چرا چیزی وجود دارد به جای آن که وجود نداشته باشد؟
آماندا گفتر/ ترجمه‌ی امیرحسین لطیفی

۲۳ ژوئیه ۲۰۱۱

داگلاس آدامز زمانی نوشت: «جهان بزرگ است. واقعا بزرگ است». با این حال اگر نظریه‌ی ما درباره‌ی مه‌بانگ[۱] درست باشد، جهان زمانی بسیار بسیار کوچک‌تر بوده است. در واقع، در نقطه‌ای از زمان اصلا وجود نداشته است. حدود ۷/۱۳ میلیارد سال پیش زمان و فضا به‌شکل خودبه‌خودی از خلا سر برمی‌آوردند. این رویداد چه‌گونه رقم خورده است؟

یا به عبارت دیگر، اصلا چرا چیزی وجود دارد؟ این پرسش بزرگی است؛ شاید بزرگ‌ترین پرسش. صرف این ایده که جهان از هیچ پدیده آمده باشد، خودْ به اندازه‌ی کافی دشوار است؛ بنابراین، تلاش برای تصور نیستی شاید از این هم دشوارتر باشد.

این پرسش، اتفاقا پرسشی بسیار معقول برای پرسیدن از چشم‌انداز علمی است. هر چه باشد فیزیک بنیادی گاهی پیشنهاد می‌کند وجود شما و باقی جهان به‌شکل تکان‌دهنده‌ای نامحتمل است. قانون دوم ترمودینامیک، پرآوازه‌ترین قانون هستی‌شناختی فیزیکی، می‌گوید بی‌نظمی یا آنتروپی[۲] همواره تمایل به افزایش دارد. آنتروپی تعداد روش‌هایی است که می‌توان به وسیله‌ی آن‌ها اجزای سیستم را بدون تغییر ظاهر کلی آن، بازآرایی کرد. برای مثال، مولکول‌ها می‌توانند در گاز داغ به روش‌های گوناگون آرایش پیدا کنند و با این حال فشار و دمای کلی مشابهی بیافرینند؛ این امر گاز را به سیستمی با آنتروپی بالا بدل می‌کند. در مقابل، شما نمی‌توانید تغییر چندانی در آرایش مولکول‌های یک موجود زنده ایجاد کنید بدون این‌که آن را تبدیل به موجودی غیر زنده کنید و به این ترتیب، شما سیستمی کم‌آنتروپی[۳] هستید.

با همین منطق، عدمْ وضعیتی با بالاترین میزان آنتروپی است؛ شما می‌توانید هر چه‌قدر می‌خواهید آن را زیر و رو کنید و همچنان شبیه «هیچ» باشد.

براساس این قانون، دشوار است که ببینیم هیچ چه‌گونه می‌تواند تبدیل به چیزی شود؛ چه رسد به آن‌که تبدیل به چیز بزرگی مانند عالم شود. اما آنتروپی تنها بخشی از این ماجرا است. موضوع مهم دیگر که باید مورد توجه قرار گیرد تقارن است. کیفیتی که به نظر می‌رسد در هرجای عالم فیزیکی که سر برمی‌آورد، تاثیرات عمیقی از خود به جا می‌گذارد. اتفاقا عدم بسیار متقارن است. فرانک ویلچک[۴] فیزیک‌دان موسسه‌ی فناوری ماساچوست[۵] در این باره می‌گوید: «نمی‌توان بخشی از آن را از بخش دیگرش متمایز کرد، به همین دلیل عدم در واقع کاملا متقارن است».

آن طور که فیزیک‌دانان در طول دهه‌های گذشته فهمیده‌اند، تقارن‌ها ساخته می‌شوند تا بشکنند. تخصص خود ویلچک کرومودینامیک کوانتومی[۶] است؛ نظریه‌ای که به توصیف نحوه‌ی رفتار کوارک‌ها در عمق هسته‌ی اتم می‌پردازد. این نظریه به ما می‌گوید عدم موقعیتی متزلزل است. ویلچک می‌گوید: «شما می‌توانید وضعیتی بسازید که هیچ کوارک و آنتی‌کوارکی نداشته باشد؛ این وضعیت کاملا ناپایدار خواهد بود و به‌طور خودبه‌خودی شروع به ساخت جفت‌های کوارک و آنتی‌کوارک خواهد کرد». به این ترتیب، تقارنِ بی‌نقصِ عدم شکسته می‌شود. این امر به گفته‌ی ویکتور استنجر[۷] فیزیک‌دان دانشگاه کلرادو بولدر[۸] به نتیجه‌گیری غیر منتظره‌ای می‌انجامد: برخلاف آنتروپی، «وجود چیزی نسبت به هیچ، وضعیت طبیعی‌تری است».

فرانک کلوز از دانشگاه آکسفورد هم‌راستا با این سخن بیان می‌کند «بر اساس نظریه‌ی کوانتوم، هیچ وضعیت “عدمی” وجود ندارد. انرژی عدم دقیقا معادل صفر است و قطعیت جهان کوانتومی برای عدم بیش از حد نیاز دقیق است. در مقابل، خلا در حقیقت مملو از سوپ جوشانی از ذراتی است که به وجود می‌آیند و از بین می‌روند. از منظر این مطلب، شما، من، ما و تمام آن‌چه در عالم ما وجود دارد، تنها برانگیختگی‌های خلا کوانتومی هستیم.

پیش از مهبانگ

آیا ممکن است چیزی مشابه آن‌چه گفته شد برای خاستگاه خود عالم نیز صدق کند؟ ویلچک بر این باور است که این موضوع تا حدی امکان‌پذیر است. «میان هیچ و جهانی غنی و پر از ماده، مرزی وجود ندارد. شاید مه‌بانگ صرفا عدمی بوده که روند طبیعی خود را طی می‌کرده.

البته این موضوع، این پرسش را برمی‌انگیزد که «پیش از مه‌بانگ چه چیزی وجود داشته و چه مدت دوام داشته است؟» متاسفانه این‌جا، ایده‌های بنیادین دست ما را در پوست گردو می‌گذارند؛ زیرا مفهوم «پیش» بی‌معنی است. به گفته‌ی استفان هاوکینگ[۹] این مانند آن است که بپرسیم شمال قطب شمال کدام سمت است؟

با این حال، این ایده که چیزی بتواند از هیچ به وجود آید، می‌تواند کاری کند مغز ما بیش از پیش سوت بکشد؛ شاید عدم، خودْ نتواند وجود داشته باشد.

دلیلش این است که عدم قطعیت کوانتومی امکان داد و ستد را میان زمان و انرژی فراهم می‌کند. به این ترتیب، برای این‌که چیزی بتواند زمان طولانی دوام بیاورد، باید انرژی کمی داشته باشد. برای توضیح این مسایل که جهان ما چه‌گونه میلیاردها سال باقی مانده، این زمان طولانی چه‌گونه باعث شکل‌گیری کهکشان‌ها شده، چه‌گونه منظومه‌های خورشیدی ساخته شده و حیات چه‌گونه به جان‌داران دوپای راست‌قامت تکامل یافته (جان‌دارانی که می‌توانند چنین پرسشی را مطرح ‌کنند: «چه‌گونه چیزی از هیچ به وجود می‌آید؟») و برای رخ‌دادن تمامی این‌ها، انرژی کل باید به‌شکل خارق‌العاده‌ای کم باشد.

این موضوع، با ایده‌ی مورد قبول عام درباره‌ی لحظات اولیه‌ی عالم هم‌خوانی دارد؛ ایده‌ای که بر اساس آن می‌بینیم فضا-زمان بلافاصله پس از مه‌بانگ متحمل انفجار خفیفی شد که به انبساط آن انجامید. این برهه‌ی پرجوش و خروش که انرژی را در جهان به جریان انداخت، با عنوان برهه‌ی تورم شناخته می‌شود. اما بر اساس نسبیت عام اینشتین، فضا-زمان بیش‌تر به معنای گرانش بیش‌تر است. کشش مجذوب‌کننده‌ی گرانش، انرژی منفی‌ای را به نمایش می‌گذارد که انرژی مثبت ناشی از تورم را خنثی می‌کند و اساسا سر هیچ و پوچ کیهان را می‌سازد. آلن گوث[۱۰] کیهان‌شناس دانشگاه MIT که نخستین بار سی سال پیش نظریه‌ی تورم را مطرح کرد، بیان می‌کند: «من دوست دارم بگویم جهان بهترین ناهار مجانی است».

فیزیک‌دانان نگران بودند ساخته‌شدن چیزی از هیچ بخواهد تمام قوانین فیزیک -مانند اصل پایستگی انرژی- را نقض کند. اما اگر انرژی کلی‌ای که قرار است حفظ شود، برابر صفر باشد مشکل حل می‌شود و جهانی که به‌سادگی از عدم سر برآورده باشد، نه‌تنها امکان‌پذیر، بلکه محتمل می‌شود. به گفته‌ی گوث «شاید روش بهتر بیان این موضوع، این باشد که بگویم هر چیزی در واقع هیچ‌چیز است».

با این حال، هیچ کدام از مطالب گفته‌شده ما را از این مخمصه خارج نمی‌کند. درک ما از آفرینش متکی بر اعتبار قوانین فیزیک است؛ به‌خصوص عدم قطعیت کوانتومی. اما این دربردارنده‌ی آن است که قوانین فیزیک به شکلی در تار و پود جهان ما و پیش از وجود آن رمزگذاری شده‌اند. چه‌گونه ممکن است قوانین فیزیکْ خارج از فضا-زمان و بدون دلیلی برای وجود خود، وجود داشته باشند؟ یا به عبارت دیگر چرا چیزی وجود دارد، به جای آن که وجود نداشته باشد؟

منبع:

New Scientist, Why is There  Something  Rather Than Nothing, Amanda Gefter, 23-Jul-11, p 28

یادداشت‌ها:

  1. Big Bang
  2. Entropie
  3. a low-entropy system
  4. Frank Anthony Wilczek
  5. Massachusetts Institute of Technology
  6. Quantum Chromodynamics
  7. Victor J. Stenger
  8. University of Colorado Boulder
  9. Stephen Hawking
  10. Alan Guth

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا