پايان فيزيك *بخش اول*
در 29 اوريل 1980 در سالن كنفرانس كوكرافت در كمبريج انگلستان جايي كه عرصه باليدن تامسون و راترفورد بود، دانشمندان و مقامات دانشگاه روي صندليهاي رديفشده بر كف شيبدار سالن كه مقابل ديواري پوشيده از وايتبرد و پرده اسلايد بود، گردهم آمده بودند. اين جلسه براي وضع اولين خطابه يك پروفسور جديد كرسي لوكاشين(Lucasian) رياضي برقرار شده بود. اين پروفسور استفن ويليام هاوكينگ رياضيدان و فيزيكدان 38 ساله بود.
آيا دورنماي پايان فيزيك نظري ديده ميشود؟
هاوكينگ با اعلام اين كه پاسخ او به اين سوال مثبت است، شنوندگان را شگفتزده كرد! او از حضار دعوت كرد تا به او بپيوندند و با گريزي شورانگيز از ميان زمان و مكان جاممقدس علم را بيابند. يعني نظريهاي كه جهان و هر چه را كه در آن روي ميدهد، تبيين كند.
پايان فيزيك *بخش دوم* /قواعدي پشت قواعد ديگر
هر مادهاي كه بينديشيم در جهان وجود دارد(مردم، هوا، يخ، ستارگان، گازها، ميكروبها، صفحه مانيتور شما) از اجزاء ساختاري بسيار ريزي بهنام اتم تشكيل شده اند. ميدانيم كه اتمها بنوبه خودشان از موجودات كوچكتري به نام ذرات و يك فضاي خالي بسيار بزرگ(در مقايسه با ابعاد اين ذرات) ساخته شدهاند. همچنين ميدانيم كه برخي از ذرات خود از ذرات ريزتري تشكيل شدهاند.
ذرات مادي رو كه همگي ميشناسيم. پروتونها و نوترونها در هسته اتم و الكترونها كه به دور هسته ميچرخند. ذرات مادي اتم رو بهنام كلي فرميونها ميشناسيم.
پايان فيزيك * بخش سوم* /نظريهها
نظريه نسبيت عام اينشتين نظريهاي در باره جرمهاي آسماني بزرگ مثل ستارگان، سيارات و كهكشانهاست كه براي توضيح گرانش در اين سطوح بسيار خوب است.
مكانيك كوانتومي نظريهاي است كه نيروهاي طبيعت را مانند پيامهايي ميداند كه بين فرميونها(ذرات ماده) رد و بدل ميشوند. اين نظريه اصل نااميدكنندهاي را نيز كه اصل عدم قطعيت نام دارد در بر ميگيرد. بنابر اين اصل هيچگاه ما نميتوانيم همزمان مكان و سرعت(تندي و جهت حركت) يك ذره را با دقت بدانيم. با وجود اين مسئله مكانيك كوانتومي در توضيح اشياء، در سطوح بسيار ريز خيلي موفق بوده بوده است.
پايان فيزيك * بخش چهارم* /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.
پايان فيزيك * بخش پنجم* /بازنگري در هدف علم فيزيك
با در نظر گرفتن محدوديتهايي كه از آنها ياد شد، فيزيكدانان تعريف جديدي را از علم ارائه كردهاند: نظريه همه چيز مجموعهاي از قوانيني خواهد بود كه پيشگويي رويدادها را تا حدي كه اصل عدم قطعيت معين كرده است، امكانپذير ميسازد! اين بدان معني است كه در بسياري موارد بايد به احتمالات راضي شويم و از گرفتن نتايج مشخص و دقيق صرفنظر كنيم!
پايان فيزيك *بخش ششم* /از گرانش و نور چه ميدانيم؟
گرانش (جاذبه) يكي از نيروهاي چهارگانه و براي ما از همه آشناتر است. در كودكي به ما ياد دادهاند كه هنگامي كه بستني ميخوريم، اگر روي قالي بريزد يا وقتي از روي تاب به زمين ميافتيم، گناه از نيروي گرانش است. اگر از شما بخواهند حدس بزنيد كه آيا نيروي جاذبه خيلي ضعيف يا خيلي قوي است، چه ميگوييد؟ احتمالا خواهيد گفت: « فوقالعاده قوي است!». در اين صورت در اشتباه خواهيد بود. اين نيرو بهمراتب، از سه نيروي ديگر ضعيفتر است. گرانشي كه در زندگي روزمره ما، اين قدر محسوس است، گرانش سياره بسيار بزرگي است كه روي آن زندگي ميكنيم يا در حقيقت، برآيند گرانش همه ذرات موجود در زمين است. سهم هر ذره، ناچيز است. براي اندازهگيري جاذبه گرانشي ضعيف بين اشياء كوچكي كه هر روز با آنها سروكار داريم، بهدستگاههاي خيلي دقيق، نيازمنديم. ضمن اين كه گرانش هميشه حالت جذب دارد و هرگز دفع نميكند، پس خصوصيت جمعپذيري دارد.
پايان فيزيك *بخش هفتم* /نسبيت عام و فضا - زمان
اينشتين چندين سال بيوقفه در تلاش بود تا نظريهاي در باره گرانش بيابد كه با آنچه خود او در باره نور و حركت نزديك به سرعت نور يافته بود، همخوان باشد. او در سال 1915، نظريه نسبيت عام را اعلان كرد. بنابراين نظريه گرانش نه به عنوان نيرويي بين اجسام، بلكه بر حسب شكل و خميدگي فضا ـ زمان چهار بعدي، در نظر گرفته ميشود. در نسبيت عام، گرانش، هندسه جهان است.
پايان فيزيك *بخش هشتم* /اگر روزي زمين فشرده شود!
به خاطر بياوريد كه از نيروي گرانش بر روي زمين چه احساسي داريد. فرض كنيد كه ميخواهيد براي گذراندن تعطيلات به فضا برويد. در زمان غيبت شما، واقعه عجيبي در زمين روي ميدهد: زمين فشرده ميشود و به نصف اندازه اصليش ميرسد. در اين حال، زمين هنوز همان جرم قبلي را دارد، ولي اكنون فشرده شده است. پس از پايان اين مسافرت به زمين باز ميگرديد، فضاپيماي شما مدتي سرگردان ميماند، تا محلي را كه قبل از فشرده شدن، از آن پرواز كرده بود، پيدا كند. در اين مسير كه شعاع آن، برابر شعاع سابق زمين است، خود را با همان سنگيني قبل از پرواز، احساس ميكنيد. كشش جاذبه زمين در آنجا تغييري نكرده است زيرا در جرم شما و جرم زمين، نسبت به سابق تفاوتي وجود ندارد. فاصله شما از مركز گراني (گرانيگاه) زمين نيز همان فاصله قبلي است(نيوتن را به ياد آوريد!). ماه نيز مانند گذشته دور زمين ميگردد. اما هنگامي كه فضاپيماي شما در همان مكاني كه از آن پرواز كرده بوديد فرود ميآيد (با شعاع بسيار كمتر و نزديكتر به مركز گرانش زمين)، گرانش در سطح جديد زمين چهار برابر مقداري است كه قبل از فشردگي زمين به ياد داريد. شما خود را بسيار سنگينتر احساس ميكنيد.
پايان فيزيك *بخش نهم* /تصوري از جهان ما
با كشيده شدن حفاظي بر افق رويداد، ستاره در تنهايي كامل قرار ميگيرد. هر نوري كه بتابد به داخل كشيده ميشود. پنروز ميخواست بداند كه آيا ستاره به رمبيدن خود ادامه خواهد داد، يا اينكه رويداد ديگري در انتظار ستاره خواهد بود؟
پايان فيزيك *بخش دهم* /سياهچاله و آنتروپي
شبي از ماه نوامبر 1970 كمي پس از تولد دخترم لوسي، موقعي كه ميخواستم به رختخواب بروم، شروع به تفكر در باره سياهچاله كردم. به علت معلوليتي كه دارم، اين كار طول ميكشيد و بنابر اين به اندازه كافي وقت براي اين انديشه داشتم. نتيجه اين تفكر، كشف چيزي آنقدر ساده بود كه پس از شنيدن به نظر ميرسد به فكر هر كسي ميتوانست راه يابد. اما براي هاوكينگ، اين ايده آنقدر جالب بود كه او را تا صبح بيدار نگه داشت. هاوكينگ يادآوري مي كند كه پنروز راجع به آن فكر كرده بود ولي متوجه نتايج آن نشده بود.
پايان فيزيك *بخش يازدهم* /گريز از سياهچاله
يك دانشجوي فوق ليسانس در دانشگاه پرينستون، به نام جاكوب بكنشتاين به اين نتيجه دست يافت كه با انداختن آنتروپي در يك سياهچاله، نميتوان آن را از بين برد. سياهچاله، قبل از آن نيز آنتروپي داشته و فقط آنتروپي به آن افزوده شده است. بكنشتاين اين طور فكر ميكرد كه سطح افق رويداد يك سياهچاله تنها مانند آنتروپي نيست بلكه خود آنتروپي است. هنگامي كه شما سطح افق رويداد را محاسبه ميكنيد، در واقع آنتروپي سياهچاله را اندازه ميگيريد. هنگامي كه چيزي مثل يك قوطي پر از مولكول را به داخل سياهچاله مياندازيد، به جرم سياهچاله اضافه ميكنيد، سطح افق رويداد بزرگتر ميشود و آنتروپي سياهچاله نيز افزايش مييابد. تمام اين موضوعات، ما را به طرف نكتهاي معما گونه ميكشاند. اگر چيزي آنتروپي داشته باشد، دما هم دارد و كلاً سرد نيست. اگر چيزي دما داشته باشد، ميبايد با تابش انرژي همراه باشد. اگر چيزي انرژي تابش ميكند نميتوانيم بگوييم كه هيچچيز از آن به بيرون گسيل نميشود. اين برخلاف انتظاري بود كه از سياهچاله داشتيم: قرار نبود از سياهچاله چيزي بيرون بيايد!
پايان فيزيك *بخش دوازدهم* / گامي بلند
سياهچالههاي آغازين كه هاوكينگ آنها را Primordial Black Holes مينامد، از رُمبش ستارگان پديد نميآيند. آنها بقاياي جهان نخستيناند. ما اگر ميتوانستيم، ماده را به اندازه كافي بفشريم ممكن بود يكي از آنها را درست كنيم ولي توانايي آن را نداريم. اما در جهان بسيار نسختين، فشار آنقدر زياد بوده كه امكان آن وجود داشته است. بعضي از مواقع تنها مقدار كمي ماده فشرده شده است. در هر حال، اكنون يك سياهچاله بدوي، نسبت به زمان آغاز پيدايش آن بسيار كوچكتر است، زيرا در طول زمان طولاني مقداري از جرم خود را از دست داده است.
نقدي بر پايان فيزيك «نوشته هاوكينگ»
انصافاٌ هاوكينگ در توضيح مطالب پيچيده و بغرنج فيزيك به زبان ساده مهارت خاصي دارد. بهمين دليل آثار عمومي ايشان از استقبال چشم گيري برخوردار است. علاوه بر آن نام هاوكينگ به دليل در دو كار جالب در مورد سياه چاله ها جاودان خواهد شد. يكي تكينگي و ديگري تبخير سياه چاله ها. اين دو مورد زمينه ي يك بحث فراگير جهاني را بين فيزيكدانان فراهم كرد. هرچند به اعتراف خود هاوكينگ در كتاب تاريچه زمان از فيزيكدانان روسي الهام گرفته بود، اما اين هاوكينگ بود كه با محاسبات و معادلات رياضي توانست توجه فيزيكدانان را به آن جلب كند. اين نوشته نقدي است بر مقالات پايان فيزيك كه در وب سايت فيزيکسين هاي جوان دانشگاه مازندران منتشر شد و مجموع آنها در اينجا و بطور يكجا فراهم شده است. در اين نوشته برخي نكات مهم نوشته هاوكينگ مورد بحث قرار مي گيرد.
تنها آن روزی سحر می شود که ما بیدار باشیم.
