هفت شگفتي عظيم در جهان فيزيک

1) جهان هستي چگونه برپاست؟

ما به جايي رسيده‌ايم که که بدون حل کردن برخي از مشکلات و مسايل فيزيک، نمي‌توانيم در مورد حقايق و پديده‌هاي جالب و شگفت‌انگيز ديگر فيزيکي، اطلاعات بيشتري کسب کنيم. براي درک مفاهيمي مثل خاستگاه و بنياد جهان هستي، سرنوشت نهايي سياهچاله‌هاي فضايي يا امکان سفر در زمان، نياز داريم که بدانيم جهان هستي چگونه ادامه‌ي حيات مي‌دهد.
هم‌اکنون يک ايده‌ي خوب در ذهن ما هست که مي‌تواند منتج به کشف حقيقت و بنياد هستي شود. علم فيزيک در قرن بيستم بر پايه‌ي انقلابهاي دوگانه‌ي مکانيک کوانتومي (تئوري ماهيت جسم) و نظريه‌ي معروف اينشتين در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبيت، بنا شده است. اما وقتي شما به دو تعريف نهايي از واقعيت دست پيدا مي‌کنيد زماني که تنها يک واقعيت را موجود مي‌بينيد، اين راضي‌کننده نيست.
تلاش براي يگانه‌سازي اين دو تئوري، موانع تکنيکي فني و مفهومي وحشتناکي را بر سر راه بهترين نظريه‌پردازان فيزيک در طول دهه‌هاي گذشته قرار داده و آنان را به چالش کشيده است. براي مثال از آنجايي که جاذبه، خودش را به عنوان يک عامل ايجاد انحراف در فضاي چهاربعدي زمان-مکان معرفي مي‌کند، پذيرش نظريه‌ي کوانتومي در مورد جاذبه ايجاد مشکل مي‌کند. از يک جهت، اين به معناي پذيرش شک و ترديد هايزن‌برگ در مورد فرضيات موجود راجع به زمان – مکان به شکل في‌نفسه است که قطعاً مشکل‌ساز خواهد بود.
اما ممکن است اين ترديدها، يک معناي ديگر هم داشته باشند و آن به معناي وجود يک مشکل در رابطه با گرايش و رويکرد ما نسبت به قضيه است. شايد ما نبايد مفهوم جاذبه را به تنهايي بررسي کنيم. اکثر تلاشهايي که براي يکسان‌سازي نظريات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به اين گشتند که تعريف کيفيت و کميت جاذبه، وارد يک بحث و ميدان جديد شود که به ناچار همه‌ي نيروهاي طبيعت مانند همه‌ي اجزاي زيراتمي را به يک چارچوب تئوريک محدود مي‌کند. اين ايده‌يي است که برخي از فيزيک‌دانها آن را “تئوري همه‌چيز” مي‌خوانند.
نظريه‌ي جديدي که در حال حاضر مطرح مي‌شود، نظريه‌ي “فرا-رشته‌يي” است که به وجود حلقه‌هاي کوچک و ريز رشته‌يي اتمي به عنوان سازنده‌ي همه‌ي مواد حکم مي‌دهد. فرضيه‌ي ديگري که وجود دارد و به تئوري ام مشهور است هنوز کمي پيچيده و مبهم به نظر مي‌رسد و مي‌تواند به عنوان لايه‌يي که در ابعاد وسيعتر فضايي حرکت دارد، تصوير شد. اما مرحله و روند پيشرفت در اين نظريه‌ها در بهترين حالت، اينگونه جمع‌بندي مي‌شود که هيچ کس دقيقاً به ياد نمي‌آورد وجود حرف “M” در نظريه‌ي ام، دقيقاً به چه دليلي است و چه واژه‌يي را تداعي مي‌کند. راه درازي در پيش است…

2) آيا “ضدجاذبه‌”ي اينشتين واقعاً يک اشتباه بود؟

اينشتين، ضدجاذبه را بزرگترين اشتباه خود مي‌شمارد. اما به نظر مي‌رسد که او با اضافه کردن يک نظريه‌ي ضدجاذبه به فرضيه‌ي نسبيت خود که آن را شرط فلسفه‌ي انتظام گيتي مي‌خوانند، کار درستي انجام داده است.
اين شرط اضافه در فرضيه‌ي نسبيت، به فضا يک خاصيت تدافعي نسبت مي‌دهد به اين معنا که فضا خودش را دفع مي‌کند، گسترده‌تر مي‌شود و هرچه سريعتر اين روند افزايش گستردگي ادامه مي‌يابد. اينشتين اين عامل به ظاهر بي‌ارزش را اضافه کرد چرا که تصور مي‌شد جهان هستي ثابت است و بي‌حرکت. در نتيجه نياز بود تا نيرويي وجود داشته باشد و قدرت کشش جاذبه‌يي زمين را بالانس و دچار تعادل کند که مواد موجود بر روي زمين، کوچک و کوچکتر نشوند.
اما در دهه‌ي 1920، ادوين هابل کشف کرد که جهان هستي خود به خود در حال گسترش و افزايش است. در نتيجه اينشتين نيز نظريه‌ي “تعادل انتظامي گيتي” را به دليل ترس، پس گرفت!
اما به نظر مي‌رسد اين ايده نبايد محو شود. نظريه‌ي کوانتومي ميدانها، ثابت مي‌کند که حتي فضاهاي خالي نيز با انرژي زياد در حال طغيان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثير جاذبه‌يي g=10 که نظريه‌ي ضدجاذبه‌ي اينشتين را توصيف مي‌کند. اين نظريه در مورد قدرت دافعه‌ (که در مقابل جاذبه مطرح مي‌شود) مقداري گنگ و مبهم است اما به آن يک ارزش تخميني مي‌دهد.
تقريباً 10 سال پيش، فضانوردان متوجه شدند که سرعت گسترش ابعاد جهان هستي در حال افزايش است و در نتيجه نظريات آزمايش خود در مورد نيروي ضدجاذبه را مطرح کردند. در عين ناباوري و سرگرداني فيزيکدانها هم اين فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل 120 نيرو دانستند که 10 بار از مقدار پيش‌بيني‌شده‌ي قبلي کوچکتر است.
اين نتيجه، بسيار گمراه‌کننده و عجيب است. اگر تعادل برقرار شده ميان جاذبه و دافعه، مقداري برابر با صفر بود، در نتيجه يکي از قوانين عميق و مهم طبيعي در موردش صدق مي‌کرد اما يک عدد غيرصفر که تازه با تئوري ابتدايي نيز غيرقابل مقايسه شناخته شده را نمي‌شود تعبير کرد.
براي وخيم‌تر کردن شرايط، کيهان‌شناسان به ايده‌يي علاقه‌مند شدند که نيروي دافعه‌ي بسيار قوي و بزرگي در اولين مرحله‌ي تفکيک پس از انفجار بزرگ يا Big Bang را مطرح مي‌کند چرا که اين نظريه، سناريوي جذاب و محبوب مربوط به زمين غيرمسطح و در حال افزايش حجم را تاييد مي‌کند. با توجه به اين تئوري، جهان هستي پس از تولد و شکل‌گيري، با سرعتي غيرقابل باور توسط يک عامل قدرتمند و عظيم، تغيير حجم داد و اين نيرو را قدرت ضدجاذبه يا دافعه ايجاد نمود.
در نتيجه اگر بخواهيم دليل و برهاني بر اين افزايش حجم سريع و روزافزون بيابيم، به نظريه‌يي نياز داريم که توضيح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسيار قوي و شديد بود، سپس با شتاب و سرعت کاهش مقدار پيدا کرد و سپس به مقداري در حوالي صفر رسيد. به عبارت ديگر، ما مي‌خواهيم بدانيم که چرا نيروي ضدجاذبه، تقريباً در اولين فازهاي شکل‌گيري جهان هستي حذف و محو شد اما به طور کلي از بين نرفت؟
يک احتمال اين است که نيرو بر اثر گذشت زمان، محو مي‌شود. احتمال ديگر مي‌تواند اين باشد که نيرو در فضا تغيير مي‌کند و در نتيجه ممکن است از وراي دوربين تلسکوپهاي ما، همه چيز بسيار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اينگونه است، در نتيجه هر جسمي در آن منطقه، با سرعت در کهکشانها و ستاره‌هاي ديگر پخش و متلاشي مي‌شد و در نتيجه اصلاً هيچ ناظري نمي‌توانست حضور داشته باشد تا نيرو را اندازه بگيرد.
آنچه که ما نياز داريم، يک تئوري است که قدرت نيروي دافعه يا ضدجاذبه را به اندازه‌ي بخشي از قدرت همه‌ي نيروهاي موجود در طبيعت براي ما تعريف کند. متاسفانه به نظر نمي‌رسد که تئوريهاي موجود مثل تئوري فرارشته‌يي يا تئوري “ام”، اين ميزان خاص را مشخص کنند و مقدار کمي که باقي مي‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآميز خواهد بود. در نتيجه بايد دوباره به سوال يک رجوع کنيم!

3) چرا ما در سه بعد زندگي مي‌کنيم؟

آيا اينکه زمين ما سه بعد دارد، اتفاقي است يا بايد برايش دنبال يک تعبير عميقتر گشت؟ بعضي از تئوريسين‌ها معتقدند که فضاي به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقي از سه بعد تشکيل گشت و ممکن است قسمتهاي ديگري از جهان هستي وجود داشته باشند که ابعادشان متفاوت باشد.
مثلاً هيچ دليل منطقي نمي‌توان يافت براي پاسخ به اين سوال که چرا مثلاً جهان هستي فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پيش، ادوين آبوت اثري به نام “زمين مسطح” نوشت که در آن جهاني دوبعدي را تصوير کرد. جهاني که در آن اجسام و موجودات حيات خود را تنها بر روي “سطح” ادامه مي‌دادند. اما فيزيک جهان دوبعدي با فيزيک جهان ما بسيار متفاوت خواهد بود. براي مثال در فضاي دو بعدي، امواج به شفافيت انتشار در فضاي سه بعدي، پخش نمي‌شوند و باعث ايجاد انواع مشکلات در سيگنال‌رساني و انتقال اطلاعات مي‌گردند. و نيز از آنجايي که زندگي آگاهانه، به فرآيند انتقال درست و صحيح اطلاعات بستگي دارد، در نتيجه اين تفاوتها کافي خواهند بود براي اينکه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقي ناشناخته محدود نگاه دارند.
تصور کردن فراتر از سه بعد نيز مشکلات مختلفي به همراه خواهد داشت. در چنين حالتي، سيستمهاي نجومي و سياره‌يي غيرممکن مي‌شوند چرا که عکس قانون جاذبه يعني قانون قدرتهاي افزايشي به وجود خواهد آمد. در نتيجه به نظر مي‌رسد که جهان سه بعدي تنها جهاني است که وجود دارد و فيزيکدانها مي‌توانند درباره‌اش بنويسند. اما نکات ريزي وجود دارد که باعث مي‌شود اين فرضيه با شک و ترديد همراه باشد.
شايد فضا سه بعدي نيست و تنها اينگونه براي ما نشان داده مي‌شود. شايد فضا 9 يا 10 بعد دارد و حتي ابعاد بيشتر! برخي از تئوريهايي که قصد يکپارچه‌سازي نيروهاي طبيعت را دارند مانند فرضيه‌ي فرا-رشته‌يي، امکان وجود تعداد ابعاد بيشتري نسبت به آنچه که ما مي‌بينيم را رد نمي‌کنند.
دليلشان نيز اين است که بسياري از معادلاتي که براي توصيف وضعيت موجود به کار مي‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بيشتر ابعاد، نتايج بهتري مي‌دهند! در نتيجه نمي‌توان آن را کاملاً بي‌معني دانست. ابعاد اضافي فضا، سابقه‌ي حل بسياري از مشکلات و مسايل حل‌ناشدني فيزيک را دارند. براي مثال اينشتين براي توصيف کردن جاذبه، به يک بعد اضافي نياز داشت و آن، زمان بود. و تئودور کالوتزا نيز يک بعد به سه بعد اثبات شده اضافه کرد چرا که مي‌خواست نظريات جاذبه را با فرضيات ماکس‌ول در مورد الکترومغناطيس، همگون سازد.
مطمئناً ما نمي‌توانيم بعد چهارم را ببينيم اما اين هم احتمالاً يک دليل دارد. اين بعدهاي اضافه، مي‌توانند بسيار کوچک و فشرده شوند. يک لوله‌ي پليمري آب را از دور در نظر بگيريد. مانند يک خط دراز و معوج به نظر مي‌رسد. از يک بعد نزديکتر آن را نگاه کنيد. به شکل تيوب يا لوله ديده مي‌شود. اما آنچه که در حقيقت اين لوله را مي‌سازد، يک سطح دايره‌يي شکل کوچک است که دور محيط لوله چرخيده است. به طور مشابه، بعد چهارم نيز مي‌تواند چنين لوله‌يي باشد که دور فضاي سه‌بعدي مي‌چرخد اما آنقدر کوچک است که ديده نمي‌شود.
در نتيجه تصور کردن ابعاد بسيار زيادتري که اينگونه در فضا پنهان‌ شده‌اند، به راحتي ممکن است. اما متاسفانه نظريه‌ي فرا-رشته‌يي هنوز دقيقاً سه بعد گشوده‌شده را تاييد نمي‌کند در نتيجه براي تصور ما نسبت به جهان هستي هم تعريف درستي نمي‌توان ارايه داد.
اما براي تصور کردن يک بعد جديد، راههاي ديگري هم هست. فرض کنيد نيروهاي فيزيکي بتوانند نور و جسم را به يک صفحه‌ي سه‌بعدي مسطح يا ورقي‌شکل تقليل دهند و محدود کنند در حالي که به برخي پديده‌هاي ديگر فيزيکي اجازه مي‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساکن شدن سطوح دو بعدي به جاي اجسام سه‌بعدي در فضاهاي مشخص باعث مي‌شود تا هر جسم و پديده‌يي به شکل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما يک توپ کره‌يي شکل را به صورت دايره ببينيم! به طريق مشابه، ممکن است ادعا شود که ما در حال حاضر تنها تصويري سه بعدي از اجسام و مفاهيمي را مي‌بينيم که در واقع چهاربعدي هستند.
اما فضاي “سه لايه‌يي” ما مي‌تواند تنها در چهار بعد نيز محدود نشود. لايه‌هاي قابل کشف ديگري نيز مي‌توانند وجود داشته باشند که در فضاي چهاربعدي حضور دارند. اثبات اين فرضيه، انجام آزمايشهايي تازه را مي‌طلبد که وجود بعد چهارم را نيز به ما نشان دهد. اما اين نظريه وجود دارد که برخورد لايه‌هاي چندبعدي در مقياسهاي اين‌چنيني مي‌تواند به تکرار شدن “انفجار بزرگ” منجر گردد در نتيجه حضور ما بر روي کره‌ي زمين شايد اصلاً مويد همين مطلب باشد که فضا واقعاً سه‌بعدي نيست!

4) آيا سفر در زمان امکانپذير است؟

شايد سوال يک نيز بازگويي همين سوال باشد. ماهيت جسم و جاذبه‌ي کوانتومي را فراموش کنيد. شايد اين سوال را هر کسي دوست دارد که پاسخ دهد. سفر در زمان به يک موضوع علمي – تخيلي مورد علاقه و جذاب براي مردم تبديل شد پس از اينکه اچ.جي. ولز، رمان نوگرايانه و جالب خود با نام “ماشين زمان” را نوشت. اما هرآنچه که اينجا مطرح شده، لزوماً علمي – تخيلي نيست. براي مثال سفر در زمان به سوي آينده، يک واقعيت علمي پذيرفته شده است. تئوري نسبيت اينشتين تاييد مي‌کند که يک جسم ناظر و مشاهده‌گر در برابر زمين، مي‌تواند به سمت آينده‌ي زمين جهش کند. اين تاثير را ساعتهاي اتمي ثابت کرده‌اند.
اما اينگونه درگير شدن با تار و پودهاي زمان، به سرعتي مشابه سرعت نور نياز دارد که شايد در تئوري قابل اثبات و ممکن باشد اما به يک شاهکار بزرگ مهندسي نياز دارد، حتي اگر به بودجه و هزينه‌هايش فکر نکنيم. اما سفر در زمان به سمت عقب، مشکلات بزرگتري خواهد داشت. نسبيت، اين فرضيه را تاييد نمي‌کند که يک جسم ناظر بتواند در دو بعد زمان-مکان سفر کند و به عقب هم برگردد. اما در همه‌ي داستانها و سناريوها، چنين شرايط خارق‌العاده‌يي نيز در نظر گرفته شده است.
يکي از راههاي سفر به عقب در زمان، استفاده از يک “لانه‌ي مار” فضايي خواهد بود. تئوريسين‌ها معتقدند چنين تونل يا دروازه‌ي ستاره‌يي که دو نقطه را در ابعاد زمان – مکان به يکديگر متصل کند، وجود دارد. اگر يکي‌شان را پيدا کنيد و داخلش بپريد، چند لحظه‌ي بعد از نقطه‌يي ديگر در جهان هستي سردر خواهيد آورد. آنها معتقدند اگر چنين چاله‌يي وجود داشته باشد، مي‌توان آن را با ماشين زمان نيز مطابق و هماهنگ کرد. مي‌توانيد از طريق آن سفر کنيد و نه تنها از يک مکان ديگر سر دربياوريد، که وارد يک زمان ديگر نيز بشويد. اين “زمان” مي‌تواند در گذشته يا آينده باشد.
اگر امکان سفر به گذشته وجود داشته باشد، انواع پارادوکس‌ها و تضادها نيز اتفاق خواهند افتاد. مانند معماي يک مسافر زمان که به سالهاي گذشته مي‌رود و مادرش را وقتي يک کودک است، به قتل مي‌رساند. از اين تضادها مي‌توان گريخت اگر اصرار بورزيم و بدانيم که هيچ چيز نمي‌تواند قانون علت و معلول و کنش و واکنش را از بين ببرد. اما سفري دوطرفه در مسير زمان، هنوز پيچيده و غيرقابل هضم است.
براي بسياري از فيزيکدانها، اين مساله بسيار غيرعقلاني است. استفان هاوکينگز نظريه‌ي “تخمين محافظت از تسلسل وقايع” را مطرح مي‌کند و معتقد است که يک نيرو يا عامل خاص باعث مي‌شود تا اجسام فيزيکي يا نيروها نتوانند به گذشته برگردند. اين مساله شايد به دليل موانع و سدهاي فيزيکي اساسي بر سر راه ساخت ماشين زمان اتفاق مي‌افتد. براي مثال انرژي خلاء کوانتومي در صورتي که هيچ محدوديتي براي ورود به حفره‌هاي ماري فضا نداشته باشد، طغيان خواهند کرد و دفع خواهند شد.
اين مساله همچنان لاينحل باقي مانده اما موضوعي است که بسياري از مردم، وقت و تلاش خود را صرف آن مي‌کنند. همانطور که هاوکينگز اشاره کرده، صرف هزينه براي تحقيق در مورد سفر به زمان بسيار سخت است. در نتيجه به نظر مي‌رسد برهان يا تکذيبيه‌يي براي حل اين مساله، خود به مشکلات عمومي ديگر منجر شود. مانند طرح يک نظريه‌ي رام‌شدني و قابل دسترسي در مورد جاذبه‌ي کوانتومي.

5) آيا ما در يک صافي کهکشاني زندگي مي‌کنيم؟

سياهچاله‌هاي آشناي کهکشاني همچنان مي‌توانند باعث ايجاد بهت و حيرت براي فيزيکدانهاي تئوريست شوند. يک سياهچاله‌ي فضايي مي‌تواند زماني که يک ستاره‌ي بزرگ آتش مي‌گيرد و محو مي‌شود، تشکيل گردد. هسته‌ي آن بر اثر جاذبه‌ي دروني فراوان، به دو نيم تقسيم مي‌شود. اگر جسم به لحاظ شکلي، کروي باشد، آنگاه همه‌ي مواد تجزيه‌شده از ريشه با نسبتهاي مساوي به سمت مرکز هندسي هسته، ريزش مي‌کنند در نتيجه مقدار ميدان چگالنده و ميدان جاذبه به بي‌نهايت ميل خواهد کرد. تا زماني که جاذبه، خود را به عنوان تاروپودي از هندسه‌ي مکان – زمان معرفي مي‌کند، ميزان خميدگي و پيچش اين دو بعد يعني زمان و مکان، به بي‌نهايت ميل خواهد کرد و براي زمان – مکان يا هر دوي آنها، يک خط مرز و محدوده خواهد ساخت. رياضيدانها، اين پديده را تکين يا فرديت مي‌نامند.
هيچ کس نمي‌داند که از اين فرديت‌ها، چه چيزي حاصل مي‌شود. آيا فضا-زمان، همانجا به پايان خواهد رسيد يا اين فرديتها به از کارافتادگي نظريات ما منجر مي‌شوند؟ اگر زمان – مکان مرز و حدودي داشته باشد، آنگاه پيش‌بيني کردن حاصل آن نيز غيرممکن خواهد بود. از آنجايي که پيش بيني و فلسفه‌ي جبر و تقدير، پايه‌ي همه‌ي تصاوير علمي و منطقي از جهان حاضر را تشکيل مي‌دهد، فرديتها مي‌توانند پا را از مرزهايي فراتر بگذارند که علم نمي‌تواند.
وقتي يک سياهچاله‌ي فضايي، حاصل يک تفرد را در بربگيرد، آن ديگر پوشيده و مستور مي‌شود و ديگر تهديدآميز نيست. در 1967، راجر پنروز، فرضيه‌ي “سانسور فضايي” را مطرح کرد. در اين فرضيه، اعتقاد بر اين بود که همه‌ي تفردهاي ايجادشده بر اساس کاهش جاذبه، قاعدتاً توسط سياهچاله‌هاي فضايي پوشيده مي‌شوند و در نتيجه براي ما غيرقابل مشاهده هستند. راه چاره نيز غيرقابل دسترسي بود يعني وجود تفردهاي ناپوشيده که مي‌توانند باعث اتفاقاتي بدون توجيه و دليل منطقي و عقلاني شوند.
سپس چند سال بعد، استفان هاوکينگز، يک پيچيدگي ديگر در مورد اين مساله را نيز مطرح کرد. او متوجه شد که سياهچاله‌ها، امواج گرمايي از خود منتشر مي‌کنند و به آرامي تجزيه مي‌شوند. تئوريسين‌هاي فيزيکي، آنچه که ممکن بود در پايان اتفاق بيفتد را اينگونه تصور کردند: آيا اين تبخير و تبديل در نهايت، تفردهاي موجود در دل سياهچاله‌ها را نمايان و بي‌پرده خواهد کرد؟
اين مساله در مباحث مربوط به تئوري اطلاعات نيز به شکلي ديگر مطرح شد. وقتي ستاره‌يي از يک سياهچاله برمي‌خيزد، محتواي اطلاعات جزيي ستاره (مانند تعداد اجزا و ذره‌هايي که از آن تشکيل شده است و از هر نوع ذره و قسمت، چند تکه عضو در ستاره به کار رفته) براي يک ناظر بيروني، غيرقابل مشاهده خواهد بود.
در نتيجه زماني که يک سياهچاله‌ي فضايي از بين مي‌رود، آيا اطلاعات بر اثر نوعي از تابش که هاوکينگز مطرح کرد، دوباره برمي‌گردند؟ اين سياهچاله‌ها به نظر مي‌رسد به وضوح در همه‌جاي جهان هستي وجود دارند و حاضر هستند. اگر پيچ‌ و تابهاي موجود در حفره‌هاي ماري (حفره‌هاي تکيني) باعث آشکار شدن يک چاله‌ي جديد در بعد فضا – زمان مي‌شوند، پس مي‌توان نتيجه گرفت که جهان هستي مثل يک کف‌گير يا صافي فضايي در حال نشست کردن است؟ اگر اينگونه است، پس محتوياتش به کجا مي‌روند؟

6) جهان هستي از چه چيز ساخته شده است؟

دريغ و افسوس که اين سردرگمي همچنان ادامه دارد. فيزيکدانها دقيقاً نمي‌دانند و مطمئن نيستند که آنجا چه چيزهايي هست. در نجوم اينگونه مطرح مي‌شود که آنچه شما مي‌بينيد، دقيقاً آنچه نيست که وجود دارد. ستاره‌ها، سياره‌ها و توده‌هاي غبار موجود در فضا از اتم‌هاي معمولي تشکيل شده‌اند. اما براي هر گرم از اجرام معمولي در جهان هستي، چندين گرم اجرام ناديده و ناشناخته وجود دارد.
ما اين را از نوع حرکت ستاره‌ها مي‌دانيم. کهکشان راه شيري بيش از حد تند مي‌چرخد و اين براي نيروي جاذبه ايجاد مشکل مي‌کند که همه‌ي اجسام و اجرام قابل مشاهده‌ي بر روي آن را نگاه دارد. ستاره‌هاي اطراف نيز اگر مقدار زيادي از اجرام و اجسام فضايي در اطرافشان در حال کشيده شدن نبودند، حتماً سقوط مي‌کردند. کهکشانهاي ديگر نيز همين‌گونه اند. حجم زيادي از مواد و اجرام ناديده و ناشناس در بين کهکشانها وجود دارند که آنها را به دسته‌هاي در حال جنب و جوش و آسياب کردن تبديل مي‌کنند.
اگر جهان هستي را يک کل در نظر بگيريم، آنگونه که گسترش پيدا مي‌کند و پس‌زمينه‌ي کهکشاني در حال ساطع کردن امواج گرمازا (پس‌فروزشهاي در حال محو شدن پس از انفجار بزرگ) يعني همه‌ي اجزاي ظاهري و قابل رويت جهان هستي، به وجود يک اصل فراگير و نافذ اشاره مي‌کنند، يعني جهان پنهان هستي.
تئوريهاي اين‌چنيني در مورد ماهيت ماده يا “جرم تاريک” باز هم وجود دارند. از دسته‌هاي بزرگ سياهچاله‌هاي فضايي گرفته تا ذرات ريز تجزيه شده‌ بر اثر انفجار بزرگ. اساساً در اين مورد، سه ايده‌ي اصلي وجود دارد. نخستين ايده، نظريه‌ي “انرژي تاريک” است که مانند اجرام محو و پنهان درون فضا به شکل يکسان و يکنواخت پراکنده شده‌اند، رفتار مي‌کند. مشاهدات به ما نشان مي‌دهد که اين اجرام مي‌توانند بيش از دو سوم کل مواد جهان هستي را تشکيل دهند. نظريه‌ي دوم، نظريه‌ي “اشياي نوراني فشرده و حجيم” معروف به MACHO است. اشيايي مانند کوتوله‌هاي قهوه‌يي فضايي! فضانوردان، برخي از آنها را کشف کرده‌اند اما براي تشکيل دادن باقي‌مانده‌ي جهان هستي، اين اشيا بسيار ناچيز هستند.
در نهايت، اجزا و ذرات ريز زيراتمي مانند نوترونها را داريم. اين اجرام روان و سيال به سختي با ديگر اجرام و مواد تعامل مي‌کنند و بسيار گنگ و نامعلوم به نظر مي‌رسد که آيا آنها به کره‌ي زمين هم وارد مي‌شوند يا نه. تعداد بسيار زيادي از آنها وجود دارند که شايد هر گروه يک ميليارد نوتروني از آنها، فقط به اندازه‌ي يک نوترون در برابر تمام مقادير موجود در گيتي به حساب بيايد اما احتمالاً اين ذرات جرم بسيار کمي دارند و بخش کوچک و ناچيزي از مواد و اجرام موجود در جهان را تشکيل مي‌دهند.
تئوريسين‌ها معتقد به وجود نوع ديگري از ماده‌هاي پرنفوذ هستند که جرم قابل توجه و فراواني دارند و به عنوان WIMP يا “ذرات حجيم کم‌تعامل” شناخته مي‌شوند و آزمايشها براي به دست آوردن و جمع‌آوري آنها در حال انجام است.
ايده‌هاي عجيب و هيجان‌انگيز ديگري مانند مواد و اجرام پنهان شده در بعد چهارم يا وجود يک جهان ديگر در سايه‌ي کهکشهانهاي شناخته شده نيز مطرح شده‌اند. شايد ماهيت جهان تاريک، مرکبي از بسياري چيزها باشد که بسياري از آنها هنوز هم ناشناخته‌اند. آنچه که واضح و مبرهن است اينکه به نظر مي‌رسد اتمهاي معمولي و رايجي که ما و کره‌ي زمين از آنها ساخته شده‌ايم، تنها بخش کوچکي از کل جرم و ماده‌ي موجود در جهان هستي را شامل مي‌شود که بخش عمده‌ي آن را ناشناخته‌ها تشکيل مي‌دهند.

7) اين سوالهاي من از کجا مي‌آيند؟

هوشمندي و آگاهي انسانها از کجا مي‌آيد؟ چرا برخي الگوها و صفحات سلولي الکتريکي مانند صفحات سلولي در مغز، داراي احساس و انديشه هستند در حالي که برخي ديگر از اين صفحات مانند سلولهاي سراسري در دستگاه گوارش يا دستگاه تنفسي احتمالاً چنين احساساتي را ندارند؟ يا از سوي ديگر، چگونه مي‌شود که مفاهيم انتزاعي و غيرجسماني مانند تفکرات يا آرزوها مي‌توانند الکترونها و يون‌ها را به سمت مغز حرکت دهند و دستگاه حرکت فيزيکي بدن را تحريک نمايند؟
يا آيا اين سوالات فقط مغلطه‌ي بي‌معنا و بي‌مورد مفاهيم هستند؟ آيا فيزيکدانها اين سوالات را به راحتي پاسخ مي‌دهند؟ عده‌يي فکر مي‌کنند که اين سوالها براي فيزيکدانها، به آساني پاسخ داده مي‌شوند. ارتباط دادن جهان مادي و جهان معنوي، چيزي است که اکثر فيزيکدانها از آن اجتناب و دوري مي‌کنند. اما اگر فيزيک مدعي باشد که يک علم جهان‌شمول و عمومي است، مي‌توان نتيجه‌گيري کرد که آگاهي و معرفت علمي، تعريفي عام و تلفيقي از هر دوي اين مفاهيم است.
مکانيک کوانتومي به عنوان يک کليد در اين زمينه شناخته شده است. بيشتر به اين دليل که ناظر بيروني، نقشي اساسي در تعريف و تعبير سيستمهاي کوانتومي بازي مي‌کند. اما هنوز راه زيادي مانده تا اين موضوع روشن شود که تاثيرات کوانتومي مي‌تواند به کل دستگاه و مجموعه‌ي نورونها و سلولهاي عصبي برسد يا نه.
شايد کليد رسيدن به پاسخ، رجوع کردن به تعريف زندگي است. هيچ کس نمي‌داند که دقيقاً چگونه، کجا و چه زماني، حيات شروع شد. شايد تلفيقي از مواد شيميايي بي‌جان، در ابتدا منجر به تشکيل شدن بدن يک موجود زنده شد. به نظر نمي‌رسد که اين اتفاق به شکل آني و لحظه‌يي و در يک مرحله افتاده باشد و بي‌هيچ گفت‌وگويي، مي‌توان ادعا کرد که يک فرآيند فيزيکي پيچيده و طولاني طي شده اما هنوز مشخص نيست که اين سير تکامل حيات، از مشکلات و مسايلي است که بايد در حوزه‌ي فيزيک بررسي شود يا نه.
گاهي اوقات ادعا مي‌شود که زندگي بر پايه‌ي قانونهاي فيزيکي نوشته شده است. البته اين مساله درست است که اگر اين قوانين اندکي متفاوت بودند، زندگي به طور کلي دگرگون مي‌شد اما هيچ چيزي در اين قانونهاي شناخته شده وجود ندارد که جسم يا مفهومي را به ساماندهي در زندگي مجبور کند. اگر قانون حيات نيز در طبيعت وجود داشته باشد، نمي‌توان در لابه‌لاي قانونهاي فيزيکي آن را يافت که خاستگاهش، نظرياتي چون تئوري اطلاعات و… است. علاوه بر اينها، يک سلول زنده، نوعي از ماده‌ي ناشناخته و جادويي نيست که يک سيستم و نظام بسيار پيچيده‌ي پردازش و تکرار اطلاعات است.
قوانين حاکم بر تئوري اطلاعات يا تئوري پيچيدگي، همچنان مورد استفاده هستند. در سطح مشابه و از سوي ديگر، همانطور که اروين شرودينگر در دهه‌ي 1920 ادعا کرده بود، مکانيک کوانتومي نيز نقش مهمي در تاريخچه‌ي حيات بازي مي‌کند.
هرچند که قوانين مربوط به پردازش کوانتومي اطلاعات، به شکل قابل ملاحظه‌يي با سيستمهاي کلاسيک بيولوژيک تفاوت دارند اما مي‌توانند کليدي براي حل اين مشکلات و پاسخ به اين سوالها باشند
/س