نظریه همه چیز (قسمت آخر)

۶ فصل، ۱۲۰ قسمت، یک نظریه همه چیز

حامیان:

• ایرانیکارت (اینستاگرام)
• ویپاد، ترابانک پاسارگاد (اینستاگرام)

منبع: کتاب معادله خدا

نظریه ریسمان:‌ یک تئوری همه چیز

درک انسان از جهان در طول زمان به‌طور چشمگیری تکامل یافته است، که ناشی از کنجکاوی و تمایل به فهم دنیای اطراف بوده است. تمدن‌های اولیه، مانند یونانیان باستان، تلاش کردند تا جهان را از طریق فلسفه و مشاهده توضیح دهند. آن‌ها باور داشتند که جهان از چهار عنصر اساسی تشکیل شده است: زمین، هوا، آب و آتش. اما توضیحات آن‌ها اغلب فاقد پایه‌ی تجربی قوی بود.

فیزیک کلاسیک

این وضعیت با وقوع انقلاب علمی و ظهور متفکرانی چون آیزاک نیوتون تغییر کرد. نیوتون با ترکیب مشاهده و تحلیل ریاضی دقیق، قوانین حرکت و گرانش را فرمول‌بندی کرد که به‌طور دقیق رفتار اجسام روی زمین و در آسمان را توضیح می‌داد. کار او تفکر علمی را متحول کرد و زمینه‌ساز پیشرفت‌های بعدی شد.

یکی از این پیشرفت‌ها در قرن‌های بعد با نظریه‌ی الکترومغناطیس جیمز کلرک ماکسول رقم خورد. معادلات ماکسول نیروهای ظاهراً جداگانه‌ی الکتریسیته و مغناطیس را به‌عنوان جنبه‌های مختلف یک پدیده‌ی واحد معرفی کرد. این کشف، نه‌تنها درک ما از جهان را پیش برد، بلکه راه را برای شگفتی‌های فناورانه‌ای مانند روشنایی الکتریکی و ارتباطات رادیویی هموار ساخت.

فیزیک مدرن

آلبرت اینشتین در اوایل قرن بیستم با نظریه‌های نسبیت خاص و عام، درک ما از کیهان را بیشتر دگرگون کرد. نسبیت خاص نشان داد که زمان و فضا مطلق نیستند و به چارچوب مرجع ناظر وابسته‌اند. نسبیت عام نیز مفهوم گرانش را به‌عنوان انحنای فضازمان توضیح داد. ایده‌های اینشتین بسیاری از باورهای پیشین درباره‌ی ماهیت واقعیت را به چالش کشید و افق‌های جدیدی برای پژوهش‌های علمی گشود.

در همین زمان، انقلابی دیگر در دنیای بسیار کوچک در حال وقوع بود: مکانیک کوانتوم. فیزیکدانان پیشگامی مانند ماکس پلانک و نیلز بور دریافتند که انرژی به‌صورت بسته‌های گسسته به نام کوانتوم وجود دارد. این کشف، درک جدیدی از رفتار ماده و انرژی در سطح اتمی و زیراتمی به‌وجود آورد.

مکانیک کوانتوم همچنین منجر به بحث‌های فلسفی عمیقی درباره‌ی ماهیت واقعیت شد. تفسیر کپنهاگ، که توسط بور و ورنر هایزنبرگ پشتیبانی می‌شد، استدلال می‌کرد که ذرات کوانتومی تا زمانی که اندازه‌گیری نشوند، ویژگی‌های مشخصی ندارند. این تفسیر، مفهوم دوگانگی موج-ذره را معرفی کرد که نشان می‌داد موجودات کوانتومی می‌توانند هم‌زمان رفتاری شبیه به موج و ذره از خود نشان دهند.

اینشتین با ماهیت احتمالاتی مکانیک کوانتوم مخالفت کرد و جمله‌ی معروف “خدا تاس نمی‌اندازد” را بیان کرد. با وجود تردیدهای او، مکانیک کوانتوم به نظریه‌ای بسیار موفق تبدیل شد و پیش‌بینی‌های دقیقی درباره‌ی طیف گسترده‌ای از پدیده‌ها ارائه داد.

نظریه ریسمان

جست‌وجوی نظریه‌ای که نظریه‌های ناسازگار نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را متحد کند، منجر به توسعه‌ی نظریه‌ی ریسمان شد. این نظریه بیان می‌کند که واحدهای بنیادی جهان، ذرات نقطه‌ای نیستند، بلکه رشته‌های بسیار کوچکی هستند که در حال ارتعاش‌اند. ارتعاشات مختلف این رشته‌ها به ذرات و نیروهای مختلفی که در طبیعت مشاهده می‌کنیم، شکل می‌دهند.

یکی از جنبه‌های جالب نظریه‌ی ریسمان این است که وجود ابعاد فضایی اضافی را فرض می‌کند، فراتر از سه بعدی که ما تجربه می‌کنیم. این ابعاد اضافی در مقیاس‌های بسیار کوچک پیچیده شده‌اند و به همین دلیل در زندگی روزمره غیرقابل مشاهده‌اند.

هرچند نظریه‌ی ریسمان پتانسیل بزرگی برای تبدیل شدن به نظریه همه چیز دارد، اما همچنان تئوری بسیار فرضی است. تأیید تجربی آن به‌دلیل انرژی‌های بسیار بالایی که برای بررسی مقیاس‌های کوچک مورد نیاز است، چالش‌برانگیز است.

قسمت‌های مرتبط:

مجموعه بیگ‌بنگ (قسمت اول – دوم – سوم)

خودکشی کوانتومی

دنباله‌دار هالی

مجموعه نیرو‌های بنیادی (قسمت اول – دوم – سوم)

دانشمند و سیاه‌چاله‌اش

پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله

جهان‌های موازی

مجموعه AC/DC (قسمت اول – دوم – سوم)

پایان همه‌چیز

جیمزوب

مادره تاریک

انرژی تاریک

خودآگاهی کوانتومی

مجموعه جنگ‌های کوانتومی (قسمت اول – دوم – سوم)

مغز بولتزمان