نظریه‌ ریسمان جهان‌هایی بسیار کمتر از آنچه می‌پنداشتیم خلق می‌کند

زوميت/ برخي فيزيک‌دانان ادعا مي‌کنند تصور متدوالي که همگان از جهان‌هاي متعدد نظريه‌ي ريسمان داشته‌اند، شايد اصلا وجود خارجي نداشته باشد. برخي فيزيک‌دانان معتقدند، مشکل نظريه‌ي ريسمان اين است که جهان‌هاي بي‌شماري ايجاد مي‌کند. اين نظريه، وجود نه فقط يک جهان، بلکه ۱۰۵۰۰ نسخه از دستگاه‌هاي فضا-زماني را مطرح مي‌کند که هر کدام قوانين فيزيکي مخصوص به خود را دارند. اما نظريه ريسمان با وجود اين همه جهان، چطور مي‌تواند وجود ويژگي‌هاي جهان خودمان را توجيه کند؟ برخي نظريه‌پردازان معتقدند که اگر نگوييم همه، اما بسياري از اين جهان‌ها غيرممکن يا ممنوعه هستند؛ زيرا فاقد انرژي تاريک پايدارند. اين انرژي، نيرويي فرضي است که به گسترش کيهان سرعت مي‌بخشد. به‌نظر آنان، حذف تعداد زيادي از جهان‌هاي ممکن، نه‌تنها مشکلي ايجاد نمي‌کند؛ بلکه پيشرفتي بزرگ براي نظريه‌ي ريسمان محسوب مي‌شود؛ زيرا امکان پيش‌بيني‌هاي قابل آزمايش را افزايش مي‌دهد. اما بقيه معتقدند جهان‌هاي متعدد همچنان به قوت خود باقي هستند و مسئله‌ي مطرح‌شده براي آن‌ه،ا اصلاً مسئله محسوب نمي‌شود. در کنفرانسي درباره‌ي نظريه‌ي ريسمان با حضور نظريه‌پردازان اين رشته که در ژوئن ۲۰۱۸ در ژاپن برگزار شد، اين موضوع تبديل به بحثي داغ شد. اولف دنليسون، فيزيک‌دان دانشگاه اوپسالا از سوئد مي‌گويد: موضوع واقعا جديد است و تبديل به بحثي جنجال‌برانگيز در اين رشته شده است. گفتگوها حول دو مقاله‌ي خاص مي‌چرخيدند که به مبحث «چشم‌انداز» نظريه‌ي ريسمان پرداخته‌اند. چشم‌انداز کيهاني، تعداد بي‌شمار و غيرقابل درکِ جهان‌هاي ممکن است که نتيجه‌ي پاسخ‌هاي متعدد و متفاوت به معادلات نظريه‌ي ريسمان هستند و مواد تشکيل‌دهنده‌ي کيهان مانند انرژي تاريک را به‌دست مي‌دهند. اما اغلب پاسخ‌هايي که تاکنون پيدا شده‌اند، از لحاظ رياضي متناقض‌اند و اين دو مقاله پيشنهاد کرده‌اند که چنين نتايجي متعلق به «باتلاقِ» جهان‌هاي ناممکن، و نه چشم‌انداز هستند. دانشمندان از سال‌ها پيش مي‌دانستند که سرنوشت بسياري از راه‌حل‌هاي معادلات همين است، اما اين ايده که اغلب يا شايد تمام جواب‌هاي چشم‌انداز جزئي از باتلاق ناممکن باشند؛ تغييري بزرگ است. از نظر کامران وفا، فيزيک‌دان دانشگاه هاروارد که روي اين دو مقاله کار کرده است؛ در واقع شايد يافتن راه‌حلي صحيح براي نظريه‌ي ريسمان که شامل انرژي تاريک پايدار نيز بشود، از لحاظ نظري غيرممکن باشد. نظريه‌ي ريسمان تلاش دارد تمام عالم هستي را به‌وسيله‌ي يک نظريه‌ي واحد يا «نظريه‌ي همه‌چيز» (theory of everything) توضيح دهد و براي اين کار ابعاد ديگري از فضا-زمان را مطرح کرده و ذرات اتمي را ريسمان‌هاي مرتعش بسيار ريزي در نظر گرفته است. بسياري از نظريه‌پردازان هنوز معتقدند اين نظريه، بهترين راه براي تحقق رؤياي آلبرت انيشتين درباره‌ي پيوند دادن نظريه‌ي کلي نسبيت خود با دنياي ناهمگون مکانيک کوانتوم ميکروسکوپي است. اما ايده‌ي چشم‌انداز کيهاني در اين نظريه که وجود جهان‌هاي بسياري را پيش‌بيني مي کند، باعث نااميدي بسياري از فيزيک‌دانان شده است. پاول اشتاينهارت، فيزيکدان دانشگاه پرينستون که در نوشتن يکي از مقاله‌هاي اخير دخيل بوده است، مي‌گويد: به‌نظر من چشم‌انداز، حکم مرگ نظريه‌ي ريسمان را دارد؛ زيرا باعث مي‌شود تمام ارزش پيش‌بيني‌گري آن از دست برود. در اين حالت، واقعاً همه‌چيز ممکن است. از نظر او و ديگران، مشکل جديد يافت‌شده در رابطه با انرژي تاريک، يک راهِ گريز براي نظريه‌ي ريسمان است. دنيلسون مي‌گويد: تصور يک چندجهاني بزرگ ممکن است از لحاظ رياضي غلط باشد و اين امر به‌طرز عجيبي قضيه را جالب‌تر مي‌کند؛ زيرا نشان مي‌دهد که نظريه‌ي ريسمان از آنچه گمان مي‌کرديم، بسيار قابل‌پيش‌بيني‌تر است. برخي از نظريه‌پردازن اين رشته مانند ساوديپ سِتي از دانشگاه شيکاگو از ارزيابيِ دوباره‌ي نظريه خشنود هستند. او مي‌گويد: به نظر من، اين کار بسيار هيجان‌انگيز است. من مدت‌هاست که به وجود چشم‌انداز شک داشته‌ام و خوشحالم که در حال دورشدن از اين باور هستيم که مجموعه‌اي از جواب‌هاي اثبات‌شده داريم. اما بسياري افراد نيز به‌هيچ‌وجه متقاعد نشده‌اند که چشم‌انداز در واقع يک باتلاق باشد؛ به‌خصوص تيم تحقيقاتي که نسخه‌ي اوليه‌ي چشم‌انداز را در سال ۲۰۰۳ پايه‌گذاري کرد. نام اين تيم KKLT، ترکيبي از حروف اول نام‌خانوادگي دانشمندان آن است. شاميت کاچرو از دانشگاه استنفورد و يکي از اعضاي تيم مي‌گويد: به نظرم اين گمانه‌زني‌ها و بررسي امکان وجود حالت‌هاي ديگر، بسيار خوب و مثبت است اما هيچ دليل نظري يا تجربي براي جدي گرفتن اين حدس‌ها نمي‌بينم. اوا سيلوراشتاين، فيزيکداني از دانشگاه استنفورد که در ساخت مدل‌هاي اوليه‌ي چشم‌انداز همکاري داشته است نيز به استدلال وفا و همکارانش شکاک است و مي‌گويد: به نظر من، عناصر تيم KKLT و نحوه‌ي استفاده‌ي آنان از اين عناصر بسيار درست و معتبر بوده است. خوان مالداسنا، نظريه‌پرداز مؤسسه‌ي مطالعات پيشرفته نيز همچنان جهان‌هاي نظريه‌ي ريسمان با انرژي‌هاي تاريک پايدار را قبول دارد. انسان‌ها تنها در يکي از گوشه‌هاي نادر اين چندجهاني که امکان حيات و تکاملشان ايجاد شده بود، پديدار گشتند. بسياري از نظريه‌پردازان ديگر نيز چندجهاني نظريه‌ي ريسمان را قابل‌قبول مي‌دانند. به عقيده‌ي کاچرو، «اگر تصويرِ چشم‌انداز درست باشد، قسمتي از جهان ما نسبت به چندجهانيِ کلي، مانند نسبت منظومه‌ي خورشيدي به کل جهان است و اين چيز خوبي است.» يوهان کپلر از ابتدا، به‌دنبال دليلي اساسي براي توجيه فاصله‌ي بين زمين و خورشيد بود. اما ما هم‌اکنون مي‌دانيم که خورشيد تنها يکي از ميلياردها ستاره‌ي کهکشان است که هر کدام براي خود سياراتي دارند؛ و فاصله‌ي بين زمين و خورشيد نتيجه‌ي يک اصل عميق رياضي نيست، بلکه فقط عددي تصادفي است. پس اگر جهان ما يکي از تريليون‌ها جهانِ چندجهاني باشد، پارامترهاي خاص کيهان ما نيز به همان صورت، تصادفي هستند. اين حقيقت که اعداد چنين پارامترهايي براي ايجاد دنياي قابل زيستمان دقيق و بي‌نقص به‌نظر مي‌رسند، انتخاب خود ماست؛ در واقع انسان‌ها تنها در يکي از گوشه‌هاي نادر اين چندجهاني که امکان حيات و تکاملشان ايجاد شده بود، پديدار گشتند. اگر نظريه‌ي ريسمان واقعاً نتواند انرژي تاريک را اثبات کند پس بايد به‌درستي اين نظريه شک کرد اما از نظر وفا، در اين صورت بايد به انرژي تاريک شک بُرد؛ يعني به‌شکل متدوال آن که يک ثابت کيهاني در نظر گرفته مي‌شود. ايده‌ي انرژي تاريک، نخستين بار در سال ۱۹۱۷ توسط انيشتين مطرح گرديد و سپس دوباره در سال ۱۹۹۸ احيا شد. در اين زمان، فضانوردان متوجه شدند که فضا-زمان نه‌تنها در حال گسترش است بلکه سرعت گسترشش مدام در حال افزايش مي‌باشد. ثابت کيهاني نوعي انرژي در خلأ فضاست که هيچ‌گاه تغيير نکرده و نيروي گرانش را خنثي مي‌کند. اما اين انرژي تنها توضيح ممکن براي شتاب کيهان نيست؛ توضيح ديگر نظريه‌ي «جوهر» است، ميداني قابل‌رشد که درون فضا-زمان گسترش مي‌يابد. وفا مي‌گويد: صرف‌نظر از اين‌که مي‌توان انرژي تاريک پايداري را در نظريه‌ي ريسمان يافت يا خير؛ به‌نظر مي‌آيد که طبق نظريه، تغيير انرژي تاريک در گذر زمان امري طبيعي‌تر باشد. در اين صورت، بايد بتوان تغييرات آن را با مشاهدات فيزيک نجومي اندازه گرفت. تابه‌حال، تمام شواهد فيزيک نجومي ايده‌ي ثابت کيهاني را اثبات کرده‌اند اما چند جاي خالي کوچک نيز در اندازه‌گيري‌ها باقي مانده‌ است. آزمايشاتي که قرار است در آينده انجام شوند، مانند تلسکوپ فضايي اقليدس اروپا، تلسکوپ بازرسي مادون قرمز فضايي ناسا (WFIRST) و رصدخانه‌ي سيمونز در صحراي شيلي، به‌دنبال نشانه‌هاي قوي‌تر يا ضعيف‌تر بودنِ انرژي تاريک در گذشته نسبت به زمان حال خواهند بود. اشتاينهارت مي‌گويد: مجبور نيستيم منتظر تکنولوژي‌هاي جديدتر باشيم تا جريان را پيش ببرند؛ ما خود، اکنون هم درگير اين جريان هستيم. حتي مخالفان وفا نيز با جستجوي جايگزيني براي ثابت کيهاني موافق هستند. به عقيده‌ي سيلوراشتاين: «در نظر گرفتنِ ميداني متغير از انرژيِ تاريک، روشي ساده براي توجيه گسترش‌هاي پرشتاب کيهان است اما به نظر من در اين زمان، هيچ دليلي براي انجام آزمايش در رابطه با انرژي تاريک وجود ندارد». «جوهر»، تنها گزينه‌ي ديگر ما نيست. پس از انتشار مقالات وفا، دنيلسون و همکارانش روشي ديگر براي جادادن انرژي تاريک در نظريه‌ي ريسمان پيدا کردند. از نقطه‌نظر آنان، جهان ما سطح سه‌بعديِ حبابي است که درون فضايي با ابعاد بزرگتر در حال گسترش است. دنيلسون مي‌گويد: قوانين فيزيک بر اين سطح ممکن است از قوانين يک ثابت کيهاني تقليد کنند. اين نوع نگاه به انرژي تاريک، متفاوت از چيزي است که تا به‌حال به آن داشته‌ايم. مباحثه‌هاي مربوط به نظريه‌ي ريسمان، در نهايت بر اين پرسش عميق تمرکز مي‌کنند: هدف فيزيک چيست؟ آيا يک نظريه‌ي خوب بايد بتواند تمام ويژگي‌هاي جهان اطرافمان را توضيح دهد يا اين درخواست زيادي است؟ و وقتي يک نظريه با طرز فکر ما در مورد جهان در تضاد است، بايد نظريه را رها کنيم يا اعتقاداتمان را؟ نظريه‌ي ريسمان براي بسياري از دانشمندان، کشش بسيار زيادي دارد؛ زيرا از نظر آنان نظريه‌ا‌ي «زيبا» است، معادله‌هايش رضايت‌بخش و توضيحاتش برازنده‌اند. اما تابه‌حال، هيچ نوع شواهد تجربي براي اثبات آن وجود نداشته است و حتي بدتر از آن، اميد چنداني به دست‌يابي به چنين شواهدي از لحاظ عقلي وجود ندارد. بااين‌حال، حتي اين فرض هم که نظريه‌ي ريسمان نمي‌تواند انرژي تاريکي را که در کيهان مشاهده مي‌کنيم توضيح دهد، برخي افراد را نااميد نکرده است. به گفته‌ي ستي: «نظريه‌ي ريسمان آنقدر غني و زيباست و آن‌چنان در مورد تمام آموزه‌هايش درست درآمده است که سخت است باور کنيم مشکل از نظريه است و نه ما». اما شايد جستجوي زيبايي، راه خوبي براي يافتن نظريه‌ي درستِ جهان هستي نباشد. زابين هاسِنفِدر، فيزيکدان مؤسسه‌ي مطالعات پيشرفته‌ي فرانکفورت در کتاب جديدش، «غرق در رياضي: چرا زيبايي، فيزيک را به بيراهه مي‌کشاند؟» مي‌نويسد: رياضي، عالمي پر از زيبايي و اعجاب است ولي اکثر اين زيبايي‌ها جهان ما را توصيف نمي‌کنند. فيزيکدانان با وجود اختلاف‌نظرهايشان، با يکديگر دوست هستند و هدف مشترکشان يعني درک جهان هستي، آن‌ها را به‌هم پيوند زده است. کاچرو، يکي از بنيان‌گذاران ايده‌ي چشم‌انداز، همکار وفا يعني منتقد اين مفهوم بوده است و اين دو همچنان نيز با هم دوست هستند. وي مي‌گويد: روزي وفا از من خواست به جان خودم قسم بخورم که پاسخ‌هاي چشم‌انداز درست هستند و من گفتم: ٬جان خودم را قسم نمي‌خورم ولي حاضرم به جان او قسم بخورم! همراهان عزيز، آخرين خبر را بر روي بسترهاي زير دنبال کنيد: آخرين خبر در سروش http://sapp.ir/akharinkhabar آخرين خبر در ايتا https://eitaa.com/joinchat/88211456C878f9966e5 آخرين خبر در بله https://bale.ai/invite/#/join/MTIwZmMyZT آخرين خبر در گپ https://gap.im/akharinkhabar