۱۰ نمونه از شگفتی های جهان هستی!

جهان هستی سرشار از شگفتی هاست. اگرچه ایده‌های نوینی همچون نظریه‌ی کوانتوم، نسبیت و حتی گردش زمین به دور خورشید، هم‌اکنون پذیرفته شده هستند، اما علم همچنان به ما نشان می‌دهد که در گیتی چیزهایی وجود دارد که شاید باور کردنش برای ما دشوار باشد، و البته دشوار‌تر از آن، درک این شگفتی هاست.

10- انرژی منفی

از لحاظ نظری، پایین‌ترین دمایی که می‌توان به آن دست یافت، صفر مطلق است، یعنی دقیقاً ۲۷۳.۱۵- درجه‌ی سانتیگراد. در این دما، جنبش تمام ذرات کاملاً متوقف می‌شود. اما عملاً هرگز نمی‌توان چیزی را تا این حد سرد کرد، زیرا طبق مکانیک کوانتوم، هر ذره‌ای، یک انرژی حداقلی به نام «انرژی نقطه صفر» دارد، که پایین‌تر از آن نمی‌شود رفت. جالب اینجاست که این انرژی حداقلی، تنها محدود به ذرات نیست، بلکه هرگونه خلأ را نیز شامل می‌شود که به آن «انرژی خلأ» می‌گوییم. برای نشان دادن وجود این انرژی، یک آزمایش نسبتاً ساده لازم است. دو صفحه فلزی را به خلأ برده، کنار هم قرار دهید. خواهید دید که به سمت هم جذب خواهند شد.

دلیل جذب شدن صفحات فلزی به سمت یکدیگر این است که انرژی میان صفحات تنها در بسامدهای خاصی، تأثیر خود را نشان می‌دهد و نوسان دارد، حال آنکه انرژی خلأ موجود در اطراف صفحات می‌تواند تقریبا در هر بسامدی، نوسان داشته باشد. از آنجایی که انرژی اطراف صفحات، بیشتر از انرژی میان صفحات است، آن‌ها به سوی یکدیگر کشیده می‌شوند. با نزدیک شدن صفحات به یکدیگر، این نیرو افزایش پیدا می‌کند و تقریباً در فاصله‌ی ۱۰ نانومتر، این اثر (مشهور به اثر کاسیمیر) جوی از فشار میان آن‌ها ایجاد می‌کند. صفحات فلزی، انرژی خلأ میان خود را به کمتر از انرژی معمول نقطه‌ی صفر می‌رسانند و به این ترتیب گفته می‌شود که در فضا انرژی منفی ایجاد شده است. انرژی منفی دارای ویژگی‌های عجیبی است.

یکی از ویژگی‌های خلأِ دارای انرژی منفی، این است که سرعت نور در آن، بیشتر از سرعت نور در خلأ عادی است. این ویژگی می‌تواند حرکت با سرعتی فرا‌تر از سرعت نور در نوعی حباب خلأ با انرژی منفی را برای انسان‌ها ممکن کند. انرژی منفی همچنین می‌تواند برای باز نگه داشتن یک کرمچاله‌ی عبوری مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه ایجاد یک کرمچاله‌ی عبوری از لحاظ نظری ممکن است، اما اگر وسیله‌ای برای باز نگه داشتن آن وجود نداشته باشد، به محض ساخته شدن فرو می‌ریزد. نکته‌ی دیگر اینکه انرژی منفی، موجب ناپدید شدن سیاهچاله‌ها می‌گردد. انرژی منفی، اغلب به صورت ذرات مجازی که ناگهان به وجود می‌آیند و بعد از بین می‌روند، مدل سازی می‌شود. تا زمانی که ذرات، به فاصله‌ی کمی از پدیدار شدن، ناپدید می‌شوند، چنین مدلی هیچ کدام از قوانین بقای انرژی را نقض نمی‌کند.

اما چنانچه دو ذره در افق رویداد یک سیاهچاله ایجاد شوند، یکی از این دو ذره از سیاهچاله فاصله می‌گیرد، اما دیگری به درون آن می‌افتد. و این یعنی آن‌ها نابود نمی‌گردند، بلکه هر دو به انرژی منفی دچار می‌شوند. وقتی ذره‌ی دارای انرژی منفی به درون سیاهچاله می‌افتد، به جای اینکه جرم سیاهچاله را افزایش دهد، از جرم آن می‌کاهد. به مرور زمان، این ذرات باعث می‌شوند سیاهچاله به طور کامل ناپدید گردد. از آنجا که این نظریه اولین بار توسط استفن هاوکینگ مطرح شد، ذراتی که به دلیل این تأثیرات، به اطراف ساطع می‌شوند (ذراتی که به داخل سیاهچاله نمی‌افتند)، تابش هاوکینگ نام دارند. این نظریه، که بزرگ‌ترین موفقیت علمی هاوکینگ را رقم زد، اولین نظریه‌ی پذیرفته شده‌ای بود که تئوری کوانتوم را با نسبیت عام ترکیب می‌کرد.

9- کشش چارچوب

یکی از پیش بینی‌های نظریه‌ی نسبیت عام، این است که وقتی یک شیء بزرگ حرکت می‌کند، فضا-زمانِ اطراف خود را نیز دچار کشش می‌کند، که به دنبال آن، اجسام اطراف نیز، کشیده می‌شوند. این موضوع می‌تواند زمانی که یک شیء بزرگ در خطی مستقیم حرکت می‌کند، یا می‌چرخد، روی دهد، و اگرچه تأثیر آن بسیار کم می‌باشد، اما از نظر تجربی به اثبات رسیده است. آزمایش کاوشگر گرانش بی، در سال ۲۰۰۴، برای اندازه‌گیری انحنای فضا-زمان در اطراف زمین، انجام شد. اگرچه عوامل مداخله گر بیشتر از میزان انتظار بودند، اما اثر کشش چارچوب با احتمال خطای ۱۵% اندازه‌گیری شده است، و این امید وجود دارد که با کاوش‌های بیشتر، این احتمال کاهش یابد.

اثرات مورد انتظار، بسیار به پیش‌بینی‌ها نزدیک بودند: به دلیل گردش زمین، در هر سال، کاوشگر حدوداً به اندازه‌ی ۲ متر از مدار خود خارج می‌شد. این جرم زمین بود که با ایجاد انحنا در فضا-زمان اطراف خود، چنین تأثیری را ایجاد می‌کرد. البته کاوشگر، این افزایش شتاب را حس نمی‌کرد زیرا شتاب خود کاوشگر افزایشی نداشت، بلکه فضا-زمانی که کاوشگر بر روی آن حرکت می‌کرد، عامل تغییرات سرعت بود، مشابه کشیدن فرشی که زیر یک میز قرار دارد، در حالی که خود میز را تکان نمی‌دهیم.

8- نسبیت همزمانی

بر اساس نسبیت همزمانی، این مسئله که دو رویداد همزمان رخ داده‌اند یا نه، نسبی است، و بستگی به بیننده دارد. این ایده، نتیجه‌ی عجیبی است که از تئوری نسبیت گرفته شده، و در مورد هر کدام از رویدادهایی که در مسافتی از یکدیگر اتفاق می‌افتند، مصداق دارد. برای مثال، اگر مواد منفجره‌ی آتش بازی را در سیاره‌های مریخ و ناهید شلیک کنیم، ممکن است یکی از مشاهده‌کنندگانی که در مسیری خاص در فضا حرکت می‌کند، بگوید هر دوی آن‌ها با هم شلیک شدند (با توجه به زمانی که برای رسیدن نور به وی لازم است)، از آن سو، مشاهده کننده‌ی دیگری که در مسیری متفاوت در حال حرکت است، می‌گوید سیاره‌ی ناهید زود‌تر شلیک کرده، و بیننده‌ی دیگر، مریخ را آغازگر آتش بازی می‌داند. با توجه به نسبیت خاص، علت این مسئله، زوایای دید مختلف و تفاوت‌های حاصل از آن است. و چون همه‌ی آن‌ها نسبی هستند، نمی‌توان گفت کدام یک از مشاهده‌گر‌ها، زاویه‌ی دید درست‌تری داشته است.

این ایده، به ادراک‌های عجیبی می‌انجامد، از جمله اینکه فردی، معلول را پس از علت مشاهده می‌کند (برای مثال، ابتدا فرد می‌بیند که بمبی روشن شده، و سپس کسی را مشاهده می‌کند که فتیله را آتش می‌زند). در هر حال، وقتی مشاهده کننده، معلول را می‌بیند، نمی‌تواند تأثیری بر علت بگذارد، مگر آنکه قادر باشد با سرعتی بیشتر از سرعت نور حرکت کند. شاید این مهم‌ترین دلیل برای باور برخی از افراد باشد که معتقدند حرکت با سرعتی بیش از سرعت نور ممنوع است، زیرا این به معنای سفر در زمان است و جهانی که بتواند پس از وقوع معلول، مداخله‌ای در علت داشته باشد، بی‌معناست.

7- سیاه رشته‌ها

یکی از برجسته‌ترین اسرار فیزیک، این است که چگونه می‌توان جاذبه را به نیروهای بنیادین دیگر، مثلاً الکترومغناطیس، ارتباط داد. یک نظریه که اولین بار در سال ۱۹۱۹ مطرح شد، نشان داد که اگر بعد دیگری به جهان اضافه شود، جاذبه همچنان در چهار بعد اول (سه بعد مکان و یک بعد زمان) وجود خواهد داشت، اما در این صورت، خمیدگی‌های فضای چهاربعدی بر روی بعد پنجم اضافی، به طور طبیعی نیروهای بنیادین دیگری ایجاد می‌کند، بنابراین، این گونه نتیجه گیری شد که بعد اضافی، خمیده است و به همین دلیل، ما نمی‌توانیم آن را ببنیم. همین نظریه در ‌‌نهایت به نظریه‌ی رشته‌ای یا نظریه‌ی ریسمان منتهی شد، و هنوز هم در میان یکی از مهم‌ترین مباحث تحلیلی این نظریه است.

از آنجایی که این بعد اضافی بسیار کوچک است، فقط اجسام ریز، همچون ذرات بنیادین می‌توانند بر روی آن حرکت کنند. با این تعریف، این ذرات در آخر به‌‌ همان جایی می‌رسند که از آنجا شروع کرده بودند، زیرا بعد اضافی بر روی خود خمیده شده است. اما چیزی که در جهان پنج‌بعدی پیچیده‌تر می‌شود، سیاهچاله است. سیاهچاله در جهان پنج‌بعدی، به «سیاه رشته» بدل شده و برخلاف یک سیاهچاله عادی چهاربعدی، ناپایدار می‌گردد (در اینجا، این نکته که سیاهچاله‌های چهاربعدی در ‌‌نهایت ناپدید می‌شوند، نادیده گرفته می‌شود). این سیاه رشته، به شکلی ناپایدار به یک رشته‌ی کامل از سیاهچاله‌ها تبدیل می‌شود که توسط سیاه رشته‌های دیگری به یکدیگر متصل می‌شوند، تا اینکه سیاه رشته‌ها به کلی جدا شده و مجموعه سیاهچاله‌ها را ترک می‌کنند.

سپس این چند سیاهچاله‌ی چهاربعدی به هم می‌پیوندند و یک سیاهچاله‌ی بزرگ‌تر تشکیل می‌دهند. جالب‌ترین بخش موضوع این است که با توجه به مدل‌های متداول، آخرین سیاهچاله، یک یکتایی عریان می‌باشد؛ به این معنا که افق رویداد، آن را احاطه نکرده است. این مسئله، نظریه‌ی سانسور کیهانی را نقض می‌کند. بر اساس نظریه سانسور کیهانی، تمام یکتایی‌ها باید توسط افق رویداد احاطه شوند، تا از اثرات سفر در زمان که گفته می‌شود در اطراف یک یکتایی اتفاق می‌افتند و می‌توانند تاریخچه‌ی تمام جهان را تغییر دهد، جلوگیری شود، چرا که این اثرات هرگز نمی‌توانند خود را از پس یک افق رویداد برهانند.

6- نهاد الکترومغناطیس کششی

همان طور که در معادله‌ی E=MC۲ به خوبی نشان داده شده است، انرژی و ماده به گونه‌ای اساسی با یکدیگر مرتبط هستند. یکی از نتایج آن، این است که انرژی نیز می‌تواند مانند جرم، میدان مغناطیسی ایجاد کند. نهاد الکترومغناطیس کششی یا Geon، که اولین بار توسط جان ویلر در سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرار گرفت، یک موج الکترومغناطیس یا کششی است که انرژی آن، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. این میدان مغناطیسی نیز به نوبه‌ی خود، موج را در فضایی محدود، حفظ می‌کند. نظریه‌ی ویلر این بود که احتمالاً میان نهادهای الکترومغناطیس کششی و و ذرات بنیادین رابطه‌ای وجود دارد، و حتی شاید هر دوی آن‌ها یک چیز باشند. یک مثال پیچیده‌تر از این مسئله، kugelblitz (کلمه‌ای آلمانی به معنای گوی آذرخش‌) می‌باشد.

وقتی نورِ بسیار شدید در یک نقطه‌ی مشخص جمع می‌شود، جاذبه‌ی ایجاد شده توسط انرژی نور، به قدری قدرت دارد که بر اثر فروریزی، باعث ایجاد یک سیاهچاله می‌شود. این سیاهچاله، نور را در درون خود به دام می‌اندازد. به نظر می‌رسد هیچ چیز نمی‌تواند جلوی ایجاد یک گوی آذرخش را بگیرد، حال آنکه گفته می‌شود نهادهای الکترومغناطیس کششی تنها به صورت موقت تشکیل می‌شوند، چرا که ناگزیر، انرژی خود را از دست می‌دهند و فرو می‌ریزند. شوربختانه، این مسئله نشان می‌دهد که حدس اولیه‌ی ویلر درست از آب درنیامده، اگرچه هنوز نادرست بودن آن به طور قطعی ثابت نشده است.

5- سیاهچاله‌ی کِر

سیاهچاله‌ای که اغلب مردم با آن آشنا هستند، در بخش بیرونی خود، یک افق رویداد دارد که به عنوان «نقطه‌ی بی‌بازگشت» عمل می‌کند. در درون این سیاهچاله نیز، یک یکتایی کانونی با جرم بی‌‌‌نهایت یافت می‌شود. نام این سیاهچاله به طور دقیق‌تر «سیاهچاله‌ی شوارتزشیلد» است؛ به افتخار «کارل شوارتزشیلد». وی در سال ۱۹۱۵، تنها یک ماه پس از آنکه اینشتین، نظریه‌ی نسبیت عام خود را منتشر ساخت، راه حل ریاضی معادلات میدانی اینشتین برای یک جرم کروی غیرچرخان را ارائه کرد. اما در سال ۱۹۶۳ بود که «روی کِر» راه حل جرم کروی چرخان را یافت. از این رو، سیاهچاله‌ی چرخان را سیاهچاله‌ی کر می‌نامیم. این سیاهچاله ویژگی‌های عجیبی دارد.

در مرکز سیاهچاله‌ی کر، یکتایی کانونی وجود ندارد، بلکه یکتایی حلقوی وجود دارد. یک حلقه‌ی تک بعدی چرخان که با تکانه‌های خود، گشادگی‌اش را حفظ کرده است. این سیاهچاله دو افق رویداد نیز دارد، یکی در بیرون و دیگری در درون. از دیگر ویژگی‌های سیاهچاله‌ی کر، می‌توان به کارکُره‌ی بیضوی اشاره کرد که در درون آن، (به دلیل کشش چارچوب) خود فضا-زمان با سرعتی بیش از سرعت نور همراه با سیاهچاله می‌چرخد. هنگام داخل شدن به سیاهچاله، با عبور از افق رویداد بیرونی، مسیرهای فضا-زمان، زمان‌گونه‌تر می‌شوند، یعنی درست مثل آنچه که در سیاهچاله‌ی شوارتزشیلد رخ می‌دهد، نمی‌توان از یکتایی مرکز اجتناب کرد.

بنابراین جاذبه اطراف یکتایی حلقوی، به دافعه تبدیل می‌شود و در حقیقت ما را از مرکز دور می‌کند. در واقع، برخورد با یکتایی حلقوی غیرممکن است مگر اینکه دقیقاً از نیمگان یا خط استوای سیاهچاله وارد آن شویم. نکته‌ی دیگر اینکه، یکتایی‌های حلقوی می‌توانند از طریق فضا-زمان به یکدیگر بپیوندند و همچون کرم‌چاله رفتار کنند، هرچند خروج از سیاهچاله از طرف دیگر، غیرممکن خواهد بود (مگر آنکه یک یکتایی عریان باشد که احیاناً هنگام چرخش سریع یکتایی حلقوی به وجود بیاید). عبور از میان یکتایی حلقوی می‌تواند شما را به نقطه‌ی دیگری از فضا-زمان ببرد، مثلاً به جهانی دیگر که در آنجا می‌توانید فروریختن نور را از خارج از سیاهچاله ببینید اما سیاهچاله را ترک نکنید. شاید حتی باگذر از یکتایی حلقوی، به یک سفیدچاله در جهانی منفی برسید، چیزی که معنای دقیق آن مشخص نشده است.

4- تونل‌زنی کوانتومی

تونل‌زنی کوانتومی، فرایندی است که درآن یک ذره می‌تواند از مانعی عبور کند که در حالت عادی، توانایی فائق آمدن بر آن را ندارد. به این ترتیب ذره می‌تواند از یک مانع فیزیکی نفوذناپذیر عبور کند. همچنین، طی این فرایند، یک الکترون می‌تواند از جاذبه‌ی هسته بگریزد بی‌آنکه انرژی جنبشی لازم برای این کار را داشته باشد. با توجه به مکانیک کوانتومی، احتمال اینکه هر ذره‌ای در هر جایی از جهان باشد، محدود است و البته هنگامی که صحبت از فاصله‌ای حقیقی نسبت به مسیر مورد انتظار برای یک ذره می‌شود، این احتمال بسیار بسیار اندک است.

با این حال، وقتی ذره با یک مانع نسبتاً کوچک مواجه می‌شود (تقریبا عرضی برابر ۱-۳ نانومتر)، یعنی مانعی که بر اساس محاسبات سنتی، ذره نمی‌تواند از آن عبور کند، احتمال اینکه ذره از آن بگذرد، کاملاً قابل ملاحظه است. این موضوع را می‌توان با استفاده از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ توضیح داد. این اصل، میزان اطلاعاتی که می‌توان از ذره به دست آورد را محدود می‌کند. یک ذره می‌تواند از سیستمی که در آن عمل می‌کند، انرژی «قرض» بگیرد، از این انرژی برای عبور از مانع استفاده کند و سپس دوباره آن را از دست بدهد.

تونل‌زنی کوانتومی در بسیاری از فرایندهای فیزیکی وجود دارد، مثلاً واپاشی پرتوزا یا گداخت هسته‌ای که در خورشید رخ می‌دهد. همچنین از آن در بعضی ترکیبات الکتریکی استفاده می‌شود. حتی نشان داده شده است که در آنزیم‌های سیستم‌های بیولوژیکی نیز، این فرایند اتفاق می‌افتد. برای نمونه، آنزیم گلوکز اکسیداز که واکنش گلوکز و آب اکسیژنه را تسریع می‌کند، شامل تونل‌زنی کوانتومی یک اتم کامل اکسیژن می‌شود. همچنین، تونل‌زنی کوانتومی، بخشی کلیدی از میکروسکوپ تونلی روبشی محسوب می‌شود. میکروسکوپ تونلی روبشی اولین دستگاهی بود که تصویربرداری از تک‌تک اتم‌ها و دستکاری در آن‌ها را ممکن ساخت. این دستگاه با سنجش ولتاژ یک جسم بسیار نوک تیز عمل می‌کند، به این گونه که ولتاژ، هنگام نزدیک شدن به یک سطح، به علت تأثیر تونل‌زنی الکترون‌ها از خلاء میان خودشان (مشهور به «منطقه‌ی ممنوعه») دچار تغییراتی می‌شود. همین مسئله موجب می‌گردد که دستگاه، حساسیت لازم برای تهیه‌ی تصاویر با رزولوشن بسیار بالا را پیدا کند. همچنین، به دستگاه این امکان را می‌دهد که با ایجاد یک جریان از طریق جسم نوک تیز هادی، اتم‌ها را به حرکت درآورد.

3- رشته‌های کیهانی

بلافاصله بعد از مهبانگ، جهان بسیار آشفته و بی‌نظم بود. و این یعنی تغییرات کوچک و نقصان‌ها، باعث دگرگونی ساختار کلی جهان نمی‌شدند. اما وقتی جهان انبساط یافت، سرد شد، و از حالت آشفته به حالت منظم دست پیدا کرد، به نقطه‌ای رسید که نوسانات بسیار کوچک، دگرگونی‌های عظیمی را سبب شدند.

این موضوع را می‌توان با هموار چیدن کاشی‌ها روی زمین مقایسه کرد. وقتی یک کاشی را کج می‌گذاریم، باقی کاشی‌ها نیز از‌‌ همان الگو پیروی خواهند کرد. به این ترتیب، یک ردیف از کاشی‌ها کج خواهد شد. این مثال را می‌توان به اجرامی تعمیم داد به نام رشته‌های کیهانی (یا ریسمان‌های کیهانی) که ناصافی‌هایی بسیار نازک و بسیار طویل در ظاهر فضا-زمان هستند. این رشته‌های کیهانی توسط بسیاری از مدل‌های جهانی پیش‌بینی شده‌اند، همچون مدل نظریه‌ی رشته‌ای (نظریه‌ی ریسمان) که در آن دو نوع «رشته» با یکدیگر نامرتبط می‌باشند. در صورت وجود این رشته‌ها، هر رشته باید به نازکی یک پروتون باشد، اما با جرمی غیر قابل تصور. به همین دلیل، یک رشته‌ی کیهانی به طول ۱.۵ کیلومتر، می‌تواند وزنی برابر کره‌ی زمین داشته باشد. البته این رشته دارای جاذبه نیست و تنها تأثیری که بر اجسام اطرافش دارد، تغییراتی است که در شکل فضا-زمان ایجاد می‌کند. از این رو، یک رشته‌ی کیهانی، اساساً، تنها یک «چین خوردگی» است بر چهره‌ی فضا-زمان.

گفته می‌شود رشته‌های کیهانی به طرزی باورنکردنی طولانی هستند، چیزی در حد و اندازه‌ی هزاران کهکشان. در حقیقت، مشاهدات و شبیه‌سازی‌های جدید نشان می‌دهند که یک شبکه از رشته‌های کیهانی، در سراسر گیتی گسترش یافته است. زمانی گمان می‌رفت این‌‌ همان چیزی است که باعث شکل‌گیری کهکشان‌ها در مجموعه‌های اَبَرخوشه‌ای شده، اما این ایده از آن زمان، کنار گذاشته شده است. مجموعه‌های ابرخوشه‌ای از رشته‌هایی به هم پیوسته از کهکشان‌ها تشکیل شده که طولشان به یک میلیارد سال نوری می‌رسد. به دلیل تأثیرات منحصر به فرد رشته‌های کیهانی بر فضا-زمان هنگام نزدیک کردن دو رشته، معلوم شده است که احتمالاً می‌توان از آن‌ها برای سفر در زمان استفاده کرد، همچون بسیاری از موارد درج شده در این لیست. علاوه بر این، رشته‌های کیهانی، امواج گرانشی بسیار پرقدرتی تولید می‌کنند. قدرت این امواج از تمام منابع شناخته شده در جهان بیشتر است. ردیاب‌های برنامه‌ریزی شده‌ی جدید برای امواج گرانشی جهت یافتن همین امواج طراحی شده‌اند.

2- علیت معکوس پادماده

پادماده، برعکس ماده است. یعنی جرم برابری دارد اما بار الکتریکی آن مخالف ماده است. یکی از نظریه‌هایی که دلیل وجود پادماده را توضیح می‌دهد، توسط ریچارد فاینمن، برنده‌ی جایزه‌ی نوبل، و جان ویلر ارائه شد. اساس نظریه‌ی این دو دانشمند، ایده‌ای بود که می‌گفت سامانه‌های فیزیکی باید برگشت‌پذیری زمانی داشته باشند. برای مثال، اگر مدارهای منظومه‌ی شمسی ما به عقب برگردانده شوند، باید از‌‌ همان قوانینی تبعیت کنند که در صورت کشیده شدن به جلو.

این نظریه موجب به وجود آمدن این باور شد که پادماده،‌‌ همان ماده‌ی عادی است که در زمان به عقب بازگشته است. به این ترتیب می‌توان توضیح داد که چرا پادذره‌ها بار الکتریکی مخالف دارند. اگر یک الکترون، با جلو رفتن زمان دفع شود، پس با بازگشت زمان به عقب، دافعه باید به جاذبه تبدیل گردد. به این ترتیب معلوم می‌شود چرا ماده و پادماده یکدیگر را خنثی می‌کنند. این گونه نیست که دو ذره با هم برخورد کرده یکدیگر را نابود کنند؛ بلکه، یک ذره متوقف می‌شود و در زمان به عقب بازمی گردد. وقتی در یک خلأ، یک جفت ذره‌ی مجازی، ایجاد شده و سپس از بین می‌روند، در واقع تنها یک ذره، چرخه‌ای بی‌پایان را تکرار می‌کند، در زمان جلو می‌رود، سپس به عقب بازمی گردد، بعد به جلو، و همین طور ادامه پیدا می‌کند.

اگرچه صحت این نظریه هنوز مورد بحث است، اما درنظر گرفتن پادماده، به عنوان ماده‌ای که در زمان به عقب برمی گردد، از لحاظ ریاضی، نتایجی مشابه با دیگر نظریه‌های سنتی‌تر به دست می‌دهد. زمانی که این نظریه برای نخستین بار مطرح شد، جان ویلر عنوان کرد که نظریه‌ی مذکور، پاسخی است به این پرسش که چرا تمام الکترون‌های جهان، خواص یکسانی دارند، پرسشی آن چنان بدیهی، که اغلب، نادیده گرفته می‌شد. به اعتقاد ویلر، در واقع تنها یک الکترون وجود دارد که در سراسر جهان به سرعت در حال حرکت است. این الکترون، از زمان مهبانگ تا پایان زمان را طی می‌کند و دوباره برمی گردد و این کار به دفعاتی شمارش ناپذیر ادامه می‌یابد.

اگرچه این ایده، بازگشت در زمان را شامل می‌شود، اما نمی‌توان از آن برای فرستادن اطلاعات به گذشته استفاده کرد، چرا که ریاضیات این مدل، اجازه‌ی چنین کاری را نمی‌دهد. شما نمی‌توانید بخشی از پادماده را به تأثیر گذاشتن بر گذشته وادارید، زیرا در این صورت تنها می‌توانید گذشته‌ی خود پادماده را تغییر دهید، یعنی آینده‌ی خودتان را.

1- قضایای ناتمامیت گودل

در اینجا تنها با علم رو به رو نیستیم، بلکه مجموعه‌ای جالب توجه از قضایای ریاضی درباره‌ی منطق و فلسفه داریم که البته، در حالت کلی با علم مرتبط هستند. بر اساس این نظریه‌ها، که در سال ۱۹۳۱ توسط «کورت گودل» ثابت شدند، همراه با تمام مجموعه قوانین منطقی، به جز ساده‌ترین آن‌ها، همواره گزاره‌هایی هستند که تصمیم‌ناپذیراند، یعنی به دلیل ماهیت خودارجاعی اجتناب‌ناپذیر هر سامانه‌ی منطقی که حتی اندکی پیچیدگی دارد، نمی‌توان درست یا نادرست بودن این گزاره‌ها را اثبات کرد. به نظر می‌رسد این بدان معناست که هیچ سامانه‌ی (سیستم) بزرگ ریاضی نمی‌تواند درست یا نادرست بودن تمام گزاره‌ها را اثبات کند.

یک گزاره‌ی تصمیم‌ناپذیر را می‌توان حالت ریاضی گزاره‌ای همچون «من همیشه دروغ می‌گویم» در نظر گرفت. از آنجایی که گزاره‌ی یاد شده، به زبانی ارجاع می‌یابد که برای توصیف آن به کار رفته است، نمی‌توان گفت درست است یا نه. با این حال، نیازی نیست یک گزاره‌ی تصمیم‌ناپذیر لزوماً به صورت آشکار خود-ارجاع باشد تا آن را تصمیم‌ناپذیر بنامیم. نتیجه‌ی اصلی قضایای ناتمامیت گودل، این است که تمام سامانه‌های منطقی، دارای گزاره‌هایی هستند که اثبات یا عدم اثبات آن‌ها ممکن نیست؛ بنابراین حتماً تمام سامانه‌های منطقی، «ناتمام» هستند.

دلالت‌های فلسفی این قضایا، بسیار گسترده است. این مجموعه، بیان می‌کند که در فیزیک، «نظریه‌ی همه چیز» می‌تواند امکان‌پذیر باشد، چون هیچ مجموعه قوانینی وجود ندارد که بتواند برای تمام رویداد‌ها و پیامد‌ها، توضیحی ارائه کند. همچنین، بر این اساس، می‌توان گفت که از لحاظ منطقی، «اثبات» مفهومی است ضعیف‌تر از «درست»؛ چنین مفهومی برای دانشمندان مغشوش کننده است زیرا به این معناست که همیشه چیزهایی خواهند بود که علی‌رغم درست بودن، قابل اثبات نیستند. از آنجایی که این قضایا، در مورد رایانه‌ها نیز مصداق دارند، می‌توان نتیجه گرفت که ذهن ما نیز ناتمام است و اینکه مسائلی وجود دارند که ما هرگز نخواهیم دانست، از جمله اینکه آیا ذهن ما نامتناقض است یا نه (یعنی آیا استدلالات ما، تناقضات نادرست را دربرمی گیرد یا خیر).

دومین قضیه‌ی ناتمامیت گودل می‌گوید هیچ سامانه‌ی نامتناقضی نمی‌تواند نامتناقض بودن خود را ثابت کند، یعنی هیچ عقل سالمی نمی‌تواند سالم بودن خود را ثابت کند. همچنین، از آنجایی که‌‌ همان قانون می‌گوید هر سامانه‌ای که بتواند نامتناقض بودن خود را ثابت کند، حتماً متناقض است، پس هر عقلی که بتواند سالم بودن خود را ثابت کند، بی‌عقل و مجنون است.