آیا جهان با دقت برای حیات تنظیم شده است؟
آنیل آنانتاسوامی/ ترجمه: ثنا ارشدی

شبی در خردادماه سال ۲۰۰۷ فرصتی دست داد که من تمام شب را هم‌راه منجمی به نام سندرا فابر[۱] بیدار بمانم. او در آن شب کارایی تلسکوپ ده متری Keck2[۲] را امتحان کرد و در حال رصد کهکشان‌ها در ناحیه ای از آسمان به نام نوار ممتد[۳] گروث بود که در مسیر صورت فلکی دب اکبر[۴] قرار دارد. ما در فضای دنج اتاق کنترل تلسکوپ که بسیار پایین‌تر از پایه‌ی آن قرار داشت، نشستیم. محل استقرار ما نزدیک به ۱۳۷۹۶ پایی قله‌ی آتشفشانی ماونا کیا[۵] در هاوایی بود.

فابر، حوالی نیمه شب به رصدش خاتمه داد و ما برای دقایقی به زیر آسمان شب گام نهادیم. آنگاه او با شگفتیِ تحیرآمیزی زمزمه کرد: «این واقعیت که این جهان زیبا است و ما بدان تعلق داریم و جایگاه‌مان است، برایم آرامش‌بخش است». «این‌جا خانه‌ی ما است».

فابر که یکی از اساتید دانشگاه سانتا کروزکالیفرنیا است، داشت به این مطلب که چیزی فوق‌العاده بی‌عیب و نقص درباره‌ی جهان ما وجود دارد، اشاره می‌کرد. همان‌طور که گلدی‌لاکس[۶] هم اشاره کرده است، قوانین فیزیک و مقادیر اجزای فیزیکی «کاملا درست و به‌جا» به نظر می‌آیند. اگر از میان انبوهی از خواص فیزیکی جهان، تنها یکی از آن‌ها متفاوت بود، ستاره‌ها، سیاره‌ها وکهکشان‌ها هرگز شکل نمی‌گرفتند و زندگی تقریبا غیرممکن بود.

برای مثال نوترون‌ها را در نظر بگیرید؛ نوترون‌ها ۱.۰۰۱۳۷۸۴۱۸۷۰ بار سنگین‌تر از پروتون‌ها هستند و همین نکته است که به نوترون‌ها این امکان را  که به پروتون، الکترون و نئوترینو واپاشی شوند، می‌دهد؛ فرایندی که پس از مه‌بانگ[۷] فراوانی‌های نسبی هیدروژن و هلیوم را تعیین کرد و برای ما جهانی را که عنصر غالب آن هیدروژن بود، رقم زد. اگر نسبت جرم نوترون به پروتون حتی ذره‌ای متفاوت می‌بود، ما در جهانی که بسیار متفاوت با این جهان است، زندگی می‌کردیم. مثلا شاید جهانی بود با مقادیر بسیار بیش‌تری از هلیوم که در آن ستاره‌ها بسیار سریع تر از آن که بتوانند تحول و تکامل پیدا کنند، از میان می‌رفتند و یا جهانی که در آن پروتون‌ها به نوترون‌ها واپاشی و متلاشی می‌شدند؛ نه در جهت عکس آن که نوترون‌ها بخواهند به پروتون‌ها واپاشی شوند که در این صورت جهان فاقد اتم می‌بود. بنابراین، در واقع ما اصلا این‌جا زندگی نمی‌کردیم یا به عبارتی ما اصلا وجود نداشتیم.

برای چنین «نظم دقیقی» مثال‌های فراوانی وجود دارد؛ بار یک الکترون را بچرخان و یا توان نیروی جاذبه یا نیروی هسته‌ای قوی را ذره‌ای تغییر بده. خواهی دید که جهان بسیار متفاوت از اینی که هست و احتمالا فاقد حیات خواهد شد. چالش فیزیک‌دان‌ها این است که متوجه شوند چرا پارامترهای فیزیکی به‌صورت فعلی هستند.

این چالش در اواخر دهه‌ی ۹۰ میلادی پس از آن‌که منجمین نیروی تاریک را کشف کردند، سخت‌تر از چیزی که بود، شد. نیروی تاریک نیرویی است که منجمان اطلاعات بسیار کمی از آن دارند و به نظر می‌آید نیروی محرک انبساطِ رو به شتابِ جهان ما است. تمام تلاش‌ها برای به کاربستن قوانین شناخته شده‌ی فیزیک جهت محاسبه‌ی مقادیر پیش‌بینی شده‌ی این انرژی منجر به پاسخ‌هایی می‌شود که ده به توان بیست بار بالاتر است که این امر باعث شده است عده‌ای آن را بدترین پیش‌بینی در علم فیزیک بدانند.

در سال ۲۰۰۷ لئونارد ساسکیند[۸] -استاد دانشگاه استنفورد- در مجمع انجمن آمریکایی پیشرفت علم[۹] بیان کرد: «معمای ناشناخته این نیست که چرا انرژی تاریک وجود دارد. معمای اصلی این است که چرا این انرژی تا این اندازه کم است.» «این‌که ما مضطرب حیات هستیم رازآلود است. این‌که اگر انرژی تاریک بسیار بزرگ‌تر از این می‌بود ما وجود نمی‌داشتیم هم رازآلود است.» حتی مقدار اندک بیش‌تری از انرژی تاریک فضا-زمان را به گونه‌ای تحت تاثیر قرار می‌داد که به‌سرعت گسترش یابد و کهکشان‌ها مجال شکل‌گیری نداشته باشند.

اظهار نظر فابر در آن شب در هاوایی این بود که برای تنظیم دقیق و بی‌عیب‌ و نقص ‌بودنِ جهان، تنها دو توجیه محتمل وجود دارد: «اول این‌که خدایی وجود دارد و خدا این جهان را به این صورت و با این نظم و دقت آفریده است.» اما از آن‌جایی که فابر یک ملحد بود، این احتمال منتفی بود و براساس نظر او، این نظم دقیق جهان ناشی از وجود خدا نبود؛ یعنی پاسخ فابر مداخله‌های الهی نبود.

او گفت: «تنها رویکرد معنادار دیگر این است که استدلال کنیم آن بیرون واقعا مجموعه‌ی بی‌نهایت یا بسیار بزرگی از جهان‌ها وجود دارد که ما در یکی از آن جهان‌ها قرار داریم.»

این مجموعه‌ی جهان‌های موازی[۱۰] خواهد بود. در فرضیه‌ی جهان‌های موازی، قوانین فیزیک و مقادیر پارامترهای فیزیکی -مانند انرژی تاریک- در هر یک از جهان‌ها متفاوت خواهد بود که هر یک خروجی یک‌سری جاذبه‌های تصادفی در ماشین (دستگاه) مکان کیهانی است و بر حسب شانس بخت با ما یار بوده که در جهانی قرار بگیریم که منشا حیات است. هرچه باشد اگر از میان تمامی این جهان‌های موازی جهان ما مخالفِ حیات بود و با قوانین حیات هماهنگ نبود، من و فابری وجود نمی‌داشتیم که بخواهیم زیر ستارگان بایستیم و درباره‌ی این پرسش‌ها تامل کنیم.

این «اصل انسانی» بسیاری از فیزیک‌دان ها را عصبانی می کند؛ چرا که گواه آن است که ما حقیقتا نمی‌توانیم جهان‌مان را از منظر اصول اولیه توضیح دهیم. لورنس کرواس[۱۱] استاد دانشگاه ایالتی آریزونا در شهر تمپ و همچنین نویسنده‌ی کتاب جهانی از هیچ[۱۲] می‌گوید: «نظر شخصی‌ام این است که من بعضا این بحث را ناخوشایند می‌انگارم. زیرا دلم می‌خواهد بتوانم بفهمم چرا جهان بدون توسل به این تصادف، به‌صورت فعلی آن است.»

و او تنها کسی نیست که چنین احساساتی دارد. استیون وینبرگ[۱۳] از دانشگاه تگزاس آستین که دارنده‌ی جایزه نوبل است به من گفت: «من و بسیاری از فیزیک‌دان‌ها ترجیه می‌دهیم مجبور نشویم به چیزی شبیه به اصل انسانی اتکا کنیم؛ بلکه باید بتوانیم چیزها را محاسبه کنیم.»

با وجود این، مقبولیتی رو به رشد و توام با اکراه نسبت به فرضیه‌ی جهان‌های موازی وجود دارد؛ به‌خصوص که این فرضیه با یک نظریه‌ پیش‌بینی شده است؛ شروع شکل‌گیری این فرضیه بر مبنای نظریه‌ای بود که گسترش یافت تا یکی از کلافه‌کننده‌ترین مشکلات تنظیم دقیق[۱۴] -یعنی یک‌دستی جهان‌مان- را حل کند.

امروزه فضا-زمان مسطح است؛ نه منحنی. این بدان معنا است که دو اشعه‌ی نور که به‌صورت موازی شروع به حرکت می‌کنند، همان‌طور موازی می‌مانند؛ نه به هم نزدیک می‌شوند و نه از هم دور می‌شوند. این مطلب به واسطه‌ی اندازه‌گیری‌هایی که از پس‌زمینه‌ی ریزموج کیهانیِ بازمانده از مه‌بانگ انجام شده، با دقت بالایی مورد تایید قرار گرفته است.

این به آن معنی است که پارامتر کیهانی‌ای به نام امگا، که در انحنای فضا-زمان برقرار می‌شود، بسیار به فضا-زمان نزدیک است. اما برای جهان امروز، مقدار امگا برای آن‌که در هر جایی نزدیک به یک فضا-زمان باشد، باید تنها یک ثانیه پس از مه‌بانگ و دقیقا برابر با مقدار حدودی چهارده رقم اعشاری مکان‌ها باشد. این امر حکایت از نظم دقیق دارد.

اما در سال ۱۹۷۹ میلادی آلن گوث[۱۵] که فیزیک‌دان بود و اکنون استاد دانشگاه ام آی تی است، به روشی دست پیدا کرد که آن مقدار امگا را بدون تنظیم دقیق به دست بیاورد. گوث نشان داد لحظات کوتاهی پس از مه‌بانگ، جهان متحمل دوره‌ای انبساط تصاعدی شده است. این انبساط ناگهانی که گوث آن را «متورم‌شدن»[۱۶] می‌نامد، جهان قابل مشاهده‌ی ما را -علی‌رغم این‌که مقادیر امگا از پیش از متورم‌شدن شکل می‌گیرند- به‌شکل مسطح در می‌آورد.

فرض کنید با بادکنک کوچکی که سطح منحنی دارد و آن را حدود چهل فوت پشت سر هم باد کرده‌ایم، شروع می‌کنیم. در این‌صورت هر بخش کوچکی از سطح بادکنک مسطح به نظر می‌آید. در نگاه تورمی این همان اتفاقی است که برای جهان ما افتاده است؛ ناحیه‌ی موضعی ‌ما از فضا-زمان مسطح به نظر می‌آید. درحالی که پیش از شروع تورم، فضا-زمان منحنی بوده است.

برخی فیزیک‌دان‌ها معتقدند «متورم‌شدن» همچنان در نقاط دور فضازمان ادامه دارد و پشت سر هم جهان‌های جدیدی ایجاد می‌کند که هر یک مشخصات فیزیکی متفاوتی نسبت به دیگری دارد. بنابراین، «متورم‌شدن» مسیر تنظیم دقیق را از هر دو سو هم‌راهی می‌کند؛ یعنی به واسطه‌ی پیش‌بینی جهان‌های موازی به اصل انسانی اعتبار می‌بخشد و در عین حال به ما یادآوری می‌کند نظریه‌ای بنیادی‌تر می‌تواند پارامترهایی مانند امگا را که زمانی فکر می‌کردیم به‌طور دقیق تنظیم شده‌اند، تبیین کند. کرواس می‌گوید: «تاریخ فیزیک ماجراهایی مشابه این زیاد داشته است؛ کمیت‌های به‌خصوصی وجود دارند که از بین نرفتنی به نظر می‌آیند، با نظم دقیقی تنظیم شده‌اند و زمانی که آن‌ها را می‌شناسیم طوری به نظر می‌رسندکه انگار چندان دقیق و منظم تنظیم نشده‌اند؛ ما باید نوعی دید تاریخی داشته باشیم.»

ما تنها با داشتن نظریه‌ای بنیادین برای همه‌چیز (و یا شاید در صورت کشف نشانه‌هایی از سایر جهان‌ها) به چنین چشم‌اندازی دست خواهیم یافت. تمایل شدید به شناخت جهان‌مان از طریق اصول بنیادین و نه نسبت دادن آن به نیرویی الهی، ما را وادار می‌کند در جست‌وجوی توضیحات علمی‌ای برای چیزی که به نظر می‌آید شانسی باورنکردنی است، باشیم.

منبع:

https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/is-the-universe-fine-tuned-for-life/

[۱] Sandra Faber:  منجمی آمریکایی که به خاطر مطالعاتش بر روی تکامل کهکشان‌ها شهرت دارد

[۲]: بزرگ‌ترین و علمی ترین تلسکوپ مادون قرمز جهان

[۳] The Extended Groth Strip

[۴] Ursa Major

[۵] Mauna Kea

[۶] Goldilocks

[۷] Big Bang

[۸] Leonard Susskind

[۹] The American Association for the Advancement of Science

[۱۰] Multiverse

[۱۱] Lawrence Krauss

[۱۲] A Universe from Nothing

[۱۳] Steven Weinberg

[۱۴] Fine-Tunning

[۱۵] Alan Guth

[۱۶] Inflation