این کافه علم با محوریت نظریه ریسمان و با حضور حسام‌الدین ارفعی، فیزیکدان و استاد دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف برگزار شد. ارفعی با زبانی ساده به بیان سیر تاریخی نظریه ریسمان، موفقیت های چشمگیر آن در تبیین برخی پدیده های بی پاسخ جهان و چالشهای پیشروی این نظریه پرداخت.
برای فهمیدن ابعاد عمیق این جهان به ابزار احتیاج داریم
پروفسور ارفعی در آغاز این جلسه درباره اجزای تشکیل دهنده جهان بیان کرد: «اگر بخواهیم بگوییم که جهان در ابعاد نامتعارفی که ما نمی‌بینیم از چه چیز ساخته شده است. برای پاسخ به این سوال ما می‌توانیم در مقیاس‌های مختلف به جهان نگاه کنیم. برای فهمیدن ابعاد عمیق به ابزار احتیاج داریم، ولی وقتی از ساختار می‌گوییم، ما در ابعاد متخلف نیز ساختار متفاوت داریم. شاید توجه به دو بعد خیلی ریز و خیلی بزرگ جهان شاید به هم گره بخورد. برای اینکه بعد خیلی بزرگ جهان خبر از زمان خیلی دور می‌آورد و بعد خیلی ریز جهان هم همان چیزی است که امروز می‌خواهیم بفهمیم و این دو بعد باهم گره خورده‌اند.»
استاد دانشگاه صنعتی شریف، ضمن تاکید بر اهمیت نظریه ها، سربلندی نظریه ها در آزمون آزمایشها را شرط لازم برای موفقیت آنها دانست و گفت: «نظریه ریسمان می‌خواهد ابعاد بسیار ریز این جهان را برای ما کشف کند. در ابعاد بزرگ جهان کهکشان‌ها و کیهان وجود دارند و اخیرا نیز سیاهچاله‌ها زیاد دیده می‌شوند و مربوط به ابعاد ریز هم میشود. این مدل‌ها نیستند که به ما بگویند جهان چگونه کار می‌کند. ما به جهان نگاه می‌کنیم و سعی می‌کنیم بفهمیم این جهان چه می‌کند. نظریه‌ها در واقع برای توضیح آزمایشها و مشاهدات ما هستند. در نتیجه چیزی که برای ما غالب است آزمایشها اند. چیزی که در فیزیک تعیین کننده تکلیف است و داور نهایی حرف‌های ما است، آزمایشها اند.»
ما به کمک آزمایشها جهان را می‌شناسیم
پروفسور ارفعی درباره ساختار جهان گفت: «امروزه تصور ما بر این است که جهان یک ساختاری دارد، ذرات ریزی مانند الکترون و نورون دارد و پروتون و نوترونی که ما با آنها در ازمایش سرو کار داریم. ما ساختار این جهان ریز را تا فاصله ۱۰ به توان منهای ۱۸ متر می‌دانیم. مقیاس‌ها تعیین می‌کنند دنیاها در چه حالی‌اند. اگر در مقیاس متر و سانتی‌متر باشد همه ما بلدیم ولی وقتی ریزتر شود به ابزاری که بشر به طور مستقیم استفاده نمی‌کند می‌رسیم. با چشم خود می‌توان دنیا را دید، اما دنیای مولکول ها و سلولی را باید با ابزار دید.»
وی در ادامه افزود: «ما در مقیاس ۱۰ به توان منهای ۱۸ متر، جهان را نقطه‌ای می‌بینیم. ظاهرا الکترون‌ها ساختار پیچیده‌تری نسبت به آنچه امروزه از آنها می‌دانیم ندارند. اما پروتون‌ها ساختار بسیار پیچیده‌ای دارد. سه کوارک اصلی دارند و تعداد بسیار زیادی کوارک‌هایی که افت و خیز می‌کنند که به وجود می‌آیند و از بین می‌روند. ما یک تئوری خوب برای ذرات پیدا کردیم و در جایی که شک کردیم آنها را با آزمایش به دست آوردیم. آزمایش، تئوری و نظریه دست به دست هم دادند تا ما مقدار زیادی جهان را می‌شناسیم.»
جهان تاریک؛ 25 درصد از اجزای تشکیل‌دهنده این جهان است
استاد دانشگاه شریف گفت: «ما تمام اجزای سازنده این عالم را تا ۱۰ به توان منهای ۱۸ متر تا جایی که قادر به حس آن هستیم، می‌شناسیم. البته به واسطه مشاهدات کیهانی می‌دانیم جهان ما همین جهانی که مشاهده می‌کنیم نیست. قسمت غالب این جهانی که مشاهده می‌کنیم نوترون و پروتون و الکترون در داخل هسته‌ها و به صورت آزاد وجود دارد. این‌ها فقط ۵ درصد جهان را تشکیل می‌دهند. ۲۵ درصد این جهان چیزی به نام جهان تاریک است که می‌دانیم هست اما نمی‌دانیم چیست. جهان تاریک خیلی ضعیف برهم کنش می‌کند و دیدن آن سخت است.»
وی در ادامه بیان کرد: «ماده تاریک نور را به ما بر نمی‌گرداند و با نور کنش نمی‌کند که ما ببینیم و اگر هم می‌کند خیلی ضعیف است که در آزمایشها نتوانسته‌ایم پیدا کنیم. ولی در مشاهدات کیهانی فهمیدیم وجود دارد. ما ۵ درصد جهان را می‌توانیم خوب توضیح دهیم. اما ۲۵ درصد ماده تاریک است. یک وجود مادی که به این دلیل به آن تاریک گفته میشود که دیده نمی‌شود و ما از طریق رفتار گرانشی آن می‌فهمیم وجود دارد. اگر ماده تاریک نبود ساختارهایی مانند کهکشان‌ها هم شکل نمی‌گرفتند. علاوه بر این ۷۰ درصد جهان هم انرژی تاریک است و عوارض آن را در دنیا می‌بینیم. اما به طور مستقیم در آزمایشگاه پیدا نکردیم. این وضعیت فعلی ما است. ولی از اندازه ۱۰ به توان منهای ۱۸ کوچکتر به صورت آزمایشی چیزی نمی‌دانیم و نظریه پردازان حرف‌هایی دارند که بزنند.»
در انتهای این جلسه نیز پروفسور ارفعی بیان کرد: « نظریه ریسمان حجم زیادی ماده پیش‌بینی می‌کند. در نتیجه شاید بتوانیم در چهارچوب نظریه ریسمان ماده تاریک را توضیح دهیم و انرژی تاریک را هم می‌توانیم توضیح دهیم. یکی از عملکردهای مهم ما در علم این است که نادانیهای علمی را تقلیل دهیم. مقدار زیادی از مسائل مختلفی را که نمی‌دانیم در چهارچوب نظریه ریسمان به نادانی کمتری تقلیل میدهیم. در نهایت نیز باید بدانیم که علم صورت فردی و شخصی که منحصر باشد را ندارد و افراد مختلف هرکدام یک آجر کار گذاشتند تا بنای عظیمی کار شود.»
کافه علم، رویدادی ترویجی و گفتگومحور است که در آن، موضوعات علمی با زبانی ساده و در محیطی خاج از فضاهای متعارف علمی و دانشگاهی برای عموم علاقه مندان بیان میشود.
