چرا جهان‌های موازی باید وجود داشته باشند؟ (بخش اول)

ایده‌ی جهان‌های موازی قبلا به داستان‌های علمی تخیلی تعلق داشت، اما حالا در میان دانشمندان طرف‌داران زیادی پیدا کرده است. حداقل فیزیک‌دانان به این ایده بهای زیادی می‌دهند چون آنها عادت دارند همیشه به فراتر از مرزهای قابل شهود و درک بنگرند.

در واقع طبق گفته‌ی دانشمندان تعداد جهان‌های دیگر غیر از ما بسیار زیاد است. فیزیک‌دانان تاکنون به شکل‌های مختلفی نشان داده‌اند که فرضیه‌ی چندجهانی (جهان‌های موازی) می‌تواند ممکن باشد. به کمک جنبه‌های مختلف قوانین فیزیک می‌توان امکان وجود جهان‌های دیگر را نشان دهیم.

اما مشکل اینجاست که ما هیچ‌وقت نمی‌توانیم با «مشاهده‌‌ی» این جهان‌ها ثابت کنیم که وجود دارند. بنابراین، این سوال پیش می‌آید که آیا می‌توانیم راه‌های دیگری برای اثبات وجود جهان‌های دیگر پیدا کنیم؟ آن هم جهان‌هایی که نمی‌توانیم ببینیم.

جهانی درون جهان دیگر

عده‌ای این ایده را مطرح کرده‌اند که در بعضی از این جهان‌ها کسانی هستند که شباهت زیادی به ما دارند و شبیه به ما زندگی می‌کنند. این ایده با روان ما بازی و خیال‌پردازی را در ما بیدار می‌کند. به همین دلیل است که نظریه‌ی چندجهانی، علیرغم اینکه بسیار دور از دسترس به نظر می‌رسد، تا این حد محبوبیت دارد.

البته همان‌طور که «مری جین روبنستاین»، یک فیلسوف دین در کتابش به نام «جهان بی پایان» توضیح می‌دهد، فرضیه‌ی چندجهانی اصلا ایده‌ی جدیدی نیست.

در اواسط قرن ۱۶ میلادی، کوپرنیک اعلام کرد که زمین مرکز جهان نیست. چند دهه بعد، گالیله با تلسکوپش آسمان را رصد کرد و به عظمت کیهان پی برد.

در پایان قرن ۱۶، «جوردانو برونو»، فیلسوف ایتالیایی این فرضیه را مطرح کرد که جهان بی‌انتها است و شاید تعداد بی‌شماری جهان وجود دارد که موجوداتی در آن زندگی می‌کنند.

در قرن هیجدهم، ایده‌ی جهانی با چندین منظومه‌ی شمسی رواج یافته بود. حتی در اوایل قرن بیستم، «ادموند فورنیه دلب» معتقد بود که شاید تعداد نا محدودی جهان به شکل تو در تو وجود دارد که در اندازه‌های متفاوتی هستند؛ بعضی از آنها بسیار بزرگ و بعضی بسیار کوچک. بر اساس این دیدگاه یک اتم می‌تواند یک منظومه‌ی شمسی واقعی باشد که در آن حیات وجود دارد.

البته امروز دانشمندان ایده‌ی چندجهانی از نوع «عروسک روسی» را (عروسک‌هایی که در هم فرو می‌روند) رد می‌کنند. اما آنها با روش‌های مختلف نشان داده‌اند که چگونه جهان‌های موازی می‌توانند وجود داشته باشند. در ادامه‌ی این مقاله می‌توانید درباره‌ی پنج فرضیه درباره‌ی امکان وجود جهان‌های موازی بخوانید.

جهان ما از صدها میلیارد کهکشان تشکیل شده است. شاید جهان ما فقط یکی از جهان‌ها باشد و عوالم ناپیدایی دیگر با میلیاردها کهکشان وجود داشته باشد.

جهان وصله‌دوزی ( The Patchwork Universe)

ساده‌ترین نوع چندجهانی به این شکل است که همین جهان خودمان به دفعات نامحدودی تکرار شود. یعنی تعداد نامحدودی از جهان ما عینا وجود داشته باشد.

در واقع ما نمی‌دانیم که آیا جهان نامحدود است یا خیر. اما از طرف دیگر، راهی هم برای رد کردن این فرضیه نداریم. اگر نامحدود باشد پس باید از مناطق وصله پینه ‌مانندی تشکیل شده باشد. این مناطق به یکدیگر دسترسی ندارند و نمی‌توانند یکدیگر را ببینند. چون فاصله‌ی آنها از هم به حدی زیادی است که نور هنوز نتوانسته آن فاصله را طی کند. عمر جهان ما تنها ۱۳.۸ میلیارد سال است. بنابراین هر منطقه‌ای که ۱۳.۸ میلیارد سال نوری با ما فاصله داشته باشد، بدون شک خارج از دیدرس ما است.

این مناطق جهان‌هایی جدا از هم هستند، اما همیشه به همین شکل باقی نمی‌مانند. در نهایت نور از مرز میان آنها عبور می‌کند و جهان‌ها با هم آمیخته می‌شوند.

اگر واقعا در عالم تعداد بی‌شماری جهان کوچک، مثل جهان ما، وجود داشته باشد، بنابراین باید جایی در این جهان بزرگ سیاره‌ای دقیقا شبیه به زمین پیدا شود.

شاید به نظر عجیب و غیرممکن برسد که اتم‌ها تصادفی کنار هم قرار گیرند و سیاره‌ای دقیقا شبیه به زمین را تشکیل دهند. اما اگر جهان واقعا نامحدود باشد، حتی چنین مکان غیرممکنی هم می‌تواند وجود داشته باشد. درواقع تعداد چنین سیاره‌‌ای باید بی‌نهایت باشد.

با همین منطق می‌توانیم بگوییم که در فاصله‌ی بسیار دور، جهان کوچکی دقیقا شبیه به زمین ما وجود دارد که کاملا قابل لمس و مشاهده است. این فاصله ممکن است ۱۰ به توان ۱۰ به توان ۱۱۸ متر باشد که عدد بسیار بسیار بزرگی است.

البته ممکن است اصلا این‌طور نباشد. شاید عالم نامحدود نیست. یا حتی اگر باشد، همه‌ی ماده‌ی عالم در جایی که ما حضور داریم جمع شده است. در این صورت، شاید اکثر جهان‌های دیگر خالی باشند. البته هیچ دلیلی وجود ندارد که نشان دهد این جهان‌ها خالی از حیات هستند.

اگر عالم نامحدود باشد، باید تعداد بی‌شماری زمین وجود داشته باشد.

نظریه‌ی چندجهانی انبساطی (The Inflationary Multiverse)

دومین نظریه‌ برای توضیح چندجهانی بر پایه‌ی یکی بهترین نظریه‌های بشر درباره‌ی آغاز عالم قرار دارد.

براساس نظریه‌ی مهبانگ (Big Bang)، عالم از یک نقطه‌ی بسیار بسیار کوچک آغاز شد و سپس با سرعت بسیار زیادی انبساط پیدا کرد و به یک گوی آتشین بسیار داغ و پر انرژی تبدیل شد. در کسری از ثانیه پس از آغاز، سرعت فرایند انبساط با شتاب بسیار زیادی افزایش یافت، این سرعت بسیار بیشتر از سرعت نور بود. این انفجار «انبساط» (inflation) نام دارد.

نظریه‌ی انبساطی توضیح می‌دهد که چرا به هر جای عالم که نگاه می‌کنیم نسبتا همگن و یک‌شکل است. انبساط، این گوی آتشین را «بلافاصله» در مقیاس بسیار بزرگ کیهانی منفجر کرد به همین دلیل فرصتی برای اینکه عالم، ناهمگن شود وجود نداشت. البته منطاق چگال‌تر متغیر کوچکی هم در این فضای همگن وجود داشت که تعادل را بر هم می‌زد. این چگالی‌های متغیر در انبساط دائم عالم گم شدند. حالا این نوسانات را می‌توانیم در قالب «تابش‌ زمینه‌ی کیهانی» (CMB) ببینیم. نور ناشی از این تابش، قدیمی‌ترین نور عالم است و درواقع بازتاب ضعیفی است که از مهبانگ باقی مانده. این تابش بر عالم سایه افکنده، اما کاملا همگن نیست.

تاکنون تلسکوپ‌های فضایی مختلفی از این تابش‌ها با جزییات زیاد نقشه‌برداری کرده‌ و آنها را با پیش‌بینی‌های نظریه‌ی انبساطی مقایسه کردند. در نتیجه‌ی این مقایسه معلوم شد که این نقشه‌ها با پیش‌بینی‌های دانشمندان مطابقت دارد و نشان می‌دهد که انبساط واقعا اتفاق افتاده است.

بلافاصله پس از مهبانگ عالم به سرعت منبسط شد، این پدیده «انبساط» نام دارد.

این نشان می‌دهد که ما می‌توانیم بفهمیم مهبانگ چگونه اتفاق افتاد. در این صورت، منطقی است که بپرسیم آیا این اتفاق بیش از یک بار رخ داد یا خیر؟

در حال حاضر، دیدگاه غالب درباره‌ی نحوه‌ی وقوع مهبانگ این است که یک فضای عادی و عاری از هر گونه ماده، اما پر از انرژی درون نوع دیگری از فضا به نام «خلاء کاذب» (false vacuum) ایجاد شد. سپس این فضا مثل یک حباب بزرگ‌تر و بزرگ‌تر شد.

اما براساس این نظریه، خلاء کاذب هم باید دچار نوعی انبساط شود. در این میان، جهان‌های حبابی دیگری هم می‌توانند به طور پیوسته درون آن به وجود بیایند.

این سناریو را «انبساط ابدی» (eternal inflation) نامیده‌اند. این به بدین معنی است که شاید همواره تعداد بی‌شماری جهان پدید می‌آیند و رشد می‌کنند. اما هیچ‌وقت نمی‌توانیم به آنها برسیم. حتی اگر با سرعت نور سفر کنیم. چون قبل از اینکه به آنجا برسیم آنها تحلیل رفته‌اند.

«رویال مارتین ریز»، ستاره‌شناس انگلیسی می‌گوید نظریه‌ی چندجهانی انبساطی را می‌توانیم «چهارمین انقلاب کپرنیکی» بدانیم. یعنی چهارمین باری که ما موقعیت و جایگاه خودمان را در عالم پایین آورده‌ایم. پس از این که کپرنیک گفت زمین ما سیاره‌ای است مثل دیگر سیاره‌ها، ما فهمیدیم که خورشید ما تنها یک ستاره از میان میلیاردها ستاره در کهکشان ما است و اینکه شاید ستاره‌های دیگر هم سیاره‌هایی داشته باشند. سپس ما پی بردیم که کهکشان ما هم صرفا یک کهکشان در میان تعداد بی‌شماری کهکشان دیگر در عالم ما است. عالمی که همین‌طور بزرگ‌تر می‌شود. و حالا شاید عالم ما هم تنها یکی در میان انبوهی از عالم‌ها باشد.

البته فعلا هنوز از درستی نظریه‌ی انبساطی مطمئن نیستیم. اما اگر انبساط ابدی از تعداد بی‌شماری مهبانگ، چند جهان موازی به وجود بیاورد، یکی از بزرگ‌ترین مشکلات فیزیک مدرن حل می‌شود.

بعضی از فیزیک‌دانان مدت‌هاست که در جست و جوی «نظریه‌ی همه‌چیز» (Theory of everything) هستند. نظریه‌ی همه‌چیز مجموعه‌ای از قوانین بنیادی یا شاید یک معادله است که تمام قوانین دیگر فیزیک از آن ناشی می‌شوند؛ نظریه‌ای که می‌تواند همه‌چیز را توضیح دهد. اما آنها پی بردند که تعداد گزینه‌های پیش رویشان از تعداد ذرات بنیادی شناخته شده در جهان بیشتر است.

بسیاری از فیزیک‌دانانی که در این زمینه تفکر می‌کنند، معتقدند که ایده‌ای به نام نظریه‌ی ریسمان (string theory) بهترین گزینه برای یک نظریه‌ی نهایی است. اما جدیدترین نسخه‌ی این نظریه تعداد بسیار زیادی پاسخ پیش روی ما می‌گذارد: به اندازه‌ی عدد ۱ و ۵۰۰ صفر در مقابل آن. هر پاسخ هم از قوانین فیزیکی خاصی پیروی می‌کند. ما هم هیچ دلیلی برای انتخاب یکی از آنها نداریم.

نظریه‌ی چندجهانی انبساطی ما را از انتخاب کردن بی‌نیاز می‌کند. اگر طی میلیاردها سال جهان‌های موازی مختلفی به وجود آمده باشد، بنابراین هر یک از آنها قوانین فیزیکی متفاوتی خواهند داشت. این قوانین را هم یکی از پاسخ‌های نظریه‌ی ریسمان تعیین می‌کند.

اگر این نظریه درست باشد، می‌توانیم یکی از ویژگی‌های عجیب جهان‌مان را با استفاده از آن توضیح دهیم.

انبساط ابدی به تشکیل جهان‌های حبابی منجر می‌شود.

قوانین بنیادی و ثابت فیزیک با تمام شرایط مورد نیاز برای پیدایش حیات مطابقت دارند و این موضوع بسیار عجیب است. مثلا اگر قدرت نیروی الکترومغناطیسی اندکی کمتر یا بیشتر بود، اتم‌ها بی‌ثبات می‌شدند.  یک تغییر ۴ درصدی در قدرت نیروی الکترومغناطیسی می‌توانست از هم‌جوشی هسته‌ای در همه‌ی ستاره‌ها جلوگیری کند. اتم‌های کربن در بدن ما عمدتا بر اثر همین فرایند هم‌جوشی هسته‌ای به وجود آمده‌اند.

از طرف دیگر، بین جاذبه و انرژی تاریک یک تعادل ظریف وجود دارد. جاذبه ماده را به سمت خودش می‌کشد و انرژی تاریک هم دقیقا برعکس این کار را انجام می‌دهد. این باعث می‌شود عالم با سرعت بیشتری منبسط شود. این دقیقا همان شرایط لازم برای تشکیل ستاره‌هاست.

به نظر می‌رسد این عالم به گونه‌ای تنظیم شده که شرایط حیات ما در آن فراهم شود. همین موضوع باعث شده که بعضی از مردم خدا را منشا پیدایش عالم بدانند.

اما نظریه‌ی چندجهانی انبساطی توضیح دیگری را در اختیار ما قرار می‌دهد. مطابق این نظریه تمام قوانین قابل درک فیزیک در جایی از عالم به کار می‌روند.

در هر جهانی که برای پیدایش حیات مساعد باشد، موجودات هوشمند هم مثل ما کنجکاو می‌شوند و سعی می‌کنند جهان پیرامون‌شان را درک کنند. اما جهان‌های بسیاری هم وجود دارند که عاری از حیات هستند و در آنها کسی نیست این سوال‌ها را بپرسد.

این یکی از مثال‌های اصل انسان‌نگر یا Anthropic Principle است. معتقدان به این نظریه می‌گویند همه‌چیز باید به همان شکلی باشد که ما آنها را کشف می‌کنیم. اگر این‌طور نبود، ما اینجا نبودیم و این سوال‌ها را نمی‌پرسیدیم.

از نظر بسیاری از فیزیک‌دانان و فیلسوفان این ایده به نوعی یک تقلب به حساب می‌آید، چون به این سوال پاسخ نمی‌دهد و معتقدان به آن در واقع می‌خواهند از جواب دادن به این سوال بنیادی طفره بروند.

این توضیحات و ادعاها را چگونه می‌توانیم آزمایش کنیم؟ اینکه صرفا بگوییم هیچ دلیلی وجود ندارد که قوانین طبیعت این شکل باشند (یعنی مناسب برای پیدایش حیات) قابل قبول نیست. اینکه بگوییم در جهان‌های دیگر قوانین متفاوتی وجود دارد منطقی و قانع‌‌کننده نیست.

اگر هیچ توجیه و دلیلی برای وجود قوانین طبیعی مناسب برای پیدایش حیات نداشته باشیم، گروهی می‌گویند که خدا باید عالم را به این شکل تنظیم کرده باشد.

ادامه دارد…