این نوشتار،‌ ترجمه‌ی یکی از مقالات <a href=”http://nautil.us/issue/49/the-absurd/what-is-space” target=”_blank” rel=”noopener”>سایت ناتیلوس</a> است که از کتابی به نام «ما هیچ ایده ای نداریم: راهنمایی برای جهان ناشناخته» نوشته‌ی جرج چام (دکترای رشته‌ی رباتیک از استنفورد) و دنیل ویتسون (استاد فیزیک تجربی دانشگاه کالیفرنیا) گرفته شده است.اگر از دو گروه فیزیکدانان و فلاسفه بپرسید « فضا چیست » احتمالا درگیر بحثی طولانی خواهید شد؛ بحثی که شامل ترکیبی از واژه‌های عمیق اما بی‌معناست، مثلا: «ساختار فضا-زمان خود، تجلی فیزیکی مفهوم انتروپی کوانتومی است که با ماهیت جهانی مکان، درهم تنیده شده است». بعد از آن شاید بخواهید از آغاز گفتگوهای عمیق میان فلاسفه و فیزیکدانان جلوگیری کنید.

آیا فضا، گستره‌ی خالی بینهایتی است که هر جسمی را در خود جای می‌دهد؟ یا گستره‌ی خالی مابین اجسام است؟ اگر فضا این چیزها نیست بلکه یک شی فیزیکی است که می‌تواند مانند سیالی جاری شود (درست مانند یک وان پر از آب)، پس ماهیت آن شی، واقعا چیست؟ به نظر می‌رسد ماهیت فضا خود یکی از بزرگترین و عجیب‌ترین اسرار جهان است. پس برای شناخت فضا آماده شوید!

فضا چیست ؟ فضا یک شی است

مانند بسیاری از سوالات عمیق، سوال «فضا چیست؟» در اولین بار سوال ساده‌ای به نظر می‌رسد. اما اگر بینش خود را به چالش بکشید و این سوال را دوباره بررسی کنید، متوجه خواهید شد یافتن پاسخ روشنی برای این سوال، سخت است. اکثر مردم تصور می‌کنند فضا صرفا خالیست و وقایع در آن جای خالی اتفاق می‌افتند، مانند یک انبار بزرگ خالی یا صحنه‌ی تئاتری که رویدادهای جهان به صورت نمایشی بر روی آن اتفاق می‌افتند. در این دیدگاه، فضا به معنای واقعی کلمه فقدان ماده است. فضا خالی و آماده‌ی پر شدن با اشیا مختلف می‌باشد.

بر اساس این مفهوم، فضا به خودی خود وجود دارد، حتی اگر هیچ ماده‌ای برای پر کردن آن وجود نداشته باشد. به عنوان مثال، تصور کنید در جهانی که مقدار ماده‌ی موجود در آن محدود است، می‌توانید به ‌دوردستها سفر کنید تا به نقطه‌ای برسید که دیگر ماده‌ای وجود ندارد و همه‌ی ماده‌ی جهان در پشت سر شما قرار دارد، آن وقت با فضای خالی خالصی روبرو خواهید شد و فراتر از آن نقطه، احتمالا فضا تا بینهایت گسترش می‌یابد. در این دیدگاه، فضا

فضا چیست ؟ آیا فضا از یک شی فیزیکی تشکیل شده است؟

تصویری که در بخش قبلی از فضا مطرح شد، معقول به نظر می‌رسد و با تجربه‌ی زندگی ما در جهان نیز سازگاری دارد. اما درسی که از تاریخ می‌گیریم این است که هر زمان فکر کنیم چیزی کاملا واضح است (به عنوان مثال، کره‌ی زمین مسطح است یا خوردن شیرینی‌های کوکی برای شما خوب است)، باید به آن شک کنیم و آن را به دقت بررسی کنیم. علاوه بر آن، ما باید تعاریف مختلفی از فضا را به طور ریشه‌ای در نظر بگیریم، تعاریفی که تجربه‌های ما از جهان را نیز توصیف کنند. شاید نظریه‌هایی وجود داشته باشند که به آن فکر نکرده‌ایم یا شاید نظریه‌هایی مرتبط وجود دارند که تجربه‌ی ما از جهان فقط یک نمونه‌ی عجیب باشد. گاهی اوقات سخت‌ترین بخش، تمیز دادن فرضیات درست از غلط است؛ به ویژه هنگامی که فرضیاتمان، طبیعی و سرراست به نظر می‌رسند.

در این مورد، ایده‌های معقول و منطقی دیگری وجود دارد که می‌تواند معرف فضا باشد. اگر فضا، مستقل از ماده وجود داشته باشد، چه می‌تواند باشد؟ چه اتفاقی می‌افتد اگر فضا چیزی بیش از روابط میان ماده نباشد؟ در این دیدگاه، شما نمی‌توانید «فضای خالی» خالصی داشته باشید، زیرا ایده‌ی هر فضایی فراتر از آخرین ذره‌ی ماده، هیچ معنایی ندارد (دیدگاه ماخ). برای مثال، اگر ذره‌ای وجود نداشته باشد، شما نمی‌توانید فاصله‌ی بین دو ذره را اندازه‌گیری کنید. زمانی که هیچ ذره‌ای از ماده وجود ندارد تا بتواند فضا را تعریف کند، مفهوم «فضا» پایان می‌یابد. فراتر از آخرین ذره‌ی ماده چه چیزی می‌تواند باشد؟ فضا خالی نیست.

این روشی نسبتا عجیب و ضد بصیرت برای تفکر در مورد فضاست، به خصوص با توجه به اینکه ما هرگز مفهوم غیر فضا را نیز تجربه نکرده‌ایم. اما مسائل عجیب و غریب هرگز سد راه فیزیک نشده‌اند، بنابراین ذهن باز داشته باشید.

فضا چیست ؟ کدام دیدگاه درباره فضا درست است؟

کدامیک از این ایده‌ها درباره‌ی فضا درست است؟ آیا فضا به خودی خود وجود دارد، حتی اگر حاوی ماده‌ای نباشد؟ یا فقط ماده و فاصله‌ی میان آن است که مفهوم فضا را ایجاد می‌کند؟ ما نسبتا مطمئن هستیم که فضا هیچکدام از این‌ها نیست. فضا قطعا خالی نیست و قطعا روابط میان ماده نیست. این‌ها را می‌دانیم زیرا ویژگی‌هایی از فضا را دیده‌ایم که به هیچ وجه با این ایده‌ها سازگار نیستند. ما خمیدگی فضا و متلاطم شدن و گسترش آن را مشاهده کرده‌ایم. در این بخش احتمالا سوالات زیادی به ذهنتان می‌رسد. هنگام خواندن عبارات «خمیدگی فضا» و «گسترش فضا»، باید کمی گیج شده باشید. معنی این عبارات چیست؟ چه مفهومی ممکن است داشته باشند؟ اگر فضا یک ایده است، پس نمی‌تواند خم شود و یا گسترش یابد. اگر فضا ابزاری برای اندازه‌گیری مکان ماده‌ است، چگونه می‌توانید خمیدگی یا گسترش فضا را اندازه‌گیری کنید؟ چه سوال خوبی! اکثر ما با یک تصویر ذهنی از فضا، بزرگ می‌شویم. تصویر ما از فضا به صورت یک پس‌زمینه‌ی نامرئی است که رویدادها در آن اتفاق می‌افتند. به همین دلیل ایده‌ی خمیدگی فضا برایمان خیلی گیج کننده است. شاید فضایی را تصور کنید که درست مثل صحنه‌ی تئاتری باشد که قبلا ذکر شد، صحنه‌ای که کف و همه‌ی دیواره‌های آن از تخته‌های چوبی سختی ساخته شده است. شاید تصور کنید که هیچ چیزی در جهان نمی‌تواند این صحنه را خم کند، زیرا این چارچوب مطلق بخشی از جهان نیست بلکه چیزی است که جهان را شامل می‌شود.

متأسفانه، درست در اینجاست که تصویر ذهنی شما اشتباه می‌کند. برای فهم نسبیت عام و فکر کردن در مورد ایده‌های مدرن فضا، باید ایده‌ی فضا به صورت صحنه‌ی مطلق (یعنی همیشگی و مستقل از اینکه ماده‌ای در آن باشد یا نباشد) را کنار بگذارید و قبول کنید که فضا یک شی فیزیکی است. باید تصور کنید که فضا دارای خواص و رفتارهایی است که به ماده‌ی موجود در جهان واکنش نشان می‌دهد. شما می‌توانید فضا را نیشگون بگیرید، آن را فشار دهید و بله حتی آن را با گشنیز پر کنید. در این نقطه، مغز شما ممکن است آژیرهای نامفهومی « # @ # $؟!؟! چیست» را به صدا درآورد. این کاملا قابل درک است. آماده‌ی همراهی ما باشید، زیرا دیوانگی واقعی هنوز در پیش است. آژیرهای نامفهوم مکرر شما، خسته کننده خواهد بود. اما ما باید این مفاهیم را با دقت بازبینی کنیم تا ایده‌های نو راجع به فضا را درک کنیم و از اسرار واقعا عجیب و غریب و البته اساسی فضا که تاکنون بدون پاسخ باقی مانده‌اند، سر در بیاوریم.

فضا چیست ؟ شما درون شاره فضایی (Space Goo) شناور هستید

اگر فضا به صورت یک شئ فیزیکی باشد، این شئ فیزیکی چیست که می‌تواند متلاطم و خمیده شود، و معنی آن چیست؟ در این دیدگاه فضا، به جای شبیه بودن به یک اتاق خالی (یک اتاق واقعا بزرگ) بیشتر شبیه قطره‌ی خیلی بزرگی از شاره‌ی غلیظی است. به طور معمول، هر چیزی می‌تواند بدون هیچ گونه مشکلی در این شاره به هر سویی حرکت کند، درست مثل ما که در یک اتاق پر از هوا بدون توجه به ذرات هوا حرکت می‌کنیم. اما در شرایط خاص، این شاره می‌تواند خم شود، راه حرکت اشیا را در آن تغییر دهد، همچنین می‌تواند متلاطم شود و شکل اجسام درونش را تغییر دهد.

این شاره (ما آن را «شاره فضایی» می‌نامیم) کاملا شبیه ماهیت فضا نیست، اما به شما کمک می‌کند تصور کنید فضایی که در حال حاضر در آن قرار دارید، لزوما ثابت و مطلق نیست. در عوض، شما درون نوعی شاره‌ی واقعی قرار دارید که می‌تواند کشیده یا متلاطم شود و یا در مسیر حرکت اشیا، انحنایی ایجاد کند که شاید قادر به حس کردن آن نباشید. شاید همین حالا، موجی از فضا از میان شما در حال عبور است یا شاید دارید در یک جهت عجیب کشیده می‌شوید و آن را حتی احساس هم نمی‌کنید! در واقع شاره فضایی همه‌ی این کارها را می‌کند و چون وجود آن را احساس نمی‌کنیم، فکر می‌کنیم فضا خالیست!

 

اینستاگرام

طراحی سایت ومیزبانی وب در کلاب هاست