یگانگی در جهان
یگانگی مفهومی است که میتوان از زاویههای گوناگون به آن نگریست: فلسفه، مذهب و علم. هر کس میتواند برداشتی متفاوت از کلمه یگانگی داشته باشد، و بنا به تعبیر خود از این کلمه آن را به گونهیی دیگر تعبیر و تفسیر کند. سؤال این است که وقتی در علم بهطور عام، و فیزیک بهطور خاص صحبت از یگانگی میکنیم، منظور ما چیست؟
در طول این مقالات به طور مکرر در مورد قوانین خاص یا پدیدهیی و تفاوت آنها با قوانین عام صحبت کردهایم. هرگاه که علم بتواند قوانین عام را جایگزین قوانین خاص و پدیدهیی کند به موفقیتی مهم دست یافته است. مثلاً به جای قوانین خاص کپلر در مورد مدار حرکت سیارات به دور خورشید، قانون جاذبه عمومی نیوتن جایگزین میشود و این قانون عام از آن قانونمندی خاص نتیجه گرفته میشود. علم به دنبال آن است که قانون عام اصلی و توضیحدهنده تنوعات گوناگون را کشف کند. به هر میزان که یک فعالیت علمی در این امتداد موفقتر باشد، اهمیت آن کار علمی بیشتر است. یعنی حصول به قوانین عام، بالاترین هدف علم و والاترین ارزش میان دانشمندان است. با این کوشش، قوانین متعدد و خاص جای خود را به «یک» قانون عام میدهد، یعنی قوانین خاص در پروسه تحقیق و تکامل، تبدیل به قانون عام میشوند. نیروها و ذرات متنوع جای خود را به «یک» نیروی اصلی و یگانه میدهند. این که قانونی از خصلت عام برخوردار باشد، ادعایی بزرگ است و نمونههای آن در تاریخ علوم نادر است. از این جهت آن دسته از دانشمندانی که به آن دست یافتهاند در تاریخ علم جایگاه خاص دارند. قانون جاذبهعمومی که نیوتن آن را فرموله کرد از آن جمله است. قوانین نیوتن که مبنای فیزیک کلاسیک است از گردش اجرام آسمانی تا حرکت سیالات را توضیح می دهد. بدین جهت است که برای آن مصداق عام برگزیده شده است. قوانین عام در تمامی علوم یافت میشود، مثلاً قانون انتخاب طبیعی داروین (Natural Selection) که مبنای توضیح تکامل در زیستشناسی است از آن نمونه قوانین عام است. از یک ویروس و باکتری ناچیز تا حیوانات بسیار پیچیده، همگی از این قانون تبعیت میکنند. اهمیت قوانین عام تا آن جاست که نام دانشمندانی که این قوانین را کشف کردهاند با آن علم عجین شده است. همانطور که نام نیوتن با فیزیک و نام داروین با زیستشناسی مترادف است.
پس علم در مسیر حصول به قوانین عام، که هدفی ارزشمند است، به یگانگی دست مییابد. البته متوجه هستید که میتوان در مسیر یگانگی حرکت کرد بدون آن که هیچ اعتقادی به آن داشت.
بیشتر دانشمندان با هدف کشف ناشناختهها و دستیابی به توضیح و قانونمندی پدیده مورد نظر به راه علم پیوستهاند. برای بسیاری اگر بتوانند قدمی در راه گذار از قوانین خاص به قوانین عام بردارند، مسلماً مطلوبتر است. یگانگی که بدین گونه حاصل میشود به واسطه یک اعتقاد نیست بلکه نتیجه طبیعی گذار از قوانین خاص به قوانین عام است. اگر دانشمندان به ستارگان دور دست مینگرند به جهت کشف ناشناختههاست. کنجکاوی و روحیه اکتشاف هم از آن جمله ارزشهای فطری انسان است که به شکلی اعجابآور تاریخ بشر را شکل داده است. حاصل این گونه اکتشافات معمولاً مشاهده تنوعات بیشتری است که دوباره دانشمندان را به کشف نظم و قانونمندی میطلبد. میبینید که مفهوم یگانگی چگونه با مفهوم شناخت و درک واقعیت گره خورده است. حصول به یک درک عام در بطن خود پیام یگانگی را در بردارد. برای فیزیکدانها هیچچیز ناشناختهتر از شرایط اولیه جهان نیست. به همین دلیل است که در آزمایشهای خود سعی بر آن دارند که شرایط اولیه جهان را ایجاد کنند و به مشاهده خواص آن بپردازند. هر قدر که بتوان دو ذره را با سرعت و انرژی بیشتر به یکدیگر کوبید، آن گاه به شرایط اولیه پیدایش جهان نزدیکتر میشویم و یا هر قدر بتوانیم به اعماق کهکشانهای دور دست بنگریم، آن گاه به لحظه تولد جهان نزدیکتر میشویم. دانشمندان معتقدند که با فهم این ناشناختهترین ناشناختهها خواهند توانست به درکی عام از همه قوای طبیعت دست یابند. این درک عام همان مقصود علم در مسیر یگانگی است.
همان طور که گفتیم عدهیی از دانشمندان در این مسیر قدم میزنند بدون آن که نیازی به اعتقاد به یگانگی داشته باشند. منظور ما از اعتقاد این است که یگانگی را فرض بگیریم و بر پایه این فرض جلو برویم. ولی بسیاری از فیزیکدانها بر این اعتقاد و فرض هستند که در شرایط اولیه جهان تمامی نیروها و ذرات از «یک» نیرو منشعب شدهاند. بدین جهت کشف و فهم شرایط اولیه جهان، نه تنها پرده از روی دنیایی ناشناخته و مرموز برمیدارد بلکه یگانگی را برملا کرده و سبب کشف قوانین عام میشود.
پیشرفت و رشد علم با حرکت در این مسیر یگانگی عجین است. این پیشرفت را ما به دو گونه میبینیم.
شکل اول همان شیوهیی است که از ابتدای تولد علم دنبال شدهاست. تجربه و آزمایش مصالح لازم برای تدوین نظم و قانونمندی را در سطح تئوریک فراهم میآورد و پیشرفتهای تئوریک سعی در عمومیت دادن به قوانین خاص کرده و با درکی عام به پیشبینیهایی دست زده که توسط آزمایشها به ثبوت میرسد. این یک دور تسلسل علمی است که کار علم را به جلو میبرد، و موارد بسیاری که منجر به تدوین مدل استاندارد(Standard Model) در فیزیک شده به همین روش شکل گرفته است. در این شیوه نیازی به اعتقاد و فرض یگانگی وجود ندارد. ولی نفس گذر از قوانین خاص به سمت قوانین عام خود پیام یکانگی در بر دارد.
علاوه بر این فیزیک نو نشان داده است که گاه اعتقاد به فرض یگانگی برای علم راهگشا بوده است و این شکل دوم رشد فیزیک در مسیر یگانگی است. مثلاً در مدل استاندارد نمونههای آن را در توضیح یگانگی نیروی ضعیف و نیروی الکترو مغناطیسی میبینیم. و یا تئوری تارها اساساً بزرگترین موفقیت خود را در این میداند که یک مبنای تئوریک غنی برای یگانهسازی تمامی نیروها در طبیعت را دارا میباشد . پس میبینید که نه تنها پیشرفت علم منجر به درکی یگانه از جهان میشود بلکه فرض یگانگی باعث پیشرفت علم میشود. در مقالات گذشته اشارهیی به رودررویی عملگرایان و واقعگرایان در قرن بیستم کردیم. برای عملگرایان اعتقاد به یگانگی دگم فلسفی به شمار نمیآید چرا که چراغ راه است و برای پیشرفت علم مفید است. برای واقعگرایان این اعتقاد حاصل واقعیت جهان بیرون است و گریزی از آن نیست. توازنی که بین عملگرایان و واقعگرایان حول موضوع یگانگی حاصل شده یکی از مشخصات فکری و فلسفی حاکم بر فیزیک در دوران معاصر است. بدون شک این طرز تفکر و فلسفه، وسیعتر از فیزیک و علم است و آثار خود را در تمامی شئون انسانی بر جای خواهد گذاشت
فیزیک ذرات اولیه
در اینجا میخواهیم تاریخچه کوتاه و فشردهیی از فیزیک ذرات اولیه که بخش زیادی از داستان یگانگی فیزیک در قرن بیستم است یادآور شویم.
الکترون در اواخر قرن نوزدهم کشف شد و وجود پروتون در هسته اتم با آزمایشهای راترفورد پیشنهاد شد. راترفورد متوجه شد که تنها به فرض وجود ذرات مثبتی در هسته اتم که با الکترونهای منفی احاطه شده است میتواند آزمایشهای خود را توضیح دهد. این ذرات با بار الکتریکی مثبت پروتون نامیده شد. با این کشف این سؤال پیش آمد که چگونه تعداد زیادی پروتون که همگی بار مثبت دارند میتوانند در هسته کوچک اتم جمع شوند و به واسطه نیروی دافعه الکتریکی متفرق نشوند؟ پس میبایست نیروی دیگری که پروتونها را در هسته اتم کنار هم نگاه میدارد وجود داشته باشد. فیزیکدانها این نیرو را نیروی قدرتمند(Strong Force) نامیدند. این نیرو نیز به همراه نیروی جاذبهعمومی و نیروی الکترومغناطیسی به جمع نیروهای طبیعت پیوست. در اوایل قرن بیستم دانشمندان با مطالعه تجزیه مواد رادیواکتیو نشان از وجود نیرویی دیگر دادند که بسیار ضعیفتر از نیروی قدرتمند بود. مواد رادیواکتیوی که به واسطه نیروی قدرتمند تجزیه میشوند با سرعت بسیار بیشتری عمل میکنند. در حالی که تجزیه بتا(Beta Decay) با سرعت بسیار کمتری صورت میگیرد. در ضمن این نیرو بر خلاف نیروی الکترومغناطیسی فقط زمانی که فاصله دو ذره به کوچکی فواصل داخل هسته اتم میشود، تأثیرگذار است و در فاصله دورتر احساس نمیشود. این در حالی است که نیروی الکترومغناطیسی در فواصلی بسیار بزرگتر تأثیرپذیر است. بیجهت نیست که اثر نیروی الکترومغناطیسی به طور روزمره قابل مشاهده است. پس این نیروی جدید بسیار ضعیف و فقط در فواصل بسیار کوچک داخل هسته اتم قابل احساس است. فیزیکدانها این نیرو را نیروی ضعیف(Weak Force) نامیدند. با مطالعه تجزیه بتا، پاولی متوجه شد که مجموع انرژی اجزای مشاهده شده از این تجزیه از انرژی ذره اولی کمتر است. به نظر میآمد که اصل بقای انرژی نقض شده است. ولی برای پاولی اصل بقای انرژی استثناپذیر نبود. پاولی پیشبینی کرد که «انرژی از دست رفته» توسط ذرهیی که هیچگونه بار الکتریکی نداشته و فقط با نیروی ضعیف با دنیای خارج تداخل میکند حمل شده است. پاولی این ذره را نوترینو(Neutrino) نامید. به دنبال این پیشبینی، بعد از مدت کوتاهی این ذره کشف شد. خورشید در مرکز خویش دائماً این ذرات را تولید میکند. اکنون که این نوشته را میخوانید میلیونها نوترینو از بدن شما عبور میکند بدون این که اثری به جای بگذارند. پس با نیروی ضعیف تعداد نیروهای طبیعت به چهار نیرو رسید. 1- نیروی جاذبه عمومی 2- نیروی الکترومغناطیسی 3- نیروی قدرتمند 4- نیروی ضعیف. این نیروها تفاوت زیادی با یکدیگر داشتند و به نظر نمیآمد که یگانگی قابل حصول باشد. هنوز هم با گذشت نزدیک به صد سال از اعلام این چهار نیرو، یگانگی در این مورد به طور کامل حاصل نشده است.
