بریده‌های کتاب واقعیت ناپیدا: سفری به گرانش کوانتومی

اینشتین دریافت که فضا و زمان دو وجه از یک میدان فیزیکی‌اند: میدان گرانشی. بور و هایزنبرگ و دیراک دریافتند که میدان‌های فیزیکی خصلت کوانتومی دارند: دانه‌ای‌اند، مبتنی بر احتمالات‌اند و از طریق برهم‌کنش‌ها آشکار می‌شوند. نتیجه این است که فضا و زمان هم باید موجودیت‌هایی کوانتومی و دارای این خصلت‌های عجیب باشند. پس یک فضای کوانتومی چیست؟ زمان کوانتومی چیست؟ این مسئله‌ای است که گرانش کوانتومی نام دارد. گروهی از فیزیکدانان در پنج قاره، سخت تلاش می‌کنند تا پاسخی برای این مسئله بیابند.

برای این استدلال ساده (اثر فوتوالکتریک)، اینشتین برنده نوبل فیزیک شد. فهم چیزی که قبلاً به آن اندیشیده‌اند، ساده است؛ مشکل، فکر کردن به چیزی است برای اولین بار.

به بیان واضح، فضا دیگر در نظریه بنیادین وجود ندارد و کوانتوم‌های میدان گرانشی در فضا نیستند. به همین معنا زمان هم دیگر در نظریه بنیادین وجود ندارد: تغییرات کوانتوم‌های میدان گرانشی در زمان رخ نمی‌دهد. زمان صرفاً شمارنده برهم‌کنش‌های آنهاست. همان‌طور که از معادله ویلر-دویت مشخص است، معادلات بنیادی دیگر شامل متغیر زمان نیستند. زمان مانند فضا نتیجه میدان گرانشی است.

در جهانی که مکانیک کوانتومی توصیف می‌کند هیچ‌چیز واقعی نیست مگر روابط بین سیستم‌های فیزیکی. این اشیاء نیستند که وارد رابطه می‌شوند، برعکس، این روابط هستند که مفهوم «شئ» را می‌سازند. جهان مکانیک کوانتومی جهان اشیاء نیست، جهان رویدادهاست.

اینشتین نمی‌خواست از نقطه‌ای که برای او حیاتی بود کوتاه بیاید: اینکه واقعیتی عینی وجود دارد فارغ از اینکه چه چیز با چه چیز برهم‌کنش می‌کند. او از پذیرش جنبه رابطه‌ای این نظریه سر باز زد. بور هم نمی‌خواست بپذیرد که این راه به غایت تازه شناخت واقعیت نامعتبر است. در نهایت اینشتین پذیرفت که این نظریه جهشی بزرگ در فهم ما از جهان است و هم‌چنین پذیرفت که این نظریه متناقض نیست. اما هم‌چنان معتقد بود که چیزها آنقدرها هم که این نظریه می‌گوید نمی‌توانند عجیب و غریب باشند و باید توضیحی عقلانی‌تر و منطقی‌تر پشت این نظریه وجود داشته باشد. یک قرن گذشته و ما هنوز در همان نقطه‌ایم.

فقط یک جوان در میانه دهه سوم زندگی خود می‌تواند گزاره‌هایی این‌چنین هذیانی را جدی بگیرد. باید بیست‌و‌چندساله باشید تا باور کنید اینها[معادلات هایزنبرگ] می‌توانند به نظریه‌ای درباره جهان تبدیل شوند. و احتمالاً باید همین‌قدر جوان باشید که بهتر از هر کس دیگری ساختار ژرف طبیعت را برای اولین‌بار دریابید. هم اینشتین زمانی که دریافت زمان برای همه یکسان نمی‌گذرد در اواسط دهه بیست زندگی‌اش بود، هم هایزنبرگ در آن شب کپنهاگ.

فهم تازه‌ای از جهان، طرز فکری که اشتیاق ولتر و کانت را به روشنگری برانگیخت، راهی کارآمد برای پیش‌بینی آینده، همه و همه میراث عظیم انقلاب نیوتنی بوده و هست.

زمان حال، مانند صاف بودن زمین، یک توهم است.

جهان توالی رویدادهای دانه‌ای کوانتوم است. این رویدادها گسسته و دانه‌ای و منفردند. برهم‌کنش‌های مجزای یک سیستم فیزیکی با سیستمی دیگرند. یک الکترون یا کوانتوم یک میدان یا یک فوتون، یک مسیر مشخص را در فضا دنبال نمی‌کنند. آنها هنگام برخورد با چیزی دیگر، در یک مکان مقرر و یک زمان مقرر پدیدار می‌شوند. چه زمانی و در کجا پدیدار می‌شوند؟ هیچ راهی برای فهم دقیق این مسئله وجود ندارد. مکانیک کوانتوم عدم قطعیتی بنیادین را در دل هستی کشف کرده است. آینده اساساً غیرقابل‌پیش‌بینی است.

تمام تکنولوژی ارتباطی مدرن- رادیو، تلویزیون، تلفن، کامپیوتر، ماهواره، وای‌فای، اینترنت و ...- با استفاده از پیش‌بینی ماکسول ممکن شده است. تمام محاسبات مهندسان مخابرات و ارتباطات، بر مبنای معادلات ماکسول است. کل دنیای معاصر ما -یعنی دنیای ارتباطات- حاصل تخیل یک کتاب‌ساز فقیر لندنی است [منظور مایکل فارادی است]، کاوشگر ماهر ایده‌ها با تخیلی درخشان که چند خط را با چشم ذهن دید، و کار یک ریاضیدان عالی [ماکسول] است که این بینش را به معادله برگرداند و دریافت که در یک چشم‌به‌هم‌زدن می‌توان اخبار را از یک طرف زمین به طرف دیگر آن مخابره کرد.

پارادوکس در این واقعیت ریشه دارد که هر دو این نظریه‌ها (نسبیت عام و مکانیک کوانتومی) به شکل قابل‌ملاحظه‌ای خوب کار می‌کنند. به رغم اینکه هرکدام از این نظریه‌ها بر فرض‌هایی به ظاهر متضاد بنا شده‌اند، در هر آزمایش و امتحانی، طبیعت همواره هم نسبیت عام را تایید می‌کند و هم مکانیک کوانتومی را. بدیهی است که چیزی از چشم ما دور مانده است.

انیشتین دریافت که ماده و انرژی دو وجه از یک چیزند همان‌گونه که الکتریسیته و مغناطیس دو روی یک میدان‌اند و فضا و زمان دو جلوه از یک چیز یعنی «فضازمان».

این بدین معنا نیست که علم صرفاً هنر پیش‌بینی‌های قابل اندازه‌گیری است. برخی فلاسفه علم با محدود کردن آن به پیش‌بینی‌های عددی، دست و پایش را بیش از اندازه می‌بندند. آنها نکته اصلی را درنیافته‌اند چرا که وسیله را با هدف اشتباه گرفته‌اند. پیش‌بینی‌های عددی قابل آزمایش، وسیله‌ای برای اثبات فرضیه‌ها هستند. هدف پژوهش‌های علمی صرفاً ارائه پیش‌بینی نیست: هدف علم این است که بفهمد جهان چگونه کار می‌کند، تصویری از جهان بسازد و آن را گسترش دهد و ساختاری مفهومی فراهم کند که از طریق آن بتوانیم به جهان بیندیشیم. علم بیش از آنکه فنی باشد، تصویری است.

چیزها تنها نسبت به یک‌دیگر تغییر می‌کنند. در سطحی بنیادین، زمانی در کار نیست.

همه ما در اعماق غار هستیم و با جهل‌مان، تعصباتمان و حواس ضعیفمان که فقط سایه‌ها را به ما نشان می‌دهند، بسته شده‌ایم. اگر سعی کنیم بیشتر ببینیم سرگردان خواهیم شد چرا که چشمانمان هنوز عادت نکرده است. با این وصف تلاش می‌کنیم و این یعنی علم.

سرشت تفکر علمی، نقد و سرکشی و نارضایتی است در مقابل مفاهیم از پیش تعیین‌شده و محترم یا حقیقتی دسترس‌ناپذیر. جست‌وجوی دانش نه با قطعیت بلکه با یک بی‌اعتمادی رادیکال به مفهوم قطعیت پیش می‌رود.

تقریباً هرچیزی که در مقابل چشم ما رخ می‌دهد -به استثنای گرانش و پدیده‌های محدودی غیر از آن- با معادلات ماکسول قابل توضیح است.

اکنون تمام آنچه را در درازنای شب گفتند شنیدیم و تمام اندیشه‌هاشان را روی هم گذاشتند تا ما شاهد چیزی باشیم که نمی‌تواند تنها خیال باشد و وهم و به چیزی بسیار ماندنی بدل خواهد شد چیزی که غریب اما به هر روی بسیار ستایش‌برانگیز است شکسپیر

اولین فیزیک نظام‌مندی که ما می‌شناسیم فیزیک ارسطوست و به هیچ وجه فیزیک بدی هم نیست. ارسطو این فیزیک را در کتابی به همین نام یعنی فیزیک ارائه کرده است. کتاب نام خود را از رشته فیزیک نگرفته است بلکه برعکس این رشته را به خاطر کتاب ارسطو فیزیک نام نهاده‌اند.