در راه فروپاشی جهان


دکتر کامران وفا از پیشگامان نظریه ریسمان و از بنیانگذاران نظریه F یکی از برندگان جایزه مصطفی (صلی الله علیه و آله) در رشته فیزیک نظری در سال ۲۰۲۱ بود. این جایزه توسط بنیاد علم و فناوری مصطفی (صلی الله علیه و آله و سلم) فعالیت خود را با چشم انداز گسترش صلح، امنیت و رفاه برای بشریت آغاز کرد و رسالت خود را توسعه علم و فناوری در جهان اسلام قرار داد.

سال گذشته در همان روزهای مراسم اهدای جوایز مصطفی (ص) در تهران، طی نشستی با عنوان «کافه علم» فرصتی برای دیدار با دکتر کامران وفا در شهر کتاب مینا فراهم شد.

وی در این نشست نسخه ترجمه شده کتاب خود با عنوان «رازهایی برای حل جهان» را که توسط دکتر حسام الدین ارفعی، استاد فیزیک دانشگاه شریف به فارسی برگردانده شده بود، به شرکت کنندگان ارائه کرد و موفق به دریافت گواهی نامه شدند. کپی از آن توسط او امضا شده است.

در زیر طی گفتگوی خود با دکتر وفا سوالاتی در مورد آغاز ایده و پیدایش نظریه ریسمان و همچنین چشم انداز آینده فیزیک از دیدگاه ایشان مطرح کردم که در ادامه می خوانید.

می دانیم که در فیزیک، مدل استاندارد یک نمای کلی از تمام ذرات بنیادی تشکیل دهنده جهان ارائه می دهد. هنگامی که دانشمندان نظریه ای به نام ریسمان را ارائه کردند، چه نقاط ابهامی در مدل استاندارد وجود داشت؟

مشکل مدل استاندارد این بود که گرانش را نمی توان توضیح داد. به این ترتیب وقتی ذره ای بنیادی به نام «گرانش» گرانش در نظر گرفته شد و آن را در معادلات مدل استاندارد وارد کردیم، به پاسخ های منطقی نرسیدیم. یعنی سوالات ما به جواب های منطقی نرسید و جواب نامحدود داد. به عبارت دیگر، این سؤالات دارای نوعی تکینگی بودند زیرا نظریه ریسمان این تضادها را حل می کرد.

برای کسی که با نظریه ریسمان آشنا نیست، ایده و نکات این نظریه بسیار عجیب به نظر می رسد. چگونه حلقه های انرژی در مقیاس های بسیار کوچکتر از آنچه امروز در جهان خود می بینیم تشکیل شدند.

این تعریف در مفهوم بسیار ساده است. یک رشته را در نظر بگیرید. اگر این نخ را به صورت حلقه دربیاوریم و سپس آن را به اندازه های بسیار کوچک برش دهیم، چه اتفاقی می افتد؟ به عنوان یک ذره دیده می شود و ذرات مختلف از رشته هایی با خمش ها و شعاع های مختلف تشکیل شده اند، ذرات فقط رشته های انرژی هستند اما یک بعد اضافی دارند و خود این رشته ها از انرژی تشکیل شده اند. حلقه های قدرت از خم های مختلف. انرژی را هم می شناسیم و نوع خاصی ندارد.

در زمینه های مختلف علوم، قبل از اینکه یک پدیده کشف یا دیده شود، انتظارات کلی از آنچه که دانشمندان انتظار دارند قبل از دیدن و کشف پدیده اصلی ببینند وجود دارد. به عنوان مثال، پیش‌بینی‌هایی در مورد اینکه محیط اطراف یک سیاه‌چاله چگونه می‌تواند باشد، داشتیم تا زمانی که دانشمندان تصویری واقعی از آن گرفتند. آیا چنین پیش بینی هایی در مورد رشته ها و پدیده های مرتبط وجود دارد؟

پدیده ها و پیش بینی های انجام شده در مورد نظریه ریسمان زمانی است که ما می توانیم انرژی های بسیار بالا را در اندازه های بسیار کوچک از ۱۰ تا منفی ۳۰ ببینیم. این بسیار نزدیک به طول پلانک است که ۱۰ به منفی ۳۳ است. در چنین وضوحی، ما می توانیم پیش بینی های نظریه ریسمان را ببینید. اما با توجه به پیش‌بینی‌های نظریه ریسمان در ابعاد بزرگ‌تر و انرژی‌های پایین‌تر، مانند مورد ماکروسکوپی سیاه‌چاله‌ها که امروزه می‌بینیم، تفاوتی بین نظریه ریسمان و نظریه نسبیت اینشتین وجود ندارد و پیش‌بینی‌های آن با انتظارات مطابقت دارد. برای نظریه نسبیت در نتیجه، ما انتظار یک پدیده جدید یا مشاهده مستقیم ابعاد بزرگ و ماکروسکوپی را در رابطه با نظریه ریسمان نداریم و نیاز داریم که قدرت آزمایش‌ها و مشاهداتمان چندین برابر دقیق‌تر از مقدار فعلی باشد.

در نظریه ریسمان، ما در مورد ابعاد بسیار کوچک صحبت می کنیم. برای کسی که با این موضوع آشنا نیست، کنجکاو است که چگونه پدیده هایی در این ابعاد می توانند با ساختارهای مقیاس بزرگ در جهان مانند کهکشان ها یا سیاهچاله ها مرتبط شوند. با تأیید این نظریه ها و پیش بینی های آنها، با توجه به ابعاد بسیار کوچکی که این مفهوم علمی از آن صحبت می کند، چه تأثیری بر درک ما از جهان در مقیاس بزرگ دارد؟

مسائل مطرح شده در نظریه ریسمان بر مقیاس کل جهان تأثیر دارد. به عنوان مثال، او مفاهیمی مانند «انرژی تاریک» یا آینده جهان را که موضوعات بسیار مهمی در نظریه ریسمان هستند، مطرح می کند. چه پایدار باشد چه نباشد و اگر ناپایدار باشد این بی ثباتی چگونه پایان می یابد؟ همچنین بررسی روند آغاز جهان از مباحث مطرح شده از دیدگاه نظریه ریسمان است. آیا قبل از بیگ بنگ چیزی وجود داشته است یا نه. در واقع، اکنون مباحث داغ نظریه ریسمان به پرسش های کیهان شناسی مرتبط شده است.

فکر می کنید در ۳۰ سال آینده وضعیت فیزیک و به خصوص موضوع انرژی های بالا در فیزیک چگونه خواهد بود و دیدگاه فیزیک ذرات بنیادی و همچنین کیهان شناسی و نجوم از دیدگاه شما چگونه تغییر خواهد کرد؟

نظریه ریسمان پیش‌بینی می‌کند که ذراتی با خواص متفاوت وجود دارد، اما اینطور نیست زیرا از آنجایی که آنها از انرژی ساخته شده‌اند، می‌توانیم هر ذره را با هر خاصیتی که می‌خواهیم داشته باشیم. سوالی که ما هنوز پاسخ آن را نمی دانیم این است که دقیقاً چه ویژگی های خارق العاده ای از ذره باید بتواند با نیروی گرانش و ذره بنیادی متناظر آن یعنی گراویتون ترکیب شود. این سوال اصلی ماست، اینکه چه چیزی می تواند نیروی گرانش را در فیزیک ذرات بنیادی و نظریه ریسمان تعیین و توجیه کند، و این ذرات و نیروها چه ویژگی هایی می توانند داشته باشند. از آنجایی که در مدل استاندارد مشکلاتی وجود دارد که هنوز پاسخ مناسبی برای آنها پیدا نشده است. در واقع سؤالات مربوط به تفاوت جرم و اندازه این ذرات هنوز حل نشده است، دلیل آن این است که آنها معتقد بودند این سؤالات ربطی به گرانش ندارد. برخی از محققان دریافته اند که جاذبه موضوعی جدا از این مفاهیم است و ارتباط مستقیمی بین این مفاهیم و جاذبه وجود ندارد، اما این مفهوم اشتباه است. در واقع درک این موضوع که گرانش با این سؤالات مرتبط است، مفهومی است که نظریه ریسمان آن را توصیف می کند و سؤالات جدیدی را مطرح کرده است. از سال ۲۰۰۵ روی پروژه ای به نام «مرداب» کار می کنیم. ما به دنبال یافتن مشکلات نظریه هایی هستیم که نمی توانند توصیف دقیقی از این مفاهیم ارائه کنند و به اصطلاح در باتلاق گیر می کنند و برای دید صحیح تر نظریه های قدرتمند آنها را کنار می گذاریم. این چیزی است که به نظر من در ۱۰، ۲۰ یا حتی ۳۰ سال آینده اهمیت ویژه ای خواهد داشت. شاید از این طریق بتوانیم به این نتیجه برسیم که چه خواص و ذراتی باید داشته باشیم تا بتوانیم پیش بینی دقیق تری در مورد ذرات، ساختار، خواص، جرم، رابطه آنها با یکدیگر و در نهایت رابطه همه اینها با گرانش داشته باشیم.

در پایان به نظر شما منشأ عشق شما به فیزیک و کیهان شناسی چیست؟

یکی از منابع و ریشه های اصلی علاقه من به علم، دیدن آسمان زیبای شب ایران در دوران کودکی و زمانی که در شامیران زندگی می کردم، بود. همیشه آرزو دارم بتوانم سفر طولانی تری به ایران داشته باشم و بتوانم آسمان زیبای شب ایران را دوباره و با خیال راحت ببینم. امیدوارم هموطنان قدر این موهبت زیبایی را که دارند بدانند و اگر بتوانند از انتشار آلودگی نوری جلوگیری کنند و زیبایی آسمان شب را مشاهده کنند، خوشحال خواهند شد.

استاد کامران وفا را بیشتر بشناسید

پروفسور کامران وفا در ۱۹ مرداد ۱۳۳۹ در ایران به دنیا آمد. وی در سال ۱۳۵۶ برای ادامه تحصیل به آمریکا رفت و در انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT) در رشته فیزیک تحصیل کرد.

پس از اخذ مدرک لیسانس در فیزیک و ریاضیات، برای ادامه تحصیل به دانشگاه پرینستون رفت و در سال ۱۹۸۵/۱۳۶۴ میلادی دکترای خود را در رشته فیزیک دریافت کرد.

دکتر وفا بیش از سه دهه است که استاد فیزیک دانشگاه هاروارد بوده و در سال ۱۳۹۷/۲۰۱۸ به عنوان کرسی هالیس در رشته ریاضیات و فلسفه طبیعی در گروه فیزیک هاروارد منصوب شد.

در سایت بنیاد علم و فناوری جایزه مصطفی (صلی الله علیه و آله) آمده است که کرسی استادی که در سال ۱۷۱۲ تأسیس شده است، دومین کرسی قدیمی دانشگاه هاروارد و قدیمی ترین کرسی علمی در ایالات متحده آمریکا است. کامران وفا پانزدهمین دارنده این صندلی در طول تاریخ است که قدمت آن بیشتر از ۳۰۰ سال پیش است.

در این زمینه جالب است بدانید که دکتر کامران وفا پس از دریافت جایزه مصطفی (صلی الله علیه و آله و سلم) در ایران در سال گذشته، بخشی از این جایزه را که مبلغ ۲۵۰ هزار دلار است، برای ساخت یک پروژه بین المللی به ایران اهدا کرد. . پژوهشکده فیزیک بنیادی.