متن زير خلاصه مقاله پروفسور« سر مارتين ريس » يکی از پيشگامان کيهان شناسی در جهان است. وی استاد تحقيقات انجمن سلطنتی در دانشگاه کمبريج و دارای عنوان اخترشناس سلطنتی است. در عين حال وی عضو انجمن سلطنتی، آکادمی ملی علوم ايالات متحده و آکادمی علوم روسيه است. وی ضمن مشارکت با چندين همکار بين المللی ايده های بسيار مهمی در مورد سياهچاله ها، تشکيل کهکشان ها و اخترفيزيک انرژی بالا داشته است.

شش عدد بر کل جهان حاکم است که از زمان انفجار بزرگ شکل گرفته اند. اگر هر کدام از اين اعداد با مقدار فعلی آن کمی فرق داشت، هيچ ستاره، سياره يا انسانی در جهان وجود نداشت. قوانين رياضی عامل تحکيم ساختار جهان است. اين قاعده فقط شامل اتم ها نمی شود، بلکه کهکشان ها، ستاره ها و انسان ها را نيز در برمی گيرد. خواص اتم ها ـ از جمله اندازه و جرمشان، انواع مختلفی که از آنها وجود دارد و نيروهايی که آنها را به يکديگر متصل می کند ـ عامل تعيين کننده ماهيت شيميايی جهانی است که در آن به سر می بريم.

تعداد بسيار اتم ها به نيروها و ذرات داخل آنها بستگی دارد. اجرامی را که اخترشناسان مورد بررسی قرار می دهند ـ سيارات، ستارگان و کهکشان ها ـ توسط نيروی گرانش کنترل می شوند. و همه اين موارد در جهان در حال گسترشی روی می دهد که خواصش در لحظه انفجار بزرگ اوليه در آن تثبيت شده است. علم با تشخيص نظم و الگوهای موجود در طبيعت پيشرفت می کند، بنابراين پديده های هر چه بيشتری را می توان در دسته ها و قوانين عام گنجاند. نظريه پردازان در تلاشند اساس قوانين فيزيکی را در مجموعه های منظمی از روابط و چند عدد خلاصه کنند. هنوز هم تا پايان کار راه زيادی باقيمانده است، اما پيشرفت های به دست آمده نيز چشمگيرند.

در آغاز قرن بيست و يکم، شش عدد معرفی شدند که به نظر می رسد از اهميت فوق العاده ای برخوردارند. دو تا از اين اعداد به نيروهای اساسی مربوط می شوند؛ دو تای ديگر اندازه و «ساختار» نهايی جهان ما را تثبيت می کند و بيانگر آن هستند که آيا جهان برای هميشه امتداد می يابد يا خير؛ و دو عدد باقيمانده بيانگر خواص خود فضا هستند.

اين شش عدد با يکديگر« نسخه»ای را برای جهان تشکيل می دهند. گذشته از اين جهان نسبت به مقدار اين شش عدد بسيار حساس است: اگر يکی از اين اعداد تنظيم نشده باشد، آن وقت نه ستاره ای در جهان وجود می داشت و نه حياتی.

آيا تنظيم اين اعداد از يک حقيقت فاقد قدرت تعقل يا يک تصادف ناشی شده است يا بيانگر مشيت خالقی مهربان است؟ به نظر من هيچ کدام از آنها. ممکن است بی نهايت جهان ديگر وجود داشته باشد که اعدادشان متفاوت باشند. بسياری از اين جهان ها ممکن است عقيم يا مرده زاد باشند. ما فقط در جهانی می توانيم به وجود آييم که ترکيب «صحيحي» از اجزا باشد (و به همين دليل است که اکنون خود را در اين جهان می يابيم) درک اين حقيقت چشم انداز نو و بنيادينی را در مورد جهان ما، جايگاه ما در اين جهان و ماهيت قوانين فيزيکی پيش روی ما می گشايد.

اين نکته بسيار حيرت انگيز است که در جهان در حال گسترشی که نقطه آغازينش آن چنان «ساده» است که فقط به وسيله چند عدد مشخص می شود، می تواند (اگر اين اعداد به طور دقيق تنظيم شده باشند) به جهانی با ساختار بسيار دقيق و پيچيده، همچون جهان ما بدل شود. شايد ارتباطی بين اين اعداد وجود داشته باشد. اما با اين همه ما امروزه نمی توانيم مقدار ساير اعداد را با دانستن فقط يکی از آنها تعيين کنيم. فعلاً هيچ کدام از ما نمی دانيم که آيا روزی تئوری ای با نام «تئوری نهايي» ( Theory of everything ) به وجود می آيد که بتواند رابطه ای ارائه دهد که تمام اين اعداد را به هم مربوط کند، يا آنها را به نوعی با هم گرد آورد. من روی اين شش عدد تاکيد کرده ام، به خاطر اينکه هر کدام از اين اعداد به تنهايی، نقش بسيار مهم و حياتی را در جهان ما ايفا می کند، و با همديگر تعيين کننده نحوه تکامل جهان و استعدادهای ذاتی آن است. از اين گذشته، سه تا از اين اعداد (که به جهان در مقياس بزرگ وابسته است) به تازگی با دقت زياد اندازه گيری شده است.

سر برآوردن حيات انسان در سياره زمين حدود ۵/۴ 5.6 ميليارد سال به درازا کشيده است. حتی پيش از آنکه خورشيد ما و سيارات گرداگرد آن تشکيل شوند، ستاره های قديمی تر، هيدروژن را به کربن، اکسيژن و ديگر اتم های جدول تناوبی تبديل می کردند. اين فرآيند حدود ده ميليارد سال به درازا کشيده است. اندازه جهان قابل مشاهده تقريباً برابر فاصله ای است که نور بعد از انفجار بزرگ پيموده است بنابراين اين جهان قابل مشاهده کنونی بايد بيش از ۱۰ ميليارد سال نوری وسعت داشته باشد.

بسياری از مناقاشات پردامنه و طولانی مباحث کيهان شناختی امروزه ديگر پايان يافته، و در مورد بسياری از مواردی که پيش از اين موضوع بحث بودند، ديگر مناظره ای صورت نمی گيرد. بسياری از ما در اغلب موارد طرز فکرمان را تغيير داده ايم، يا حداقل خودم اين کار را کرده ام. امروزه ديگر ايده های کيهان شناسی از تئوری های مربوط به زمين خودمان آسيب پذيرتر و ناپايدارتر نيستند.

زمين شناسان به اين نتيجه رسيده اند که قاره های اين سياره در حال حرکت تدريجی هستند که سرعت حرکتشان تقريباً برابر سرعت رشد ناخن هاست، ديگر آنکه اروپا و آمريکای شمالی در ۲۰۰ ميليون سال قبل به يکديگر متصل بودند. ايده شان را می پذيريم، هر چند که درک چنين گستره زمانی وسيعی بسيار مشکل است. در عين حال، حداقل خطوط کلی نحوه شکل گيری و تکامل زيست کره و بر آمدن انسان ها را باور داريم.

امروزه بسياری از دستاوردهای کيهان شناختی به وسيله داده های معتبری تاييد و تثبيت شده است. پذيرش بسياری از دلايل تجربی مويد انفجار بزرگ که ده تا پانزده ميليارد سال پيش به وقوع پيوسته، آن چنان اجتناب ناپذير است که شواهد ارائه شده توسط زمين شناسان برای پذيرش تاريخچه سياره مان، زمين، اين تغيير موضع بسيار حيرت انگيز است:

اينشتين در يکی از مشهورترين کلمات قصار خود می گويد: «غيرقابل درک ترين چيز در مورد جهان، قابل درک بودن آن است. » وی در اين عبارت بر شگفتی خود در مورد قوانين فيزيک که ذهن ما نسبتاً با آنها خو گرفته و تا حدودی با آنها آشناست تاکيد می کند، قوانينی که نه فقط در روی زمين بلکه در دوردست ترين کهکشان ها هم مصداق دارد. نيوتن به ما آموخت همان نيرويی که سيب را به سمت زمين می کشد، ماه و سيارات را در مدار خود به گردش در می آورد. هم اکنون می دانيم همين نيروست که عامل تشکيل کهکشان ها است و همين نيروست که باعث می شود ستاره ها به سياهچاله تبديل شوند. شايد هم روزی همين نيرو است باعث رمبش ( Collapse ) کهکشان آندرومدای بالای سر ما شود.

اتم های موجود در دوردست ترين کهکشان ها با اتم هايی که ما در آزمايشگاه ها با آنها مواجه می شويم يکسان است. به نظر می رسد تمام اجزای جهان به شيوه يکسانی تکامل می يابند، همان طور که در آغاز هم منشا مشترکی داشتند. اگر اين وحدت رويه وجود نداشت کيهان شناسی هيچ دستاوردی برای ما نداشت يا شايد هم هيچ گاه به وجود نمی آمد. پيشرفت هايی که اخيراً صورت گرفته است هر چه بيشتر توجه ما را به اسرار نوظهوری در مورد جهان، قوانين حاکم بر آن و حتی سرنوشت نهايی آن جلب می کند. اين پرسش ها به کسر بسيار کوچکی از اولين ثانيه پس از انفجار بزرگ اشاره دارد، زمانی که شرايط آنچنان حادی حاکم بود که دانش فعلی فيزيک ما از درک جزئيات آن ناتوان است و درست در همين لحظه است که ماهيت زمان، تعداد ابعاد و منشاء ماده باعث سرگشتگی ما می شود.

در لحظه آغازين تشکيل جهان همه چيز چنان فشرده و شديداً چگال است که مسائل مربوط به کيهان و دنيای خرد يکی می شوند. فضا را نمی توان به طور مشخص و دقيقی تقسيم کرد. جزئيات مربوط به اين مسئله هنوز هم مثل معمايی برای ما بی جواب مانده است، اما بعضی از فيزيکدانان گمان می برند، اجزای ريزی به عنوان واحدهای فضا وجود دارند که اندازه آنها در مقياس ده بتوان 33- سانتی متر است.

اين عدد ده به توان بيست مرتبه کوچک تر از هسته اتم است: اين عدد چنان کوچک است که تصور آن هم مشکل است، برای آشنايی بيشتربا ذهن می توان گفت اگر هسته اتم آنچنان بزرگ شود که وسعتی برابر يک شهر بزرگ را داشته باشد آن وقت واحد فضا برابر هسته يک اتم خواهد بود. در اين صورت با مسئله جديدی مواجه می شويم، حتی اگر چنين ساختارهای ريزی وجود داشته باشد، ماهيت آنها بايد ورای درک ما از فضا و زمان باشد.

آيا مناطقی وجود دارد که نور آنها پس از گذشت ده ميليون سال يا از زمان انفجار بزرگ هنوز هم فرصت کافی نداشته است که به ما برسد؟ متأسفانه در مورد اين مسئله جواب روشن و قاطعی وجود ندارد. با اين همه از لحاظ نظری هيچ محدوديتی در مورد گستره جهان ما (در فضا و نسبت به زمان های آينده) و در مورد اينکه چه چيزی ممکن است در آينده های دور به چشم ما برسد، وجود ندارد. در حقيقت جهان را می توان بسيار گسترش داد. ميزان گسترش آن به چند ميليون سال دورتر از حوزه قابل رويت توسط ما محدود نمی شود بلکه می توان آن را به ميزان ده به توان چند ميليون سال هم گسترش داد.

اما اين هم تمامی ماجرا نيست. ممکن است، جهان ما حتی اگر گسترش يافته و دورتر از افق ديد فعلی ما قرار گيرد، خود عضوی از يک مجموعه بزرگ تر و نامحدود باشد. مفهوم « multivers » در مقابل « universe » ، نتيجه توسعه طبيعی تئوری های کيهان شناسی موجود است. اين تئوری ها دارای اعتبارند، زيرا می توانند پديده هايی را که مشاهده می کنيم تفسير کنند. قوانين فيزيکی و هندسه ممکن است در جهان های ديگر متفاوت باشد. چيزی که جهان ما را از ساير جهان ها متمايز می کند ممکن است همين شش عدد باشد.

1- عدد کيهانی امگا نشان دهنده مقدار ماده ـ کهکشان ها، گازهای پراکنده و «ماده تاريک» ـ در جهان ماست. امگا اهميت نسبی گرانش و انرژی انبساط در جهان را به ما ارائه می دهد جهانی که امگای آن بسيار بزرگ است، بايستی مدت ها پيش از اين درهم فرورفته باشد، و در جهانی که امگای آن بسيار کوچک است، هيچ کهکشانی تشکيل نمی شود. تئوری تورم انفجار بزرگ می گويد، امگا بايد يک باشد؛ هر چند اخترشناسان درصددند مقدار دقيق آن را اندازه بگيرند.

2- اپسيلون بيانگر آن است که هسته های اتمی با چه شدتی به يکديگر متصل شده اند و چگونه تمامی اتم های موجود در زمين شکل گرفته اند. مقدار اپسيلون انرژی ساطع شده از خورشيد را کنترل می کند و از آن حساس تر اينکه، چگونه ستارگان، هيدروژن را به تمامی اتم های جدول تناوبی تبديل می کنند، به دليل فرآيندهايی که در ستارگان روی می دهد، کربن و اکسيژن عناصر مهمی محسوب می شوند ولی طلا و اورانيوم کمياب هستند. اگر مقدار اپسيلون 006/ يا 008/ بود ما وجود نداشتيم. عدد کيهانی e توليد عناصری را که باعث ايجاد حيات می شوند ـ کربن، اکسيژن، آهن و... يا ساير انواع که باعث ايجاد جهانی عقيم می شود را کنترل می کند.

3- اولين عدد مهم تعداد ابعاد فضا است. ما در جهانی سه بعدی زندگی می کنيم. اگر D برابر دو يا چهار بود امکان تشکيل حيات وجود نداشت. البته زمان را می توان بعد چهارم فرض کرد، اما بايد در نظر داشت بعد چهارم از لحاظ ماهيت با ساير ابعاد تفاوت اساسی دارد چرا که اين بعد همانند تيری رو به جلو است، ما فقط می توانيم به سوی آينده حرکت کنيم.

4- چرا جهان پيرامون اين چنين وسيع است که در طبيعت عدد مهم و بسيار بزرگی وجود دارد. N نشان دهنده نسبت ميان نيروی الکتريکی است که اتم ها را کنار يکديگر نگاه می دارد و نيروی گرانشی ميان آنهاست. اگر اين عدد فقط چند صفر کمتر می داشت، فقط جهان های مينياتوری کوچک و با طول عمر کم می توانست به وجود آيد. هيچ موجود بزرگ تر از حشره نمی توانست به وجود آيد و زمان کافی برای آنکه حيات هوشمند به تکامل برسد در اختيار نبود.

5- هسته اوليه تمام ساختارهای کيهانی ـ ستاره ها، کهکشان ها و خوشه های کهکشانی ـ در انفجار بزرگ اوليه تثبيت شده است. ساختار يا ماهيت جهان به عدد Q که نسبت دو انرژی بنيادين است، بستگی دارد. اگر Q کمی کوچک تر از اين عدد بود جهان بدون ساختار بود و اگر Q کمی بزرگ تر بود، جهان جايی بسيار عجيب و غريب به نظر می رسيد، چرا که تحت سيطره سياهچاله ها قرار داشت.

6- اندازه گيری عدد لاندا در بين اين شش عدد، مهم ترين خبر علمی سال ۱۹۹۸ بود، اگرچه مقدار دقيق آن هنوز هم در پرده ابهام قرار دارد. يک نيروی جديد نامشخص ـ نيروی «ضدگرانش» کيهانی ـ ميزان انبساط جهان را کنترل می کند.

خوشبختانه عدد لاندا بسيار کوچک است. در غير اين صورت در اثر اين نيرو از تشکيل ستارگان و کهکشان ها ممانعت به عمل می آمد و تکامل کيهانی حتی پيش از آنکه بتواند آغاز شود، سرکوب می شد.

( First Science ، ترجمه: سليمان فرهاديان )