دنياي فيزيك 3

[فلفل نمك]

بمب اتمی و انرژی اتمی بمب اتمی چگونه ساخته می‌شود؟ این سوالی است که امروز برای بیشتر ایرانی ها پرسشی شده است. در ابتدا به این پرسش پاسخی داده و سپس نگاهی به طرز کار رآکتور هسته‌ای می اندازیم. تمامی اشیاء و موجودات پیرامون ما از ذرات ریزی بنام اتم ویا ترکیبی از اتمها یعنی مولکول ها تشکیل شده است. اتمها ساختمانی شبیه به منظومهٔ شمسی دارند که در آنها خورشید هستهٔ اتم و الکترونها سیارات آن می باشند. هستهٔ اتم شامل چندین ذره است که از آن میان دو تایش در این بحث مهم هستند. این دو تا پروتن ها و نوترون ها می باشند. پروتن ها دارای بار الکتریکی مثبت و نوترون ها دارای بار الکتریکی خنثی هستند. بار الکتریکی الکترونها منفی است. از میان تمامی اتمها تنها هیدروژن است که نوترون ندارد. هستهٔ هیدروژن تنها یک پروتن دارد. در اتمهای خنثی تعداد پروتن ها و الکترونها برابر است ولی تعداد نوترون ها می تواند متفاوت باشد. برخی از اتمها دارای تعداد پروتن و الکترون یکسان ولی دارای نوترون های متفاوت اند. این نوع اتمها را ایزوتوپ همدیگر میگویند. طول عمر برخی از این ایزوتوپ ها بسیار کوتاه است. چنانکه پس از بوجود آمدن بزودی نابود می شوند. ولی برخی دیگر عمری طولانی دارند.
در ساختن بمب و رآکتور اتمی از دو ایزوتوپ استفاده میکنند. یکی ایزوتوپ هیدروژن بنام دوتریم که هسته اش شامل یک پروتن و یک الکترون است و دیگری ایزوتوپ های اورانیم می باشند. ایزوتوپ های اورانیم شامل U235 و U238 که اولی دارای 143 و دومی دارای 146 نوترون می باشد در حالی که هردو به اندازهٔ یکسان یعنی 92 پروتن دارند. ایزوتوپ U235 در ساختن بمب و رآکتور اتمی بسیار مهم است. در طبیعت از هر 100% اتم اورانیم تنها 0.7% آن اتم U235 است که مقدار زیادی نیست. برای بدست آوردن یک کیلو گرم اورانیم U235 چندین تن سنگ معدن اورانیم لازم است. لازم به یادآوریست که برای کاراندازی یک رآکتور اتمی برای انرژی گیری از آن نیاز به اورانیم 1 تا 5 درصد غنی است. منظور از غنی کردن اورانیم اینست که مقدار اورانیم 235 آنرا بیشتر کنند. برای اینکار بایستی چندین عملیات انجام شود. در شروع کار سنگ معدن را در اسید حل می‌کنند (کیک زرد همان اکسید اورانیم است)و سپس آنرا از صافی می گذرانند و پس از آن با گاز فلور ترکیب می‌کنند تا گازی به اسم هگزافلورید اورانیم UF6 بدست آورند. این گاز را از صفحه‌های فلزی متخلخل که قطر سوراخ هایش 25 میلیاردم سانتیمتر است عبور می دهند، این عمل را دیفوزیون میگویند. در اثر این عمل گازهایی که سبکترند سریع تر از گازهایی که سنگین تر هستند از روزنه ها عبور می کنند. از این خاصیت گاز ها جهت غنی کردن، یعنی بالا بردن مقدار اورانیم 235 استفاده می کنند. پس از این عمل با سانتریفوژهایی که ویژهٔ این کار ساخته شده‌اند تصفیهٔ مواد شروع می‌شود.
حال چگونه از این ماده انرژی می گیرند؟ برای انرژی گیری باز سلسله مراتبی فیزیکی صورت میگیرد. در ابتدا یک نوترون که باری خنثی دارد وارد هستهٔ اورانیم 235 می‌شود. این عمل به این سادگی صورت نمی‌پذیرد بلکه برای اینکه نوترون وارد هسته شود بایستی بر خلاف تصور سرعت آن کم باشد. برای کم کردن سرعت نوترونها آنها را از آب سنگین عبور می دهند. چنانکه پیشتر اشاره شد. آب سنگین یا دوتریم از ایزوتوپ های آب سبک و یا به قول متعارف آب معمولی است. آب معمولی نمی‌تواند بدان مقداری که لازم است جلو سرعت نوترون را بگیرد. گیر آوردن این آب بود که آلمانی ها را به سوی نروژ کشاند و همین نیز باعث لو رفتن آلمانی ها به وسیلهٔ انگلیسی ها شد. انگلیسی ها در یافتند که آلمانی ها از نروژ آب سنگین می برند. بنابراین فهمیدند که آلمانی ها در صدد تولید بمب اتمی هستند. لذا با عملیاتی متهورانه مرکز تولید آب سنگین را در نروژ ویران کردند. در برخورد نوترون به هستهٔ اورانیم 235، هسته برانگیخته شده و سپس به دو و یا چند هستهٔ سبکتر تجزیه میشود. به این عمل شکافت هسته‌ای می گویند. در یکی از این پروسه ها پس از برخورد نوترون به هستهٔ اورانیم 235 دو عنصر باریم 138 و کریپون 95 و 3 تا نوترون ( در حقیقت برای هر 100 اتم اورانیم 235، تعداد 247 نوترون بوجود میآید) و حدود 200 میلیون الکترون ولت انرژی انتشار می یابد.
هر نوترون جدید تولید شده به اورانیم 235 برخورد کرده سه نوترون بهمراه انرژی و همچنین موجب سه شکافت جدید می‌شود. انرژیی که از این شکافت ها برای یک کیلو گرم اورانیم انتشار مییابد برابر صد ها میلیون مگاوات است. این مقدار انرژی نبایستی بیک باره آزاد شود. چرا که موجب انفجاری شدید می‌شود. در انفجار بمب اتمی آمریکا روی هیروشیما بمبی از همین جنس اورانیم 235 استفاده شد که قدرت تخریبی 13 کیلوتن داشت. با در نظر گرفتن اینکه هر کیلوتن برابر 1000،000 کیلو انفجار دینامیت (TNT) است. در حقیقت انفجاری معادل 13 میلیون کیلو دینامیت رخ داد. فاجعه بزرگی است، نه؟ اگر بخواهید از این فاجعه و ننگ بشریت تصویری بهتر بدست آورید. جریان بدین شرح است: زمانیکه بمب اتمی آمریکا به هیروشیما افتاد، جمعیت آنجا 350000 نفر بود. 200000 نفر از این جمعیت بطور مستقیم و یا غیر مستقیم جان باختند. 90% هیروشیما به ویرانه مبدل شد. ترومن رئیس جمهور وقت آمریکا خواسته بود که عکسی از این انفجار تهیه شود تا نتیجهٔ این آزمایش را که تلی از آتش و کباب انسان است به چشم ببینند. هیروشیما تنها جائی بود که آنجا باران کم می بارد. صخره‌ای بودن ژاپن نیز مهم بود که بمب سریع به آب ننشیند. پس قرعه به اسم هیروشیمای فلک زده افتاد. عکس یادگاری این جنایت لابد یکی از اسناد افتخارآمیز آمریکاست!
برگردیم روی بخش فنی جریان ، چنانکه پیشتر گفتیم اورانیم 238 با انفجار کاری ندارد ولی آنقدر ها هم بی خاصیت نیست. اورانیم 238 بر عکس اورانیم 235 در زیر بمباران نوترونهای سریع تر آنها را جذب کرده و نخست با گسیل یک ذرهٔ بتا (الکترون) به نپتونیم Np239 (23.5 دقیقه) و سپس با گسیل یک ذرهٔ بتای دیگر به پلوتونیم Pu239 که به ترتیب پلوتونیم یک نوترون از نپتونیم و نپتونیم یک نوترون از اورانیم 238 بیشتر دارند. این ایزوتوپ پلوتونیم چون هم با نوترونهای کند و هم با نوترونهای تند شکافت‌پذیر است. نقش بسزائی در ساختن بمب اتمی دارد. از همین نوع بمب بود که سه روز پس از بمب اتمی هیروشیما به تاریخ 9 اگوست روی سر ناکازاکی فرو ریخته شد. قدرت تخریبی آن برابر 22 کیلوتن بود. قدری کمتر از دو برابر بمب اتمی هیروشیما. در این فاجعه 122000 نفر از مردم بی گناه به زغال تبدیل شده و یا پودر گشتند. تقریبا تمامی بمب های اتمی کنونی از پلوتونیم ساخته شده است. مقدار بمب پلوتونیمی در سال 1994 در جهان بود 250000 برابر بمب اتمی هیروشیماست. هر 19.84 کیلو گرم پلوتونیم یک لیتر حجم دارد و از هر 1 تا 8 کیلوگرم پلوتونیم میتوان یک بمب ساخت ولی این رقم برای اورانیم 3 تا 25 کیلوگرم است.

حال بمب اتمی چگونه منفجر می‌شود؟

در بخشی از کپسولی که بمب تویش است لوله‌ای که «لوله توپی» نامگذاری شده وجود دارد. از این لوله اولین نوترونها بیرون می آیند. در بر خورد این نوترونها به هسته ها چنانکه پیشتر رفت شکافت هسته‌ای و سه عدد نوترون و مقدار متنابهی انرژی خارج می‌شود. این را رآکسیون هسته‌ای نیز می گویند. این رآکسیون ها در داخل بمب در مدت تقریبا یک میلیونیم ثانیه رخ می دهند. دلیلش روشن است. اگر فرض کنید که در درون حوض آبی جلبکی روئیده باشد و با فرض اینکه یک ماه طول بکشد که حوض پر شود و هر روز این جلبک ها دو برابر خودشان را تولید کنند. یک روز پیش از اینکه حوض پر شود، یعنی روز 29 ام تنها نصف حوض پر است. فردای آن روز یعنی روز 30 ام تمامی حوض پر می‌شود. این عمل در رآکسیونهای هسته‌ای نیز صادق است. نوترون اول سه نوترون و سه نوترون جدید 9 نوترون و سپس 27 و 81 و ... و سرعت این عمل آنقدر زیاد است که انفجار اجتناب ناپذیر می‌شود. دما از 27 درجهٔ هوای هیروشیما به 100 درجه و سپس 1000، 5000، 6000 (دمای سطح خورشید) و بالاخره به چندین میلیون درجه می رسد که گرمائی معادل گرمای درون خورشید است. این انرژی گرمائی بایستی هر چه زودتر خارج شود که در ابتدا به صورت اشعهٔ X و پس از یک لحظه آرامش تبدیل به کوهی از آتش و گرما می‌شود. این حالتی است که ما تازه قادر به مشاهدهٔ انفجار می شویم. نیم ثانیه بعد دما به بالاترین حد خود میرسد که سه ثانیه پس از آن خاموش می‌شود. این حرارت باعث حرکت سریع هوا شده و یک خلاء تقریبا مطلق در مرکز انفجار بوجود میآورد. بازگشت مجدد هوا آنقدر سریع است که از هر توفانی قوی تر است و باعث ویرانی تمامی بنا ها، جاده ها، اتوموبیلها، پارکها و بویژه نابودی آدمیان می‌شود. در رآکتورهای هسته‌ای این راکسیونها را مهار می کنند. بطوری که با فرو کردن صفحه هایی که بتواند نوترونها را جذب کند (مثلا کادمیم) در داخل محلول اورانیم و آب قرار می دهند تا اینکه انرژی به سرعت آزاد نشود و انفجار صورت نگیرد. در حقیقت رآکتور را کنترل می کنند. ولی انرژی آزاد شدهٔ لازم آب موجود در رآکتور را به جوش می آورد و بخار حاصل از آن از طریق لوله‌ای به توربین منتقل می‌شود و باعث چرخش توربین شده و الکتریسیته تولید می‌شود. بخار موجود در این پروسه و همچنین با عبور لوله‌های سرد از درون آن سرد شده و مجددا وارد رآکتور می‌شود.

[فلفل نمك]

مب های الکترومغناطیسی یک بمب الکترو مغناطیسی سلاحی است که از وابستگی عمیق انسان به برق بهره می بردوبر همین اساس طراحی شده است.با به کارگیری یک نمونه از این بمب های الکترومغناطيسی در یک منطقه ،ژنراتورها از کار خواهند افتاد،موتور اتومبیل ها دیگر روشن نخواهند شدوحتی امکان برقراری ارتباط تلفنی نیز وجود نخواهد داشت.به عبارت دیگریک بمب الکترومغناطيسی اساسی وپیشرفته ی بزرگ می تواند یک شهر را از نظر امکانات وتجهیزات زندگی ،200سال به عقب برگرداند
ارتش ایالات متحده از سال ها پیش ،ایده ی بمب های الکترو مغناطیسی را دنبال می کرده است وخیلی ها معتقدند هم اکنون چنین جنگ افزاری در زرادخانه ی این کشور موجود است.همچنین تروریست ها می توانند با
ساخت بمب های الکترومغناطيسی ساده وباتکنولوژی پایین،خطری برای کشورها به حساب آیند
اساس کار بمب الکترومغناطيسی (ایی ام پی) یا به طور کامل تر(الکترومگنتیک پالس) یک سلاح با پالس الکترو مغناطیس که آن را می نامندتقریبا ساده است ،اینگونه بمبها جهت غلبه بر
جریان برق ،توسط یک میدان الکترومغناطیسی قوی طراحی شده اند.همه میدانیم که یک میدان الکترومغناطیسی به خودی خود ،اثر خطرناکی ندارند .سیگنال های رادیویی که امواج اف ام،ای ام،تلویزیون ومکالمات موبایل را مخابره می کنند تماما الکترو مغنا طیسی هستند.
یک فرستنده ی رادیویی ساده ، توسط ایجاد نوسان در جریان برق عبوری از یک مدار ،ایجاد میدان مغناطیسی می کند.این میدان می تواند دریک رسانای دیگر همچون آنتن رادیو، جریان الکتریکی به وجود آورد.اکر سیگنال الکتریکی نوسان دار ،اطلاعات به خصوصی را نمایش دهد ،گیرنده می تواند آنها را کشف واجرا نماید.یک مخابره ی رادیویی ضعیف تنها جریان الکتریکی مورد نیاز جهت انتقال سیگنال به یک گیرنده را تامین خواهد کرد .ولی اگر قدرت سیگنال یا همان میدان الکترومغناطیسی را به شدت افزایش دهیم ، می تواند جریان برق بسیار بزرگتری به وجود آوردجریان برق بزرگ ایجاد شده توسط این عمل ،باعث سوختن اجزای نیمرسانای رادیو خواهد شد و آن را از کار خواهد انداخت .البته کوچکترین نگرانی شما از این حادثه ،خرید یک رادیوی جدید خواهد بود.
میدان مغناطیسی قوی نوسان دار می تواند جریان برق بسیار بزرگی را در هر جسم رسانای دیگر ایجاد نماید.این آنتن های اتفاقی وغیر عمد ،می توانند جریان برف را به تمامی وسایل برقی در ارتباط با خود انتقال دهند.مثلا یک شبکه ی
کامپوتری عظیم را در نظر بگیرید که توسط خطوط تلفن با یکدیگر در ارتباط هستند.در این صورت با به وجود آمدن جریان عظیمی در خطوط تلفن،تمامی شبکه نابود خواهد شد.یک موج بلند خیلی بزرگ می تواند وسایل نیمه رسانا را بسوزاند،سیم کشی ها را ذوب کند،باتری ها را از بین برده وحتی ترانسفورماتورها را منفجر نماید.
طرح تولید جنگ افزارهای «ای ام پی» از مدت ها مطرح بوده استاز دهه ی 1960 تا 1980 میلادی ،نگرانی آمریکا حمله ی «ای ام پی» اتمی بود.این نگرانی به سال 1950 میلادی وتحقیقات بر روی بمب های اتمی باز می گردد. زمانی که انفجار اتمی آزمایش بر فراز اقیانوس آرام ،باعث قطع روشنایی خیابان های بخش هایی از هاوایی در صدها کیلومتر دورتر شد و اختلالاتی را در تجهیزات رادیویی پیرامون خود وتا شعاع بزرگی که حتی استرالیا را در بر می گرفت ؛ به وجود آورد.تحقیقات محققین در آن سالها نشان داد که فوتون هایی که توسط اشعه ی گاما به دست آمده از انجار اتمی شدید پراکنده شده بودند با تعداد بیشماری از الکترونهایی که از اکسیژن ونیتروژن در اتمسفر آزاد شده بودند برخورد کرده واین سیل بزرگ الکترونی فعل وانفعالاتی را نیز با میدان مغناطیسی زمین انجام داده وبدین وسیله جریان الکتریکی نوسان داری ایجاد نموده که باعث بوجود آمدن میدان مغناطیسی قدرتمندی شده بود.این پالس الکترو مغناطیسی ایجاد شده ،جریان الکتریکی قدرتمندی را در مواد رسانای موجود در دامنه ی وسیعی از انفجار صورت گرفته ،ایجاد کرده بود که باعث از کار افتادن برخی وسایل برقی شده بود.
در طول جنگ سرد ،بیشترین بیم ایالات متحده از شوروی سابق ،فرستادن موشک اتمی به ارتفاع 50 کیلومتری از سطح شهرهای مهم آمریکا ومنفجر ساختن آن بود که باعث از کار افتادن تمامی تجهیزات برقی در اکثر نقاط این کشور می شدولی چنین حادثه ای هیچگاه رخ نداد
امکان استفاده ی برخی کشورها از چنین سلاحی ، هنوز هم وجود دارد ولی این گونه سلاحها جای خود را به جنگ افزارهای غیر اتمی چون بمب الکترومغناطيسی داده اند.البته این گونه از«ای ام پی» ها نمی توانند دامنه ی عملیاتی«ای ام پی»های اتمی را داشته باشند ولی جهت فلج کردن موضعی نیروهای دشمن(مثلا در یک عملیات و...)می توانند بسیار کارآمد باشند .به احتمال زیاد ،ایالات متحده از جنگ افزارهای «ای ام پی»در زرادخانه ی خود بهره مند است.ولی نوع این بمب ها برای هیچکس مشخص نیست.بر اساس برخی گزارشات ،اکثر تحقیقات این کشور بر سر ساخت مدل «اچ پی دبلیو اس»این بمب هاست.مدل «اچ پی دبلیو اس »یا به طور کامل تر« های پاور میکرو ویوز »گونه ی بسیار قدرتمندتر همان مایکروویوهای موجود در آشپزخانه هاست که می توانند پرتو متمرکزی از انرژی مایکروویو تولید نمایند.چنین جنگ افزاری احتمالا می تواند بر روی موشک های کروز قابل نصب باشد .البته مدلهای ساده تری از بمب های الکترومغناطيسی نیز در جهان وجود دارد که از آن جمله می توان «اف سی جی » را نام برد.این بمب از یک لوله ی حاوی مواد محترقه در داخل یک سیم پیچ مسی تشکیل یافته است لحظه ای قبل از انفجار ماد شیمیایی محترقه که از قسمت انتهای لوله به سمت جلو صورت می گیرد؛سیم پیچ مسی موجود در آن توسط تعداد کثیری از خازن ها انرژی گرفته ویک میدان الکترو مغناطیسی ایجاد می نماید.


کشور هند تحقیقات بسیار گسترده ای را در زمینه ی بمب های الکترومغناطيسی ساده وارزان «اف سی جی »به انجام رسانده که دلیل عمده ی آن،احتمال استفاد ه ی پاکستان از این گونه جنگ افزارها بر ضد این کشور است
.ایالات متحده تمایل زیادی به استفاده از تکنولوژی بمب الکترومغناطيسی دارد.چون چنین جنگ افزارهایی مرگ آور نیستد ولی در عین حال بسیار مخرب و ویرانگرند .البته بمب های الکترومغناطيسی سطح پایین و کوچک تنها می توانند مختصرا باعث ایجاد پارازیت در سیستم های الکترونیکی شوند ویا نهایتا کارآیی آنها را پایین بیاورند ولی سیستم های قدرنمند می توانند اطلاعات مهم کامپیمتری را از بین برده وسیتم های بسیار بزرک نیز تجهیزات برقی و الکترونیکی را به آتش خواهند کشید.
یک بمب الکترومغناطيسی می تواند باعث خنثی کردن مهمترین نیازهای دشمن در صحنه ی نبرد باشد ؛چنین بمبی می تواند سیستمهای کنترل وسایل نقلیه ی مختلف را از کار انداخته ،سیستمهای هدف یابی موشک ها وبمب ها را از بین ببرد ؛وسایل ارتباطی را نابود سازد؛سیستمهای مختلف هدایت عملیات نیروهای دشمن را از کار انداخته وسنسورهای مختلف پیچیده را خنثی نماید .بمبهای الکترومغناطسیس بهترین گزینه برای حمله به پناه گاههای زیر زمینی دشمن هستند.زیرا چنین سنگرهایی به وسیله ی موشک ها وبمب های معمولی، قابل انهدام نیستند.یک پالس الکترومغناطیسی رها شده از - بمب الکترومغناطيسی می تواند از لایه های زمین عبور کرده وموجب قطع برق آن پناهگاهها شود؛سیتم های تهویه را از کار انداخته ،ارتباط با بیرون را قطع کند وحتی در پناه گاههای پیشرفته ،درهای الکتریکی را از کار بیندازد.در حالی که «ای ام پی»هاجنگ افزار های مرگ آور به حساب نمی ایندولی گاهی از اوقات می توانند یکی از عوامل کشته شدن افراد باشند.برای مثال اگر یک بمب «ای ام پی»،باعث قطع برق یک بیمارستان شود؛بیماران بسیاری در عرض چند ثانیه کشته خواهند شد .همچنین یک «ای ام پی»می تواند باعث اختلال در حرکت تمامی وسایل نقلیه از جمله هواپیماها شود ویک فاجعه ی انسانی از سقوط هواپیما به وقوع بپیوندد.در اخر باید گفت که دور از ذهن ترین اثر بمب الکترومغناطيسی را می توان اثرات روانی آن دانست.یک حمله ی«ای ام پی» بزرگ در کشوری بزرگ می تواند یک زندگی مدرن قرت بیست ویکمی را 200 سال به عقب بازگرداند و آدمی را با زندگی جدیدی رو به رو سازد.تعداد بیشمار بازماندگان حمله ی «ای ام پی»،خود را اسیر دنیایی عجیب وغیر قابل باور خواهند دید؛دنیایی بدون امکان استفاده از نیروی برق .

[فلفل نمك]

هفت شگفتی عظیم در جهان فیزیك


هفت شگفتی عظیم در جهان فیزیك 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.


۱) 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 باشن