جهان های موازی

در سال 1954 میلادی یکی از دانشجویان دوره دکتری دانشگاه پرینستون به نام Hugh Everett III ایده ای بنیادین را مطرح کرد: اینکه جهان های موازی متعددی وجود دارند که درست شبیه به دنیای ما هستند. این عوالم همگی به دنیای ما مربوط می شوند؛ در واقع آنها تابعی از ما هستند و ما نیز تابعی از آنها.
براساس نظریه او، در این جهان های موازی جنگ ها نتایج و پیامدهایی متفاوت از آنچه ما می دانیم داشته اند. موجوداتی که در این دنیا منقرض شده اند، تکامل یافته و اکنون در عوامل دیگری زندگی می کنند. از طرفی در جهان های دیگر، احتمال می رود که ما انسان ها نیز منقرض شده باشیم.
این ایده بسیار پیچیده است و می تواند هوش را از سر انسان ببرد با این همه باز هم امکان درک آن وجود دارد. نظریه وجود جهان های موازی پیشتر در آثار علمی و تخیلی نیز مطرح گردیده و در متافیزیک نیز به آن اشاره شده.
اما سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که چرا یک فیزیکدان جوان و خوش آتیه باید با مطرح کردن چنین ایده ای در رابطه با جهان های موازی آینده شغلی خود را به خطر بیاندازد؟
در واقع Everett با مطرح نمودن نظریه خود در مورد جهان های متعدد تلاش داشت که به پرسشی مهم تر در حوزه فیزیک کوانتومی پاسخ دهد: اینکه چرا ماده کوآنتومی رفتاری تا این اندازه نامنظم دارد؟
سطح کوآنتومی پایین ترین سطحی است که علم تا به امروز موفق به کشف آن شده. گفتنی است که مطالعه در رابطه با فیزیک کوآنتومی از سال 1900 میلادی تاکنون آغاز شده؛ درست زمانی که فیزیکدانی به نام Max Planck برای نخستین بار این نظریه را به دنیای علم معرفی نمود.

مطالعات پلنک در مورد پرتو افکنی به کشف نتایجی غیر عادی انجامید که با قوانین قدیمی حاکم بر دنیای فیزیک مطابقت نداشت. براساس یافته های او، قوانین دیگری بر این دنیا حاکم هستند که نسبت به آنچه می شناسیم و می دانیم، در سطوحی عمیق تر عمل می کنند.
اصل عدم قطعیت Heisenberg

فیزیکدانانی که در مورد سطوح کوآنتومی مطالعه می کردند با فاصله اندکی از یکدیگر به نکاتی عجیب و باور نکردنی در رابطه با این جهان پی بردند. برای نمونه آنها دریافتند ذراتی که در سطح کوآنتومی وجود دارند به صورت قراردادی اشکال مختلفی به خود می گیرند. دانشمندان متوجه شدند که فوتون ها (همان بسته های کوچک نور) در قالب ذره و موج عمل می کنند.
برای درک بهتر این موضوع بهتر است به ذکر یک مثال دیگر بپردازیم. تصور کنید زمانی که فردی به شما نگاه می کند ظاهر و رفتاری شبیه به انسان را ببیند اما زمانی که برای بار دوم این کار را انجام می دهد شما را در قالب شکلی متفاوت از انسان با رفتاری گوناگون بیابد.
این نظریه تحت عنوان اصل عدم قطعیت Heisenberg شناخته می شود. Werner Heisenberg فیزیکدان اظهار داشت که ما صرفا با نگاه کردن به ماده کوآنتومی رفتار آن را تحت تاثیر قرار می دهیم. بنابراین انسان هیچگاه نمی تواند در مورد ماهیت یک شی کوآنتومی یا خصوصیات آن (مثلا موقعیت یا سرعت) مطمئن باشد و با قطعیت از آن سخن بگوید.
اما تفسیر کوپنهاگی از مکانیک کوآنتومی نیز این نظریه را تایید می کند. این تفسیر که توسط یک فیزیکدان دانمارکی به نام Niels Bohr مطرح شد نشان می دهد که ذرات کوآنتومی تنها به یک حالت (وضعیت الف یا ب) وجود ندارند و بلکه در یک لحظه، در تمامی حالت های ممکنشان هستند و مجموع همه حالت های ممکن برای یک ماده کوآنتومی را تابع موجی می خوانند و وضعیت یک شی که در تمامی حالا ممکنش به سر می برد را نیز بر هم نهی (Superposition) می گویند.
براساس نظریه Bohr زمانی که ما یک شی کوآنتومی را می بینیم، بر رفتار آن اثر می گذاریم. در واقع عمل مشاهده، برهم نهی یک شی را از بین می برد و آن را مجبور می کند که از تابع موجی خود یک حالت را انتخاب نماید.
براساس همین نظریه است که فیزیکدانان سنجش و اندازه گیری متفاوتی از یک شی کوآنتومی دارند: در واقع آن شی در جریان اندازه گیری های مختلف وضعیت های متفاوتی را انتخاب می کند.
تفسیر Bohr مورد پذیرش طیف گسترده ای از پژوهشگران قرار گرفت و هنوز هم شمار زیادی از اعضای جامعه کوآنتومی آن را قبول دارند. اما چندی است که تئوری جهان های متعدد Everett توجه بسیاری را به خود جلب نموده.
نظریه جهان های متعدد

Hugh Everett جوان بخش اعظمی از آنچه فیزیکدان پذیرفته شده آن دوران یعنی Niels Bohr در رابطه با جهان کوآنتومی مطرح کرده بود را پذیرفت. او ایده بر هم نهی و همچنین توابع موجی را قبول کرد اما در یک جنبه بسیار کلیدی با وی به مخالفت برخواست.
از نظر Everett اندازه گیری یک شی کوآنتومی باعث نمی شود که آن شی به یک حالت قابل درک تغییر وضعیت دهد و در مقابل، اندازه گیری آن، نوعی شکافت حقیقی در دنیا به وجود می آورد؛ جهان به لحاظ عینی دوتاست و به ازای هر نتیجه احتمالی اندازه گیری به یکی دیگر تقسیم می شود.
برای مثال، فرض می کنیم که تابع موجی یک شی هم ذره است و هم موج. زمانی که یک فیزیکدان آن ذره را اندازه گیری می کند دو نتیجه احتمالی از آن ناشی می شود: یا به عنوان ذره اندازه گیری می شود و یا به عنوان موج. همین تمایز باعث شد که نظریه مطرح شده از سوی Everett به رقیبی جدی برای تفسیر کوپنهاگی تبدیل شود.
زمانی که یک فیزیکدان شی را اندازه گیری می کند، دنیا به دو جهان مختلف تقسیم می شود تا با هر کدام از نتایج احتمالی آن مطابقت پیدا کند. بنابراین یک دانشمندان در یک دنیا آن شی را بر حسب شکل موجی اندازه گیری می کند و همان فرد در جهانی دیگر آن شی را به عنوان ذره اندازه می گیرد. این نظریه همچنین توضیح می دهد که چطور یک ذره را می توان در بیش از یک حالت اندزاه گرفت.
اما تفسیر جهان های متعدد Everett می تواند کاربردهایی فراتر از سطح کوآنتومی داشته باشد. اگر یک عمل بیش از یک نتیجه احتمالی داشته باشد، آنگاه (بر فرض آنکه تئوری این دانشمند صحیح باشد) زمانی که آن عمل رخ می دهد، دنیا به دو جهان تقسیم می شود و این مساله زمانی که فردی تصمیم می گیرد کاری را انجام ندهد نیز صدق خواهد کرد.
این بدان معناست که اگر تاکنون خود را در شرایطی یافته اید که مرگ یکی از نتایج احتمالی اش بوده، آنگاه در جهان موازی با این دنیا، شما مرده اید و شاید به همین خاطر است که صحبت از این نظریه برای برخی دردناک و تالم برانگیز می شود.
یکی دیگر از جنبه های ناخوشایند تفسیر جهان های متعدد درک ما از زمان به عنوان یک مفهوم خطی را به زیر سوال می برد. تصور کنید که یک خط زمانی، یا تایم لاین، تاریخ جنگ ویتنام را به تصویر می کشد. اما به جای آنکه با یک خط مستقیم روبرو باشیم که در آن اتفاقات مهم به سمت جلو پیش می روند، با تایم لاینی روبرو هستیم که براساس تفسیر جهان های متعدد تهیه شده و هر نتیجه احتمالی از یک عمل را به تصویر می کشد که هر کدام (به عنوان نتیجه ای از پیامد اولیه) باز هم شاخ و برگ پیدا کرده و هر کدام با احتمالا مختلف نمایش داده می شوند.
اما انسان نمی تواند از خویشتن های دیگرش (و حتی مرگ خود) در عوالم دیگر آگاه باشد. حال این سوال مطرح می شود که چطور می توان به صحت نظریه جهان های متعدد پی برد؟ اطمینان از محتمل بودن نظری تفسیر یاد شده در اواخر دهه 1990 میلادی و با استفاده از یک آزمایش فکری (نوعی آزمایش ذهنی که برای اثبات یا رد یک ایده انجام می شود) با نام خودکشی کوآنتومی حاصل گردید.
این آزمایش فکری بار دیگر توجهات را به تئوری Everett معطوف کرد؛ نظریه ای که تا سال ها بی پایه و مهمل قلمداد می شد. چون نظریه وجود جهان های متعدد محتمل اعلام گردید فیزیکدانان و ریاضی دانان به بررسی عمیق تر پیامدها و آثار آن پرداختند.
اما تفسیر جهان های متعدد (Many-World) تنها نظریه ای نیست که به دنبال توصیف این جهان است و حتی تنها تئوری مطرح شده مبنی بر وجود جهان های موازی نیز به شمار نمی رود.
جهان های موازی: شکاف یا امتداد؟

نظریه جهان های متعدد و تفسیر کوپنهاگی تنها مواردی نیستند که تلاش دارند سطح پایه این دنیا را توضیح دهند. در واقع مکانیک کوآنتومی تنها شاخه فیزیک نیست که به دنبال چنین توضیحی می گردد و تئوری هایی نیز از مطالعه فیزیک زیر اتمی (Subatomic) در این رابطه به دست آمده است.
فیزیکدانان از زمانی که این رشته از علم زاده شد، دست به مهندسی معکوس این عالم زدند، به مطالعه چیزهایی پرداختند که می توانستند مشاهده نمایند و با حرکت به عقب، سطوح کوچک و کوچک تری از دنیای فیزیکی را مورد مطالعه قرار دادند.
در واقع فیزیکدانان سعی دارند از طریق مهندسی معکوس به سطوح پایه و نهایی این عالم دست پیدا کنند و ابراز امیدواری کرده اند که این سطح می تواند مبنای درک آنها از هر چیز دیگری را تشکیل دهد.
آلبرت انیشتین با دنبال نمودن نظریه معروف خود به نام نسبیت باقی عمرش را صرف پیدا کردن آخرین سطحی نمود که امید می رفت به تمامی پرسش های فیزیکی پاسخ دهد. دانشمندان از این نظریه خیالی تحت عنوان «نظریه همه چیز» یاد می کنند. فیزیکدانان کوآنتومی باور دارند که تا یافتن آن نظریه نهایی زمان زیادی باقی نمانده. اما شاخه دیگری از فیزیک باور دارد که کوآنتوم کوچک ترین سطح ممکن نیست و به همین دلیل نمی توان «نظریه همه چیز» را بر مبنای آن تدوین کرد.
این فیزیکدانان در مقابل به سطوح زیرکوآنتومی نظری رجوع نمودند که تحت عنوان تئوری ریسمانی (String theory) از آن یاد می شود. نکته جالب اینجاست که حتی محققانی نظیر Everett در جریان بررسی های نظری خود به این نتیجه رسیدند که جهان های موازی وجود دارند.
نظریه ریسمانی در اصل توسط یک فیزیکدان ژاپنی-آمریکایی به نام Michio Kaku مطرح شد و براساس آن سنگ بنای همه چیز و البته نیروهای فیزیکی این دنیا نظیر گرانش در سطح زیرکوآنتومی وجود دارد.
این سنگ بنای معرف نوارهای پلاستیکی (یا رشته های) کوچکی هستند که کوآرک (ذرات کوآنتومی) و در نهایت الکترون ها، اتم ها و سلول ها را تشکیل می دهند.
اینکه با استفاده از این ریسمان ها دقیقا چه نوع ماده ای ساخته می شود و رفتار آن ماده چطور خواهد بود به میزان لرزش این رشته ها بستگی دارد و در واقع به همین ترتیب است که کل جهان ما ساخته می شود و بر مبنای تئوری ریسمان این شکل گیری روی 11 جهت مختلف اتفاق می افتد.
همچون نطریه جهان های متعدد، تئوری ریسمانی نیز بر وجود جهان های موازی دلالت دارد. براساس این تئوری، جهان خود ما به سان حبابی است که در کنار جهان های موازی دیگر وجود دارد. اما در نظریه ریسمان، برخلاف تئوری جهان های متعدد، این جهان ها می توانند با یکدیگر تماس پیدا کنند. در واقع نظریه ریسمانی می گوید جاذبه می تواند میان این جهان ها جریان پیدا کند و زمانی که با هم تعامل پیدا کردند، اتفاقی نظیر انفجار عظیم یا همان بیگ بنگ که باعث شکل گیری این جهان شد، رخ خواهد داد.
البته فیزیکدانان توانسته اند مکانیک هایی را برای تشخیص ماده کوآنتومی ایجاد نمایند با این همه، ریسمان های زیرکوآنتومی هنوز هم کشف نشده اند و به همین دلیل این مقوله و نظریه ای که برپایه آن استوار شده کاملا در سطح نظری است.
در پایان باز هم می خواهیم این سوال مهم را مطرح نماییم که آیا واقعا جهان های موازی وجود دارند؟ براساس تئوری جهان های متعدد نمی توان با قطعیت در این رابطه سخت گفت چراکه انسان نمی تواند از وجود این جهان ها باخبر شود.
نظریه ریسمانی نیز دست کم یک مرتبه تا به حال تست شده و نتایج آن منفی بوده است با این همه دکتر Kaku باور دارد که ابعاد موازی وجود دارند.
متاسفانه انیشتین به اندازه ای عمر نکرد که نتایج حاصل از تحقیقات دانشمندان دیگر برای پیدا کردن «نظریه همه چیز» را ببیند. با این همه، اگر تئوری جهان های متعدد صحت داشته باشد، این دانشمند همچنان در جهان های موازی زنده است و شاید در آن عالم، فیزیکدانان موفق به کشف آن نظریه شده باشند