چرا به جای هیچ، چیزی وجود دارد؟
ایتان سیگل/ ترجمه: مریم درودیان

۱۷ نوامبر ۲۰۲۳

شاید اگر درباره‌ی عالم در سطحی بسیار اساسی تفکر کنید، قابل‌توجه‌ترین واقعیت درباره‌ی آن این است که اساسا وجود دارد و با این حال، نه‌تنها وجود دارد بلکه ماده‌ای درون آن وجود دارد که در همه جا و در همه‌ی زمان‌ها از قوانین یکسانی پیروی می‌کند و بر اساس قوانین فیزیکی حاکم بر واقعیت تدوین می‌شود تا پدیده‌هایی از جمله موارد زیر را ایجاد کند:

– هسته‌های اتمی

– اتم‌های خنثی

– مولکول‌ها

– ستاره‌ها و سیارات

– کهکشان‌ها

– و یک شبکه‌ی کیهانی بزرگ‌مقیاس

علاوه بر این موارد، در دست‌کم یک گوشه‌ی نسبتا غیرقابل‌توجه از این کیهان، سیاره‌ای حدود چهارونیم‌میلیارد سال پیش پدید آمد که در آن حیات شکل گرفت و تکامل پیدا کرد و در نهایت باعث پیدایش گونه‌ای هوشمند و خودآگاه شد که می‌تواند پرسش‌های عمیقی درباره‌ی کیهانی که در آن زندگی می‌کند، مطرح کند.

شکل ۱: این‌جا در کیهان ما، این امکان وجود دارد هر کوانتوم از ماده و انرژی را از ناحیه‌ای از فضا برداریم. گرچه، حتی حالت فیزیکی «هیچ» همچنان ویژگی‌هایی دارد که به نظر می‌رسد به‌نوعی «چیزی» است.

ما همچنین در این راستا پرسش‌های اساسی و عمیقی درباره‌ی خودمان می‌پرسیم؛ زیرا ما نیز مانند هر جسم بی‌جانی که وجود دارد، بخشی از این عالم هستیم. این همان چیزی است که استیو کوردون[۱] را وادار کرد تا یکی از ژرف‌ترین پرسش‌های هستی را طرح کند:

همیشه فکر می‌کردم چرا به جای هیچ‌چیز، چیزی وجود دارد؟ من چند کتابی را که کیهان‌شناسان گوناگون نوشته‌اند، خوانده‌ام. در این مورد هم کنجکاو شدم توضیحی بشنوم. منتظر توضیح قابل‌قبول شما هستم! همان‌طور که کارل سیگن[۲] می‌گفت: «ادعاهای خارق‌العاده مستلزم شواهد خارق‌العاده‌ای هستند!»

متاسفانه باید ‌بگویم این پرسش یکی از آن پرسش‌هایی است که علم نه‌تنها در حال حاضر پاسخ قانع‌کننده‌ای برای آن ندارد بلکه احتمالا هرگز نخواهد داشت. گرچه می‌توانیم درباره‌ی این پرسش حرف‌های زیادی بگوییم، به دلیل ماهیت کار علمی با محدودیت‌های اساسی روبه‌رو هستیم. اجازه دهید دلیلش را برای‌تان توضیح دهم.

شکل ۲: کیهان مکانی گسترده، متنوع و جالب، مملو از ماده و انرژی است که به اشکال گوناگون در صحنه‌ی فضا-زمان مطابق با قوانین فیزیک کار می‌کند. این تصویر با تلسکوپ فضایی هابل از خوشه‌ی کهکشانی IDCS J1426.5+3508 گرفته شده است. در حالی که این قطعا نمونه‌ای از «چیزی» است که در کیهان وجود دارد، آیا اصلا «هیچ» حتی از نظر فیزیکی هم می‌تواند وجود داشته باشد؟

چه‌گونه به این‌جا رسیدیم؟

تفاوت بسیار زیادی میان «چرایی» که علم واقعا برای پاسخ‌دادن به آن مجهز نیست با «چه‌گونگی‌ای» که گویی علم برای یافتن پاسخ‌های آن ساخته شده است، وجود دارد. اگر بخواهیم این پرسش را مطرح کنیم که چرا ما همگی این‌جا هستیم، اساسا مسیری علمی برای مواجه‌شدن با این پرسش وجود ندارد: نمی‌توانیم فرضیه‌ای آزمایش‌پذیر تدوین کنیم و از آن داده‌هایی را به دست آوریم و آن‌ها را برای یافتن پاسخ اندازه‌گیری و بررسی کنیم. حتی اگر قوانین اساسی را که واقعیت از آن‌ها پیروی می‌کند، تعیین کنیم، برای آن‌چه که می‌توانیم از آن‌ها استخراج کنیم نوعی محدودیت وجود دارد: ما می‌توانیم پیامدهای فیزیکی را که از مجموعه‌ای از قوانین و شرایط اولیه ناشی می‌شود، استخراج کنیم اما نمی‌توانیم با استفاده از ابزار علم هیچ‌گونه هدفی را ورای همه‌ی آن‌ها به دست آوریم.

از سوی دیگر، این‌که ما «چه‌گونه» به این‌جا رسیدیم، پرسشی است که علم می‌تواند به معنای واقعی کلمه همه ‌چیز را درباره‌ی آن به ما بگوید؛ به‌خصوص اگر ما از پیش سختی را به جان خریده باشیم و قوانین علمی را درک کرده باشیم: از تکامل زیست‌شناختی، زمین‌شناسی و جوی‌ که این‌جا روی زمین رخ داده است گرفته تا تکامل شیمیایی‌ که در محیط‌های گوناگون فضا و روی زمین رخ داده تا تکامل مبتنی بر ذرات که داخل ستارگان و در بطن مه‌بانگ اتفاق افتاده است. ما می‌توانیم تکه‌های پازل را کنار هم بگذاریم تا دقیقا بفهمیم چه‌گونه این عالم منظومه‌ی شمسی و سپس سیاره‌ی ما را به وجود آورد و در نهایت حیات و پس از چهارمیلیارد سال، انسانی تمام‌عیار پدیدار کرد.

شکل ۳: پشت گنبد مجموعه‌ تلسکوپ‌های رصدخانه‌ی جنوبی اروپا، راه شیری در آسمان نیم‌کره‌ی جنوبی، کنار ابرهای بزرگ و کوچک ماژلانی در سمت راست قرار دارد. گرچه چندین هزار ستاره و صفحه‌ی کهکشان راه شیری همه با چشم انسان قابل‌مشاهده هستند، دورترین اجرامی که ما می‌توانیم ببینیم همگی بسیار فراتر از کهکشان خودمان قرار دارند.

تا آن‌جا که به دانش قطعی[۳] مربوط می‌شود، این داستان – که چه‌گونه به این‌جا که هستیم رسیده‌ایم – شکاف‌هایی دارد اما این شکاف‌ها با انباشتن دانشِ بیش‌تر و بیش‌تر درباره‌ی موضوعات زیر همواره رو به کاهش هستند:

– قوانین و قواعدی که بر جهان حاکم است.

– پدیده‌هایی که در گذشته و حال این‌جا روی زمین رخ داده است.

– تنوع زیاد نتایج ممکنی که با توجه به شرایط آغازین مشابه در هر جای دیگری از کیهان رخ داده یا می‌تواند رخ داده باشد.

ما هنوز نمی‌دانیم چه‌گونه، به‌طور خاص، حیات از ماده‌ی بی‌جان سرچشمه گرفته است، پیش‌تر چند سیاره وجود داشته‌اند که یا در برهه‌ای از گذشته‌ی منظومه شمسی ما نابود شده یا به بیرون از آن پرتاب شده‌اند یا چه ستارگان پیشینی وجود داشته‌اند که خورشید را قادر به شکل‌گیری با خواصی کردند که در بدو تولد داشته است.

اگر به عقب برگردیم و به تصویر کیهانی بزرگ‌مقیاس‌تر نگاهی بیندازیم، معلوم می‌شود گرچه جزییات واقعا شگفت‌انگیزی وجود دارد که عمیقا آن‌ها را درک می‌کنیم، شکاف‌هایی نیز همچنان باقی می‌مانند: چیزهایی که می‌دانیم باید در گذشته‌ی کیهانی ما در مقطعی و به‎گونه‌ای اتفاق افتاده باشند. هرچند جزییات آن‌ها، یعنی مشخصات «چه‌گونگی» آن‌ها، برای ما مبهم باقی مانده است. برخی از این مجهولات کیهانی از جمله بزرگ‌ترین پرسش‌های فیزیک نظری و اخترفیزیک امروز هستند.

شکل ۴: این تصویر هوایی از چشمه‌ی گراندپریسماتیک در پارک ملی یلو استون یکی از نمادین‌ترین نمونه‌های محیط‌های گرمابی در خشکی‌های جهان است. تشکیل رنگ‌ها به دلیل وجود موجودات گوناگونی است که در این شرایط سخت زندگی می‌کنند و به میزان نور خورشیدی که به قسمت‌های گوناگون چشمه می‌رسد، بستگی دارد. میدان‌های گرمابی مانند این چشمه، یکی از بهترین مکان‌های منتخب برای آغاز حیات ابتدایی هستند که برای نخستین بار در زمین جوان پدید آمده‌اند و حتی ممکن است خانه‌ی حیات غنی در انواع گوناگون سیارات فراخورشیدی باشند.

معلومات

این موضوع به معنای دست‌کم‌گرفتن چیزی نیست که ما واقعا می‌دانیم و شاید بزرگ‌ترین دستاورد کل فعالیت‌های تمدن بشری باشد. این واقعیت که ما از کیهان پرسش‌های زیادی درباره‌ی خودش و چه‌گونگی عملکردش کرده‌ایم، حجمی باورنکردنی از اطلاعات را فاش کرده است.

ما از نظر زیست شناختی، وراثت صفات و نقشی را  که جهش و انتخاب ایفا می‌کنند، درک می‌کنیم. این اطلاعات به فرضیه‌ای منجر می‌شود که معمولا به نام  تکامل داروینی می‌شناسیم. ما درک می‌کنیم تکامل داروینی قانونی اساسی نیست بلکه این ژنتیک است که وراثت را هدایت می‌کند؛ موضوعی که گرگور مندل[۴] آن را توسعه داد. گرچه ژنتیک مندلی عمیقا مهم است، اما خودش نتیجه‌ی کد ژنتیکی‌ای  است که در دی‌ان‌اِی هر گیاه، حیوان و قارچی که جیمز واتسون[۵]، فرانسیس کریک[۶] و روزالیند فرانکلین[۷] کشف کردند، نوشته شده است.

به‌سادگی می‌توان گفت دی‌ان‌اِی نوعی مولکول است: اتم‌ها از طریق مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی (و زیست‌شیمیایی) با هم ترکیب شده و دی‌ان‌اِی را تشکیل می‌دهند. شیمی تنها نتیجه‌ی واکنش اتم‌ها و مولکول‌ها (و یون‌ها) با هم در محیطی با درجه‌ حرارت یا جهت انرژی معین است: فرایندی مطمئنا پیچیده که برهم‌کنش‌ها و واکنش‌های آن را می‌توان در سطحی بنیادین درک کرد.

شکل ۵: وجود مولکول‌های پیچیده و مبتنی بر کربن در نواحی ستاره‌زای عالم جالب است اما از نظر انسان‌گرایی مورد نیاز نیست. در این‌جا، گلیکول آلدئیدها، نمونه‌ای از قندهای ساده هستند که در یک ابر گازی بین‌ستاره‌ای شناسایی شده‌اند: آن‌ها در ناحیه‌ای تشکیل شده‌اند که در حال حاضر ستاره‌های جدید را در سریع‌ترین حالت ممکن شکل می‌دهد. مولکول‌های بین‌ستاره‌ای موادی نسبتا رایج هستند و بسیاری از آن‌ها پیچیده هستند و زنجیره‌های بلندی دارند.

می‌توانیم عقب‌تر برویم؛ به منشأ اتم‌هایی که مولکول‌ها را می‌سازند. در قلب هر ستاره، عناصر سبک از طریق واکنش‌های هسته‌ای بسیار پرانرژی به عناصر سنگین‌تر تبدیل می‌شوند. در ستاره‌ای مانند خورشید، هیدروژن در واکنشی زنجیره‌ای برای ساخت هلیوم دچار هم‌جوشی می‌شود، در حالی که کربن، نیتروژن و اکسیژن نیز نقشی مهم (اما فرعی) دارند. در ستارگان تکامل‌یافته‌تر، هلیوم نیز به کربن تبدیل می‌شود و در ستارگان بسیار پرجرم، عناصری مانند نئون، اکسیژن، منیزیم، سیلیکون، گوگرد، آرگون و کلسیم نیز در واکنش‌های زنجیره‌ای تولید می‌شوند که در نهایت به تشکیل پایدارترین عناصر منجر می‌شوند: آهن، کبالت و نیکل.

وقتی زمان مرگ پرجرم‌ترین ستارگان فرا می‌رسد، این مرگ به صورت انفجارهای عظیم ابرنواختری که همراه با فروپاشی هسته است، اتفاق می‌افتد. ستارگان با انفجار خود معمولا عناصر گوناگونی را به میزان زیاد ایجاد می‌کنند. این عناصر تا عنصر زیرکونیوم جدول تناوبی (عنصر شماره‌ی) را شامل می‌شوند، هرچند مقادیر کمی از عناصر فراتر از آن هم در اثر این انفجار تشکیل می‌شود. ستاره‌های خورشیدمانند در مرحله‌ی نهایی عمر خود و در حالت غول‌پیکر، هسته‌های از پیش‌موجود را پردازش می‌کنند تا انبوهی از عناصر را، از استرانسیم (عنصر شماره‌ی ۳۸ جدول تناوبی) تا بیسموت (عنصر شماره‌ی ۸۳ جدول تناوبی)، ایجاد کنند.

وقتی ستارگان به‌طور کامل می‌میرند، بقایایی از خود به جا می‌گذارند که شامل کوتوله‌های سفید، ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها می‌شود. هنگامی که کوتوله‌های سفید با یک‌دیگر برخورد کرده و ادغام می‌شوند، نوع متفاوتی از ابرنواختر را ایجاد می‌کنند که محصول شان طیف گسترده‌ای از عناصر است. وقتی ستاره‌های نوترونی با یک‌دیگر ادغام می‌شوند، می‌توانند فاجعه‌ای به نام کیلونووا[۸] ایجاد کنند، جایی که اکثر عناصر سنگین‌تر تولید می‌شوند. در مجموع، ما می‌توانیم با استفاده از علم مدرن منشأ اخترفیزیکی هر عنصری را که در جدول تناوبی یافت می‌شود، ردیابی کنیم.

شکل۶: جدیدترین و به‌روزترین تصویری که خاستگاه اولیه‌ی هریک از عناصری را که به‌طور طبیعی در جدول تناوبی وجود دارند، نشان می‌دهد. ممکن است ادغام ستاره‌های نوترونی، برخورد کوتوله‌های سفید و ابرنواخترهای همراه با فروپاشی هسته به ما اجازه دهند حتی از آن‌چه در این جدول نشان می‌دهد هم فراتر رویم. مه‌بانگ تقریبا تمام هیدروژن و هلیوم موجود در کیهان را به ما می‌دهد و هیچ یک از همه‌ی چیزهای دیگر که با هم ترکیب می‌شوند مستقیما به مه‌بانگ مربوط نیستند. بیش‌تر عناصر به روش‌های گوناگون در ستاره‌ها تشکیل می‌شوند.

بازگشت به آغاز

به‌طورکلی این یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های علم این است که اگر سیستمی فیزیکی را به اندازه‌ی کافی درک کنیم، به‌سادگی می‌توانیم با ارایه‌ی مجموعه‌ای از شرایط اولیه برای آن سیستم و همچنین قوانین فیزیکی حاکم بر آن،

ویژگی‌های آن سیستم، یا در بدترین حالت، مجموعه‌ای احتمالی از نتایج برای ویژگی‌های آن سیستم را در هر لحظه‌ی دلخواه از آینده که دوست داریم، محاسبه کنیم. این ویژگی از بسیاری جهات قلب علم محسوب می‌شود. بهترین و دقیق‌ترین مدل‌های ما از واقعیت و تلاش برای توضیح همه‌ی پدیده‌های قابل‌مشاهده و قابل‌اندازه‌گیری در این فرایند صورت می‌پذیرند.

ما می‌توانیم از همه‌ی چیزهایی که یاد گرفته‌ایم، برای برون‌یابی به سمت عقب در زمان استفاده کنیم و یاد بگیریم جهان در زمان‌های قبل و قبل‌تر چه‌گونه بوده است. ما می‌توانیم به زمانی پیش از تشکیل ستاره‌ها برگردیم و با اعمال قوانین فیزیک، چه‌گونگی تشکیل ستاره‌ها، کهکشان‌ها و شبکه‌ی کیهانی را بیاموزیم. افزون بر این، می‌توانیم یاد بگیریم چه «بذرهای» ساختار –یا همان شرایط اولیه– باید وجود داشته باشد تا آن‌چه در زمان‌های بعدی مشاهده می‌کنیم، به وجود آید. ما می‌توانیم به عقب‌تر برگردیم و در مورد تشکیل اتم‌های خنثی (و پیش‌بینی تابش پس‌زمینه‌ی ریزموج کیهانی)، تشکیل هسته‌های اتمی (و پیش‌بینی فراوانی عناصر نوری)، ایجاد یک پس‌زمینه‌ی نوترینویی اولیه (و پیش‌بینی امضاهای قابل‌مشاهده‌ای که امروزه به جا می‌گذارد)، بیاموزیم. همچنین می‌توانیم تمام راه را به مه‌بانگ و حتی قبل از آن، به مرحله‌ی تورم کیهانی که پیش از آن وجود داشت و آن را راه‌اندازی کرد، بازگردیم.

شکل ۷: افت‌وخیزهای کوانتومی ذاتی فضا که در طول تورم کیهانی در سراسر کیهان پراکنده شده است به افت‌وخیزهای چگالی ثبت‌شده در تابش پس‌زمینه‌ی ریزموج کیهانی منجر شد که به نوبه‌ی خود باعث پیدایش ستارگان، کهکشان‌ها و دیگر ساختارهای ‌بزرگ‌مقیاس در کیهان امروزی شده است. این بهترین تصویری است که ما از چه‌گونگی رفتار کل کیهان داریم، جایی که تورم مقدم بر مه‌بانگ است. متاسفانه ما تنها می‌توانیم به اطلاعات موجود در افق کیهانی خود دسترسی داشته باشیم که همگی قسمتی از همان بخش از منطقه‌ای هستند که در آن تورم حدود ۸/۱۳ میلیارد سال پیش به پایان رسید.

مجهولات

اما این ماجرا هنوز همه چیز را به ما نمی‌گوید. به عنوان مثال، ما می‌دانیم پس از سردشدن سوپ اولیه‌ی مه‌بانگ داغ، با اندکی فراوانی بیش‌ترِ ماده در مقایسه با پادماده باقی ماندیم. گویی در مراحل اولیه، به ازای هر پانصدمیلیون پادکوارک موجود، پانصدمیلیون‌ «و یک» کوارک وجود داشته و به ازای هر یک‌ونیم‌میلیارد پوزیترون موجود، یک‌ونیم‌میلیارد‌ «و ‌یک» الکترون» وجود داشته است. در حالی که ما برخی قوانین کلی را می‌دانیم که به ما امکان می‌دهد از حالت متقارن اولیه‌ یک عدم تقارن ماده-پادماده ایجاد کنیم، هنوز دقیقا نمی‌دانیم که جهان چه‌گونه با ایجاد عدم تقارن ماده-پادماده باعث پدیدارشدن ما شده است.

ما بسیاری از ویژگی‌های تورم کیهانی را نمی‌دانیم یا دقیقا نمی‌دانیم دوره‌ی تورم چه‌گونه به پایان رسید تا مه‌بانگ داغ ایجاد شود. ما نمی‌دانیم جهان واقعا در طول مه‌بانگ چه‌قدر «داغ» شد. ما یک حد بالا و یک حد پایین برای دمای اولیه داریم اما حدود چهارده مرتبه‌ی بزرگی میان این دو حد عددی اختلاف وجود دارد. ما نمی‌دانیم ثابت‌های بنیادی چه‌گونه این مقادیر را به دست آوردند و چه‌گونه چهار نیروی بنیادی را (ظاهرا هیچ نیروی دیگری در کار نیست) در جهان خود داریم. از دیدگاه پدیدارشناسی، ما شواهد زیادی مبنی بر وجود ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک داریم اما شواهد ارزشمند بسیار ناچیزی وجود دارد که ماهیت واقعی آن‌ها را نشان ‌دهد.

شکل ۸: اگر هربار که تصمیم کوانتومی‌ای گرفته می‌شد، جدول زمانی ما به دو (و تنها دو) نتیجه‌ی ممکن تقسیم می‌شد، بسته به این‌که کدام ترکیبی از نتایج و چه ترتیبی از تعاملات مجاز است، آن‌گاه تعداد احتمالات کلی با ‌سرعتی باورنکردنی افزایش می‌یافت. همه‌ی این احتمالات نمی‌توانند در جهان فیزیکی و قابل مشاهده‌ی ما واقع شوند اما یک ساختار ریاضی موسوم به فضای هیلبرت[۹] می‌تواند همه‌ی آن‌ها را در بر بگیرد.

پرسش‌های بزرگ‌تر

این موضوع به پرسشی منتهی می‌شود که تقریبا همه -فیزیک‌دانان و غیرفیزیک‌دانان به‌طور یکسان- برخی مواقع از خود پرسیده‌اند: آیا همه ‌چیز باید به این شکل پیش می‌رفت یا اساسا می‌توانست متفاوت باشد؟ اگر بخواهید ساعت را تا ابتدایی‌ترین حالتی که می‌توانیم از نظر فیزیکی در موردش چیزی بگوییم، یعنی دوره‌ی تورم با همان شرایط اولیه‌ای که داشتیم، انتقال دهید، آیا باز هم جهانی را با همان ویژگی‌های زیر که جهان ما واجد آن است به دست خواهید آورد؟

 – مقادیر ثابت بنیادین

– قوانین فیزیکی

– مه‌بانگ داغ

– مجموعه‌ای از گونه‌های ذرات و پادذرات

– عدم تقارن ماده/پادماده

– ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک

آیا ساختارهای مشابهی از اتم‌ها گرفته تا ستاره‌ها تا شبکه‌ی کیهانی را خواهید داشت؟ همین نوع سیارات؟ همان نتایج شیمیایی و زیست‌شناختی؟

در برخی محاسبات، تقریبا مطمئن هستیم پاسخ منفی است. پیامدهای احتمالی و ذرات متقابل بسیار زیادی وجود دارد که باعث می‌شود انتظار داشته باشیم که برای مثال، انسان‌ها در هر جای دیگری از کیهان وجود داشته باشند یا در جهانی که با شرایط اولیه‌ی مشابه ما شروع شده باشد، در آینده پدید آید. بسیاری از خواصی که جهان ما دارد، از تابش پس‌زمینه‌ی ریزموج کیهانی گرفته تا شبکه‌ی کیهانی، مطمئنا از نظر آماری شبیه ویژگی‌هایی است که جهان‌های دیگر دارند اما قطعا عین هم نیستند چون به هر حال قوانین فیزیک در جهانی ذاتا کوانتومی کاملا قطعی نیستند.

اما درباره‌ی ثابت‌های بنیادی چه‌طور؟ خود قوانین فیزیک چه‌طور؟ درباره‌ی شمار نیروها، انواع ذرات و پادذراتی که مجاز به موجودیت هستند و خصوصیات و موجودیت پدیده‌های ناشناخته‌ای مانند ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک چه‌طور؟

حقیقت این است که ما نمی‌دانیم. ما می‌توانیم ایده‌های فیزیکی و ریاضیاتی تازه‌ای را برای مشکلاتی که شناخته شده است، فرض کنیم تا بتوانیم به آن‌ها پاسخ دهیم اما بسیاری از این ایده‌ها احتمالات زیادی را پیش می‌کشند. این احتمالات شامل موارد زیر می‌شود:

– ابعاد اضافی

– نظریه‌های وحدت‌یافتگی بزرگ

– نظریه‌ی ریسمان (و ایده‌های دیگر درباره‌ی گرانش کوانتومی)

• نظریه‌های همه‌ چیز (که نظریه‌ی ریسمان یکی از آن‌ها است)

همه‌ی این‌ها امکان وجود ذرات جدید، برهم‌کنش‌های جدید و پدیده‌های جدیدی مانند لپتوکوارک‌ها[۱۰]، بوزون‌های فوق سنگین و واپاشی پروتون را فراهم می‌کنند.

اما سناریوهای محافظه‌کارانه‌تر که با همه‌ی چیزهایی که مشاهده می‌کنیم، هنوز کاملا مطابقت دارند، این پدیده‌های جدید را در بر نمی‌گیرند و لزوما مجموعه‌های گوناگونی از ثابت‌های اساسی، قوانین جدید فیزیک یا نیروها و برهم‌کنش‌های جدید را مجاز نمی‌دانند. این‌ها پرسش‌هایی بزرگ و عمیق هستند که علم باید پاسخ آن‌ها را کشف کند.

شکل ۹:  از نظر تئوری، اثر شوینگر بیان می‌کند در حضور میدان‌های الکتریکی که به اندازه‌ی کافی قوی باشند، ذرات (باردار) و همتایان پادذره‌شان از خلأ کوانتومی، یعنی خود فضای خالی، جدا می‌شوند تا واقعیت یابند. این پیش‌بینی‌ها که جولیان شوینگر[۱۱] در سال ۱۹۵۱ آن‌ها را نظریه‌پردازی کرد، برای نخستین بار در آزمایشی کوچک‌مقیاس با استفاده از نوعی سیستم آنالوگ کوانتومی تایید شدند. گرچه این موضوع نشان می‌دهد چه‌گونه چیزی می‌تواند از فضای خالی به وجود بیاید، دقت داشته باشید نباید «فضای خالی» را با مفهوم فلسفی «هیچ» یکی بدانیم.

پس چرا به جای هیچ، چیزی وجود دارد؟

ما مطمئن هستیم«چیزی» وجود دارد. ما مطمئن هستیم اگر ذرات و پادذرات و فوتون‌ها و کوانتوم‌ها را در ناحیه‌ای از فضا بردارید، آن فضای خالی همچنان وجود خواهد داشت. اگر از هر منبع جرم یا انرژی دور شوید و فضا را از تمام میدان‌های الکتریکی، مغناطیسی و گرانشی خارجی پاک کنید و از ورود فوتون‌ها یا امواج گرانشی به آن فضا جلوگیری کنید، آن «هیچ از نظر فیزیکی» همچنان در آن ناحیه وجود خواهد داشت و نمی‌توان از آن منطقه، برخی چیزها را حذف کرد:

– همچنان میدان‌های کوانتومی در خلأ آن فضای خالی وجود خواهند داشت

– ثابت‌های اساسی و قوانین اساسی فیزیک همچنان در آن فضای خالی وجود خواهند داشت

– همچنان یک «انرژی نقطه‌ی صفر» ذاتی در آن فضا وجود خواهد داشت که هنور مقداری متناهی، مثبت و غیرصفر خواهد داشت.

تا آن‌جا که ما می‌توانیم بگوییم، این وضعیت نزدیک‌ترین مواجهه‌ی ما با «هیچ‌چیز» در عالم است.

ممکن است بتوانید در ذهن خود حالتی از هیچ محض را تصور کنید که حتی «‌شبه‌هیچ‌»‌تر از این توصیف باشد اما این تصویر از نظر فیزیکی چیزی واقعی را نشان نمی‌دهد. هیچ آزمایشی وجود ندارد که بتوانید طراحی کنید تا چنین شرایطی را ایجاد کند. بهترین چیزی که می‌توانیم بگوییم -با فرض این‌که به علم پایبند باشیم و به قلمرو الهیات، فلسفه یا تخیل انتزاعی وارد نشویم- این است که دلیل وجود چیزی به جای هیچ، این است که «هیچ» نمی‌تواند به‌طور سازگارانه در جهان ما وجود داشته باشد. البته این موضوع به پرسش اصلی ما بازمی‌گردد: «چرا؟» و علم برای آن، هرچند ناراضی‌کننده است، پاسخی ندارد. کیهان همین‌گونه است که هست و گرچه تلاش می‌کنیم آن را به بهترین شکل ممکن درک کنیم، اما مجبوریم در برابر ناشناخته‌ی بزرگ کیهانی فروتن باشیم. تنها توصیه‌ای که می‌توانم به شما بکنم این است: مراقب هرکسی باشید که ادعا می‌کند ناشناخته را «می‌داند». ممکن است آن‌ها خودشان را فریب بدهند یا شاید هم ندهند اما مطمئنا نباید به آن‌ها اجازه دهید شما را فریب دهند.

منبع:

https://bigthink.com/starts-with-a-bang/something-instead-of-nothing/

 

[۱]. Steve Cordon

[۲]. Carl Sagan

[۳] definitive knowledge

[۴] Gregor Mendel

[۵] James Watson

[۶] Francis Crick

[۷] Rosalind Franklin

[۸]. kilonova

[۹] Hilbert space

[۱۰]. leptoquarks

[۱۱] Julian Schwinger