نظریه‌ چندجهانی واقعیت دارد؛ اما کمکی به حل معمای اصلی نمی‌کند

نیلز بور به ولفگانگ پائولی درمورد نظریه‌ی ذرات بنیادی می‌گوید:

همه ما قبول داریم که نظریه‌ی تو دیوانه‌کننده است. مسئله‌ای که بین ما وجود دارد این است که آیا ممکن است این نظریه به‌همان اندازه‌که دیوانه‌کننده است، درست باشد؟

ولی از این گفته می‌توان در بسیاری‌ از ایده‌های علم فیزیک مدرن استفاده کرد که یکی‌ آن‎ها، ایده‌ی جالب فرضیه‌ چندجهانی است. اگر بخواهیم این نظریه را به‌طور مختصر توضیح دهیم باید بگوییم که جهان ما با تمام محتویاتش تنها بخشی‌ کوچک از مجموعه‌ای بزرگ‌تر است که این مجموعه شامل جهان‌هایی مشابه و شاید متفاوت نسبت‌ به جهان ما است. ازیک طرف اگر نظریه‌های فعلی فیزیکی درست باشند، نظریه‌ی چندجهانی قطعا باید وجود داشته باشد؛ اما از طرف دیگر همانطور که سابین هاسنفلدر به‌درستی می‌گوید، این نظریه چیز مفیدی برای آموختن‌ به ما ندارد.

سؤال این‌جا است که چرا چند جهان باید وجود داشته باشد؟ یک جواب کاملا ساده این است که قطعا جهان‌های بیشتری نسبت‌ به چیزی که ما مشاهده می‌کنیم وجود دارند. اگر شما به‌ بخشی از جهان که ما می‌بینیم نگاه کنید، می‌توانید انحنای فضایی آن را اندازه‌گیری کنید و بفهمید که به‌طور غیر قابل باوری، تقریبا مسطح است. هیچ منطقه‌ای تکرار نمی‌شود؛ هیچ مکانی به مکان دیگر وصل نیست؛ هیچ منطقه انحنای بزرگی خودش را با مقیاس جهانی که ما می‌توانیم آن را مشاهده کنیم، نشان نمی‌دهد. اگر جهان یک هایپراسفر باشد (یک کره چهاربعدی) باید دارای شعاع انحنایی باشد که صد برابر آن چیزی است که می‌توانیم ببینیم. باید جهان‌های بیشتری نسبت‌ به آن چیزی که ما بدان دسترسی داریم، وجود داشته باشند.

اما این تنها نتیجه‌ی به‌دست‌آمده‌ از مشاهدات نیست؛ درواقع این همان نتیجه‌گیری است که ما از نظریه‌ی اصلی خود درمورد منشأ جهان، یعنی تورم کیهانی می‌گیریم. قبل‌از بیگ‌بنگ یا انفجار بزرگ، بافت و اساس جهان با نرخی تصاعدی در حال انبساط بود. اگر این نکته را در نظر بگیریم که تمام چیزهایی که می‌توانیم مشاهده کنیم محدود هستند، استفاده‌ از تورم کیهانی راهی طبیعی برای خلق فرضیه چندجهانی است.

بدون دانشی جامع درمورد چگونگی شروع تورم ( اگر اصلا شروعی داشته باشد) نمی‌توانیم بفهمیم که چه‌ تعداد جهان دیگر فراتر از جهان ما وجود دارد. اما بر اساس این خصوصیت تورم که جهان‌های دیگر ویژگی‌هایی شبیه‌ به جهان ما دارند، می‌توانیم چندین نتیجه‌گیری درمورد آن داشته باشیم:

• عدم انحنای فضایی
• ماهیت و طیف آدیاباتیک (بی‌دررو) نوساناتی که در تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی وجود دارد
• بزرگی نواقص که باعث افزایش ساختارهای بزرگی شدند که ما می‌بینیم
• محدودیت‌هایی که تورم ممکن است روی امواج گرانشی به وجود آورده باشد
• نوسانات فوق‌ افق که ما آن‌ها را مشاهده می‌کنیم (این نوسانات اندازه‌ای بزرگ‌تر از جهان قابل‌ مشاهده دارند)

تمامی این نتیجه‌گیری‌ها محدودیت‌هایی روی نوع تورم رخ‌داده برای ما به‌همراه دارند و به ما دو درس بسیار مهم می‌دهند؛ البته به‌ شرطی که نتایج به‌دست‌آمده درمورد این نظریه‌های چندجهانی صحیح باشد.

۱. تورم با انرژی بسیار زیاد خودسرانه رخ نداده است. مقیاسی از انرژی وجود دارد که قوانین فیزیک در آن بی‌معنا می‌شوند: مقیاس پلانک یا چیزی حدود ۱۰ به‌توان ۱۹ گیگاالکترون‌ولت. این مقیاس انرژی حدودا ۱۰۰ تریلیون‌ برابر بزرگ‌تر از بیشینه‌ی انرژی اکتسابی توسط برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ و حدودا ۱۰۰ میلیون بزرگ‌تر از پر‌انرژی‌ترین ذرات کیهانی کشف‌شده در جهان است. از اثرات باقی‌مانده‌ از تورم، می‌توان نتیجه‌گیری کرد که دما در آغاز انفجار بزرگ هرگز بالاتر از ۱۰ به‌توان ۱۵ یا ۱۶ نرفته و در اندازه‌ی امنی، پایین‌تر از مقیاس پلانک قرار داشته است. این نشان می‌دهد که تورم‌ کیهانی احتمالا پایین‌تر از این مقیاس رخ داده است. اگر این احتمال درست باشد، بدین معنا است که تورم‌کیهانی موقع رخ‌ دادن از قوانین فیزیک کنونی در جهان ما و همچنین سایر جهان‌های اطراف (چندجهان) پیروی می‌کرده است.

۲. هنوز مناطق بی‌شماری هستند که تورم در آن‌ها متوقف نشده است و اکنون ادامه دارد. این ایده که انفجار بزرگ در همه‌جا به‌صورت فوری رخ داده، ممکن است درمورد جهان ما نیز صدق کند؛ اما قطعا نباید درمورد اکثریت جهان‌های دیگر صدق کند. اگر فرض را بر‌ این بگیریم که تورم یک میدان کوانتومی است (مثل تمام زمینه‌هایی که می‌شناسیم) باید در گذر زمان اتفاق افتاده باشد و به زمان وابسته باشد، بدین‌ معناکه تورم در تمام منطقه‌‌های فضا در زمانی مشخص به‌ پایان رسیده است یا احتمال این وجود دارد که درجاهایی هنوز ادامه داشته باشد.

تورم در منطقه‌ای که جهان ما (که ممکن است منطقه‌ای فراتر از دید ما را تشکیل دهد) را تشکیل می‌دهد، در یک لحظه به‌ پایان رسیده است. اما فراتر از منطقه‌ی جهان ما، مناطق بیشتری هم وجود دارند که تورم در آن‌ها به‌ پایان نرسیده است. این مناطق با گذر زمان رشد می‌کنند و متورم می‌شوند؛ البته تورم بعضی‌ از این مناطق متوقف شده است و برای بعضی دیگر هنوز ادامه دارد. بنابراین تورم کیهانی، حداقل برای برخی‌ از مناطق فضا، باید چیزی ابدی و همیشگی باشد و این موضوع ارتباطی‌ با ابدی بودن آن درگذشته یا خلاف آن ندارد. 

قبول کردن این چیزها نتیجه‌ای غیر قابل اجتناب به‌همراه دارد: ما در یک دنیای چندجهانی زندگی می‌کنیم و جهان ما تنها بخشی‌ از این مجموعه بی‌نهایت است. اما پیش‌بینی‌های استاندارد به‌دست‌آمده از این نظریه با علم متفاوت هستند:

• مناطق مختلفی که تورم در آن‌ها به‌پایان می‌رسد، نباید هیچ‌گاه با یکدیگر برخورد کنند یا تعامل داشته باشند.
• قوانین اصلی و باثبات این مناطق مختلف باید یکسان باشند؛ همان‌طور که در جهان ما یکسان هستند.
• اگر واقعا تورم نسبت‌ به گذشته ابدی نباشد، فضای کافی برای در بر گرفتن همه جهان‌های موازی‌ مطابق‌ با تفاسیر مورد نیاز فیزیک کوانتومی وجود ندارد.
• ·همیشه امکان رد کردن این پیش‌بینی‌های کلی با ساخت یک مدل ساختگی وجود دارد و برخی‌ از دانشمندان کارشان همین است. سابین هاسنفدلر با مقاله‌ای در NPR، حق داشت که از این شیوه انتقاد کند. او می‌گوید:

تنها به‌ این دلیل که یک نظریه ابطال‌پذیر است، بدین معنا نیست که لزوما علمی است.

اما اینکه وجود انواع جهان‌های دیگر می‌تواند ابطال‌پذیر باشد و نمی‌توان آن را مشاهده کرد، بدین معنا نیست که نظریه‌ی چندجهانی حقیقت ندارد. اگر نظریه‌های تورم کیهانی، نسبیت عام و میدان‌های کوانتومی همگی صحیح باشند، چندجهانی نیز احتمالا حقیقت دارد و ما در آن زندگی می‌کنیم.

فقط انتظار نداشته باشید که این نظریه تمامی سؤالات شما درمورد جهان را پاسخ دهد. برای گرفتن پاسخ‌ به فیزیکی نیاز دارید که بتوانید از آن در آزمایش‌های تجربی و قابل‌ مشاهده استفاده کنید. تا فرارسیدن چنین روزی، مفهوم چندجهانی جزو قلمروی موضوعات علمی‌-تخیلی قرار خواهد داشت؛ همان‌طور که هم‌اکنون قرار دارد. اشکالی ندارد که برای خودتان نظریه‌پردازی کنید؛ اما اگر روی نسبت‌ دادن راه‌ حل یک مشکل فیزیکی به یکی‌ از ویژگی‌های غیر قابل‌ تست جهان اصرار بورزید، از فیزیک خسته خواهید شد. همه‌ی ما می‌دانیم که یافتن اسرار جهان چه کار مشکلی است؛ ولی این دلیل نمی‌شود که برای پیدا کردن راه‌ حل تلاش نکنیم. نظریه چندجهانی حقیقت دارد، اما به هیچ‌ چیزی پاسخ نمی‌دهد.