جهان هستی چگونه برپاست؟
ما به جایی رسیده‌ایم كه كه بدون حل كردن برخی از مشكلات و مسایل فیزیك، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیكی، اطلاعات بیشتری كسب كنیم. برای درك مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله‌های فضایی یا امكان سفر در زمان، نیاز داریم كه بدانیم جهان هستی چگونه ادامه‌ی حیات می‌دهد.
هم‌اكنون یك ایده‌ی خوب در ذهن ما هست كه می‌تواند منتج به كشف حقیقت و بنیاد هستی شود. علم فیزیك در قرن بیستم بر پایه‌ی انقلابهای دوگانه‌ی مكانیك كوانتومی (تئوری ماهیت جسم) و نظریه‌ی معروف اینشتین در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبیت، بنا شده است. اما وقتی شما به دو تعریف نهایی از واقعیت دست پیدا می‌كنید زمانی كه تنها یك واقعیت را موجود می‌بینید، این راضی‌كننده نیست.
تلاش برای یگانه‌سازی این دو تئوری، موانع تكنیكی فنی و مفهومی وحشتناكی را بر سر راه بهترین نظریه‌پردازان فیزیك در طول دهه‌های گذشته قرار داده و آنان را به چالش كشیده است. برای مثال از آنجایی كه جاذبه، خودش را به عنوان یك عامل ایجاد انحراف در فضای چهاربعدی زمان-مكان معرفی می‌كند، پذیرش نظریه‌ی كوانتومی در مورد جاذبه ایجاد مشكل می‌كند. از یك جهت، این به معنای پذیرش شك و تردید هایزن‌برگ در مورد فرضیات موجود راجع به زمان – مكان به شكل فی‌نفسه است كه قطعاً مشكل‌ساز خواهد بود.
اما ممكن است این تردیدها، یك معنای دیگر هم داشته باشند و آن به معنای وجود یك مشكل در رابطه با گرایش و رویكرد ما نسبت به قضیه است. شاید ما نباید مفهوم جاذبه را به تنهایی بررسی كنیم. اكثر تلاشهایی كه برای یكسان‌سازی نظریات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به این گشتند كه تعریف كیفیت و كمیت جاذبه، وارد یك بحث و میدان جدید شود كه به ناچار همه‌ی نیروهای طبیعت مانند همه‌ی اجزای زیراتمی را به یك چارچوب تئوریك محدود می‌كند. این ایده‌یی است كه برخی از فیزیكدانها آن را "تئوری همه‌چیز" می‌خوانند.
نظریه‌ی جدیدی كه در حال حاضر مطرح می‌شود، نظریه‌ی "فرا-رشته‌یی" است كه به وجود حلقه‌های كوچك و ریز رشته‌یی اتمی به عنوان سازنده‌ی همه‌ی مواد حكم می‌دهد. فرضیه‌ی دیگری كه وجود دارد و به تئوری ام مشهور است هنوز كمی پیچیده و مبهم به نظر می‌رسد و می‌تواند به عنوان لایه‌یی كه در ابعاد وسیعتر فضایی حركت دارد، تصویر شد. اما مرحله و روند پیشرفت در این نظریه‌ها در بهترین حالت، اینگونه جمع‌بندی می‌شود كه هیچ كس دقیقاً به یاد نمی‌آورد وجود حرف "M" در نظریه‌ی ام، دقیقاً به چه دلیلی است و چه واژه‌یی را تداعی می‌كند. راه درازی در پیش است...
۲) آیا "ضدجاذبه"ی اینشتین واقعاً یك اشتباه بود؟
اینشتین، ضدجاذبه را بزرگترین اشتباه خود می‌شمارد. اما به نظر می‌رسد كه او با اضافه كردن یك نظریه‌ی ضدجاذبه به فرضیه‌ی نسبیت خود كه آن را شرط فلسفه‌ی انتظام گیتی می‌خوانند، كار درستی انجام داده است.
این شرط اضافه در فرضیه‌ی نسبیت، به فضا یك خاصیت تدافعی نسبت می‌دهد به این معنا كه فضا خودش را دفع می‌كند، گسترده‌تر می‌شود و هرچه سریعتر این روند افزایش گستردگی ادامه می‌یابد. اینشتین این عامل به ظاهر بی‌ارزش را اضافه كرد چرا كه تصور می‌شد جهان هستی ثابت است و بی‌حركت. در نتیجه نیاز بود تا نیرویی وجود داشته باشد و قدرت كشش جاذبه‌یی زمین را بالانس و دچار تعادل كند كه مواد موجود بر روی زمین، كوچك و كوچكتر نشوند.
اما در دهه‌ی ۱۹۲۰، ادوین هابل كشف كرد كه جهان هستی خود به خود در حال گسترش و افزایش است. در نتیجه اینشتین نیز نظریه‌ی "تعادل انتظامی گیتی" را به دلیل ترس، پس گرفت!
اما به نظر می‌رسد این ایده نباید محو شود. نظریه‌ی كوانتومی میدانها، ثابت می‌كند كه حتی فضاهای خالی نیز با انرژی زیاد در حال طغیان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثیر جاذبه‌یی g=۱۰ كه نظریه‌ی ضدجاذبه‌ی اینشتین را توصیف می‌كند. این نظریه در مورد قدرت دافعه (كه در مقابل جاذبه مطرح می‌شود) مقداری گنگ و مبهم است اما به آن یك ارزش تخمینی می‌دهد.
تقریباً 10 سال پیش، فضانوردان متوجه شدند كه سرعت گسترش ابعاد جهان هستی در حال افزایش است و در نتیجه نظریات آزمایش خود در مورد نیروی ضدجاذبه را مطرح كردند. در عین ناباوری و سرگردانی فیزیكدانها هم این فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نیرو دانستند كه ۱۰ بار از مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی قبلی كوچكتر است.
این نتیجه، بسیار گمراه‌كننده و عجیب است. اگر تعادل برقرار شده میان جاذبه و دافعه، مقداری برابر با صفر بود، در نتیجه یكی از قوانین عمیق و مهم طبیعی در موردش صدق می‌كرد اما یك عدد غیرصفر كه تازه با تئوری ابتدایی نیز غیرقابل مقایسه شناخته شده را نمی‌شود تعبیر كرد.
برای وخیم‌تر كردن شرایط، كیهان‌شناسان به ایده‌یی علاقه‌مند شدند كه نیروی دافعه‌ی بسیار قوی و بزرگی در اولین مرحله‌ی تفكیك پس از انفجار بزرگ یا Big Bang را مطرح می‌كند چرا كه این نظریه، سناریوی جذاب و محبوب مربوط به زمین غیرمسطح و در حال افزایش حجم را تایید می‌كند. با توجه به این تئوری، جهان هستی پس از تولد و شكل‌گیری، با سرعتی غیرقابل باور توسط یك عامل قدرتمند و عظیم، تغییر حجم داد و این نیرو را قدرت ضدجاذبه یا دافعه ایجاد نمود.
در نتیجه اگر بخواهیم دلیل و برهانی بر این افزایش حجم سریع و روزافزون بیابیم، به نظریه‌یی نیاز داریم كه توضیح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسیار قوی و شدید بود، سپس با شتاب و سرعت كاهش مقدار پیدا كرد و سپس به مقداری در حوالی صفر رسید. به عبارت دیگر، ما می‌خواهیم بدانیم كه چرا نیروی ضدجاذبه، تقریباً در اولین فازهای شكل‌گیری جهان هستی حذف و محو شد اما به طور كلی از بین نرفت؟
یك احتمال این است كه نیرو بر اثر گذشت زمان، محو می‌شود. احتمال دیگر می‌تواند این باشد كه نیرو در فضا تغییر می‌كند و در نتیجه ممكن است از ورای دوربین تلسكوپهای ما، همه چیز بسیار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اینگونه است، در نتیجه هر جسمی در آن منطقه، با سرعت در كهكشانها و ستاره‌های دیگر پخش و متلاشی می‌شد و در نتیجه اصلاً هیچ ناظری نمی‌توانست حضور داشته باشد تا نیرو را اندازه بگیرد.
آنچه كه ما نیاز داریم، یك تئوری است كه قدرت نیروی دافعه یا ضدجاذبه را به اندازه‌ی بخشی از قدرت همه‌ی نیروهای موجود در طبیعت برای ما تعریف كند. متاسفانه به نظر نمی‌رسد كه تئوریهای موجود مثل تئوری فرارشته‌یی یا تئوری "ام"، این میزان خاص را مشخص كنند و مقدار كمی كه باقی می‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآمیز خواهد بود. در نتیجه باید دوباره به سوال یك رجوع كنیم!
۳) چرا ما در سه بعد زندگی می‌كنیم؟
آیا اینكه زمین ما سه بعد دارد، اتفاقی است یا باید برایش دنبال یك تعبیر عمیقتر گشت؟ بعضی از تئوریسین‌ها معتقدند كه فضای به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقی از سه بعد تشكیل گشت و ممكن است قسمتهای دیگری از جهان هستی وجود داشته باشند كه ابعادشان متفاوت باشد.
مثلاً هیچ دلیل منطقی نمی‌توان یافت برای پاسخ به این سوال كه چرا مثلاً جهان هستی فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پیش، ادوین آبوت اثری به نام "زمین مسطح" نوشت كه در آن جهانی دوبعدی را تصویر كرد. جهانی كه در آن اجسام و موجودات حیات خود را تنها بر روی "سطح" ادامه می‌دادند. اما فیزیك جهان دوبعدی با فیزیك جهان ما بسیار متفاوت خواهد بود. برای مثال در فضای دو بعدی، امواج به شفافیت انتشار در فضای سه بعدی، پخش نمی‌شوند و باعث ایجاد انواع مشكلات در سیگنال‌رسانی و انتقال اطلاعات می‌گردند. و نیز از آنجایی كه زندگی آگاهانه، به فرآیند انتقال درست و صحیح اطلاعات بستگی دارد، در نتیجه این تفاوتها كافی خواهند بود برای اینكه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقی ناشناخته محدود نگاه دارند.
تصور كردن فراتر از سه بعد نیز مشكلات مختلفی به همراه خواهد داشت. در چنین حالتی، سیستمهای نجومی و سیاره‌یی غیرممكن می‌شوند چرا كه عكس قانون جاذبه یعنی قانون قدرتهای افزایشی به وجود خواهد آمد. در نتیجه به نظر می‌رسد كه جهان سه بعدی تنها جهانی است كه وجود دارد و فیزیكدانها می‌توانند درباره‌اش بنویسند. اما نكات ریزی وجود دارد كه باعث می‌شود این فرضیه با شك و تردید همراه باشد.
شاید فضا سه بعدی نیست و تنها اینگونه برای ما نشان داده می‌شود. شاید فضا ۹ یا ۱۰ بعد دارد و حتی ابعاد بیشتر! برخی از تئوریهایی كه قصد یكپارچه‌سازی نیروهای طبیعت را دارند مانند فرضیه‌ی فرا-رشته‌یی، امكان وجود تعداد ابعاد بیشتری نسبت به آنچه كه ما می‌بینیم را رد نمی‌كنند.
دلیلشان نیز این است كه بسیاری از معادلاتی كه برای توصیف وضعیت موجود به كار می‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بیشتر ابعاد، نتایج بهتری می‌دهند! در نتیجه نمی‌توان آن را كاملاً بی‌معنی دانست. ابعاد اضافی فضا، سابقه‌ی حل بسیاری از مشكلات و مسایل حل‌ناشدنی فیزیك را دارند. برای مثال اینشتین برای توصیف كردن جاذبه، به یك بعد اضافی نیاز داشت و آن، زمان بود. و تئودور كالوتزا نیز یك بعد به سه بعد اثبات شده اضافه كرد چرا كه می‌خواست نظریات جاذبه را با فرضیات ماكس‌ول در مورد الكترومغناطیس، همگون سازد.
مطمئناً ما نمی‌توانیم بعد چهارم را ببینیم اما این هم احتمالاً یك دلیل دارد. این بعدهای اضافه، می‌توانند بسیار كوچك و فشرده شوند. یك لوله‌ی پلیمری آب را از دور در نظر بگیرید. مانند یك خط دراز و معوج به نظر می‌رسد. از یك بعد نزدیكتر آن را نگاه كنید. به شكل تیوب یا لوله دیده می‌شود. اما آنچه كه در حقیقت این لوله را می‌سازد، یك سطح دایره‌یی شكل كوچك است كه دور محیط لوله چرخیده است. به طور مشابه، بعد چهارم نیز می‌تواند چنین لوله‌یی باشد كه دور فضای سه‌بعدی می‌چرخد اما آنقدر كوچك است كه دیده نمی‌شود.
در نتیجه تصور كردن ابعاد بسیار زیادتری كه اینگونه در فضا پنهان شده‌اند، به راحتی ممكن است. اما متاسفانه نظریه‌ی فرا-رشته‌یی هنوز دقیقاً سه بعد گشوده‌شده را تایید نمی‌كند در نتیجه برای تصور ما نسبت به جهان هستی هم تعریف درستی نمی‌توان ارایه داد.
اما برای تصور كردن یك بعد جدید، راههای دیگری هم هست. فرض كنید نیروهای فیزیكی بتوانند نور و جسم را به یك صفحه‌ی سه‌بعدی مسطح یا ورقی‌شكل تقلیل دهند و محدود كنند در حالی كه به برخی پدیده‌های دیگر فیزیكی اجازه می‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساكن شدن سطوح دو بعدی به جای اجسام سه‌بعدی در فضاهای مشخص باعث می‌شود تا هر جسم و پدیده‌یی به شكل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما یك توپ كره‌یی شكل را به صورت دایره ببینیم! به طریق مشابه، ممكن است ادعا شود كه ما در حال حاضر تنها تصویری سه بعدی از اجسام و مفاهیمی را می‌بینیم كه در واقع چهاربعدی هستند.
اما فضای "سه لایه‌یی" ما می‌تواند تنها در چهار بعد نیز محدود نشود. لایه‌های قابل كشف دیگری نیز می‌توانند وجود داشته باشند كه در فضای چهاربعدی حضور دارند. اثبات این فرضیه، انجام آزمایشهایی تازه را می‌طلبد كه وجود بعد چهارم را نیز به ما نشان دهد. اما این نظریه وجود دارد كه برخورد لایه‌های چندبعدی در مقیاسهای این‌چنینی می‌تواند به تكرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتیجه حضور ما بر روی كره‌ی زمین شاید اصلاً موید همین مطلب باشد كه فضا واقعاً سه‌بعدی نیست!
۴) آیا سفر در زمان امكانپذیر است؟
شاید سوال یك نیز بازگویی همین سوال باشد. ماهیت جسم و جاذبه‌ی كوانتومی را فراموش كنید. شاید این سوال را هر كسی دوست دارد كه پاسخ دهد. سفر در زمان به یك موضوع علمی – تخیلی مورد علاقه و جذاب برای مردم تبدیل شد پس از اینكه اچ.جی. ولز، رمان نوگرایانه و جالب خود با نام "ماشین زمان" را نوشت. اما هرآنچه كه اینجا مطرح شده، لزوماً علمی – تخیلی نیست. برای مثال سفر در زمان به سوی آینده، یك واقعیت علمی پذیرفته شده است. تئوری نسبیت اینشتین تایید می‌كند كه یك جسم ناظر و مشاهده‌گر در برابر زمین، می‌تواند به سمت آینده‌ی زمین جهش كند. این تاثیر را ساعتهای اتمی ثابت كرده‌اند.
اما اینگونه درگیر شدن با تار و پودهای زمان، به سرعتی مشابه سرعت نور نیاز دارد كه شاید در تئوری قابل اثبات و ممكن باشد اما به یك شاهكار بزرگ مهندسی نیاز دارد، حتی اگر به بودجه و هزینه‌هایش فكر نكنیم. اما سفر در زمان به سمت عقب، مشكلات بزرگتری خواهد داشت. نسبیت، این فرضیه را تایید نمی‌كند كه یك جسم ناظر بتواند در دو بعد زمان-مكان سفر كند و به عقب هم برگردد. اما در همه‌ی داستانها و سناریوها، چنین شرایط خارق‌العاده‌یی نیز در نظر گرفته شده است.
یكی از راههای سفر به عقب در زمان، استفاده از یك "لانه‌ی مار" فضایی خواهد بود. تئوریسین‌ها معتقدند چنین تونل یا دروازه‌ی ستاره‌یی كه دو نقطه را در ابعاد زمان – مكان به یكدیگر متصل كند، وجود دارد. اگر یكی‌شان را پیدا كنید و داخلش بپرید، چند لحظه‌ی بعد از نقطه‌یی دیگر در جهان هستی سردر خواهید آورد. آنها معتقدند اگر چنین چاله‌یی وجود داشته باشد، می‌توان آن را با ماشین زمان نیز مطابق و هماهنگ كرد. می‌توانید از طریق آن سفر كنید و نه تنها از یك مكان دیگر سر دربیاورید، كه وارد یك زمان دیگر نیز بشوید. این "زمان" می‌تواند در گذشته یا آینده باشد.
اگر امكان سفر به گذشته وجود داشته باشد، انواع پارادوكس‌ها و تضادها نیز اتفاق خواهند افتاد. مانند معمای یك مسافر زمان كه به سالهای گذشته می‌رود و مادرش را وقتی یك كودك است، به قتل می‌رساند. از این تضادها می‌توان گریخت اگر اصرار بورزیم و بدانیم كه هیچ چیز نمی‌تواند قانون علت و معلول و كنش و واكنش را از بین ببرد. اما سفری دوطرفه در مسیر زمان، هنوز پیچیده و غیرقابل هضم است.
برای بسیاری از فیزیكدانها، این مساله بسیار غیرعقلانی است. استفان هاوكینگز نظریه‌ی "تخمین محافظت از تسلسل وقایع" را مطرح می‌كند و معتقد است كه یك نیرو یا عامل خاص باعث می‌شود تا اجسام فیزیكی یا نیروها نتوانند به گذشته برگردند. این مساله شاید به دلیل موانع و سدهای فیزیكی اساسی بر سر راه ساخت ماشین زمان اتفاق می‌افتد. برای مثال انرژی خلاء كوانتومی در صورتی كه هیچ محدودیتی برای ورود به حفره‌های ماری فضا نداشته باشد، طغیان خواهند كرد و دفع خواهند شد.
این مساله همچنان لاینحل باقی مانده اما موضوعی است كه بسیاری از مردم، وقت و تلاش خود را صرف آن می‌كنند. همانطور كه هاوكینگز اشاره كرده، صرف هزینه برای تحقیق در مورد سفر به زمان بسیار سخت است. در نتیجه به نظر می‌رسد برهان یا تكذیبیه‌یی برای حل این مساله، خود به مشكلات عمومی دیگر منجر شود. مانند طرح یك نظریه‌ی رام‌شدنی و قابل دسترسی در مورد جاذبه‌ی كوانتومی.
۵) آیا ما در یك صافی كهكشانی زندگی می‌كنیم؟
سیاهچاله‌های آشنای كهكشانی همچنان می‌توانند باعث ایجاد بهت و حیرت برای فیزیكدانهای تئوریست شوند. یك سیاهچاله‌ی فضایی می‌تواند زمانی كه یك ستاره‌ی بزرگ آتش می‌گیرد و محو می‌شود، تشكیل گردد. هسته‌ی آن بر اثر جاذبه‌ی درونی فراوان، به دو نیم تقسیم می‌شود. اگر جسم به لحاظ شكلی، كروی باشد، آنگاه همه‌ی مواد تجزیه‌شده از ریشه با نسبتهای مساوی به سمت مركز هندسی هسته، ریزش می‌كنند در نتیجه مقدار میدان چگالنده و میدان جاذبه به بی‌نهایت میل خواهد كرد. تا زمانی كه جاذبه، خود را به عنوان تاروپودی از هندسه‌ی مكان – زمان معرفی می‌كند، میزان خمیدگی و پیچش این دو بعد یعنی زمان و مكان، به بی‌نهایت میل خواهد كرد و برای زمان – مكان یا هر دوی آنها، یك خط مرز و محدوده خواهد ساخت. ریاضیدانها، این پدیده را تكین یا فردیت می‌نامند.
هیچ كس نمی‌داند كه از این فردیتها، چه چیزی حاصل می‌شود. آیا فضا-زمان، همانجا به پایان خواهد رسید یا این فردیتها به از كارافتادگی نظریات ما منجر می‌شوند؟ اگر زمان – مكان مرز و حدودی داشته باشد، آنگاه پیش‌بینی كردن حاصل آن نیز غیرممكن خواهد بود. از آنجایی كه پیش بینی و فلسفه‌ی جبر و تقدیر، پایه‌ی همه‌ی تصاویر علمی و منطقی از جهان حاضر را تشكیل می‌دهد، فردیتها می‌توانند پا را از مرزهایی فراتر بگذارند كه علم نمی‌تواند.
وقتی یك سیاهچاله‌ی فضایی، حاصل یك تفرد را در بربگیرد، آن دیگر پوشیده و مستور می‌شود و دیگر تهدیدآمیز نیست. در ۱۹۶۷، راجر پنروز، فرضیه‌ی "سانسور فضایی" را مطرح كرد. در این فرضیه، اعتقاد بر این بود كه همه‌ی تفردهای ایجادشده بر اساس كاهش جاذبه، قاعدتاً توسط سیاهچاله‌های فضایی پوشیده می‌شوند و در نتیجه برای ما غیرقابل مشاهده هستند. راه چاره نیز غیرقابل دسترسی بود یعنی وجود تفردهای ناپوشیده كه می‌توانند باعث اتفاقاتی بدون توجیه و دلیل منطقی و عقلانی شوند.
سپس چند سال بعد، استفان هاوكینگز، یك پیچیدگی دیگر در مورد این مساله را نیز مطرح كرد. او متوجه شد كه سیاهچاله‌ها، امواج گرمایی از خود منتشر می‌كنند و به آرامی تجزیه می‌شوند. تئوریسین‌های فیزیكی، آنچه كه ممكن بود در پایان اتفاق بیفتد را اینگونه تصور كردند: آیا این تبخیر و تبدیل در نهایت، تفردهای موجود در دل سیاهچاله‌ها را نمایان و بی‌پرده خواهد كرد؟
این مساله در مباحث مربوط به تئوری اطلاعات نیز به شكلی دیگر مطرح شد. وقتی ستاره‌یی از یك سیاهچاله برمی‌خیزد، محتوای اطلاعات جزیی ستاره (مانند تعداد اجزا و ذره‌هایی كه از آن تشكیل شده است و از هر نوع ذره و قسمت، چند تكه عضو در ستاره به كار رفته) برای یك ناظر بیرونی، غیرقابل مشاهده خواهد بود.
در نتیجه زمانی كه یك سیاهچاله‌ی فضایی از بین می‌رود، آیا اطلاعات بر اثر نوعی از تابش كه هاوكینگز مطرح كرد، دوباره برمی‌گردند؟ این سیاهچاله‌ها به نظر می‌رسد به وضوح در همه‌جای جهان هستی وجود دارند و حاضر هستند. اگر پیچ و تابهای موجود در حفره‌های ماری (حفره‌های تكینی) باعث آشكار شدن یك چاله‌ی جدید در بعد فضا – زمان می‌شوند، پس می‌توان نتیجه گرفت كه جهان هستی مثل یك كف‌گیر یا صافی فضایی در حال نشست كردن است؟ اگر اینگونه است، پس محتویاتش به كجا می‌روند؟
۶) جهان هستی از چه چیز ساخته شده است؟
دریغ و افسوس كه این سردرگمی همچنان ادامه دارد. فیزیكدانها دقیقاً نمی‌دانند و مطمئن نیستند كه آنجا چه چیزهایی هست. در نجوم اینگونه مطرح می‌شود كه آنچه شما می‌بینید، دقیقاً آنچه نیست كه وجود دارد. ستاره‌ها، سیاره‌ها و توده‌های غبار موجود در فضا از اتمهای معمولی تشكیل شده‌اند. اما برای هر گرم از اجرام معمولی در جهان هستی، چندین گرم اجرام نادیده و ناشناخته وجود دارد.
ما این را از نوع حركت ستاره‌ها می‌دانیم. كهكشان راه شیری بیش از حد تند می‌چرخد و این برای نیروی جاذبه ایجاد مشكل می‌كند كه همه‌ی اجسام و اجرام قابل مشاهده‌ی بر روی آن را نگاه دارد. ستاره‌های اطراف نیز اگر مقدار زیادی از اجرام و اجسام فضایی در اطرافشان در حال كشیده شدن نبودند، حتماً سقوط می‌كردند. كهكشانهای دیگر نیز همین‌گونه اند. حجم زیادی از مواد و اجرام نادیده و ناشناس در بین كهكشانها وجود دارند كه آنها را به دسته‌های در حال جنب و جوش و آسیاب كردن تبدیل می‌كنند.
اگر جهان هستی را یك كل در نظر بگیریم، آنگونه كه گسترش پیدا می‌كند و پس‌زمینه‌ی كهكشانی در حال ساطع كردن امواج گرمازا (پس‌فروزشهای در حال محو شدن پس از انفجار بزرگ) یعنی همه‌ی اجزای ظاهری و قابل رویت جهان هستی، به وجود یك اصل فراگیر و نافذ اشاره می‌كنند، یعنی جهان پنهان هستی.
تئوریهای این‌چنینی در مورد ماهیت ماده یا "جرم تاریك" باز هم وجود دارند. از دسته‌های بزرگ سیاهچاله‌های فضایی گرفته تا ذرات ریز تجزیه شده بر اثر انفجار بزرگ. اساساً در این مورد، سه ایده‌ی اصلی وجود دارد. نخستین ایده، نظریه‌ی "انرژی تاریك" است كه مانند اجرام محو و پنهان درون فضا به شكل یكسان و یكنواخت پراكنده شده‌اند، رفتار می‌كند. مشاهدات به ما نشان می‌دهد كه این اجرام می‌توانند بیش از دو سوم كل مواد جهان هستی را تشكیل دهند. نظریه‌ی دوم، نظریه‌ی "اشیای نورانی فشرده و حجیم" معروف به MACHO است. اشیایی مانند كوتوله‌های قهوه‌یی فضایی! فضانوردان، برخی از آنها را كشف كرده‌اند اما برای تشكیل دادن باقی‌مانده‌ی جهان هستی، این اشیا بسیار ناچیز هستند.
در نهایت، اجزا و ذرات ریز زیراتمی مانند نوترونها را داریم. این اجرام روان و سیال به سختی با دیگر اجرام و مواد تعامل می‌كنند و بسیار گنگ و نامعلوم به نظر می‌رسد كه آیا آنها به كره‌ی زمین هم وارد می‌شوند یا نه. تعداد بسیار زیادی از آنها وجود دارند كه شاید هر گروه یك میلیارد نوترونی از آنها، فقط به اندازه‌ی یك نوترون در برابر تمام مقادیر موجود در گیتی به حساب بیاید اما احتمالاً این ذرات جرم بسیار كمی دارند و بخش كوچك و ناچیزی از مواد و اجرام موجود در جهان را تشكیل می‌دهند.
تئوریسین‌ها معتقد به وجود نوع دیگری از ماده‌های پرنفوذ هستند كه جرم قابل توجه و فراوانی دارند و به عنوان WIMP یا "ذرات حجیم كم‌تعامل" شناخته می‌شوند و آزمایشها برای به دست آوردن و جمع‌آوری آنها در حال انجام است.
ایده‌های عجیب و هیجان‌انگیز دیگری مانند مواد و اجرام پنهان شده در بعد چهارم یا وجود یك جهان دیگر در سایه‌ی كهكشهانهای شناخته شده نیز مطرح شده‌اند. شاید ماهیت جهان تاریك، مركبی از بسیاری چیزها باشد كه بسیاری از آنها هنوز هم ناشناخته‌اند. آنچه كه واضح و مبرهن است اینكه به نظر می‌رسد اتمهای معمولی و رایجی كه ما و كره‌ی زمین از آنها ساخته شده‌ایم، تنها بخش كوچكی از كل جرم و ماده‌ی موجود در جهان هستی را شامل می‌شود كه بخش عمده‌ی آن را ناشناخته‌ها تشكیل می‌دهند.
۷) این سوالهای من از كجا می‌آیند؟
هوشمندی و آگاهی انسانها از كجا می‌آید؟ چرا برخی الگوها و صفحات سلولی الكتریكی مانند صفحات سلولی در مغز، دارای احساس و اندیشه هستند در حالی كه برخی دیگر از این صفحات مانند سلولهای سراسری در دستگاه گوارش یا دستگاه تنفسی احتمالاً چنین احساساتی را ندارند؟ یا از سوی دیگر، چگونه می‌شود كه مفاهیم انتزاعی و غیرجسمانی مانند تفكرات یا آرزوها می‌توانند الكترونها و یون‌ها را به سمت مغز حركت دهند و دستگاه حركت فیزیكی بدن را تحریك نمایند؟
یا آیا این سوالات فقط مغلطه‌ی بی‌معنا و بی‌مورد مفاهیم هستند؟ آیا فیزیكدانها این سوالات را به راحتی پاسخ می‌دهند؟ عده‌یی فكر می‌كنند كه این سوالها برای فیزیكدانها، به آسانی پاسخ داده می‌شوند. ارتباط دادن جهان مادی و جهان معنوی، چیزی است كه اكثر فیزیكدانها از آن اجتناب و دوری می‌كنند. اما اگر فیزیك مدعی باشد كه یك علم جهان‌شمول و عمومی است، می‌توان نتیجه‌گیری كرد كه آگاهی و معرفت علمی، تعریفی عام و تلفیقی از هر دوی این مفاهیم است.
مكانیك كوانتومی به عنوان یك كلید در این زمینه شناخته شده است. بیشتر به این دلیل كه ناظر بیرونی، نقشی اساسی در تعریف و تعبیر سیستمهای كوانتومی بازی می‌كند. اما هنوز راه زیادی مانده تا این موضوع روشن شود كه تاثیرات كوانتومی می‌تواند به كل دستگاه و مجموعه‌ی نورونها و سلولهای عصبی برسد یا نه.
شاید كلید رسیدن به پاسخ، رجوع كردن به تعریف زندگی است. هیچ كس نمی‌داند كه دقیقاً چگونه، كجا و چه زمانی، حیات شروع شد. شاید تلفیقی از مواد شیمیایی بی‌جان، در ابتدا منجر به تشكیل شدن بدن یك موجود زنده شد. به نظر نمی‌رسد كه این اتفاق به شكل آنی و لحظه‌یی و در یك مرحله افتاده باشد و بی‌هیچ گفت‌وگویی، می‌توان ادعا كرد كه یك فرآیند فیزیكی پیچیده و طولانی طی شده اما هنوز مشخص نیست كه این سیر تكامل حیات، از مشكلات و مسایلی است كه باید در حوزه‌ی فیزیك بررسی شود یا نه.
گاهی اوقات ادعا می‌شود كه زندگی بر پایه‌ی قانونهای فیزیكی نوشته شده است. البته این مساله درست است كه اگر این قوانین اندكی متفاوت بودند، زندگی به طور كلی دگرگون می‌شد اما هیچ چیزی در این قانونهای شناخته شده وجود ندارد كه جسم یا مفهومی را به ساماندهی در زندگی مجبور كند. اگر قانون حیات نیز در طبیعت وجود داشته باشد، نمی‌توان در لابه‌لای قانونهای فیزیكی آن را یافت كه خاستگاهش، نظریاتی چون تئوری اطلاعات و... است. علاوه بر اینها، یك سلول زنده، نوعی از ماده‌ی ناشناخته و جادویی نیست كه یك سیستم و نظام بسیار پیچیده‌ی پردازش و تكرار اطلاعات است.
قوانین حاكم بر تئوری اطلاعات یا تئوری پیچیدگی، همچنان مورد استفاده هستند. در سطح مشابه و از سوی دیگر، همانطور كه اروین شرودینگر در دهه‌ی ۱۹۲۰ ادعا كرده بود، مكانیك كوانتومی نیز نقش مهمی در تاریخچه‌ی حیات بازی می‌كند.
هرچند كه قوانین مربوط به پردازش كوانتومی اطلاعات، به شكل قابل ملاحظه‌یی با سیستمهای كلاسیك بیولوژیك تفاوت دارند اما می‌توانند كلیدی برای حل این مشكلات و پاسخ به این سوالها باشند
ما به جایی رسیده‌ایم كه كه بدون حل كردن برخی از مشكلات و مسایل فیزیك، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیكی، اطلاعات بیشتری كسب كنیم. برای درك مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله‌های فضایی یا امكان سفر در زمان، نیاز داریم كه بدانیم جهان هستی چگونه ادامه‌ی حیات می‌دهد.
هم‌اكنون یك ایده‌ی خوب در ذهن ما هست كه می‌تواند منتج به كشف حقیقت و بنیاد هستی شود. علم فیزیك در قرن بیستم بر پایه‌ی انقلابهای دوگانه‌ی مكانیك كوانتومی (تئوری ماهیت جسم) و نظریه‌ی معروف اینشتین در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبیت، بنا شده است. اما وقتی شما به دو تعریف نهایی از واقعیت دست پیدا می‌كنید زمانی كه تنها یك واقعیت را موجود می‌بینید، این راضی‌كننده نیست.
تلاش برای یگانه‌سازی این دو تئوری، موانع تكنیكی فنی و مفهومی وحشتناكی را بر سر راه بهترین نظریه‌پردازان فیزیك در طول دهه‌های گذشته قرار داده و آنان را به چالش كشیده است. برای مثال از آنجایی كه جاذبه، خودش را به عنوان یك عامل ایجاد انحراف در فضای چهاربعدی زمان-مكان معرفی می‌كند، پذیرش نظریه‌ی كوانتومی در مورد جاذبه ایجاد مشكل می‌كند. از یك جهت، این به معنای پذیرش شك و تردید هایزن‌برگ در مورد فرضیات موجود راجع به زمان – مكان به شكل فی‌نفسه است كه قطعاً مشكل‌ساز خواهد بود.
اما ممكن است این تردیدها، یك معنای دیگر هم داشته باشند و آن به معنای وجود یك مشكل در رابطه با گرایش و رویكرد ما نسبت به قضیه است. شاید ما نباید مفهوم جاذبه را به تنهایی بررسی كنیم. اكثر تلاشهایی كه برای یكسان‌سازی نظریات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به این گشتند كه تعریف كیفیت و كمیت جاذبه، وارد یك بحث و میدان جدید شود كه به ناچار همه‌ی نیروهای طبیعت مانند همه‌ی اجزای زیراتمی را به یك چارچوب تئوریك محدود می‌كند. این ایده‌یی است كه برخی از فیزیكدانها آن را "تئوری همه‌چیز" می‌خوانند.
نظریه‌ی جدیدی كه در حال حاضر مطرح می‌شود، نظریه‌ی "فرا-رشته‌یی" است كه به وجود حلقه‌های كوچك و ریز رشته‌یی اتمی به عنوان سازنده‌ی همه‌ی مواد حكم می‌دهد. فرضیه‌ی دیگری كه وجود دارد و به تئوری ام مشهور است هنوز كمی پیچیده و مبهم به نظر می‌رسد و می‌تواند به عنوان لایه‌یی كه در ابعاد وسیعتر فضایی حركت دارد، تصویر شد. اما مرحله و روند پیشرفت در این نظریه‌ها در بهترین حالت، اینگونه جمع‌بندی می‌شود كه هیچ كس دقیقاً به یاد نمی‌آورد وجود حرف "M" در نظریه‌ی ام، دقیقاً به چه دلیلی است و چه واژه‌یی را تداعی می‌كند. راه درازی در پیش است...
۲) آیا "ضدجاذبه"ی اینشتین واقعاً یك اشتباه بود؟
اینشتین، ضدجاذبه را بزرگترین اشتباه خود می‌شمارد. اما به نظر می‌رسد كه او با اضافه كردن یك نظریه‌ی ضدجاذبه به فرضیه‌ی نسبیت خود كه آن را شرط فلسفه‌ی انتظام گیتی می‌خوانند، كار درستی انجام داده است.
این شرط اضافه در فرضیه‌ی نسبیت، به فضا یك خاصیت تدافعی نسبت می‌دهد به این معنا كه فضا خودش را دفع می‌كند، گسترده‌تر می‌شود و هرچه سریعتر این روند افزایش گستردگی ادامه می‌یابد. اینشتین این عامل به ظاهر بی‌ارزش را اضافه كرد چرا كه تصور می‌شد جهان هستی ثابت است و بی‌حركت. در نتیجه نیاز بود تا نیرویی وجود داشته باشد و قدرت كشش جاذبه‌یی زمین را بالانس و دچار تعادل كند كه مواد موجود بر روی زمین، كوچك و كوچكتر نشوند.
اما در دهه‌ی ۱۹۲۰، ادوین هابل كشف كرد كه جهان هستی خود به خود در حال گسترش و افزایش است. در نتیجه اینشتین نیز نظریه‌ی "تعادل انتظامی گیتی" را به دلیل ترس، پس گرفت!
اما به نظر می‌رسد این ایده نباید محو شود. نظریه‌ی كوانتومی میدانها، ثابت می‌كند كه حتی فضاهای خالی نیز با انرژی زیاد در حال طغیان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثیر جاذبه‌یی g=۱۰ كه نظریه‌ی ضدجاذبه‌ی اینشتین را توصیف می‌كند. این نظریه در مورد قدرت دافعه (كه در مقابل جاذبه مطرح می‌شود) مقداری گنگ و مبهم است اما به آن یك ارزش تخمینی می‌دهد.
تقریباً 10 سال پیش، فضانوردان متوجه شدند كه سرعت گسترش ابعاد جهان هستی در حال افزایش است و در نتیجه نظریات آزمایش خود در مورد نیروی ضدجاذبه را مطرح كردند. در عین ناباوری و سرگردانی فیزیكدانها هم این فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نیرو دانستند كه ۱۰ بار از مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی قبلی كوچكتر است.
این نتیجه، بسیار گمراه‌كننده و عجیب است. اگر تعادل برقرار شده میان جاذبه و دافعه، مقداری برابر با صفر بود، در نتیجه یكی از قوانین عمیق و مهم طبیعی در موردش صدق می‌كرد اما یك عدد غیرصفر كه تازه با تئوری ابتدایی نیز غیرقابل مقایسه شناخته شده را نمی‌شود تعبیر كرد.
برای وخیم‌تر كردن شرایط، كیهان‌شناسان به ایده‌یی علاقه‌مند شدند كه نیروی دافعه‌ی بسیار قوی و بزرگی در اولین مرحله‌ی تفكیك پس از انفجار بزرگ یا Big Bang را مطرح می‌كند چرا كه این نظریه، سناریوی جذاب و محبوب مربوط به زمین غیرمسطح و در حال افزایش حجم را تایید می‌كند. با توجه به این تئوری، جهان هستی پس از تولد و شكل‌گیری، با سرعتی غیرقابل باور توسط یك عامل قدرتمند و عظیم، تغییر حجم داد و این نیرو را قدرت ضدجاذبه یا دافعه ایجاد نمود.
در نتیجه اگر بخواهیم دلیل و برهانی بر این افزایش حجم سریع و روزافزون بیابیم، به نظریه‌یی نیاز داریم كه توضیح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسیار قوی و شدید بود، سپس با شتاب و سرعت كاهش مقدار پیدا كرد و سپس به مقداری در حوالی صفر رسید. به عبارت دیگر، ما می‌خواهیم بدانیم كه چرا نیروی ضدجاذبه، تقریباً در اولین فازهای شكل‌گیری جهان هستی حذف و محو شد اما به طور كلی از بین نرفت؟
یك احتمال این است كه نیرو بر اثر گذشت زمان، محو می‌شود. احتمال دیگر می‌تواند این باشد كه نیرو در فضا تغییر می‌كند و در نتیجه ممكن است از ورای دوربین تلسكوپهای ما، همه چیز بسیار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اینگونه است، در نتیجه هر جسمی در آن منطقه، با سرعت در كهكشانها و ستاره‌های دیگر پخش و متلاشی می‌شد و در نتیجه اصلاً هیچ ناظری نمی‌توانست حضور داشته باشد تا نیرو را اندازه بگیرد.
آنچه كه ما نیاز داریم، یك تئوری است كه قدرت نیروی دافعه یا ضدجاذبه را به اندازه‌ی بخشی از قدرت همه‌ی نیروهای موجود در طبیعت برای ما تعریف كند. متاسفانه به نظر نمی‌رسد كه تئوریهای موجود مثل تئوری فرارشته‌یی یا تئوری "ام"، این میزان خاص را مشخص كنند و مقدار كمی كه باقی می‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآمیز خواهد بود. در نتیجه باید دوباره به سوال یك رجوع كنیم!
۳) چرا ما در سه بعد زندگی می‌كنیم؟
آیا اینكه زمین ما سه بعد دارد، اتفاقی است یا باید برایش دنبال یك تعبیر عمیقتر گشت؟ بعضی از تئوریسین‌ها معتقدند كه فضای به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقی از سه بعد تشكیل گشت و ممكن است قسمتهای دیگری از جهان هستی وجود داشته باشند كه ابعادشان متفاوت باشد.
مثلاً هیچ دلیل منطقی نمی‌توان یافت برای پاسخ به این سوال كه چرا مثلاً جهان هستی فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پیش، ادوین آبوت اثری به نام "زمین مسطح" نوشت كه در آن جهانی دوبعدی را تصویر كرد. جهانی كه در آن اجسام و موجودات حیات خود را تنها بر روی "سطح" ادامه می‌دادند. اما فیزیك جهان دوبعدی با فیزیك جهان ما بسیار متفاوت خواهد بود. برای مثال در فضای دو بعدی، امواج به شفافیت انتشار در فضای سه بعدی، پخش نمی‌شوند و باعث ایجاد انواع مشكلات در سیگنال‌رسانی و انتقال اطلاعات می‌گردند. و نیز از آنجایی كه زندگی آگاهانه، به فرآیند انتقال درست و صحیح اطلاعات بستگی دارد، در نتیجه این تفاوتها كافی خواهند بود برای اینكه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقی ناشناخته محدود نگاه دارند.
تصور كردن فراتر از سه بعد نیز مشكلات مختلفی به همراه خواهد داشت. در چنین حالتی، سیستمهای نجومی و سیاره‌یی غیرممكن می‌شوند چرا كه عكس قانون جاذبه یعنی قانون قدرتهای افزایشی به وجود خواهد آمد. در نتیجه به نظر می‌رسد كه جهان سه بعدی تنها جهانی است كه وجود دارد و فیزیكدانها می‌توانند درباره‌اش بنویسند. اما نكات ریزی وجود دارد كه باعث می‌شود این فرضیه با شك و تردید همراه باشد.
شاید فضا سه بعدی نیست و تنها اینگونه برای ما نشان داده می‌شود. شاید فضا ۹ یا ۱۰ بعد دارد و حتی ابعاد بیشتر! برخی از تئوریهایی كه قصد یكپارچه‌سازی نیروهای طبیعت را دارند مانند فرضیه‌ی فرا-رشته‌یی، امكان وجود تعداد ابعاد بیشتری نسبت به آنچه كه ما می‌بینیم را رد نمی‌كنند.
دلیلشان نیز این است كه بسیاری از معادلاتی كه برای توصیف وضعیت موجود به كار می‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بیشتر ابعاد، نتایج بهتری می‌دهند! در نتیجه نمی‌توان آن را كاملاً بی‌معنی دانست. ابعاد اضافی فضا، سابقه‌ی حل بسیاری از مشكلات و مسایل حل‌ناشدنی فیزیك را دارند. برای مثال اینشتین برای توصیف كردن جاذبه، به یك بعد اضافی نیاز داشت و آن، زمان بود. و تئودور كالوتزا نیز یك بعد به سه بعد اثبات شده اضافه كرد چرا كه می‌خواست نظریات جاذبه را با فرضیات ماكس‌ول در مورد الكترومغناطیس، همگون سازد.
مطمئناً ما نمی‌توانیم بعد چهارم را ببینیم اما این هم احتمالاً یك دلیل دارد. این بعدهای اضافه، می‌توانند بسیار كوچك و فشرده شوند. یك لوله‌ی پلیمری آب را از دور در نظر بگیرید. مانند یك خط دراز و معوج به نظر می‌رسد. از یك بعد نزدیكتر آن را نگاه كنید. به شكل تیوب یا لوله دیده می‌شود. اما آنچه كه در حقیقت این لوله را می‌سازد، یك سطح دایره‌یی شكل كوچك است كه دور محیط لوله چرخیده است. به طور مشابه، بعد چهارم نیز می‌تواند چنین لوله‌یی باشد كه دور فضای سه‌بعدی می‌چرخد اما آنقدر كوچك است كه دیده نمی‌شود.
در نتیجه تصور كردن ابعاد بسیار زیادتری كه اینگونه در فضا پنهان شده‌اند، به راحتی ممكن است. اما متاسفانه نظریه‌ی فرا-رشته‌یی هنوز دقیقاً سه بعد گشوده‌شده را تایید نمی‌كند در نتیجه برای تصور ما نسبت به جهان هستی هم تعریف درستی نمی‌توان ارایه داد.
اما برای تصور كردن یك بعد جدید، راههای دیگری هم هست. فرض كنید نیروهای فیزیكی بتوانند نور و جسم را به یك صفحه‌ی سه‌بعدی مسطح یا ورقی‌شكل تقلیل دهند و محدود كنند در حالی كه به برخی پدیده‌های دیگر فیزیكی اجازه می‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساكن شدن سطوح دو بعدی به جای اجسام سه‌بعدی در فضاهای مشخص باعث می‌شود تا هر جسم و پدیده‌یی به شكل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما یك توپ كره‌یی شكل را به صورت دایره ببینیم! به طریق مشابه، ممكن است ادعا شود كه ما در حال حاضر تنها تصویری سه بعدی از اجسام و مفاهیمی را می‌بینیم كه در واقع چهاربعدی هستند.
اما فضای "سه لایه‌یی" ما می‌تواند تنها در چهار بعد نیز محدود نشود. لایه‌های قابل كشف دیگری نیز می‌توانند وجود داشته باشند كه در فضای چهاربعدی حضور دارند. اثبات این فرضیه، انجام آزمایشهایی تازه را می‌طلبد كه وجود بعد چهارم را نیز به ما نشان دهد. اما این نظریه وجود دارد كه برخورد لایه‌های چندبعدی در مقیاسهای این‌چنینی می‌تواند به تكرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتیجه حضور ما بر روی كره‌ی زمین شاید اصلاً موید همین مطلب باشد كه فضا واقعاً سه‌بعدی نیست!
۴) آیا سفر در زمان امكانپذیر است؟
شاید سوال یك نیز بازگویی همین سوال باشد. ماهیت جسم و جاذبه‌ی كوانتومی را فراموش كنید. شاید این سوال را هر كسی دوست دارد كه پاسخ دهد. سفر در زمان به یك موضوع علمی – تخیلی مورد علاقه و جذاب برای مردم تبدیل شد پس از اینكه اچ.جی. ولز، رمان نوگرایانه و جالب خود با نام "ماشین زمان" را نوشت. اما هرآنچه كه اینجا مطرح شده، لزوماً علمی – تخیلی نیست. برای مثال سفر در زمان به سوی آینده، یك واقعیت علمی پذیرفته شده است. تئوری نسبیت اینشتین تایید می‌كند كه یك جسم ناظر و مشاهده‌گر در برابر زمین، می‌تواند به سمت آینده‌ی زمین جهش كند. این تاثیر را ساعتهای اتمی ثابت كرده‌اند.
اما اینگونه درگیر شدن با تار و پودهای زمان، به سرعتی مشابه سرعت نور نیاز دارد كه شاید در تئوری قابل اثبات و ممكن باشد اما به یك شاهكار بزرگ مهندسی نیاز دارد، حتی اگر به بودجه و هزینه‌هایش فكر نكنیم. اما سفر در زمان به سمت عقب، مشكلات بزرگتری خواهد داشت. نسبیت، این فرضیه را تایید نمی‌كند كه یك جسم ناظر بتواند در دو بعد زمان-مكان سفر كند و به عقب هم برگردد. اما در همه‌ی داستانها و سناریوها، چنین شرایط خارق‌العاده‌یی نیز در نظر گرفته شده است.
یكی از راههای سفر به عقب در زمان، استفاده از یك "لانه‌ی مار" فضایی خواهد بود. تئوریسین‌ها معتقدند چنین تونل یا دروازه‌ی ستاره‌یی كه دو نقطه را در ابعاد زمان – مكان به یكدیگر متصل كند، وجود دارد. اگر یكی‌شان را پیدا كنید و داخلش بپرید، چند لحظه‌ی بعد از نقطه‌یی دیگر در جهان هستی سردر خواهید آورد. آنها معتقدند اگر چنین چاله‌یی وجود داشته باشد، می‌توان آن را با ماشین زمان نیز مطابق و هماهنگ كرد. می‌توانید از طریق آن سفر كنید و نه تنها از یك مكان دیگر سر دربیاورید، كه وارد یك زمان دیگر نیز بشوید. این "زمان" می‌تواند در گذشته یا آینده باشد.
اگر امكان سفر به گذشته وجود داشته باشد، انواع پارادوكس‌ها و تضادها نیز اتفاق خواهند افتاد. مانند معمای یك مسافر زمان كه به سالهای گذشته می‌رود و مادرش را وقتی یك كودك است، به قتل می‌رساند. از این تضادها می‌توان گریخت اگر اصرار بورزیم و بدانیم كه هیچ چیز نمی‌تواند قانون علت و معلول و كنش و واكنش را از بین ببرد. اما سفری دوطرفه در مسیر زمان، هنوز پیچیده و غیرقابل هضم است.
برای بسیاری از فیزیكدانها، این مساله بسیار غیرعقلانی است. استفان هاوكینگز نظریه‌ی "تخمین محافظت از تسلسل وقایع" را مطرح می‌كند و معتقد است كه یك نیرو یا عامل خاص باعث می‌شود تا اجسام فیزیكی یا نیروها نتوانند به گذشته برگردند. این مساله شاید به دلیل موانع و سدهای فیزیكی اساسی بر سر راه ساخت ماشین زمان اتفاق می‌افتد. برای مثال انرژی خلاء كوانتومی در صورتی كه هیچ محدودیتی برای ورود به حفره‌های ماری فضا نداشته باشد، طغیان خواهند كرد و دفع خواهند شد.
این مساله همچنان لاینحل باقی مانده اما موضوعی است كه بسیاری از مردم، وقت و تلاش خود را صرف آن می‌كنند. همانطور كه هاوكینگز اشاره كرده، صرف هزینه برای تحقیق در مورد سفر به زمان بسیار سخت است. در نتیجه به نظر می‌رسد برهان یا تكذیبیه‌یی برای حل این مساله، خود به مشكلات عمومی دیگر منجر شود. مانند طرح یك نظریه‌ی رام‌شدنی و قابل دسترسی در مورد جاذبه‌ی كوانتومی.
۵) آیا ما در یك صافی كهكشانی زندگی می‌كنیم؟
سیاهچاله‌های آشنای كهكشانی همچنان می‌توانند باعث ایجاد بهت و حیرت برای فیزیكدانهای تئوریست شوند. یك سیاهچاله‌ی فضایی می‌تواند زمانی كه یك ستاره‌ی بزرگ آتش می‌گیرد و محو می‌شود، تشكیل گردد. هسته‌ی آن بر اثر جاذبه‌ی درونی فراوان، به دو نیم تقسیم می‌شود. اگر جسم به لحاظ شكلی، كروی باشد، آنگاه همه‌ی مواد تجزیه‌شده از ریشه با نسبتهای مساوی به سمت مركز هندسی هسته، ریزش می‌كنند در نتیجه مقدار میدان چگالنده و میدان جاذبه به بی‌نهایت میل خواهد كرد. تا زمانی كه جاذبه، خود را به عنوان تاروپودی از هندسه‌ی مكان – زمان معرفی می‌كند، میزان خمیدگی و پیچش این دو بعد یعنی زمان و مكان، به بی‌نهایت میل خواهد كرد و برای زمان – مكان یا هر دوی آنها، یك خط مرز و محدوده خواهد ساخت. ریاضیدانها، این پدیده را تكین یا فردیت می‌نامند.
هیچ كس نمی‌داند كه از این فردیتها، چه چیزی حاصل می‌شود. آیا فضا-زمان، همانجا به پایان خواهد رسید یا این فردیتها به از كارافتادگی نظریات ما منجر می‌شوند؟ اگر زمان – مكان مرز و حدودی داشته باشد، آنگاه پیش‌بینی كردن حاصل آن نیز غیرممكن خواهد بود. از آنجایی كه پیش بینی و فلسفه‌ی جبر و تقدیر، پایه‌ی همه‌ی تصاویر علمی و منطقی از جهان حاضر را تشكیل می‌دهد، فردیتها می‌توانند پا را از مرزهایی فراتر بگذارند كه علم نمی‌تواند.
وقتی یك سیاهچاله‌ی فضایی، حاصل یك تفرد را در بربگیرد، آن دیگر پوشیده و مستور می‌شود و دیگر تهدیدآمیز نیست. در ۱۹۶۷، راجر پنروز، فرضیه‌ی "سانسور فضایی" را مطرح كرد. در این فرضیه، اعتقاد بر این بود كه همه‌ی تفردهای ایجادشده بر اساس كاهش جاذبه، قاعدتاً توسط سیاهچاله‌های فضایی پوشیده می‌شوند و در نتیجه برای ما غیرقابل مشاهده هستند. راه چاره نیز غیرقابل دسترسی بود یعنی وجود تفردهای ناپوشیده كه می‌توانند باعث اتفاقاتی بدون توجیه و دلیل منطقی و عقلانی شوند.
سپس چند سال بعد، استفان هاوكینگز، یك پیچیدگی دیگر در مورد این مساله را نیز مطرح كرد. او متوجه شد كه سیاهچاله‌ها، امواج گرمایی از خود منتشر می‌كنند و به آرامی تجزیه می‌شوند. تئوریسین‌های فیزیكی، آنچه كه ممكن بود در پایان اتفاق بیفتد را اینگونه تصور كردند: آیا این تبخیر و تبدیل در نهایت، تفردهای موجود در دل سیاهچاله‌ها را نمایان و بی‌پرده خواهد كرد؟
این مساله در مباحث مربوط به تئوری اطلاعات نیز به شكلی دیگر مطرح شد. وقتی ستاره‌یی از یك سیاهچاله برمی‌خیزد، محتوای اطلاعات جزیی ستاره (مانند تعداد اجزا و ذره‌هایی كه از آن تشكیل شده است و از هر نوع ذره و قسمت، چند تكه عضو در ستاره به كار رفته) برای یك ناظر بیرونی، غیرقابل مشاهده خواهد بود.
در نتیجه زمانی كه یك سیاهچاله‌ی فضایی از بین می‌رود، آیا اطلاعات بر اثر نوعی از تابش كه هاوكینگز مطرح كرد، دوباره برمی‌گردند؟ این سیاهچاله‌ها به نظر می‌رسد به وضوح در همه‌جای جهان هستی وجود دارند و حاضر هستند. اگر پیچ و تابهای موجود در حفره‌های ماری (حفره‌های تكینی) باعث آشكار شدن یك چاله‌ی جدید در بعد فضا – زمان می‌شوند، پس می‌توان نتیجه گرفت كه جهان هستی مثل یك كف‌گیر یا صافی فضایی در حال نشست كردن است؟ اگر اینگونه است، پس محتویاتش به كجا می‌روند؟
۶) جهان هستی از چه چیز ساخته شده است؟
دریغ و افسوس كه این سردرگمی همچنان ادامه دارد. فیزیكدانها دقیقاً نمی‌دانند و مطمئن نیستند كه آنجا چه چیزهایی هست. در نجوم اینگونه مطرح می‌شود كه آنچه شما می‌بینید، دقیقاً آنچه نیست كه وجود دارد. ستاره‌ها، سیاره‌ها و توده‌های غبار موجود در فضا از اتمهای معمولی تشكیل شده‌اند. اما برای هر گرم از اجرام معمولی در جهان هستی، چندین گرم اجرام نادیده و ناشناخته وجود دارد.
ما این را از نوع حركت ستاره‌ها می‌دانیم. كهكشان راه شیری بیش از حد تند می‌چرخد و این برای نیروی جاذبه ایجاد مشكل می‌كند كه همه‌ی اجسام و اجرام قابل مشاهده‌ی بر روی آن را نگاه دارد. ستاره‌های اطراف نیز اگر مقدار زیادی از اجرام و اجسام فضایی در اطرافشان در حال كشیده شدن نبودند، حتماً سقوط می‌كردند. كهكشانهای دیگر نیز همین‌گونه اند. حجم زیادی از مواد و اجرام نادیده و ناشناس در بین كهكشانها وجود دارند كه آنها را به دسته‌های در حال جنب و جوش و آسیاب كردن تبدیل می‌كنند.
اگر جهان هستی را یك كل در نظر بگیریم، آنگونه كه گسترش پیدا می‌كند و پس‌زمینه‌ی كهكشانی در حال ساطع كردن امواج گرمازا (پس‌فروزشهای در حال محو شدن پس از انفجار بزرگ) یعنی همه‌ی اجزای ظاهری و قابل رویت جهان هستی، به وجود یك اصل فراگیر و نافذ اشاره می‌كنند، یعنی جهان پنهان هستی.
تئوریهای این‌چنینی در مورد ماهیت ماده یا "جرم تاریك" باز هم وجود دارند. از دسته‌های بزرگ سیاهچاله‌های فضایی گرفته تا ذرات ریز تجزیه شده بر اثر انفجار بزرگ. اساساً در این مورد، سه ایده‌ی اصلی وجود دارد. نخستین ایده، نظریه‌ی "انرژی تاریك" است كه مانند اجرام محو و پنهان درون فضا به شكل یكسان و یكنواخت پراكنده شده‌اند، رفتار می‌كند. مشاهدات به ما نشان می‌دهد كه این اجرام می‌توانند بیش از دو سوم كل مواد جهان هستی را تشكیل دهند. نظریه‌ی دوم، نظریه‌ی "اشیای نورانی فشرده و حجیم" معروف به MACHO است. اشیایی مانند كوتوله‌های قهوه‌یی فضایی! فضانوردان، برخی از آنها را كشف كرده‌اند اما برای تشكیل دادن باقی‌مانده‌ی جهان هستی، این اشیا بسیار ناچیز هستند.
در نهایت، اجزا و ذرات ریز زیراتمی مانند نوترونها را داریم. این اجرام روان و سیال به سختی با دیگر اجرام و مواد تعامل می‌كنند و بسیار گنگ و نامعلوم به نظر می‌رسد كه آیا آنها به كره‌ی زمین هم وارد می‌شوند یا نه. تعداد بسیار زیادی از آنها وجود دارند كه شاید هر گروه یك میلیارد نوترونی از آنها، فقط به اندازه‌ی یك نوترون در برابر تمام مقادیر موجود در گیتی به حساب بیاید اما احتمالاً این ذرات جرم بسیار كمی دارند و بخش كوچك و ناچیزی از مواد و اجرام موجود در جهان را تشكیل می‌دهند.
تئوریسین‌ها معتقد به وجود نوع دیگری از ماده‌های پرنفوذ هستند كه جرم قابل توجه و فراوانی دارند و به عنوان WIMP یا "ذرات حجیم كم‌تعامل" شناخته می‌شوند و آزمایشها برای به دست آوردن و جمع‌آوری آنها در حال انجام است.
ایده‌های عجیب و هیجان‌انگیز دیگری مانند مواد و اجرام پنهان شده در بعد چهارم یا وجود یك جهان دیگر در سایه‌ی كهكشهانهای شناخته شده نیز مطرح شده‌اند. شاید ماهیت جهان تاریك، مركبی از بسیاری چیزها باشد كه بسیاری از آنها هنوز هم ناشناخته‌اند. آنچه كه واضح و مبرهن است اینكه به نظر می‌رسد اتمهای معمولی و رایجی كه ما و كره‌ی زمین از آنها ساخته شده‌ایم، تنها بخش كوچكی از كل جرم و ماده‌ی موجود در جهان هستی را شامل می‌شود كه بخش عمده‌ی آن را ناشناخته‌ها تشكیل می‌دهند.
۷) این سوالهای من از كجا می‌آیند؟
هوشمندی و آگاهی انسانها از كجا می‌آید؟ چرا برخی الگوها و صفحات سلولی الكتریكی مانند صفحات سلولی در مغز، دارای احساس و اندیشه هستند در حالی كه برخی دیگر از این صفحات مانند سلولهای سراسری در دستگاه گوارش یا دستگاه تنفسی احتمالاً چنین احساساتی را ندارند؟ یا از سوی دیگر، چگونه می‌شود كه مفاهیم انتزاعی و غیرجسمانی مانند تفكرات یا آرزوها می‌توانند الكترونها و یون‌ها را به سمت مغز حركت دهند و دستگاه حركت فیزیكی بدن را تحریك نمایند؟
یا آیا این سوالات فقط مغلطه‌ی بی‌معنا و بی‌مورد مفاهیم هستند؟ آیا فیزیكدانها این سوالات را به راحتی پاسخ می‌دهند؟ عده‌یی فكر می‌كنند كه این سوالها برای فیزیكدانها، به آسانی پاسخ داده می‌شوند. ارتباط دادن جهان مادی و جهان معنوی، چیزی است كه اكثر فیزیكدانها از آن اجتناب و دوری می‌كنند. اما اگر فیزیك مدعی باشد كه یك علم جهان‌شمول و عمومی است، می‌توان نتیجه‌گیری كرد كه آگاهی و معرفت علمی، تعریفی عام و تلفیقی از هر دوی این مفاهیم است.
مكانیك كوانتومی به عنوان یك كلید در این زمینه شناخته شده است. بیشتر به این دلیل كه ناظر بیرونی، نقشی اساسی در تعریف و تعبیر سیستمهای كوانتومی بازی می‌كند. اما هنوز راه زیادی مانده تا این موضوع روشن شود كه تاثیرات كوانتومی می‌تواند به كل دستگاه و مجموعه‌ی نورونها و سلولهای عصبی برسد یا نه.
شاید كلید رسیدن به پاسخ، رجوع كردن به تعریف زندگی است. هیچ كس نمی‌داند كه دقیقاً چگونه، كجا و چه زمانی، حیات شروع شد. شاید تلفیقی از مواد شیمیایی بی‌جان، در ابتدا منجر به تشكیل شدن بدن یك موجود زنده شد. به نظر نمی‌رسد كه این اتفاق به شكل آنی و لحظه‌یی و در یك مرحله افتاده باشد و بی‌هیچ گفت‌وگویی، می‌توان ادعا كرد كه یك فرآیند فیزیكی پیچیده و طولانی طی شده اما هنوز مشخص نیست كه این سیر تكامل حیات، از مشكلات و مسایلی است كه باید در حوزه‌ی فیزیك بررسی شود یا نه.
گاهی اوقات ادعا می‌شود كه زندگی بر پایه‌ی قانونهای فیزیكی نوشته شده است. البته این مساله درست است كه اگر این قوانین اندكی متفاوت بودند، زندگی به طور كلی دگرگون می‌شد اما هیچ چیزی در این قانونهای شناخته شده وجود ندارد كه جسم یا مفهومی را به ساماندهی در زندگی مجبور كند. اگر قانون حیات نیز در طبیعت وجود داشته باشد، نمی‌توان در لابه‌لای قانونهای فیزیكی آن را یافت كه خاستگاهش، نظریاتی چون تئوری اطلاعات و... است. علاوه بر اینها، یك سلول زنده، نوعی از ماده‌ی ناشناخته و جادویی نیست كه یك سیستم و نظام بسیار پیچیده‌ی پردازش و تكرار اطلاعات است.
قوانین حاكم بر تئوری اطلاعات یا تئوری پیچیدگی، همچنان مورد استفاده هستند. در سطح مشابه و از سوی دیگر، همانطور كه اروین شرودینگر در دهه‌ی ۱۹۲۰ ادعا كرده بود، مكانیك كوانتومی نیز نقش مهمی در تاریخچه‌ی حیات بازی می‌كند.
هرچند كه قوانین مربوط به پردازش كوانتومی اطلاعات، به شكل قابل ملاحظه‌یی با سیستمهای كلاسیك بیولوژیك تفاوت دارند اما می‌توانند كلیدی برای حل این مشكلات و پاسخ به این سوالها باشند
