بریده‌هایی از کتاب پاسخ‌های کوتاه به پرسش‌های اساسی

پیچیده‌ترین سامانه‌ای که داریم، بدن ماست. به نظر می‌رسد حیات در اقیانوس‌های آغازینی شکل گرفته باشد که چهار میلیارد سال پیش سطح زمین را فرا گرفته‌اند. این‌ها همه چگونه آغاز شد، ما نمی‌دانیم. شاید برخوردهای کاتوره‌ای میان اتم‌ها، ماکرومولکول‌هایی ساخته‌اند که می‌توانستند خود را تکثیر کنند و در ساختارهای پیچیده‌تری گردهم‌آیند. آنچه ما می‌دانیم این است که سه و نیم میلیارد سال پیش، مولکول بسیار پیچیدهٔ DNA پدیدار شده است. مولکول DNA بن‌مایهٔ همهٔ گونه‌های حیات در زمین است. این مولکول ساختار مارپیچی دوگانه‌ای، لنگهٔ راه‌پله‌های مارپیچی دارد و آن را فرانسیس کریک و جیمز واتسون در سال ۱۹۵۳ در آزمایشگاه کاواندیش کمبریج کشف کرده‌اند.

کوچکترین عروسک در فیزیک، طول پلانک نام دارد و آن طولی است برابر با یک تقسیم بر ۱۰۰.۰۰۰ میلیارد میلیارد میلیارد

جهان هستی جای خشنی است. ستارگان، سیارات را احاطه می‌کنند، اَبَرنواخترها پرتوهای مرگ‌آور را در فضا می‌پراکنند، سیاهچاله‌ها به یکدیگر برخورد می‌کنند، و سیارک‌ها با سرعت صدها کیلومتر بر ثانیه در اطراف ما پرسه می‌زنند. با وجود این‌ها، فضا جای خوشایندی نیست که به آنجا دعوت شویم، اما این‌ها دلایلی نیز هستند که به جای راکد ماندن در اینجا، به فضا سفر کنیم. در برخورد با سیارک‌ها، ما بی‌دفاع هستیم. این برخورد عظیم واپسین در حدود شصت و شش میلیون سال پیش روی داد و باور بر این است که نسل دایناسورها را برچید و این‌گونه برخوردها بار دیگر نیز رخ خواهند داد. آنچه گفتم داستان علمی تخیلی نیست، بلکه آن را قوانین فیزیک و احتمال تضمین می‌کنند.

بنابراین ما از سویی قراینی آزمایشگاهی از انحراف نور در دست داریم که ثابت می‌کنند فضا- زمان خمیده است و از سویی هم اثر کاسیمیر را داریم که آزمایش آن را تأیید کرده است و می‌گوید می‌توان فضا- زمان را در جهت منفی تاب داد. بنابراین با پیشرفت علم و تکنولوژی شاید بتوانیم کرمچاله‌هایی بسازیم یا فضا و زمان را به طرق دیگر چنان تاب دهیم که سفر به گذشته در زمان امکان‌پذیر شود. اگر چنین شود، با پرسش‌ها و دشواری‌های عدیده‌ای روبرو خواهیم شد.

دلیل این که نظریهٔ کوانتومی می‌تواند چگالی انرژی منفی را مجاز بشمارد، به خاطر اصل عدم قطعیت است. این اصل بیان می‌کند که کمیت‌های خاصی مثل مکان و تندی هر ذره، همزمان نمی‌توانند مقادیر خوش‌تعریفی داشته باشند. هر چه دقیق‌تر بتوانیم مکان ذره‌ای را تعریف کنیم، عدم قطعیت در تندی ذره بیشتر می‌شود و بر عکس. اصل عدم قطعیت را می‌توان دربارهٔ میدان‌هایی چون میدان الکترومغناطیسی و میدان گرانشی نیز به کار برد. اصل عدم قطعیت ایجاب می‌کند که این میدان‌ها، حتی در جاهایی چون فضای تهی نتوانند صفر باشند، چون اگر دقیقاً صفر می‌بودند آنگاه هم مکان خوش‌تعریف صفر می‌داشتند هم تندی خوش‌تعریف صفر و اصل عدم قطعیت نقض می‌شد. به جای آن این میدان‌ها می‌بایست مقدار کمینهٔ خاصی افت و خیز داشته باشند. می‌توان این افت و خیرهای خلاء را جفت‌های ذرات و پادذرات تعبیر کرد که ناگهانی با هم به دنیا می‌آیند،

اما برای خلق هر کرمچاله، به ماده‌ای نیاز است که فضا- زمان را مثل سطح زین تاب دهد. اگر جهان هستی چنان تاب‌خورده آغاز نشده است که سفر در زمان امکان‌پذیر شود، آنچه گفتیم تنها راه تاباندن فضا- زمان است که سفر در زمان را فراهم می‌سازد. به آنچه نیاز خواهد بود تا با این روش فضا- زمان را تاب داد، ماده‌ای با جرم منفی و چگالی انرژی منفی است.

در سال ۱۹۱۵ اینشتین در نظریه‌ای به نام نسبیت عام نشان داد که اثرهای گرانشی را می‌توان این‌گونه توصیف کرد که ماده و انرژی موجود در فضا- زمان، آن را تاب می‌دهد و مختل می‌کند. در انحراف نور یا امواج رادیویی که از نزدیکی خورشید می‌گذرند، می‌توانیم این تاب‌خوردگی فضا- زمان را ببینیم که جرم خورشید به وجود می‌آورد.

بنابراین به تنها چیزی که نیاز داریم تا در زمان سفر کنیم، نوعی کشتی فضایی است که سریع‌تر از نور حرکت کند. متأسفانه اینشتین در همان مقاله نشان داد که هر چه سرعت کشتی فضایی به سرعت نور نزدیک‌تر شود به نیروی پیش‌ران موشکی بیشتری نیاز خواهد بود. از این‌رو اگر کشتی فضایی بخواهد با سرعتی بیش از سرعت نور حرکت کند، نیروی پیش‌ران‌اش باید بی‌نهایت باشد که ممکن نیست.

بارهای اَبَردورانی آنتروپی کل هر سیاهچاله‌ای را توضیح می‌دهند. مکانیک کوانتومی کماکان برقرار و اطلاعات در افق رویداد، سطح سیاهچاله، ذخیره است. سیاهچاله‌ها هم‌چنان فقط با جرم کل، بار الکتریکی، و اسپین خارج از افق رویدادشان شناسایی می‌شوند، اما افق رویداد حاوی اطلاعاتی است دربارهٔ آنچه در سیاهچاله افتاده و ما با استفاده از این سه خاصیت سیاهچاله‌ها هنوز نمی‌دانیم که اطلاعات چگونه در افق رویداد ذخیره می‌شوند.

سه خاصیت قابل فهم سیاهچاله‌ها عبارت‌اند از جرم، بار، و تکانهٔ زاویه‌ای آن‌ها. این بارها، بارهای کلاسیکی هستند که مدت‌هاست آن‌ها را می‌شناسیم. با وجود این، سیاهچاله‌ها بار اَبَرانتقالی نیز دارند. چه بسا سیاهچاله‌ها خواص زیادی داشته باشند که ما از آن‌ها بی‌خبریم.