ثابت‌های بنیادین و قدرت نسبی بین نیروهای بنیادین
یکی از عجایب بسیار بزرگ در فیزیک وجود یک سری ثابت‌های بنیادین (fundamental constants) است که تاثیر بسیار مستقیمی در ایجاد شرایط ایده آل برای پیداش حیات بر روی زمین و ادامه آن را فراهم کرده است. کوچکترین تغییر در این ثابت‌ها میتواند فیزیکی که امروز با آن آشنا هستید را کاملا بهم بریزد و دنیای کاملا متفاوتی ایجاد کند. وجود این ثابت‌ها نشان میدهد که جهان هستی با چه ظرافت و دقت وحشتناکی در بنیادیترین سطح آفریده شده است! این ثابت‌ها در طول عمر کائنات (که بشر در آن حضور دارد) پیوسته ثابت بوده و پدیده‌های فیزیکی را دیکته کرده ا‌ند. در فیزیک بسیاری از پدیده‌ها را میتوان با استفاده از معادلات مربوطه حساب کرد، اما در حال حاضر هیچ تئوری و راهی برای حساب خود ثابت‌های بنیادین وجود ندارد. آنها به مانند دستوری گویی از آسمان بر سر بشر افتاده ا‌ند و نتایج حاصل از حل معادلات فیزیکی را تعیین می کنند! از جمله این ثابت‌ها میتوان به ثابت گرانشی، سرعت نور، ثابت پلانک، جرم ذرات بنیادی و ثابت هایی که قدرت نسبی نیروهای بنیادین را مشخص می کنند، اشاره کرد. هر گونه تغییر این ثابت‌ها میتواند تاثیر وحشتناکی بر زندگی بشر داشته باشد. به عنوان مثال اگر ثابت نیروی قوی که مسئول همجوشی هسته‌های هیدروژنی به دوتریم (هیدروژن سنگین) است، کمی ضعیف تر میبود، دوتریم ناپایدار و پس از مدتی دوباره تجزیه می‌‌شد! به عبارت دیگر اصلا این امکان دیگر وجود نمی داشت که در درون خورشید همجوشی پایدار و تولید انرژی صورت بگیرد و بدین روی حیاتی هم بر روی زمین نمی توانست شکل بگیرد! حال فرض کنید که ثابت گرانشی کمی تغییر میکرد و قوی تر می‌‌شد، آنگاه پروسه‌های همجوشی در ستارگان شدت میگرفت و بدین روی ستارگان از عمر بسیار کمتری برخوردار میبودند و سریع میسوختند و انرژی بسیار زیادی آزاد میکردند که برای ایجاد شرایط حیات، مناسب نمیبود و سپس از بین میرفتند. تاثیر دیگر افزایش اندازه ثابت گرانشی (به عنوان مثال به مرور زمان) نزدیک تر شدن مدار زمین به خورشید و افزایش گرما و از دست رفتن اکسیژن موجود در اتمسفر زمین و در نتیجه از بین رفتن تمام حیات می بود. با افزایش ثابت گرانشی رشد گیاهان و جنبدگان هم به سختی صورت می گرفت و به عنوان مثال افراد بر روی زمین از قد و قامت کوتاهی برخوردار می بودند. بر عکس این، با کاهش ثابت گرانشی (به عنوان مثال به مرور زمان)، خورشید حجم بیشتری پیدا میکرد. به دلیل افزایش سطح، خورشید نورانی تر میبود، پروسه‌های همجوشی با بهره وری کمتری صورت میپذیرفتند و خورشید پس از مدتی به دلیل عدم تولید فشار کافی در درون، خاموش می شد! زمین هم از خورشید دورتر و طبیعتا از دمای کمتری برخوردار می شد. یا اگر سرعت نور را بیشتر و بیشتر کنید، این باعث میشود که الکترومغناطیس بیشتر و بیشتر از هم تفکیک بشود، در واقع میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی که در یکدیگر ادغام شده ا‌ند و با هم پدید می‌‌آیند، از هم کاملا منفک می شوند، مخصوصا وقتی که سرعت نور به بی نهایت برسد! یا اگر چنانچه ثابت پلانک که در فیزیک کوانتومی نقش اساسی و بنیادین ایفا می‌کند را تغییر و افزایش بدهید، پدیده‌های کوانتومی را در زندگی روزمره خود مشاهده می‌کنید! به عبارت دیگر در چنین دنیایی تعیین دقیق مکان و تکانه افراد به طور همزمان دیگر ممکن نیست و همچنین انسان‌ها میتوانند در همپوشانی با دیگر انسان‌ها به سر بپرند. وضعیت بسیار غیر قابل زندگی برای بشر خواهد بود! و اگر ثابت پلانک صفر شود، دیگر چیزی از فیزیک کوانتوم باقی نمی ماند و تمام پدیده‌های کوانتومی از بین میرفتند و دیگر امکان بهره گیری از آنها برای رشد فناوری، به عنوان مثال انتقال اطلاعات کوانتومی، ممکن نمی بود!
فارغ از ثابت گرانشی، در ارتباط با قدرت نسبی نیروهای بنیادین پایداری اتم ها و سرعت همجوشی در ستارگان به تعادل بین نیروی الکترومغناطیس و نیروی قوی بستگی دارد. اگر نیروی الکترمغناطیس را قوی تر کنید از جهان هستی چیزی جز یک سحابی از ریز ذرات اتمی باقی نمی ماند. حتی تغییر نیروی هسته ای ضعیف اثرات بسیار قابل توجهی دارد. این نیرو تبدیل پروتون ها به نوترون ها را تنظیم می کند و بدون نوترون هیچ عنصری سنگین تر از هیدروژن امکان پذیر نمی بود و همجوشی و شکافت هسته‌ای هم بدین ترتیب هیچگاه به حقیقت نمی پیوستند و هیچ ساختار پیچیده‌ای در بنیادیترین سطح در کائنات اصلا ایجاد نمی‌شد! قدرت نیروهای بنیادی توسط به اصطلاح ثابت های جفت تعیین می شود و طیف وسیعی را از نیروی هسته ای قوی تا گرانش شامل می شوند. هیچ الگوی آشکاری در اعدادی که برای آنها تعیین شده است وجود ندارد. مجموعه دیگری از پارامترهای آزاد، جرم ذرات بنیادی است که توسط تعامل این ذرات با میدان هیگز تعیین می شوند – اما باز هم هیچ الگوی واضحی وجود ندارد و ما نمی دانیم چرا ذرات این جرمی را دارند که در حال حاضر دارند، اما به گونه‌ای جرم‌های ذرات بنیادین پس از تامل با میدان هیگز تعیین شده ا‌ند، که بسیار ایده آل برای ایجاد شرایط مناسب برای حیات است! برای مثال، اگر کوارک‌ها یا الکترون‌ها جرم‌های متفاوتی می داشتند، در کیهانی عاری از مواد شیمیایی قرار می‌گرفتیم. بنابراین تعادل بین قدرت نیروها و جرم ذرات بنیادی برای تشکیل ستارگان و مواد پیچیده در جهان ما به گونه‌ای اعجاب انگیز بسیار مناسب در نظر گرفته شده است! یکی دیگر از این ثابت‌ها که شرایط را برای ایجاد ساختار‌های پیچیده و پیشرفته در کیهان ایجاد کرده است و از آن میتوان به عنوان مهمترین ثابت یاد برد، ثابت کیهانی است (cosmological constant) که نشان دهنده اثرات انرژی تاریک است! وجود انرژی تاریک در دهه ۱۹۹۰ میلادی زمانی که کیهان شناسان سعی کردند سرعت انبساط کیهان را اندازه گیری کنند کشف شد و دریافتند که انبساط در حال شتاب گرفتن است. اگر این ثابت کمی بیشتر از آنچه که مشاهده میشود، باشد، در آن صورت چنین جهانی چنان سریع گسترش می یابد که هیچ ساختاری هرگز شکل نخواهد گرفت. بنابرین باید عواملی وجود داشته باشند که این عدد را تقریباً به صفر برسانند. ثابت‌ها از کوچکترین عدد تا بزرگترین عدد را در یک دامنه گسترده ای به خود اختصاص می‌‌دهند!
به هر روی می‌بینید که همه چیز و واقعا همه چیز در بنیادیترین سطح دست به دست هم داده ا‌ند تا شرایط مناسبی برای حیات ایجاد بشود، اما این به تنهایی کافی نیست و پروردگار یکتا لطف دیگری نیز کرده ا‌ند و عوامل دیگری را این بار در مقیاس ماکروسکوپیک در رقصی بی همتا در کنار هم قرار داده ا‌ند، تا حیات بر روی زمین ایجاد شود که آن خود باز بحث مفصل دیگری دارد.
