کتاب فیزیک کوانتوم و جهان ما

پس ما ذره‌ای که در خانه گذاشته‌ایم را مورد مشاهده البرت اینیشتین این‌بار هم شدیدا با پدیدۀ در هم تنیدگی مخالف بود

هستۀ اتم صد هزار بار کوچک‌تر از کل اتم است. ۹۹.۹۹ درصد حجم اتم را فضای خالی تشکیل داده است چنان‌که اگر هستۀ اتم را به اندازۀ یک توپ فوتبال تصور کنیم آن‌وقت الکترون‌ها در فاصلۀ ۱۲ کیلومتری دور هسته می‌چرخند. به عبارتی اگر هسته را به عنوان یک توپ فوتبال در نظر بگیریم آن‌وقت خود اتم به اندازۀ یک شهر بزرگ مثل تبریز خواهد بود. اگر بدن یک انسان را فشرده کنیم و فضای خالی اتم‌های آن را از بین ببریم آن‌گاه اندازۀ یک انسان بسیار کوچک‌تر از یک دانه برنج می‌شود. همچنین اگر همین کار را با کرۀ زمین انجام دهیم و فضای خالی اتم‌های آن را از بین ببریم این سیاره به کره‌ای با قطر ۱۰۰ متر (به اندازۀ یک استادیوم فوتبال) تبدیل می‌شود اما جرم آن برابر جرم قبلی خواهد بود.

در واقع طبیعت از بین ۶ کوارک و ۶ لپتون تنها از سه تا از این ذرات برای ساخت مادۀ معمولی اطرافمان استفاده کرده و بقیه را کنار گذاشته است. این سه ذره کوارک بالا، کوارک پایین و الکترون هستند.

نوترینو علاوه بر این‌که بار الکتریکی ندارد، تقریباً بدون جرم هم هست (کم‌تر از یک ده هزارم جرم یک الکترون) و به تقریب از درون هر چیزی می‌گذرد و به نیروهای الکترومغناطیسی که در مادۀ انباشته در کارند بی‌توجه است.

تا به حال فیزیک‌دانان زیادی نهایت سعی خود را کردند تا دو جهان بزرگ مقیاس نسبیت (گرانش) و ریزمقیاس کوانتوم (سه نیروی الکترومغناطیس و هسته‌ای قوی و هسته‌ای ضعیف) و نیروهای آن‌ها را باهم آشتی دهند اما همگی در نهایت شکست خوردند و دلیل آن نیز معلوم است چون قلمروهای مربوط به هر نظریه با دیگری کاملاً متفاوت بوده و ترکیب کردن این دو مانند آن است که یک فیل را با یک مورچه دوست کنید.

خورشید از پروکسیما قنطورس که نزدیک‌ترین ستاره به ماست ۴۰ تریلیون کیلومتر (۴ سال نوری) فاصله دارد

بدون آگاهی هیچ واقعیت فیزیکی وجود ندارد

فیزیک‌دانان نیز مثل هر فرد دیگری از رفتار عجیب ذرات کوانتومی در شگفت‌اند و سؤالی که مثل ما ذهنشان را درگیر کرده این است که در عمل مشاهده چه اتفاقی می‌افتد که باعث می‌شود موج احتمال به ذره تبدیل شود؟ ما نمی‌دانیم که آیا در عمل مشاهده مغز و آگاهی ما باعث این‌کار می‌شود یا این‌که ذره خودش دوست دارد چنین تصمیمی بگیرد و هنگام مشاهده شدن شکلش را عوض کند؟ اصلاً آیا به جای یک انسان، یک میمون یا جندار دیگری عمل مشاهده را انجام دهد باز چنین اتفاقی خواهد افتاد؟ این موضوع در لبۀ دانش ما قرار گرفته و کسی جوابی قطعی برایش ندارد.

فوتون‌ها ذراتی هستند که پرتوهای نور و امواج الکترومغناطیس دیگر هم‌چون امواج رادیویی، پرتوهای فروسرخ و فرابنفش و ... را نیز منتقل می‌کنند. برای مثال پرتوهای نوری که از خورشید به زمین می‌آیند از تریلیون‌ها فوتون تشکیل شده‌اند و این فوتون‌ها هستند که نور را می‌سازند و باعث روشنایی می‌شوند. به عنوان مثالی دیگر وقتی به بخاری نزدیک می‌شوید پوستتان احساس گرما می‌کند. این گرما به خاطر پرتوهای فرو سرخی است که از بخاری به سمت شما ساطع می‌شود. شما این تابش نامرئی را نمی‌بیند ولی در واقع این پرتوها از فوتون‌هایی نامرئی ساخته شده‌اند که از جسمی داغ مثل بخاری ساطع شده و انرژی و گرما را به پوست صورتتان می‌رسانند. فوتون‌ها بدون جرم‌اند به همین علت می‌توانند به راحتی با سرعت نور (۳۰۰ میلیون متر در ثانیه) حرکت کنند و تا فواصل بی‌نهایت دور سفر کنند.

خمینه‌ها مثل دی ان ای یک جهان هستند و تعیین می‌کنند که ریسمان‌ها چگونه مرتعش شوند و چه ذراتی را بوجود آوند. برای مثال ممکن است جهانی وجود داشته باشد که در اتم‌های آن دو نوع الکترون مختلف به دور هسته گردش می‌کنند یا این‌که جهانی وجود دارد که فوتون‌ها در آن بوجود نیامده‌اند و نیز جهانی مثل جهان ما وجود دارد که در آن شش لپتون و شش کوارک به همراه چهار نیروی بنیادی آن را ساخته‌اند و موجوداتی مثل ما را پدید آورده‌اند.

موضوع دیگری که هابل به آن پی برد این بود که سرعت دور شدن کهکشان‌ها با فاصله شان رابطۀ مستقیمی دارد. یعنی هر چقدر یک کهکشان به ما نزدیکتر باشد با سرعت کمی از ما دور می‌شود از طرفی هرچقدر فاصلۀ یک کهکشان از ما دورتر باشد با سرعت بیش‌تری از ما دور می‌شود. وی متوجه شد که سرعت انبساط جهان تقریباً در حدود ۷۴ کیلومتر بر ثانیه (۲۱۸ ماخ) در مگاپارسک است.

لامبدا اکنون به انرژی تاریک معروف است. نیروی ناشناخته و حیرت‌انگیزی که ضد گرانش است و در همه جای فضا از اتاقتان گرفته تا فضای بین کهکشان‌ها را پر کرده و دافعه ایجاد می‌کند و سعی دارد هر چیزی را از هم دور کند. انرژی تاریک یکی از بزرگ‌ترین معماهای علم امروز است تقریباً هیچ چیزی درباره‌اش نمی‌دانیم. تنها می‌دانیم با این‌که نامرئی است اما ۷۰ درصد فضای جهانمان را پر کرده و چگالی‌اش با انبساط فضا کم نمی‌شود و هم‌چنان تغییر نمی‌کند.

کوانتوم دشمن شماره یک جبرگرایی است که به مفهوم سرنوشت و تقدیر هجوم می‌برد و مدعی است که اختیار واقعیت دارد و هر فردی مسئول سرنوشت خویش است و تقدیری از پیش تعیین شده برای هیچ موجودی وجود ندارد.

دهه ۷۰ میلادی فهمیدیم که پروتون‌ها و نوترون‌ها خود از ذرات کوچک‌تری به نام کُوارک‌ها ساخته شده‌اند

اصل یک شی کوانتومی (مثلاً یک الکترون) تا زمانی که مشاهده نشود می‌تواند به‌طور هم‌زمان در تمام حالت‌های ممکن قرار داشته باشد.

فوتون مثل یک ذره نیست و برای رسیدن به دیوار یک مسیر خاص را انتخاب نمی‌کند و در یک مسیر مستقیم به سمت دیوار نمی‌رود. در واقع این فوتون در حالت بر هم نهی و مثل یک موج است و مثل یک روح یا به شکل یک موج احتمال از تمام مسیرهای ممکن به سمت دیوار دارای دو شکاف حرکت می‌کند.

تا این‌جا فهمیدیم که در حالت معمول همۀ ذرات کوانتومی به‌صورت موجی از احتمال‌اند و جسمیت نیافته‌اند و نقطۀ مشخصی ندارند.

زمانی که یک ناظر به ستاره نگاه می‌کند، موج احتمال فوتون از بین رفته و به شکل یک ذره پدیدار می‌شود.

اگر موجودی هوشمند نباشد ما را مشاهده کند ما و کل جهانمان وجود نخواهیم داشت.

بی‌نهایت جهان‌های محتمل و ممکنی وجود دارند که در همین لحظه با ما در حال همزیستی هستند. جهان‌های بسیاری هستند که در آن کرۀ زمین و نوع بشر پدید نیامده‌اند و جهان‌هایی که تعداد زیادی کپی‌های کمی متفاوت از ما در آن‌ها زندگی می‌کنند و در هر لحظه کپی‌های تکثیر یافتۀ بیش‌تری از ما منشعب می‌شوند و تعداد زیادی آینده‌های متفاوت از ما ایجاد می‌کنند. طبق این تفسیر تمام احتمالات ممکن در جهان‌های مختلف رخ می‌دهند.