اوایل قرن بیستم، علم با دو انقلاب گرانقدر روبهرو شد: نسبیت و مکانیک کوانتومی. این دو نظریه، بنیاد نگاه ما به واقعیت را دگرگون کردند و عالم را در نوری تازه به ما علامت دادند. البته از آن فرصت تاکنون، آهنگ پیشرفتها کندتر گردیده است و این پرسش ذهن بسیاری را مشغول کرده: آیا فیزیک به بنبست رسیده میباشد؟ پاسخ سادهای وجود ندارد، زیرا قصه پیچیدهتر از آن چیزی هست که به نظر معلم خصوصی فیزیک در مشهد می آید.
مسائل امروز بسیار دشوارترند
نسبیت توانست معمای حرکت سیارهها را توضیح دهد و مکانیک کوانتومی پرده از رمز ساختار اتمها برداشت. ولی پرسشهای امروز بسیار بنیادیتر و دشوارترند: گرانش کوانتومی، ماهیت ماده و انرژی تاریک، و تکینگیها مانند مرکز سیاهگودیها یا لحظهی بیگبنگ. این پرسشها نهتنها به دانش عمیقتر نیاز دارند، بلکه ابزارهای موردنیاز برای پاسخ به آن ها هنوز ساخته نشده است.
ریاضیات هنوز کافی نیست
تاریخ آرم میدهد که ریاضیات و فیزیک همیشه دست در مشت هم پیش رفتهاند. نیوتن برای توضیح قانون ها طبیعت، حساب دیفرانسیل و انتگرال را بنیان گذاشت. اینشتین برای نسبیت عام به هندسهی دیفرانسیل نیاز پیدا کرد. اما امروز، در عوض مسائلی همچون گرانش کوانتومی یا نظریههای چندبعدی، شاید هنوز زبانی ریاضیاتی که بتواند آنها را شرح دهد به وجود نیامده باشد.
محدودیتهای آزمایشگاهی
آزمودن نظریههای اولی کوانتوم یا نسبیت با تلسکوپها و طیفسنجیهای بی آلایش قابلیت و امکانپذیر بود. ولی استیناف مقیاس پلانک یا کاوش در ابعاد اضافی عالم، به انرژیهایی نیاز داراست که بسیار فراتر از توان شتابدهندههای کنونی ماست. به همین استدلال، بسیاری از نظریههای جدید فعلاً درتوان فرضیه باقی می مانند، زیرا راهی برای آزمون بدون واسطه آنها نداریم.
تعدد نظریههای رقیب
امروز فیزیک نظری لبریز میباشد از همتهای گوناگون: نظریه ریسمان، گرانش کوانتومی حلقهای، ایدهی فضازمان پدیدار شونده یا حتی اصلاحات بر نظریهی گرانش کلاسیک. تمامی در جستوجوی پاسخ به پرسشهای مشابهاند، ولی هیچکدام هنوز تأیید تجربی قاطعی ندارند. بهره این میباشد که به جای همگرایی، با صحنهای دور از هم و تکهتکه روبهرو هستیم.
عامل ها اجتماعی و پژوهشی
علم امروز پروژهای جمعی و پرهزینه است. پژوهشهای گرانقدر نیازمند تیمهای گسترده و داراییهای سنگین اند. همین ساختار باعث میشود نظام تأمین مالی و داوری علمی، بازرسیهای «ایمن» و تدریجی را ترجیح دهد. از این رو، نظریههای انقلابی و پرخطر که میتوانند مسیر علم را تغییر تحول دهند، اکثر اوقات با رنج بیشتری شیوه خود را باز میکنند.
تاریخ مملو از بعد از ظهرهای سکون می باشد
در شرایطیکه به گذشته بنگریم، می بینیم این بدون صداها بیسابقه نیستند. در بین نشر کارهای نیوتن در ۱۶۸۷ و انقلاب الکترومغناطیس ماکسول در نیمهی قرن نوزدهم، نزدیک به دو قرن گذشت. پس شاید سکون ۵۰ یا ۶۰ سالهی اخیر، تنها مجالای از انتظار باشد؛ زمانی برای آمادهسازی جهشی جدید.
آیا فیزیک واقعاً متوقف شدهاست؟
واقعیت این هست که فیزیک متوقف نشده، بلکه در مرزهای دانش پیش میرود. همین امروز هم شاهد دستاوردهای شگرفی در کیهانشناسی، فیزیک ذرات بنیادی، کشف امواج گرانشی، و فناوریهای کوانتومی هستیم. البته رسیدن به یک نظریهی نهایی که مکانیک کوانتومی، گرانش و کیهانشناسی را یکپارچه کند، همچنان چشمانتظار یک کشف بنیادین است.
انقلاب آتی شاید نیازمند ریاضیات نوین باشد، یا آزمایشهایی تازه و ابزارهایی که هنوز ساخته نشدهاند؛ یا شاید باید نگاهمان به خود مفاهیم بنیادین فضا، زمان و انرژی دگرگون خواهد شد. فیزیک خاموش نشده هست؛ صرفا در آستانهی تحولی دیگر ایستاده هست.
اوایل قرن بیستم، علم با دو انقلاب گرانقدر روبهرو شد: نسبیت و مکانیک کوانتومی. این دو نظریه، بنیاد نگاه ما به واقعیت را دگرگون کردند و عالم را در نوری تازه به ما علامت دادند. البته از آن فرصت تاکنون، آهنگ پیشرفتها کندتر گردیده است و این پرسش ذهن بسیاری را مشغول کرده: آیا فیزیک به بنبست رسیده میباشد؟ پاسخ سادهای وجود ندارد، زیرا قصه پیچیدهتر از آن چیزی هست که به نظر معلم خصوصی فیزیک در مشهد می آید.
مسائل امروز بسیار دشوارترند
نسبیت توانست معمای حرکت سیارهها را توضیح دهد و مکانیک کوانتومی پرده از رمز ساختار اتمها برداشت. ولی پرسشهای امروز بسیار بنیادیتر و دشوارترند: گرانش کوانتومی، ماهیت ماده و انرژی تاریک، و تکینگیها مانند مرکز سیاهگودیها یا لحظهی بیگبنگ. این پرسشها نهتنها به دانش عمیقتر نیاز دارند، بلکه ابزارهای موردنیاز برای پاسخ به آن ها هنوز ساخته نشده است.
ریاضیات هنوز کافی نیست
تاریخ آرم میدهد که ریاضیات و فیزیک همیشه دست در مشت هم پیش رفتهاند. نیوتن برای توضیح قانون ها طبیعت، حساب دیفرانسیل و انتگرال را بنیان گذاشت. اینشتین برای نسبیت عام به هندسهی دیفرانسیل نیاز پیدا کرد. اما امروز، در عوض مسائلی همچون گرانش کوانتومی یا نظریههای چندبعدی، شاید هنوز زبانی ریاضیاتی که بتواند آنها را شرح دهد به وجود نیامده باشد.
محدودیتهای آزمایشگاهی
آزمودن نظریههای اولی کوانتوم یا نسبیت با تلسکوپها و طیفسنجیهای بی آلایش قابلیت و امکانپذیر بود. ولی استیناف مقیاس پلانک یا کاوش در ابعاد اضافی عالم، به انرژیهایی نیاز داراست که بسیار فراتر از توان شتابدهندههای کنونی ماست. به همین استدلال، بسیاری از نظریههای جدید فعلاً درتوان فرضیه باقی می مانند، زیرا راهی برای آزمون بدون واسطه آنها نداریم.
تعدد نظریههای رقیب
امروز فیزیک نظری لبریز میباشد از همتهای گوناگون: نظریه ریسمان، گرانش کوانتومی حلقهای، ایدهی فضازمان پدیدار شونده یا حتی اصلاحات بر نظریهی گرانش کلاسیک. تمامی در جستوجوی پاسخ به پرسشهای مشابهاند، ولی هیچکدام هنوز تأیید تجربی قاطعی ندارند. بهره این میباشد که به جای همگرایی، با صحنهای دور از هم و تکهتکه روبهرو هستیم.
عامل ها اجتماعی و پژوهشی
علم امروز پروژهای جمعی و پرهزینه است. پژوهشهای گرانقدر نیازمند تیمهای گسترده و داراییهای سنگین اند. همین ساختار باعث میشود نظام تأمین مالی و داوری علمی، بازرسیهای «ایمن» و تدریجی را ترجیح دهد. از این رو، نظریههای انقلابی و پرخطر که میتوانند مسیر علم را تغییر تحول دهند، اکثر اوقات با رنج بیشتری شیوه خود را باز میکنند.
تاریخ مملو از بعد از ظهرهای سکون می باشد
در شرایطیکه به گذشته بنگریم، می بینیم این بدون صداها بیسابقه نیستند. در بین نشر کارهای نیوتن در ۱۶۸۷ و انقلاب الکترومغناطیس ماکسول در نیمهی قرن نوزدهم، نزدیک به دو قرن گذشت. پس شاید سکون ۵۰ یا ۶۰ سالهی اخیر، تنها مجالای از انتظار باشد؛ زمانی برای آمادهسازی جهشی جدید.
آیا فیزیک واقعاً متوقف شدهاست؟
واقعیت این هست که فیزیک متوقف نشده، بلکه در مرزهای دانش پیش میرود. همین امروز هم شاهد دستاوردهای شگرفی در کیهانشناسی، فیزیک ذرات بنیادی، کشف امواج گرانشی، و فناوریهای کوانتومی هستیم. البته رسیدن به یک نظریهی نهایی که مکانیک کوانتومی، گرانش و کیهانشناسی را یکپارچه کند، همچنان چشمانتظار یک کشف بنیادین است.
انقلاب آتی شاید نیازمند ریاضیات نوین باشد، یا آزمایشهایی تازه و ابزارهایی که هنوز ساخته نشدهاند؛ یا شاید باید نگاهمان به خود مفاهیم بنیادین فضا، زمان و انرژی دگرگون خواهد شد. فیزیک خاموش نشده هست؛ صرفا در آستانهی تحولی دیگر ایستاده هست.
کیهانی مهیا مینماید.