دیرک، فرزند مردی از اهالی سوئیس، در بریستول انگلستان چشم به جهان گشود. پس از فارغ التحصیلی در مهندسی برق از دانشگاه بریستول در سن 19 سالگی به یک باره خود را بیکار یافت. و چون نتوانست کاری پیدا کند، تقاضای عضویت در دانشگاه کمبریج را کرد و پذیرفته شد. کمتر از ده سال به دریافت جایزه نوبل، برای سهم مهمی که در تاسیس مکانیک کوانتومی داشت، نائل آمد. او در 1926 از دانشگاه کمبریج درجه دکترا گرفت و پس از چندی به مقام استادی ریاضی آن دانشگاه دست یافت و تا هنگام بازنشستگی اش در 1969 مقامش را حفظ کرد. و در 1961 استاد فیزیک دانشگاه فلوریدا شد.

دیرک نمونه ای بود از دانشمندی کناره گیر، و هنوز هم چنین است، در حالی که دوست داشت با همکاران و رفقای خود درباره مسافرتش به شرق یا هر موضوع دیگری صحبت کند، ترجیح می داد که بررسی هایش را به تنهایی انجام دهد. بازدیدی که وی از دانشگاه گوتینگن به عمل آورد، به علت پیش آمدن مسئله معماآمیزی بود که فکر ریاضیدانان و فیزیکدانان را به خود مشغول داشته بود. راه حل غیرعادی که دیرک برای حل آن مسئله یافت، مهارت وی را در ورزش های سریع ذهنی نشان می داد. دیرک از میان تمامی کشفیات ریاضی خود، به خصوص به یکی از آنها می بالید که اتفاقا آن یکی هیچ سهمی در شهرت و معروفیت وی نداشته است. وی ضمن صحبت با همسر یکی از اعضای دانشکده به شال گردنی که آن زن می بافت چشم دوخته بود. پس از فراغت از کار مطالعاتی سعی کرد حرکت سریع سوزن بافندگی را در دست های آن زن در ذهن خود مجسم کند و به این نتیجه رسید که از طریق دیگری هم می توان سوزن را به کار برد. شتابان نزد آن خانم رفت تا کشف خود را به او بگوید: ولی معلوم شد که این طریقه را هم قرن هاست که خانم ها می دانند. اما اگر این کشف را از دست داد در عوض سهم مهمی در تاسیس نظریه نسبیتی کوانتوم داشت. مکانیک موجی که در آن زمان چند سالی بیش از عمرش نگذشته بود، ابتدا توسط شرودینگر در مورد حرکت عادی (غیرنسبیتی) بیان شد یعنی در مورد حرکت ذراتی با سرعت های کمتر نسبت به سرعت نور. فیزیکدانان نظری در تلاش بودند که این دو نظریه مهم را به یکدیگر پیوند دهند؛ نظریه نسبیت و نظریه کوانتوم. گذشته از این، معادله موجی شرودینگر الکترون را همچون نقطه ای در نظر می گرفت و هرگونه تلاش برای آنکه معادله به الکترون گردانی تعلق گیرد که دارای خواص یک مغناطیس کوچک باشد به نتیجه رضایت بخشی نرسیده بود.

در یادداشت معروفی که به سال 1930 انتشار یافت، دیرک معادله جدیدی را بیان کرد که اکنون به نام خود او خوانده می شود. و به وسیله آن با یک تیر دو نشان زد. این معادله در مورد تمام وسایل نسبیتی صدق می کرد و به الکترون نیز، صرف نظر از سرعت حرکت آن تعلق می گرفت. و در ضمن این نتیجه از آن حاصل می شود که الکترون باید به صورت فرفره مغناطیسی شده کوچکی رفتار کند. معادله نسبیتی موجی دیرک پیچیده تر از آن است که بتوان در این مختصر بدان پرداخت. اما بی تردید کاملا درست است.

ولی معادله دیرک، با تمام حسنی که داشت، فورا به اشکالاتی بسیار جدی منجر شد و علتش همان توفیقی بود که در پیوند دادن نسبیت و کوانتوم به دست آورده بود. بنا بر نظریه نسبیت، الکترون ها فقط مایلند که از یک تراز انرژی به تراز دیگر بجهند، و در این جهش، انرژی خود را به شکل کوانتوم های نور صادر کنند، چرا نباید بتوانند از تراز پرانرژی به ترازهای کم انرژی بجهند. تنها راهی که دیرک به وسیله آن این اشکال را مورد بحث قرار داد این بود که فرض کرد تمام حالات انرژی منفی را الکترون هایی با بار منفی پر کرده اند و الکترون هایی که در حالت انرژی مثبت هستند بنا بر «اصل اخراج پاولی» مجاز نیستند که به حالات پایین بیایند. البته به این مفهوم که خلا دیگر خلا نیست و پر شده از الکترون هایی با بار منفی که در هر سو و با هر سرعت در حرکتند. در واقع هم هر واحد حجم خلاء باید محتوی تعداد بی شماری از این ذرات باشد.

در سال که فیزیکدان آمریکایی، کارل اندرسن، الکترون های پرانرژی موجود در رگبارهای اشعه کیهانی را در یک «اتاق ابری» پی جویی می کرد، با تعجب مشاهده کرد که عکس ها انحراف نیمی از الکترون ها را به یک سو نشان می دهد، حال آنکه نیم دیگر به سوی مخالف انحراف یافته اند. بنابراین مخلوطی به نسبت %50 درصد از الکترون هایی با بار مثبت و %50 درصد از الکترون هایی با بار منفی وجود داشته است که هر دو دارای یک جرم بوده اند، الکترون های مثبت سوراخ هایی در اقیانوس پیشنهادی دیرک بوده اند که نتوانسته اند به مقام پروتون ها برسند. اما به سهم خود، همچون ذراتی نمایان شده اند. آزمایش هایی که با الکترون های مثبت، که اغلب آنها را پوزیترون می نامند، انجام گرفت همه پیش گویی های متکی بر نظر دیرک را کاملا تایید می کند. دیرک در نخستین ویرایش از اثر کلاسیک خود با عنوان «اصول مکانیک کوانتوم» را منتشر ساخت و
در جایزه نوبل فیزیک با شرودینگر سهیم شد.

فرایند بوییدن ار طریق تونل زنی الکترون . ( الف ) یک الکترون موجود در گیرنده ی بینی راه خود را جزء بخشنده ی گیرنده پیدا می کند ؛ ( ب) و ( ج ) بسامد ارتعاش مولکول معطر به الکترون امکان تونل زنی بین حالت های مختلف انرژی را می دهد ؛ ( د) الکترون وارد واحد گیرنده می شود و مولکول آن را ترک می کند .

دانشمندان مرکز نانو فناوری لندن ( LCN - London Centre for Nanotechnology) در یونیور سیتی کالج لندن به تازگی نظریه ی 10 ساله و کنجکاوی بر انگیز بوییدن را تحلیل کرده و دریافته اند که این ایده شاید بیش از آنچه زمانی تصور می شد منطقی است .

دانشمندان دربار ه ی بوییدن فقط چند قطعه از پازل را در اختیار دارند و هنوز معلوم نیست که آن ها چگونه در تصویر بزرگ قرار می گیرند . اصولاً دانشمندان می دانند که مولکول های بودار موجود در هوا چند نوع گیرنده در بینی های ما را بر می انگیزد ، که سپس باعث به کار افتادن یاخته های عصبی مغز جهت تحلیل بو می شوند . اما ، در حالی که دانشمندان می دانند شکل و اندازه ی مولکول ها می تواند باعث متفاوت شدن بوی آن ها شود ، اما برخی مولکول ها ی با شکل تقریباً همانند بوی یکسانی ندارند .

این معمای ظاهراً لاینحل ناشی از عدم شناخت ما از چیز هایی است که در هنگام و پیش از بر هم کنش مولکول های بودار با گیرنده های بینی رخ می دهد . این فرایند های اولیه ی در مقیاس اتمی باید شامل برخی معیار های گزینش باشند که توضیح می دهد چرا گیرنده ها به مولکول ها ی با شکل های یکسان ( یا مختلف ) به صورت متفاوت واکنش می دهند .

امکانی که فیزیکدانان LCN جیفر بروکس (Jennifer Brooks ) ، فیلیو هارتوسیو ( Filio Hartosiou) ، آندرو هررسفیلد (Andrew Horsfield ) و استو نهام(Marshall Stoneham ) بررسی کرده اند آن است که الکترون های گیرنده ، در صورتی که بسامد ارتعاش مولکول های بودار نظیر اختلاف انرژی بین حالت های انرژی شود ، الکترون های گیرنده را می توان واداشت تا بین این حالت های انرژی تونل بزنند . گروه LCN امکان فیزیکی این ساز و کار را که ابتدا دانشمندی به نام لوکاتورین (Luca Turin) در سال 1996 مطرح کرده بود بررسی کردند ، و دریافتند که یک مدل کلی این تونل زنی الکترون با قانون های فیزیک و همین طور جنبه های شناخته شده بوییدن سازگار است .

تونل زنی کوانتوم مکانیکی ، فرایندی که اغلب در فناوری مورد استفاده قرار می گیرد ، وقتی رخ می دهد که ذره ای در سد تونل بزند که به لحاظ مکانیک کلاسیک ممنوع است . این برای اجسام در مقیاس کوچک ، مانند الکترون ها ، به واسطه ی ویژگی های موج گونه شان رخ می دهد . اگر ارتعاش های مولکول های بودار ( یا فونون ها ) باعث شود که الکترون های موجود در یک گیرنده ی بینی بین حالت های مختلف تونل بزنند ، سیگنال های عصبی به مغز فرستاده می شود . بسامد های مختلف ارتعاش را گیرنده های مختلف آشکار می سازند ، بنابراین ، چون مولکول های بودار مختلف دارای بسامد های متفاوتند ، پس مشام ما آن ها را متفاوت حس می کند .

استونهام گفت : " شخص من متعجب شدم که پاسخ های ما تا این اندازه قاطع به نظر می رسد – ما مجبور شدیم چیزی را سر هم بندی کنیم تا مقدار های مفید خاصی را برای پارامتر ها اختیار کنیم . در ابتدا اصلاً مطمئن نبودیم . در واقع وقتی اولین بار این ایده را 10 سال قبل شنیدیم ، اصلاً انتظار نداشتیم که عملی باشد . ایده ی ارکاتورین را دوست داشتم – جالب بود – اما معلوم شد آنچه انجام دادیم اصلاً بدیهی نیست . "

در حالی تصویر بنیادی شیمیایی بو در گذشته یک مدل «قفل وکلید » بود که در آن مولکول های به شکل متفاوت به گیرنده ها مختلف پر ارزش می یافتند ، گروه LCNبیان می کند که چگونه ساز و کار تونل زنی الکترون بیشتر یک مدل « کارت خوانی » است . مولکول بودار را ، گیرنده هایی که طیف ارتعاش آن را گرفته اند ،مثل یک کارت اعتباری با همساز شدن با شکل آن «می خوانند .»

استونهام اظهار داشت " نظریه های مهم دیگر در مورد چگونگی تولید سیگنال های منحصر به برخی مولکول ها ، نظریه هایی است که به شکل مولکولی بستگی دارد ، یعنی عمدتاً ساز و کار های «قفل وکلید » همان طور که در مقال? فیزیکال ریویو لتررز خود بیان کرده ایم ، این مدل متداول برای این مولکول های معطر کوچک با شکست بدی مواجه می شود ( مولکول های همانند دارای بوهای مختلف هستند ، مولکول های با شکل های متفاوت دارای یک بو هستند ، فرایند بر انگیخته شدن به خوبی تعریف نشده است . "

همان طور که محاسبه های گروه LCN نشان می دهد ، این روش بر انگیزش غیر مکانیکی به لحاظ فیزیکی قابل قبول است ؛ سیگنال الکترونی ناکشسان را می توان رمز گشایی کرد ؛ و به نظر می رسد ارتباطی بین طیف ارتعاش مولکول و بوی آن وجود داشته باشد . گرچه دانشمندان هنوز باید چیز هایی را درباره ی ویژگی های گیرنده ها بدانند ، اما مدل کارت خوانی بینشی را در مورد چگونگی عمل گزینش گری برای مشاهده ی انسان به دست می دهد . استونهام توضیح داد که " در مورد امکان شناخت کامل بوییدن در آیند? نزدیک ، سطح های شناخت متفاوتی وجود دارد . اما تا سطحی که بتوان بو ها را طراحی کرد ، احتمالاً آری ( و در واقع لوکاتورین و شرکت او فلکسیترال ( Flexitral) ، نسبتاً موفق بوده اند.)

تاب برداشتن فضا و زمان


در داستان های علمی تخیلی تاب خوردن فضا – زمان یک موضوع پیش پا افتاده است و از آن برای سفر سریع به کهکشان های دور استفاده می شود . اینکه سفر در زمان اغلب داستان های علمی تخیلی امروز واقعیت هستند و این بخت و اقبال فضا – زمان است .


به عقیده من فضا می تواند خمیده شود یا اینکه تاب بردارد . برای بیش از دو هزار سال اصل های هندسه ی اقلیدسی بدیهی بودند . حتی امروزه شما می تواند قدرت آن را برای آموزش در مدارس مشاهده کنید . از نتایج مهم و اساسی این هندسه این است که مجموع زوایای داخلی مثلث را 180 درجه در نظر می گیرد . گرچه امروز مردم به این موضوع پی برده اند که قدم های دیگر نیز در علم هندسه ممکن است .

برای مثال در سطح زمین نزدیکترین چیز به یک خط صاف چیزی است که آن دایره بزرگ می خوانند . بین دو نقطه کوتاهترین مسیر وجود دارد . بنابراین این یک اصل است و آن جریان استفاده از خط است .

حال به مثلث سطح زین که ستوا را می سازد . خط صفر درجه در طول جغرافیایی در لندن و طول جغرافیایی در شرق که 90 درجه است و از بنگلادش می گذرد . دو خط طول جغرافیایی در استوا در حالی که زاویه قائم است با هم مواجه می شوند . این دو طول جغرافیایی همچنین در قطب شمال با هم ملاقات دارند در حالی که زاویه 90 درجه است . بنابراین مثلثی با سه زاویه قائم داریم که مجموع زوایای داخلی آن 270 درجه است و در این حالت مجموع زوایای از 180 درجه بیشتر است . این مثلث که در هندسه اقلیدس وجود دارد در صفحه صاف صدق می کند .

یک خواسته برای مثلث ها وجود دارد که مجموع زوایای آن را کمتر از 180 درجه جلوه می دهد .

سطح زمین دارای دو بعد فضایی می باشد که شما می توانید در سطح زمین در دوبعد مذکور به صورت قائم به طرف یکدیگر حرکت کنید . شما حتی این امکان را دارید که در چهار جهت اصلی یعنی شمال ، جنوب ، شرق و غرب حرکت کنید البته بعد سومی هم در جهت قائم بر دو بعد وجود دارد که آن هم همان بالا و پائین است . یعنی در سطح زمین سه بعد فضایی وجود دارد . سومین بعد فضایی تخت است . یعنی از هندسه اقلیدسی تبعیت می کند در مثلث آن مجموع زوایا 180درجه است . هرچند هر شخص می تواند حرکت در زمین دو بعدی را تصور کند . اما نمی تواند حرکت در سومین بعد فضایی را تجربه کند یعنی بعد بالا یا پائین . کسانی که هندسه اقلیدسی پایبند بودند تمایل نداشتند ، برای زندگی در سطح زمین از بعد سوم اطلاعی حاصل کنند . فضا نیز برای اینکه خمیده باشد تمایل دارد تا هندسه غیر اقلیدسی باشد . آنها تمایل داشتند زندگی دشوار باشد و در این صورت فضا باید دو بعدی می بود .

بنابراین سه بعد برای حد اقل زندگی مناسب بود . اما فقط افراد معدودی می توانستند فضای سطح زمین را برای زندگی دو بعدی در نظر بگیرند . برای افراد قابل تصور بود که در محیط زندگی شان سه بعد فضایی وجود دارند . اما در سطح کرات بعد دیگری نیز بود که قابل روئت نبود . اگر سطح کره بزرگ باشد فضای نزدیک آن تخت است و قوانین هندسه اقلیدسی در این شرایط بسیار خوب هستند ، البته در فاصله های کم . اما ما اخطار کرده ایم که هندسه اقلیدسی در مسافت های زیاد ناگهان از عرصه سقوط کرد .

برای تصویر این موضوع یک تیم از نقاش ها را تصور کنید که رنگ هایی را به سطح یک توپ بزرگ اضافه می کنند و به ضخامت لایه های رنگ افزوده می شود و مساحت سطح نیز تمایل دارد افزایش یابد و به سمت بالا رود ، اگر سطح توپ مسطح بود فضا سه بعدی می بود و هر کس می توانست در روی رنگهای نامحدود اضافه شده حرکت کند و توپ خواسته اش این بود که بزرگ و بزرگتر شود . هرچند اگر سه بعد فضا واقعی بودند در سطح دیگر کره ها بعدهای دیگری بود . همچنین حجم توپ تمایل داشت افزایش یابد اما متناهی باشد . هچنین شخصی که لایه های رنگ را افزوده ؛ و عاقبت توپ می خواهد نصف فضایش پر شود .

نقاش ها نیز تمایل دارند منطقه ای را جستجو کنند که کوچک باشد و هرگز کوچک نشود و در این حالت تقریبا" تمام فضای توپ به وسیله لایه های رنگ اشغال شده است . سپس آنها می دانند فضای زندگی شان خمیده است نه تخت .

این مثال برای کسانی است که نمی توانند اصل اول هندسه جهانی را استنباط کنند . در عوض هر کس باید اندازه ی محیطی را که در آن زندگی می کند به وسیله آزمایش های هندسی در می یابد .

هرچند یک راه برای خمیدگی فضا را جرج فردریک ریمان آلمانی در سال 18?4 شرح داد و هندسه را توضیح داد و باقیمانده از قسمتی از ریاضیات در 60 سال بود . هندسه او به طور مطلق می توانست خمیدگی فضا را شرح دهد . ولی به نظر می آمد که نتواند علت فیزیک فضا را در رابطه با خمیدگی آن توضیح دهد کاربرد کار او در سال 191? توسط اینشتن مشخص شد زمانی که او تئوری نسبیت عام را مطرح ساخت .

نسبیت عام یک انقلاب فکری در فیزیک بود که راه تفکر در رابطه با جهان را به طور کلی متحول ساخت . این تئوری فقط در رابطه با خمیدگی فضا نیست و خمیدگی یا تاب زمان نیز نیز در آن دارای اهمیت ویژه ای است ؛ در سال 190? عقیده اینشتین این بود که فضا و زمان با هم بسطی دوستانه دارند و مکان رویداد را با چهار عدد می توان شرح داد .

سه عدد وضعیت رویداد را توضیح می دهد و در مقیاس های بزرگ مانند طول ها و عرض های جغرافیایی کیهانی و فاصله از مرکز کهکشان ها کاربرد دارند . چهارمین عدد زمان رویداد است ، بدینگونه می توانیم فکر کنیم که فضا و زمان با هم هستند ، همچنین در این وضعیت چهارمین بعد آفریده می شود که آن را فضا – زمان می خوانند . هر نقطه در فضا زمان است که دارای برچسبی شامل چهار عدد می باشد و این اعداد وضعیت زمین را در فضا – زمان مشخص می کنند . به هم پیوستن فضا و زمان در فضا – زمان چیزی است که اگر بتوان یکی از آنها را رها کرد راهی منحصر به فرد است ؛ یعنی اگر راهی یکتا وجود داشت تا زمان و موقعیت یک چیز در رویداد مشخص شود . هرچند مقالات قابل توجه اینشتن در ادره ی ثبت اختراعات در سال 190? نشان داد که فضا – زمان در یک رویداد رخ می دهد منوط براینکه حرکت جسم چگونه باشد . فضا – زمان مشترک است و این دو جزو لایجتزی یکدیگرند .

بنابراین ما برای سفر در زمان به کشتی فضایی نیاز داریم که با سرعتی فراتر از سرعت نور مسافت ها را پیمایش کند . متأسفانه در همان مقالات اینشتین آمده است که برای شتاب دادن به کشتی فضایی نیاز به نیروی پیشرانه و شتاب دهنده ای داریم که بزرگ و بزرگتر شود تا شتابی نزدیک به سرعت نور بگیرد . در این زمان به مقدار انرژی زیادی و در واقع به انرژی بی نهایتی نیاز داریم تا از زمان گذر کنیم . در سال 190?که مقالات اینشتین منتشر شد به نظر می آمد که تئوری سفر در زمان پیش فرضی رد شده باشد . همچنین بیان شده بود سفر به ستاره های دیگر و دیگر کهکشان ها در قالب سفرهای فضایی تجارتی آرام و کسل کننده خواهند بود ؛ در کل در آن مقالات آمده بود که گذر از سرعت نور ناممکن است و با تجهیزات کنونی برای سفر به نزدیکترین ستاره هشت سال و به مرکز کهکشان هشتاد هزار سال وقت لازم است . اگر کشتی فضایی بتواند به سرعت نور نزدیک شود مردم می توانند طی سالهای معدودی به مرکز کهکشان ها بروند هرچند که باز هم بسیار زیاد است .

در مقالات اینشتین که در سال 191? منتشر شد این موضوع شرح داده می شود که فضا – زمان به وسیله ماده و انرژی پیچ و تاب داده می شود و یا می پیچد. ما واقعا" می توانیم این پیچ و تاب را مشاهده کنیم . محصول جرم خورشید این است که نور و امواج رادیویی هنگام عبور از کنارش مسیرشان کمی خمیده می شود . علت این پدیدار شدن موقعیت ستاره یا چشمه های شبه اختری است که باعث تغییرمکان کم آن می شود .

زمانی که خورشید بین زمین و منبع رادیویی قرار می گیرد تغییر مکان بسیار کم است و در حدود یک هزارم درجه است ، در حکم حرکت یک اینچ در مسافت یک مایل . با وجود این اندازه مذکور می تواند به دقت اندازه گیری شود . این امر با پیشگویی نسبیت عام تطابق دارد . این مدرکی بر پایه آزمایش است که فضا – زمان خمیده می شود .

مقدار این خمیدگی در همسایگی ما بسیار کم است . زیرا میدان گرانشی خورشید کم دوام است . هرچند برای ما روشن است که این رویداد در تمام میدان های گرانشی قوی نیز رخ می دهد ، برای مثال در بیگ بنگ یا در سیاهچاله ها .

بنابراین فضا – زمان به درخواست داستان های علمی تخیلی می تواند به اندازه کافی خمیده باشد ؛ البته برای سفرهای ماورای فضایی به وسیله کرم چاله یا تونل فضا – زمانی .

در اولین نظر همه ی اینها قابل دسترس به نظر می رسد ، برای مثال در سال 1948 کرت گودُل در جستجو راه حل هایی برای معادلات میدانی نسبیت عام بود تا بتواند جهان را به گونه نمایش دهد که درکل ماده دوار است . درجهان او ممکن بود تا خارج شوی از سفینه فضایی و بازگردی قبل از اینکه عازم شوی .

گودُل در انجمن پیشرفته پرینستون بود جایی که اینشتین آخرین سال های عمر خود را در آن سپری کرد . او بیشتر به خاطر این موضوع معروف است که که ثابت کرد هر چیز درست را نمی توان ثابت کرد . حتی در چیز به ظاهر ساده ای مانند حساب . اما آیا واقعا" او چقدر نظر نسبیت عام را در رابطه با سفر به زمان دچار دگرگونی ساخت ؟ چیزی که اینشتین تمایل نداشت آن را ممکن بداند .

حال ما می دانیم که راه حل گودُل نتواست جهانی را که ما در آن زندگی می کنیم را نمایش دهد . زیرا آن توسعه یافته نبود . ولی مقدار زیاد و نسبتا" خوبی را برای کمیتی داشت که ما آن را ثابت کیهانی می خوانیم و به طور کلی باور دارد که روبه صفر است . هرچند به دیگر چیزها ظاهر راهی معقول و خوب را برای سفر در زمان پیشنهاد و جستجو می کرد . مخصوصا" این موضوع جالب به نظر می رسد که جهان دارای ریسمانهای کیهانی باشد که سرعت حرکتشان به یکدیگر بسیار نزدیک است . هرچند سرعتشان اندکی از سرعت نور کم تر است . ریسمانهای کیهانی تئوری قابل توجهی در فیزیک هست که داستان های علمی تخیلی آنها را واقعی نمی دانند تا بتوان آنها را گرفت . چنانکه نامشان اشاره می کنند که مانند ریسمان هستند که طول دارند ولی مقطع عرضی آن ها بسیار کوچک است و این اجسام بیشتر شبیه نوارهای اسفنجی هستند . آنها در زیر کشش و فشار زیادی هستند . کششی همانند یک صد میلیارد میلیارد میلیارد تن .

ریسمانهای کیهانی ممکن است صدای محض و دوردست داستان های علمی تخیلی باشند . اما یک علت علمی خوب برای آن وجود دارد که می تواند فرمی از جهان اولیه باشد برای مدتی بعد از بیگ بنگ . چون آنها زیر کشش چنین بزرگ قرار دارند ممکن است هرکس از آنها انتظار داشته باشد که سرعت نور را بهبود بخشند جهان گودُل و حرکت سریع ریسمانهای کیهانی هر دو باهم اشتراک دارند . زیرا هردو اقدام به خمیده شدن فضا – زمان می کنند که در آنها سفر در گذشته برای همه ی اوقات ممکن است . امکان دارد خداوند خمیدگی جهان را آفریده باشد . اما ما دلیلی برای تفکر مانند او نداریم . جهان برای مجاز شدن سفر در گذشته بعد از بیگ بنگ تا حدی اقدام به خمیده شدن کرد .

از زمانی که ما نتوانستیم راه آغاز شده جهان را تغییر دهیم ، سوال اینجا است که آیا سفر در زمان ممکن است ؟ و متعاقبا" سوال این است که آیا می توانیم فضا – زمانی خمیده بسازیم تا هرکس بتواند به وسیله آن به گذشته قدم بگذارد ؟ به عقیده من این یک مبدأ مهم برای پژوهش است . اما هرکس برای خم کردن آن دقت ندارد . اگر هرکس امتیاز کاربردی یک پژوهش را برای سفر در زمان در دست داشته باشد بی شک آن را روانه میدان خواهد کرد . هر کس که تکنیک عمل را دارد این کار رامی کند ، کارهایی مانند حبس زمان و یا خمیدگی که رمزهایی برای سفر در زمان هستند . هرچند این مطلب تا حدی در رابطه با سفر در زمان است ، ولی باید نام نهادن قابل احترام علمی را در رابطه با خمیدگی فضا – زمان دریافت کنیم .

اگر از نسبیت عام گذر کنیم می توانیم اجازه سفر در زمان را صادر کنیم ؛ آیا این اجازه در قالب جهان ما می گنجد و اگر نمی گنجد چرا نه ؟ این موضوع دقیقا" وابسته به سفر در زمان است که از موضعی از جهان به جای دیگر برویم . هم چنین من گفتم اینشتن این موضوع را بیان کرد نیروی پرتابه سفینه فضایی برای گذر از سرعت نور باید بی نهایت باشد . بنابراین تنها راه موجود برای سفر در جهان و یا برای رفتن از یک سوی کهکشان به سوی دیگر آن خمیدگی زیاد فضا – زمان است که یک تونل کوتاه یا کرمچاله را می آفریند . با این امکان می توانستیم از یک سوی کهکشان یه سوی دیگر آن وصل شویم و این عملی میان بر است که بروید و برگردید ، در صورتی که در این شرایط دوستانتان زنده باشند . چنین کرمچاله هایی به سختی به ذهن ما خطور می کنند ، همچنین هستی و مقدورات آینده .

اگر شما می توانستید از یک سوی کهکشان به سوی دیگر آن سفر کنید در یک یا دوهفته بازگشت شما مقدور بود تا اینکه به زمان قبل از عازم شدنتان برسید . شما حتی می توانستید در سفر برگشت خود در زمان به وسیله یک کرمچاله اداره کنید اگر پایان آن دو حرکتی نسبی نسیت به یکدیگر بود .

اگر چه برای آفریده شدن کرمچاله به ماده ای که فضا – زمان در راه مقابل خمیده می کند نیاز است مانند سطح یک زین و این همان راه درست برای خمیدگی فضا – زمان و مجاز کردن سفر در زمان است . اگر جهان آغازی نمی داشت این خمیدگی تصویب سفر در زمان بود و برای ساختن راههای مورد نیاز به ماده با جرم منفی و چگالی انرژی منفی نیاز است .

قوانین فیزیک کلاسیک می خواهند تا توانایی جهان در خمیده شدن ممنوع شود برای سفر زمان مجاز نشود . هر چند قوانین فیزیک کلاسیک قوانین فیزیک کوانتومی را بر هم می زنند . در حالی که صرفنظر از نسبیت عام این تئوری یعنی کوانتوم تصویر جدیدی از جهان را ایجاد کرده است . این تئوری را می توان آرام بخش دانست و اضافه برداشت را از روی یک یا دو محاسبه را مجاز می کند . در صورتی که لبه ها موافقت کنند . در دیگر الفاظ تئوری کوانتوم در بعضی جاها منفی بودن چگالی انرژی را مجاز می کند مشروط براینکه در دیگر جاها مثبت باشد . علت اینکه تئوری کوانتوم اجازه می دهد چگالی انرژی منفی باشد وجود اصل عدم قطعیت است . این سخنان کمیت مسلم هست . و گفته هایش در قالب این مثال می گنجد ؛ ما نمی توانیم مقدار سرعت و و موقعیت یک ذره را با هم به طور خوب مشخص کنیم ، معمولا موقعیت آن تعیین می شود زیرا نسبت به سرعت آن از خطای کمتری برخوردار است و بالعکس . همچنین اصل عدم قطعیت در میدان هایی مانند میدان های الکترومغناطیسی و میدان های گرانشی به کاربسته می شود و درکل براین موضوع دلالت می کند که میدان ها به طور دقیق نمی توانند صفر باشند ، حتی در وقتی که ما فکر می کنیم فضا خالی است . به این دلیل نمی تواند صفر باشد که اگر به این گونه باشد مقدار هر دو کمیت یعنی مقدار سرعت و مقعیت آن به خوبی مشخص می شد و این با اصل عدم قطعیت مغایرت دارد و تخلفی در آن است . در عوض میدان بایستی مقدار حداقل و محققی از تغییرات را داشته باشد که اشخاص می توانند آن را تفسیر کنند و ما آن را نوسانات خلاء می خوانیم .

یک جفت ذره و ضد ذره ناگهان پدیدار می شوند و مجزا از هم به حرکت می پردازند و با هم بازمی گردند و یکدیگر را نابود می کنند . این جفت مذکور یعنی ذره و ضد ذره حقیقی اند . زیرا اندازه آنها را مستقیما" با آشکارساز نمی توان مشاهده کرد . هرچند اثر غیرمستقیم آنها قابل رؤیت است . یک راه برای این کار عملی است که آن را اثر کسمیر می خوانند . هر کس با دو تکه فلز نظیر هم می تواند این کار را بکند ، این دو ورقه ی فلز باید در فاصله نزدیک و مجزایی از هم باشند ؛ این ورق ها برای ذرات و ضد ذرات عملی همانند آینه دارند . این وسیله که ناحیه ای ازبین دو صفحه است مانند یک ذره شبیه به آلت پیپ است و فقط امواج نوری که فرکانس آنها تشدید شده را می پذیرد . همچنین نتیجه این است که مقدار کمی نوسان خلاء وجود دارد و ذرات حقیقی در نوسانات خلاء و یا بیرون آن می تواند هر طول موجی داشته باشد . کاهش تعداد ذرات بین صفحات دستگاه که ضربه ای وارد نکرده اند فشار را کاهش داده ، در صورتی که فشار زیادی به صفحات اعمال نشده است . بدین سال نیروی نحیفی بین دو صفحه وجود دارد ، این نیرو با آزمایش اندازه گیری شده است . بنابراین واقعا" ذرات حقیقی وجود دارند و محصول و مفهومی واقعی هستند . چون که ذرات حقیقی و یا نوسانات خلاء که بین دو صفحه است دارای مقدار کمی چگالی انرژی هستند نسبت به داخل منطقه بیرونی . اما چگالی انرژی فضای خارجی دور از صفخات است و باید صفر باشد و یا به صورت دیگر فضا تمایل دارد خمیده باشد تا اینکه تقریبا" مسطح باشد . بنابراین چگالی انرژی بین دو صفحه باید منفی باشد .

و اصل اینکه فضا زمان خمیده می شود .و این تأییدی بر اثر کسمیر است که می توان آن را در جهت منفی خمیده کرد و این پیشرفتی در علم تکنولوژی است و نیرو مذکور می تواند کرمچاله و یا خمیدگی فضا – زمان را شکل دهد تا سفر در گذشته ممکن شود اگر در زمانی در آینده سفر در زمان را آموختیم در صورتی که این سفر بازگشتی ندارد در آن زمان به بحث در رابطه با آن می پردازیم .

بعضی از مردم ادعا دارن د که ما با آینده ملاقات داریم آنها می گویند یوفوها ( بشقاب پرنده ها ) از آینده می آیند . و کار آنها صلاحدید دولت های خیانتکار کهکشانی برای پوشاندن خود است .

تا از خودشان محافظت کنند و این امر تا حدی ناممکن و ضعیف به نظر می رسد تا اینکه بتوانیم از بیگانه ها اطلاعات کسب کنیم . من به این طوری تا حدی شکاک هستن . گزارش مشاهده بشقاب پرنده ها نمی تواند علتی بر وجود فرازمینی ها باشد ، زیرا آنها متقابلا" متغایر هستند . اگر شما یک بار پذیرفتید که این ها اشتباهند و یا خیال بوده اند ، این موضوع تماما" احتمالی نیست که آنها وجود دارند تا بیایند ودرآینده با مرم ما ملاقات کنند .

و یا اینکه اگر آنها واقعی هستند تمایل دارند از سمت دیگر کهکشان ها بیایند و در زمین ساکن شوند و آن را به تسخیر خود در بیاورند و یا اینکه در رابطه ای به ما اخطار دهند ، آنها موجوداتی بیهوده اند . یک راه ممکن برای اینکه با سفر در زمان تطبیق کند امری است که باید در آینده نظاره گر آن باشیم و خواستار آن است که در موردش به بحث پرداخته شود .

این دیدگاه تمیل دارد آینده ما را ثابت جلوه دهد و اینگونه سخن می گوید که طبق مشاهدات فضا به اندزه کافی برای سفر در زمان خمیده نیست ، از سوی دیگر راههای آینده باز است و ممکن است که ما بتوانیم فضا را به اندازه کافی خمیده کنیم تا بتوانیم در زمان سفر کنیم . همچنین ما نیز تمایل داریم که در زمان سفر کنیم و بازگردیم .

چه کسی تمایل دارد فضاپیما را در پایگاه پرتاب منجر کند و یا اینکه از عازم شدنش در اولین محل جلوگیری کنی شرح ویژه دیگری برای این پارادوکس وجود دارد . چه فرزندی می خواهد خانواده اش را به قتل برساند در صورتی که هنوز زاده نشده است . این دو ذاتا" هم ارز هستند .

هرکس باید راه حلی پایدار را برای معادلات فیزیک جستجو کند حتی اگر فضا به حدی خمیده شود که سفر در زمان ممکن شود . در این دیدگاه شما نمی توانید با موشک شروع به کارشوی و به گذشته سفر کنی مگر اینکه شما از قبل بازگشتی داشته اید ؛ افرادی که این دیدگاه را مطرح کرده اند خواسته اند که ما کاملا" مصمم باشیم . در این صورت ما نمی توانیم افکاری را متحول سازیم که به قدری اختیاری هستند که در دیگر مکان ها آن را نزدیک شدن به تاریخ متناوب می خوانند . این نظریه توسط فیزیکدانی به نام دیوید دویش حمایت شده است و توسط فیلم سازی به نام استیون اسپیلبرگ به تصویر کشیده است . « بازگشت به جهان آینده »

این تاریخ متناوب تمایل ندارد تا هر بازگشتی از آینده را در خود داشته باشد قبل از اینکه سفینه فضایی عازم شود و وارد یک تاریخ متناوب دیگر شود .

فیزیکدانی به نام ریچارد فیمان عقیده داشت که بر طبق نظریه کوانتوم جهان فقط دارای یک تارخ نیست و در عوض در جهان ممکن است تاریخ های یکتای زیادی وجود داشته باشد که هر یک دارای احتمالاتی هستند . تاریخ های آرامی که در شرق میانه وجود دارند بادوام هستند .

در بعضی از تاریخ ها فضا – زمان خمیده بوده است که بعضی از اجسام مانند راکت ها می توانسته اند در میانشان سفر کنند . در هر حال هر تاریخ تودار ، کامل و جامع است و بعضی از آنها فضا را خمیده شرح نمی دهد بنابراین یک موشک نمی تواند به تاریخ دیگری انتقال یابد و دوبار به حالت نخست بازگردد . این ها در تاریخ های یکسان و آرام است و فرضیه ی تاریخ ها هم چنان به قوت خود باقی است که در جای تاریخ های متناوب قرار می گیرد . بدینگونه است که ما در تاریخ پایدار و یا نا متناقض گیر کرده و تردید کرده ایم . هرچند در این زمان نیازی به درگیری با مسائل جبری یا اختیاری نمی باشد . اگر احتمالات برای تاریخ فضا – زمان و خمیدگی آن بسیار کم باشد ، احتمال سفر در زمان بسیار درشت اندامی می کند و من آن را ترتیب زمانی حفظ گمان ها نامگذاری می کنم . در کل قانون های فیزیک با یکدیگر متحد شده اند و درشت اندامی می کنند تا جلوی سفر در زمان گرفته شود .

پایان این مقاله چنین است که فضا – زمان سریع و یا سفر به زمان گذشته نمی تواند از ارائه ادراک و فهم جلوگیری کند و آن را غیر محتمل جلوه دهد .

از همان ابتدای خلقت ، دست یافتن به نظریه ای برای همه چیز دل مشغولی بشر بود ، یافتن جوابی که پاسخ تمامی سئوالات باشد . سئوالاتی که مطرح شده اند و یادر آینده ممکنست مطرح شوند چه سئوالات مربوط به متافیزیک ، چه سئوالات مربوط به جهان ماده .بله ، با دست یافتن به"نظریه ای برای همه چیز"گیریم که توانستیم در قرن بیست و یکم به نظریه ای برای همه چیز دست یابیم آیا در این صورت می توان ادعا کرد که در قرن بیست و دوم ، بیست و سوم و... این نظریه در آن زمان هم نظریه ای برای همه چیز باشد؟ اگر قادر به اثبات تجربی آن نباشیم" همه چیز" این نظریه بلوفی بیش نخواهد بود چرا که ممکنست تکنولوژی آینده به مبارزه با پیش بینی های آن برآید.و ضعف های آن را برملا سازد.

ناممکن بودن دست یافتن به نظریه ای برای همه چیز در محدوده ی مسائل مادی و غیرمادی بشر را مجبور ساخت تا مشکلات خود را در دو حوضه ی مجزا مورد مطالعه قرار دهد، در عرصه غیر مادی انسان به سرعت، شاید در همان دوران غارنشینی به نظریه ای برای همه چیز دست یافت اما در حیطه ی مسائل مادی هزاران سال است انسان برای رسیدن به این نظریه تلاش می کند ودر این راستا بشر و طبیعت به زور آزمایی با هم پرداخته اند ، این مبارزه من را به یاد کارتون های افسانه ای می اندازد که پیرمردی با ریش سفید و بلند، عصا به دست (طبیعت) معمایی مطرح می کند و پسربچه ای (انسان) بی تجربه با تحمل مشقات زیاد و کسب تجربه و علم به آن پاسخ می دهد.

این رویارویی پایاپای تاکی ادامه دارد و برنده ی این بازی کیست ؟ انسان یا طبیعت ؟

بیش از صد سال پیش انسان موفق شد همه معما های به جا مانده از گذشته های دور را در قالب فیزیک کلاسیک قدرتمندانه پاسخ دهد و دانشمندان را در به پایان رسیدن دوران جستجو و کنکاش دلخوش نماید .

در این میان فریادهای مستانه ی دانشمندانی از گوشه و کنار جهان به گوش می رسید که ما دیگر قادر خواهیم بود هرآنچه در آینده ممکنست رخ دهد با مطالعه ی وضع موجود پیش بینی کنیم چرا که راز نظم بنیادین طبیعت را کشف نموده ایم ودر قالب فیزیک کلاسیک فرمول بندی کرده ایم .

ولی چه زود طبیعت به حال خوش آنان (باپیش کشاندن چندین معما نظیر سرعت نور ، تابش جسم سیاه ، اثر کامپتون ، اثر فوتو الکتریک،...) پایان داد مشکلات پیچیده ای که برای حل آنها دیگر از دست فیزیک کلاسیک کاری بر نمی آمد .

اما دیری نپائید که مسائل لاینحل و آزاردهنده ی پیش روی فیزیک کلاسیک با ابداع نظریه های نسبیت توسط اینشتین بر طرف شد و توپ را انسان برا ی بار دیگر به زمین طبیعت انداخت .

فیزیک کلاسیک به همراه نسبیت ها هرچه در زمین و ورای آن رخ می داد را قانونمند ساخت و به سئوالاتی مانند موقعیت یک ذره در آینده ( با مطالعه نیرو های وارد بر آن ) تاریخ کسوف های بعدی ، ماهیت عالم و چگونگی شکل گیری آن و صدها رخداد مشابه از این دست را به دقت پاسخ میداد .

طولی نکشید که ایده ای دیگر سر از تخم تکامل اندیشه ی بشر بیرون آورد . کوانتوم . ایده ای جسورانه، نظریه ای که ریزترین اجزاء طبیعت را مورد مطالعه قرار می دهد ، به یمن دست آورد های فیزیک کوانتومی بود که به ناگاه ذراتی از پس پرده ی نمایان شدند که تا آن زمان طبیعت آنها را از چشم بشر مخفی نگاه داشته بود ،دهها نوع ذره با نامها و رفتارها ی متفاوت ، این کوانتوم بود که معما هایی چون ساختمان اتم و مولکول ها را به انسان شناسانید و او را در شکافتن دل ذرات یاری نمود تا آفتاب نهان در آنها را به نظاره بنشیند و برای بار دیگر ذهنش را از سئوالات گوناگون رهایی بخشد.

انسان قرن بیستم موفق شد به طور باور نکردنی سئوالات به ارث مانده از پیشینیانش را که طی صدها سال بی پاسخ مانده بود را پاسخ دهد . وتمام جوانب عالم را به کمک نظریه های گوناگون توضیح دهد اگر این نظریه ها را ما به شکل لباسی در نظر بگیریم که انسان تن طبیعت کرده است ،این لباس در عین پوشاندن بدن عریان طبیعت اما از یک ناهمگونی آزاردهنده ای برخودار است ، پیراهن کوانتومی وصله خورده ،کت چروک و گشاد نسبیتی،بهمراه شلوار مرتب اما تنگ و کوتاه کلاسیکی .

این لباسی که ما به تن طبیعت کردیم به زحمت توانستیم قسمتی از پیراهن کوانتومی را به زیر شلوار کلاسیکی جای دهیم (کنایه از بسط برخی از روابط کوانتومی جهت استفاده در محاسبه وقایع ماکروسکوپی ) و وصله های آن را به زیر کت نسبیتی بپوشانیم (کنایه از اتحاد نسبیت خاص با مکانیک کوانتومی و تدوین نظریه کوانتومی میدان )

با این اوضاع آیا می توانیم به انجام وظیفه مان خرسند باشیم و بگوییم هرچه طبیعت از ما طلب می کرد ما آن را به انجام رساندیم.

چگونه می توانیم طبیعت را از این پوشش نا مرتب برهانیم ؟ طبیعتی که ما هنوز کفشی به پاهای برهنه اش نکرده ایم(منظورناتوانی در حل معماهای امروزی مانند ماده تاریک، انرژی تاریک ،سرانجام عالم ،ماهیت نوترینو ،...)


در این صورت است که وقایع لحظات اولیه ی خلقت عالم ، منشاء و چیستی ماده و انرژی تاریک ،سرانجام کائنات ،ماهیت برخی از ذرات بنیادی و دهها سئوال دیگر که تاکنون بی پاسخ مانده اند به جوابشان دست خواهیم یافت .

اکنون سئوالات اساسی که برای دست یافتن به این نظریه پیش می آید این است که،

1- آیا می توان به دست یابی بشر در آینده ای نزدیک به نظریه ای برای همه چیز خوشبین بود.؟

2- آیا نظریه ای برای همه چیز تا ابد نظریه ای برای همه چیز باقی خواهد ماند.؟

اعتقاد من براین است که تلاش انسان در این برهه از زمان برای رسیدن به نظریه ای برای همه چیز منوط به تحقق یافتن دو چیز است

الف )آگاهی کامل از تمام جوانب عالم

ب)رسیدن به تکنولوژی پیشرفته برای آزمودن نظریه های پیشنهادی

مورد اول بدون شک با امکانات موجودغیر ممکن به نظر می آید ،چرا که ما نه شناخت کامل از عالم در بعد ماکروسکوپی آ ن داریم و نه می توانیم به روشنی از ابعاد میکروسکوپی آن سخن برانیم، بنابراین ما در دو حیطه با تاریکی مطلق سر و کار داریم یکی ماهیت عالم در نقاط دور دست که نه نوری از آنجا به چشم ما می آید و نه ما قادریم به آنجا سفر کنیم ، و مسئله ی دیگر ماهیت عالم در ابعاد فرمی و کوچکتر از آن می باشد ،اطلاعات ما از این بعد تنها یکسری مشاهدات غیر مستقیم است که در برخی از موارد برداشت های ضد و نقیضی به مشاهده گر القا می کند . با این وضعیت ما می خواهیم نظریه ای ابداع کنیم که این دو حیطه ی ناشناخته و هر چه بین آنها ست را بدون کم و کاست توضیح دهد .

تازه اگر موفق به تدوین این نظریه شدیم می ماند اثبات آن ،به نظر من دیگر نباید بی درنگ تسلیم ظاهر نظریه ها شد ،بدین صورت که اگر نظریه ای بر روی کاغذ و در قالب ریاضیاتی آن بدون نقص بود به آن به چشم یک راه حل بی بدیل و قطعی نگاه کنیم که این نظریه تنها راه حل مشکل ماست.

همین نظریه ی نسبیت را در نظر بگرید ،با همه توانایی هایش در برخی از زمینه های علم فیزیک تاکنون هیچ مدرک قطعی برای اثبات پیش بینی هایش ارائه نگردید ،تنها نسبیت خاص را توانسته اند با ذرات موجود در شتابدهندها که ذرات در آن از حرکت شتابدار برخوردارهستند (در صورتی که نسبیت خاص ویژه ی حرکت با سرعت ثابت است ) مورد آزمایش قرار دهند مخالفت این نظریه با "عقل سلیم" وپارادوکس حل نشده ی دو قلو های آن دیگر بماند.

در ضمن تاکنون مدرک مستدلی در تاییدبرخی از پیش بینی های نسبیت عام با تمام زیباییهایی که این نظریه دارد ارایه نشده است.

در زمینه ی یافته های فیزیک کوانتومی نیز با همین مشکل مواجه هستیم جایی که صحبت از اتحاد بزرگ و یا اثبات وجود کوارک ها می شود (به صورت منفرد ) یا وجود ذرات گلوئون، خر شتابدهندها به گل می نشیند .

ناتوانی دانشمندان در ابداع روشی برای اثبات تجربی این یافته ها زمینه را برای ظهور ادعا های تازه مهیا ساخت. ادعا هایی که هیچگونه چشم اندازی در آینده های بسیار دور نیز برای اثبات آنها وجود ندارد .

گرچه تلاش و پشتکار دانشمندان برای دست یابی به نظریه ای برای همه چیز قابل احترام و ستودنی است اما آنان مرا به یاد کیمیا گران قدیم می اندازند که امیدتبدیل مس به طلا سراسروجودشان را فرا گرفته است ،چند سالی است که تب کیمیا گری از علم شیمی به علم فیزیک منتقل شده است و کیمیای "نظریه ای برای همه چیز" رویای شیرین برخی از فیزیکدانان گردیده است .

البته همانطوری که در طول تاریخ کیمیاگری برخی از گوشه و کنار جهان ادعای دست یافتن به ماده ای که مس را به طلا تبدیل می کند را مطرح می کردند ،اینک نیز پیدا می شوند دانشمندانی که مدعی دست یافتن به نظریه ای برای همه چیز هستند.

جالب اینجاست که اینان برای منطقی جلوه دادن نظریه هایشان بنیان طبیعت را دگرگون می سازند ، ذرات رابه ریسمان و ابعاد عالم را تا جایی که مشکلشان حل شود افزایش می دهند .


همان طوری که تا قرن نوزدهم فیزیک کلاسیک برای همه چیز شناخته شده تا آن زمان پاسخ قانع کننده ای داشت . و به نوعی نظریه ای برای همه چیز بود. اما تکنولوژی قرن بیستم همانند شتابدهندها ،تلسکوپ ها ی قوی ،و تجهزات دقیق آزمایشگاهی سئوالاتی پیش روی آن قرار دادند که ناقص بودن آن را نشان دادند .

تلاش برای دست یابی به نظریه ای برای همه چیز در حالی در حال انجام است که دانشمندان هنوز در همساز کردن نسبیت خاص با کوانتوم با مشکلات عدیده ای دست به گریبان هستند ، از وجود ذرات میدان گرانش سخن به میان می آورند اما قادر به اثبات تجربی آنها نیستند ، از کم و کیف نیروی قوی هسته ای اطلاعات دقیقی ندارند،و...

کوتاه سخن اینکه اگر دانش بشری در مسیر دست یافتن به نظریه هایی باشند که بتواند تنها مشکلات موجود را حل کند (مانندطریقه ی شکل گیری نسبیت و کوانتوم)و اجازه بدهیم تا با پیدایش پاره نظریه ها زوایای بیشتری از نظریه ی بزرگ آشکار شود آنگاه به راحتی وبا اطمینان بیشتر قادر خواهیم بود گمشده ی خود (که شاید نظریه ای برای همه چیز باشد) را بیابیم.

شاید تمایل دانشمندان در این برهه از زمان برای دست یافتن به یک نظریه ای برای همه چیز ناشی از ناتوانی آنها در حل معضلات فعلی است که برای فرار از این مشکلات خود را به دامان نظریه ای برای همه چیز انداخته اند . همین اقدام های گنگ و سر در گم کننده است که این سئوال بزرگ را در اذهان تداعی می کند

فیزیک دانان انگلیسی و آمریکایی سیلیکون تازه‌ای خلق کردند که شمار پروتون‌های هسته آن "عدد جادویی" تازه‌ای در میان اعداد اتمی به شمار می‌آید .

هسته‌های اتمهای مختلف فقط در صورتی پایدار باقی می‌مانند که شمار ریز-ذره‌هایی که در درون آنها جای دارند، یعنی شمار پروتون‌ها و نوترون‌های آنها، برابر اعداد معینی باشد.

این اعداد که به عددهای جادویی شهرت دارند نشان‌دهنده این نکته است که در درون هسته هیچ ریز-ذره آزادی موجود نیست که در ترازهای انرژی خاص خود به تنهایی سرگرم گردش باشد و همه ریزذره‌ها در ارتباط با یکدیگر سطوح انرژی درون هسته را پر کرده‌اند.

فیزیک‌دانان از مدتها پیش به شماری از این اعداد جادویی دست یافته بودند. این اعداد عبارتند از 2 ، 8 ، 20 ، 28 ، 50 ، 82 و 128 برخی از عناصر موجود در طبیعت یا عناصر مصنوعی این خاصیت را دارند که هسته آنها با این اعداد جادویی مطابق است.

یعنی شمار پروتون‌ها یا نوترون‌های آنها مساوی با یکی از این اعداد است. این گونه عناصر در مقایسه با عناصر دیگر از پایداری بیشتری برخوردارند. در برخی از عناصر هم شمار پروتون‌ها و هم شمار نوترون‌ها مساوی با اعداد جادویی است و این گونه عناصر از پایداری مضاعف و دوگانه برخوردارند.

با این حال فیزیک دانان به این نکته نیز توجه داشته‌اند که سلسله اعداد جادویی که تاکنون کشف شده‌اند کامل نیست و اعداد جادویی دیگری نیز موجودند که می‌توان آنها را به این سلسله اضافه کرد.

در این هفته یک گروه مشترک از فیزیک‌دانان انگلیسی و آمریکایی در مقاله‌ای که در نشریه علمی "نیچر" به چاپ رسید گزارش دادند موفق به تولید یک سیلیکون رادیو اکتیو شده‌اند که هسته آن به طور مضاعف پایدار است و در عین حال شمار پروتون‌های آن یک عدد جادویی تازه را ارایه می‌دهد.

این پروتون رادیواکتیو که پروتون 42 نام دارد 28 نوترون و 14 پروتون دارد. به این ترتیب عدد 14 عدد جادویی تازه‌ای است که به سلسله اعداد جادویی اضافه شده است.

به گفته "جف تاستوین" فیزیک دان هسته‌ای از دانشگاه ساری که یکی از اعضای تیم مشترک انگلیسی- آمریکایی است بین ترازهای انرژی 8 و 20 برخی زیرترازها وجود دارند که به علت نزدیکی بیش از حد به یکدیگر معمولا به عنوان تراز مستقل به حساب آورده نمی‌شوند و بنابراین انتظار نمی‌رود در میان آنها به یک عدد جادویی دست یافته شود.

به این اعتبار سیلیکون معمولی که 14 پروتون و 14 نوترون دارد عنصری دارای اعداد جادویی تلقی نمی‌شود. اما هسته عناصر می‌توانند شمار بیشتری از ریز-ذرات اتمی را در خود جای دهند و این امر موجب می‌شود در موقعیت نسبی ترازهای انرژی درون هسته تغییر ایجاد شود.

تاستوین به اتفاق "پل کاتل" از دانشگاه فلوریدا و شمار دیگری از فیزیک دانان به بررسی این فرضیه پرداختند که اگر تعداد بیشتری نوترون به سیلیکون معمولی اضافه شود، این امر موجب تغییر در ترازهای انرژی داخل هسته این عنصر شده و باعث می‌شود عدد 14 به یک عدد جادویی تبدیل شود.

این محققان به منظور آزمودن فرضیه خود یک پرتو با انرژی بالا از جنس گوگرد 44 را به عنصر برلیوم تاباندند و به این ترتیب اتمهای گوگرد را وادار کردند تا دو پروتون خود را در اثر برخورد از دست بدهد و به سیلیکون 42 تبدیل شود.

این گروه آنگاه نتایج حاصل از آزمایش را با نتایج محاسباتی مقایسه کردند که با استفاده از نظریه مکانیک کوانتومی تنظیم شده بود. میان نتایج آزمایشی و این الگوی نظری انطباق کامل مشاهده شد.

اهمیت تحقیق تازه در این نکته نهفته است که با استفاده از آن می‌توان واکنشهای هسته‌ای را که در ستاره‌های غول پیکر و ابرنواخترها در هنگام انفجار اتفاق می‌افتد مورد بررسی قرار داد.

در هنگام انفجار این اجرام بسیار بزرگ مقادیر زیادی نوترون آزاد می‌شود که در برخورد با اتم‌ها، عناصری نظیر سیلیکون 42 تولید می‌کنند که از عمر کوتاهی برخوردارند.

به اعتقاد فیزیک‌دانان درک نحوه عمل این هسته‌های پر از نوترون می‌تواند به شناخت بهتری از چگونگی تطور و شکل‌گیری کیهان منجر شود.