گام نخست
ساخت و آزمايش يک نظريه براي همه چيز
نخستين مانع براي تمدني که خواهان ترک جهان خويش باشد، کامل کردن و به انجام رساندن يک نظريه براي همه چيز است. خواه آن نظريه، نظريه ريسمان باشد يا نه، بايد بتوان با آن، راهي براي محاسبه تصحيح هاي کوانتومي در معادله هاي اينشتين يافت. خوشبختانه، چون نظريه M (باکس "نظريه M چيست؟ نظريه ريسمان چيست؟" به تندي در حال پيشرفت است و بسياري از دانشمندان بزرگ اين سياره بر روي آن کار مي کنند، در چند دهه آينده و شايد زودتر، خواهيم دانست که نظريه اي براي توضيح تمام پديده هاي کيهان هست يا نه.
آن هنگام که يک نظريه براي همه چيز يا يک نظريه گرانش کوانتومي پيدا شود، آنگاه مي توان دستاوردهاي آن را براي استفاده در يک تمدن پيشرفته بررسي کرد. چند امکان وجود دارد، مانند ساخت يک شتاب دهنده و خرد کننده بزرگ ذرات براي به دست آوردن ابر ذرات، و يا حتي ساخت يک آشکار ساز بزرگ امواج گرانشي که در فضا و يا بر ماه هاي ديگر در سرتاسر منظومه خورشيدي قرار خواهند گرفت. از آنجا که ماه هاي سياره هاي منظومه خورشيدي، در بازه دراز دوره اي از زمان، بسيار پايدار و بدون فرسودگي از باد و باران بوده اند، پس بايد بتوان با کمک يک سامانه سياره اي از آشکار سازهاي امواج گرانش، ريزگان بيشتري از انفجار بزرگ را رديابي کرده و هر پرسشي که پيرامون گرانش کوانتومي و آفرينش جهاني تازه وجود دارد را بازگشايي کرد. ( اين روش به مهندسي وارون مي ماند. اگر ما از چگونگي آغاز جهان آگاه باشيم، شايد بتوان جهاني را به همان روش شبيه سازي کرد. و البته نه با اندازه پيشرفت تمدن ما. تمدني با رده سه و حجم اطلاعات Q، شايد به اين کار توانا باشد.)
هنگامي که فرضيه گرانش کوانتومي يافت شد، و خردکننده بزرگ اتم نيز ساخته و آشکار ساز امواج گرانشي در جاي درست خود برقرار شد، آنگاه مي توانيم پاسخگويي به پرسش هاي بسيار مهمي که براي گشايش معادله هاي اينشتين و کرم چاله ها لازم است را آغاز کنيم:
1-آيا کرم چاله ها پايدار هستند؟
هنگامي که از يک سياه چاله. چرخان کر گذر کنيد، مشکل آنجايي است که وجود شما، سياه چاله را آشوبناک مي کند؛ و شايد حتي پيش از گذر کامل شما از پل اينشتين- روزن، دچار رمبش شود. محاسبات ايستايي و پايداري بايد با توجه به تصحيحات کوانتومي بازبيني شود، که ممکن است تمامي محاسبه ها دگرگون شود.
2-آيا کرم چاله ها دچار واگرايي مي شوند؟
اگر از ميان يک کرم چاله ورابرنده و گذرپذير بگذريم، که دو دوره از زمان را به هم پيوند مي دهد، آنگاه در ورودي کرم چاله، پرتوزايي رفته رفته چنان افزايش خواهد يافت که به سوي بي نهايت ميل مي کند، و اين بسيار خطرناک است. از آن رو که اين پرتوها مي تواند سراسر کرم چاله را پيموده و زمان را به عقب برگرداند. پس مي تواند هر آنچه که به درون کرم چاله وارد شده را در چشم به هم زدني، سال ها به گذشته ببرد. و اين فرايند مي تواند بي کران تکرار شود و در نتيجه، افزايش پرتوها نيز به سوي بي نهايت ميل خواهد کرد. اين پرسمان گشودني است، گر چه اگر فرضيه جهان هاي موازي درست باشد، بر پايه آن مي توان گفت هر بار که پرتوها از کرم چاله مي گذرند، جهان به دو بخش، تقسيم مي شود، پس ديگر افزايش پرتوي نخواهيم داشت. آشکار است که براي گشايش در اين پرسمان، به نظريه همه چيز نياز است.
3-آيا مي توان اندازه بسيار بسيار زيادي از انرژي منفي را يافت؟
انرژي منفي، عنصر کليدي سازنده و پابرجاکننده کرم چاله هاست که وجود آن هم اکنون شناخته شده است اما در اندازه هاي بسيار کوچک و کوانتومي. آيا مي توان اندازه بسنده اي از آن را يافت تا کرم چاله را گشوده و استوار و برقرار ساخت؟
با فرض اينکه اگر پاسخ اين پرسش پيدا شود، آنگاه يک تمدن پيشرفته مي تواند استوارانه انديشيدن براي چگونگي ترک کيهان را آغاز کند.
گام دوم:
يافتن کرم چاله ها و سپيد چاله هاي طبيعي
کرم چاله ها، دروازه هاي ابعادي و ريسمان هاي کيهاني، شايد به ريخت طبيعي در کيهان وجود داشته باشند. در لحظه انفجاربزرگ، هنگامي که اندازه هاي هيولاوشي از انرژي در جهان آزاد شد، ممکن است کرم چاله ها و ريسمان هاي کيهاني به ريخت طبيعي پرورده شده باشند. در آن جهان آغازين، ممکن است تورم باعث وا گسترش کرم چاله ها تا اندازه هاي ديدني شده باشد. و نيز اين امکان وجود دارد که ماده اي ناشناخته يا ماده منفي به ريخت طبيعي در فضا وجود داشته باشد. و اين براي رهسپاري از جهاني در حال مرگ، بسيار کمک مي کند. هر چند که هنوز هيچ برهان استواري بر وجود چنين چيزهايي در جهان وجود ندارد.
کسي تا به امروز نشاني از آنها نديده است، و به راستي بسيار زيان بار است که تمام زندگاني هوشمند در چنين سفر نا شناخته اي به خطر انداخته شود.
احتمال دارد که بتوان سپيد چاله ها را با پويش کيهان پيدا کرد.
هنگامي که زمان وارونه مي شود، راه حل براي معادله هاي اينشتين، سپيد چاله است، که در آن، ماده هايي به بيرون پرتاب مي شوند که از يک سياه چاله به درون مکيده شده اند. که سپيد چاله را شايد بتوان در سوي ديگر يک سياه چاله يافت که ماده وارد شده به سياه چاله، سرانجام از آن بيرون مي آيد.
تا امروز، تمامي جست و جوهاي ستاره شناسان براي پيدا کردن يک سپيد چاله بي سرانجام بوده است، اما شايد بتوانيم با نسل بعدي پايگاه هاي آشکارساز فضايي، بر بود يا نبود آنها پي ببريم.
فرضيه جهان هاي موازي چيست؟
و باز هم شگفتي! توضيح پيرامون جهان هاي موازي، خود نيازمند يک نوشتار دراز است، اما به زبان ساده: هر رويداد در هر لحظه از زمان، مي تواند در جايگاه خود ادامه يابد. يعني اگر روزي شما بخواهيد در يک قرعه کشي شرکت کنيد، هر تصميم ممکن، امکان روي دادن دارد، زيرا بي نهايت از شما در جهان هايي موازي در حال زندگي است و سرانجام يکي از آنها برنده خواهد بود. اين برداشت، از مکانيک کوانتوم نتيجه مي شود. اما چگونه؟ فرض کنيد مي خواهيد از نقطه الف به نقطه ب برويد. از ديدگاه فيزيک نيوتني، خطي راستا بين الف و ب، کوتاه ترين فاصله بين دو نقطه است. اما فيزيکدان برجسته "ريچارد فاينمن"، باور داشت که شما بايد تمامي خط هايي که دو نقطه را به هم پيوند مي دهد، در نظر بگيريد، يعني همه راه هاي ممکن، راه هاي که از هر جاي کيهان هم مي گذرد و نيز همه راه هايي که حتي در زمان به عقب بر مي گردد و مثلاً به انفجار بزرگ مي رسد را هم زير چشم داشته باشيد. به نظر مسخره مي رسد، ولي به هر روي يک راه براي پيوند نقطه الف به ب است. حالا به هر راه، يک عدد نسبت دهيد و با جمع کردن اعداد، به يک احتمال دست خواهيد يافت که شاخصه اي است براي مکانيک کوانتوم. و اما آنچه شگفت آور است را فاينمن اين گونه يافت. او دريافت راه هايي که با مکانيک نيوتني نمي خواند، يکديگر را خنثي مي کنند! و آنچه باقي مي ماند جمع اندکي خواهيد بود که در واقع افت و خيزهايي است در مکانيک کوانتومي. به اين مي گويند "نظريه انتگرال مسير فاينمن". و اما فيزيکدان نامي ديگري به نام اروين شرودينگر با چيستان گربه معروفش به ما نشان داد که اگر گربه اي را درون يک جعبه بگذاريم، (البته چند تا چيز ديگر هم لازم است!) تا زماني که درب جعبه باز نشده باشد، گربه يا زنده است و يا مرده، به عبارت ديگر، گربه هم زنده است، هم مرده و به عبارت ديگر، جهان به دو بخش شده که در يکي گربه زنده و در ديگري گربه مرده است. پس، مي توان نتيجه گرفت تمام راه ها و تمام ريخت هايي که براي هر احتمال مي توان در نظر گرفت، در واقع مي تواند وجود داشته باشد! و گربه ها و آدم هايي که در هر جهان زندگي مي کنند، ممکن است جهان هاي ديگر را ناممکن بدانند. تعبير فيزيکدان برنده جايزه نوبل، "استيون واينبرگ"، در اين مورد بسيار جالب توجه است. او مي گويد با توجه به اينکه رفتار جهان، تابعي موجي است و داراي بسامد، پس هر جهان ممکن، يک طول موج دارد و چون رفتار ما هم تابعي موجي است، پس ما تنها مي توانيم در هر لحظه با يک موج، هم بسامد باشيم، مانند راديو که در هر لحظه تنها يک موج را دريافت مي کند. اگر چيز زيادي نفهميديد، آشفته نباشيد، چون در تمام جهان، آدم هاي زيادي نيستند که مفهوم جهان هاي موازي را به درستي دريافته باشند!
نظريه M چيست؟ نظريه ريسمان چيست؟
نظريه M يا نظريه يکپارچه يا نظريه مادر، نظريه اي خواهد بود که بتواند تمامي پديده هاي کيهان را توضيح دهد. از پديده هاي خرد تا کلان، نظريه نسبيت عام، نظريه پديده هاي هنگفت است همچون انفجار بزرگ، واگستري جهان و سياه چاله ها که بر پايه رياضيات صفحه هاي تخت استوار است. از ديگر سو، نظريه کوانتوم، نظريه دنياي ذرات بسيار خرد است چون اتم ها، نوترون ها، فوتون ها و کوارک ها؛ شالوده آن بر پايه رياضيات، فرض ها و اصل هاي فيزيکي ديگرگون بنيان شده اند.
اما نخست، نظريه ريسمان ها پيشنهاد شد. در اين نظريه بيان شده که بنيادي ترين ريخت ذره، ريسمان مانند است. يعني تمام ذرات بنيادين چون الکترون، پوزيترون و فوتون در بزرگنمايي هاي بسيار زياد، ريسمان گونه هستند. ريخته اي گوناگون لرزش يا ارتعاش اين ريسمان ها، ذرات بنيادين گوناگون را مي سازد. ريسمان هاي کيهاني از اندازه هاي بسيار خرد تا چندين و چند ميليون سال نوري درازا دارند. فرا ابعاد و ابر تقارن و نيز معادله هاي اينشتين براي ابعاد بالاتر و مهم تر از همه، گرانش در اين نظريه و سه نيروي الکترومغناطيس و هسته اي ضعيف و قوي از نظريه کوانتوم، در ده تا بيست و شش بعد به خوبي فرمول بندي مي شود. اما همچون ديگر نظريه ها خالي از ايراد نيست. مهم ترين دوگانگي در ابعاد بيشتر از چهارتاست. همان طور که يک لوله از فاصله بسيار دور همانند يک خط به نظر مي رسد و با نزديک تر شدن، ديگر ابعاد آن آشکار مي شود، شايد ريسمان ها نيز چنين باشند و شش بعد ديگر، در اندازه هاي بسيار کوچک وجود داشته باشند. سرانجام فيزيکدانان در قالب پنج نظريه جداگانه، ريسمان ها را فرمول بندي کردند. اما در سال 1994، دانشمندان توانستند هر پنج نظريه را در يک نظريه واحد و در يازده بعد تعريف کنند و نام آن نظريه را نظريه M نهادند. اين نظريه تعداد بي کراني ذره با جرم هاي گوناگون را پيشنهاد کرده که با ارتعاش ريسمان ها بر روي پوسته اي يازده بعدي وجود دارند. بيشتر نظريه هاي مهم فيزيک را مي توان بخشي از اين نظريه در نظر گرفت. از ويژگي هاي بسيار شگفت انگيز نظريه M اين است که نه تنها ريسمان ها، که مجموعه اي از پوسته ها را نيز در ابعاد گوناگون تعريف مي کند. مي توان اين گونه در نظر گرفت که يک ذره، يک پوسته صفر بعدي است، چون ذرات بسيار خرد هستند و بعد ندارند؛ و يک ريسمان را يک رشته از ذرات در نظر گرفت و داراي دو بعد و پوسته اي دو بعدي؛ و جهاني که ما در آن زندگي مي کنيم را سه بعدي. تا کامل شدن اين نظريه هنوز راه درازي در پيش است و فيزيکدانان بسياري بر آن کار مي کنند. اين نظريه بايد بتواند همه پديده ها را در بنيادي ترين ريخت خود توضيح دهد. پس ما بايد به نظريه اي برسيم که همه چيز را به روشني توضيح مي دهد، اما پرسش اينجاست که آيا چنين نظريه اي مي تواند وجود داشته باشد؟ اينشتين بر اين باور بود که: " درک ناپذيرترين چيز طبيعت آن است که طبيعت، درک پذير باشد."
سياه چاله چرخان کر چيست؟
در دنياي فيزيک، شگفتي تمامي ندارد، حتي اگر اينشتين هم بگويد نمي شود. در واقع اينشتين بر اين باور بود که اگر چيزي به درون سياه چاله مکيده شود، نابود مي شود، اما در سال 1963، يک رياضي دان نيوزلندي به نام "روي کر" با حل معادلات اينشتين به نتيجه شگرفي رسيد. مي دانيم که بيشتر ستارگان داراي چرخش به دور خود هستند. خورشيد هر 29 روز يک بار به دور خود مي گردد. همچنين مي دانيم هنگامي که يک ستاره، سوخت خود را به پايان برساند، ناچار به رمبش دچار خواهد شد، بر پايه قانون بقاي حرکت زاويه اي، هنگام رمبيدن ديگر درنگي براي رهايي از چرخش نخواهد بود، پس سياه چاله نيز داراي حرکت زاويه اي خواهد بود و به ناچار تندتر هم خواهد چرخيد، همچون گردابي که چرخش دورتر از مرکز آن کندتر است و هر چه به مرکزش نزديک تر شويم، سرعت چرخش آب بيشتر و بيشتر مي شود. اين ستاره فرو پاشيده چرخان، داراي نوترون فراواني هم خواهد بود که در رمبش به وجود آمده است. پس اگر سياه چاله اي داراي حلقه اي نوتروني باشد، آن حلقه مي تواند پا بر جا بماند، زيرا نيروي گريز از مرکز گردش، نيروي گرانش را خنثي مي کند و در ميان آن، گذرگاهي به وجود مي آيد. اين يک سياه چاله شگفت انگيز گردان يا چرخشي کر است که وارد شدن به آن، به مرگ نخواهد انجاميد. حالا اگر ماده به اين سياه چاله وارد شود، به جاي آنکه درون گرانش بي کران آن له شود، به بيرون از آن پرتاب مي شود و از سوي ديگر اين سياه چاله، يعني از يک سپيد چاله به بيرون پرتاب مي شود. شايد اين، راهي به جهاني ديگر باشد.
گذرگاه اينشتين- روزن چيست؟
در سال 1935، آلبرت اينشتين و دانشجويش "ناتان روزن"، مفهوم کرم چاله را به دنياي فيزيک وارد کردند. اگر جسمي به يک سياه چاله وارد شود، ممکن است ناگهان به درون کشيده شود و از سوي ديگر آن که يک سپيد چاله نام دارد، به بيرون پرتاب شود. اينشتين بر اين باور بود که موجود زنده، هرگز از اين رويداد زنده نخواهد جست.
پس به صورت نظري و بر اساس معادله هاي اينشتين به اين نتيجه مي رسيم که در مرکز يک سياه چاله، ممکن است گلوگاهي باشد که فضا-زمان جاري را به جهاني ديگر يا به نقطه ديگري از همين جهان پيوند مي دهد. هر چند سفر از ميان يک سياه چاله ايستا، مرگبار خواهد بود، يک سياه چاله گردان، داراي تکنيکي دايره مانند است و شايد گذر از آن و افتادن بر گذرگاه اينشتين- روزن ممکن باشد.
منبع:نشريه دانشمند، شماره 580.
