تازه‌ترین دستاوردها در کیهانشناسی نشان می‌دهد که جهان ما فقط یکی از میلیاردها جهان ممکن است. آلبرت اینشتین فیزیک‌دان برجسته قرن بیستم، برای بیان موضوع‌های عجیب و غریب، روش خاص خودش را داشت. او می‌گفت: «خیلی دوست دارم بدانم که آیا پروردگار برای آفرینش جهان ما انتخابی در دست داشت یا خیر». شاید این گفته در نگاه خیلی‌ها، کفرآمیز به‌نظر برسد، اما منظور اینشتین در واقع این است که آیا جهان ما تنها جهانی است که خلق شده است؟
خیلی‌ها تا کلمه خدا را می‌شنوند، تصور می‌کنند که با فلسفه یا الهیت سروکار دارند، در حالی‌که سوال اینشتین ابداً به الهیت مربوط نبود. او می‌خواست بداند که آیا قوانین فیزیک لزوماً به وجود جهانی یکتا دلالت می‌کنند (منظور جهان خودمان با تمام کهکشانها، ستارگان و سیاراتش) یا اینکه می‌توان جهانهای متعددی با ویژگی‌های بسیار متفاوت داشت؟ و اگر چنین است، آیا حقیقت باشکوه جهان خودمان که به کمک تلسکوپ‌های بزرگ و توانمند و شتاب‌دهنده‌های عظیم، به درک آن دست یافته‌ایم، حاصل فرآیندی تصادفی است؟ آیا تمام این ویژگی‌های این جهان زیبا تنها یک انتخاب تصادفی از میان فهرستی بی‌انتها از خصوصیات ممکن جهانهای متعدد است؟ آیا واقعاً توضیحی برای این سوال نیست که چرا ما به این شکل وجود داریم؟
در روزگار اینشتین احتمال اینکه جهان ما می‌توانست جور دیگری باشد، خیلی دور از ذهن بود. اما در چند دهه اخیر، این سوال از مرزهای ممنوعه به جریان اصلی تحقیقات فیزیک وارد شده و فیزیک‌دانان به‌جای آنکه تصور کنند جهان ما می‌توانست چه ویژگی‌هایی داشته باشد، از سه روش کاملاً مستقل به این نتیجه رسیده‌اند که احتمالاً جهانهای مجزای دیگری نیز وجود دارند که اغلب از ذراتی کاملاً متفاوتی تشکیل شده‌اند و نیروهای متفاوتی بر آنها حکم‌فرمانی می‌کنند. و از همه جالب‌تر اینکه تمام این جهان‌ها، ابرکیهانی بی‌کران را پرکرده‌اند.
این ایده که جزء تحیربرانگیزترین ایده‌هایی است که طی چند دهه اخیر از ذهن فیزیک‌دانان برخاسته، چندجهانی (Multiverse) نام دارد و دنیای فیزیک را به دو جبهه تقسیم کرده: آنهایی که احتمال می‌دهند چندجهانی همان مرحله بعدی درک ما از واقعیت است و آنهایی که چندجهانی را چرت و پرت محض می‌دانند.
نشانه‌های آغاز عالم
در سال ۱۹۱۵، آلبرت اینشتین نظریه نسبیت عام را که مهمترین کار تمام عمرش بود، منتشر کرد. این نظریه زیبا که حاصل ده سال تلاش برای درک مفهوم نیروی گرانش بود، از بنیان‌های ریاضی قوی بهره می‌برد و معادلات آن می‌توانست از حرکت یک سیاره به دور ستاره‌اش تا مسیر پرتوهای نور را با دقتی کم‌نظیر پیش‌بینی کند. طی چند سال، ریاضی‌دانان نتیجه گرفتند که طبق این نظریه عالم نمی‌تواند ایستا باشد، بلکه در تغییر است و کهکشانها از یکدیگر دور یا به یکدیگر نزدیک می‌شوند.
اینشتین در آغاز با این نتیجه‌گیری که مستقیماً از دل نظریه خودش به‌دست می‌آمد، مخالفت کرد. اما رصدهای ادوین هابل، اخترشناس برجسته در سال ۱۹۲۹، انبساط عالم را تأیید کرد. طولی نگذشت که فیزیک‌دانان چنین استدلال کردند که اگر جهان امروز در حال انبساط است، پس در گذشته کوچک‌تر بوده و بدین‌ترتیب در زمانی بسیار دور، هر آنچه را که امروز می‌بینیم (از کوچکترین ذرات تشکیل‌دهنده ماده تا تک‌تک ستارگان، کهکشانها و حتی خود فضا) در نقطه‌ای بی‌نهایت کوچک، فشرده شده بود و عالم ما از فوران این نقطه اولیه و تحول آن به‌وجود آمده است. بدین‌ترتیب نظریه بیگ بنگ ( انفجار بزرگ ) متولد شد. در طول دهه‌های میانی قرن بیستم، مشاهدات بسیاری در تأیید این نظریه انجام شد، اما فیزیک‌دانان می‌دانستند که این نظریه نقض بزرگی دارد: نظریه انفجار بزرگ هرچیزی را توضیح می‌داد غیر از همان انفجار اولیه. معادلات اینشتین به‌خوبی تحول عالم را از کسری از ثانیه پس از بیگ بنگ توصیف می‌کردند، اما وقتی می‌خواستید شرایط نخستین لحظات عالم را تحلیل کنید، معادلات بی‌معنی می‌شدند. درست شبیه وقتی که در ماشین حساب عددی را بر صفر تقسیم می‌کنید و ماشین‌حساب به شما پیغام خطا می‌دهد. نظریه بیگ بنگ نمی‌توانست در مورد چرایی انفجار بزرگ و عامل آن توضیحی ارائه دهد.
منبع انرژی بزرگترین انفجار تاریخ:
در دهه ۱۹۸۰، فیزیک‌دان جوانی به‌نام آلن کاث پیشنهاد داد که می‌توان با استفاده از پدیده تورم، مشکل نظریه بیگ بنگ را تا حدودی برطرف کرد. این مدل تعمیم‌یافته از نظریه بیگ بنگ که امروزه کیهانشناسی تورمی خوانده می‌شود، فرض می‌کند نوعی سوخت کیهانی وجود دارد که اگر در محدوده‌ای بسیار کوچک متمرکز شود می‌تواند فورانی کوتاه‌مدت ولی بسیار عظیم را در فضا ایجاد کند. درست مانند یک انفجار بسیار بسیار عظیم. محاسبات ریاضی نشان داد چنین فورانی به‌قدری عظیم است که می‌تواند نوسان‌های کوچک و تصادفی در ابعاد کوانتومی را به شدت بگستراند و در فضا پراکنده کند.
وقتی صفحه‌ای پلاستیکی را تا آنجا که می‌شود بکشید، روی سطح آن الگوهایی مواج ایجاد می‌شود. به شیوه‌ای مشابه، وقتی عالم تورم پس از بیگ بنگ را تجربه می‌کرد، الگوهایی از تغییرات اندک دمایی در کیهان پدید آمد که سبب شد بعضی نقاط اندکی داغ‌تر و برخی نقاط اندکی سردتر شوند. در اوایل دهه ۱۹۹۰، ماهواره کوبه (COBE) متعلق به ناسا توانست برای نخستین بار، این ریزتغییرات دمایی را در تابش زمینه کیهانی آشکار کند و شواهدی بر تأیید کیهانشناسی تورمی به‌دست آورد. این کشف جایزه نوبل فیزیک را برای جان ماثر و جورج اسموت، مدیران برنامه کوبه به ارمغان آورد.
– اما این تازه آغاز ماجرا بود
محاسبات ریاضی نشان می‌داد که با انبساط فضا، این سوخت کیهانی دوباره تجدید می‌شود و مقدار بازیابی سوخت آن‌قدر قابل توجه است که عملا نمی‌توان همه آن را مصرف کرد. این بدان‌معنا است که بیگ بنگ نمی‌تواند رویدادی یکتا و منحصر به فرد باشد. بلکه برعکس، سوخت کیهانی مورد نظر ما نه تنها به بیگ بنگ جهان ما انرژی داده که می‌توانسته به بی‌شمار بیگ بنگ دیگر نیز انرژی بدهد و به انبساط جهانهای متمایز و جدا از یکدیگر منجر شود. بدین‌ترتیب همانطور که در یک وان آب گرم و صابون، بی‌شمار حباب شکل می‌گیرد، جهان ما هم صرفاً حبابی است منبسط شونده در میان انبوهی از جهانهای حبابی. این همان ایده چند جهانی است.
– دور نمای تکان‌دهنده‌ای است؟
زمانی نه‌چندان دور فکر می‌کردیم که سیاره ما در مرکز عالم است، اما دیری نگذشت که فهمیدیم ما هم یکی از چند سیاره‌ای هستیم که به‌دور خورشید می‌گردیم. پس از آن فهمیدیم که خورشید ما هم یکی از میلیاردها ستاره تشکیل‌دهنده راه شیری است و در حاشیه کهکشان جای گرفته و در حالی‌که تصور می‌کردیم تمام عالم همین کهکشان زیبایی است که شب‌ها در آسمان می‌بینیم. در نیمه‌های قرن بیستم فهمیدیم که کهکشان ما یکی از صد میلیارد کهکشانی است که در عالم ما پراکنده شده‌اند.
فکرش را بکنید: اکنون کیهانشناسی تورمی این احتمال را مطرح کرده که جهان ما با تمام میلیاردها کهکشان و ستاره و سیاره‌اش، یکی از بی‌شمار جهان‌هایی است که در چندجهانی پخش شده‌اند. ایده‌ای که اگر درستی آن تأیید شود، می‌تواند همان گیلاس خوشمزه‌ای باشد که پس از قرن‌ها بر کیک چندطبقه تکامل دیدگاه انسان به عالم پیرامون خود نشسته است. اما زمانی‌که آندری لینده و آلکساندر ویلنکین برای نخستین‌بار ایده چندجهانی را در دهه ۹۰ مطرح کردند، فیزیک‌دانان چندان واکنشی نشان ندادند. جهانهای دیگر حتی اگر واقعاً هم وجود داشته باشند، خارج از محدوده جهان قابل رویت قرار دارند. ما حتی به همه جای جهان خودمان دسترسی نداریم!
به نظر می‌رسد نه می‌توانیم بر جهانهای دیگر تأثیری داشته باشیم و نه جهانهای دیگر می‌توانند بر ما تأثیرگذار باشند. حال این سؤال مطرح می‌شود که وجود یا عدم وجود جهانهای دیگر چه تأثیری در علوم ما خواهد گذاشت؟ در اینجا بود که تلاش‌های پیرامون جهانهای موازی حدود یک دهه متوقف شد تا آنکه نتایج غیرمنتظره مجموعه‌ای از مشاهدات شگفت‌انگیز در دهه ۱۹۹۰، فرصت جدیدی را فراهم آورد.
– انبساط تند شونده عالم
کشف انبساط عالم، انقلاب عظیمی در نگرش ما نسبت به کیهان پدید آورد. اما همگان انتظار داشتند اثر آشنای گرانش را نیز در مورد این انبساط مشاهده کنند. همانطور که شما توپی را به بالا پرت می‌کنید و سرعت توپ تحت تأثیر جاذبه زمین کاهش می‌یابد، جاذبه گرانشی تک‌تک کهکشانها نیز باید انبساط عالم را کند کند.
در دهه ۱۹۹۰ دو گروه از دانشمندان، یکی به سرپرستی شائول پرلماتر و دیگری به سرپرستی برایان اشمیت و آدام ریس پروژه‌هایی را برای اندازه‌گیری آهنگ کاهش انبساط کیهان آغاز کردند. آنها سال‌ها کهکشان‌های بسیار دوردست را با استفاده از بزرگترین رصدخانه‌های زمین رصد کردند تا با اندازه‌گیری فاصله و سرعت دورشدن آنها از ما تعیین کنند که نرخ انبساط عالم در طول زمان چطور تغییر کرده است. اما وقتی تحلیل اطلاعات به پایان رسید، هیچ‌کس نتیجه نهایی را باور نمی‌کرد. هر دو تیم به این نتیجه رسیده بودند که روند انبساط عالم به جای آنکه کند شود، از حدود ۷ میلیارد سال پیش به این سو سرعت گرفته و انبساط با شتابی روزافزون ادامه می‌یابد. برای آنکه بهتر بتوانید تعجب دانشمندان را درک کنید، تصور کنید که توپی را به بالا پرت کردید و توپ تا بخشی از مسیر با سرعت کندشونده بالا می‌رود (به همان روال معمول) اما ناگهان روند تغییر می‌کند و توپ با سرعتی که لحظه به لحظه بر مقدار آن افزوده می‌شود، از شما دور و دورتر می‌شود.
نتایج شگفت‌انگیز این دو گروه، جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۱ را برای مدیران این پروژه به همراه داشت. اما از آن مهمتر، این بود که فیزیک‌دانان سراسر جهان تلاشی همه‌جانبه را آغاز کردند تا بتوانند دلیلی برای این انبساط تندشونده به‌دست آورند. چه نیرویی، می‌تواند کهکشانها را با سرعتی که هر لحظه بیشتر می‌شود، از یکدیگر دورتر کند؟
نخستین حدسی که مطرح شد، همان ایده قدیمی آلبرت اینشتین بود. یعنی ثابت کیهان‌شناختی. همه ما می‌دانیم که نیروی گرانش فقط یک رفتار از خود نشان می‌دهد و آن جاذبه است. یعنی باعث می‌شود که دو جسم جرم‌دار به سمت یکدیگر کشیده شوند. اما در نظریه نسبیت عام اینشتین، گرانش می‌تواند رفتار دیگری نیز از خود نشان دهد و باعث دور شدن اجسام از یکدیگر شود. یعنی دافعه!
چطور چنین چیزی امکان دارد؟
نیروی گرانش بین اجسام معمولی (به عبارت دیگر، ماده) همان نیروی جاذبه است. اما معادلات اینشتین نشان می‌دهند که که اگر فضا چیز دیگری داشته باشد، به‌طور مشخصی نوعی انرژی مرموز که در فضا پراکنده شده باشد، نیروی گرانشی ناشی از این انرژی از نوع دافعه خواهد بود. این همان چیزی است که برای توضیح انبساط فزاینده عالم نیاز داریم. نیروی دافعه گرانشی گسیل‌شده از انرژی نامرئی که فضا را پرکرده و ما آن را از این پس «انرژی تاریک» می‌نامیم، باعث دورشدن کهکشانها از یکدیگر و سرعت‌گرفتن انبساط عالم شده است.
اما یک اشکال کوچک وجود دارد. وقتی اخترشناسان توانستند مقدار انرژی تاریک موجود در عالم را که باعث تغییرات اندازه‌گیری شده در روند انبساط عالم شده، تخمین بزنند، به عددی رسیدند که هیچ‌کس نمی‌توانست آن‌را توضیح دهد. این عدد حتی نزدیک به هیچ عدد شناخته شده دیگری هم نبود. اگر آن را برحسب واحدهای مناسب بیان کنیم، چگالی انرژی تاریک در عالم مقدار فوق‌العاده اندکی است: یعنی ۱/۳۸ ضرب‌در ۱۰ به توان منفی ۱۲۳٫
پژوهشگران دیگر ی که مشغول محاسبه مقدار انرژی تاریک بر اساس قوانین فیزیک بودند، به پاسخی حدود ۱۰ به توان منفی ۲۳ دست یافتند که ۱۰۰ مرتبه (ده به توان صد) از مقدار فوق بزرگ‌تر است.
این مسئله در طول تاریخ علم، بزرگترین اختلاف بین مشاهدات و پیش‌بینی‌های نظری است. این چنین بود که کشف انرژی تاریک، پرسش‌های بیشتر و دشوارتری را پیش‌روی فیزیک‌دانان قرار داد، طوری که برخی از آنها برای پاسخ‌دادن به این پرسش، رهیافت کاملاً متفاوتی را در پیش گرفتند و احتمال چند جهانی را مطرح کردند.
– راه‌حل چند جهانی:
باورتان بشود یا نه، رهیافت جدید دانشمندان ریشه در ۴۰۰ سال پیش دارد. زمانی‌که یوهانس کپلر، منجم بزرگ آلمانی در تلاش بود راز یک عدد مهم را پیدا کند. ۱۵۰ میلیون کیلومتر فاصله بین زمین و خورشید.
کپلر سال‌ها تلاش کرد تا بتواند این فاصله را توضیح دهد، اما هرگز موفق نشد. امروزه می‌دانیم که مشکل چه بود. طی دو دهه اخیر، سیارات فراخورشیدی متعددی را شناخته‌ایم که در فواصل مختلفی به دور ستاره‌هایشان گردش می‌کنند و همین، اشکال کار کپلر بود. قوانین فیزیک هیچ مقداری را به عنوان فاصله خاص تعیین نمی‌کنند. دلیل خاص بودن فاصله زمین تا خورشید هم چیزی نیست جز اینکه در چنین فاصله‌ای از خورشید، شرایط مساعد برای میزبانی حیات فراهم شده و گونه‌های مختلف حیات از جمله ما انسان‌ها روی زمین زندگی می‌کنیم. اگر از این فاصله به خورشید نزدیک‌تر یا خیلی دورتر می‌شدیم، دمای بسیار بالا یا پایین محیط مانع از شکل‌گیری حیات می‌شد. کپلر تلاش مذبوحانه‌ای را برای یافتن توضیحی بنیادی برای چرایی ۱۵۰ میلیون کیلومتر فاصله زمین تا خورشید را در پیش گرفته بود. در حالی‌که این سوال پاسخی نداشت. در مقابل می‌توان توضیح داد که چرا ما انسان‌ها در چنین فاصله‌ای از خورشید قرار داریم. در جستجوی توضیحی برای مقدار انرژی تاریک، شاید ما هم مرتکب همان اشتباه تاریخی کپلر شده باشیم.
بهترین نظریه‌ی کیهانشناسی در دسترس که همان نظریه‌ی تورمی است، به‌طور طبیعی وجود جهانهای دیگر را محتمل می‌داند. شاید همانطور که سیارات متعددی در فواصل مختلفی از ستارگان خود قرار گرفته‌اند، جهانهای متعددی با مقادیر متفاوت انرژی تاریک وجود داشته باشند. اگر چنین باشد، انتظار اینکه قوانین فیزیک بتوانند مقدار خاصی از انرژی تاریک را توصیف کنند، به همان اندازه اشتباه است که قوانین نیوتونی بخواهند ۱۵۰ میلیون کیلومتر فاصله زمین تا خورشید را توضیح دهند. در مقابل شاید پرسش درست این باشد که چرا ما انسان‌ها در جهانی زندگی می‌کنیم که از تمام مقادیر مختلف انرژی تاریک، همین مقدار خاصی را دارد که اندازه‌گیری کرده‌ایم؟
خوشبختانه می‌توانیم به این سوال پاسخ دهیم. در جهان‌هایی که مقادیر بیشتری از انرژی تاریک را دارند، وقتی توده‌های ماده بخواهند دور هم جمع شوند و کهکشانها را شکل دهند، دافعه گرانشی انرژی تاریک به قدری قوی است که توده‌های مواد از هم گسیخته خواهد شد و هیچ کهکشانی شکل نخواهد گرفت. در جهانهای حاوی مقادیر بسیار کم انرژی تاریک، دافعه گرانشی به جاذبه گرانشی تبدیل شده و باعث می‌شود آن جهان‌ها چنان به سرعت منقبض شوند که باز کهکشانها نتوانند شکل بگیرند. در چنین جهان‌هایی که کهکشانی وجود ندارد، ستاره‌ای هم نمی‌تواند شکل بگیرد. بالطبع سیاره‌ای هم وجود ندارد و در نهایت اینکه هیچ شانسی برای پدیدآمدن نوع حیات ما وجود نخواهد داشت.
ما دقیقاً به همان دلیل در این جهان و نه هیچ جهان دیگری وجود داریم که روی سیاره زمین و نه هیچ سیاره دیگری زندگی می‌کنیم. ما در جایی زندگی می‌کنیم که همه شرایط برای پدید آمدن حیات فراهم است. این‌چنین است که حتی بدون امکان مشاهده جهانهای دیگر وجود آنها نقشی علمی ایفا می‌کند. چند جهانی راه‌حلی را برای معمای انرژی تاریک و مقداری که در جهان خودمان اندازه‌گیری کرده‌ایم، ارائه می‌دهد.
شاید بهتر باشد بگوییم این ادعایی است که طرفداران چندجهانی مطرح می‌کنند. در مقابل دانشمندان متعددی هستند که نه تنها توضیحات فوق را قانع‌کننده نمی‌دانند،که آن را احمقانه و حتی توهین‌آمیز قلمداد می‌کنند. آنها می‌گویند وظیفه علم ارائه توضیحات کمی دقیق و قطعی است نه مشتی داستان و خیال.
اما نکته اصلی اینجاست اگر آنچه را که شما تلاش می‌کنید توضیح دهید، در گستره عالم می‌تواند مقادیر ریاضی بسیار متفاوتی داشته باشد، جست‌وجوی توضیحی قطعی برای یک مقدار خاص، کاری اشتباه و بیهوده است. پیش‌بینی قطعی فاصله یک سیاره تا ستاره‌اش کاملاً بی‌معنی است. چرا که می‌تواند فاصله‌های مختلفی داشته باشد. درست به همین‌شکل، اگر ما بخشی از یک چندجهانی باشیم، بی‌معنی است در جست‌وجوی توضیح دقیق برای مقدار انرژی تاریک در جهان خودمان باشیم. چرا‌که انرژی تاریک می‌تواند مقادیر بسیار مختلفی داشته باشد. ایده چندجهانی به هیچ‌وجه روش علمی و استاندارد توضیح وقایع را دست‌کاری نمی‌کند. اما ما را به این فکر می‌اندازد که آیا پرسش درستی را مطرح کرده‌ایم یا خیر!
– نظریه ریسمان
در قسمت قبل بیان شد که انرژی تاریک مقادیر متفاوتی می‌تواند داشته باشد. و برای حصول نتیجه بایستی چگالی انرژی تاریک جهان خودمان را که اندازه‌گیری کرده‌ایم، جزء مقادیر ممکن برای چگالی انرژی تاریک چندجهانی نیز باشد. اینجاست که جبهه سوم تحقیقات فیزیک‌دانان ظاهر می‌شود: نظریه ریسمان. نظریه ریسمان تلاشی است برای به حقیقت پیوستن «نظریه وحدت بزرگ» یا «نظریه یکپارچه» یا «نظریه همه‌چیز» که رویای بسیاری از فیزیک‌دانان بوده و هست.
در یک کلام، نظریه همه‌چیز تمام مواد و نیروهای موجود در عالم را در قالب یک فرمول‌بندی ریاضی جمع می‌کند. نظریه ریسمان در اواخر دهه ۱۹۶۰ بر اساس این ایده طرح‌ریزی شد که در ژرفای هر ذره بنیادی، ریسمانی (موجودی شبیه به رشته) ریز و چند بعدی (نه لزوماً همان ۳ بعد فضا و یک بعد زمان) از انرژی وجود دارد که مرتعش است. همانطور که الگوهای ارتعاشی مختلف تارهای یک ساز موسیقی به تولید صداهای مختلفی می‌انجامد، الگوهای نوسانی مختلف این ریسمان‌های ریز هم به ذرات گوناگونی منجر می‌شود.
پیشگامان نظریه ریسمان تصور می‌کردند ساختار ریاضی این نظریه به زودی می‌تواند پیش‌بینی‌هایی قطعی و آزمون‌پذیری را تولید کند. اما سال‌ها گذشت و تحلیل‌های دقیق‌تر معادلات این نظریه از وجود پاسخ‌های فراوانی پرده برداشت که هر یک می‌توانست متناظر با جهانی خاص باشد. هرچه در وصف تعداد این پاسخ‌های فراوان بگوییم، کم گفته‌ایم! آخرین تخمین‌ها نشان می‌دهند نظریه ریسمان پیش‌بینی می‌کند که « ۱۰ به توان ۵۰۰» جهان می‌تواند وجود داشته باشد! این عدد چنان بزرگ است که هیچ‌جور نمی‌توان آن را توصیف کرد. عددی که بزرگ‌تر از هر عددی است که تا کنون در دنیای علم مطرح شده است. فیزیک‌دانان، این عدد واقعاً عظیم را چشم‌انداز ریسمان می‌نامند.
برای برخی طرفداران نظریه ریسمان، ناتوانی این نظریه در ارائه پاسخ خاص جهان خودمان به معنی شکست بود. اما تنوع فوق‌العاده زیاد جهانهای ممکن‌الوقوع در نظریه ریسمان برای طرفداران چندجهانی بسیار دلگرم‌کننده بود. با ترکیب کیهانشناسی تورمی و نظریه ریسمان می‌توان به بازه‌ای بی‌اندازه بزرگ از مقادیر مختلف برای انرژی تاریک دست یافت که یکی از آنها مقدار اندازه‌گیری شده برای جهان خودمان است. به عبارت دیگر، با ورود تورم به دنیای ریسمان‌ها، بیگ بنگها یکی پس از دیگری به وقوع می‌پیوندند و جهانهای ممکن را به جهانهای حقیقی تبدیل می‌کنند. یکی از این جهان‌ها همان جهان ماست و از آنجا که شرایط لازم برای پیدایش حیات در این جهان فراهم آمده، ۱۴ میلیارد سال پس از آغاز این جهان، شما روی سیاره زمین و با خیال راحت به مطالعه این مطلب مشغولید.
– شواهد فوق‌العاده
سال‌ها پیش کارل سیگن، منجم و مروج علم مشهور گفت: «برای اثبات ادعاهای فوق‌العاده به دلایل فوق‌العاده نیاز دارید.» آیا ما هم می‌توانیم شواهدی فوق‌العاده دال بر وجود جهانهای دیگر پیدا کنیم؟
از آنجا که جهانهای موازی مرزهای قابل رویت قرار گرفته‌اند، به‌نظر می‌رسد که پاسخ سوال فوق منفی است و چند جهانی (Mutiverse) را باید خارج از مرزهای علم در نظر گرفت. اما عجله نکنید! خیلی وقت‌ها شواهد مورد نیاز را می‌توان به دست آورد. حتی در مورد اجسامی که ذاتاً غیر قابل دسترسی هستند.
سیاه‌چاله‌ها را در نظر بگیرید. کیهان‌شناسان سال‌هاست که در مورد خواص عجیب و غریب دنیای درون یک سیاه‌چاله با قطعیت صحبت می‌کنند. در حالی‌که همه ما می‌دانیم که هیچ‌چیز، حتی نور نمی‌تواند از داخل سیاه‌چاله‌ها به بیرون بیاید و به همین دلیل مرزهای داخلی یک سیاه‌چاله، منطقه ممنوعه و غیرقابل دستیابی است. پس فیزیک‌دانان چطور خواص سیاه‌چاله‌ها را تحلیل می‌کنند؟
پاسخ در اعتبار معادلات ریاضی نهفته است. وقتی نظریه‌ای مانند نسبیت عام مجموعه‌ای از پیش‌بینی‌های دقیق و قابل مشاهده را ارائه می‌دهد و شما با آزمایش و مشاهدات آن را تأیید می‌کنید، اعتبار نظریه و اعتماد ما به آن افزایش می‌یابد و پیش‌بینی‌های نظریه را در مورد پدیده‌هایی مشاهده‌ناپذیر می‌پذیریم.
در مورد چند جهانی نیز همین است. وقتی ایده پیشنهادی چندجهانی با پیش‌بینی‌های درست و دقیق در مورد آنچه می‌توانیم ببینیم و در جهان خود، به آن دسترسی داریم اعتماد ما را به‌دست آورد، آنگاه جرأت پیدا می‌کنیم به پیش‌بینی‌هایش از آنچه در جهانهای دیگر و خارج از دسترس ما روی می‌دهد نیز اعتماد کنیم. البته هنوز تا رسیدن به این مرحله راه زیادی در پیش است. کیهانشناسی تورمی پیش‌بینی‌های دقیقی در مورد تابش زمینه کیهانی ارائه داده است. انرژی تاریک هم روند انبساط جهان را با دقت توضیح می‌دهد. اما نظریه ریسمان هنوز در حد معادلاتی روی کاغذ است و شاید بهتر باشد بگوییم در مرحله فرضیه متوقف مانده. زیرا پیش‌بینی‌های متفاوت و روح اصلی این نظریه در ابعادی میلیاردها بار کوچک‌تر از آنچه امروز در بزرگترین شتاب‌دهنده‌های ذرات می‌توانیم بررسی کنیم، ظاهر می‌شوند.
اما این همه ماجرا نیست. شاید بتوانیم شواهدی از وجود جهانهای دیگر را در برخوردهای احتمالی جهان در حال گسترش خودمان با جهانهای همسایه پیدا کنیم. چنین برخورد عظیمی حتی اگر در حد مالیده‌شدن (و نه برخورد مستقیم) هم باشد، الگوهای متفاوتی در تغییرات دمایی تابش زمینه کیهانی ایجاد می‌کند که ممکن است روزی تلسکوپ‌های فوق‌پیشرفته بتوانند آنها را ردیابی کنند.
خیلی‌ها معتقدند نخستین تأیید بر ایده چندجهانی از دل همین برخوردهای احتمالی بیرون خواهد آمد. اما اگر کمی خوش‌شانس باشیم، شاید بتوانیم این شواهد را زودتر از آنچه فکرش را می‌کردیم، بیابیم.
– پلانک قرن بیستم:
سوال اصلی اینجاست که آیا در طول ۱۴ میلیارد سالی که از بیگ بنگ جهان ما گذشته، برخوردی بین جهان ما و دیگر جهانهای همسایه اتفاق افتاده است؟ اگر پاسخ مثبت باشد، این برخورد می‌بایست بسیار ملایم رخ داده باشد. چیزی در حد مالیده شدن یا تماس لحظه‌ای دو حباب صابون به یکدیگر. چرا که در غیر این صورت ما امروز نمی‌توانستیم وجود داشته باشیم.
در طول دو دهه اخیر، دو تلسکوپ فضایی کوبه و WMAP به نقشه‌برداری از تابش زمینه کیهانی مشغول بوده‌اند. کوبه نشان داد که تابش زمینه کیهانی بسیار یکنواخت است و نوسانات جزئی دما با پیش‌بینی‌های مدل تورمی از آغاز عالم سازگاری دارد. WMAP با رصدهای دقیق‌تر توانست نرخ انبساط عالم را با دقت اندازه‌گیری و مقدار ثابت هابل را ۷۰ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک تعیین کند. بر اساس اطلاعات WMAP بود که ما توانستیم با دقت تعیین کنیم که بیگ بنگ ۱۳ میلیارد و ۷۰۰ میلیون سال پیش اتفاق افتاده است. اما اکنون سه سال است که تلسکوپ بسیار ارزشمند آژانس فضایی اروپا در نقطه دوم لاگرانژی مدار زمین، تغییرات دمایی تابش زمینه کیهانی را با دقیق‌ترین آشکارسازهای فضایی ساخته شده در طول تاریخ نقشه‌برداری می‌کند.
شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان داده‌اند، اگر برخوردی بین جهان ما و دیگر جهان‌ها اتفاق بیافتد، یکنواختی تابش زمینه کیهانی تحت تأثیر قرار خواهد گرفت و یک پالس انرژی، الگویی حلقوی ولی کم‌نور را در تابش زمینه کیهانی ایجاد می‌کند که شاید با آشکارسازهای پلانک قابل تشخیص باشد. البته تاکنون نشانه‌هایی در اطلاعات تحلیل‌شده از پلانک یافت نشده است. اما این تلسکوپ فضایی حجم زیادی از اطلاعات را تولید می‌کند و شاید سال‌ها طول می‌کشد تا همه آنها تحلیل شوند. ولی حتی اگر در آینده نزدیک هم نشانه‌ای از این برخوردهای احتمالی پیدا نشود، بدین معنا نیست که ایده چندجهانی نادرست است. بلکه می‌توان نتیجه گرفت فرضیاتی که شامل تعداد بسیار زیادی جهانهای دیگر هستند و برخوردهای متعددی را پیش‌بینی می‌کنند، احتمالا درست نیستند. برخی دیگر، نشانه‌های برخورد را در تغییر قطبش تابش زمینه کیهانی جست‌و‌جو می‌کنند. به زبان ساده، قطبش یعنی جهت نوسان‌های فوتون‌های نور.
پیش‌بینی می‌شود طی برخورد دو جهان با یکدیگر، موجی گردابی از ماده که روانه جهان ما می‌شود تابش زمینه کیهانی را پراکنده کند. شبیه وقتی که پرتوهای نور از سطح مواج آب بازتاب می‌شوند و این باعث تغییر قطبش پرتوهای نور می‌شوند.
– جریان تاریک
اما تلسکوپ فضایی پلانک هم تنها ابزار ممکن برای یافتن شواهد جهانهای دیگر نیست. شاید بتوان شواهدی مستقیم از چندجهانی را در پدیده‌‌ای موسوم به جریان تاریک (Dark Flow) پیدا کرد.
جریان تاریک به حرکت کشندی کل خوشه‌های کهکشانی گفته می‌شود که در اثر انبساط عالم خودمان اتفاق می‌افتد. پژوهشگران مرکز پروازهای فضایی گدارد ناسا متوجه شده‌اند که گویی نیرویی مرموز، کل این مجموعه را با سرعتی بیش از یک میلیون کیلومتر بر ساعت به سوی صورت‌های فلکی قنطورس و بادبان می‌کشد.
البته برای مطمئن‌شدن از درستی این نتایج هنوز خیلی زود است. حتی برخی شک دارند که جریان تاریک وجود خارجی ندارد و این اثر عجیب و غریب ممکن است در نتیجه اشتباه در پردازش اطلاعات به‌دست آمده باشد. اما اگر این اطلاعات تأیید شوند و کماکان چنین اثری مشاهده شود، می‌توان بدان معنا باشد که جهان دیگری در جهت صورت‌های فلکی قنطورس و بادبان قرار دارد و گرانش آن ساختارهای ماده جهان ما را به سوی خود می‌کشد. این ساده‌ترین توضیح ممکن برای جریان تاریک است!
اما هستند فیزیک‌دانانی که امیدوارند نشانه‌های چندجهانی نه در پهنه کیهان و نه در آینده دور، که همین روزها و روی زمین یافت شود. در بزرگترین شتاب‌دهنده ذرات بنیادی یعنی برخورددهنده بزرگ هادرون در آزمایشگاه هسته‌ای اروپا. پروتون‌ها آن‌قدر شتاب می‌گیریند تا با انرژی جنبشی زیادی به هم برخورد کنند و مجبور شوند ساختار داخلی خود و ذرات بنیادی تشکیل‌دهنده‌شان را نشان دهند. به تازگی نتایج دو آشکارساز اصلی ال‌اچ‌سی، مشاهده ذره‌ای شبیه به بوزون هیگز را تأیید کرده است. اما گروهی از پژوهشگران دانشگاه کارولینای شمالی در حال بررسی تأثیر احتمالی جهانهای دیگر بر بوزون هیگز هستند. ذره‌ای که مسوول پدیدآمدن جرم ماده است. تحقیقات این پژوهشگران نشان می‌دهد که منشأ ذره هیگز، ذره‌ای بسیار سنگین‌تر است که در چندجهانی وجود دارد و فقط با برخورددهنده‌های بسیار بسیار پرانرژی (خیلی بزرگ‌تر از ال‌اچ‌سی در سرن) قابل تشخیص است. شاید اگر ال‌اچ‌سی اثبات کند که بوزون‌هیگز، پسرعموی کم‌انرژی یک ذره بنیادی بسیار پرانرژی‌تر باشد، به مدرکی دیگر از وجود جهانهای موازی دست پیدا خواهیم کرد.
همانطور که گفتیم بر اساس نظریه چندجهانی، جهان ما صرفاً یکی از بی‌نهایت جهانهای حبابی است که پیوسته از یکدیگر مشتق می‌شوند و هر یک پس از بیگ بنگ خود دچار تورم شده و جهانی جدید را ایجاد می‌کنند. هر یک از این جهان‌ها می‌توانند کاملا با جهان ما متفاوت باشند. نیروهای بنیادی و ذرات زیراتمی خاص خودشان را داشته باشند. با تمام این شرایط آنها می‌توانند بر جهان ما تأثیر بگذارند و خوشبختانه این تأثیر، نشانه‌های مشاهده‌پذیری بر جای می‌گذارد. نظریه چندجهانی پیش‌بینی می‌کند اگر جهان ما با یکی از جهانهای همسایه برخورد کند، انرژی این برخورد ردی حلقوی و کم نور در تابش کیهانی بر جای خواهد گذاشت. فضاپیمای پلانک اکنون سه سالی هست که به نقشه‌برداری دقیق از شدت و قطبش تابش زمینه کیهانی مشغول است و پژوهشگران امیدوارند بتوانند نشانه‌هایی از این حلقه‌ها را پیدا کنند. برخی فیزیک‌دانان نظری حتی پیشنهاد داده‌اند که ممکن است برخی از این جهانهای حبابی از طریق کرم‌چاله‌های فضازمان با جهان ما ارتباط داشته باشند.
چندجهانی‌های کاملاً متفاوت :
نظریه مکانیک کوانتومی که رویدادهای دنیای زیراتمی را با دقتی بی‌نظیر توصیف می‌کند،سال‌ها است که باعث شگفتی فیزیک‌دانان شده است. یکی از بزرگترین اسرار این نظریه این است که در حالی‌که چارچوب ریاضی و معادلات این نظریه به مجموعه مختلفی از پاسخ‌ها منجر می‌شود. چرا همیشه یکی از این جواب‌ها است که نتایج آزمایش‌های ما را توصیف می‌کند. وجود دیگر مجموعه پاسخ‌ها به چه معنی است؟
پاسخ کتاب‌های درسی به این سوال این بود که عمل مشاهده ذره، دیگر پاسخ‌های ممکن را از بین می‌برد، حال به چه ترتیب و مکانیسمی مشخص نبود. اما در سال ۱۹۵۷، هاگ اورت سوم، دانشجوی تحصیلات تکمیلی دانشگاه پرینستون پیشنهاد کرد که دیگر مجموعه پاسخ‌ها، رویدادهایی را توصیف می‌کنند که در تعداد بسیار زیادی جهان موازی و همزمان با ما اتفاق می‌افتند. این ایده که به دیدگاه جهانهای متعدد نظریه کوانتومی مشهور شده، به وضوح شبیه به ایده چندجهانی اما به مراتب افراطی‌تر است. چرا که می‌گوید این جهانهای موازی هزاران میلیارد سال نوری با ما فاصله ندارند، بلکه به نحوی در ارتباط با ما وجود دارند. برخی دیگر از نظریه‌پردازان چنین ادعا می‌کنند که کامپیوترهای کوانتومی فوق سریع که به خاطر سرعت فوق‌العاده بالای پردازش اطلاعات مورد توجه قرار گرفته‌اند و هم اکنون در مراحل اولیه طراحی و توسعه قرار دارند، این سرعت نی‌نظیر را از تحلیل اطلاعات در تمام جهانهای موازی به دست می‌آورند و پاسخ را در جهان ما ارائه می‌دهند.
چندجهانی و پیدایش انسان:
چرا شرایط جهان ما طوری است که همه چیز برای پیدایش ما انسان‌ها مهیاست؟ دانشمندان سال‌ها است تلاش می‌کنند به این سوال پاسخ دهند. ولی تا همین اواخر تنها چیزی که فهمیده بودند، این بود که اگر نیروهای بنیادی و ذرات بنیادی سازنده جهان ما خواصی متفاوت، هر قدر اندک با مقدار فعلی داشتند، حیات انسان در این جهان غیر ممکن می‌شد و ما هم نمی‌توانستیم وجود داشته باشیم (رجوع شود به مبحث شش عدد جادویی). برای مثال اگر نیروی هسته‌ای ضعیف خیلی قوی‌تر از مقدار فعلی بود، انفجارهای ابرنواختری هم نمی‌توانستند عناصر شیمیایی مورد نیاز برای شکل‌گیری حیات را تولید کنند.
مجموعه این مشاهدات منجر به مطرح‌شدن اصل انسان‌دوستی (Anthropic Principle) شد که می‌گوید نفس وجود ما انسان‌ها می‌تواند شواهدی در مورد برخی ویژگی‌های جهان به دست دهد. در دهه ۱۹۵۰،فرد هویل، منجم انگلیسی با استفاده از همین اصل، وجود خاصیتی شناخته‌نشده از اتم‌های کربن را پیش‌بینی کرد. چرا که در غیر این صورت ستارگان منفجرشونده نمی‌توانستند عناصر پایه‌ای حیات را تولید کنند. استیون واینبرگ، فیزیک‌دان نظری بزرگ و برنده جایزه نوبل از همین اصل برای پیش‌بینی وجود انرژی تاریک استفاده کرده بود. حال می‌توان برای پرسشی که در آغاز این مباحث مطرح شد، توضیحی ارائه داد.
شاید پاسخ این باشد که تمام این ویژگی‌ها ب‌طور تصادفی کنار هم جمع نشده‌اند و وجود چنین جهانی، عملاً نشانه‌ای است از اینکه این جهان اختصاصاً برای ما آفریده شده است. اما نظریه چندجهانی از زاویه دیگری به ماجرا نگاه می‌کند. طبق این نظریه، تعداد بی‌نهایت جهانهای موازی بدان معنی است که می‌توان در برخی از این جهان‌ها، شرایط مستعد حیات را حتی در توزیع اتفاقی ایجاد کرد.
خطرناک‌ترین علم امروز:
تصورش را بکنید وقتی آن سیب مشهور روی سر آیزاک نیوتن افتاد، قانون جاذبه عمومی به او الهام نمی‌شد و مثلاً چنین استدلال می‌کرد که برخی سیب‌ها به پایین و برخی دیگر به سمت بالا سقوط می‌کنند. ولی ما فقط می‌توانیم سیب‌هایی را ببینیم که به پایین سقوط می‌کنند. چرا که سیب‌هایی که به بالا سقوط می‌کنند، زودتر از آنکه متوجه شویم، از میدان دید ما خارج شده‌اند.
البته مثال بالا فقط یک شوخی است. اما هدف از طرح آن مسئله‌ای جدی است. ایده چندجهانی می‌تواند ما را مرتکب اشتباهی تاریخی کند که یوهانس کپلر سال‌ها برای یافتن پاسخ آن وقت گذاشت و موفق نشد. اینکه در جست‌وجوی پاسخ به پرسش‌هایی برآییم که پاسخی ندارند. از هر منظری که به چندجهانی بنگرید، در قلمروی علوم پرخطر قرار می‌گیرد. کافی است اندازه‌گیری جدیدی برای انرژی تاریک انجام شود که نتیجه آن با محاسبات نظری سازگار باشد، یا مدلی جدید از کیهانشناسی تورمی تدوین شود که فقط به شکل‌گیری یک جهان منجر شود یا حتی مشخص شود که نظریه ریسمان با جهانهای متعدد سازگار نیست و مانند آن!
هر قلمرو پرخطری می‌تواند جایزه‌های بزرگی را در خود پنهان کرده باشد. در طول پنج قرن گذشته از قدرت مشاهدات و آزمایش و استدلال‌های ریاضی استفاده کرده‌ایم تا سد باورهای اشتباه گذشته را بشکنیم. نوع بشر راهی طولانی و پر فراز و نشیب را در تغییر درک خود از عالم، پشت سر گذاشته است. از عالمی که زمین کوچک مرکز آن بود تا کیهان وسیعی که صدها میلیارد کهکشان چون ذرات گرد و غبار در آن پراکنده‌اند. آن هم در زمان کوتاهی که در مقایسه با صدها هزار سال زندگی بشر در این سیاره خاکی به چشم برهم‌زدنی می‌ماند. ایده چندجهانی هم ممکن است اشتباه باشد و ممکن است واقعیت داشته باشد.
منبع: مجله دانستنی‌ها، برگرفته از وبسایت علمی بیگ‌بنگ
