رویای پاسخ به همه چیز با علم؛ از نیوتون تا ریسمان!

رویای پاسخ به همه چیز با علم؛ از نیوتون تا ریسمان!

گروه دانش

همچنان نسبت به آنچه به عنوان عالم می‌شناسیم (Universe) بیگانه هستیم؛ نسل بشر از دوران نیوتون تا حدس هاوکینگ به جد و علمی به دنبال یافت پاسخ برای چگونگی پیدایش عالم بوده است اما همچنان تمام این حدسیات، در حد نظریه باقی مانده‌اند و نتوانستیم نظریه‌های پیدایش عالم را به ثبات منطقی حتی در حد سایه‌ای از یک قانون علمی برسانیم.

رسیدن به نظری‌های واحد برای همه‌ چیز، کاملاً قابل فهم و دست‌یافتنی به نظر می‌رسد. بدین‌خاطر که طبیعت قوانین بنیادین خیلی کمی دارد و این قوانین کم خیلی ساده هستند. در عالم فقط ۴ نیروی بنیادین وجود دارد. نیروی گرانش، نیروی الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای قوی و هسته‌ای ضعیف هستند که باعث می‌شوند عالم این‌طور که می‌بینیم کار کند. با این حال در اطرافمان پیچیدگی‌های زیادی مشاهده می‌کنیم. برای رسیدن به نظریه‌ همه ‌چیز باید این پیچیدگی‌‌ها را کنار بگذاریم و قوانین ساده‌ موجود در پس آنها را ببینیم.

سراب مکانیک نیوتونی

زمانی تصور می‌شد که مکانیک نیوتونی می‌تواند پاسخگوی هر سؤالی در جهان باشد

در سال ۱۶۸۷، بسیاری از دانشمندان فکر می‌کردند که به نظریه‌ توصیف‌کننده‌ همه‌ چیز رسیده‌اند. آیزاک نیوتون کتابی منتشر کرد و در آن توضیح داد که گرانش چگونه کار و اجرام تحت تأثیر آن به چه شکلی حرکت می‌کنند. کتاب او «اصول ریاضی و فلسفه‌ طبیعی» نام داشت و به نوعی قوانین ریاضی فلسفه‌ طبیعی را تبیین کرد. او در این کتاب نشان داد که جهان ما چقدر منظم است و همه‌ چیز چقدر زیبا در رابطه‌ علت و معلولی کار می‌کند.

داستان معروف نیوتون

طبق یک داستان معروف، نیوتون ۲۳ ساله بود که داشت در باغی قدم می‌زد. سیبی از درخت به زمین افتاد و او را به فکر فرو برد. دانشمندان آن زمان هم می‌دانستند که زمین اجرام را به سوی خود می‌کشد. ولی نیوتون این ایده را فراتر برد و گسترش داد. طبق گفته‌ «جان کندویت» که سال‌ها دستیار نیوتون بود، دیدن صحنه‌ افتادن سیب روی زمین این ایده را در ذهن نیوتون به‌وجود آورد که نیروی گرانش فقط به سطح زمین محدود نمی‌شود و می‌توان آن را به فواصل خیلی زیاد و کل منظومه‌ شمسی تعمیم داد. نقل است که نیوتون گفته بود: «چرا این نیرو نباید بتواند تا ماه برود؟»

نیوتون قانون گرانشی خلق کرد که برای سیب روی زمین و سیاره‌هایی که دور خورشید می‌گردند، یکسان بود. هر چند این اجرام خیلی با هم فرق دارند و ابعاد آنها به شدت متفاوت است، ولی از قوانین یکسانی پیروی می‌کنند. نیوتون در این کتاب ۳ قانون را بیان کرد و در آنها توضیح داد که اجرام چگونه حرکت می‌کنند. این قوانین می‌گفتند که وقتی یک توپ را به هوا می‌اندازید چگونه حرکت می‌کند و چه شکلی به زمین باز می‌گردد. یا این‌که چرا ماه در مدار زمین گردش می‌کند.

۳ قانون و جواب همه چیز؟!

مردم خیلی سریع فکر کردند که با این ۳ قانون تقریباً هر چیزی را می‌شود توصیف کرد. کافی بود موقعیت و سرعت هر ذره در جهان را داشته باشید تا بتوانید در زمانی دیگر، موقعیت و سرعت آن را حساب کنید. طبق این منطق اگر یک ابرکامپیوتر فرضی خیلی قدرتمند داشته باشید، این کامپیوتر باید بتواند با داشتن موقعیت و سرعت هر ذره‌ در جهان، موقعیت و سرعت آن برای زمانی در آینده یا گذشته را حساب کند. بنابراین دیگر در جهان هیچ‌ چیزی غیرقابل پیش‌بینی نیست و مکانیک نیوتونی می‌تواند هر چیزی را در جهان، حتی تفکر انسان‌ها را هم توضیح دهد. ولی نیوتون به مشکلات قوانین خود آگاه بود. برای مثال گرانش نمی‌تواند توضیح دهد چرا ذرات کوچک می‌توانند در کنار هم باقی بمانند. گرانش نیروی ضعیفی است و نمی‌تواند این جاذبه‌ نزدیک را بین ذرات یک جسم کوچک مثل یک سیب به‌ وجود آورد. در ضمن هر چند که نیوتون می‌توانست توضیح بدهد در حرکت اجرام چه اتفاقی می‌افتد، ولی نمی‌توانست به چگونگی و چرایی آن پاسخ دهد. نظریه‌ نیوتون ناکامل به نظر می‌رسید.

علاوه بر اینها یک مشکل بزرگ‌تر هم وجود داشت. قوانین نیوتون به خوبی توانسته بودند حرکت بیش‌تر اجرام عالم را توصیف و پیش‌بینی کنند. ولی مواردی هم بود که نمی‌توانستند توضیح بدهند. این موارد نادر بودند و مربوط به اجرامی می‌شدند که سرعت خیلی زیادی داشتند یا تحت گرانش خیلی قوی بودند.

یکی از این مشکلات در پیش‌بینی مدار عطارد، نزدیک‌‌ترین سیاره به خورشید پدیدار شد. قوانین نیوتون به خوبی توانایی پیش‌بینی مدار همه‌ سیارات را دارند. ولی عطارد از این قانون مستثنی است و مدار آن با مکانیک نیوتونی دقیقاً قابل پیش‌بینی نیست. این خللی بزرگ در قانون گرانش جهان‌شمول نیوتون به حساب آمد.

امید به نسبیت عام اینشتین

نسبیت عام اینشتین گرانش را براساس خمیدگی فضا-زمان توضیح می‌دهد. ولی در جهان زیراتمی کار نمی‌کند

کلید معما در ذهن آلبرت اینشتین بود. تقریباً ۲۰۰ سال بعد از نیوتون، اینشتین نظریه‌ نسبیت عام را مطرح کرد. همان نظریه‌ای که پارسال صدمین سالگردش را جشن گرفتیم. اینشتین دید ما را نسبت به گرانش کاملاً عمیق‌تر کرد. ایده‌ اصلی او این است که فضا و زمان که به نظر پدیده‌های متفاوتی‌ هستند، در عالم به صورت درهم بافته وجود دارند. فضا دارای ۳ بعد طول، عرض و ارتفاع است. زمان، بعد چهارم به حساب می‌آید. همه‌ این ۴ تا به یک صفحه‌ غول‌پیکر کیهانی متصل هستند. این همان صفحه‌ فضا-زمان است.

ایده اینشتین

ایده‌ بزرگ اینشتین این بود که اجرام سنگین مثل سیاره‌ها می‌توانند فضا-زمان را خم کنند. مثل این است که گوی سنگینی را روی یک تشک بگذارید. در این صورت گوی، سطح تشک را خم می‌کند. اگر گوی‌های دیگری هم روی سطح تشک وجود داشته باشند، تحت تأثیر خمیدگی آن قرار می‌گیرند و به سوی گوی اصلی قل می‌خورند. این همان چیزی است که اینشتین آن را گرانش می‌داند.

به نظر ایده‌ عجیبی می‌آید، ولی فیزیک‌دان‌‌ها آن را پذیرفته‌اند. به خصوص این‌که به خوبی توانسته مدار عجیب عطارد را توصیف کند. طبق نظریه‌ نسبیت عام، جرم بزرگ خورشید، صفحه‌ فضا-زمان اطراف را خمیده می‌کند. عطارد که خیلی نزدیک خورشید است، بیش‌تر در دام این خمیدگی می‌افتد. معادلات نسبیت عام نشان می‌دهند که این فضا-زمان خمیده چگونه بر مدار عطارد تأثیر می‌گذارد و این معادلات به خوبی می‌توانند موقعیت سیاره در هر زمانی را پیش‌بینی کنند.

علی‌رغم این موفقیت، نسبیت عام هم نظریه‌ همه ‌چیز نیست. همان‌طور که نظریه‌ نیوتون برای اجرام خیلی بزرگ و سنگین کار نمی‌کرد، نسبیت عام هم در ابعاد خیلی کوچک کار نمی‌کند. اجرام در ابعاد زیراتمی خیلی عجیب و غریب رفتار می‌کنند.

تصور غلط قرن نوزدهم

تا قرن نوزدهم تصور می‌شد که اتم کوچک‌‌ترین واحد سازنده‌ ماده است. اتم از واژه‌ یونانی «اتوموس» (atomos) به معنی غیرقابل تقسیم آمده است. یعنی این‌که انتظار نمی‌رفته بتوان آن را به قطعات کوچک‌تر تقسیم کرد. ولی در دهه‌ ۱۸۷۰، دانشمندان ذراتی را یافتند که تقریباً ۲۰۰۰ بار از اتم‌‌ها سبک‌تر بودند. طی نیم قرن بعد دانشمندان فهمیدند که اتم دارای یک هسته است و الکترون‌‌ها در مدار آن گردش می‌کنند. هسته که سنگین‌‌ترین قسمت اتم است، خودش از دو نوع ذره، یعنی پروتون و نوترون تشکیل شده است. پروتون‌‌ها بار مثبت و نوترون‌‌ها بار خنثی دارند. دانشمندان باز هم متوقف نشدند و راه‌هایی برای تقسیم بیش‌تر اتم‌‌ها یافتند تا مفهوم ذرات بنیادین شکل گرفت. تا دهه‌ ۱۹۶۰، دانشمندان ده‌ها ذره‌ جدید پیدا کرده بودند.

تا آن‌جا که اکنون فهمیده‌ایم، از ۳ ذره‌ سازنده‌ اصلی اتم، فقط الکترون ذره‌ بنیادین به حساب می‌آید. نوترون‌‌ها و پروتون‌‌ها خود به ذرات کوچک‌تری به نام کوارک‌‌ها تقسیم می‌شوند. قوانین حاکم بر این ذرات کاملاً متفاوت با قوانین حاکم بر اجرام بزرگ مثل سیب و سیارات است. این قوانین را مکانیک کوانتوم می‌نامیم.

سردرگمی کوانتومی

مکانیک کوانتوم عالم ما را غیرقابل پیش‌بینی می‌کند

در فیزیک کوانتوم، ذرات فاقد مکان‌های مشخص هستند. محل قرارگیری آنها قطعی نیست. تمام چیزی که می‌توانیم بگوییم این است که هر کدام از ذرات شانس یکسانی برای قرار گرفتن در هر مکانی دارند. این بدین معنی است که عالم به صورت ذاتی فاقد قطعیت است. البته این حرف‌‌ها ممکن است به نظرتان عجیب و غیرقابل باور بیاید. ریچارد فاینمن که خود فیزیکدان بود و در زمینه‌ فیزیک کوانتوم کار می‌کرد، می‌گوید: «فکر می‌کنم که می‌توانم با خیال راحت بگویم کسی مکانیک کوانتوم را نمی‌فهمد.» عدم قطعیت مکانیک کوانتوم، اینشتین را هم کلافه کرده بود. اینشتین هیچ‌وقت فیزیک کوانتوم را باور نکرد و در پی کار بر روی آن نرفت.

چالش سازگاری نسبیت عام با کوانتوم

به مرور زمان مشخص شد که مکانیک کوانتوم و نسبیت عام هر دو خیلی دقیق کار می‌کنند. فیزیک کوانتوم، ساختار و رفتار اتم‌‌ها را توضیح می‌دهد. از جمله این‌که مثلاً می‌تواند توضیح دهد چرا بعضی از آنها پرتوزا هستند. همچنین کوانتوم به نوعی بنیان همه‌ فناوری الکترونیک ما را ساخته است.

در همین حال از نسبیت عام برای پیش‌بینی وجود سیاه‌چاله‌ها استفاده شد. سیاه‌چاله‌ها بر اثر مرگ و رمبش ستاره‌های عظیم تحت وزن خودشان به‌وجود می‌آیند. جاذبه‌ سیاه‌چاله‌ها آنقدر قوی است که حتی نور هم نمی‌تواند از آنها بگریزد.

مسأله این است که این دو نظریه به طرز عجیبی با هم سازگار نیستند و بنابراین ممکن نیست هر دوی آنها درست باشند. نسبیت عام می‌گوید که رفتار اجرام به‌طور دقیق می‌تواند پیش‌بینی شود، این درحالیست که مکانیک کوانتوم می‌گوید همه‌ آنچه شما می‌دانید چیزی نیست جز احتمال وقوع پدیده‌ها.

این بدین معنیست که چیزهایی وجود دارند که فیزیکدان‌‌ها نمی‌توانند آنها را توصیف کنند. مثلاً سیاه‌چاله‌ها از جمله‌ همین مشکلات هستند. آنها خیلی عظیم هستند و بنابراین قوانین نسبیت عام برای آنها کار می‌کند، در ضمن آنقدر کوچک هستند (به دلیل رمبش ستاره‌ و جمع شدن همه‌ جرم آن در یک نقطه‌ کوچک) که برای شناخت بیش‌تر آنها از مکانیک کوانتوم هم می‌توان استفاده کرد.

البته مگر در صورتی که بخواهید به یک سیاه‌چاله نزدیک شوید، این عدم سازگاری بین مکانیک کوانتوم و نسبیت عام روی زندگی شما تأثیر نمی‌گذارد. ولی به هر حال در بیش‌تر قرن گذشته، حسابی ذهن فیزیکدان‌‌ها را به خود مشغول کرده است. شاید اگر این دو نظریه با هم سازگار شوند، به نظریه‌ همه‌ چیز برسیم.

تلاش اینشتین برای سازگاری ناسازگارها

اینشتین بیش‌تر عمر خود را صرف یافتن چنین نظریه‌ای کرد. البته او موافق با عدم قطعیت نبود، ولی می‌خواست گرانش را با دیگر قوانین فیزیک آشتی دهد. بزرگ‌ترین چالش او، سازگار کردن گرانش با الکترومغناطیس بود. در دهه‌ ۱۸۰۰، فیزیکدان‌‌ها فهمیده بودند که ذرات باردار می‌توانند به همدیگر جذب یا از یکدیگر دفع شوند. به همین دلیل است که بعضی فلزات به آهنربا‌ها جذب می‌شوند. این بدین معنیست که اجسام می‌توانند به یکدیگر دو نوع نیرو وارد کنند. آنها می‌توانند یکدیگر را با گرانش جذب یا با نیروی الکترومغناطیس جذب و دفع کنند.

اینشتین می‌خواست این دو نیرو را با «نظریه‌ میدان واحد» ادغام کند. برای انجام این کار، فضا-زمان را به ۵ بعد گسترش داد. او علاوه بر ۳ بعد فضا و یک بعد زمان، بعد پنجمی را هم افزود. بعدی که به گفته‌ اینشتین آنقدر کوچک است که نمی‌توانیم آن را ببینیم. اینشتین ۳۰ سال روی این کار تلاش کرد و هیچ‌وقت به نتیجه نرسید. او در سال ۱۹۵۵ فوت کرد و نظریه‌ میدان واحد او هم هنوز نصفه و نیمه مانده است. یک دهه بعد از مرگ اینشتین، بزرگ‌ترین رقیب نظریه‌ همه‌چیز، یعنی «نظریه‌ ریسمان» ارایه شد.

گره کور ریسمان (نظریه)

نظریه‌ ریسمان می‌گوید که هر ذره‌ زیراتمی چیزی نیست جز یک ریسمان حلقوی که در فرکانسی خاص نوسان می‌کند

ایده‌ نظریه‌ ریسمان خیلی ساده است. این نظریه می‌گوید که اجزای سازنده‌ ماده مثل الکترون‌ها، ذره نیستند. در عوض آنها حلقه‌های کوچک ریسمانی هستند. این حلقه‌های ریسمان آنقدر کوچک‌ا هستند که آنها را به صورت نقطه می‌بینیم. درست مثل سیم‌های یک گیتار، این ریسمان‌‌ها هم تحت فشار کشسانی قرار دارند. این بدین معنی است که آنها بسته به اندازه‌شان در بسامدهای مختلف لرزش می‌کنند.

این نوسانات باعث می‌شوند که هر کدام از ریسمان‌‌ها به شکل ذرات مختلف به نظر آیند. نوسان یک ریسمان در فرکانسی خاص باعث می‌شود که ما آن ریسمان را مثلاً به شکل یک الکترون ببینیم. نوسان آن در فرکانسی دیگر باعث می‌شود که ذره‌ بنیادین دیگری را ببینیم. بنابراین طبق این نظریه، همه‌ ذرات زیر اتمی که تا به حال کشف کرده‌ایم در واقع همان ریسمان‌‌ها هستند که هر کدام در فرکانس‌های مختلف لرزش می‌کنند.

طناب و ۴ نیروی بنیادین!

البته شاید در نظر اول این هم ایده‌ خوبی به نظر نرسد. ولی هر ۴ نیروی بنیادین موجود در طبیعت را معنادار می‌کند. گرانش و الکترومغناطیس به علاوه‌ دو نیروی دیگر که در قرن بیستم کشف شدند. نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف فقط در محدوده‌ هسته‌ اتم‌‌ها کار می‌کنند. به همین دلیل است که خیلی دیر آنها را کشف کردیم. نیروی هسته‌ای قوی، ذرات هسته را کنار هم نگه می‌دارد. نیروی هسته‌ای ضعیف در حالت عادی هیچ‌ کاری نمی‌کند ولی اگر نیرویش مقداری زیاد شد، باعث می‌شود که هسته از هم بپاشد. به همین دلیل است که بعضی اتم‌‌ها پرتوزا هستند.

هر نظریه‌ همه‌ چیزی که ارایه شود، باید بتواند هر ۴ نیرو را توصیف کند. خوشبختانه مکانیک کوانتوم توانایی یگانه کردن دو نیروی هسته‌ای و نیروی الکترومغناطیس را دارد. هر کدام از این نیرو‌ها یک ذره‌ حامل دارند، ولی تا به حال هیچ ‌ذره‌ای برای حمل گرانش کشف نشده است. بعضی از فیزیکدان‌‌ها فکر می‌کنند که چنین ذره‌ای وجود دارد. آنها این ذره‌ فرضی را «گراویتون» (Graviton) نامیده‌اند. گراویتون‌‌ها جرم ندارند و با سرعت نور حرکت می‌کنند. تا به حال کسی این ذرات را کشف نکرده است.

ریسمان وارد می‌شود!

این همان‌جاییست که نظریه‌ ریسمان وارد کار می‌شود. این نظریه ریسمانی را معرفی می‌کند که می‌تواند رفتاری مشابه گراویتون داشته باشد. این حلقه‌ ریسمان هم فاقد جرم است، با سرعت نور حرکت می‌کند و البته اسپین مناسب دارد. برای نخستین بار در نظریه‌ ریسمان، مکانیک کوانتوم و نسبیت عام تفاهم پیدا کردند. در نتیجه، در اواسط دهه‌ ۱۹۸۰ فیزیکدان‌‌ها خیلی به نظریه‌ ریسمان علاقه‌مند شدند. در سال ۱۹۸۵ نظریه‌ ریسمان توانست بسیاری از مشکلاتی که طی ۵۰ سال پیش از آن وجود داشت را حل کند، ولی خود این نظریه هم مشکلاتی دارد.

نخست این است که هنوز نظریه‌ ریسمان را با جزییات زیاد نمی‌شناسیم و زیر و بم‌های آن را به خوبی نفهمیده‌ایم. دوم این‌که این نظریه پیش‌بینی‌هایی می‌کند که به نظر عجیب می‌آیند. درحالی که نظریه‌ میدان واحد اینشتین به یک بعد اضافه وابسته بود، ساده‌‌ترین مدل‌های نظریه‌ ریسمان به ۲۶ بعد احتیاج دارند. این ابعاد باید وجود داشته باشند تا روابط ریاضی نظریه‌ ریسمان درست از آب درآیند.

نسخه‌های پیچیده‌تری از آن مثل «نظریه‌های ابرریسمان» دارای ۱۰ بعد هستند. ولی باز هم این خیلی بیش‌تر از ابعادی است که ما در اطراف خود می‌بینیم. تنها راه این‌که آن را بفهمیم این است که بگوییم فقط ۳ بعد از ابعاد عالم گسترش یافتند و بزرگ شدند. بقیه آنقدر کوچک هستند که نمی‌توان آنها را فهمید.

گرانش کوانتومی حلقه

گرانش کوانتومی حلقه به دنبال نظریه‌ای کوانتومی درباره‌ گرانش است

به خاطر این مشکلات و مسایل دیگر، بسیاری از فیزیکدان‌‌ها با نظریه‌ ریسمان موافق نیستند. بعضی از آنها نظریه‌ دیگری به نام «گرانش کوانتومی حلقه» ارایه داده‌اند. به زبان خیلی ساده، این نظریه به دنبال یک نظریه‌ کوانتومی برای گرانش می‌گردد. این نظریه از نظریه‌ ریسمان محدودتر، ولی نسبت به آن مشکل‌تر است.

گرانش کوانتومی حلقه می‌گوید که فضا-زمان به تکه‌های کوچک تقسیم شده است. وقتی زوم بک می‌کنید تکه‌ها را نمی‌بینید و کل فضا-زمان را خیلی یکدست مشاهده می‌کنید. وقتی به درون زوم می‌کنید تعداد زیادی نقطه می‌بینید که با خط‌‌ها یا حلقه‌هایی به هم متصل شده‌اند. این فیبرهای کوچک که به یکدیگر بافته شده‌اند، می‌توانند گرانش را توصیف کنند.

حلقه عجیب غریب!

این ایده هم درست مثل نظریه‌ ریسمان عجیب و غریب است و مشکلات مشابهی دارد. در ضمن هیچ‌گونه شواهد تجربی هم از آن وجود ندارد. چرا این نظریه‌ها هنوز دست و پا شکسته هستند؟ یک امکان این است که احتمالاً ما هنوز چیز زیادی از آنها نمی‌دانیم. خیلی جذاب است فکر کنیم که همه‌ چیز را کشف کرده‌ایم. ولی به نظر نمی‌رسد که به زودی بتوانیم به نظریه‌ همه ‌چیز برسیم. واقعیت این است که این نظریه‌ها را خیلی مشکل می‌توان اثبات کرد چون که ریاضیات آنها خیلی پیچیده است. مشکل اصلی در پیشبرد نظریه‌ ریسمان این است که ریاضیات کافی برای این‌که بتوانیم فیزیک آن را مطالعه کنیم، وجود ندارد.

علی‌رغم همه‌ مشکلات، نظریه‌ ریسمان به نظر قابل اعتماد است. دانشمندان سال‌ها تلاش می‌کردند که گرانش را با دیگر بخش‌های فیزیک یگانه کنند. ما نظریه‌هایی داشتیم که الکترومغناطیس و دیگر نیرو‌ها را خیلی خوب توصیف می‌کرد ولی گرانش را نمی‌توانستند با آنها یگانه کنند. نظریه‌ ریسمان می‌تواند کاری کند که این کار انجام شود. مشکل واقعی این است که نظریه‌ همه‌ چیز ممکن است به سادگی قابل شناسایی نباشد.

نظریه‌ M

نظریه‌ M می‌تواند به این معنی باشد که عالم ما فقط یکی از عوالم موجود است

وقتی در دهه‌ ۱۹۸۰، نظریه‌ ریسمان حسابی معروف شد، ۵ نسخه‌ متفاوت از آن به‌وجود آمد. نگرانی این بود که چگونه ممکن است برای رسیدن به نظریه‌ همه‌ چیز، ۵ نسخه‌ مختلف وجود داشته باشد. در طول یک دهه‌ بعد، فیزیکدان‌‌ها فهمیدند که این نظریه‌ها می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. آنها راه‌های مختلف نگریستن به یک پدیده‌ واحد بودند.

نتیجه‌ نهایی، نظریه‌ M بود که در سال ۱۹۹۵ مطرح شد. این نسخه‌ای ژرف‌نگرانه‌تر از نظریه‌ ریسمان بود و از همه‌ نسخه‌های قبلی کمک می‌گرفت. نظریه‌ M هم به ۱۱ بعد احتیاج دارد که به هر حال بهتر از ۲۶ بعد است.

Multiverse چیست؟

ولی نظریه‌ M هم فقط یک تک نظریه نیست. نظریه‌ M خود از ۱۰ به توان ۵۰۰ نظریه‌ دیگر تشکیل شده است. همه‌ آنها منطقی هستند و می‌توانند توصیف‌کننده‌ عالم باشند. بعضی از فیزیکدان‌‌ها می‌گویند که این قضیه می‌تواند بیانگر واقعیت جالبی باشد. ساده‌‌ترین نتیجه‌ای که می‌توان از آن گرفت این است که عالم ما فقط یکی از چندین و چند عالم موجود است. هر کدام از آنها را می‌توان با یکی از تریلیون‌‌ها نسخه‌ نظریه‌ M توصیف کرد. به این مجموعه‌ عظیم از جهان‌ها، «جهان چندگانه» (Multiverse) می‌گوییم.

ایده M چه می‌گوید؟

وقتی زمان شروع شد، عالم چند‌گانه مثل یک کف پر از حباب به نظر می‌رسید که حباب‌های آن اندکی در شکل و اندازه با هم تفاوت داشتند. در نهایت هر کدام از حباب‌‌ها منبسط شدند و دنیاهایی را ساختند. ما فقط در یکی از این حباب‌‌ها هستیم. وقتی که حباب‌‌ها منبسط می‌شوند، حباب‌های دیگر می‌توانند در آنها رشد کنند. این باعث می‌شود که جغرافیای کیهان بسیار پیچیده شود.

در هر کدام از جهان‌های حبابی، قوانین فیزیکی یکسانی حاکم است. به همین دلیل است که همه چیز در جهان ما به صورت یکسان رفتار می‌کند. ولی قوانین در جهان‌های دیگر متفاوت هستند. آنها بر جهان ما و نه همه‌ جهان‌‌ها حکمرانی می‌کنند. این باعث می‌شود که به نتیجه‌گیری عجیبی برسیم. اگر نظریه‌ ریسمان بهترین راه برای ترکیب کردن نسبیت عام و مکانیک کوانتوم باشد، بنابراین ترکیب آنها هم نظریه‌ همه ‌چیز هست و هم نظریه‌ همه‌چیز نیست.

از یک سو، نظریه‌ ریسمان می‌تواند توصیف کاملی از کیهان به ما بدهد. ولی همچنین می‌تواند به این ایده که تریلیون‌‌ها جهان وجود دارد و هر کدام از آنها یگانه هستند، بینجامد. بزرگ‌ترین تغییر این است که ما انتظار نداریم یک نظریه‌ همه‌ چیز یگانه وجود داشته باشد. نظریه‌های ممکن زیادی وجود دارد که تقریباً به همه‌ آنها می‌توان فکر کرد.

—————

منابع :

Mag.digikala.com

Science longform