کشف بوزون هیگـز تاییدی بر واقع‌گرایی علمی بود/ اهمیت نظریه پیتر هیگز در تاریخ علم، فلسفه و فلسفه علم

بیستم فروردین‌ماه 1403، پیتر هیگز، استاد برجسته فیزیک نظری دانشگاه ادینبرو و برنده جایزه نوبل فیزیک سال 2013 درگذشت. عمده‌ترین عامل شهرت هیگز به پیشنهادی بازمی‌گردد که او در قالب نظریه بوزون و در حوزه فیزیک ذرات بنیادی به جهان دانش عرضه کرد؛ نظریه‌ای راجع به یک بوزون که بتواند نحوه تشکیل جرم در ماده را توضیح بدهد. او در سال 1964 مکانیسم خود را عرضه کرد اما در سال 2012 بود که بوزون مد نظر هیگز پس از سال‌ها و با هزینه‌ای 13میلیارد دلاری کشف شد و به نام خود او بوزون هیگز نام گرفت.

به همین مناسبت با دکتر موسی اکرمی، استاد فلسفه علم و متخصص در حوزه فیزیک و فلسفه گفت‌وگو کردیم و از او درباره اهمیت نظریه پیتر هیگز و تاثیری که بر نظریه‌های علمی و فهم ما از جهان هستی بر جای می‌گذارد، پرسیدیم.

دکتر اکرمی نیز با احاطه همه‌جانبه‌ای که بر حوزه‌های علم فیزیک و فلسفه علم دارد، به پرسش‌های ما  پاسخ داد و ضمن بررسی اهمیت این نظریه و کشف بوزون هیگز، اهمیت تعاملات علمی و توجه به پژوهش‌های بنیادی را متذکر شد و درنهایت ابتکار علمی قابل ستایش هیگز را تاییدیه‌ای دیگر بر نظریه واقع‌گرایی علمی در حوزه فلسفه علم دانست.

*‌نظریه محوری پیتر هیگز و دلیل اهمیت آن چیست؟

نظریه هیگز درباره کشف نظری، سپس کف تجربی ذره‌ای است که به نام خود او «بوزون هیگز» نامیده شده است. قبل از توضیح نظریه هیگز اما لازم است که با ادبیات موضوع آشنا شویم. همه ذرات جهان در درجه اول به دو نوع تقسیم می‌شوند: الف) ذرات کلاسیک که ذرات تشکیل‌شده از اتم و مولکول به بالا هستند و جهان ماکروسکوپیک را تشکیل می‌دهند.

همه این ذرات در حرکت گروهی خود از آمار ماکسول ـ بولتسمان (Maxwell-Boltzmann Statistics) پیروی می‌کنند. ب) ذرات بنیادی، که در حالت ساده یا مرکب جهان زیراتمی را تشکیل می‌دهند. این ذرات خود دو نوع هستند: ب ـ1) بوزون‌ها که از آمار بوزـ آینشتاین (Bose–Einstein Statistics) پیروی می‌کنند و ب ـ2) فرمیون‌ها که پیرو آمار فرمی ـ دیراک (Fermi-Dirac Statistics) هستند.

*‌پیش از طرح سوال درباره تفاوت بوزون‌ها و فرمیون‌ها خوب است از ذرات بنیادی بگویید.

ذرات بنیادی که در فیزیک ذرات یا فیزیک ذرات بنیادی یا فیزیک انرژی بالا بررسی می‌شوند به‌اصطلاح خشت‌های اولیه جهان ماده و میدان‌ها هستند و فرض این است که خود تجزیه‌ناپذیر به اجسام کوچکتر از خودند. براساس آنچه امروزه نظریه استاندارد فیزیک ذرات نامیده می‌شود جهان ما از بوزون‌های حامل میدان‌ها و فرمیون‌های سازنده ماده تشکیل می‌شوند.

پس بوزون ذره‌ای بنیادی است که حامل یک میدان یا نیرو از چهار میدان یا نیروی شناخته‌شده فیزیکی در جهان است: 1) فوتون (یک نوع بوزون خاص)، حامل میدان الکترومغناطیسی، 2) بوزون‌های Z و ±W، حامل میدان هسته‌ای ضعیف، 3) گلوئون، حامل میدان هسته‌ای قوی و 4) گراویتون، حامل میدان گرانشی که هنوز آشکار نشده است. فرمیون‌های که ذرات بنیادی تشکیل‌دهنده ماده هستند دو نوع‌اند: 1) کوارک‌ها و پادکوارک‌ها که سازنده نوترون‌ها و پروتون‌هایند، 2) لپتون‌ها که عبارتند از؛ الکترون، تائون، موئون و ضد یا پاد آن‌ها، همچنین نوترینوهای وابسته به آن‌ها. پروتون‌ها و نوترون‌ها هسته اتم‌ها را می‌سازند که با الکترون‌ها خود اتم‌ها یا ماده باریونی ساخته می‌شوند.

موسی اکرمی

*‌به‌جز اینکه بوزون‌ها حامل میدان‌ها و فرمیون‌ها سازنده ماده‌اند تفاوت بنیادی فیزیکی آن‌ها در چیست؟

هر ذره زیراتمی دارای اعداد مشخصه‌ای به نام اعداد کوانتومی است که نحوه تعامل آن را با ذرات دیگر تعیین می‌کنند. یکی از این اعداد به چرخش ذره به دور خود ربط دارد و «اسپین» نامیده می‌شود که درواقع با اندازه حرکت زاویه‎ای پیوند دارد و مقدار آن صفر یا عدد صحیح یا نیم‌ عدد صحیح مثبت (مثلاً یک‌دوم، سه‌دوم، پنج‌دوم) است. اسپین همه بوزون‌ها عدد صحیح هستند. مثلاً اسپین فوتون و گراویتون به ترتیب 1 و 2 است.

اما اسپین فرمیون‌ها نیم عدد صحیح است. حال همه ذراتی که به نام بوزون شناخته می‌شوند، یعنی از آمار بوز ـ آینشتاین پیروی می‌کنند و اسپین آن‌ها صفر یا عدد صحیح است، هر تعداد آن‌ها که دارای همه اعداد کوانتومی یکسان باشند، می‌توانند با یکدیگر در یک جا جمع شوند. برای نمونه هر تعداد از فوتون‌ها یا همان ذرات نور که یک نوع بوزون هستند، می‌توانند با اعداد کوانتومی یکسان در کنار هم قرار گیرند.

ولی هیچ دو فرمیونی در جهان هستی پیدا نمی‌شود که همه اعداد کوانتومی آن‌ها یکسان باشد و در یک‌جا با همدیگر جمع بشوند. برای نمونه اگر دو الکترون یا دو پروتون یا دو نوترون داشته باشیم، برای قرار گرفتن در یک‌جا باید دست‌کم یک عدد کوانتومی از چهار عدد کوانتومی آن‌ها با هم متفاوت باشد.

در درس شیمی زمانی که اوربیتال‌ها را برای دو الکترون‌ در نظر می‌گیریم، باید اسپین یکی از الکترون‌ها به سمت بالا و اسپین دیگری به سمت پایین باشد. این پیروی از اصلی است که «اصل طرد پائولی» نامیده می‌شود.

*‌بوزون هیگز در این میان چه جایگاهی دارد؟

بوزون هیگز که در سال 1964 از سوی پیتر هیگز، استاد دانشگاه ادینبرو، دانش‌آموخته کینگز کالج لندن، در طرح مکانیسم موسوم به مکانیسم هیگز پیشنهاد شد، یک بوزون ساده دارای جرم با بار الکتریکی صفر و اسپین صفر است که می‌تواند چگونگی پیدایش جرم بوزون‌های دارای جرم W و Z و فرمیون‌ها را توضیح دهد. این ذره حامل میدانی متفاوت با چهار میدان دیگر به نام میدان هیگز است که همه جهان را فراگرفته است. یعنی ممکن است در جایی هیچ‌یک از آن چهار میدانی که قبلاً گفتم وجود نداشته باشد ولی در آنجا و همه جا میدان هیگز وجود دارد.

*‌آیا این بحث ربطی به نظریه مهبانگ یا Big Bang هم دارد؟

بله. کاملاً ! اصولاً مباحث فیزیک ذرات و مباحث کیهان‌شناسی در نخستین لحظات پیدایش جهان ما با هم پیوند تنگاتنگ دارند. مهمترین محل ظهور ذرات بنیادی زیراتمی، جهان داغ آغازین با دمای چند هزار میلیارد درجه است که به ذرات انرژی و سرعت بسیار زیادی، نزدیک به سرعت نور می‌داده است. ظرف جهان آغازین محل پیدایش و کنش و واکنش این ذرات بوده است.

ازاین‌رو طرح این ذرات به‌صورت نظری خود یکی از مباحث میان‌رشته‌ای مشترک میان فیزیک ذرات و کیهان‌شناسی است. حال اگر بخواهیم به بوزون هیگز بپردازیم باید توجه کنیم که در الگوی استاندارد فیزیک ذرات، یک حلقه مفقوده وجود داشت، یک خلأ اطلاعاتی، یک نقطه ضعف نظری، که عبارت بود از تبیین چگونگی جرم‌دار شدن ذرات. می‌دانیم فوتون و هر ذره دیگری با سرعت فوتون دارای جرم حالت سکون صفر است.

ذرات دیگر که از سرعت نور یا نزدیک به نور برخوردار بوده‌اند، در لحظات آغازین جهان، جرم نداشته‌اند. فیزیکدانان ‌باید مکانیسمی را می‌یافتند تا چگونگی پیدایش جرم را نشان دهند. این بخت نصیب پیتر هیگز شد که گام نظری چنین مهمی را بردارد. البته بعداً چند نفر دیگر نیز به همان دستاورد نظری رسیدند که برجسته‌ترین‌شان فرانسوا انگلرت بلژیکی بود که شریک هیگز در جایزه نوبل 2013 شد.

در توضیح بیشتر باید گفت، در الگوی استاندارد کیهان‌شناسی، جهان ما با رویدادی به نام مهبانگ (Big Bang) در 7/13 میلیارد سال پیش پدید آمده است. در شعاع نزدیک به صفر، چگالی انرژی نزدیک به بینهایت و دما نیز بسیار زیاد بوده است؛ چیزی حدود 10 به توان 28 درجه. جهان از همان لحظه مهبانگ شروع به انبساط کرده. با انبساط جهان دمای آن پایین آمده و ذرات تشکیل شده‌اند بی‌آن‌که جرم داشته باشند. با سردشدن و کم‌شدن سرعت، ذرات ‌باید جرم پیدا می‌کردند. حال پرسش بزرگ این خواهد شد که این ذرات چگونه جرم پیدا کردند؟

میدان عظیمی که در لحظات آغازین جهان هستی وجود داشت و گویی همه به صورت انرژی متجلی بود چگونه به جرم تبدیل شد؟ پیشنهاد هیگز و کسانی چون انگلرت در چارچوب الگوی استاندارد ذرات و برای نجات این الگو به کمک خودش این بود که یک میدان بوزونی تمام جهان ما را در برگرفته بود و در برگرفته است؛ همانند وضعیتی که هوا تمام اطراف ما را در برگرفته است. یک بوزون خاص عهده‌دار دادن جرم به ذرات بوده است که در یک پیکو (یعنی یک تریلیونیم، 10 به توان منهای 12) ثانیه پس از مهبانگ ذرات طی مکانیسم هیگز، در کنش و واکنش‌های ویژه با بوزون هیگز دارای جرم شده‌اند.

هیگز پیش‌بینی کرده بود که اگر بتوان شرایط خاصی را در آزمایشگاه پدید آورد، می‌توان این بوزون هیگز را تولید و کشف کرد. تولید آن در برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) از طریق فروپاشی دو گلوئون به دو زوج کوارک ـ پادکوارک سر (top quark)، سپس ترکیب یک زوج جدید از کوارک‌ها و پادکوارک‌ها و تشکیل بوزون هیگز صورت گرفت. به‌هرحال فرضیه هیگز از لحاظ نظری بسیار نیرومند بود زیرا با نظریه‌های پذیرفته‌شده الگوی استاندارد ذرات کاملاً همخوانی داشت.

*‌نحوه آزمودن این مکانیسم چگونه بود؟

آزمایش آن بسیار دشوار بود زیرا باید ذرات بنیادی ذی‌ربط را با سرعت بسیار زیاد به هم برخورد داد تا شاید در این وضعیت بوزون موردنظر هیگز آشکار شود. سال‌ها تصور این بود که برای راستی‌آزمایی این فرضیه و تولید آزمایشی بوزون هیگز نیاز به شتاب‌دهنده‌ای چنان بزرگ است که ذره بتواند در درون آن، به آن سرعت برسد.

استیون هاوکینگ در اواخر دهه 1980 کتابی خوشخوان نوشت به نام «تاریخچه زمان» و در آن مدعی شد، اگر قرار باشد چنین ذراتی تولید و کشف شوند، شعاع شتاب‌دهنده باید از زمین تا خورشید باشد؛ یعنی 150 میلیون کیلومتر! با پیشرفت فناوری معلوم شد که با ساختن شتاب‌دهنده‌ای به محیط 27 کیلومتر می‌توان در شرایطی حساب‌شده، مکانیسم هیگز را برقرار کرد و در آن صورت اگر بوزون هیگز به‌راستی وجود داشته باشد، باید تولید و آشکار شود.

ازاین‌رو سرن (CERN)، یعنی سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای، به‌عنوان بزرگ‌ترین آزمایشگاه فیزیک ذره‌ای جهان تصمیم گرفت یک شتاب‌دهنده بزرگ ویژه بسازد که امکان پژوهش در ذرات بنیادی در آن فراهم باشد. آمریکا خود شتاب‌دهنده‌ای به نام آزمایشگاه فرمی داشت که توان تولید و آشکارسازی ذره‌ای چون بوزون هیگز را نداشت.

بنابراین نهایتاً سرن توانست در فاصله سال‌های ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۸ میلادی برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) را با همکاری حدود 10 هزار پژوهشگر از ده‌ها دانشگاه و پژوهشگاه بیش از 100 کشور در محیطی برابر 27 کیلومتر در 175 متری زیر زمین، به‌عنوان بزرگ‌ترین برخورددهنده ذرات با بالاترین انرژی بسازد. گردآوری بودجه آن خود یک چالش جدا بود.

مثلاً با خانم مارگارت تاچر گفت‌وگو شده بود تا انگلستان سهم خود را بپردازد. خانم تاچر را با زبانی در سطح افراد معمولی مالیات‌دهنده جامعه قانع کرده بودند. خوشبختانه بسیاری از کشورها و حتی کشورهای جهان سوم هم حاضر شدند در این پروژه مشارکت کنند.

در زمان ریاست‌جمهوری آقای خاتمی، دکتر معین وزیر علوم و دکتر منصوری معاون ایشان دراین‌زمینه تلاش کردند و اگر اشتباه نکنم ایران حدود 450 میلیون دلار به این پروژه کمک کرد. البته سرن کوشید کمک ایران و هر کشور دیگر را جبران کند. برای نمونه بلافاصله بعد از کمک ایران، قراردادی 150 میلیون دلاری با شرکت آذر آب اراک بسته شد تا این شرکت یک قطعه مهم دوهزار تنی را برای این پروژه بسازد.

می‌گفتند تنها 200کیلو وزن اسناد و مدارک فنی این قطعه بوده است. این محموله پس از ساخته‌شدن با شرایطی ویژه به اروپا فرستاده شد. از آن پس همواره پژوهشگرانی در سطح دکتری و پسادکتری از مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات یا پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM)، همچنین دانشگاه‌هایی چون صنعتی شریف به سرن رفته و در پژوهش‌هایی شرکت داشته‌اند.

فیزیکدانانی که دانسته یا نادانسته واقع‌گرای علمی بودند و معمولاً فیزیکدان چه بدانند، چه ندانند واقع‌گرای علمی هستند وجود آن را پذیرفتند و نزدیک نیم‌قرن برای مشاهده آن کوشیدند 

*‌نتیجه این همه فعالیت به کجا رسید؟

پس از افتتاح شتاب‌دهنده در سال 2008 و چندین آزمایش، سرانجام در ژوئیه ۲۰۱۲ اعلام شد یک بوزون معادل ۱۲۵ گیگا الکترون ولتی مشاهده شده ‌است. در مارس ۲۰۱۳ (یادم هست که ۲۴ اسفندماه 1391 بود)، خبر کشف بوزون هیگز رسماً اعلام شد. این به معنای راست‌آزمایی نظریه هیگز و دیگران، تولید و کشف بوزون هیگز، موفقیت الگوی استاندارد فیزیک ذرات و تکمیل آن بود.

بدین‌ترتیب نظریه استاندارد ذرات قدرتمندتر از پیش جلوه کرد به‌گونه‎ای‌که اینک این نظریه هم می‌تواند چگونگی پدیدآمدن جرم را توضیح دهد، هم از پتانسیل لازم برای توضیح چند موضوع دیگر نیز برخوردار است. اگر گراویتون هم کشف شود، جدول ذرات بنیادی متشکل از بوزون‌ها و فرمیون‌ها تکمیل خواهد شد. همچنین اگر بتوان نشان داد که بین بوزون‌ها و فرمیون‌ها، یعنی کوارک‌ها و لپتون‌ها، میان‌کنش‌هایی برقرار است، آنگاه شاید بتوان این ذرات بنیادی کنونی را به یک ذره یا تعداد کمتری ذره فروکاست.

دراین‌زمینه هم‌اکنون مقالاتی وجود دارند که نشان می‌دهند این قابلیت در بوزون هیگز وجود دارد که پل رابطی بین بوزون‌ها، لپتون‌ها و کوارک‌ها باشد. این نوید درخشانی است که الگوی استاندارد ذرات را بتوان استوارتر ساخت تا پرسش‌های بنیادی دیگری را نیز پاسخ دهد. همان‌گونه که گفتم، هیگز و انگلرت سال 2013 برای کشف نظری مکانیسم جرم‌دار‌شدن ذرات زیراتمی برنده جایزه نوبل فیزیک در همان سال 2013 شدند؛ مکانیسمی که نوع انسان در سیمای هزاران دانشمند برای مشاهده آن و آشکارسازی بوزون هیگز، 48 سال را در انتظار همراه با کوشش جدی، با صرف میلیاردها دلار، گذرانده بود.

*‌براساس برآورد مجله فوربس، این کشف درمجموع حدود 13/25 میلیارد دلار هزینه داشته است.

بله. مراکز پژوهشی کشورهای پیشرفته، به‌ویژه آمریکا و اتحادیه اروپا در زمینه‌های علمی به‌طور عام و در زمینه‌های کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات بینادی به‌طور خاص بسیار هزینه می‌کنند. اتحاد شوروی سابق نیز دراین‌زمینه‌ها نسبتاً فعال بود.

امروزه ژاپن، چین، هند و حتی روسیه کنونی نیز دراین‌زمینه‌ها هزینه‌های قابل توجهی دارند تا دانشمندان چه در خود آن کشورها، چه از کشورهای دیگر در بزرگترین پژوهش‌های نظری و آزمایشگاهی فعالیت کنند. دولت‌ها هرچه دموکراتیک‌تر باشند و از رشد اقتصادی بالاتری برخوردارتر باشند به این پروژه‌ها در قالب طرح‌های ملی و فراملی کمک می‌کنند.

این هم به نام خود آن کشورهاست، هم به نام انسانیت که مرزهای علم در نوردیده می‌شوند و دستاورهای عظیم نظری، عملی و فناورانه در پی دارند. مردمان آن کشورها نیز معمولاً در جریان آن هزینه‌ها هستند و می‌پذیرند که دولت‌های‌شان چه به نام علم، چه برای رقابت دراین‌زمینه‌ها سرمایه‌گذاری کنند. برخی از دستاوردها نظری و بنیادی و برای کشف حقایق جهان هستی‌اند. این برنامه‌ها سود مستقیم و بلافاصله مادی ندارند، ولی جایگاه آن کشورها را در پژوهش علمی بنیادی تثبیت می‌کنند و به گونه‌ای غیرمستقیم در رشد حوزه‌های دیگری که با اقتصاد ربط دارند کمک می‌کنند.

پژوهشگاه‌های بزرگ دارای چنان موقعیتی هستند که در پژوهش‌ها همکارانی از کشورهای دیگر نیز دارند، چنان‌که برای نمونه ایران در برنامه برخورددهنده بزرگ هادرونی شرکت کرد. فکر می‌کنم مشارکت پاکستان حتی بیشتر از ایران بود.

با همه مسائل سیاسی‌ که برای عبدالسلام ایجاد کردند همواره نفوذ معنوی او در میان استادان کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات پاکستان، بنابراین در پژوهشگاه‌های مرتبط با آن‌ها، زیاد بوده و هست و پاکستان هم به نسبت اقتصادش در این‌گونه برنامه‌ها مشارکت دارد.

* به نظرتان ما در زمینه تحقیقات بنیادی‌ چه باید بکنیم؟

طبیعی است که اگر بتوانیم بخش تحقیقات بنیادی داشته باشیم امری بسیار مطلوب است. چنین امری اما نیازمند سرمایه‌گذاری‌هایی کلان است و شاید ایران نتواند راساً دراین‌زمینه اقدام کند، هرچند یکی از اهداف گفته و ناگفته مرکزی چون پژوهشگاه دانش‌های بنیادی همین بوده است. اگر دولتی باشد که بپذیرد و بتواند برای این‌گونه تحقیقات هزینه کند، آنگاه شاید بتوان از قابلیت جذب شرکایی در منطقه استفاده کرد.

برای نمونه می‌توان پژوهشگاه منطقه‌ای ساخت و روی کمک‌های کشورهای عربی، ترکیه، پاکستان و کشورهای آسیای میانه حساب کرد و بدین‌ترتیب پروژه‌های منطقه‌ای را اجرا کرد. در چنین حالتی ممکن است کشورهای اروپایی و حتی آمریکا هم ترغیب شوند که به این پروژه‌ها بپیوندند. به‌هرحال می‌دانیم که یکی از آکادمی‌های علمی مهم جهان، آکادمی علوم جهان سوم است.

مقر این آکادمی فعلاً در ایتالیاست. به یاد دارم که پیش از انقلاب محمد عبدالسلام، فیزیکدان مشهور پاکستانی، به ایران آمد و از ایران کمک می‌خواست که یا به پایگاه و مقر اصلی این آکادمی بدل شود یا شریک بخشی از فعالیت‌های آکادمی شود. ایران پذیرفت که حداقل در بخش شیمی سرمایه‌گذاری کند. درهمین‌زمینه دانشگاه شیراز نیز تعیین شد. این توافق اما با انقلاب 1357 مصادف شد.

بعد از انقلاب ایتالیا قبول کرد که دراین‌زمینه همکاری کند. 250 میلیون دلار به عبدالسلام داده شد و شهر تریست در شمال شرقی کشور ایتالیا را برای تشکیل مرکزی به نام «مرکز بین‌المللی فیزیک نظری عبدالسلام» (Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics) پیشنهاد داد. اینک این مرکز یکی از مراکز بسیار مهم در حوزه پژوهش‌های فیزیک است و به‌طور عمده نیز با حمایت یونسکو خدمات قابل‌توجهی به دانشمندان جهان سوم و ازجمله ایرانیان می‌دهد.

فکر می‌کنم در دهه 1380 بود که به ایران پیشنهاد داده شد در زمینه فیزیک ذرات سرمایه‌گذاری کند و پایگاه منطقه‌ای پژوهش‌ها و همایش‌های این حوزه بشود. متأسفانه این اتفاق نیفتاد. حال اگر دولتی به‌راستی دراین‌زمینه اراده‌ای داشته باشد، می‌تواند اقداماتی انجام بدهد و حداقل همسایگانش را به این امر راضی کند. اما متاسفانه حتی بودجه‌های پژوهشی مراکز علمی دانشگاه‌ها برای پژوهش حداقلی داخلی هم فوق‌العاده پایین است و چیزی نزدیک به 30 صدم‌درصد تولید ناخالص ملی است که اگر هم اختصاص یابد، بسیار کم است.

*‌نظریه هیگز چه تاثیری بر فهم از هستی و نظریه‌های خلقت بر جای می‌گذارد؟

در بحث فلسفی، من به‌شخصه نظر فیلسوفانی چون هگل را در یگانه‌گرایی (Monism) ‌می‌پذیرم و معتقدم، جهان مادی را باید بتوان از یک بنیاد یگانه استنتاج کرد. همان‌گونه که گفتم، طبق نظریه ذرات بنیادی در الگوی استاندارد ما فعلاً با بوزون‌ها، کوارک‌ها و لپتون‌ها روبه‌رو هستیم. آرمان من این است که این سه به یکی فروکاسته شوند. اگر این اتفاق بیفتند آنگاه موفقیتی عظیم برای نگرش مونیستی رقم خواهد خورد و ما به یک ذره بنیادی واقعی دست می‌یابیم.

به نظر می‌آید بوزون هیگز این قابلیت را دارد که در کنش و واکنش با برخی کوارک‌ها و حتی لپتون‌ها امکان این فروکاست ذرات بنیادی کنونی به یکدیگر را نشان بدهد. دراین‌زمینه البته می‌توان به نظریه ابرریسمان‌ها یا ابرتارها (Superstring theory) هم اشاره کرد. این نظریه البته بیشتر ریاضیاتی است. در این نظریه یک‌سری ریاضیاتی داریم که هر تار نماینده بخشی از یک سری و حالتی از ارتعاش یک تار اولیه است که گویی همه تارها و ذرات بعدی از آن پدید آمده‌اند. پژوهش‌هایی برای پیوند دادن الگوی استاندارد ذرات و نظریه ابرتارها وجود دارد که همه در راستای آن یگانه‌گرایی فلسفی‌اند. ابرتارها به یک معنا بنیادی‌تر از ذرات بنیادی کنونی‌اند.

‌*دریافت فلسفی جالبی از نقش این نظریه‌ها و بوزون هیگز ارانه دادید. آیا مباحث فلسفی دیگری نیز در زمینه بوزون هیگز مطرح هستند؟

بله. اهمیت نظریه هیگز و تولید و کشف نهایی بوزون هیگز برای فلسفه علم بسیار زیاد است. من برای واقع‌گرایی علمی (Scientific Realism) اعتبار زیادی قائلم. به‌نظرم واقع‌گرایی علمی در چندین جبهه مهم هستی‌شناختی، شناخت‌شناختی، روش‌شناختی و معناشناختی حرف اول را می‌زند. در این دیدگاه با احتیاط لازم، وجود واقعی هستومندها یا موجودات نظری مشاهده‌‌ناپذیری را که در یک علم مانند فیزیک ذرات یا کیهان‌شناسی لحظات آغازین یا ژنتیک در زیست‌شناسی بر پایه نظریه‌های پذیرفته‌شده طرح می‌شوند تا رویدادهای مشاهده‌پذیر را بهتر تبیین کنند، می‌پذیریم.

در برابر واقع‌گرایی علمی، طیفی از پادواقعی‌گرایی‌ها مانند ابزارانگاری یا عملیاتی‌انگاری وجود دارند که هیچ شأن واقعی‌ای برای هستومندی نظری مشاهده‌ناپذیر طرح‌شده قائل نیستند، یا شناخت واقع‌گرایانه از آن‌ها را ممکن نمی‌دانند. حالا اگر به بوزون هیگز توجه کنیم این بوزون هم در آغاز، یعنی سال 1964، یک ذره مشاهده‌ناپذیر نظری بود.

فیزیکدانانی که دانسته یا نادانسته واقع‌گرای علمی بودند و معمولاً فیزیکدان چه بدانند، چه ندانند واقع‌گرای علمی هستند وجود آن را پذیرفتند و نزدیک نیم‌قرن برای مشاهده آن کوشیدند (از سال 1964 تا 2012).

این پروژه تاکنون بزرگترین پروژه آزمایشی انسان بوده که انسان و علم او از آن سرفراز بیرون آمده‌اند. در حوزه کیهان‌شناسی، اخترشناسی و اخترفیزیک هم سرمایه‌گذاری‌های بسیار کلانی صورت می‌گیرند. به‌هرحال تولید و کشف بوزون هیگز تأییدی بسیار مهم برای واقع‌گرایی علمی بود.

*‌چرا بوزون هیگز به «ذره خدا» شهرت یافته است؟

لئون لدرمن، رئیس پیشین آزمایشگاه فرمی و برنده جایزه نوبل در سال 1367 که به سرنوشت بوزون هیگز علاقه زیادی داشت، پس از آشکارسازی آن کتابی با عنوان «The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?» (ذره خدا: اگر جهان پاسخ است، پرسش چیست؟) منتشر کرد. او در اصل به علت دشواربودن آشکارسازی یا چموش‌بودن این ذره، لقب the Goddamn Particle یعنی «ذره ملعون خدا» را برایش برگزیده بود.

ناشر کتاب نپسندید و damn را حذف کرد و از آن پس بوزون هیگز به «ذره خدا» شهرت یافت که شاید نظر به جایگاه بنیادینی که فیزیک ذرات برای دادن جرم به ذرات و پیدایش مواد باریونی و جهان مادی دارد، عده‌ای، به‌ویژه خداباوران، این لقب را برایش بپسندند.

*‌ضمن اشاره‌ای به دیدگاه عقل‌گرایی انتقادی کسانی چون کارل پوپر دراین‌باره، اگر جمع‌بندی نهایی دارید، بفرمایید.

پوپر را می‌توان از لحاظ فلسفی به‌طور کلی واقع‌گرای هستی‌شناختی دانست، ولی اصولاً در شناخت‌شناسی علمی معتقد به امکان دستیابی به حقیقت راستین نیست و در معناشناسی صدق را نمی‌پذیرد و حداکثر از چیزی به‌عنوان نزدیکی به صدق و درجات نزدیکی به صدق سخن می‌گوید. رئالیست است، اما رئالیستی که دستیابی به صدق را بسیار دشوار می‌داند.

فلسفه فیزیک با طیفی رنگارنگ از ناواقع‌گرایان علمی نیز روبه‌روست که هر یک به‌گونه‌ای از ابزارانگاری درباره نظریه‌ها یا از آنارشیسم در روش‌شناسی یا از صرف کفایت تجربی نظریه‌ها دفاع می‌کنند. برای نمونه ارنست ماخ، پدر معنوی حلقه وین، درحالی‌که الکترون کشف شده بود، به الکترون باور نداشت زیرا معتقد بود، باید الکترون دیده شود.

نگاه حس‌گرایانه او البته افراطی بود زیرا به‌زعم او تا چیزی به حس درنیاید و یکی از حواس پنجگانه به وجود آن موجود شهادت ندهد، نمی‌توان از وجود آن سخن گفت. او در سنت نوکانت‌گرایی جای داشت که در پژوهش فیزیکی به پدیدارگرایی و صرف توجه به پدیدارها ختم می‌شد. یا می‌توان به فیلسوفان نامداری چون فایرابند و وَن فراسِن اشاره کرد. ولی من مواضع آنان را دفاع‌پذیر نمی‌دانم و آزمایش‌های بزرگ فیزیک، به‌ویژه در کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات بنیادی در نفی آن‌ها و تأیید واقع‌گرایی علمی بوده‌اند.

در سال 1919 نتیجه رصد روی خورشیدگرفتگی یک گروه اعزامی به جنوب آفریقا تأیید پیش‌بینی نظریه نسبیت عام اینشتین در خمش نور در میدان گرانشی بود. زمانی که خبرش به آینشتاین رسید به‌سادگی فقط شانه بالا انداخت و گفت: «می‌دانستم». این اعتماد به نظریه مبتنی بر نظریه‌های آزموده پیشین بود. واقع‌گرایی علمی تأییدهای دورانساز دیگری مانند مشاهده امواج گرانشی مرتبط با سیاه‌چاله‌ها یا مشاهده کوارک‌ها را هم دارد.

برای نمونه کوارک‌های سر و ته در سال 1352 از سوی کوبایاشی و ماسکاوا مطرح شدند. آشکارسازی آن‌ها در 1374 در آزمایشگاه فرمی آمریکا صورت گرفت. من در آن زمان در سمیناری در دانشگاه صنعتی شریف بودم که از دکتر اردلان خواستند به بیرون از سالن برود.

زمانی که برگشت خبر آشکارسازی این کوارک‌ها داد. کوبایاشی و ماسکاوای در سال 1387 برنده جایزه نوبل شد. تاریخ فیزیک به‌ویژه تاریخ کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات درواقع تایید واقع‌گرایی علمی و تضعیف هرگونه پادواقع‌گرایی هستی‌شناختی، شناخت‌شناختی، رو‌ش‌شناختی و معناشناختی در علم است.