سمسون

گروهی از پژوهشگران در مقاله‌ای تازه راه حلهایی را برای آزمایش «اصل آنتروپیک»، یا این ایده که «آیا جهان برای وجود حیات تنظیم شده»، اراعه کرده‌اند. در کمال شگفتی، امکان پذیر طی زمان زمان زیاد کوتاهی به جواب این سوال قدیمی دست یابیم.

یکی از مشکلات حاضر در دنیای فیزیک ( یقیناً نه برای طرفداران حیات) این است که جهان انگارً برای پیدایش و شکوفایی حیات، حداقل از نوعی که روی زمین می‌شناسیم، به‌صورت دقیق تنظیم شده است.

اگر گرانش به‌طور قابل توجهی ضعیف‌تر از آنچه است، می بود (هرچند درحال حاضر نیز زیاد ضعیف است)، ستاره‌ها و سیارات راه اندازی نمی‌شدند. یا اگر نیروی الکترومغناطیس مقداری نیرومندتر می بود، ستاره‌ها سردتر بودند و منفجر نمی‌شدند تا عناصر سنگین‌تر موردنیاز برای وجود حیات را تشکیل کنند. مثال‌های بی‌شمار فرد دیگر نیز وجود دارد؛ حتی با مقداری دست‌کاری در مقادیر فیزیک، زندگی آن‌طور که ما در این جهان می‌شناسیم به‌وجود نمی‌آمد.

«پل دیویس»، فیزیکدان انگلیسی درمورد‌ی این مشکل می‌گوید: «این کلیشه که حیات بر لبه‌ی تیغ اعتدال دارد، دست کم‌گرفتن وحشتناکی است. هیچ تیغی در جهان نمی‌تواند لبه‌ای به این ظرافت داشته باشد.»

طبیعتاً دانشمندان و فیلسوفان تلاش کرده‌اند تا از طریق راه حلهای گوناگون با این مشکل مقابله کنند. شما می‌توانید استدلال کنید که جهان واقعاً برای حیات تنظیم دقیق نشده است. احتمالا اگر ثابت‌ها متفاوت بودند، نوع فرد دیگر از حیات (از طریق فرآیندهای متفاوت) پدید می‌آمد تا بپرسد چرا به‌نظر می‌رسد که جهان برای وجود آن زیاد دقیق تنظیم شده است.

یکی از دلایلها این است که پرسیدن این سوال که «چرا جهان برای ما زیاد دقیق تنظیم شده است؟» نوعی «سوگیری بازماندگی» یا «تاثییر انتخاب ناظر» است که بعضی اوقات اوقات اصل آنتروپیک (انسان‌نگر) نامیده می‌بشود.

«آندرس ساندبرگ» از موسسه مطالعات آینده می‌نویسد: «فکر کنید تکامل حیات و هوش به مجموعه‌ای از تصادفات زیاد دور از انتظار نیاز دارد: سیاراتی در فاصله مناسب از یک ستاره بسیار‌ی پایدار در منطقه حیات کهکشانی، با یک ماه پایدارساز و یک مشتری منحرف‌کننده‌ی دنباله‌دارها، تنوع شیمیایی مناسب، تصادف شیمیایی کم‌نظیری که سلول‌ها را تشکیل می‌کند، یک لیست طویل از مرحله های تکاملی با گمان کم که به ظهور طوری به‌شدت همه‌فن حریف منجر می‌بشود و سپس آن گونه دراثر شرایط محیطی ناچار می‌بشود به یک گونه هوشمند خاص تبدیل بشود. با این‌حال، هر گونه‌ی حیات هوشمند در جهان این تصادفات را پشت سر خواهد گذاشت. برعکس، دانستن این که ما وجود داریم به ما نمی‌گوید که آیا هوش رایج است یا خیر.»

به‌طور خلاصه، هر ناظری خود را در جهانی می‌یابد که به‌نظر می‌رسد کاملاً برای او مناسب است. اگر شرایط درست نبوده است، زنده نبودند. آنها زنده می باشند، به این علت شرایط باید برای حیات مناسب بوده باشد. گسترش این ایده نظر می‌کند که ما به سادگی در یک چندجهانی هستیم که مقادیر ممکن بسیاری برای ثابت‌های گوناگون دارد و در بخشی از آن هستیم که زندگی در آن مقدور است.

یکی از فرضیه‌ها برای ماده تاریک، ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف (WIMPs) می بود. این ایده مورد دقت قرار گرفت؛ چون توسط ابرتقارن پیش‌بینی شده می بود و انتظار می‌رفت که به وفور تشکیل بشود تا بتواند مشاهدات اغاز جهان را توضیح دهد. به این علت، وجود آن‌ها به اصل آنتروپیک نیاز ندارد تا توضیح دهد که چرا اینجا هستیم.

بااین‌حال، ما WIMP-‌ها را در انرژی‌های پیش‌بینی‌شده اشکار نکرده‌ایم و فیزیکدانان به طور فزاینده‌ای به «اکسیون‌ها» و اکسیون‌های WIMP به گفتن توضیح جانشین روی آورده‌اند. اگر اکسیون‌ها ماده تاریک را راه اندازی دهند، پیش‌بینی می‌بشود که در طول «تورم کیهانی» در اغاز جهان و در جرم‌های خاصی تشکیل شده باشند. اگر ماده تاریک اکسیونی یافت بشود، یا نشانه‌هایی از آن از طریق جستجوهای آینده مشاهده بشود، می‌توانیم آن را به‌گفتن آزمایشی برای اصل آنتروپیک در نظر بگیریم.

«نمانجا کالوپر»، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا، در بیانیه‌ای گفت: «مسئله این است که وجود تورم کیهانی و اکسیون‌های فوق سبک با جرم ۱۰-۱۹ eV و کمتر، دلالت بر این دارد که ماده تاریک باید یک اکسیون باشد؛ برای شرایط اولیه معمولی، ما درنهایت با مقدار زیاد بسیاری ماده تاریک روبه رو می‌شویم و به شدت به اصل آنتروپیک برای محدودکردن آن نیاز داریم. برای این که فهمید شویم اکسیون، ماده تاریک نیست، استنباط می کنیم که شرایط اولیه نه تنها دور از انتظار می بود (که می‌تواند به‌طور آنتروپیک اصلاح بشود) بلکه در قلمرو استدلال آنتروپیک نیز نمی‌گنجد.»

هرچند به‌نظر می‌رسد یافتن ماده تاریک احتمالی زیاد ضعیف است، فضاپیمایی به نام «لایت‌برد» (مخفف ماهواره‌ی مخصوص مطالعات قطبش حالت بی) که قرار است در سال ۲۰۳۲ توسط ژاپن پرتاب بشود، می‌تواند شواهدی به سود یا علیه اصل آنتروپیک اراعه دهد.

کالوپر گفت: «امکان پذیر ماهواره لایت‌برد، امواج گرانشی اولیه‌ی نزدیک به محدوده‌های جاری را کشف کند که با تورم کیهانی مطابقت دارد. اکثر کیهان‌شناسان حس می‌کنند که این کار تورم در مقیاس بالا را قبول می‌کند.»

کالوپر در ادامه گفت: «امکان پذیر نشانه‌هایی از اکسیون‌های فوق سبک را نیز با بازدید سیاه‌چاله‌های عظیم در جهان کشف کنیم. اکسیون‌ها بر نسبت اسپین به جرم سیاه‌چاله‌ها تأثیر می‌گذارند و این امکان پذیر قابل مشاهده باشد. درنهایت، امکان پذیر جست‌وجوهای آینده برای ماده تاریک کشف کنند که ماده تاریک در درجه اول از اکسیون‌های فوق سبک راه اندازی نشده است. در این صورت، نتیجه خواهیم گرفت که اصل آنتروپیک ناکامی خورده است.»

مطالعه‌ی پژوهشگران به‌صورت پیش‌انتشار کردن در پایگاه داده آرکایو حاضر است و برای انتشار کردن در مجله کیهان‌شناسی و اخترفیزیک ذره‌ای پذیرفته است.