تحقیق در مورد پایان فیزیک
بخش اول
استيون ويليام هاوكينگ استاد كرسي لوكاشين
در 29 اوريل 1980 در سالن كنفرانس كوكرافت در كمبريج انگلستان جايي كه عرصه باليدن تامسون و راترفورد بود، دانشمندان و مقامات دانشگاه روي صندلي‌هاي رديف‌شده بر كف شيب‌دار سالن كه مقابل ديواري پوشيده از وايت‌برد و پرده اسلايد بود، گرد‌هم آمده بودند. اين جلسه براي وضع اولين خطابه يك پروفسور جديد كرسي لوكاشين(Lucasian) رياضي برقرار شده بود. اين پروفسور استفن ويليام هاوكينگ رياضي‌دان و فيزيك‌دان 38 ساله بود.
عنوان خطابه يك سوال بود:
آيا دورنماي پايان فيزيك نظري ديده مي‌شود؟
و هاوكينگ با اعلام اين كه پاسخ او به اين سوال مثبت است، شنوندگان را شگفت‌زده كرد! او از حضار دعوت كرد تا به او بپيوندند و با گريزي شورانگيز از ميان زمان و مكان جام‌مقدس علم را بيابند. يعني نظريه‌اي كه جهان و هر چه را كه در آن روي مي‌دهد، تبيين كند.
استفن هاوكينگ در حالي كه يكي از شاگردانش خطابه او را براي جمعيت گرد آمده قرائت مي‌كرد. روي صندلي‌چرخ‌دار نشسته بود. در يك قضاوت ظاهري به‌نظر نمي‌رسيد كه او انتخاب مناسبي براي رهبري يك كار خطير باشد. فيزيك نظري براي او گريز بزرگي از يك زندان بود. زنداني بسيار بدتر از آن‌چه در مورد آزمايشگاه‌هاي قديمي كاونديش به طعنه بيان مي‌شد. از اوايل بيست سالگي او با بيماري از كار افتادگي روزافزون كه از مرگ زودرس او خبر مي‌داد، مي‌ساخت. هاوكينگ مبتلا به اسكلروز جانبي آميوتروفيك(Amyotrophic Lateral Sclerosis) يا ALS بود و زماني كه كرسي لوكاشين رو عهده‌دار شد، ديگر توانايي راه رفتن، نوشتن، غذا خوردن، را نداشت و اگر سرش به پايين مي‌افتاد نمي‌توانست آن را بلند كند. صحبت كردن او غير مفهوم و فقط براي كساني كه وي را خوب مي‌شناختند قابل درك بود. براي خطابه لوكاشين، او با زحمت فراوان متن مورد نظر خود را قبلاْ ديكته كرده بود تا شاگردش بتواند، آن را قرائت كند. اما هاوكينگ معلول نبوده و نيست. او يك رياضي‌دان و فيزيك‌دان برجسته است و بسياري او را برجسته‌ترين فيزيك‌دان پس از انيشتين مي‌دانند. كرسي لوكاشين يك مقام آكادميك ممتاز است كه زماني سر آيزاك نيوتن عهده‌دار آن بود.
هاوكينگ ضمن مبارزه دائمي با بيماري لاعلاجش همواره در تلاش براي دستيابي به پاسخ اين سوال اصلي كيهان‌شناسي بوده است كه اين جهان از كجا آمده و به كجا مي‌رود؟ زندگي او تلاشي مستمر و پيگير در راه كشف حقايق اين جهان است. او به دنبال نظريه «همه چيز» است. نظريه جامعي كه بتواند قوانين حاكم بر جهان را در يك سري معادلات و قواعد خلاصه كند. موقعي كه نظريه نسبيت عمومي انيشتين را براي توضيح برخي ويژگي‌هاي فيزيكي سياهچالهها ناتوان مي‌بيند، به مكانيك كوانتومي متوسل مي‌شود. سعي مي‌كند اين دو را در هم آميزد. فرضيه‌اي مطرح مي‌كند. فرضيه‌اش را مورد سوال قرار مي‌دهد. در راه كشف حقيقت به سوال‌هايي برمي‌خورد. فضاي خالي، خالي نيست! سياهچالهها سياه نيستند! آغازها مي‌توانند پايان‌ها باشند و …. حقيقت بسيار پيچيده و گريزان است. آيا هاوكينگ و دانشمندان ديگر روزي به نظريه همه چيز دست خواهند يافت؟
دانشمندان زيادي در اين زمينه تلاش مي‌كنند. برخي حداقل به اندازه هاوكينگ شهرت دارند. اما چيزي كه زندگي هاوكينگ را متمايز مي‌كند، اميد است. 39 سال از از زماني كه پزشكان براي هاوكينگ عمري دو يا سه ساله در حالي كه تكه‌گوشتي بيشتر نخواهد بود پيش‌بيني كرده بودند، مي‌گذرد. او هنوز با بيماريي كه تمام عضلات او را از كار انداخته است، مبارزه مي‌كند و كماكان به حيات پربار خود ادامه مي‌دهد. پيام او به ديگران همواره اين بوده است كه به بيماري‌اش نينديشند.
بخش دوم
قواعدي پشت قواعد ديگر
هر ماده‌اي كه بينديشيم در جهان وجود دارد(مردم، هوا، يخ، ستارگان، گازها، ميكروب‌ها، صفحه مانيتور شما) از اجزاء ساختاري بسيار ريزي به‌نام اتم تشكيل شده اند. مي‌دانيم كه اتم‌ها بنوبه خودشان از موجودات كوچكتري به نام ذرات و يك فضاي خالي بسيار بزرگ(در مقايسه با ابعاد اين ذرات) ساخته شده‌اند. همچنين مي‌دانيم كه برخي از ذرات خود از ذرات ريزتري تشكيل شده‌اند.
ذرات مادي رو كه همگي مي‌شناسيم. پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته اتم و الكترون‌ها كه به دور هسته مي‌چرخند. ذرات مادي اتم رو به‌نام كلي فرميونها مي‌شناسيم.
فرميونها يك سيستم پيام‌رساني دارند كه بين آن ذرات رد و بدل شده و به راه‌هاي معيني موجب ايجاد تاثير و در نتيجه تغييراتي در آنها مي‌شود. سيستم پيام‌رساني انسان‌ها را در نظر بگيريد. كبوتر نامه‌بر، پست، تلفن و فكس سرويس‌هاي اين سيستم مي‌تانند ناميده شوند. اما همه انسان‌ها از هر 4 سرويس فوق براي رد و بدل كردن پيام بين همديگر استفاده نمي‌كنند.
در مورد ذرات مادي هم سيستم پيام‌رساني وجود دارد كه سرويس‌هاي چهارگانه‌اي دارد. اين سرويس‌ها را نيرو مي‌ناميم. ذراتي وجود دارد كه اين پيام‌ها را بين فرميونها و در برخي موارد حتي بين خود رد و بدل مي‌كنند. اين ذرات پيام‌رسان به‌طور مشخص بوزونBoson ناميده مي‌شوند.
پس هر ذره‌اي كه در جهان وجود دارد يا فرميون هست يا بوزون.
گفتيم كه سرويس‌هاي پيام‌رسان 4گانه نيرو ناميده مي‌شوند. يكي از اين نيروها گرانش هست. نيروي گرانش را كه ما را روي زمين نگه مي‌دارد، مي‌توانيم مثل پيامي در نظر بگيريم. حامل اين پيام نوعي بوزون هست كه گراويتون ناميده مي‌شود. گراويتون‌ها حامل پيامي بين ذرات اتم‌هاي بدن ما و ذرات اتم‌هاي زمين هستند و به ذرات مذكور مي‌گويند كه به‌هم نزديك شوند.
نيروي دوم يا نيروي الكترومغناطيس پيام‌هايي هست كه به‌وسيله بوزون‌هايي به‌نام فوتون بين پروتون‌هاي درون هسته يك اتم و الكترون‌هاي نزديك به آن، يا بين الكترون‌ها رد و بدل مي‌شوند. اين پيام‌ها موجب مي‌شوند كه الكترون‌ها دور هسته گردش كنند. در مقياس‌هاي بزرگ‌تر از اتم فوتونها خودشان را بصورت نور نشان مي‌دهند. سومين سرويس پيام‌رسان نيروي قوي است كه موجب مي‌شود هسته اتم يكپارچگي خود را حفظ كند و چهارمين سرويس نيروي ضعيف است كه موجب راديواكتيويته مي‌شود.
فعاليت اين 4 نيرو باعث رد و بدل شدن پيام بين كليه فرميون‌هاي جهان و برهمكنش بين آنها مي‌شود. بدون اين 4 نيرو هر فرميون اگر هم وجود داشته باشد در جدايي به‌سر مي‌برد، بدون اين كه بتواند با آنها مرتبط شود و بر آنها تاثير بگذارد. بزبان ساده‌تر:
اگر چيزي بوسيله اين چهار نيرو روي ندهد، اتفاقي نخواهد افتاد.
درك كامل اين چهار نيرو به ما امكان مي‌دهد تا اصولي را كه مبناي همه رويدادهاي جهان هست، درك كنيم.
بسياري از كارهاي فيزيك‌دانان قرن بيستم براي آگاهي بيشتر از طرز عمل اين جهار نيروي طبيعي و ارتباط بين آنها انجام شد. در سيستم پيام‌رساني انسان‌ها، ممكن هست به اين موضوع واقف بشيم كه تلفن و فكس دو سرويس جداگانه نيستند. بلكه هر دو اجزاي يك سيستم واحدند كه به دو طريق متفاوت جلوه‌گر مي‌شوند. آگاهي از اين واقعيت موجب يگانگي دو سيستم پيام‌رساني خواهد شد. به طريق مشابهي فيزيك‌دان‌ها تا حدودي با موفقيت سعي كردند نوعي يگانگي بين نيروها رو استنباط كنند. آنها اميدوار بودند نظريه‌اي بيابند كه در غايت امر هر چهار نيرو را بوسيله يك ابرنيرو توجيه كند. نيرويي كه خودش را به‌گونه‌هاي مختلف نشان مي‌دهد و نيز موجب يگانگي فرميونها و بوزون‌ها در يك خانواده مي‌شود. فيزيك‌دان‌ها اين نظريه را نظريه يگانگي نام دادند. اين نظريه بايد دنيا را توجيه كند. يعني نظريه همه چيز بايد يك قدم پيش‌تر برود و به اين سوال پاسخ بده: دنيا در لحظه آغاز قبل از اين كه زماني بگذرد، چگونه بوده است؟
فيزيك‌دان‌ها همين سوال را بزبان خودشان با اين عبارت بيان مي‌كنند كه: شرايط اوليه يا شرايط مرزي در آغاز جهان چه بوده است؟
درك كامل ابرنيرو ممكن هست كه درك شرايط مرزي را هم براي ما امكان‌پذير كند. از طرف ديگر ممكن است كه ضروري باشد كه ما شرايط مرزي را بدانيم تا بتوانيم ابرنيرو را بفهميم. اين
تحقیق در مورد پایان فیزیک