چرا جهان وجود دارد؟
پرسشی کهن و ژرف همواره ذهن اندیشمندان، فیلسوفان و دانشمندان را به خود مشغول کرده است: چرا جهان وجود دارد؟
پرسشی کهن و ژرف همواره ذهن اندیشمندان، فیلسوفان و دانشمندان را به خود مشغول کرده است: چرا جهان وجود دارد؟ به بیان دیگر، چرا به جای «هیچ‌چیز»، «چیزی» هست؟ این پرسش در نگاه نخست ساده به نظر می‌رسد، اما وقتی با دقت بیشتری بررسی می‌شود، درمی‌یابیم یکی از بنیادی‌ترین و در عین حال دشوارترین پرسش‌هایی است که بشر تاکنون با آن روبه‌رو بوده است.
به گزارش زومیت، از دیرباز، سنت‌های فلسفی و دینی تلاش کرده‌اند پاسخی برای این راز ارائه دهند، گاه با تکیه بر خالق و آفریننده‌ای ورای جهان و گاه با استدلال‌های منطقی و متافیزیکی. اما در دوران معاصر، علم نیز به سهم خود کوشیده است با اتکا به نظریه‌های کیهان‌شناسی، فیزیک ذرات بنیادی و مکانیک کوانتومی، تصویری علمی از خاستگاه هستی ارائه کند.
پاسخ این پرسش که چرا جهان وجود دارد، به موضوع «تضادها» بازمی‌گردد. دانشمندان دریافته‌اند که جهان به این دلیل وجود دارد که در آغاز پیدایش خود با اندکی عدم تعادل میان ماده و پادماده همراه بوده است.
ماده‌ای که جهان پیرامون ما را ساخته، از ذراتی مانند پروتون، نوترون و الکترون تشکیل شده است. درمقابل، پادماده نیز ذراتی دارد که در اصل همانند ذرات نامبرده‌اند، اما یک تفاوت اساسی دارند: بار الکتریکی آن‌ها برعکس است. برای نمونه، اگر الکترون دارای بار منفی است، پادذرهٔ متناظر آن (پوزیترون) بار مثبت دارد. به همین دلیل می‌گوییم ماده و پادماده از بسیاری جهات شبیه‌اند، اما ازنظر بار الکتریکی با یکدیگر تفاوت دارند.
وقتی ذرات ماده و پادماده با هم برخورد می‌کنند، همدیگر را کاملاً نابود می‌کنند و انرژی زیادی به شکل تابش گاما آزاد می‌شود. این واکنش نشان می‌دهد که ماده و پادماده با هم «دوست نیستند». خوشبختانه اکنون پادماده بسیار کمی در جهان وجود دارد، وگرنه همه چیز به سرعت نابود می‌شد. با‌این‌حال، همین کمبود پادماده هنوز یکی از معماهای بزرگ کیهان‌شناسی است، زیرا در ابتدای شکل‌گیری جهان، پادماده نقش مهمی داشته و مشخص نیست چرا اکنون تقریباً ناپدید شده است.
شبکه کیهانی به این دلیل به‌وجود آمده که از همان ابتدا مقدار ماده و پادماده برابر نبوده است.
به‌نوشته‌ی وب‌سایت لایوساینس، حدود ۱۰۰ سال پیش، پل دیراک، فیزیک‌دان انگلیسی با نظریه‌هایش در زمینه مکانیک کوانتومی وجود پادماده را پیش‌بینی کرد. سپس از دهه ۱۹۳۰ به بعد، آزمایش‌ها این پیش‌بینی را تأیید کردند. امروزه دانشمندان می‌توانند در آزمایشگاه و با استفاده از ماشین‌های پیشرفته‌ای مثل شتاب‌دهنده بزرگ هادرون، ذرات پادماده تولید کنند، هرچند مقدار آن بسیار کم و کنترلش بسیار دشوار است.
پاسکواله دی باری، استاد فیزیک و اخترشناسی در دانشگاه ساوت‌همپتون در بریتانیا می‌گوید وقتی دیراک پادماده را پیش‌بینی کرد، فکر می‌کرد ماده و پادماده باید به یک اندازه وجود داشته باشند. یعنی اگر مقداری ماده در جهان هست، باید همان مقدار پادماده هم وجود داشته باشد.
اما واقعیت این است که اکنون پادماده بسیار کمی وجود دارد و ماده بسیار فراوان است، به‌طوری که همه ستارگان و کهکشان‌ها از ماده ساخته شده‌اند. این اختلاف بزرگ بین انتظار نظری و واقعیت مشاهده‌شده، معمای بزرگ علمی است.
قبلاً هم بعضی دانشمندان فکر می‌کردند شاید «کهکشان‌های پاد-ماده» یا «ستاره‌های پاد-ماده» هم وجود داشته باشند، اما هیچ‌کدام از این‌ها یافت نشده‌اند.
تارا شیرز، فیزیک‌دان ذرات در دانشگاه لیورپول توضیح می‌دهد: «فکر می‌کنیم جهان در آغاز مه‌بانگ تقریباً نصف ماده و نصف پادماده بوده، اما خیلی زود ماده بر جهان غلبه کرده است. برای اینکه این اتفاق بیفتد، باید تفاوتی خیلی کوچک یا عدم تقارن در رفتار ماده و پادماده وجود می‌داشت تا در نهایت یکی بر دیگری غالب شود.»
به‌گفته‌ی شیرز، هنوز مشخص نیست چرا ماده و پادماده رفتار کمی متفاوت دارند. دانشمندان نمی‌دانند این تفاوت از کجا آمده و هنوز توضیح علمی روشنی برای آن وجود ندارد. فهمیدن این تفاوت و دلیل برتری ماده بر پادماده، همان مسئله بزرگ عدم تقارن ماده و پادماده است که دانشمندان تلاش می‌کنند حلش کنند.
دیراک بیان می‌داشت که نام‌گذاری «ماده» و «پادماده» به صورت دلخواه انجام شده است. ذرات معمولی را ماده و ذرات مخالف آن‌ها را پادماده نامیده‌اند، اما می‌توانست برعکس باشد. اگر بیشتر ذرات و پادماده یکدیگر را نابود نکرده بودند، ممکن بود پادماده هم جهانی از پاداتم‌ها و پادمولکول‌ها بسازد. در نهایت، آنچه بیشتر بود، نامش ماده شد و طرف مقابلش پادماده نامیده شد.
انفجار پادماده که در جو زمین توسط طوفان ایجاد شده، توسط فضاپیمای ناسا شناسایی شده است.
فیزیک‌دان‌ها با کمک آزمایش‌های پیشرفته و مشاهدات مختلف مثل شتاب‌دهنده‌های ذرات، ردپای فروپاشی پادماده در نور ستارگان و کهکشان‌ها، و حتی امواج گرانشی، سعی دارند بفهمند چرا در جهان چنین اختلاف بزرگی بین ماده و پادماده وجود دارد. این اختلاف همان چیزی است که در نهایت باعث شده همه چیزهایی که در جهان می‌بینیم یعنی ستارگان، کهکشان‌ها، زمین و ما شکل بگیرد.
دی باری بر این باور است که در لحظات اولیه پس از مه‌بانگ، تعداد ذرات ماده و پادماده بسیار بیشتر از حال حاضر بود، اما بیشتر آن‌ها با هم برخورد کرده و نابود شدند. چیزی که باقی ماند، همان ماده‌ای است که در نهایت ستارگان، سیارات و خود ما از آن ساخته شد. به عبارت ساده، ما از باقی‌مانده‌های این نبرد اولیه شکل گرفته‌ایم.
ریموند وولکاس، فیزیک‌دان نظری ذرات در دانشگاه ملبورن، افزود که یک دلیل برای این عدم تقارن در سال ۱۹۶۷ توسط فیزیک‌دان شوروی، آندری ساخاروف، مطرح شد. (ساخاروف، منتقد نظام شوروی، در سال ۱۹۸۰ به تبعید داخلی محکوم شد؛ او در سال ۱۹۸۶ آزاد شد و در سال ۱۹۸۹ درگذشت.)
ساخاروف می‌گفت ذرات ماده و پادماده کاملاً برعکس یکدیگر عمل نمی‌کنند. یعنی وقتی تحت تأثیر برخی نیروهای بنیادی قرار می‌گیرند، رفتار آن‌ها کمی متفاوت است. این تفاوت کوچک باعث می‌شود که ماده کمی بیشتر از پادماده باقی بماند و جهان ما از ماده ساخته شود. به این پدیده در فیزیک، «نقض تقارن C و CP» گفته می‌شود.
وولکاس توضیح داد دانشمندان اصول کلی اینکه چرا ماده و پادماده رفتار متفاوتی دارند (نقض تقارن C و CP) را می‌دانند، اما جزئیات دقیق آن هنوز روشن نیست. راه‌حل‌های زیادی ممکن است وجود داشته باشد و چالش اصلی این است که با آزمایش‌های علمی مشخص کنیم کدام یک از این احتمالات درست است.
