علاقه مندان به علم، احتمالا با استیون واینبرگ، فیزیکدان برنده نوبل 1979 و نویسنده کتاب کم نظیر "سه دقیقه اول"، ناآشنا نیستند. آن چه در ادامه می آید، مصاحبه ای است که در سال 2015، دن فالک با واینبرگ داشته است و درباره تاریخ علم و تاثیر آن بر زندگی بشر است.

به ادامه مطلب مراجعه کنید.


 می توانیم تاریخ فیزیک را تلاشی در راستای متحد کردن جهان اطراف خود تصور کنیم: طی قرن های بسیار، شاهد آن بوده ایم که پدیده های ظاهرا بی ارتباط به طرزی جدایی ناپذیر با هم مرتبط اند. استیون واینبرگ از دانشگاه تگزاس واقع در آستین، به دلیل گام بلندی که در راستای این اتحاد برداشته بود جایزه نوبل 1979 را همراه محمد عبد السلام و شلدون گلاو دریافت کرد. آن ها نشان داده بودند که الکترومغناطیس و نیروی هسته ای ضعیف جنبه هایی از نظریه ای واحد هستند. این امر سنگ بنای مدل استاندارد فیزیک ذرات قرار گرفت که چگونگی قرارگرفتن واحد های بنیادین سازنده جهان را در کنار یکدیگر توصیف می کند.


 در کتاب جدید خود با عنوان "تبیین نمودن جهان: کشف علم مدرن"، واینبرگ چگونگی تولد علم مدرن را می کاود. او با پیگیری تکوین آن چه اکنون "روش علمی" - یعنی رهیافتی که طی قرن ها تکوین یافته و به جای استنتاج از اصول اولیه، بر مشاهده و آزمایش تاکید دارد - می خوانیم، استدلال می کند که علم بر خلاف سایر راه های تعبیر جهان پیرامونمان، راهی را که پیشرفت حقیقی است پیشنهاد می کند. در علم با گذشت زمان درک ما از جهان بهبود می یابد. ممکن است اشتباهاتی رخ دهند اما سرانجام تصحیح می شوند. واینبرگ در مصاحبه با مجله کوانتا درباره گذشته و آینده علم، نقش فلسفه در علم و این امکان تکان دهنده که جهان اطراف ما تنها یکی از پرشمار جهان دیگر است، سخن گفت.


 به عنوان یک فیزیکدان، نگرش شما درباره تاریخ علم تا چه حد با یک مورخ متفاوت است؟

 یک تفاوت یقینا آن است که آن ها، دست کم در گرایش تخصصی خود، از من بیشتر می دانند. مورخان واقعی نسبت به من احتمالا تسلط بهتری بر منابع اولیه دارند. اگر مورخ جهان باستان باشند، در زبان یونانی و لاتین تخصص خواهند داشت که من حتی کوچک ترین چیزی درباره آن ها نمی دانم.


 یک تفاوت دیگر نیز در گرایش وجود دارد. غالب مورخان سرسختانه مخالف تعبیر معروف به تعبیر ویگی (Whig interpretation) از تاریخ هستند. در این تعبیر با نگاه به گذشته، رشته وقایعی را که به حال حاضر منتهی شدند انتخاب می کنید. مورخان تصور می کنند آن چه بسیار اهمیت دارد این است که خود را در چارچوب ذهنی مردم زمانه ای که راجع به آن ها می نویسیم قرار دهیم. اما چنانچه استدلال می کنم تعبیر ویگ در تاریخ علم بسیار بیشتر قابل توجیه است. دلیل اش این است که علم بر خلاف به عنوان مثال دین یا سیاست، شاخه ای انباشتی و جمع شونده از دانش است. می توانید نه به عنوان صرفا عقیده ای شخصی که به عنوان حکمی عقلانی، بگویید که نیوتون درباره جهان بیشتر از ارسطو می دانست و اینشتین نیز بیشتر از نیوتون. واقعا پیشرفتی به وقوع پیوسته است. برای پیگیری این پیشرفت، پر معناست که به علم گذشته بنگریم و تلاش کنیم طرز فکر هایی را که به پیشرفت انجامیده اند از آن هایی که مانع پیشرفت شده اند جدا کنیم.


 چرا روی تاریخ فیزیک و اختر شناسی تمرکز کرده اید؟

 خب، این ها علومی هستند که من درباره آن ها می دانم و در این موارد از شایستگی برخوردارم. اما دلیل دیگری هم هست: در فیزیک و اختر شناسی بود که علم برای نخستین بار "مدرن" شد. در واقع فیزیک است که در اختر شناسی به کار رفته است. نیوتون در اواخر قرن 17 به ما نگرش مدرن فیزیکی را عرضه کرد. سایر شاخه های علم تنها اخیرا مدرن شده اند: شیمی در اوایل قرن 19 و زیست شناسی در میانه قرن 19 یا شاید اوایل قرن 20. بنابراین اگر می خواهید کشف علم مدرن را درک کنید، این اکتشاف در زمینه ای فیزیکی، به ویژه در کاربرد اختر شناختی خود به کار رفته است.


 فیزیک نظری غالبا به عنوان کاوشی برای اتحاد نگریسته می شود - نیوتون فیزیک زمینی و فیزیک سماوی را متحد کرد و یا جیمز کلارک ماکسول، الکتریسیته، مغناطیس و نور را متحد کرد و البته کار خود شما. این جستجوی اتحاد امروزه در کجا ایستاده است؟

 چندان پیشرفتی نداشته است؛ جز این که نظریات پرداخته شده در دهه 1960 با مشاهدات تایید شده اند. در نظریه ای که من سال 1967 توسعه دادم و عبد السلام سال 1968 به طور مستقل نظریه ای مشابه ارائه داد، یک میدان تقارن شکن نقشی بنیادی ایفا می کرد که با ذره ای تحت عنوان بوزون هیگز ظهور می یافت. ما ویژگی های این ذره را به جز جرم آن پیش بینی کرده بودیم. اکنون به لطف آزمایش های انجام شده در سرن، وجود بوزون هیگز تایید شده است. بنابراین روی زمینی محکم تر قرار گرفته ایم اما جلوتر نرفته ایم. تلاش های پرشماری برای برداشتن گام های بیشتر برداشته شده به ویژه در قالب نظریه ریسمان. نظریه ریسمان تمام نیرو ها را، یعنی نیرو های هسته ای قوی و ضعیف و الکترومغناطیس را با گرانش، متحد می کند. تعدادی ایده ریاضی ژرف توسط نظریه ریسمان فراهم آمده که چگونگی کارکرد احتمالی آن را نشان می دهد. اما قدرت تایید این نظریه بسیار از ما دور است - بسیار دورتر از فاصله ای که 40 سال پیش با تایید نظریه الکتروضعیف داشتیم.


 برنامه ریزی شده است که برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) در سال جاری [مصاحبه در 2015 انجام شده - مترجم] با توانی دو برابر توان خود در راه اندازی اولیه، مجددا شروع به فعالیت کند. با راه اندازی مجدد آن به چه اکتشافاتی امیدوار هستید؟ (مطمئن نیستم که امیدواری واژه درستی باشد).

 امیدواری دقیقا واژه درستی است! بستگی دارد ذرات جدید چه جرمی داشته باشند که در محدوده توان کاوش LHC باشد. قطعا چیز هایی هستند که دنبالشان گشت. آشکار ترین موارد ذرات ماده تاریک هستند. از اختر شناسی می دانیم پنج ششم ماده موجود در جهان در مدل استاندارد فیزیک ذرات گنجانده نمی شوند. اما چیزی درباره جرم ذرات ماده تاریک نمی دانیم. اختر شناسان می توانند به ما جرم کل این ماده تاریک را بگویند اما درباره جرم هر ذره چنین فرصتی به دست نمی دهند. اگر ذره، از ماده تاریک معمول باشد که تحت عنوان WIMP - ذرات سنگین با میانکنش ضعیف - شناخته می شوند، آن گاه LHC احتمالا می تواند آن را بیابد. بستگی دارد WIMP چقدر سنگین باشد و چگونه واپاشیده شود، چون شما هرگز خود ذره را نمی بینید تنها فرآورده های واپاشی آن را می بینید.


 همچنین LHC احتمالا نشانه هایی از ابر تقارن را بیابد؛ نظریه ای که بیان می دارد ذرات شناخته شده یک یار (partner) دارد که باز هم نمی دانیم جرم این ذرات یار چقدر است.ما نمی دانیم آیا اصلا ابر تقارن ارتباطی با جهان واقعی دارد یا خیر. ممکن است کوارک هایی سنگین تر و حتی شاید انواع سنگین تری از ذره هیگز وجود داشته باشد.


 گاهی گفته می شود که ابر تقارن به نوعی موید نظریه ریسمان است که آزمون مستقیم آن ناممکن است. اگر LHC شواهدی برای ابر تقارن نیابد چه اتفاقی برای نظریه ریسمان می افتد؟

 واقعا نمی دانم! شوربختانه نظریه ریسمان هیچ پیش بینی خاصی درباره فیزیک و مقدار انرژی در دسترس ما ارائه نمی دهد. نوع انرژی ساختار هایی که نظریه ریسمان با آن ها سر و کار دارد بسیار بالاست به نحوی که احتمالا هرگز نتوانیم آن ها را در آزمایشگاه بازسازی کنیم. اما این مقادیر انرژی در آغاز جهان معمول بوده است. پس با مشاهدات کیهان شناختی ممکن است درک قاطعانه ای از فیزیک این سطوح بسیار بالای انرژی به دست آید. برای مثال، اگر چگالی ماده - انرژی در زمان تورم به همان اندازه ای باشد که نظریه ریسمان توصیف می کند، سپس در آن زمان تابش گرانشی عظیمی تولید و توزیع شده و نشانه ای را در زمینه تابش میکرو موج کیهانی به جای گذاشته است. سال گذشته دانشمندانی که با تلسکوپ BICEP2 کار می کردند اعلام داشتند که این امواج گرانشی را یافته اند. اکنون به نظر می رسد آن ها در واقع غبار بین ستاره ای را مورد سنجش قرار داده اند. مشاهدات بیشتر ماهواره پلانک ممکن است بتواند این پرسش را پاسخ دهند. فکر می کنم این یکی از هیجان انگیز ترین چیز ها در علوم فیزیکی دوران معاصر باشد.


 برای نظریه پردازان آیا هدف نهایی مجموعه ای از معادلات است که بتوانیم روی تی شرت یادداشت کنیم؟

 این یک هدف است. مدل استاندارد بسیار پیچیده است آن قدر که دشوار بتوان آن را روی یک تی شرت نوشت؛ با این وجود ناممکن نیست. فقط باید کوچک نوشت. اکنون گرانش وارد محاسبات نشده بنابراین نظریه ما "نظریه همه چیز" نیست. اما نظریه هر چیز دیگری خواهد بود که در آزمایشگاه های فیزیک مورد مطالعه قرار می دهیم. مدل استاندارد به اندازه کافی پیچیده و دارای جنبه های دلبخواهی است که می دانیم پاسخ نهایی نیست. هدف، داشتن نظریه ای بسیار ساده تر با جنبه های دلبخواهی کمتر - حتی شاید هیچ گونه جنبه دلبخواهی - است که روی یک تی شرت بتوان نوشت. ما در چنان جایگاهی قرار نداریم.


 برخی فیزیکدانان پیشنهاد می کنند شاید ما باید به نوع متفاوتی از نظریات روی بیاوریم که راه حل های متفاوتی برای معادلات نظریه ریسمان ارائه کنند. شاید هر راه حل جهانی متفاوت را می نماید که بخشی از جهان های چندگانه بزرگ تر است.

 من طرفدار این ایده که جهان حاصل از مهبانگ ما تنها بخشی از جهان های چندگانه بزرگتر باشد، نیستم. با این حال باید به عنوان یک امکان جدی تلقی شود. این نظریه به پیامد هایی جالب می انجامد. به عنوان مثال، توضیح می دهد چرا برخی ثابت های طبیعت، به ویژه انرژی تاریک، مقادیری دارند که برای ظهور حیات مساعد به نظر می رسند. فرض کنید یک چند جهانی در اختیار دارید که در آن ها ثابت هایی همچون انرژی تاریک در یک مهبانگ با مهبانگ های دیگر متفاوت است. پس اگر بپرسید چرا در مهبانگ ما چنین مقداری اختیار کرده است، باید وجود اثری گزینشی را در نظر بگیرید: تنها در مهبانگ هایی که انرژی تاریک مقداری مساعد ظهور حیات را اختیار کرده است، فردی وجود دارد که چنین سوالی بپرسد.


 این بسیار مشابه سوالی است که اختر شناسان برای هزاران سال درباره فاصله زمین تا خورشید مورد بحث قرار می داده اند. چرا خورشید در فاصله ای قرار دارد که اکنون از ما دارد؟ اگر خورشید نزدیک تر بود، داغ تر از آن می شد که حیات را بپذیرد و اگر دورتر بود زمین بسیار سرد می شد. چرا دقیقا در فاصله ای درست قرار گرفته است؟ غالب مردم مانند گالن، پزشک رومی، تصور می کردند این ناشی از خیرخواهی خدایان است که همه چیز به نفع ما مرتب شده است. پاسخی بسیار بهتر که امروزه می گیریم این است که میلیارد ها سیاره در کهکشان وجود دارد و میلیارد ها کهکشان در جهان. تعجب آور نیست که تعداد اندکی از این میلیارد ها به گونه ای قرار گرفته اند که مستعد حیات هستند.


 اما ما دست کم می توانیم تعدادی از آن سیارات دیگر را ببینیم. در مورد جهان هایی که گفته می شود جهان های چندگانه را می سازند، این طور نیست.

 لازمه یک نظریه فیزیکی موفقیت آمیز این نیست که هر آن چه توصیف می کند قابل مشاهده باشد یا هر پیش بینی ممکنی که ارائه می دهد قابل تایید باشد. به عنوان مثال نظریه بسیار موفقی درباره نیرو های قوی هسته ای وجود دارد که کرومودینامیک کوانتومی (QCD) خوانده می شود. این نظریه بر پایه این ایده استوار است که کوارک ها با نیرو هایی کنار یکدیگر نگه داشته شده اند که با فاصله، افزایش می یابند. ما هرگز، حتی در اصول، قادر نخواهیم بود یک کوارک منزوی را مشاهده کنیم. آن چه می توانیم مشاهده کنیم تماما سایر پیش بینی های موفقیت آمیز QCD است. در واقع ما نمی توانیم کوارک ها را آشکار سازی کنیم اما اهمیتی ندارد؛ می دانیم QCD درست است زیرا پیش بینی هایی ارائه می کند که می توانیم تایید کنیم.


 به طور مشابهی، نظریه ریسمان که جهان های چندگانه را پیش بینی می کند نمی تواند با آشکار سازی بخش های دیگر از جهان های چندگانه تایید شود. اما شاید پیش بینی های دیگری ارائه دهد که بتوان تایید کرد. مثلا شاید گفته شود در همه مهبانگ های درون جهان های چندگانه، چیز های خاصی همواره صادق خواهند بود و آن چیز ها شاید قابل تایید باشند. ممکن است نظریه بگوید تقارن های خاصی همواره مشاهده خواهند شد و یا این تقارن ها طبق الگویی معین شکسته خواهند شد که می توانیم مشاهده کنیم. اگر به اندازه کافی پیش بینی هایی نظیر این ها ارائه کند، آن گاه می توان گفت که نظریه ریسمان صحیح است. و اگر این نظریه وجود جهان های چندگانه را پیش بینی کرده باشد، می توانیم بگوییم چند جهانی نیز صحیح است. الزامی نیست که تمام پیش بینی ها را تایید کنید تا بدانید یک نظریه صحیح است.


 هنگامی که درباره جهان های چندگانه صحبت می کنیم به نظر می رسد فیزیک در حال عبور و تماس با فلسفه است. تعدادی از فیزیکدانان شامل استیفن هاوکینگ و لاورنس کراوس با توصیف فلسفه به عنوان چیزی بی مصرف، فلاسفه را به خشم آورده اند. در کتاب جدید شما به نظر می آید با آن ها موافقید. درست است؟

 تصور می کنم فلسفه تنها به معنایی منفی، مفید است - یعنی گاهی فیزیکدانان با ایده های فلسفی تحت تاثیر قرار می گیرند؛ به این منظور می تواند مفید باشد که از متخصصان بشنویم که این ایده ها در جامعه فلاسفه به چالش کشیده شده اند. یک نمونه، پوزیتیویسم است که حکم می کند تنها باید درباره چیز هایی حرف بزنید که مستقیما بتوان آشکار سازی نمود یا مشاهده کرد. تصور می کنم فلاسفه خودشان آن را به چالش کشیدند و خوب است که آن را بدانیم.


 از طرفی، نوعی مباحثات فلسفی میان خود فیزیکدانان جریان دارد. برای مثال، مبحثی که پیشتر درباره جهان های چندگانه داشتیم، این مسئله را بر می انگیزد که چه انتظاری از نظریه ای علمی داریم - چه وقت نظریه ای را به عنوان امری خارج از علم رد می کنیم و چه هنگام به عنوان امری تایید شده می پذیریم. این پرسش ها فرا علمی هستند؛ آن ها سوالاتی فلسفی اند. به نظر نمی رسد دانشمندان هرگز درباره این چیز ها به توافق نظر دست یابند - مانند مثال جهان های چندگانه - اما این عدم توافق درباره فلاسفه حرفه ای نیز صادق است.


 و گاهی اوقات مانند مثال پوزیتیویسم، فلاسفه حرفه ای واقعا در راه پیشرفت گام بر می دارند. این در مورد نگرشی دیگر که ساختار گرایی نام دارد نیز مصداق دارد. طبق این ایده نظریات علمی هر جامعه مانند سازمان های سیاسی آن، یک ساخت اجتماعی است و باید به صورت فرآورده یک محیط فرهنگی خاص درک شود. نمی دانم آن را نظریه ای فلسفی می خوانید یا نظریه ای تاریخی، اما به هر صورت، تصور می کنم نگرشی غلط است و می تواند مانع کار علم نیز باشد زیرا از یکی از اهداف بزرگ علم فاصله می گیرد؛ یعنی کشف چیزی که به معنایی مطلق مستقل از هر نوع شرایط فرهنگی، واقعا صادق است.


 شما 81 ساله هستید. بسیاری افراد در این سن به بازنشستگی فکر می کنند، اما شما خیلی فعال هستید. در حال حاضر روی چه چیزی کار می کنید؟

 چیزی هست که بیش از یک سال روی آن کار می کنم - شاید صرفا وسواس یک پیرمرد باشد، اما در تلاشم نگرشی نسبت به مکانیک کوانتومی بیابم که از نگرش های موجود بامعناتر باشد. به تازگی ویرایش نسخه دوم کتابم یعنی "سخنرانی ها درباره مکانیک کوانتومی" را به پایان رسانده ام. در این کتاب فکر می کنم این استدلال را که تمامی تعابیر موجود از مکانیک کوانتومی کاملا رضایت بخش نیستند، تقویت کرده ام.


 قصد ندارم بازنشسته شوم چون از کاری که می کنم لذت می برم. از تدریس کردن، پیگیری پژوهش ها و انجام اندک پژوهش هایی برای خودم لذت می برم. دو سال قبل پیش از آن که به لذت بردن از این مسائل مکانیک کوانتومی بپردازم، داشتم مقالاتی درباره مشکلات عملی در نظریه ذرات بنیادین می نوشتم. روی کیهان شناسی هم کار می کردم. امیدوارم بعدا دوباره به آن موضوع برگردم.


منبع: Quanta magazine