چرا سادگی کار می‌کند؟

بوکمارک(0)

No account yet? Register

آیا وجود یک جهان چندگانه کلید این است که چرا قوانین طبیعت بسیار ساده به نظر می‌رسند؟

بوکمارک(0)

No account yet? Register

در ماه می ۱۹۶۴ و در دامنه‌ای کم ارتفاع در نیوجرسی، فیزیکدانان رابرت وودرو ویلسون[1] و آرنو آلن پنزیاس[2] در حال گوش دادن به جهان هستند. آن‌ها زیر چیزی که شبیه یک ترومپت گوشی[3] غول پیکر است که به آلونک باغی متصل است ایستاده‌اند: آنتن هولمدل هورن[4] که توسط آزمایشگاه‌های بل برای بررسی امواج مایکروویو به عنوان جایگزینی برای امواج رادیویی برای مخابرات ساخته شده است. هنگامی که علاقه به ارتباطات مایکروویو کاهش یافت، بل شیپورِ هلمدل را به دانشمندان علاقه‌مند داد.

آنتن‌ شیپوری هولمدل در نیوجرسی امریکا

پنزیاس و ویلسون علاقه‌مند بودند. هر دوی آنها در حدود ۳۰ سالگی برنامه ریزی کردند تا با امواج مایکروویو از آسمان نقشه برداری کنند. اما آنها متحیر شدند: هنگامی که آنها سر شیپور را به سمت منطقه‌ای تاریک فراتر از کهکشان و فقط دارای ستارگان پراکنده نشانه رفتند، به جای سکوتی که انتظار داشتند، نوعی خش‌خش پس‌زمینه را تشخیص دادند – صدای خش‌خشی که تمام آسمان را پر می‌کرد.

در همین حال، فیزیکدان رابرت اچ دیک[5] مشغول کار بر روی یک پازل مرتبط بود. دو دهه قبل از آن، دیک آشکارساز مایکروویو را اختراع کرده بود. اکنون او و آزمایشگاهش در تلاش بودند تا برای آزمایش پیش‌بینی‌های کیهان‌شناختی که از نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین به‌ وجود آمده‌اند به‌ویژه چگونگی ارتباط آن با کشف شگفت‌انگیز ادوین هابل مبنی بر انبساط جهان، ابزارهای حساسی را بسازند. نظریه حالت پایدار[6] ادعا می‌کرد که جهان همیشه در حال انبساط بوده و با ایجاد مداوم ماده‌ی جدید متعادل شده است. نظریه پردازان رقیب، از جمله دیک[7]، انبساط را در ارزش اسمی آن در نظر گرفتند و آن را در زمان به عقب پیش بردند تا پیشنهاد کنند که حدود ۱۴ میلیارد سال پیش، جهان در یک انفجار فاجعه بار  و عظیم از یک نقطه بسیار کوچک به وجود آمده است.

یک جهان در حال انفجار باید یک ابر ضعیف یکنواخت از تشعشعات مایکروویو را بر جای می‌گذاشت، که تیم دیک مصمم به یافتن آن بود. اخبار تلاش‌های گروه به پنزیاس و ویلسون رسید و پنزیاس را بر آن داشت تا با دیک تماس بگیرد. همکاران دیک به یاد می‌آورند که در طی یک به اصطلاح ناهار براون‌بگ[8]، او تلفن را برداشته، عباراتی مانند « آنتن شیپوری[9]» و تکان دادن سر را تکرار می‌کند. بعد از قطع کردن تلفن، رو به گروهش کرد و گفت: “خب بچه‌ها، ما اسکوپ شدیم.”[10] دیک متوجه شد که پنزیاس و ویلسون انفجار بزرگ را کشف کرده‌اند.

همان‌طور که نیل توروک[11]، مدیر بازنشسته مؤسسه پریمتر در فیزیک نظری[12] در انتاریو، کانادا، آن را در یک سخنرانی عمومی در سال ۲۰۱۵ بیان کرد، « یکنواختی تابش پس‌زمینه ریزموج کیهانی (CMB) به ما می‌گوید که کیهان در بدو تولد، به طرز خیره‌کننده‌ای ساده بوده است». او افزود: «ما نمی‌دانیم که چگونه طبیعت با آن کنار آمده است». چند دهه پس از کشف پنزیاس و ویلسون، ماهواره کاوشگر پس‌زمینه کیهانی[13] (COBE ) ناسا، امواج ضعیفی با تغییرات شدت تابش کمتر از یک قسمت در ۱۰۰۰۰۰ را درCMB  اندازه‌گیری کرد. این بسیار کمتر از تغییرات میزان سفیدی است که در تمیزترین و سفیدترین ورق کاغذی که تا به حال دیده‌اید می‌بینید.

امروزه ۱۳.۸ میلیارد سال بعد، و با تریلیون‌ها کهکشان و بی‌نهاست ستاره و سیاره، جهان از ساده بودن دور است. جهان حداقل در یک سیاره، موفق به تولید انواع مختلفی از حیات شده است طوری‌که می توان هم پیچیدگی جهان ما و هم معمای منشا ساده آن را درک کرد. با این حال، علیرغم اینکه برخی از این اشکال زندگی از نظر پیچیدگی بسیار غنی هستند، به ویژه کسانی که ما اکنون آنها را دانشمند می‌نامیم، به ویژگی تعیین‌کننده جهان اولیه ما علاقه دارند: سادگی.

راهب فرانسیسکن ویلیام اُکام (۱۲۸۵-۱۳۴۷) اولین کسی نبود که سادگی را ترجیح داد، اگرچه او در این مساله بیشتر با پیامدهای عقلی مواجه بود. اصل معروف به تیغ اُکام [16] اصرار دارد که با توجه به چندین روایت از علت بروز پدیده‌ای، ما باید ساده‌ترین را انتخاب کنیم. تیغ اکام توضیحات غیرضروری را از بین می‌برد و اغلب به شکل « موجودیت‌ها یا وجودها (نهادها)[17] نباید بیش از ضرورت تکثیر شوند» بیان می‌شود. بنابراین، اگر از کنار خانه‌ای رد می‌شوید و پارس و خرخر می شنوید، پس باید فکر کنید که سگ و گربه حیوانات خانگی خانواده هستند نه سگ، گربه و خرگوش. البته ممکن است یک خرگوش نیز از مهمان نوازی خانواده لذت ببرد، اما داده های موجود هیچ پشتیبانی از مدل پیچیده تر را ارائه نمی دهد. تیغ اُکام می‌گوید که ما باید مدل‌ها، نظریه‌ها یا توضیحات را تا زمانی که خلاف آن ثابت شود ساده نگه داریم – در این مورد، شاید تا زمانی که یک دم کرکی از پنجره مشاهده کنیم.

هفتصد سال پیش، ویلیام اوکام از تیغ خود برای بی مصرف کردن علم قرون وسطی یا متافیزیک استفاده کرد. در قرون بعدی، دانشمندان بزرگ اوایل دوران مدرن از آن برای جعل علم مدرن استفاده کردند. سیستم ریاضیدان کلودیوس بطلمیوس[18] (حدود ۱۰۰ تا ۱۷۰ پس از میلاد) برای محاسبه حرکات سیارات، بر اساس این ایده که زمین در مرکز قرار دارد، یک نظریه پیچیدگی بیزانسی[19] بود. بنابراین، هنگامی که کوپرنیک[20] (۱۴۷۳-۱۵۴۳) با آن مواجه شد، به دنبال راه حلی بود که با ساختارهای کمتر و بسیار ساده‌تر قابل حل باشد. راه حلی که او کشف کرد – یا دوباره کشف کرد، همان‌طور که در یونان باستان توسط آریستارخوس ساموسی[21] پیشنهاد شده بود، اما سپس توسط ارسطو رد شد – البته منظومه شمسی بود که در آن سیارات به دور خورشید می‌چرخند. با این حال، در دست کوپرنیک، دقیق‌تر از سیستم زمین مرکزی بطلمیوس نبود. تنها استدلال کوپرنیک به نفع خورشید مرکزی این بود که ساده‌تر بود.

تقریبا تمام دانشمندان بزرگی که از کوپرنیک پیروی کردند ترجیح اوکام برای راه حل‌های ساده را حفظ کردند. در دهه ۱۵۰۰، لئوناردو داوینچی[22] اصرار داشت که نبوغ بشر «هرگز [راه‌حل‌هایی] زیباتر، ساده‌تر، و هدفمندتر از طبیعت ابداع نخواهد کرد». یک قرن بعد یا بیشتر، هموطنش گالیله ادعا کرد که «واقعیاتی که در ابتدا غیرمحتمل به نظر می‌رسند، حتی با توضیح اندک، ردایی را که پنهانش کرده است، می‌اندازند و در زیبایی برهنه و ساده ظاهر می‌شوند». اسحاق نیوتن در کتاب «اصول ریاضی فلسفه طبیعی»، معروف به پرینسیپیا[23] (۱۶۸۷) اشاره کرده که «ما نباید دلایلی را برای چیزهای طبیعی بیش از مواردی که برای توضیح ظاهر آنها هم درست و هم کافی باشند، بپذیریم». در حالی که در قرن بیستم گفته می‌شود اینشتین توصیه کرده است که “همه چیز باید تا حد امکان ساده باشد، اما نه ساده تر.” در جهانی که به ظاهر آنقدر از پیچیدگی اشباع شده است، سادگی چه کاری برای ما انجام می‌دهد؟

قوانینِ علمیِ ساده، ترجیح داده می‌شوند زیرا اگر این قوانین با داده‌ها بخوانند یا به طور کامل آنها را توضیح دهند، به احتمال زیاد منبع آن هستند.

بخشی از پاسخ این است که سادگی، ویژگی تعیین کننده علم است. کیمیاگران آزمایش‌کنندگان بزرگی بودند، اخترشناسان می‌توانند ریاضیات انجام دهند، و فیلسوفان در منطق عالی هستند. اما فقط علم بر سادگی اصرار دارد. بسیاری از پیشرفت‌های علم مدرن یک توالی از ساده‌سازی‌ها را شامل می‌شود، یا از طریق متحد کردن پدیده های ناهمگون قبلی و یا از طریق حذف موجودات اضافی. احتمالا بزرگترین ساده سازی توسط نیوتن ارائه شده است که تریلیون ها حرکت را، چه در زمین و چه در آسمان، تنها در سه قانون حرکت و یک قانون گرانش متحد کرد. سپس در اواخر قرن نوزدهم، لودویگ بولتزمان[24] قوانین نیوتن را در قلمرو میکروسکوپی گسترش داد تا توضیحی اقتصادی از گرما به عنوان معیاری برای حرکت اتم ها ارائه دهد. اینشتین شاید ریشه‌ای‌ترین ساده‌سازی را با متحد کردن فضا و زمان در یک موجودیت واحد یعنی فضا-زمان به دست آورد. چارلز داروین[25] و آلفرد راسل والاس[26] کل جهان طبیعی را تحت یک قانونِ واحدِ «بِه‌گُزینی طبیعی یا انتخاب طبیعی»[27] آورده بودند. در حالی که کار لوئی پاستور[28]، گرگور مندل[29]، هوگو د فریس[30]، جیمز واتسون[31]، فرانسیس کریک[32] و بسیاری دیگر، برای بسط قوانین علمی ساده به زیست شناسی از اصل حیاتی صرف نظر می کند. هر دانشمند پیشرفت خود را ارائه یک ساده‌سازی می‌دانست که پیچیدگی اضافی را از بین می‌برد. همانطور که والاس، یکی از کشف کنندگان انتخاب طبیعی، می گوید: “این نظریه به خودی خود بسیار ساده است.”

فقط چرا قوانین ساده تر اینقدر خوب کار می‌کنند؟ رویکرد آماری معروف به استنباط بیزی[33]، پس از آماردان انگلیسی توماس بیز[34] (۱۷۰۲-۱۷۶۱)، می‌تواند به توضیح قدرت سادگی کمک کند. استنباط بیزی به ما امکان می دهد تا درجه اعتقاد خود را به یک توضیح، نظریه یا مدل بر اساس توانایی آن در پیش بینی داده ها به روز کنیم.  برای درک این موضوع، تصور کنید دوستی دارید که دو تاس دارد. اولی یک مکعب ساده شش وجهی است و دومی پیچیده تر است، با ۶۰ ضلع که می تواند ۶۰ عدد مختلف را پرتاب کند.  فرض کنید دوست شما مخفیانه یکی از تاس‌ها را پرتاب می کند و شماره‌ای مثلا ۵ را صدا می کند. او از شما می خواهد که حدس بزنید کدام تاس پرتاب شده است. مانند داده‌های نجومی که سیستم زمین‌مرکزی یا خورشیدمرکزی می‌توانست آن‌ها را توضیح دهد، عدد ۵ می‌توانست توسط هر دو تاس پرتاب شود. آیا آنها به یک اندازه احتمال دارند؟ استنتاج بیزی می‌گوید خیر، زیرا مدل‌های جایگزین – تاس شش وجهی در مقابل تاس ۶۰ وجهی – را با توجه به احتمال اینکه داده‌ها را تولید کرده باشند، وزن می‌کند. یک ششم احتمال وجود دارد که یک تاس شش طرفه عدد ۵ را پرتاب کند ، در حالی که تاس ۶۰ وجهی فقط یک شصتم شانس دارد که ۵ را پرتاب کند. بنابراین، با مقایسه احتمالات، تاس شش وجهی ده برابر بیشتر از تاس ۶۰ وجهی منبع داده است.

بنابراین، قوانینِ علمیِ ساده، ترجیح داده می شوند زیرا اگر این قوانین با داده ها بخوانند یا به طور کامل آنها را توضیح دهند، به احتمال زیاد منبع آن هستند. با دستگیره های بیشتر برای بهینه سازی، می‌توان مدل‌های پیچیده دلخواه مانند سیستم نجومی بطلمیوس را متناسب با هر مجموعه داده ایجاد کرد. همانطور که ریاضیدان جان فون نویمان[35] یک بار به کنایه گفت: “با چهار پارامتر می توانم یک فیل را جا بدهم و با پنج پارامتر می توانم او را وادار کنم خرطوم خود را تکان دهد”.

آیا سادگی بیشتر از احتمال وجود دارد؟ بسیاری از بزرگترین دانشمندان و فیلسوفان از طرفداران چیزی بودند که می توان آن را نسخه قوی تیغ اُکام نامید. این ادعا می کند که جهان تا آنجا که می تواند ساده است و با وجود و موجودیت ما سازگار است. مقاله تاثیرگذار یوجین ویگنر[36]، فیزیکدان نظری و برنده جایزه نوبل، «اثربخشی غیرمنطقی ریاضیات در علوم طبیعی»[37] (۱۹۶۰) استدلال کرد که توانایی خارق‌العاده ریاضیات در درک جهان یک معما است. مورد مشابهی را می‌توان برای موفقیت سادگی در علم بیان کرد. چرا تیغ اُکام تا این حد بی دلیل موثر است؟ چرا سادگی اینقدر خوب کار می کند؟

در نظر بگیرید که چگونه، زمانی که اینشتین برای اولین بار تلاش کرد گرانش و شتاب را در نسبیت بگنجاند، از هرگونه ملاحظات «زیبایی و سادگی» اجتناب کرد. در عوض، او از چیزی که کامل بودن نامیده می‌شود، طرفداری کرد: گنجاندن حداکثر مقدار اطلاعات موجود در یک مدل. با این حال، یک دهه مبارزه با معادلات پیچیده با شکست مواجه شد. او سرانجام روش را تغییر داد و تیغ اُکام را پذیرفت، تنها ساده ترین و زیباترین معادلات را پذیرفت و بعدا آنها را در برابر حقایق فیزیکی آزمایش کرد. این بار، اینشتین موفقیت بزرگی را بدست آورد و نظریه نسبیت عام خود را در سال ۱۹۱۵ ارائه کرد. پس از آن، او اصرار داشت که «معادلاتی با چنین پیچیدگی … فقط از طریق کشف یک شرط منطقی ساده ریاضی که معادلات را به طور کامل یا تقریبا کامل تعیین می کند، یافت می شود».

اما آیا هنوزهم می‌تواند ساده تر باشد؟ چرا در مدل استاندارد فیزیک ذرات ۱۷ ذره وجود دارد در حالی که ما فقط از تعداد انگشت شماری از این ذرات تشکیل شده ایم؟ اگر جهان بسیار ساده است، چرا تریلیون ها نوترینو تقریبا بدون جرم و از نظر الکتریکی خنثی در هر ثانیه از بدن ما عبور می کنند؟ آیا نوترینوها موجوداتی فراتر از نیاز ما هستند؟ نامزد دیگری برای موجوداتی فراتر از ضرورت، ماده تاریک مرموز است که به نظر می رسد جهان ما عمدتا از آن تشکیل شده است. چرا یک جهان ساده چنین چیزهای ظاهرا اضافی را در خود جای داده است؟

در واقع، هم ماده تاریک و هم نوترینوها برای وجود ما ضروری هستند.  نوترینوها محصول فرعی ضروری واکنش‌های همجوشی هسته‌ای ستاره‌ای هستند که پروتون‌ها را برای ساختن هسته‌های هلیوم، به علاوه گرما و نور که حیات را ممکن می‌سازد، ترکیب می‌کنند. یکی از قوانین بقای فیزیک، ایجاب می کند که تعداد کل لپتون ها[38] (الکترون ها، میون ها، ذرات تاو[39] و نوترینوها) باید ثابت بماند. این را می توان در واکنش همجوشی ستاره ای تنها از طریق آزاد کردن تعداد زیادی نوترینو برآورده کرد. به طور مشابه برای ماده تاریک. در کیهان اولیه، به عنوان نوعی عامل انعقاد کیهانی عمل می کرد که به ادغام گاز منتشر شده از انفجار بزرگ و تبدیل به ابرهای توده ای که به کهکشان ها، ستاره ها، سیارات و در نهایت ما تبدیل شدند، کمک کرد. هاله های ماده تاریک در لبه کهکشان ها نیز به عنوان محافظ کهکشانی عمل می کنند، و بازمانده ابرنواخترهای[40] پرسرعت غنی از عناصر سنگین ضروری برای حیات را از پرتاب به سمت بخش‌های خالی وسیع فضای بین کهکشانی منحرف می‌کنند.

در آخرین کتابم، یک راه حل رادیکال و ریشه‌ای، ولو حدس‌آمیز، برای اینکه چرا کیهان ممکن است در حقیقت به همان اندازه که امکان دارد ساده باشد، پیشنهاد می کنم. نقطه شروع آن نظریه‌ی جالبِ توجهِ انتخاب طبیعی کیهانی (CNS) [41]است که توسط فیزیکدان لی اسمولین[42] ارائه شده است.  CNS پیشنهاد می کند که، درست مانند موجودات زنده، جهان ها از طریق یک فرآیند کیهانی، مشابه با انتخاب طبیعی، تکامل یافته اند.

فرآیند هرس جهشی توابع غیرضروری نوعی تیغ اوکام تکاملی است.

اسمولین CNS را به عنوان یک راه حل بالقوه برای آنچه مشکل تنظیم دقیق[43] نامیده می شود ارائه کرد: چگونه ثابت ها و پارامترهای اساسی، مانند جرم ذرات بنیادی یا بار یک الکترون، مقادیر دقیق مورد نیاز برای ایجاد ماده، ستارگان، سیارات و حیات را بدست آوردند. CNS  ابتدا به تقارن ظاهری بین بیگ بنگ، که در آن ستارگان و ذرات از نقطه‌ای بی‌بعد در زمان تولد کیهان ما به بیرون پرتاب می‌شوند، ومِه‌رُمب[44]، سناریویی برای پایان جهان ما زمانی که یک سیاه‌چاله عظیم ستاره‌ها و ذرات را قبل از ناپدید شدن به نقطه‌ای بی‌بعد می‌بلعد، اشاره می کند. این تقارن باعث شده است که بسیاری از کیهان شناسان پیشنهاد کنند که سیاهچاله ها در جهان ما ممکن است “سوی دیگر” بیگ بنگ جهان های دیگر باشد و در جاهای دیگر گسترش یابد. در این سناریو، زمان از بیگ بنگ شروع نشده، بلکه تا مرگِ جهانِ مادر در یک مِه‌رُمب تا تولدش از یک سیاهچاله، و غیره، به عقب ادامه می‌یابد و به طور بالقوه تا بی‌نهایت به عقب کشیده می‌شود. نه تنها این، بلکه از آنجایی که منطقه ما در کیهان پر از حدود ۱۰۰ میلیارد سیاهچاله کلان پرجرم است، اسمولین پیشنهاد می کند که هر کدام مولدِ یکی از ۱۰۰ میلیارد کیهان هستند که از جهان ما نشات گرفته اند.

مدلی که اسمولین پیشنهاد کرد، شامل نوعی فرآیند خودتکثیر جهانی است که سیاهچاله ها به عنوان سلول های تولید مثل عمل می کنند. عنصر بعدی وراثت است. اسمولین پیشنهاد می کند که هر یک از فرزندان جهان تقریبا همان ثابت های بنیادی والد خود را به ارث می برد. در اینجا «تقریبا» وجود دارد زیرا اسمولین پیشنهاد می‌کند که در فرآیندی مشابهِ جهش[45]، مقادیر این ثابت های بنیادی هنگام عبور از سیاهچاله اندکی تغییر می‌کند، بنابراین جهان‌های نوزاد کمی متفاوت از والدین خود می‌شوند .  در نهایت، او نوعی اکوسیستم کیهانی را تصور می کند که در آن جهان ها برای ماده و انرژی رقابت می‌کنند. به تدریج، در طول نسل‌های کیهان‌شناختی بسیار، چندجهانی از جهان‌ها تحت تسلط مناسب‌ترین و بارورترین جهان‌ها قرار می‌گیرند، زیرا آنها مقادیر کمیاب ثابت‌های بنیادی را در اختیار دارند که سیاهچاله‌ها را به حداکثر می‌رسانند و در نتیجه حداکثر تعداد جهان‌های نسل را ایجاد می‌کنند.

نظریه CNS اسمولین توضیح می دهد که چرا جهان ما به خوبی تنظیم شده است تا سیاهچاله های زیادی بسازد، اما دلیل ساده بودن آن را توضیح نمی دهد. من توضیح خودم را در این مورد دارم، اگرچه اسمولین خودش قانع نشده است. اول، اشاره می‌کنم که انتخاب طبیعی دارای تیغ اُکام است که ویژگی‌های زائد بیولوژیکی را از طریق اجتناب‌ناپذیریِ جهش‌ها حذف می‌کند. در حالی که بیشتر جهش‌ها بی‌خطر هستند، آنهایی که عملکردهای حیاتی را مختل می‌کنند معمولا از مخزن ژن حذف می‌شوند، زیرا افراد حامل آن‌ها نسل کمتری از خود به جای می‌گذارند. این فرآیند «انتخاب تصفیه کننده»[46]، همانطور که شناخته شده است، ژن‌های ما و عملکردهایی را که کدگذاری می‌کنند، در شکل خوبی حفظ می‌کند.

با این حال، اگر یک تابع ضروری، شاید با تغییر محیط، زائد شود، انتخاب تصفیه کننده دیگر کار نمی کند. به عنوان مثال، اجداد ما با ایستادن، بینی خود را از روی زمین بلند می کردند، بنابراین حس بویایی آنها کمتر اهمیت پیدا می کرد. این بدان معناست که جهش‌ها می‌توانند در ژن‌های جدید غیر ضروری جمع شوند، تا زمانی که عملکردهایی که آنها کدگذاری می‌کنند از بین بروند. برای ما، صدها ژن بویایی جهش‌هایی را انباشته کردند، به طوری که ما توانایی تشخیص صدها بو را که دیگر نیازی به استشمام آنها نداریم، از دست دادیم. این فرآیند اجتناب ناپذیرِ هرس جهشیِ توابع غیرضروری، نوعی تیغ تکاملی اُکام را ارائه می دهد که پیچیدگی بیولوژیکی اضافی را حذف می کند.

شاید یک فرآیند مشابه از انتخاب تصفیه کننده در انتخاب طبیعی کیهانی عمل کند تا همه چیز ساده بماند. به‌جای جهش‌های بیولوژیکی، ما تغییراتی در ثابت‌های بنیادی جهان‌ها هنگام عبور از سیاهچاله‌ها داریم. بیایید تصور کنیم که جهان ما شامل دو سیاهچاله است که پدر و مادر سرافراز دو جهان کودک هستند. هنگامی که ثابت ها (جرم ذرات، بار یک الکترون و غیره) از اولین سیاهچاله عبور می کنند، بدون تغییر می مانند. در نتیجه، جهانی بسیار شبیه جهان ما تکامل می یابد، که ما آن را جهانِ 17P می نامیم، که منعکس کننده این واقعیت است که دارای ۱۷ ذره بنیادی است. با این حال، در سیاهچاله دوم، یک تغییر (جهش) به ثابت های بنیادی، جهانی با یک ذره اضافی ایجاد می کند. این ذره هیچ نقشی در شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها، یا شکل‌گیری ستارگان یا حیات ندارد، بلکه فقط در اطراف، شاید در ابرهای بین کهکشانی، معلق است.  ذره هجدهم موجودی فراتر از ضرورت در این جهانِ 18P است.

اجازه دهید علاوه بر این فرض کنیم که ذره اضافی 18P دارای جرم متوسط و فراوانی برای ذرات بنیادی است، به طوری که حدود یک هجدهم جرم کل در آن جهان را تشکیل می دهد. این قفل شدن جرم در ابرهای بین کهکشانی ذره هجدهم، مقدار ماده/انرژی موجود برای تشکیل سیاه‌چاله را کاهش می‌دهد.  در نتیجه وجود ذره هجدهم تعداد سیاهچاله ها را یک هجدهم یا حدود ۵٪ درصد کاهش می دهد. از آنجایی که سیاه‌چاله‌ها مادر جهان‌ها هستند، جهانِ 18P حدود ۵٪ درصد کمتر از هم‌نیا خود، جهانِ 17P، فرزندان تولید می‌کند. این تفاوت در باروری در نسل های بعدی نیز ادامه خواهد داشت تا اینکه در حدود نسل بیستم، تعداد فرزندان جهانِ 18P به یک سوم فراوانی فرزندان جهانِ ساده‌تر 17P خواهد رسید. در دنیای طبیعی، جهش هایی که منجر به کاهشِ فقط ۱٪ درصدی سازواری یا توانایی زیستی[47] می‌شوند، برای راندن یک جهش‌یافته به سوی انقراض کافی هستند، بنابراین کاهش ۵ درصدیِ سازواری، احتمالا فراوانی جهان‌های ۱۸ ذره‌ای نسبت به جهان‌های ۱۷ ذره‌ایِ ساده‌ترشان را از بین می برد یا حداقل به شدت کاهش می دهد.

مشخص نیست که نوع چندجهانی که توسط نظریه اسمولین در نظر گرفته شده است متناهی است یا نامتناهی. اگر نامتناهی باشد، ساده‌ترین جهان که قادر به تشکیل سیاه‌چاله‌ها باشد، بی‌نهایت فراوان‌تر از ساده‌ترین جهان بعدی خواهد بود. اگر در عوض، موجودی کیهان ها محدود باشد، در آن صورت وضعیتی مشابه با تکامل بیولوژیکی روی زمین داریم. جهان‌ها برای منابع موجود – ماده و انرژی – رقابت خواهند کرد و ساده‌ترین آنها که جرم بیشتری را به سیاه‌چاله تبدیل می‌کنند، بیشترین نسل را خواهند داشت. برای هر دو سناریو، اگر بپرسیم که در کدام جهان به احتمال زیاد ساکن خواهیم شد، پاسخ ساده ترین خواهد بود، زیرا فراوان ترین آنهاست. هنگامی که ساکنان این کیهان‌ها به آسمان نگاه می‌کنند تا پس‌زمینه مایکروویو کیهانی خود را کشف کنند و همواری باورنکردنی آن را درک کنند، آنها نیز مانند توروک[48]،  از این‌که چگونه جهان آنها توانسته است کارهای زیادی را از یک شروع “به طرز خیره کننده ساده” انجام دهد، متحیر خواهند ماند.

ایده تیغ کیهانی یک مفهوم شگفت انگیز دیگر نیز دارد. این ایده نشان می دهد که قانون اساسی جهان، مکانیک کوانتومی یا نسبیت عام یا حتی قوانین ریاضیات نیست بلکه قانون انتخاب طبیعی است که داروین و والاس کشف کردند. همانطور که دانیل دِنِت[49] فیلسوف اصرار داشت، «این بهترین ایده ای است که هر کسی تا به حال داشته است. همچنین ممکن است ساده ترین ایده ای باشد که هر کیهانی تا به حال داشته است.

[1] Robert Woodrow Wilson

[2] Arno Allan Penzias

[3] Ear trumpet

[4] Holmdel Horn Antenna

[5] Robert H Dicke

[6] steady-state theory

[7] Dicke

[8] brown bag lunch: اشاره به یک جلسه آموزشی غیررسمی دارد که معمولا در طول ناهار انجام می شود

[9] horn antenna

[10] we’ve been scooped:   اشاره به موردی که محققی از ایده‌ی محقق دیگر استفاده کند قبل از اینکه بتواند منتشرش کند

 

[11] Neil Turok

[12] Perimeter Institute for Theoretical Physics

[13] Cosmic Background Explorer

[14] Franciscan: یک گروه از سائلان دستورهای دینی مرتبط با کلیسای کاتولیک

[15] William of Occam

[16] Occam’s Razor

[17] entities

[18] Claudius Ptolemy

[19] byzantine complexity: هر چیزی است که چنان بیش از حد و غیرضروری پیچیده باشد که فراتر از درک باشد

[20] Copernicus

[21] Aristarchus of Samos

[22] Leonardo da Vinci

[23] Principia

[24] Ludwig Boltzmann

[25] Charles Darwin

[26] Alfred Russel Wallace

[27] law of natural selection

[28] Louis Pasteur

[29] Gregor Mendel

[30] Hugo de Vries

[31] James Watson

[32] Francis Crick

[33] Bayesian inference

[34] Thomas Bayes

[35] John von Neumann

[36] Eugene Wigner

[37] The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences

[38] lepton

[39] tau particle

[40] supernova remnant

[41] cosmological natural selection

[42] Lee Smolin

[43] fine-tuning problem

[44] Big Crunch

[45] Mutation:   یک تغییر ژنتیکی که صفات زیستی برخی از افراد یک گونه را تغییر می‌دهد

[46] purifying selection

[47] fitness

[48] Turok

[49] Daniel Dennett

5/5 - (3 امتیاز)
به اشتراک بگذارید
منبع Aeon
ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

go2top