هاوکینگ علیه هاوکینگ

نظریه‌ی همه چیز یا نظریه‌ی ابرریسمان؟
در سال 1979، هاوکینگ در سی و هفت سالگی به استادی لوکاسی ریاضیات در کمبریج منصوب شد. این سمت معتبرترین مقام از نوع خود در آن سرزمین به شمار می‌آمد؛ سمتی که قبلاً از آن نیوتون، و بعداً به بَبیج، (1) پدر و معمار کامپیوتر تعلق داشت. هاوکینگ عمیقاً به خود می‌بالید. چندین ماه بعد، وقتی پی برد صورت تاریخی اسامی استادان لوکاسی را امضا نکرده است، برای ثبت امضای خود رنج و عذاب زیادی را تحمل کرد. به طوری که خودش بعداً خاطرنشان کرد: «آخرین باری بود که امضای خودم را جایی ثبت می‌کردم.»
هاوکینگ، چنان که انتظار می‌رفت در سخنرانی خود، به مناسبت نشستن به کرسی استادی لوکاسی، پشت دوستان خود را خالی کرد. عنوان این سخنرانی عبارت بود از: «آیا پایان فیزیک نظری نزدیک است؟» تعداد کثیری مخاطب این سخنرانی بودند، و یکی از دانشجویان هاوکینگ آن را قرائت می‌کرد.
در این جا هاوکینگ به مبحثی پرداخته بود که در آینده علاقه‌ی بسیاری از دانشمندان را جلب می‌کرد. این مبحث عبارت بود از «نظریه‌ی همه چیز». این نظریه توصیفی واحد و یکپارچه، سازگار و کامل از همه چیز فراهم می‌آورد. (در این حالت، تمام ذرات بنیادی و تمامی برهم‌کنش‌های فیزیکی شناخته شده در عالم که در یک مجموعه معادلات گنجیده شده باشند) این نظریه «ختم» فیزیک نظری را نشانه‌گذاری خواهد کرد. هاوکینگ اذعان کرد که پس از این مرحله (تدوین نظریه‌ی همه چیز) «باز هم کارهای زیادی باید انجام شود»، اما انجام آن کارها «مثل کوهنوردی پس از صعود به اورست» خواهد بود.
این گونه «توضیح نهایی» پندار و توهمی ماندگار از کار درآمده بود. تالس ملطی، نخستین فیلسوف یونان باستان، که در قرن ششم پیش از میلاد می‌زیست، گمان کرده بود که مایه‌ی هستی (آب) را یافته است؛ و در طی قرن‌ها از آن پس، فیلسوفان و دانشمندان همواره دستخوش این گمان و توهم بوده‌اند که همواره این مایه‌ی هستی را یافته‌اند، یا در آستانه‌ی یافتن آن قرار داشته‌اند. مواد مناسب نامزد این مایه‌ی هستی از این جمله بوده‌اند: آتش، هوا (نَفَس)، اتم‌ها، اصول موضوع هندسه، مونادها، (2) گرانش (نیروی جاذبه)، باز هم اتم‌ها، زبان منطقی و بسیار و بسیار چیزهای دیگر. هاوکینگ، در زمان سخنرانی آغاز استادی لوکاسی خود، فکر می‌کرد تا پایان قرن (یعنی، قرن بیستم) فرصت خوب و مناسبی است تا نظریه‌ی همه چیز کشف شود. وی حتی نامزدی احتمالی در هشت بعد (اَبرَگرانش) پیشنهاد کرد. برای مدتی تصور شده بود که شکلی از گرانش کلید معماست، زیرا ثابت گرانش G ظاهراً ساختار جهان هستی را تعیین می‌کرد، و شاید با سن عالم متناسب بود. اما سرانجام این نظریه پیچیده‌تر از آن که تصور می‌شد، از کار درآمد.
از آن به بعد، هاوکینگ به نفع نظریه‌ی ابرریسمان در دیدگاه‌های خود تجدید نظر کرده است. بنابر این نظریه، اشیای بنیادی که جهان هستی را می‌سازند، نه ذرات خیلی ریز، بلکه اشیای ریسمان‌مانند یک بعدی هستند. گفته می‌شود طول این نوارهای بی‌نهایت باریک حدود 35-10 متر است، و با این احوال می‌توانند تمامی ذرات و نیروهای شناخته‌شده را در قالب سوسیس‌های نهایی یکپارچه و متحد کنند. هاوکینگ اکنون پیشگویی می‌کند که موضوع نظریه‌ی ابرریسمان تا بیست سال آینده روشن خواهد شد و رازهای آن از پرده برون خواهد افتاد. در این صورت ما مسأله نهایی را حل خواهیم کرد؛ در آن هنگام است که به ماهیت همه چیز پی خواهیم برد.
اما در این جا خوب است که سخنان ویتگنشتاین را به خاطر آوریم، هنگامی که فکر می‌کرد به «راه حل نهایی مسائل» در فلسفه دست یافته است. فقط در آن موقع پی برد که «وقتی این مسائل حل می‌شوند چقدر چیزهایی اندک به دست آمده است.» فلسفه، برخلاف علم، در قرن بیستم با رسیدن به این شناخت که چیزی به عنوان حقیقت غایی وجود ندارد، به بلوغ رسیده است. حقیقت غایی نه در صحنه‌ی فلسفه و نه در ساحت علم وجود ندارد. هم علم و هم فلسفه دقیقاً سیستم‌هایی هستند که ما با آن‌ها زندگی می‌کنیم، و تصور ما از این سیستم نیز، در کنار تصورمان از حقیقت، تکوین می‌یابد. شالوده‌ی این هر دو سیستم بر پایه‌ی آن چیزی استوار شده‌اند که برایمان مفید است، و منطبق با این است که چگونه دیدگاه‌مان به جهان را برگزینیم. اَبَرریسمان غایی مسئول و متعهد است که غیر از آتش یا اتم‌ها «حقیقت» دیگری وجود نداشته باشد (یا به بیان دیگر، درست همان قدر حقیقت جلوه خواهد کرد که آن‌ها، یعنی آتش یا اتم‌ها، در زمان خود حقیقت به شمار می‌آمدند.)
در این میان هاوکینگ همچنان کاوش‌های علمی خود را در پی یافتن جام مقدس، یعنی «توضیح نهایی» ادامه می‌داد. برای رسیدن به این مقصود، ترکیب کردن چهار نیرویی که تا حالا در همان هستی کشف شده‌اند، ضروری بود. این چهار نیرو عبارتند از:
1. گرانش (نیروی گرانی). این نیرو ساختار بزرگ‌تر جهان هستی، از جمله کهکشان‌ها، ستارگان، و سیارات را هدایت می‌کند. (گرانش در واقع به عنوان یک مدعی پیشین برای این عنوان از جانب نیوتون در قرن هفدهم پیش کشیده شد؛ این اصطلاح جانشین اصطلاح سازوکار چرخ‌دنده‌ای شد که دانشمندان و فیلسوفان فرانسوی و آلمانی نسل پیشین آن را پیشنهاد کرده بودند).
2. نیروی الکترومغناطیسی. این نیرو «چسبی» است که اتم‌ها را کنار هم نگه می‌دارد. این نیرو عامل تمامی واکنش‌های شیمیایی هم به شمار می‌آید.
3. نیروی هسته‌ای قوی. این نیرو نوترون‌ها و پروتون‌ها را درون هسته‌ی اتم کنار هم نگه می‌دارد و واکنش‌هایی چون شکافت و گداخت هسته‌ای را راه می‌اندازد.
4. نیروی هسته‌ای ضعیف. این نیرو عامل واپاشی پرتوزای هسته‌ها در هنگامی است که ذرات آلفا و بتا به طور هم‌زمان گسیل می‌شوند.
وقتی از عمر جهان هستی کمتر از یک نانو ثانیه گذشته بود، این چهار نیرو از هم جدا شدند تا به صورت موجودات جداگانه‌ای در آیند (یک نانو ثانیه یک میلیاردیم 9-10 ثانیه است).
به طوری که دیده‌ایم، ایده‌های مرتبط با نظریه‌ی همه‌چیز از تاریخچه‌ای طولانی (تقریباً به دارازی عمر خود علم) برخورد دارند. اما این نظر در شکل کنونی‌اش فقط در قرن بیستم خودش را نشان داد و قدرش شناخته شد؛ آنگاه که نظریه‌ی کوانتومی و نسبیت دیدگاه ما را به عالم دگرگون کردند. در آن مرحله تصور می‌شد که فقط دو نیرو در جهان هستی در کارند: گرانش و الکترومغناطیس.
در دهه‌ی 1920، اجزای الکترومغناطیسی ماکسول با نظریه‌ی کوانتومی گرانش ترکیب شدند و الکترودینامیک کوانتومی از دل آن بیرون آمد. این ترکیب جدید را با خوش بینی QED نامیدند (که سر نام عبارت لاتینی Quad Erat Demonstrandum، به معنای «و این همان است که می‌خواستیم» است، که در پایان هر برهان هندسی موفقیت‌آمیزی می‌آید). (3) به نظر می‌رسید که QED(کوانتوم الکترودینامیک) دست به کار توضیح همه چیز شده است. تا آن حد که در سال 1928، ماکس بورن، استاد فیزیک دانشگاه گوتینگن و نظریه‌پرداز بزرگ آلمانی، توانست اعلام کند: «فیزیک، آن طور که می‌شناسیم و از آن سر در می‌آوریم، ظرف شش ماه آینده به پایان خود خواهد رسید.»
اما نیازی نبود که بورن نگران خاتمه یافتن فیزیک باشد، کسب و کار او امن و پررونق بود. در همان ایامی که QED پشتیبانی نظری کافی کسب کرده (و بنابراین عملاً اثبات شده) بود، نیروهای جدیدی هم کشف شده بودند. مشاهده شد که دو نیروی هسته‌ای ضعیف و قوی در سطح هسته‌ای کارساز و فعالند.
دانشمندان به زودی پی بردند که بین نیروی هسته‌ای ضعیف و نیروی الکترومغناطیسی شباهت شگفت‌انگیزی برقرار است. تا دهه‌ی 1960 یک نظریه‌ی ریاضیاتی پرداخته و تکوین شده بود که این هر دو نیرو را در قالب یک مجموعه معادله توصیف می‌کرد. این نظریه را نظریه‌ی الکترو ضعیف (4) نامیدند. نظریه‌ی یاد شده، وجود سه ذره‌ی زیر هسته‌ای را پیش‌بینی می‌کرد که هنوز کشف و شناخته نشده بودند: W+، W- و Z0. در سال 1983 این ذرات آن طور که باید و به هنگام، به کمک شتابگرهای هسته‌ی سرن و ژنو، کشف شدند. اکنون از چهار نیرو، دو نیرو ادغام شده و فقط سه نیرو بر جای مانده بود. بدیهی است که QED مهم‌ترین مسأله و اصل موضوع بود. اکنون فیزیک‌دانان دست به کار پرداختن نظریه‌ای مشابه شدند که نیروی هسته‌ای قوی را نیز با سایر نیروها ادغام کنند؛ نیرویی که پروتون‌ها و نوترون‌های هسته‌ی اتمی را کنار هم نگه می‌دارد.
متأسفانه ذرات هسته‌ای پایه، یعنی پروتون‌ها و نوترون‌ها، اکنون دیگر باز هم بیشتر شکافته و تجزیه شده بودند. در کَلتِک، گلمن پی برده بود که این ذرات بنیادی در واقع از ذرات حتی بنیادی‌تری تشکیل می‌شوند. وی با نخوت خاصی، این ذرات را کوارک نامید؛ این نام را از این نقل‌قول اسرارآمیز اخذ کرده بود: «سه کوارک برای ماسترمارک!» (این عبارت در رمان شب‌بیداری فینگان‌ها، شاهکار نوگرای جیمز جویس آمده که گلمن دوست داشت که را در اوقات فراغت خود بخواند؛ فهم این رمان از فهم رمز و راز عالم دشوارتر است.)
یک بار دیگر ریختن شن از لای انگشتان نظریه‌پردازانی شروع شد که تصور می‌کردند به فهم و درک همه‌ی راز و رمزهای جهان هستی دست یافته‌اند. چگونگی بر‌هم‌کنش کوارک‌ها به پرداختن نظریه‌ی جدیدی نیاز داشت، که این نظریه آن طور که باید تدوین شد و آن را QCD (5) نام نهادند. نظریه‌پردازان سپس به سرعت دست به کار ترکیب و ادغام کردن QCD با نظریه‌ی الکتروضعیف شدند، پیش از آن که بتوانند چیز دیگری را کشف کنند. یک مجموعه معادلات تدوین شد که به آن نظریه‌ی وحدت بزرگ (6) نام دادند. اما این نظریه‌ی وحدت بزرگ، آن طور که گمان می‌رفت، همه چیز را به نحو زیبا و با شکوهی متحد نکرد. بر نظریه‌پردازان معلوم شد که آنان با شتاب و عجله‌ای که به خرج می‌دادند، همه چیز را درباره‌ی گرانش به فراموشی سپرده بودند.
هاوکینگ، با پیش نهادن مجموعه‌ی معادلاتی که بین گرانش و سایر نیروهای بنیادی ارتباط و پیوند برقرار می‌کردند، در صدد برآمد کار بسیار دشوار اصلاح این نظریه‌ها را بر عهده گیرد. به قول خودش: «اگر پاسخ این مسأله را بیابیم، این پیروزی نهایی قدرت استدلال و شعور آدمی خواهد بود؛ از آن پس به نیت خداوند پی خواهیم برد.» تلاش برای شناخت این موجود فریبنده و گریزان و چگونگی کار کردن آن، نیز پیشینه‌ای دراز دارد. پوثاگوراس (فیثاغورث) نخستین کسی بود که قانونی وضع کرد که بنابر آن، نیت خداوند باید با ریاضیات سازگار باشد؛ سابقه‌ی این اندیشه به قرن پنجم پیش از میلاد بر می‌گردد.)
جستجو و پیگرد آغاز شد. اما نقطه‌ی آغاز کجا بود؟ اَبَرگرانش هشت بعدی (N=8) به علت دشواری زیاد کاربردش، آن گاه که فرض کرد کمتر از 154 نوع مختلف ذرات بنیادی وجود ندارد (و در آن موقع تازه کمتر از سه دو جین [سی و شش تا] از آن کشف شده بود)، کنار نهاده شد. پی بردند که حتی ساده‌ترین محاسبات در این چارچوب، با استفاده از تمام توان کامپیوترها، چهار سال به درازا می‌کشد.
سپس نظریه‌ی ابر ریسمان به عنوان مظنون شماره‌ی یک به میدان کشیده شد. اما این نظریه هم به زودی شروع کرد به بیرون دادن پیچیدگی‌های حیرت‌انگیز و خارج از حدّ تصور. از جمله‌ی این پیچیدگی‌ها آن بود که تعداد ابعادش کمتر از بیست و شش نبود. (برای منظور کردن چنین چیز ظاهراً ناممکنی، هر نقطه‌ی فضا باید به عنوان یک گرهی بیست و دو بعدی فضا نگریسته شود که چندان محکم، پیچیده و فشرده شده است که فقط در مسافتی از کسر یک سانتی‌متر، یعنی 13-10 سانتیمتر ظاهر می‌شود). گویی این‌ها همه کافی نبود، نظریه‌ی سوراخ کرم TOE نیز پرداخته شد و به میدان آمد؛ بنابراین نظریه، سیاهچاله درون عالم‌های دیگری ناپدید و در آن جا به صورت سپیدچاله‌هایی ظاهر می‌شوند و هر چه را که بلعیده‌اند بیرون می‌دهند. (خوشبختانه، حالا دیگر بر این نظریه‌سازی فراتر از ضرورت و اقتضا مهار و لگام زده شده بود. به نظر می‌رسد که سپیدچاله‌ها نیز چاله‌ای با حفره‌ای در دوردست‌ها بودند. اما نظریه‌ی سوراخ کرم به معنای دقیق کلمه کماکان پنیر عالم‌های چندگانه را سوراخ سوراخ می‌کند.)
خیلی کوچولو، خیلی دیر. علی‌رغم تلاش‌های بیهوده در ساده‌سازی نظریه‌ی ابرریسمان، خیلی‌ها از آن به عنوان نظریه‌ی احتمالی همه چیز، دست کشیده‌اند. در واقع، برخی دانشمندان به این فکر افتاده بودند که شاید این پیگیری و جستار سراسری بیهوده باشد؛ هر چند که هنوز هم مانده است تا به حالت رضا و تسلیمی نایل آیند که فیلسوفان به آن رسیدند. علم به آسانی از چیزی قطع امید نمی‌کند.

پی‌نوشت‌ها:

1-Charles Babbage, (1791 –1871)
2-Monad
تک واحد. (در فلسفه‌ی لایب‌نیتس) موجودی نامرئی و بنابراین به غایت بسیط، مانند اتم.
3-البته QED را سر نام Quantom Electrodynamics هم می‌گیرند.
4-Electrweah theory
5-Quantum chromo Dynamics (QCD)
6-Grand Unified Theory (GUT)

منبع:
استراترن، پل؛ (1389) شش نظریه‌ای که جهان را تغییر داد، ترجمه‌ی دکتر محمدرضا توکلی صابری و بهرام معلمی، تهران، انتشارات مازیار، چاپ چهارم.