هنوز آلبرت آينشتاين ما را شگفت زده مي‌کند!
شايد فکر کنيد از بس به رازهاي آلبرت آينشتاين فکر کرديم خسته شديم! شايد اين مشهورترين دانشمند تمام اعصار تاکنون، درباره‌ي هرآنچه مطالعه کرد ايده‌اي، نظري يا مطلبي نوشت. هنوز در ۱۳۵ امين سالگرد تولدش (۱۴ مارس ۱۸۷۹) همچنان جزيياتي جديد بيرون مي‌آيد از آنچه در فکر آينشتاين بود و روي آن کار کرد، و بزرگترين راز کيهان. شايد يکي از شوک کننده‌ترين مدارکي که به‌دست آمده از آرشيو آينشتاين است. کيهانشناس ايرلندي کُرماک اُ رافرتي (Comrac O'Rafferty) با کشفي در مورد يکي از کارهاي منتشر نشده‌ي آينشتاين مقاله‌اي را منتشر کرده که نشان از کار وي در مدل‌هاي کيهانشناسي عالم دارد. اين دست‌نويس به سال ۱۹۳۱ برمي‌گردد که نشان مي‌دهد، آينشتاين روي يک مدل جديد براي عالم کار مي‌کرده که ديدگاه علمي و فلسفي خودش را تأييد کند. عنوان اين دست‌نويس اين است: «درباره‌ي مسئله کيهانشناسي» (About Cosmological Problem) که عالمي را فرمول بندي و تصور مي‌کرد که متورم مي‌شود ولي هرگز تغيير نمي‌کند (بعداً مدلي شبيه اين را سِر فرد هويل (Fred Hoyle) و چند کيهانشناس ديگر ابداع کردند و اطلاعي از اين کار آينشتاين نداشتند).
در سال ۱۹۱۷ آينشتاين اولين تلاشش را در ساختن اين مدل فيزيکي براي عالم انجام داد. در واقع، بايد بگويم که اولين کسي است که مدلي فيزيکي براي عالم ساخت. هيچکس تا قبل از او مفهومي رياضياتي يا مفهومي براي چنين مقصودي ابداع نکرده بود. او نظريه نسبيت عام را منتشر کرد و خواست ببيند چه مي‌شود اگر به جاي فضا-زمان ايده‌اي جديد بزند و به کُل عالم تعميم دهد.
خيلي زود فهميد که معادلاتش به طور طبيعي انبساط يا انقباض عالم را توضيح مي‌دهند. اين نتايج برخلاف درک اخترشناسي آن زمان و ترجيح خود او بر رفتار طبيعت بودند. پس يک ضريب اضافي به نام لامبدا اضافه مي‌کند که گرانش را کنترل کرده و اجازه مي‌دهد کُل سيستم به شکل زيبايي در تعادل بمانند. سپس در سال ۱۹۲۹ ادوين هابل از يک سند منتشر کرد که عالم در حال انبساط است و آينشتاين سريع ايده‌ي لامبدا را کنار گذاشت. اين بخش از داستان را همه مي‌دانيم. و مي‌دانيم نتيجه آخر غلط از آب در مي‌آيد.
آينشتاين ناشناخته
اُرافرتي کشف کرد که ۱۴ سال بعد از اولين مقاله‌ي کيهانشناسي آينشتاين، همچنان با لامبدا کار مي‌کرد و سعي داشت نشان دهد عالم مي‌تواند به شکلي، تعادل کاملي داشته باشد.
چرا آينشتاين فکر مي‌کرد عالم بايد در تعادل باشد، مسئله مهمي است. بنابه نظريه‌اش اصل کامل نسبيت (طبيعت از ديد همه‌ي ناظرها يکسان ديده مي‌شود) او را به «اصل کيهانشناسي» معتقد کرد: عالم همگن است يعني در همه جاي عالم از هر جايي در فضا يک رويداد يا منطقه، يکسان ديده مي‌شود. ولي او ديدگاه عميقتري داشت:«اصل کامل کيهانشناسي» که مي‌گويد در تمام زمان‌ها در هر مکاني عالم يکسان به نظر مي‌رسد. به وضوح نمي‌تواند در عالم انبساطي چنين چيزي روي دهد....يا مي‌تواند؟
اينکه آينشتاين چطور مسئله را حل مي‌کند واقعا جالب است. او تصور مي‌کند که وقتي فضا منبسط مي‌شود، ماده‌ي جديدي از ناکجاآبادي براي پُر کردن فضاي خالي پديدار مي‌شود. در نتيجه اين دو (انبساط و ماده‌ي جديد) باهم به تعادل مي‌رسند، و متوسط چگالي کيهان هرگز تغيير نمي‌کند. اين مدل کيهانشناسي را به نام مدل حالت پايا (Steady State Universe) مي‌شناسيم. اين مدل در سال ۱۹۴۹ در غياب مقاله منتشر نشده‌ي آينشتاين توسط فرد هويل و همکارانش چاپ شد. تا دهه‌ي ۱۹۶۰ فرا رسيد و گواهي قانع کننده بر انفجار بزرگ و سن محدود عالم پيدا شد و مدل حالت پايا بي اعتبار شد.
توجه کرديد که من به ايده‌ي حضور ماده از ناکجا آباد در مدل آينشتاين اشاره کردم؟ به نظر مي‌رسد تناقضي با بقاي جرم داشته باشد. اينطور نيست؟ بله ولي به ياد داشته باشيد که درک امروز ما از انرژي تاريک درست همان ايده متناقض را در خود دارد!! وقتي فضا منبسط مي‌شود انرژي بيشتري توليد مي‌کند، که همين باعث انبساط عالم و شتاب آن مي‌شود. انرژيي که از هيچ مي‌آيد.
تا وقتي جرم و انرژي در تعادلند، اين واقعيت پذيرفته شده‌ي فيزيک عجيب‌تر از مدل آينشتاين نيست. شايد جواب در درک عميقتري از ميدان‌هاي انرژي نهفته باشد که فضاي به ظاهر خالي را تغذيه مي‌کنند (يا يک ديدگاه جديد، در رابطه‌ي بين انرژي واقعي و پتانسيل کيهان).
ديروز و امروز
همه‌ي اينها تاريخ قديمي فيزيک است، بجز آنهايي که نيست! براي ما بسيار مهم است که درس‌هايي از ذهنيت آينشتاين و چگونه فکر کردن متفکران بزرگ بگيريم. در زندگي‌نامه‌هاي آشناي آينشتاين، بسياري از نويسنده‌ها مدعي شدند که بزرگترين اشتباه او همان لامبدا بوده! اخيراً اخترفيزيکدان، ماريو ليويو (Mario Livio) نشان داده که شايد آينشتاين اصلاً آن را به زبان نياورده (لامبدا بزرگترين اشتباه من بود). ليويو از نوشته‌هاي کيهاشناسي جديداً يافت شده‌اي استفاده مي‌کند که در بالا ذکر شد. جداي از ضريب لامبدا که براي آينشتاين بوده يا نه، او روي اين موضوع کار مي‌کرده.
لامبدا به ميدان انرژي در فضا تعبير شده. امروزه آن را مبناي انرژي تاريک، نيروي مرموزِ علت انبساط و شتاب عالم مي‌دانند. ولي آينشتاين نشان داد که شايد بتوان آن را به ميدان خلق ماده هم تعبير کرد. دست‌نويس‌هاي او نشان مي‌دهد، چه استاد بزرگي بوده. در دهه‌ي ۵۰ به سؤالاتش ادامه داد و سعي در حل آنها و فراتر رفتن از اين حيطه داشت. همين تلاش هم نشان مي‌دهد محدوديت‌هاي وي کجاها بوده. اشتباه بزرگ آينشتاين معرفي لامبدا نبود، بلکه جلوتر نرفتن و طرح نکردن سؤالات جديد از کارهاي خودش بود.
اگر او به معادلاتت نسبيت عام اعتقاد کامل داشت، مي‌توانست ببيند که نظريه‌اش انبساط عالم را پيش‌بيني کرده (حتي با لامبدا). بعداً ديد که لامبدا هم براي عالم شتابدار يک امکان شدني و مجاز است. و اگر متوجه مي‌شد ۶ دهه قبل از اخترشناسان آن را ارائه مي‌کرد.
همين داستان در جاهاي ديگر هم تکرار مي‌شود. او عجيب بودن مکانيک کوانتمي که خودش به وجود آورده بود را تحمل نکرد. نمي‌توانست باور کند سياه‌چاله‌ها واقعاً وجود دارند، که دقيقاً از نسبيت عام منتج مي‌شد.
هيچ کدام از اين اشتباهات چيزي از او کم نمي‌کند. دقيقا برعکس: پيکان بزرگ مفاهيم علمي او را به آزمودن بزرگترين سؤالات بنيادي واداشت و تا نتايج منطقي‌شان هم پيش رفت.
همين ما را هم خيلي کنجکاو مي‌کند، باعث پژوهش‌هاي زيادي مي‌شود. ولي حتي آينشتاين هم محدوديت‌هاي خودش را داشت. حتي او هم همواره شک‌هايش برطرف نشد. خيلي خوب است که تولد ۱۳۵ سالگي آينشتاين را در ذهن داشته باشيم. ما فقط انسانيم، درست مثل آينشتاين، مسيرهاي کور و شکست‌هايي خواهيم داشت. کاري که از پس ما بر مي‌آيد، همان کاري را کنيم که او کرد: ذهنمان براي ايده‌هاي جديد باز باشد. دنبال توضيح‌هاي عميقتري باشيم. و تا مي‌توانيم تخيلمان را گسترش دهيم.
اين تصوير خيالي مربوط به موج گرانشي است که بهانه براي اين مطلب بوده. چند روز قبل در فيزيک و بعد از نزديک يک قرن، در گرانش خبر بسيار مهمي منتشر شد. رصدخانه‌ي BICEP2
منبع اصلي:
منابع مفيد: