس ۱۰-۳۳سانتیمتر است. این عدد،۲۲ ۱۰مرتبه کوچک تر از هسته اتم است. این عدد چنان کوچک است که تصور آن هم مشکل است، برای آشنایی بیشتر با ذهن می توان گفت اگر هسته اتم آنچنان بزرگ شود که وسعتی برابر یک شهر بزرگ داشته باشد، آن وقت واحد فضا برابر هسته یک اتم خواهد بود. در این صورت با مساله جدیدی مواجه می شویم، حتی اگر چنین ساختارهای ریزی وجود داشته باشد، ماهیت آنها باید ورای درک ما از فضا و زمان باشد.

● جهان های دیگر

در مورد مقیاس هایی بزرگ تر از این چه می توان گفت؟ آیا مناطقی وجود دارد که نور آنها پس از گذشت ۱۰ میلیارد سال یا از زمان انفجار بزرگ هنوز هم فرصت کافی نداشته است که به ما برسد؟ متاسفانه در مورد این مساله جواب روشن و قاطعی وجود ندارد. با این همه از لحاظ نظری هیچ محدودیتی در مورد گستره جهان ما (در فضا و نسبت به زمان های آینده) و در مورد اینکه چه چیزی ممکن است در آینده های دور به چشم ما برسد، وجود ندارد. در حقیقت جهان را می توان بسیار گسترش داد. میزان گسترش آن به چند میلیون سال دورتر از حوزه قابل رویت توسط ما محدود نمی شود بلکه می توان آن را به میزان ۱۰ به توان چند میلیون سال هم گسترش داد.

اما این هم تمامی ماجرا نیست. ممکن است جهان ما حتی اگر گسترش یافته و دورتر از افق دید فعلی ما قرار گیرد، خود عضوی از یک مجموعه بزرگ تر و نامحدود باشد (مفهوم «multivers» در مقابل «universe» به معنای جهان-م) که ممکن است ذهنی به نظر برسد، نتیجه گسترش طبیعی نظریه های کیهان شناسی موجود است. این نظریه ها اعتبار دارند زیرا می توانند پدیده هایی را که مشاهده می کنیم، تفسیر کنند. قوانین فیزیکی و هندسه ممکن است در جهان های دیگر متفاوت باشد. چیزی که جهان ما را از سایر جهان ها متمایز می کند، شاید همین شش عدد باشد.

سرمارتین ریس

پروفسور «سر مارتین ریس» یکی از پیشگامان کیهان شناسی در جهان است. وی استاد انجمن سلطنتی در دانشگاه کمبریج و دارای عنوان اخترشناس سلطنتی است. در عین حال وی عضو انجمن سلطنتی، آکادمی ملی علوم ایالات متحده و آکادمی علوم روسیه است. وی ضمن مشارکت با چندین همکار بین المللی ایده های بسیار مهمی در مورد سیاهچاله ها، تشکیل کهکشان ها و اخترفیزیک انرژی زیاد داشته است. وی سخنرانی ها و مقالات متعددی را برای مخاطبان عام ارائه داده است. کسانی که به موضوع این مقاله علاقه مند شدند می توانند برای اطلاعات بیشتر به کتاب «شش عدد» اثر مارتین ریس ترجمه سعید تهرانی نسب از انتشارات نشر نی (۱۳۸۸) مراجعه کنند.

ترجمه؛ سلیمان فرهادیان

www.FirstScience.com