آنتروپي سياهچاله چيست ؟

عقيده نظريه ريسمان در زمينه ي سياهچاله : همانطور كه مي دانيم سياهچاله ها نتيجه معادلات اينشتين هستند و چون تئوري ريسمان وجود گرانش را مي پذيرد و شامل معادلات اينشتين نيز مي شود پس وجود سياهچاله ها را نيز مي پذيرد . اما تئوري ريسمان بيشتر از تقارن جالب انواعي از ماده كه معمولا" در معادلات اينشتين عادي به نظر مي رسند بر خواسته است . بنابراين سياهچاله در بافت تئوري ريسمان موضوعي جالب براي مطالعه هستند .

دو مقدار مهم در ترموديناميك دما و آنتروپي است . گرما همان چيزي است كه آن را به خوبي مي شناسيم و مي توانيم آن را از بخاري يا ديگر اجرام گرما زا حس كنيم . آنتروپي در زندگي روزانه مردم يك امر بيگانه است .

فرض كنيد ما يك جعبه ي پر از گاز داريم كه مولكول هاي گاز مورد نظر M نام دارد . دماي گاز درون جعبه در واقع ميانگين انرژي جنبشي ذرات گاز است . هر مولكول همچون يك ذره ي كوانتومي حالت انرژي كوانتيده دارد . اگر ما تئوري كوانتوم را در مورد اين مولكول ها درك كنيم ، مي توانيم حالت ميكروسكوپي يا زير كوانتومي موجود را محاسبه كنيم ، در اين صورت عددي از محاسبات پديد مي آيد اگر ما لگاريتم آن عدد را به دست آوريم آنگاه آنتروپي پديد آمده است .

زماني كه اين موضوع كشف شد كه سياهچاله ها مي توانند با توجه به فرايند هاي كوانتومي نابود شوند به نظر مي آمود كه آنتروپي و دما دارايي ترموديناميك هستند . دماي سياهچاله با معكوس جرمش متناسب است . بنابراين سياهچاله با نابودي اش گرم و گرمتر از دوره ي سابق خود مي شود . آنتروپي سياهچاله يك چهارم منطقه ي افق رويداد است ، بنابراين آنتروپي همچون سياهچاله كوچك و كوچكتر مي شود و در نتيجه منطقه ي افق رويداد نيز رفته رفته كاهش مي يابد .

حال بايد گفت كه در تئوري ريسمان نقل روشني بين زير كوانتوم ها و تئوري كوانتوم و فرض آنتروپي سياهچاله وجود ندارد .

يك تصوير نو از تئوري ريسمان

متخصص هاي نظريه ي ريسمان بر اين باور هستند كه پنج تئوري ابر ريسمان وجود دارد . نوع I ، نوع IIA و نوع IIB و دو حالت تئوري ريسمان اكتشافي يا هترو تيك كه عبارتند از : ( (heterotic E8×E8 و ديگري ريسمان (heterotic SO(32) ) تفكر اين است كه از بين اين پنج نماينده براي تئوري ريسمان تنها يك تئوري درست است * يك تئوري براي همه چيز * و مي گفت كه فضا – زمان ده بعدي در چهار بعد كه امروزه توسط دانشمندان تأييد شده است فشرده شده است . ديگر تئوري ها سعي در اين داشتند كه تئوري ريسمان را رد كنند .

اما امروزه مي دانيم كه اين تصوير ساده چندان درست هم نيست و اين پنج تئوري ابر ريسمان به يكديگر متصل هستند . همچون يك تئوري خاص و پايه اي . اين تئوري ها به دگرگوني وابسته اند كه به آن دوگاني مي گوئيم . اگر دو تئوري با دوگاني دگرگوني وابسته اند ، اين بدان معنا است كه اولين تئوري مي تواند در برخي از راه ها دگرگون شده باشد . به اين دو تئوري دوگانه براي يكديگر گفته مي شود .

اين كميت هاي پيوند دوگانگي ها جدا از هم تصور مي شدند . مقياس ها فاصله هاي كم و زياد ، نيرو ، طول و ... . اين كميت ها هميشه در فيزيك در هر دو تئوري ميدان هاي كلاسيك و تئوري ذرات كوانتومي داراي حد خاصي هستند . اما ريسمان ها مي توانند تفاوت بين كوچكي و بزرگي ، نيرومندي و ضعف باشند .

اگر كمي در فيزيك نوين مطالعه كرده باشيد حتما با تئوري ريسمان برخورد داشته ايد . ما در اين مقاله سعي داريم تا اندكي از ناگفته هاي ريسمان ها را مطرح كنيم و به اطلاع شما برسانيم . حال مقدمه از ريسمان ها را مطرح مي كنيم .

در تئوري ريسمان به جاي اينكه ذرات سنگ بناي اوليه قرار داده شوند ريسمان هاي كيهاني ملاك قرار مي گيرند كه اندازه هاي بسيار كوچك است و اگر اين تئوري را گرانش كوانتومي باشد پس اندازه ي ريسمان ها بايد با ثابت طول پلانك كه برابر 33^10 است متناسب باشد . هر چند كه اين مقدار بسيار كوچك است به بسيار سخت مي توان آن را تصور كرد . همچنين اين ريسمان ها قادرند تا به صورت حلقه در آيند و با يكديگر پيوند برقرار كنند و متصل شوند و يا به صورت يك تار مو حالت خود را حفظ كنند .

اين ريسمان ها مي توانند با هر نوع نوسان خود ذره اي خاص را پديد آورند براي مثال مي توانند با يك نوسان خاص الكترون بسازند و با نوسان ديگر گراويتون را خلق كنند . تئوري ريسمان در اصل بوزونيك است يعني براي توصيف ذرات حمل كننده نيرو است و در آن ساختار فرميونيك جايي ندارد . ولي مطرح كنندگان نظريه ي ريسمان براي توصيف اين حالت ابرتقارن را وارد اين نظريه كرده اند كه در اين صورت هر دو هم فرميون ها داراي جايگاه هستند و هم بوزون ها . در اين صورت نظريه هايي پديد مي آيند كه ابرريسمان ناميده مي شوند . نظريه هاي ابر ريسمان بر پنج نوعند كه در ادامه مقاله مي توانند آن گفته شده اند .

دزديده شدن در کودکی

او سر شاه کروس بود بعد از اينکه شهر تروی نام پرفت. داستان او در مورد فزنديست که از والدينش ربوده ميشود.

او در يک روز که از گله گوسفند پدرش نگهداری ميکرد ربوده شد. در يک داستان اين Eos خدای سپيده دم بود که او را دزديد. او اشتياق زيادی نسبت به مردان جوان داشت . بعد زيوس اين پسر را از او دزديد.

دزديده شدن توسط عقاب

در بيشتر داستانها اين زيوس بود ه دستور داد تا اين کودک چوپان را بدزدند. و بعضيها ميگويند که اين خود زيوس بود که به شکل عقاب تغيير شکل داد و کودک را دزديده بود. او به بالا کوه المپيوس رفت تا جام خدايان را از شهد در جشنها پر کند.

در مصر

يکی از داستانها اين است که صورت فلکی دلو در مصر شکل گرفت و او خدای رود نيل است.. با اين شکل که اودر حال پر کردن جام است نشان دهنده خوده رود نيل است.

Hydrَa

مردم يونان عقيده داشتند که روی بدن زيوس عکس اين مار ۹ سر قرار دارد.

مردم شهر Lerna توسط اين مار نه سر فنا ناپذير قتل عام شدند. سرهای اين مار اگر قطع ميشد به جايه آن سر جديدی در ميامد. و اگر کسی به او نزدکی ميشد از نفس زهرآگين او ميمرد. او در زير يک درخت در نزديکی يک مرداب زندگی ميکرد.اين صورت فلکی يکی از دوازده کاری بود که هرکول بايد برای مورد عفو واقع شدن انجام ميداد. او با کمک برادر زاده خود Iolaus اين کار را انجام داد به طوری که زمانی که هرکول يکی از سرها را قطع ميکرد Iolaus جای سر را داغ ميکرد و اجازه نميداد سر جديدی درست شود. زمانی که هرکول اين جانور را کشت و خبر پيروزی خود را به شاه Eurytheus داد شاه به او گفت که اين يک پيروزی واقعی نيست چون از برادر زاده خود کمک گرفته است

برج دلو - Aquarius

حمل کننده آب

حدمتکار المپيوس

او پر کننده جام خدايان بالای کوه المپيوس بود. اسم اصلی او Ganymede است و معمولا در حا ل ريخت آب از کوزه حود به دهان ماهی جنوبی است نشان داده ميشود.

Cancerسرطان -

طبق افسانه های يونان قديم صورت فلکی خرچنگ توسط هرا Hera در آسمان قرار گرفت. هرا قسم خورده بود که هراکلس ( هرکول در اسطوره های روم) را بکشد ولی هر بار بخاطر قدرت هرکول شکست ميخورد.(هرکول فرزند زيوس با Alcmene بود )

هرکول يک گناه بزرگ انجام داده بود و برای بخشايش بايد از ۱۲ مرحله سخت را پشت سر ميگذاشت که يکی از آنها جنگيدن با مار ۹ سر به نام هيدرا بود. در هنگام جنگ بين هيدرا و هرکول الهه هرا خرچنگ را ميفرستد تا که به هرکول صدمه بزند ولی هرکول با يک ضربه پا پوست خرچنگ را ميشکند و اورا از بين ميبرد. به خاطر اين خدمت هرا نقش اورا در آسمان قرار ميدهد.

دب اکبر - خرس بزرگ - Ursa Major

بدون شک يکی از مشهورترين ستاره های درون اسمان هفت ستاره دب اکبر هستند که آنها دم و قسمت پايين تنه خرس را تشکيل ميدهند و بقيه اين شکل اين خرس توسط ستاره های کم نور تر کامل ميشود. دب اکبر سومین صورت فلکی بزرگ آسمان است.در اسطوره های یونان خرس بزرگ به دارای دو شخصیت است.. یکی به عنوان معشوقه ی Zeus و Adrasteia که Callisto نام داشت و دیگر به عنوان درختی که از زیوس موقعی که کودک بود نگهداری کرد. داستانهای بسیاری در مورد چگونگی تبدیل شدن Callisto به خرس بزرگ هست که ما به یکی از آنها میپردازیم. معمولا Callisto را دختر شاه آرکاد (قسمتی در یونان) که Lycaon نام داشت میدانند. ولی در یک داستان دیگر او را دختر پسر این شاه(Ceteus) میدانند.در این نسخه او ((Ceteus) صورت فلکی هرکول است که زانو زده و دست خود را به سمت خدا دراز کرده و به او برای تبدیل شدن دخترش به خرس التماس میکند.Callisto عضو و پیرو الهه ماه و شکار (Artemis) شد . او مانند Artemis لباس میپوشید و موهای خود را میبست. و خیلی زود به عنوان شکارچی محبوب و همراه Artemis شناخته شد. او قسم پاکدامنی و نجابت را برای Artemis خورد. یک روز وقتی Callisto در بیشه زیر سایه یک درخت دراز کشیده بود زیوس تغییر شکل داد و به او نزدیک شد(داستان کامل Ovid in Book II of his Metamorphoses) . زیوس خود را به شکل Artemis در اورد و Callisto را بغل کرد. قبل از اینکه دختر از وحشت کاری انجام دهد خود را به شکل واقعی بر گشت و به او تجاوز کرد.

یک روز گرم وقتی که گروه شکار به نزدیکی رودی رسیدند تصمیم به شکار گرفتند و Artemis لباسهایش را در آورد و بقیه را به رودخانه راهنمایی کرد. و Callisto در کمال بی میلی لباسهایش را در آورد و شکم بر امده او که نشانه ی حاملگی بود نمایان شد.Artemis او را رسوا کرد و از گروه خود اخراج کرد.بدترین زمان موقعی بود که او پسری به نام Arcas به دنیا آورد . هرا همسر زیوس که شوهر خود را میشناخت و این مسیله را فهمیده بود تصمیم گرفت که انتقام بگیرد. Hera موهای Callisto را گرفت و روی زمین کشید. بعد از آن روی دستها و پاهای Callisto موهای سیاه شروع به جوانه زدن کرد و دستها و پاهای او به شکل پنجه در آمدند و در آخر به شکل یک خرس در آمد.برای ۱۵ سال او در جنگل زندگی کرد و او به شکل خرس بود ولی مغز انسان داشت.روزی گروهی را مشغول شکار دید و پسر خود Arcas را بین آنها تشخیص داد. او سعی کرد به پسرش نزدیک شود ولی Arcas ترسید. او سعی کرد که خرس را متواری کند ولی در همان هنگام زیوس یک گرد باد فرستاد که هر دوی آنها را به آسمان برد و Callisto را به دب اکبر تبدیل کرد وArcas را به صورت فلکی Boötes تبدیل کرد.(در بعضی از داستانها او به خرس کوچک تبدیل شد)

شکارچی - Orion

اريون يکی از شناخته شده ترين صورت های فلکی هست. حتی کسانی که ستاره شناس نيستند به راحتی ميتوانند آن را پيدا کنند.طبق افسانه ihd یونانی اریون پسر Poseidon خدای دريا و Euryale دختر شاه Crete بود.خدای دريا به او قدرت داد تا بتواند بر روی آب راه برود. در اديسه ی هومر او را يک شکارچی بزرگ که با يک چماق برنزی مسلح است توصيف کرده است. در آسمان دو صورت فلکی سگ بزرگ و سگ کوجک(Canis Major and Canis Minor) او را تعقيب ميکنند.در جزيره Chios اريون سعی در عشقبازی با Merope دختر شاه Oenopion را داشت ولی موفق نشد. يک شب وقتی که Merope شراب نوشيده بود سعی کرد که او را بدزدد. برای تنبيه او شاه دستور داد که چشمهای او را در بياورند و او را از جزيره بيرون کرد. او به سمت شمال به طرف جزيره ی Lemnos به راه افتاد و در آن جزيره Hephaestus يکی از دستيارهای خود را( Cedalion) به او داد تا نقش چشم او را بازی کند. او به طرف شرق جايی که خورشيد طلوع ميکند حرکت کرد به اميد اينکه طبق گفته یکی از خدایان چشمهای او شفا پيدا کند. و البته با طلوع خورشيد چشمهای او به طرز معجزه آسايی خوب شد.اریون با ستاره های Pleiades (خوشه پروین) که در صورت فلکی گاو نر قرار دارند مرتبط است.Pleiades هفت خواهر بودند که دخترAtlas وPleione بودند. طبق یک داستان اریون عاشق Pleiades شد و آنها را تعقیب کرد زیوس آنها را دزدید و در اسمان قرار داد.. جایی که هر شب اریون به دنبال آنها هست.

داستان مرگ اریون بسيار متضاد هست.Aratus, Eratosthenes و Hyginus عقیده داشتند که عقرب در این داستان نقشی داشته است.روزی اریون لاف زد که بزرگتین شکارچی هست و این خبر به گوش خدای شکارArtemis و Leto مادر الهه شکار رسید. او میگفت که میتواند هر غولی را بر روی زمین بکشد. از این حرف زمین شروع به لرزیدن کرد و شکافی از زمین بیرون آمد که از این شکاف این عقرب(صورت فلکی Scorpius و یا کژدم) بیرون آمد و اریون را نیش زد . ولی طبق گفته Aratus اریون سعی داشت الهه ماه و شکار را بدزدد و این الهی باعث لرزش زمین و بیرون آمدن عقرب شد.طبق گفته ی Ovid اریون هنگام نجات Leto از دست این عقرب کشته شد.در این داستانها اریون و عقرب در دو حهت مخالف در آسمان قرار دارند و زمانی که عقرب در شرق طلوع میکند اریون به غرب فرار میکند. اریون بیچاره هنوز از گزیده شدن توسط عقرب میترسد.

ئوالاتي كه مطرح شده اند و يادر آينده ممكن است مطرح شوند چه سئوالات مربوط به متافيزيك ، چه سئوالات مربوط به جهان ماده .

ناممكن بودن دست يافتن به نظريه اي براي همه چيز در محدوده ي مسائل مادي و غيرمادي بشر را مجبور ساخت تا مشكلات خود را در دو حوضه ي مجزا مورد مطالعه قرار دهد، در عرصه غير مادي انسان به سرعت، شايد در همان دوران غارنشيني به نظريه اي براي همه چيز دست يافت اما در حيطه ي مسائل مادي هزاران سال است انسان براي رسيدن به اين نظريه تلاش مي كند ودر اين راستا بشر و طبيعت به زور آزمايي با هم پرداخته اند ، اين مبارزه من را به ياد كارتون هاي افسانه اي مي اندازد كه پيرمردي با ريش سفيد و بلند، عصا به دست (طبيعت) معمايي مطرح مي كند و پسربچه اي (انسان) بي تجربه با تحمل مشقات زياد و كسب تجربه و علم به آن پاسخ مي دهد.

اين رويارويي پاياپاي تاكي ادامه دارد و برنده ي اين بازي كيست ؟ انسان يا طبيعت ؟

بيش از صد سال پيش انسان موفق شد همه معما هاي به جا مانده از گذشته هاي دور را در قالب فيزيك كلاسيك قدرتمندانه پاسخ دهد و دانشمندان را در به پايان رسيدن دوران جستجو و كنكاش دلخوش نمايد .

در اين ميان فريادهاي مستانه ي دانشمنداني از گوشه و كنار جهان به گوش مي رسيد كه ما ديگر قادر خواهيم بود هرآنچه در آينده ممكنست رخ دهد با مطالعه ي وضع موجود پيش بيني كنيم چرا كه راز نظم بنيادين طبيعت را كشف نموده ايم ودر قالب فيزيك كلاسيك فرمول بندي كرده ايم .

ولي چه زود طبيعت به حال خوش آنان (باپيش كشاندن چندين معما نظير سرعت نور ، تابش جسم سياه ، اثر كامپتون ، اثر فوتو الكتريك،...) پايان داد مشكلات پيچيده اي كه براي حل آنها ديگر از دست فيزيك كلاسيك كاري بر نمي آمد .

اما ديري نپائيد كه مسائل لاينحل و آزاردهنده ي پيش روي فيزيك كلاسيك با ابداع نظريه هاي نسبيت توسط اينشتين بر طرف شد و توپ را انسان برا ي بار ديگر به زمين طبيعت انداخت .

فيزيك كلاسيك به همراه نسبيت ها هرچه در زمين و وراي آن رخ مي داد را قانونمند ساخت و به سئوالاتي مانند موقعيت يك ذره در آينده ( با مطالعه نيرو هاي وارد بر آن ) تاريخ كسوف هاي بعدي ، ماهيت عالم و چگونگي شكل گيري آن و صدها رخداد مشابه از اين دست را به دقت پاسخ ميداد .

طولي نكشيد كه ايده اي ديگر سر از تخم تكامل انديشه ي بشر بيرون آورد . كوانتوم . ايده اي جسورانه، نظريه اي كه ريزترين اجزاء طبيعت را مورد مطالعه قرار مي دهد ، به يمن دست آورد هاي فيزيك كوانتومي بود كه به ناگاه ذراتي از پس پرده ي نمايان شدند كه تا آن زمان طبيعت آنها را از چشم بشر مخفي نگاه داشته بود ،دهها نوع ذره با نامها و رفتارها ي متفاوت ، اين كوانتوم بود كه معما هايي چون ساختمان اتم و مولكول ها را به انسان شناسانيد و او را در شكافتن دل ذرات ياري نمود تا آفتاب نهان در آنها را به نظاره بنشيند و براي بار ديگر ذهنش را از سئوالات گوناگون رهايي بخشد.

انسان قرن بيستم موفق شد به طور باور نكردني سئوالات به ارث مانده از پيشينيانش را كه طي صدها سال بي پاسخ مانده بود را پاسخ دهد . وتمام جوانب عالم را به كمك نظريه هاي گوناگون توضيح دهد اگر اين نظريه ها را ما به شكل لباسي در نظر بگيريم كه انسان تن طبيعت كرده است ،اين لباس در عين پوشاندن بدن عريان طبيعت اما از يك ناهمگوني آزاردهنده اي برخودار است ، پيراهن كوانتومي وصله خورده ،كت چروك و گشاد نسبيتي،بهمراه شلوار مرتب اما تنگ و كوتاه كلاسيكي .

اين لباسي كه ما به تن طبيعت كرديم به زحمت توانستيم قسمتي از پيراهن كوانتومي را به زير شلوار كلاسيكي جاي دهيم (كنايه از بسط برخي از روابط كوانتومي جهت استفاده در محاسبه وقايع ماكروسكوپي ) و وصله هاي آن را به زير كت نسبيتي بپوشانيم (كنايه از اتحاد نسبيت خاص با مكانيك كوانتومي و تدوين نظريه كوانتومي ميدان )

با اين اوضاع آيا مي توانيم به انجام وظيفه مان خرسند باشيم و بگوييم هرچه طبيعت از ما طلب مي كرد ما آن را به انجام رسانديم.

چگونه مي توانيم طبيعت را از اين پوشش نا مرتب برهانيم ؟ طبيعتي كه ما هنوز كفشي به پاهاي برهنه اش نكرده ايم(منظورناتواني در حل معماهاي امروزي مانند ماده تاريك، انرژي تاريك ،سرانجام عالم ،ماهيت نوترينو ،...)

بله ، با دست يافتن به"نظريه اي براي همه چيز"

در اين صورت است كه وقايع لحظات اوليه ي خلقت عالم ، منشاء و چيستي ماده و انرژي تاريك ،سرانجام كائنات ،ماهيت برخي از ذرات بنيادي و دهها سئوال ديگر كه تاكنون بي پاسخ مانده اند به جوابشان دست خواهيم يافت .

اكنون سئوالات اساسي كه براي دست يافتن به اين نظريه پيش مي آيد اين است كه،

1- آيا مي توان به دست يابي بشر در آينده اي نزديك به نظريه اي براي همه چيز خوشبين بود.؟

2- آيا نظريه اي براي همه چيز تا ابد نظريه اي براي همه چيز باقي خواهد ماند.؟

اعتقاد من براين است كه تلاش انسان در اين برهه از زمان براي رسيدن به نظريه اي براي همه چيز منوط به تحقق يافتن دو چيز است

الف )آگاهي كامل از تمام جوانب عالم

ب)رسيدن به تكنولوژي پيشرفته براي آزمودن نظريه هاي پيشنهادي

مورد اول بدون شك با امكانات موجودغير ممكن به نظر مي آيد ،چرا كه ما نه شناخت كامل از عالم در بعد ماكروسكوپي آ ن داريم و نه مي توانيم به روشني از ابعاد ميكروسكوپي آن سخن برانيم، بنابراين ما در دو حيطه با تاريكي مطلق سر و كار داريم يكي ماهيت عالم در نقاط دور دست كه نه نوري از آنجا به چشم ما مي آيد و نه ما قادريم به آنجا سفر كنيم ، و مسئله ي ديگر ماهيت عالم در ابعاد فرمي و كوچكتر از آن مي باشد ،اطلاعات ما از اين بعد تنها يكسري مشاهدات غير مستقيم است كه در برخي از موارد برداشت هاي ضد و نقيضي به مشاهده گر القا مي كند . با اين وضعيت ما مي خواهيم نظريه اي ابداع كنيم كه اين دو حيطه ي ناشناخته و هر چه بين آنها ست را بدون كم و كاست توضيح دهد .

تازه اگر موفق به تدوين اين نظريه شديم مي ماند اثبات آن ،به نظر من ديگر نبايد بي درنگ تسليم ظاهر نظريه ها شد ،بدين صورت كه اگر نظريه اي بر روي كاغذ و در قالب رياضياتي آن بدون نقص بود به آن به چشم يك راه حل بي بديل و قطعي نگاه كنيم كه اين نظريه تنها راه حل مشكل ماست.

همين نظريه ي نسبيت را در نظر بگريد ،با همه توانايي هايش در برخي از زمينه هاي علم فيزيك تاكنون هيچ مدرك قطعي براي اثبات پيش بيني هايش ارائه نگرديد ،تنها نسبيت خاص را توانسته اند با ذرات موجود در شتابدهندها كه ذرات در آن از حركت شتابدار برخوردارهستند (در صورتي كه نسبيت خاص ويژه ي حركت با سرعت ثابت است ) مورد آزمايش قرار دهند مخالفت اين نظريه با "عقل سليم" وپارادوكس حل نشده ي دو قلو هاي آن ديگر بماند.

در ضمن تاكنون مدرك مستدلي در تاييدبرخي از پيش بيني هاي نسبيت عام با تمام زيباييهايي كه اين نظريه دارد ارايه نشده است.

در زمينه ي يافته هاي فيزيك كوانتومي نيز با همين مشكل مواجه هستيم جايي كه صحبت از اتحاد بزرگ و يا اثبات وجود كوارك ها مي شود (به صورت منفرد ) يا وجود ذرات گلوئون، خر شتابدهندها به گل مي نشيند .

ناتواني دانشمندان در ابداع روشي براي اثبات تجربي اين يافته ها زمينه را براي ظهور ادعا هاي تازه مهيا ساخت. ادعا هايي كه هيچگونه چشم اندازي در آينده هاي بسيار دور نيز براي اثبات آنها وجود ندارد .

گرچه تلاش و پشتكار دانشمندان براي دست يابي به نظريه اي براي همه چيز قابل احترام و ستودني است اما آنان مرا به ياد كيميا گران قديم مي اندازند كه اميدتبديل مس به طلا سراسروجودشان را فرا گرفته است ،چند سالي است كه تب كيميا گري به علم فيزيك منتقل شده است و كيمياي "نظريه اي براي همه چيز" روياي شيرين برخي از فيزيكدانان گرديده است .

البته همانطوري كه در طول تاريخ كيمياگري برخي از گوشه و كنار جهان ادعاي دست يافتن به ماده اي كه مس را به طلا تبديل مي كند را مطرح مي كردند ،اينك نيز پيدا مي شوند دانشمنداني كه مدعي دست يافتن به نظريه اي براي همه چيز هستند.

جالب اينجاست كه اينان براي منطقي جلوه دادن نظريه هايشان بنيان طبيعت را دگرگون مي سازند ، ذرات رابه ريسمان و ابعاد عالم را تا جايي كه مشكلشان حل شود افزايش مي دهند .

گيريم كه توانستيم در قرن بيست و يكم به نظريه اي براي همه چيز دست يابيم آيا در اين صورت مي توان ادعا كرد كه در قرن بيست و دوم ، بيست و سوم و... اين نظريه در آن زمان هم نظريه اي براي همه چيز باشد؟ اگر قادر به اثبات تجربي آن نباشيم" همه چيز" اين نظريه بلوفي بيش نخواهد بود چرا كه ممكنست تكنولوژي آينده به مبارزه با پيش بيني هاي آن برآيد.و ضعف هاي آن را برملا سازد.

همان طوري كه تا قرن نوزدهم فيزيك كلاسيك براي همه چيز شناخته شده تا آن زمان پاسخ قانع كننده اي داشت . و به نوعي نظريه اي براي همه چيز بود. اما تكنولوژي قرن بيستم همانند شتابدهندها ،تلسكوپ ها ي قوي ،و تجهزات دقيق آزمايشگاهي سئوالاتي پيش روي آن قرار دادند كه ناقص بودن آن را نشان دادند .

تلاش براي دست يابي به نظريه اي براي همه چيز در حالي در حال انجام است كه دانشمندان هنوز در همساز كردن نسبيت خاص با كوانتوم با مشكلات عديده اي دست به گريبان هستند ، از وجود ذرات ميدان گرانش سخن به ميان مي آورند اما قادر به اثبات تجربي آنها نيستند ، از كم و كيف نيروي قوي هسته اي اطلاعات دقيقي ندارند،و...

كوتاه سخن اينكه اگر دانش بشري در مسير دست يافتن به نظريه هايي باشند كه بتواند تنها مشكلات موجود را حل كند (مانندطريقه ي شكل گيري نسبيت و كوانتوم)و اجازه بدهيم تا با پيدايش پاره نظريه ها زواياي بيشتري از نظريه ي بزرگ آشكار شود آنگاه به راحتي وبا اطمينان بيشتر قادر خواهيم بود گمشده ي خود (كه شايد نظريه اي براي همه چيز باشد) را بيابيم.

شايد تمايل دانشمندان در اين برهه از زمان براي دست يافتن به يك نظريه اي براي همه چيز ناشي از ناتواني آنها در حل معضلات فعلي است كه براي فرار از اين مشكلات خود را به دامان نظريه اي براي همه چيز انداخته اند . همين اقدام هاي گنگ و سر در گم كننده است كه اين سئوال بزرگ را در اذهان تداعي مي كند

آيا نظريه ي ام يا ريسمان يا ابر ريسمان وديگر نظريه هايي از اين دست (كه خود را كانديد نظريه اي براي همه چيز مي دانند ) گامي در جاده است يا راهيست به نا كجا آباد؟.

چگالى عالم چقدر است؟
بيشتر ماده و انرژى موجود در عالم با انبساط آن تنها در اختيار مواد و نيروى گرانشى حاصل از آنها مى بود، تاكنون اين نيرو موجب سقوط عالم و بازگشت آن به وضعيت نقطه اى شده بود. اما انرژى تاريك باعث گسترش عالم شده است. به تحقيق سرنوشت جهان هستى نامعلوم است زيرا دانسته هاى ما در رابطه با انرژى تاريك، ناقص و سطحى است. علت وجود شتاب در جهان در مسير انبساط، وجود انرژى تاريك است و اگر چگالى انرژى تاريك، ثابتى جهانى باشد و يا حداقل در سرتاسر عالم ميزانى مثبت را اختيار كند آن گاه پيروزى از آن انرژى تاريك خواهد بود.
با توجه به موارد فوق جهان هستى با سرعتى كه به صورت يكنواخت افزايش مى يابد به انبساط خود ادامه خواهد داد و بنابراين تا صد ميليارد سال آينده ما با تلسكوپ هاى امروزى تنها مى توانيم تعداد انگشت شمارى از كهكشان ها را مشاهده كنيم. اما انرژى تاريك (ثابت كيهانى مشهور اينشتين) مى تواند در واقع متغير باشد. حتى اين مقدار مى تواند منفى هم بشود كه البته در اين صورت جهان به سوى سقوط پيش خواهد رفت.
سر مارتين ريس، اختر فيزيكدان دانشگاه كمبريج مى گويد: «حتى اگر اين مقدار، اندكى از صفر كوچكتر بشود مى تواند موجبات سقوط (رمبش) عالم را فراهم كند.» امروزه هيچ تلكسوپى آنقدر برد ندارد كه براى ما روشن سازد كه كدام نظر صحيح است.
دورترين ابرنواخترهايى كه تاكنون براى تحقيق در رابطه با چگالى انرژى تاريك مورد بررسى قرار گرفته اند، در اصطلاح كيهان شناسى، همسايه هاى ديوار به ديوار ما بوده اند.اما محققان بر روى ماهواره تحقيقاتى SNAP حساب ويژه اى باز كرده اند تا شرايط را مساعدتر سازند. تلسكوپ كه به شكار ابرنواخترها اختصاص يافته است به اين دليل كه مدارى بسيار بالاتر از جو تيره و تار زمين را اختيار مى كند انرژى تاريك را به ميزان نيمى از راه به سوى مهبانگ نزديك تر مى سازد و اين اميد را در دل دانشمندان زنده مى كند كه يك بار و براى هميشه به اين سئوال پاسخ دهند.هشت معمايى كه در اين مقاله مطرح شد، رموز اساسى كيهان شناسى به شمار مى روند و اگر بخت يار دانشمندان باشد مى توان اميدوار بود كه پاسخ اين پرسش تا سال ۲۰۱۰ معين شود. اما كيهان شناسان يك چيز را به خوبى مى دانند، اينكه هر پاسخى، خود، خالق سئوالاتى تازه است.

انرژى تاريك چيست؟
براى تامين نيرو محركه لازم براى حفظ شتاب كنونى عالم، مى بايست تا ۷۳ درصد از كل چگالى عالم توسط انرژى تاريك اشتغال شده باشد.
بزرگ ترين مشكل كه بر سر راه اين ايده وجود دارد اين است كه هيچكس نظرى درباره ماهيت انرژى تاريك ندارد.
مايكل ترنر از دانشگاه شيكاگو مى گويد: «آنچه ما تاكنون توانسته ايم انجام دهيم تنها نامگذارى اين انرژى بوده است.» اين انرژى مى تواند بى ارتباط با جهان باشد (به طور مثال خود خلأ) و يا تاثيرات ابعاد فضايى پنهان داشته باشد.»
اما حداقل ستاره شناسان مى دانند كه اين انرژى چه مى كند.
پرل ماتر مى گويد: «انرژى مذكور مانند انرژى پادگرانى حالت دافعه دارد اما اينطور نيست كه با ويژگى ذاتى ذرات بى ارتباط باشد و به طور مستقيم در فضا عمل مى كند.»
وضعيت ارتجاعى موجود در فضا اندكى شبيه به انبساط عالم نوپا است و تنها تفاوت در اينجاست كه انرژى تاريك در اين مدت طولانى تاثيرات بسيار كمترى را بر جاى گذاشته است.
فيزيكدان ها در تلاشند تا با بهره گيرى از نظريه هاى فيزيكى مورد قبول دانشمندان چگالى انرژى تاريك را محاسبه كنند. اما نتايجى كه به دست آورده اند با واقعيت سازگارى ندارد. تاكنون مقدار محاسبه شده در حدود ۱۰۶۰ برابر بزرگتر از ميزان مشاهده شده است. (البته برخى معتقدند كه اين مقدار مى تواند تا ۱۰۲۰ هم پيش برود.)
كيهان شناسان همواره با اعداد و ارقام بزرگ سروكار داشته اند اما حتى آنها نيز از چنين اختلافى دچار نگرانى شده اند. كولب مى گويد: «تمامى اين صفر ها (منظور اختلاف هاى موجود است) بيانگر اين مطلب است كه هنوز در فرضيه هاى ما يك مطلب اساسى از قلم افتاده است.»

آيا تمامى باريون ها در درون كهكشان ها شكل گرفته اند؟
تنها ده درصد از ماده نرمال و معمول موجود در عالم (منظور مواد باريونيك است كه از پروتون ها، نوترون ها و الكترون ها تشكيل شده اند) در داخل ستارگان قرار دارند.
ستاره شناسان درصدد هستند تا باريون هاى بيشترى را در كوازارها بيابند، كوازارها اجرام درخشانى هستند كه در فواصل دوردستى از زمين قرار دارند و نيرو محركه شان توسط سياهچاله ها تامين مى شود.
اگر نور كوازار در راه خود به سوى زمين از ميان باريون هاى گازى عبور كند، اتم هاى موجود در گاز، اثر خود را در قالب خطوط جذبى بر طيف كوازار باقى خواهند گذاشت.
لكن مسئله اينجاست كه ستاره شناسان تنها كسر كوچكى از آنچه كه انتظارش را مى داشتند، يافتند و اكنون اين سئوال مطرح مى شود كه باريون ها كجا رفته اند؟ بيشتر اخترفيزيكدان ها بر اين عقيده اند كه باريون هاى مذكور جايى نرفته اند و هنوز در فضا غوطه ور هستند، لكن از ميلياردها سال قبل كه ابرهاى گازى شكل گرفته اند، باريون ها با يكديگر برخورد كرده و انرژى آزاد كرده اند و به واسطه اين انرژى دماى گازها را تا حدود يك ميليون درجه سانتى گراد افزايش داده اند. جرى آستريكر اخترفيزيكدان دانشگاه پرينستون مى گويد: «گاز در اين محدوده هاى دمايى جذب و نشر كاملى ندارد و اين يك تصادف ناميمون است.»
ديويد وينبرگ و همكارانش در سال ۲۰۰۱ به مدت يك هفته از رصدخانه پرتوايكس چاندرا استفاده نمودند تا گواهى دال بر وجود گاز در هاله هايى از ماده تاريك كه كهكشان ها را احاطه كرده اند، بيابند.
وينبرگ ۹۰ درصد مطمئن است كه ردپاى گاز را در داده هاى مربوط به جذب پرتوايكس مشاهده كرده است اما مى گويد كه وى براى حصول اطمينان كامل نيازمند زمان بيشترى بوده است. البته او اقرار مى كند كه: «اختصاص چنين زمانى براى يك رصد خاص كه ممكن است هيچ نتيجه اى در بر نداشته باشد مدت زيادى به حساب مى آيد. اما اين مسير مى توانست بهترين راه براى دريافتن اين مطلب باشد كه امروزه باريون ها كجا هستند.»
مورد مذكور يكى از موارد اساسى در مسير ارائه تصويرى روشن از كيهان است.

ماده تاريك سرد چيست؟
مى دانيم كه مجموع ستارگان و كهكشان ها جرمى كمتر از ۵/۰ درصد از كل جرم موجود در عالم را تشكيل مى دهند و حتى اگر ابرهاى نامرئى تشكيل شده از اتم ها را (كه برخى عقيده دارند در نقاط دوردست عالم شناور هستند) به اين مقدار بيفزاييم، ميزان فوق از ۴۰ درصد تجاوز نمى كند.
مابقى آن متشكل از ماده تاريك سرد و انرژى تاريك است.اگرچه ستاره شناسان قادر به مشاهده مستقيم ماده تاريك نيستند، لكن بر اين عقيده اند كه ميزان آن به حدود ۲۳ درصد ماده موجود در عالم مى رسد. استدلال آنها در اين مورد بر پايه بررسى هايى است كه بر روى نحوه كشيده شدن ستارگان به وسيله ماده تاريك و همين طور پديده خمش نور است. ماده تاريك سرد در طول خلاء موجود در كيهان، به صورت يك رشته مجتمع شده اند كه طولى در حدود چند صد ميليارد سال نورى را در برمى گيرد.
چنين تصويرى به اين مورد اشاره مى كند كه ماده تاريك، حركتى كند دارد و به همين دليل از دماى پايينى برخوردار است.
اگر ماده تاريك، گرم و پرسرعت مى بود، در زمان هاى بسيار دور موجب محو شدن جرم جهان مى شد و همين امر از شكل گيرى كهكشان ها جلوگيرى مى كرد. در ضمن واكنش ذرات ماده تاريك سرد با مواد معمول، مى بايست بسيار ضعيف باشد (البته اگر نخواهيم وقوع اين امر را به طور كامل نفى كنيم). در غير اين صورت هاله هاى كروى شكل ماده تاريك كه راه شيرى و ساير كهكشان ها را احاطه كرده اند مسطح مى شدند و به شكل صفحات كهكشان مانندى در مى آمدند. اگر ذرات ماده تاريك تنها با مواد عادى واكنش مى دادند (كه فى الواقع همين طور است) آشكار نمودن آنها آسان مى بود.
اما اين واكنش ها به قدرى ضعيف هستند كه آشكار كردن آنها براى ما امكان ندارد.علاوه بر اين، براى بيشتر اين ذرات زمانى طولانى تر از عمر عالم هستى لازم است تا اولين برخورد خويش را تجربه كنند.فيزيكدان ها در حال بررسى دو راهكار هستند تا به ماهيت اين ذرات ناشناخته پى ببرند.يكى از اين راهكارها، بررسى اين مورد در مقياس وسيع است و چنين بيان مى شود كه انهدام ذرات ماده تاريك و پادذره هاى آنها در مركز كهكشان راه شيرى و يا در هسته خورشيد لزوماً، مى بايست موجب تشكيل نوترينو بشود. در چنين وضعيتى كه نوترينوها به طور ضعيفى با مواد وارد واكنش مى شوند، مى بايست گاه و بيگاه يكى از اين ذرات بنيادى با يك مولكول آب برخورد كند و تشعشعى از نور را آزاد كند.
فيزيكدان ها به اين اميد كه يكى از اين پرتوها را آشكار نمايند، در حال تبديل درياى مديترانه، درياى آدرياتيك (اين دريا بخشى از درياى مديترانه است كه توسط كشورهاى ايتاليا، كرواسى، اسلونى، بوسنى و مونته نگرو احاطه شده است) و كانون يخى قطب جنوب به يك رصدخانه عظيم و پهناور براى آشكارسازى نوترينوها هستند و اين كار را با قرار دادن رشته هاى طويلى در زير آب و يخ (البته رشته هاى حساس به نور) انجام مى دهند.
ايده ديگر در اين رابطه بررسى جزيى اما دقيق است. براى مطالعه جزء به جزء اين مطلب دو حسگر به نام هاى CDMSI و CDMSII در حال فعاليت هستند كه اولى در دانشگاه استنفورد ساخته شده و در اتاقى حدود ده متر زيرزمين قرار دارد و ديگرى كه در اواخر سال ۲۰۰۳ شروع به كار كرده در يك معدن آهن در مينه سوتا و در حدود ۷۴۰ مترى سطح زمين قرار گرفته است.
در سال ۲۰۰۰ ميلادى گروهى از محققان ايتاليايى كه سرگرم انجام DAMA (پروژه اى در رابطه با ماده تاريك) بودند، ادعا كردند كه ماده تاريك را يافته اند.
اما نتايج مذكور به سرعت و به طور گسترده دچار بى اعتبارى شد زيرا پژوهشگران ديگر موفق به تاييد اين يافته ها نشدند و در نتيجه نتوانستند ادعاى گروه مذكور را تاييد كنند.
در همين اثنا آزمايشات ديگرى در ايالات متحده، ايتاليا، آلمان و ژاپن انجام پذيرفت اما هيچ كدام موفق به يافتن شواهدى كه خالى از ابهام باشد و در عين حال به شواهدى مبنى بر وجود ذرات ماده تاريك (كه تصور مى شد بسيار فراوان باشند) دلالت نمايد، نشدند.

نحوه شكل گيرى كهكشان ها چگونه بوده است؟
وايت مى گويد: «ما توصيفى مصور و تصويرگونه از نحوه شكل گيرى كهكشان ها در دست داريم كه وضعيتى كلى را براى ما نمايان مى سازد لكن اين مورد از استحكام لازم برخوردار نيست.»
توده هاى ماده در عالم نوپا از كجا آمده و چگونه اين توده ها در دوران هاى بعدى به وسيله نيروى گرانشى تقويت شده و به كهكشان ها تبديل شده اند ؟ كيهان شناسان قادر به پاسخگويى به اين قبيل پرسش ها نيستند اما بر سر اين مطلب توافق دارند كه توده هاى ماده اى كه در سرتاسر عالم نوپا پراكنده شده بودند در اثر گرانش حاصل از وجود خود، فرو ريخته اند و در همين حين پروتون ها و نوترون ها (كه مجموعاً باريون ناميده مى شوند) را در پى خود مى كشند و موجب بالا رفتن دماى آنها مى شوند.
باريون هاى پرسرعت با يكديگر برخورد كرده و انرژى از دست دادند. آن گاه (مانند سنگى در چشمه) در چشمه هاى گرانشى ته نشين گشتند.
با توجه به موارد فوق، اگرچه مدل هاى سه بعدى كهكشانى، مدل حبابى عالم را به طريقى كلى مورد تاييد قرار مى دهد لكن جزئيات مربوط به آن بسيار دشوار است و درك آن به آسانى قابل درك نيست.
اكنون سئوالى پيش روى ما قرار دارد مبنى بر اينكه آيا برخورد كهكشان هاى مارپيچى موجب ايجاد كهكشان هاى بيضوى مى شود؟
اگر پاسخ ما به اين پرسش مثبت باشد، مسئله ديگرى كه وجود دارد اين است كه چرا اين دو نوع كهكشان رد پاى متفاوتى از خود بر جاى مى گذارند؟
به اين دليل كه انجام محاسبات براى تعيين فواصل كهكشانى مستلزم صرف زمان زيادى است، پيشرفت هاى صورت گرفته در مسير حل پرسش هاى فوق به كندى انجام شده است، لكن فعاليت هاى مداومى در اين راستا انجام پذيرفته است. گروهى انگليسى _ استراليايى كه مسئوليت تحقيق درباره قرمزگرايى كهكشان df2 را بر عهده دارند، فاصله بيش از دويست و بيست هزار كهكشان را به دست آورده اند و گروهى به نام SDSS نيز انتظار دارند كه تا پايان سال ۲۰۰۵ ميلادى كه كاوش مذكور به مرحله مطلوبى برسد نقشه اى سه بعدى از حدود يك ميليون كهكشان را تهيه كنند. لازم به ذكر است كه گروه SDSS تاكنون فواصل بيش از دويست هزار كهكشان را محاسبه كرده اند.
ديويد وينبرگ اخترفيزيكدان دانشگاه ايالتى اوهايو مى گويد: «فى الواقع، داده هاى مذكور مى بايست در يافتن روزنى به سوى پاسخ اين پرسش كه كهكشان ها چگونه پديد آمده اند به ما كمك شايانى بكند.»