هنر فیزیک !!!

در قسمت قبل صحبت به آنجا رسيد كه جهاني كه مي بينيم بسيار خالي تر از آن چيزي است كه به ظاهر مي آيد. گفتيم كه بدن ما كاملاً تو خاليست. بدن ما شامل يك نوك سوزن جرم است و بقيه ء آن فضايي خاليست. حال ببينيم كه آن نوك سوزن جرم چيست؟

     در فيزيك نيوتوني، جرم مفهومي پايستار(conservative) بود يعني مقدار جرم موجود در جهان نمي توانست تغيير كند و هرگز در مجموع نه نابود و نه آفريده مي شد و تنها مي توانست تغيير شكل بدهد. نظريهء نسبيت اين نگاه را تغيير داد. در نسبيت جرم و انرژي مفاهيمي هم ارز هستند. يعني مي توانند بطور اصولي به يكديگر تبديل شوند. بطور مثال در فيزيك ذرات بنيادي، الكترون و ضد ذرهء آن (پوزيترون) كه  هر دو جرمدار هستند در برخورد با يكديگر نابود مي شوند و يك جفت فوتون توليد مي كنند كه مي دانيم كه جرم آنها صفر است. اينكه مي گوييم جرم فوتون صفر است يعني فوتون ايستا نداريم و به عبارتي فوتون ذره ايست كه فقط با سرعت نور حركت مي كند و لذا بطور دقيقتر مي گوييم جرم سكون فوتون صفر است. همچنين بطور معكوس، فوتون مي تواند در طي فرآيند توليد زوج، يك جفت ذره و ضد ذره توليد كند كه داراي جرم باشند و به تعبير ديگر انرژي (فوتون) به جرم تبديل مي شود. با چنين تعبيري فوتون كه ذرهء كوانتومي حامل ميدان الكترومغناطيسي است، حامل انرژي است كه براساس نسبيت، معادل جرم است. براي توصيف اين امر، نياز مبرمي هم به مفاهيم كوانتومي نبود چرا كه بنابر نظريهء الكترومغناطيس ماكسول، ميدان الكترومغناطيسي داراي انرژي بوده و لذا بطور معادل اين ميدان داراي جرم است.

     چنين وضعيتي براي ميدان گرانشي هم برقرار است ولي توضيح وضعيت آن مقداري فرمول نياز دارد و يك كمي واژه هاي نامأنوس كه در اينجا چندان خريداري ندارد!. خلاصهء آن چنين است كه حتي بدون حضور هرگونه جرم و ميدان فيزيكي ديگري، باز هم ميدان گرانشي مي تواند وجود داشته باشد ولي تعبير مستقيم جرم براي آن چندان سرراست نيست. به زباني ساده، امواج گرانشي كه حامل انرژي گرانشي هستند به نحو صريحي توزيع انرژي را بصورتي كه در هر نقطه قابل تعريف باشد نمي دهند و لذا بين دو نقطه اي كه اين امواج گسيل شده اند، فضايي تخت را مي توان تصور كرد كه مطلقاً خالي از هر نوع ميداني باشد ولي انرژي حمل شده توسط امواج گرانشي بستگي به گسترهء اين ناحيه و به عبارتي فاصلهء اين دو نقطه داشته باشد. چنانچه بنا باشد اين انرژي به نقطهء خاصي وابسته باشد (localization) اين نقطه جايي در فضايي تخت است كه خالي از هرگونه ميداني است. يادمان باشد كه در نسبيت عام هرگونه جرم – انرژي در فضا باعث انحناي فضا مي شود و لذا فضاي تخت، فضايي كاملاً خالي از هرگونه ميدان و انرژي است. لذا در اين ديدگاه مقدار ماده (جرم - انرژي) مورد اشاره يا در جايي در فضاييست كه مطلقاً خالي است و يا در هيچ كجا نيست[1]!.

     لذا مي توان كل مطلب را چنين خلاصه كرد كه بدون به ميان كشيدن آثار ناشي از نظريهء كوانتومي و  فرزندان آن مانند نظريهء ميدان كوانتومي و نظريه هاي پيمانه اي و دستاوردهاي مربوط به فيزيك ذرات بنيادي، حتي نظريه هاي فيزيك كلاسيك نيز ما را متوجه موضوعي نامأنوس و عجيب در مورد جهان اطرافمان مي كنند و آن اين است كه ظاهراً هيچ خط متمايز جدي و مشخصي بين آنچه كه ما ماده و يا جرم مي ناميم و آنچه كه فضاي خالي ناميده مي شود وجود ندارد. به عبارت ديگر ماده و فضا (يعني آنچه كه ما خلائي مطلقاً خالي از هر چيز مي ناميم) دو نوع موجود كاملاً متفاوت محسوب نمي شوند و هيچ مرز و خط فاصل معيني نمي توان بين آن دو در نظر گرفت. اين نكات نشان مي دهد كه آنچه كه تصور متعارف ما از طبيعت و جهان اطرافمان را شكل مي دهد چندان هم كه در ابتدا تصور مي شود منطبق بر حقيقت نيست.  نتايج و جنبه هاي ناشي از نظريهء كوانتومي كه ساختارهاي احتمالاتي و ابرگونه و غير موضعي را مجاز دانسته و توزيع هاي احتمالي براي ذرات بنيادي (كه سنگ بناهای زیرین جهان هستند) در نظر گرفته و در نهايت همه چيز با اغتشاشات و تلاطمهاي خلاء بروز مي يابد، چنين نتايجي را تقويت مي كند.

     حال بايد پرسيد كه آيا با چنان نتايجي كه از نگاه دقيقتر ما به طبيعت و جهان ناشي شده است و با كاوشي موشكافانه تر از دريافت عادي و عرفي از جهان در طي تطور تفكر علمي، و بر اساس نظريات فيزيكي ما به دست آمده است به راستي مي توان ادعاي مطمئن و محكمي در مورد وجود چيزي مجزا و سواي از فضائي مطلقاً خالي داشت؟ همانطوركه ديديم، بر اساس آنچه كه تا به حال دريافته ايم نمي توان مرز مشخص و متمايزي بين ماده و فضاي خالي كشيد و اكنون با اين بصيرت، دوباره اين سؤال را بايد پرسيد: آيا واقعاً چيزي در جهان وجود دارد؟

 " [1]The Mass of the Classical Vacuum", by Sir Roger Penrose, in  The Philosophy of Vacuum edited by Simon Saunders and Harvey R. Brown, Clarendon Press, Oxford.

منبع