گیتی بر چه بنیادی نهاده شده است؟ (1)

دانشمند معروف، این پرسش را که بنیادی‌ترین پرسش‌هاست بررسی می‌کند: چگونه عالم آغاز شد و چرا اجسام این‌گونه هستند که می‌نمایند؟
استیون واینبرگ، استاد فیزیک و اختر‌شناس دانشگاه تگزاس، در سال 1979 به خاطر کشف رابطة میان نیروی هسته‌ای ضعیف و الکترومغناطیس (به اتفاق عبد السلام و شلدان گلاشو) جایزة نوبل گرفت. واینبرگ و محققان همکارش با یافتن ارتباط میان دو نیرو از چهار نیروی طبیعت، قدم مهمی را در رسیدن به هدف غایی در فیزیک بر داشتند: هدف غایی در فیزیک کشف "نظریة میدان واحد" است که بر تمامی طبیعت حاکم است. واینبرگ قبلا در اثری تحت نام انبساط جهان نظریة انفجار بزرگ را در سطحی وسیع‌تر معرفی کرده‌ است. در ‌این مقاله، بیل مایرز در مورد کنکاش‌های واینبرگ برای دنبال کردن زنجیرة "چرا" ها تا منشأ اصلی آن‌ها با وی مصاحبه کرده است.
شما چرا فیزیک می‌خوانید؟ چه چیزی از مطالعة فیزیک دستگیرتان می‌شود؟
مطالعة فیزیک یک تمرین عالی برای ذهن است. با وجود این، نمی‌توان منکر این واقعیت شد که فیزیکدان می‌تواند برای مدت‌ها پشت میزش بنشیند و خود را با معادلات و ایده‌هایی سرگرم کند که ممکن است درست باشند یا نباشند، و گاه چیزی در مورد دنیای واقعی بگوید. هم‌چنین می‌تواند نتیجة یک آزمایش را، یا وجود یک ذرة جدید را پیش‌گویی کند و یا چیزی در مورد نیروهای طبیعت یا نحوة تکامل عالم بگوید و همة این‌ها تفکر محض است. البته، همه‌اش تفکر محض نیست، ما همواره با داده‌های تجربی سر‌‌و‌کار داریم و امیدواریم وقتی چیزی را پیش‌گویی می‌کنیم فیزیک‌دانان تجربی آن‌ را به محک آزمون بزنند و درستی آن‌ را تحقیق کنند. با این‌حال، قسمت عمدة آن همان تفکر محض در پشت میز کار است، و این‌که چگونه این تفکر اصولا به کار می‌آید به نوبة خود تفکر‌‌برانگیز است.
بیشتر ما فکر نمی‌کنیم که تفکر محض با عالم واقعی سازگار باشد. ما جهان واقعی را آن میز، این صندلی، و آن جسم می‌دانیم نه یک ایدة غیر قابل لمس که در مغز وجود دارد. اما شما گویی دربارة جهان واقعی حرف می‌زنید؟
بلی، و یکی از راه‌هایی که شما می‌دانید که این تفکر مربوط به جهان واقعی است این است که شما اغلب مرتکب اشتباه می‌شوید. بشر جایزالخطاست. ما اغلب می‌بینیم که تجربه ایده‌هایی را که ما به آن‌ها اعتقاد داریم رد می‌کند. این تجربه برای دانشمندان علوم طبیعی بسیار تنبه‌آور و تواضع‌آفرین است.
آیا این درست است که شما با آن ‌چنان ساختارهای کوچکی سر‌و‌کار دارید که فقط می‌شود آن‌ها را در ذهن تصور کرد؟
نه تنها آن‌ها را در ذهن تصور می‌کنیم، بلکه آن‌ها را به کمک ریاضیات توصیف می‌کنیم. این چیز‌ها را نمی‌توان با زبان محاوره‌ای توصیف کرد. فقط به کمک زبان ریاضی که در طول قرن‌ها برای درک طبیعت تکامل‌یافته‌ است قابل توصیف هستند.
بعضی همکاران شما این گفتة شما را قبول ندارند، زیرا معتقدند که زبان ریاضی به قدری با زندگی روزمره بیگانه است که ممکن است باعث شود یک چیز موهوم واقعیت تلقی شود.
در این‌جا یک خطر وجود دارد، و ما در ‌واقع از برخورد با آن احتراز نمی‌کنیم. مثلا، هم‌اکنون هیجان زیادی دربارة "نظریة ریسمان" در فیزیک وجود دارد. نظریة ریسمان یک توصیف کاملا ریاضی است، اما جنبه‌های فیزیکی هم دارد، در این نظریه ما می‌گوییم که اجزای اصلی عالم از ریسمان‌های خیلی کوچکی تشکیل شده‌است که در فضا ـ زمان به اطراف در حرکتند. اما توصیف ریاضی به یک معنی درست‌تر و یقینا قابل اعتماد‌تر است. در توصیف فیزیکی لغزش های خطرناکی وجود دارد، اما ما همواره از آن استفاده می‌کنیم.
بعضی ریاضی‌دانان ریاضی را زبان جدا می‌دانند، به این معنی که معتقدند ریاضیات بیان کنندة واقعیت غایی است.
ریاضیات پدیدة قابل توجهی است. غالبا اتفاق می‌افتد که فیزیک‌دان روی یک نظریة جدید، مثلا نظریة نسبیت عام انیشتین، کار می‌کند و ناگهان متوجه می‌شود که ریاضی‌دانی از پیش ریاضیات این نظریة جدید را حاضر و آماده ابداع کرده است، بدون این‌که کوچک‌ترین توجهی به کاربرد فیزیکی آن داشته باشد. در‌این‌باره نمونه‌های زیادی وجود دارد. نظریة گروه، که در قرن بیستم مشخص شد و برای درک فیزیک اتمی اهمیت اساسی دارد، در قرن نوزدهم به‌دلیل مشکلات داخلی خود ریاضیات ابداع شد. ریاضی‌دانان به دلیلی که برای ما واقعا قابل فهم نیست، همیشه پیشاپیش ما در حرکتند.
در‌این باره که چرا ریاضیات تا این حد موثر است انواع نظریه‌ها مطرح شده است. نظر خود من این است که ما در چنبرة یک ماشین آموزشی غول پیکر، به نام عالم، گرفتاریم که به صورتی اساسا تصادفی (کتره‌ای) عمل می‌کند. فرآیندهای تصادفی طی هزار‌ها میلیون سال، از طریق انتخاب طبیعی، عمل کرده‌اند تا انسان، گل، و پرنده به وجود آید. به همین ترتیب، نوعی انتخاب طبیعی نیز بر ایده‌ها حاکم است: کدام ایده درست است، کدام نیست، و چه نوع نظریه‌ای توصیف مناسبی از طبیعت به دست می‌دهد. همین فرآیند ما را به ابداع ایده‌های ریاضی رهنمون می‌شود، حتی اگر هیچ نوع کاربرد فیزیکی برای آن ایده‌ها در ذهن خود نداشته باشیم. پشتوانة این امر قرن‌‌ها تجربة مبارزة انسان با عالم موجود است.
شما چه چیزی را می‌خواهید در مورد عالم بدانید.
خیلی ساده است. من فقط می‌خواهم یک چیز بدانم، و آن این است که چرا اجسام این‌گونه که می‌نمایند هستند. همان‌طور که می‌دانید ما قبلا راه درازی طی کرده‌ایم. اگر شما سوال‌هایی را دربارة رویدادهای معمولی زندگی، مثلا این‌که "چرا آسمان آبی است؟" یا "چرا آب خیس می‌کند؟" از ما بپرسید، ما جواب آن‌ها را می‌دانیم. مثلا جواب این سوال که "چرا آسمان آبی است؟" مربوط می‌شود به خواص دانه‌های گردوغبار، نور، و هوایی که نور از طریق آن عمل می‌کند.
و اگر بپرسید که "چرا این چیز‌ها واقعیت دارند؟ یا چرا نور این‌گونه رفتار می‌کند؟ یا چرا نحوة پراکنده شدن امواج نور‌های با طول موج یکسان و امواج نور‌های با طول موج مختلف متفاوت است؟" باز هم با استفاده از اتم‌ها و مکانیک کوانتومی این سوال‌ها را برحسب توصیف بنیادی‌تری، پاسخ می‌دهیم.
و اگر در مورد "اتم‌ها و مکانیک کوانتومی " سوال کنید، ما در این قلمرو نیز راه درازی طی کرده‌ایم. ما اکنون نظریة ذرات بنیادی را در اختیار داریم که از مکانیک کوانتومی اتم‌ها و تابش بنیادی‌تر است.
این آن چیزی است که من می‌خواهم انجام بدهم. من می‌خواهم این زنجیرة "چرا" ها را تا به منشأ اصلی آن‌ها دنبال کنم. ما می‌خواهیم دائم بپرسیم که "چرا آن چیز واقعیت دارد؟" و وقتی به جواب رسیدیم باز هم بپرسیم "چرا واقعیت دارد؟" نکتة جالب توجه این است که می‌توانید این راه را تا آن‌جا که ممکن است ادامه بدهید و در ضمن پیمودن آن بعضی چیز‌های جالب در مورد عالم کشف کنید. یکی از چیز‌هایی که ما در این راه کشف می‌کنیم این است که این زنجیرة "چرا" ها ظاهرا یک منشأ مشترک دارند، زیرا بدون توجه به این که شما چه سوال‌هایی را مطرح می‌کنید، مثلا "چرا آسمان آبی است؟" یا "چرا آب تر می‌کند؟" همواره سر از ذرات بنیادی در می‌آورید.
وقتی از زیست‌‌شناسی یا اخترشناسی صحبت می‌کنید، باید عناصر دیگری نظیر این واقعیت که عالم هزار‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میلیون سال عمر کرده است را در نظر بگیرید. اما همین که به منشأ زنجیرة "چرا" ها نزدیک می‌شوید، می‌بینید مسائل ساده‌تر می‌شود.