کی بود گفت بُعد چهارم؟!

یکی از اسرارآمیزترین مفاهیم فیزیک، که نقش مهمی در نجوم و کیهان شناسی ایفا کرده و می کند، بُعد چهارم و ابعاد بالاتر است. در ذهن عوام وقتی از بعد چهارم سخنی رانده شود بلافاصله تصویری از آلبرت اینشتین و زمان تداعی می شود. اما به راستی نخستین کسی که بعد چهارم و ابعاد بالاتر را معرفی کرد چه کسی بود؟

پاسخ به این پرسش را باید با واقعیتی پیوند داد که گرچه فراموش نشده اما مورد بی اعتنایی قرار گرفته است. واقعیتی که شاید اساس نظریه های مهمی چون نسبیت عام را تشکیل می دهد اما به همین علتِ اساسی بودنش، همچون فونداسیون ساختمان، از دیده ها پنهان است؛ واقعیتی به نام ریاضیات. مفاهیم ریاضی که ریاضی دانان خلق کرده اند و می کنند و بی سر و صدا موجب دگرگونی علم می شوند. بُعد چهارم یکی از همین مفاهیم است که نخستین بار در حوزه ی ریاضیات مطرح شد و سپس ابزاری شد در دست فیزیک دانان و کیهان شناسان.

تولد بعد چهارم و ابعاد بالاتر باز می گردد به دهم جون سال 1854 میلادی؛ زمانی که ریاضی دان جوان و نامی اما فقیر و بیمار، به نام برنهارت ریمان، پس از یک دوره چند ماهه بیماری عصبی، سخنرانی عجیبی را در این روز به یاد ماندنی در دانشگاه گوتینگن آلمان ارایه کرد. در این روز بزرگ بود که هندسه ی کلاسیک اقلیدسی با همه تقدس و قدمت دو هزار ساله اش، چونان نظریه ی زمین مرکزی، فرو ریخت و ریمان را، مانند کپرنیک، شهره ی تاریخ علم کرد. هندسه ی اقلیدسی، که بیش از دو هزار سال جهان را فقط در قالب سه بُعد طول و عرض و ارتفاع بیان کرده بود، در همین یک روز به یک باره فرو ریخت و از خرابه های آن نظریه ی ابعاد بالاتر با اندیشه ی جادویی ریاضی دانی جوان شکل گرفت.

همه ی ما با قضیه ی فیثاغورث آشناییم؛ راهی برای پیدا کردن طول قطر مربع، این قضیه را می توان برای محاسبه ی طول قطر یک مکعب، یعنی فضای سه بُعدی، تعمیم داد. اما ریمان جوان در همین جا متوقف نشد و این قضیه را در بُعد چهارم برای یک ابَرمکعب اثبات کرد و سپس آن را به فضای N – بعدی نیز تعمیم داد و این گونه بود که ریاضیات باور کرد می توان به ابعاد بالاتر هم فکر کرد.

اینک، در حدود 160 سال پس از این واقعه، فیزیک دانان هنوز در تلاش اند تا با توسل به ابعاد بالاتر راهی برای ساده کردن قوانین فیزیک و رسیدن به آرزوهای بزرگی چون آشتی نظریه ی نسبیت عام و کوانتوم، یا اتحاد بزرگ، پیدا کنند. امروز فیزیک دانان پی برده اند که قوانین فیزیک در ابعاد بالاتر ساده تر می شوند و راه های فرار بسیاری برای خلاصی از بن بست های فیزیک و کیهان شناسی ایجاد می شود و این محور اندیشه های ریمان بود که 160 سال پیش، حتی تا سر حدّ بیماری، به آن فکر می کرد.

اما به لحاظ فیزیکی بُعد چهارم زمانی جدی تر مورد توجه قرار گرفت که شعبده باز و مدعی احضار ارواح، به نام هنری سلید، دادگاهی را که برای رسیدگی به جرایمش تشکیل شده بود با اعمال عجیب و غریب و تکرار ادعاهایش به سُخره گرفت و همه را در حیرت فرو برد.

این گونه بود که دادگاه دست به دامن فیزیک دانان سرشناسی چون یوهان زولئر، ویلیام کروکس (مخترع لامپ اشعه ی کاتدی که اساس کار تلویزیون هاست)، ویلهلم وِبِر، جی تامسون (کاشف الکترون)، و لُرد رایلی شد و البته آن ها هم مبهوت از شعبده بازی های سلید دست به دامان بُعد چهارم شدند با این توجیه که راز همه ی آنچه سلید انجام می دهد دستیابی به بُعد چهارم است.

امروزه، ابعاد بالاتر امیدهایی برای توجیه وجود جهان های موازی، و رویدادهای متافیزیکی به وجود آورده است. رویدادهایی که اهالی علم، به سبب نداشتن توجیهات عقلانی برای اثبات آن ها، با ناامیدی منکرشان می شدند.

نظریه ی ابعاد بالاتر، با همه ی اسرارآمیز بودنش، نقش ویژه ای در جدیدترین نظریه های بیان کننده ی آفرینش و خلقت چون نظریه ی ابَر ریسمان دارد و هنوز هم باید منتظر ماند و دید این راه را برای درک بیشتر انسان از لحظات اولیه ی انفجار بزرگ و ساز و کارهای فعلی جهان خلقت و سرنوشت نهایی جهان هستی هموار می کند؟

عمران مرادی

برگرفته از: ماهنامه نجوم

تنظیم برای تبیان: م.ح.اربابی فر