سکون یا انتظار؟ سرگذشت فیزیک نظری در نیمقرن اخیر
چرا به نظر میرسد فیزیک نظری در ۵۰ سال گذشته «متوقف» شده است؟
اوایل قرن بیستم، علم با دو انقلاب بزرگ روبهرو شد: نسبیت و مکانیک کوانتومی. این دو نظریه، بنیاد نگاه ما به واقعیت را دگرگون کردند و جهان را در نوری تازه به ما نشان دادند. اما از آن زمان تاکنون، آهنگ پیشرفتها کندتر شده است و این پرسش ذهن بسیاری را مشغول کرده: آیا فیزیک به بنبست رسیده است؟ پاسخ سادهای وجود ندارد، زیرا ماجرا پیچیدهتر از آن چیزی است که به نظر میآید.
مسائل امروز بسیار دشوارترند
نسبیت توانست معمای حرکت سیارهها را توضیح دهد و مکانیک کوانتومی پرده از راز ساختار اتمها برداشت. اما پرسشهای امروز بسیار بنیادیتر و دشوارترند: گرانش کوانتومی، ماهیت ماده و انرژی تاریک، و تکینگیها مانند مرکز سیاهچالهها یا لحظهی بیگبنگ. این پرسشها نهتنها به دانش عمیقتر نیاز دارند، بلکه ابزارهای لازم برای پاسخ به آنها هنوز ساخته نشده است.
ریاضیات هنوز کافی نیست
تاریخ نشان میدهد که ریاضیات و فیزیک همیشه دست در دست هم پیش رفتهاند. نیوتن برای توضیح قوانین طبیعت، حساب دیفرانسیل و انتگرال را بنیان گذاشت. اینشتین برای نسبیت عام به هندسهی دیفرانسیل نیاز پیدا کرد. اما امروز، در برابر مسائلی همچون گرانش کوانتومی یا نظریههای چندبعدی، شاید هنوز زبانی ریاضیاتی که بتواند آنها را شرح دهد به وجود نیامده باشد.
محدودیتهای آزمایشگاهی
آزمودن نظریههای اولیهی کوانتوم یا نسبیت با تلسکوپها و طیفسنجیهای ساده امکانپذیر بود. اما بررسی مقیاس پلانک یا کاوش در ابعاد اضافی جهان، به انرژیهایی نیاز دارد که بسیار فراتر از توان شتابدهندههای کنونی ماست. به همین دلیل، بسیاری از نظریههای تازه فعلاً در حد فرضیه باقی میمانند، زیرا راهی برای آزمون مستقیم آنها نداریم.
تعدد نظریههای رقیب
امروز فیزیک نظری پر است از تلاشهای گوناگون: نظریه ریسمان، گرانش کوانتومی حلقهای، ایدهی فضازمان پدیدار شونده یا حتی اصلاحات بر نظریهی گرانش کلاسیک. همگی در جستوجوی پاسخ به پرسشهای مشابهاند، اما هیچکدام هنوز تأیید تجربی قاطعی ندارند. نتیجه این است که به جای همگرایی، با صحنهای پراکنده و تکهتکه روبهرو هستیم.
عوامل اجتماعی و پژوهشی
علم امروز پروژهای جمعی و پرهزینه است. پژوهشهای بزرگ نیازمند تیمهای عظیم و بودجههای سنگیناند. همین ساختار سبب میشود نظام تأمین مالی و داوری علمی، پژوهشهای «ایمن» و تدریجی را ترجیح دهد. از این رو، نظریههای انقلابی و پرخطر که میتوانند مسیر علم را تغییر دهند، اغلب با سختی بیشتری راه خود را باز میکنند.
تاریخ پر از دورههای سکون است
اگر به گذشته بنگریم، میبینیم این سکوتها بیسابقه نیستند. میان انتشار کارهای نیوتن در ۱۶۸۷ و انقلاب الکترومغناطیس ماکسول در نیمهی قرن نوزدهم، نزدیک به دو قرن گذشت. پس شاید سکون ۵۰ یا ۶۰ سالهی اخیر، تنها دورهای از انتظار باشد؛ زمانی برای آمادهسازی جهشی تازه.
آیا فیزیک واقعاً متوقف شده است؟
واقعیت این است که فیزیک متوقف نشده، بلکه در مرزهای دانش پیش میرود. همین امروز هم شاهد دستاوردهای شگرفی در کیهانشناسی، فیزیک ذرات بنیادی، کشف امواج گرانشی، و فناوریهای کوانتومی هستیم. اما رسیدن به یک نظریهی نهایی که مکانیک کوانتومی، گرانش و کیهانشناسی را یکپارچه کند، همچنان چشمانتظار یک کشف بنیادین است.
انقلاب بعدی شاید نیازمند ریاضیات نوین باشد، یا آزمایشهایی تازه و ابزارهایی که هنوز ساخته نشدهاند؛ یا شاید باید نگاهمان به خود مفاهیم بنیادین فضا، زمان و انرژی دگرگون شود. فیزیک خاموش نشده است؛ تنها در آستانهی تحولی دیگر ایستاده است.
مطالعه بیشتر: فیزیک نظری: کلید درک عمیقترین معماهای جهان
دیدگاهتان را بنویسید