راز باز کردن قفل یکی از بزرگترین اسرار جهان

فرارو- کارلو روولی؛ فیزیکدان ایتالیایی و استاد فیزیک دانشگاه اکس ‌مارسی است. او عمدتا در زمینه گرانش کوانتوم کار می‌کند و بنیانگذار نظریه "گرانش کوانتومی حلقه" است. روولی از جمله پیشروان در پژوهش جاذبه کوانتوم است. این شاخه از علوم به‌ دنبال ترکیب نظریه عمومی نسبیت اینشتین با مکانیک کوانتوم از طریق حذف ایده زمان از این نظریه است. روولی کتابی به نام "هفت درس کوتاه از فیزیک" نوشته‌ که یکی از پرفروش ‌ترین کتاب‌ های جهان شده و حتی فروش آن به زبان اصلی ‌اش یعنی ایتالیایی از فروش کتاب‌ های محبوبی مانند "پنجاه سایه خاکستری" نوشته "ای ال جیمز" نیز پیشی گرفت. آثار متعددی از روولی به زبان فارسی ترجمه و چاپ شده اند. نشریه "فارین پالسی" در سال 2019 میلادی نام روولی را در فهرست صد متفکر تاثیرگذار جهانی قرار داد. او جوایز علمی متعددی را از آن خود ساخته از جمله   جایزه بین ‌المللی زانتوپولوس در سال 1995 میلادی از انجمن بین‌المللی نسبیت عام و گرانش برای کمک ‌های برجسته به فیزیک نظری و هم چنین جوایز متعددی برای کتاب اش تحت عنوان " واقعیت آن چیزی نیست که به نظر می رسد: سفر به گرانش کوانتومی".

به گزارش فرارو به نقل از نیویورک تایمز، چگونه چیز جدیدی یاد بگیریم چیزی که هنوز نمی دانیم؟ البته یک راه آموختن از طریق تجربه است. به همین دلیل است که جوانان می روند و سفر می کنند. یک راه دیگر به لطف افرادی است که ممکن است برای ما سفر کرده باشند. آن چه آنان آموخته اند به عنوان یک داستان، یک درس در مدرسه، یک مدخل ویکیپدیا و یا یک کتاب برای ما می آید. ارسطو و تئوفراستوس به جزیره لسبوس رفتند. آنان حرکات دقیق ماهی ها، نرم تنان، پرندگان، پستانداران و گیاهان را مشاهده کردند. آنان همه این موارد را نوشتند و دنیای زیست شناسی را برای ما باز کردند. ابزارها به ما امکان می دهند حتی دورتر را ببینیم. گالیله یک تلسکوپ را به سمت آسمان ها گرفت و چیزهایی را دید که مردم باور نمی کردند و چشمان ما را به روی وسعت بی پایان ستاره شناسی باز کرد. فیزیکدانان از طیف‌سنج‌ ها برای تجزیه و تحلیل نور ساطع شده از عناصر و جمع‌آوری داده ‌های مربوط به اتم‌ها استفاده می ‌کنند و دری را به روی دنیای کوانتومی باز می‌ کنند. با این وجود، در مورد چیزهایی که اصلا نمی توانیم ببینیم وضعیت چگونه است؟ چگونه می‌توانیم در مورد بخش‌ هایی از جهان خود بیاموزیم که حتی با قوی ‌ترین فناوری ‌ها نمی‌توانیم آن ‌ها را مشاهده کنیم؟

کار من مطالعه سیاهچاله ها است. ما امروز به لطف تلسکوپ های فوق العاده تماشایی سیاهچاله ها را در آسمان می بینیم. با این وجود، ما صرفا نمای بیرونی را می بینیم. ما ماده را می بینیم که پیش از فرو رفتن در آن ها به به شکلی شدت مارپیچی می چرخد. اعماق درون چیست؟ اگر وارد سیاهچاله ای شویم و با مقاومت در برابر نیروهای خرد کننده تا انتهای آن سقوط کنیم چه می بینیم؟ علم کنونی پاسخی برای این پرسش ندارد. نظریه اینیشتین پایان زمان را در آنجا پیش‌بینی می ‌کند اما نواحی درونی حفره تحت سلطه جنبه ‌های کوانتومی فضا و زمان هستند و این موارد در نظریه اینیشتین در نظر گرفته نشده اند. چگونه می توانیم در مورد مکانی که نه می توانیم به آن سفر کنیم و نه می توانیم ببینیم یاد بگیریم؟ برای سفر به مکان هایی که از نظر فیزیکی نمی توانیم به آن ها دسترسی پیدا کنیم به چیزی بیش از فناوری، منطق یا ریاضیات نیاز داریم. ما به تخیل نیاز داریم. تاریخ نمونه های زیادی از اکتشافات علمی دارد که از طریق هنر دشوار و ظریف تغییر دیدگاه به وجود آمده اند.

آناکسیماندر متفکر یونان باستان است که متوجه شد آسمان فقط بالای سر ما نیست بلکه زیر پای ما نیز ادامه دارد و زمین مانند سنگی است که در وسط خلاء شناور است. این اولین و شاید بزرگترین انقلاب کیهانی است. او این شهامت را داشت که تصور کند زمین از ارتفاعی عظیم چگونه به نظر می رسد: یک تغییر چشمگیر چشم انداز.

به این ترتیب او می ‌توانست بفهمد که چگونه سیاره زمین مدت ها بعد برای فضانوردانی چون "نیل آرمسترانگ" و "باز آلدرین" در حالی که از ماه به آن نگاه می ‌کردند ظاهر می‌شود. آناکسیماندر نیز به عنوان اولین کسی که نقشه جغرافیایی را طراحی کرد، شناخته می شود. امروزه نقشه‌ ها آشنا هستند اما برای هزاره‌های تمدن سفر و تجارت هیچ‌ کس فکر نمی ‌کرد که اگر ما می توانستیم بالاتر از عقاب پرواز کنیم یک منطقه از زمین را آن طور که به نظر می رسید چگونه می دیدیم. برای همذات پنداری با یک عقاب تعجب کردن از این که از چنین ارتفاعی چه چیزی را می شد دید، یک دیدگاه کاملا تازه بود.

یک محاسبه بسیار خوب باستانی از فاصله تا ماه که به هیپارخوس بزرگترین ستاره شناس جهان باستان نسبت داده شده و بر اساس یک استدلال هندسی دقیق است که با این پرسش آغاز می شود: "اگر به نوک مخروط سایه زمین بروم چه می بینم"؟ هیپارخوس خود را در آنجا هزاران مایل دورتر از زمین در فضای بین سیاره ای تصور می کرد که به عقب نگاه می کند و به زمین می نگرد که دقیقا خورشید را می پوشاند. او بار دیگر با چشم ذهن می دید.

کوپرنیک به منظومه شمسی همان طور که از خورشید می بینید نگاه کرد. یوهانس کپلر رمان "رویا" را نوشت که در آن راوی داستان حکایت می کند که با مادرش به ماه پرواز کرده و توضیح می دهد که آسمان از آنجا با یک زمین در حال چرخش که در آسمان ثابت می ماند، چگونه به نظر می رسد.  اینیشتین به این فکر می کرد که اگر بتواند بر پرتوی نور سوار شود، چه می بیند. این افراد چگونه می توانستند از جایی که نرفته بودند ببینند؟ آناکسیماندر با عقاب ها اوج نگرفت، کپلر با جاروی چوبی به ماه پرواز نکرد و اینیشتین بر پرتو نور سوار نشد. چگونه می توانیم از جایی ببینیم که واقعا نمی توانیم به آن برسیم؟

من فکر می‌کنم که پاسخ این پرسش آن است که به دنبال یک تعادل ظریف باشیم، تعادلی بین این که چه میزان از آموخته های قبلی خود را با خود می بریم و چه مقداری را در خانه می گذاریم تا خود را برای بازنگری در آن چه فکر می کنیم می دانیم، آزاد سازیم. از یک سو، آن چه با خود حمل می کنیم به ما اجازه می دهد بدانیم چه انتظاری داریم. برای این که بدانیم در سیاهچاله چه انتظاری داریم می توانیم از معادلات اینیشتین استفاده کنیم که هندسه آن را پیش بینی می کند. اینیشتین از معادلات "جیمز کلرک ماکسول" استفاده کرد که نحوه رفتار نور را توصیف می کند. کپلر از کتاب "گفتار درباره چرخش کرات سماوی" کوپرنیک استفاده کرد. این ها نقشه ها، قوانین، کلیاتی هستند که ما به آن اعتماد داریم زیرا بسیار خوب کار کرده اند. با این وجود، ما می دانیم که باید چیزی را پشت سر بگذاریم.

آناکسیماندر این ایده را در خانه باقی گذاشت که همه چیز در یک جهت سقوط می کند: برای این که خود زمین سقوط نکند سقوط باید متفاوت از آن چیزی باشد که ما فکر می کردیم. کپلر این ایده را در خانه رها کرد که همه چیز در دایره حرکت می کند که بسیار طبیعی به نظر می رسد. اینیشتین این ایده را پشت سر گذاشت که همه ساعت ‌ها با یکدیگر هماهنگ می‌شوند که هنوز برای بسیاری از ما بدیهی به نظر می ‌رسد اما در عین حال اشتباه است. اگر چیزهای زیادی را در خانه بگذاریم ابزار لازم برای پیشرفت را نداریم اگر تعداد زیادی را انتخاب کنیم نمی‌توانیم راه‌هایی برای درک جدید پیدا کنیم. هیچ دستور العملی برای موفقیت وجود ندارد. صرفا آزمون و خطا وجود دارد. تلاش و تلاش دوباره.

این همان کاری است که ما انجام می دهیم مطالعه طولانی و عشق بزرگ که تحقیق علمی است. ما چیزهایی را که می دانیم به روش های مختلف ترکیب و دوباره ترکیب می کنیم و به دنبال ترتیبی هستیم که چیزی را روشن و مشخص کند. قطعاتی را که قبلا ضروری به نظر می‌رسیدند اگر مانع شوند کنار می‌گذاریم. ما ریسک می کنیم هر چند ریسکی حساب شده. ما در مرز دانش خود معطل می شویم. ما خود را با آن آشنا می کنیم و مدت زیادی را در آنجا می گذرانیم و در طول آن به این سو و آنسو می رویم و به دنبال شکاف می گردیم. ما ترکیب های جدید را امتحان می کنیم.

من فکر می کنم که بهترین هنر نیز این گونه عمل می کند. علم و هنر هر دو به سازماندهی مجدد فضای مفهومی مان چیزی که ما آن را معنا می نامیم می پردازند. اتفاقی که زمان واکنش نشان دادن مان به یک اثر هنری رخ می دهد، در پیچیدگی مغزمان نهفته است در شبکه کالیدوسکوپی روابط قیاسی که نورون های مان با آن چیزی را که ما معنا می نامیم، می بافند.

ما درگیر هستیم زیرا این ما را از راه رفتن در خواب معمولی خارج می کند و ما را با لذت دیدن چیزی جدید در جهان دوباره پیوند می دهد. این همان لذتی است که علم به ما می دهد. نور در نقاشی "یوهانس ورمر" چشمان مان را به طنین نور در جهان می گشاید که قبلاً قادر به درک آن نبودیم. قطعه ای از شعر سافو دنیایی را به روی مان می گشاید که در آن می توان دوباره به میل فکر کرد. یکی از حفره های سیاه ناب خلق شده توسط "آنیش کاپور" مجسمه ساز هنر مفهومی مانند سیاهچاله های نظریه نسبیت عام ما را سرگردان می کند و مانند آن سیاهچاله نشان می ‌دهد که راه‌ های دیگری برای مفهوم ‌سازی بافت غیرقابل لمس واقعیت وجود دارد.

راه بین مشاهده و درک می تواند طولانی باشد. برای مثال، کوپرنیک و اینیشتین نتایج مهم خود را بر اساس مشاهداتی که در گذشته به خوبی شناخته شده بودند در مورد کوپرنیک برای بیش از یک هزار سال به دست آوردند. این ظرفیت تغییر سازماندهی افکارمان است که به ما امکان می دهد جهش کنیم.

پس چگونه می‌توانیم واقعیت را مجددا مفهوم ‌سازی کنیم تا بفهمیم چه چیزی در انتهای سیا‌هچاله نهفته است؟ من حرفه و زندگی ام را وقف جستجو در این باره کرده ام. اینشتین زمانی گفته بود: "زیباترین چیزی که می‌توانیم تجربه کنیم اسرارآمیز بودن آن است. این منبع همه هنر و علم واقعی است". سیاهچاله ها یکی از بزرگترین اسرار علمی جهان ما هستند.

درون سیاهچاله ها نه تنها درکی از قوانین فیزیک بلکه از زمان، مکان، جهان و ماهیت واقعیت وجود دارد. درک سیاهچاله ها مستلزم عبور از حد و مرزهای تخیل است. این نیاز به جهشی از ایمان خلاق دارد. ما ممکن است از پیش همه چیزهایی را که برای باز کردن این بزرگترین اسرار نیاز داریم در اختیار داشته باشیم.