شاید جهان ما در حال گسترش به سوی بُعد دیگری باشد.
مجله علمی ایلیاد - احتمال دارد که دنیای قابل مشاهده‌ی ما، مثل کف‌های کوچکی که بر روی موج‌های دریا دیده می‌شوند، فقط نقطه‌ی بسیار کوچکی بر روی لبه‌ی حبابی باشد که همیشه در حال گسترش به درون یک بُعد بزرگ‌تر است. با وجود اینکه ممکن است این ایده‌ی تکان‌دهنده، شبیه به چیزی در رویاهای دیوانه‌وار یک فیزیکدان به نظر بیاید، ولی در واقع تلاش جدیدی است که برای منطبق کردن ویژگی‌های ریاضی نظریه‌ی ریسمان، با واقعیتِ انرژی تاریک که نیروی کیهانی مرموز و فراگیر که در تضاد با جاذبه عمل می کند، در حال پیشرفت است.
نظریه‌ی ریسمان، تلاشی برای ایجاد اتحادی بین دو ستون اصلی در فیزیک قرن بیستم، یعنی «مکانیک کوانتوم» و «جاذبه» است که ادعا می‌کند تمام ذرات، رشته‌هایی تک‌بُعدی هستند که لرزش‌های‌شان بعضی از ویژگی‌های آن‌ها مثل جرم و بار را مشخص می‌کند. مدت زیادی است که این نظریه، یکی از بزرگ‌ترین رقیبان برای به‌دست آوردن لقب «نظریه‌ی همه چیز»، یعنی قالبی برای توضیح دادن تمامِ فیزیک توسط دانشمندان بوده است. ولی نظریه‌پردازان ریسمان، اخیراً در انبوهی از حدس‌‌های خودشان گم شده‌اند. بسیاری از نسخه‌های نظریه‌ی ریسمان به این نیاز دارند که واقعیتِ ما شامل ۱۰ بُعد یا حتی بیشتر باشد که سه‌بُعد فضا و یک‌بُعد زمان که ما به‌طور طبیعی تجربه می‌کنیم، به علاوه چندین بعد دیگر که با هم در یک نقطه بسیار ریز جمع شده‌اند را در بر می‌گیرد. این که این بُعدهای اضافی دقیقاً چگونه تنظیم شده‌اند، است که ویژگی‌های دنیای قابل مشاهده‌ی ما را مشخص می‌کند.
در اوایل دهه‌ی ۲۰۰۰ میلادی، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که نظریه‌ی ریسمان وجود تعداد ۱۰۵۰۰ را ممکن می‌کند که باعث ایجاد یک چشم‌انداز چندجهانی می‌شود که جهان ما در آن فقط بخش بسیار کوچکی به حساب می‌آید. ولی معادله‌های نظریه‌ی ریسمان در بیشتر موارد، دنیاهایی فرضی را ایجاد کرده‌اند که دارای انرژی تاریک که در حال حاضر مسئول افزایش سرعت گسترش کیهان است، نبوده‌اند.وقتی که در ابتدای سال ۲۰۱۸ ادعا شد، حتی یک عدد از دنیاهای تقریباً بی‌شمار توصیف‌شده توسط نظریه‌ی ریسمان حاوی انرژی تاریکی که ما می‌شناسیم، نیستند؛ پژوهشگران با ضربه‌‌ی محکمی به این نظریه، مواجه شدند.
«اولف دنیلسون» یکی از نویسندگان مشترک مقاله‌ای جدید که اخیراً در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شد و فیزیکدانی نظریه‌ای در دانشگاه آپسالا در سوئد، گفت: «روز به روز مشخص‌تر می‌شود که مدل‌های پیشنهادی کنونی، در نظریه‌ی ریسمان برای توصیف انرژی تاریک، از مشکل‌های ریاضی، رنج می‌برند.»
دنیلسون گفت: «مشکل اصلی این است که معادله‌های نگهدارنده‌ی نظریه‌ی ریسمان، می گویند اگر هر دنیایی با نسخه‌ای که ما از انرژی تاریک داریم، وجود داشته باشد، باید به سرعت تجزیه و محو شود.» او با کمک همکارانش مدلی را ساخت که در آن، فرآیندی که مسئول تجزیه شدن این دنیاهای دارای ماده‌ی تاریک است، در واقع باعث تورم حباب‌هایی می‌شود که از بُعدهای زیادی تشکیل شده‌اند. ما در لبه‌ی یکی از این حباب‌های در حال گسترش، زندگی می‌کنیم و انرژی تاریک به‌صورت ظریفی در رابطه‌ی متقابل بین دیواره‌های حبابی که بر روی آن‌ها زندگی می‌کنیم و بُعدهای بالاتر نقش دارد.»
به گفته‌ی دنیلسون، به این صورت انفجار بزرگ، یعنی لحظه‌ی تولد کیهان ما، زمان شروع گسترش این حباب خواهد بود. ذره‌های موجود در دنیای ما هم فقط دو سر انتهایی رشته‌هایی هستند که به درون بُعدهای اضافی ادامه پیدا می‌کنند. دنیلسون و همکارانش علاقمند هستند تا ببینید که آیا مدل آن‌ها با جنبه‌های شناخته‌شده‌ی فیزیک، سازگار است یا خیر؟ دنیلسون گفت: «احتمال دارد که این فرضیه بتواند به فیزیکدانان در نظریه‌های زمانی‌های قابل مشاهده‌ای درباره‌ی دنیای آغازین و سیاهچاله‌ها کمک کند.»
البته پژوهشگران دیگر، این فرضیه را باور نمی‌کنند. «سِیبین هاسنفلدر» فیزیکدان در موسسه‌ی مطالعات پیشرفته‌ی فرانکفورت در آلمان، گفت: «این یک تخیل ریاضیاتی است که هیچ شواهد تجربی‌ای را برای پشتیبانی از خود ندارد. هاسنفلدر از بیشتر اظهارنظرهای اخیر درباره‌ی فیزیک پایه، انتقاد کرده است. او گفت: «نظریه‌پردازان ریسمان، سازه‌های ریاضی به‌ظاهر بی پایانی را پیشنهاد می‌کنند که هیچ رابطه‌ی شناخته‌شده‌ای را با مشاهده‌ها ندارند.»
البته دنیلسون فکر نمی‌کند که نظریه‌ی ریسمان، همیشه بی‌ثبات خواهد ماند و بر این باور است که بحث‌های کنونی که بر روی آن وجود دارند، از همین الان در حال بررسی جنبه‌هایی از این نظریه هستند. او گفت: «اگر مشخص شد که نظریه‌ی ریسمان نمی‌تواند نسخه‌ای از انرژی تاریک که ما مشاهده می‌کنیم را به‌وجود بیاورد، این نه تنها باعث آزموده شدن آن، بلکه باعث رد شدنش می‌شود.»
نوشته: آدام من
ترجمه: رضا سیار - مجله علمی ایلیاد