به سوی وحدت بزرگ
الگوها در جهان زیراتمی
هرچند مفهوم و حتی واژه اتم، از دوران کُهن، وارد تفکر بشر شده است اما از ورود تفکر انسان به این حوزه (جهان درون اتم ها) و آشکاری شگفتی های آن بیش از یک قرن سپری نشده و به همین دلیل بود که قرنی را که گذشت "عصر اتم" نامیدند. عصری که با مواجهه انسان با جهان شگفت انگیز درون اتم ها آغاز شد و سرانجام با آشکاری انرژی عظیم نهفته در این حوزه، حتی معادلات و تحولات سیاسی و بین‌المللی را دگرگون ساخت.
اتم ها
هم اکنون که مشغول خواندن این مقاله هستید، لحظه ای تأمل کرده و به اطراف خود دقت کنید. هرچه می بینید، از اتم ها ساخته شده است. لباسی که بر تن دارید، هوایی که تنفس می کنید، صندلی ای که روی آن می نشینید، کاغذی که این مطالب روی آن چاپ شده است، میوه ای که آن را می خورید و زمینی که روی آن زندگی می کنید. حتی جسمتان هم از اتم ها ساخته شده است. تمامی خواص متنوع مواد نظیر جنس، رنگ، شفافیت، سختی و نرمی، هدایت الکتریکی، هدایت گرمایی، ظرفیت گرمایی، تراکم پذیری، سیالیت و . . . از خواص ساده اتم ها حاصل شده اند. اتم ها در همه جا حضور دارند و ما را در بر گرفته اند، هرچند که آنها را حس نمی کنیم.
گشت و گذاری در دنیای ذرات زیراتمی
اما دنیای درون اتم ها بر ما پوشیده است. اتم ها مانند جعبه هایی اسرارآمیز و بدون در هستند. فیزیکدان ها برای نفوذ به این دنیای شگفت انگیز، چاره ای جز شکستن جعبه ندارند. بنابراین و برای این کار، دستگاه های شتابدهنده ، ابداع شدند. یک شتابدهنده، ذرات زیراتمی را تا انرژی های بسیار بالا شتاب داده و آنها را با شدت بسیار، با همدیگر برخورد می دهد. نتایج حاصل از این برخورد ها، توسط دستگاه های آشکارساز، ثبت می گردد و بدین ترتیب، جستجوگران، قادر خواهند بود به اعماق جهان اسرارآمیز ذرات زیراتمی، قدم بگذارند.
با آزمایشاتی که توسط شتابدهنده ها انجام گرفت، چشم اندازی از دنیای ذرات زیراتمی بر انسان، گشوده شد. ذرات بسیاری کشف شدند و برخی از قوانین حاکم بر رفتار این ذرات، تبیین گردید. اما نکته شگفت انگیز، این بود: مشخص شد که تعدادی از این ذرات، قابل تجزیه به ذرات کوچک تری نیستند. این ذرات، که ذرات بنیادین جهان ما محسوب می شوند، در واقع، پایه ای ترین اجزاء هستی هستند و همه چیز در جهان، از آنها ساخته شده است.
اما در این بنیادی ترین سطوح و لایه های جهان، چه مفاهیمی نهفته است؟
فراتر از اَشکال
در بخشی از هستی که در محدوده حواس و تجربه مستقیم ماست، هر جسمی، شکل خاصی دارد. اما در حوزه زیراتمی، اَشکال، مفهوم خود را از دست می دهند و ما وارد حوزه بی شکلی می شویم. بر اساس آنچه فیزیک ذرات به ما می گوید، ذرات بنیادی در واقع، ذراتی بدون بُعد هستند و بنابراین، نمی توان هیچ شِکلی برای آنها متصور شد. پس در حوزه زیراتمی، از محدوده اَشکال خارج می شویم و این در حالی است که هر شکلی، خود، از این ذرات، تشکیل شده است.
آوایی از سکوت
صوت، چیزی جز ارتعاشات گروهی اتم ها نیست. بنابراین، اتم ها، مادر اصوات هستند. اگر اتم ها را از محیطی خارج کنیم و به اصطلاح در آن محیط، خلأ ایجاد کنیم، دیگر هیچ صدایی در محیط مزبور، وجود نخواهد داشت. اما در درون هر اتم، مفهوم صوت از بین می رود. گستره دنیای زیراتمی، حوزه سکوت است. گستره ای که در آن هیچ صدایی نیست . . .
پس با ورود به حوزه ذرات بنیادی، بسیاری از مفاهیم موجود در محدوده ای از جهان كه ما تجربه می كنیم، رنگ می بازد و این در حالی است كه تمامی این مفاهیم، خود، حاصل وجود همین ساختارهای بنیادین است. ذرات بنیادی، در واقع هیچ یک از چیزهایی که در جهان بیرونی تجربه می کنیم نیستند اما هرآنچه در جهان بیرونی تجربه می کنیم از ذرات بنیادی است.
دنیای ذرات بنیادی، حوزه تبدیلات
در دنیای ذرات بنیادی، با پدیده های عجیبی رو به رو می شویم. یکی از این پدیده ها که در "برهم کنش های" مابین ذرات، مشاهده می شود، محو شدن ذرات بنیادی و آفرینش ذرات جدید است. به عبارتی، ذرات بنیادی، می توانند به یكدیگر، تبدیل شوند. فیزیکدان ها با ثبت برخوردهای با انرژی بسیار بالا میان ذرات زیراتمی، از این پدیده شگفت انگیز، پرده برداشته اند. این پدیده، در حوزه ای از جهان که ما در زندگی روزمره تجربه می کنیم، وجود ندارد اما در حوزه ذرات بنیادی، به سطح عمیق تری از واقعیت، وارد می شویم. در جهان ما، اگر مثلاً به یک لیوان، ضربه شدیدی وارد کنیم، خُرد می شود اما در حوزه ذرات بنیادی، از آنجائی که این ذرات، ساده ترین اجزاء هستی هستند، پس نمی توان آنها را به ذرات پایه ای تر خُرد کرد. بنابراین، انرژی حاصل از برخورد این ذرات به یكدیگر، بجای آنکه صرف خُرد کردن آنها شود، باعث تبدیل آنها به همدیگر می گردد. به عنوان مثال، در برهم کنش مابین یک الکترون و یک پوزیترون با انرژی بسیار بالا، ممکن است هر دوی آنها محو شده و از انرژی موجود، یک صد ذره بنیادی دیگر، ایجاد گردد. (این پدیده، بسیار عجیب است و مانند آن است که ضربه ای به یک لیوان بزنیم و آن لیوان، بجای خُرد شدن، محو شده و ناگهان، یک صد قاشق، چنگال، چاقو، بشقاب و . . . ظاهر شود ! )
یک شگفتی دیگر: دنیای زیراتمی، رو به زوال نمی رود
در حوزه ای از جهان که در محدوده تجربیات ما قرار دارد، هر چیزی با گذشت زمان، رو به زوال می رود. انسان ها، درخت ها و حتی اشیاء. اما یک ویژگی عجیب دیگر در دنیای زیراتمی آن است که در آن دنیا، حتی مفهوم پیری و زوال هم وجود ندارد. ذرات بنیادی، زمانی ایجاد می شوند و در نهایت زمانی دیگر، تبدیل می گردند، اما ویژگی ها و رفتار این ذرات، چه در لحظه پیدایش و چه در لحظه تبدیل، دقیقاً یکسان است. به عبارت دیگر، ذرات زیراتمی، هیچ وقت، پیر نمی شوند. به عنوان مثال، یک الکترون که دوازده میلیارد سال پیش در اعماق کیهان بوجود آمده، با الکترونی که یک ثانیه پیش در یک برهم کنش، حاصل شده است، دقیقاً مشابه هستند و دانش فیزیک ذرات به ما نشان می‌دهد که با هیچ شیوه و آزمایشی نمی توان اختلافی را مابین آن دو تشخیص داد.
بزرگترین ها در کوچک ترین هاست
محققان توانسته اند عظیم ترین انرژی ها را که در اعماق کوچک ترین حوزه هستی، پنهان است، آشکار نمایند. انرژی عظیمی که جای جای هستی را پُر کرده اما چنان نا‌آشکار است که گویی اصلاً وجود ندارد.
با آشکار شدن سطحی از این انرژی بر انسان، تاریخ زندگی او بر روی زمین، ورقی دیگر خورد. این آشکاری، به بزرگترین جنگی که تاکنون بر روی این سیاره، به وقوع پیوسته، پایان داد و بدین ترتیب، جهان در دوره تاریخی دیگری قرار گرفت. همین انرژی (انرژی هسته ای)، تأمین کننده انرژی مورد نیاز آینده بشر خواهد بود و قرن ها پس از اتمام سوخت های فسیلی، چراغ خانه انسان ها را روشن نگاه خواهد داشت.
اما اگر باز هم بیشتر، در اعماق حوزه زیراتمی پیش رویم، با انرژی هایی رو به رو خواهیم شد که انرژی هسته ای در برابر آن، ناچیز می نماید. بدین ترتیب، در اعماق هستی، بزرگ ترین ها در کوچک ترین ها پنهان است.
وحدت در درون کثرت
با ورود به حیطه زیراتمی، وحدتی بنیادین که در اعماق هستی پنهان است، شروع به آشکارشدن می کند. هرچه عمیق تر شویم، این وحدت، آشکارتر می شود. در جهان ذرات بنیادی، تفاوت مابین نیرو و ماده از بین می رود و تنها ذرات هستند که وجود دارند. نظریه میدان کوانتومی، میدان نیرو را توسط تبادل ذرات بنیادی خاصی تبیین می کند. به عبارتی، مثلاً نیروی دافعه ای که ما بین دو الکترون وجود دارد، در واقع، چیزی جز تبادل فوتون (که خود، یک ذره بنیادی دیگر است) میان آن دو نیست. هر میدان نیرو، معادل با وجود ذرات بنیادی مربوط به خود است.
در حوزه ذرات بنیادی، حتی تفاوتی اساسی میان نور و ماده هم وجود ندارد. نور و ماده، هردو از ذرات بنیادی تشکیل شده و قابل تبدیل به یكدیگر هستند. در آزمایشی که در سال 1997 در مرکز تحقیقات شتابدهنده خطی استنفورد انجام شد، فیزیکدان ها برای نخستین بار توانستند با برخورد دادن فوتون ها به یكدیگر، نور را به ماده تبدیل کنند. (تبدیل ماده به نور، پیش از آن، بارها توسط برخورد ذرات زیراتمی به همدیگر در شتابدهنده ها به‌وقوع پیوسته بود.)
در دنیای ذرات بنیادی، همه ذراتِ از یک نوع، در واقع، یکی هستند. مثلاً هیچ تفاوتی مابین دو الکترون، وجود ندارد. در حوزه ای از جهان که ما تجربه می کنیم، می توان مابین دو شیء مثلاً دو لیوان، بر حسب اختلاف شکل، رنگ، یا . . . که با هم دارند، تمایز قائل شد اما به این دلیل که در دنیای ذرات بنیادی، تمامی این مفاهیم، از بین می رود و تنها چند ویژگی ساده باقی می ماند که آن هم برای تمامی ذرات بنیادی مشابه، دقیقاً یکسان است، پس به هیچ وجه نمی توان مابین آنها اختلافی پیدا کرد.
پس می بینیم که در حوزه ذرات بنیادی، همه پدیده های جهان، شروع به یکی شدن می کنند.
به سوی وحدت بزرگ
اما این سفر به اعماق حوزه ذرات بنیادی و سطوح انرژی بالاتر، در نهایت به کجا خواهد انجامید؟ آیا ممکن است همه نیروها و پدیده های جهان، درواقع، یک پدیده بیشتر نباشند؟ آیا همان عاملی که باعث سختی فولاد شده، رنگین کمان را در آسمان، نقش می زند؟ آیا عامل نورافشانی ستاره ها، همان عاملی است که باعث حرکت ابرها می شود؟ آیا عامل ریزش باران، همان عامل تپش قلب موجودات است؟ آیا . . .
اینک، محققان، با دلایل محکمی معتقدند که چنین وحدتی در اعماق لایه های درونی جهان وجود دارد و در صدد آشکاری آن هستند. آنها به دنبال کشف بنیادی ترین قوانین هستی اند، قوانینی که سایر قوانین جهان، از دل آن بیرون می آیند.
فیزیکدان ها در سال 1983، موفق شدند سطحی از این وحدت را آشکار کنند. یک تیم یک صد نفری از محققان به رهبری کارلو روبیا با استفاده از یک دستگاه بزرگ شتابدهنده پروتون، نشان دادند که در انرژی های بسیار بالا، نیروهای الکترومغناطیسی و هسته ای ضعیف با همدیگر وحدت پیدا کرده و تبدیل به یک نیرو می شوند. آنها نشان دادند که این دو نیرو در واقع، یک نیرو هستند که در انرژی های پایین، به ظاهر، رفتار متفاوتی از خود نشان می دهند به گونه ای که تاکنون، به اشتباه چنین تصور می کردیم که با دو نیروی مختلف مواجهیم. بدین ترتیب، این اندیشه که در ورای تمام پدیده های متنوع هستی، تنها سه نیروی متفاوت درکار است، تأیید گردید.
اما تلاش برای آشکاری وحدت پنهان در هستی، همچنان ادامه دارد. اینک دانشمندان، دورنمایی از این وحدت بزرگ را در پیش رو دارند. اما برای دست یابی به لایه عمیق تری از وحدت، باید به سطوح انرژی بالاتری در جهان، دست پیدا کنیم. به همین دلیل، دانشمندان، اینک در حال ساخت یکی از بزرگترین ابزارهای علمی جهان هستند . این شتابدهنده عظیم، که حاصل یک همکاری بین‌المللی میان دانشمندان جهان است، قادر خواهد بود، عمق بیشتری از وحدت بزرگ را بر انسان، آشکار کند. اما برای آشکاری وحدت نهایی، هنوز، در ابتدای راه هستیم، راهی به سوی یکی . . .
انتشار این مطلب در:
ورود به سایت
حاضرین در سایت
ما 14 مهمان و بدون عضو آنلاین داریم
آخرین مقالات
آخرین مطالب