پايان فيزيك - بخش چهارمبرگرفته از كتاب Stephen Hawking - The story of his life and work نوشته Kitty Ferguson
آيا پيشگويي ممكن است؟
نظريه همه‌چيز بايد بتواند اين امكان را به‌شخصي كه جهان ما را نديده است، بدهد كه همه چيز را پيشگويي كند. با چنين نظريه‌اي شايد بشود خورشيدها و سيارات و كهكشان‌ها و سياه‌چاله‌ها و كوزارها را پيشگويي كرد. اما آيا مي‌شود به‌وسيله آن برنده مسابقه اسب‌دواني سال أينده ايالت كنتاكي را پيشگويي كنيم؟ آيا اين پاسخ قابل اعتماد است؟ نه‌چندان!
محاسبات لازم براي بررسي همه داده‌هاي جهان بطور مضحكي بسيار فراتر از ظرفيت هر كامپيوتر قابل تصوري خواهد بود.
هاوكينگ مي‌گويد كه گر چه ما مي‌توانيم معادلات حركت دو جسم را با استفاده از نظريه نيوتن محاسبه كنيم، اما نمي‌توانيم همين محاسبات را دقيقاْ براي حركت سه‌جسم انجام دهيم! علت آن نيست كه قوانين نيوتن در مورد بيش از دو جسم صادق نيستند. بلكه پيچيدگي رياضي معادلات كار را سخت مي‌كند. لازم به يادآوري هم نيست كه در جهان واقعي با بيش از سه جسم روبرو هستيم.
ما در خصوص سلامتي خود نيز با وجود اين كه به شالوده اصول دانش پزشكي، شيمي، بيولوژي بسيار مسلط هستيم، نمي‌توانيم پيشگويي كنيم. در اينجا نيز مساله آن هست كه ميلياردها ميليارد رويدادهاي جزئي در سيستم بدن انسان وجود دارد.
با دستيابي به نظريه همه چيز ما هنوز به طرز گيج‌كننده‌اي از پيشگويي همه چيزها دور خواهيم بود. حتي اگر اصول زيربنايي ساده و به‌خوبي فهميده شده باشند، نحوه عملكرد آن‌ها فوق‌العاده پيچيده است. پس اين كه چه اسبي در مسابقه اسب‌دواني سال آينده كنتاكي برنده مي‌شود، با نظريه همه‌چيز قابل پيشگويي است. اما هيچ كامپيوتري نمي‌تواند تمام داده‌هاي اين پيشگويي را در خود جاي داده و معادلات آن را حل كند. آيا اين درست است؟
آري و خير! زيرا يك مسئله ديگر باقي است! اصل عدم قطعيت مكانيك كوانتومي!!! در سطح بسيار ريز يعني سطح كوانتومي جهان، اصل عدم قطعيت توانايي ما را براي پيشگويي رويدادها بسيار محدود مي‌كند.
ساكنان عجيب و گرفتار دنياي كوانتوم يعني فرميون‌ها و بوزون‌ها را در نظر بگيريد. اين‌ها باغ‌وحش عظيمي از ذرات را تشكيل مي‌دهند. الكترونها و پروتونها و نوترونها در ميان فرميون‌ها وجود دارند. هر پروتون و نوترون به نوبه خود از سه كوارك كه آن‌ها هم فرميون هستند، تشيل شده است. بعد بووزن‌ها را داريم. فوتون‌ها پيام‌رسان نيروي الكترومنيتيك، گراويتون‌ها پيام‌رسان نيروي جاذبه، گلوئون پيام‌رسان نيروي قوي و wها و Zها پيام‌رسان نيروي ضعيف هستند. دانستن اين كه اين‌ها و خيلي از موجودات شبيه آن‌ها كجا هستند؟ به كجا مي‌روند؟ و با چه سرعتي مي‌روند، ممكن است ما را ياري كند. اما آيا مي‌توانيم اين چيزها را بدانيم؟ ارنست راترفورد در اوايل قرن بيستم در آزمايشگاه كاونديش كمبريج، مدلي از اتم را ارائه داد كه در آن الكترونها در مدارهايي شبيه مدار سيارات به دور خورشيد، دور هسته اتم مي‌گردند. ما اكنون مي‌دانيم كه مدارات الكترونها را نمي‌توان به اين دقت و وضوح رسم كرد. بهتر اسن بجاي آن مدار الكترونها را بصورت پراكنده و نامشخص شبيه ابري در اطراف هسته تصور كنيم. اين وضعيت در مورد همه ذرات ديگر هم به همين شكل است. اصل عدم قطعيت همانطور كه گفته شد، مي‌گويد كه نمي‌توان با دقت به‌طور همزمان مكان و سرعت يك ذره را تعيين كرد. موضوع مثل الاكلنگي است كه پايين رفتن يك سمت آن، منجر به بالا رفتن سمت ديگر مي‌شود. هر چه سرعت را دقيق‌تر اندازه بگيريم دقتمان در تعيين مكان ذره كمتر مي‌شود و برعكس هر چه مكان دقيق‌تر پيش‌بيني شود، سرعت ذره را با دقت كمتري مي‌توان تعيين كرد. در دنياي كوانتوم موشكافي بيشتر به ويراني مي‌انجامد. براي توصيف مدار يك ذره بهترين راه آن است كه همه راه‌هايي را كه آن ذره مي‌تواند حركت كند، بررسي و محاسبه كنيم. اين عمل ما را به مبحث احتمالات مي‌كشاند. در نهايت فقط مي‌توانيم بگوييم كه اين ذره احتمال دارد در فلان مسير حركت كند و احتمال دارد فلان‌جا باشد. با تمامات ابهامات چنين راهي، استفاده از آن اطلاعات مفيدي به ما مي‌دهد.
در فيزيك كوانتومي فيزيك‌دانان راه‌هاي ماهرانه‌اي ابداء كرده‌اند تا زيركانه ذرات را مشاهده كنند. اما كارشان بي‌ثمر مانده است. علت آن نيست كه ما هوشيارانه عمل نكرديم يا بهترين ابزار مشاهده و اندازه‌گيري را به‌كار نگرفته‌ايم. دنياي ذرات حقيقتاْ مبهم و غير قطعي است.
تعجب‌آور نيست كه هاوكينگ در سخنراني لوكاشين خود از مكانيك كوانتومي به عنوان «نظريه‌اي در باره آن‌چه نمي‌دانيم و نمي‌توانيم پيشگويي كنيم» ياد كرد.
پاسخ با نقل قول
علاقه مندی ها (بوک مارک ها)