موضوع :
گرانش از عجیبترین پدیدههاست. بشرِ امروز از درکِ ماهیّتِ اساسیِ آن عاجز مانده و نتوانسته از آن یک تعریفِ واحد ارائه کند. کوانتوم، آنرا حاصلِ جابهجاییِ ذرّهای به نامِ "گراویتون" میداند ( که تابهحال هم کشف نشدهاست و ذرهای مجازی بهشمار میرود.) و نسبیّتِعام، آن را حاصلِ خمیدگی فضا میداند! در این مقاله نه به بررسیکردن گرانش در ابعادِ کوانتومی میپردازیم و نه به بررسیِ گرانش در ابعادِ کیهانی؛ بلکه یکی از عجیبترین پدیدههایی که به گرانش مربوط میشوند را بررسی خواهیم کرد: سیاهچاله. برایِ اینکه با این پدیده آشنا شویم، لازم است از قوانینِ حاکم بر آن آگاهی پیدا کنیم؛ البته در این مقاله تنها از " سیاهچاله " بهزبانی بسیار ساده صحبت خواهد شد و از سایرِ پدیدههایی که به سیاهچالهها مرتبط هستند، مثلِ "سفیدچاله" و "کِرمچاله" سخنی گفتهنخواهدشد، امیدوارم عملیّاتِ سادهسازی بهدرستی انجام گرفتهباشد!
نسبیّتِ عام انیشتین که در اصل نظریهای بر پایهی نوعی هندسه میباشد، مفهومِ گرانش را متفاوت از آنچه نیوتن قبلها بیان کرد، تعریف میکند. به زبانِ ساده، نسبیّتِ عام گرانش را حاصلِ اثرِ جرمِ یک جسم بر فضا میداند و بهاصطلاح، فضا را خمیده میکند. البته هم فضا و هم زمان را؛ چون مطابقِ این نظریه، زمان بعدِ چهارم میباشد و به عبارتی تنیده در فضا و برای مشخصکردنِ هر رویدادی، زمانِ آنرا هم باید مشخص کرد. به این ترتیب در ادامهی این مقاله به جایِ "فضا"، از واژهی "فضا-زمان" استفاده خواهیم کرد.
بنابراین، هرچه جرمِ جسم بیشتر باشد، فضا-زمان بیشتر خمیدهخواهدشد، و هرچه جرم جسم، متراکمتر و فشردهشدهتر باشد، باز هم بیشترِ خمیدهخواهدشد. شکلِ زیر میتواند این خمیدگی را نسبتا توضیح دهد:
فهمیدیم که هر جرمی فضا-زمان را خمیده ساخته و باعثِ ایجادِ نیرویِ گرانش میگردد. تمامی ستارگان هم فضا-زمانِ اطرافِ خود را خمیده میکنند و بعد از مرگشان هم در خود فرو میپاشند! به عبارتِ دیگر، یک ستاره پس از مرگش، به این علّت که دیگر در برابرِ جرمِ عظیمی که از مرکز به محیطِ آن ستاره وارد میشود، نمیتواند مقاومت کند، در خود فرو میپاشد. تا اینجا سوژهی مقالهی ما ظاهر نشدهاست. سیاهچالهها زمانی ظاهر میشوند که جرمِ ستاره به حدّی زیاد باشد که ستاره نتواند به جسمِ دیگری تبدیل شود و تمامیِ جرمش در یک نقطه متمرکز شود که در اصطلاح، به این امر " تکینِگی " گفته میشود. (هرچند که در مکانیکِ کوانتومی، تکینِگی، یعنی یک نقطهی صفر بُعدی نمیتواند وجود داشتهباشد، ولی به هر حال... ) بگذریم، سوژهی مقاله وارد میشود.
اگر جرمِ ستارهی فروپاشیدهشده اولا بسیار زیاد باشد و ثانیا در یک نقطه متمرکز شود و "تکینِگی" به وجود آورد، سیاهچاله به وجود میآید. طوری فضا-زمانِ اطرافش به طورِ کامل خمیده و در هم فرو رفته باشد. شکلِ زیر میتواند به شما در فهمِ بهترِ این قضیه کمک کند. در این شکلِ خمِش فضا-زمانِ اطرافِ سیاهچاله، با خمِش فضا-زمانِ اطرافِ خورشید و خمِش فضا-زمانِ اطرافِ یک ستارهی نوترونی ( که سیاهچاله از آن بهوجود میآید) بهطورِ نسبی مقایسه میشود .
همانطوری که مشاهده میکنید، فضا-زمان در اطرافِ یک سیاهچاله بهشدت خمیده است و این خمیدگی بهطورِ مداوم زیاد میشود تا زمانی که به تکینِگی میرسیم، بهشدّت زیادتر خواهدشد. این خمیدگی نیرویِ گرانشِ زیادی را هم ایجاد میکند، طوری که نور هم نمیتواند از این نیرویِ گرانش فرار کند. چون مطابقِ اصلِ نسبیّتِ خاصِّ انیشتین، سرعتی بالاتر از سرعتِ نور وجود ندارد، نتیجتا هیچچیز نمیتواند از سیاهچاله فرار کند! البته اینطور نیست که سیاهچالهها همهچیزِ جهان را ببلعند، چون اگر اینطور بود تمامِ جهان بلعیدهشدهبود، پس باید برای نیرویِ گرانشِ سیاهچاله مرزی وجود داشته باشد تا اگر چیزی از آن گذشت دیگر نتواند خارج شود. به این مرز، "افق رویداد" یا "شعاعِ شوارتزشیلد" میگویند. افقِ رویداد، سطحی کروی است که اگر چیزی از این سطح رد شد، شروع به چرخش کرده تا به تکینِگی برسد و در همانجا بماند! این افق از نظرِ هندسی بسیار پیچیدهاست، اگر از دور به آن نگاه کنید، آن را ساکن میبینید، ولی اگر به آن نزدیک شوید متوجه میشوید که با سرعتِ بسیار زیادی در حالِ چرخش است. شکلِ زیر میتواند تصویری از یک افقِ رویداد به شما ارائه کند:
همانطور که در شکلِ قبل مشاهده میکنید، نورهایی که از این افق رد میشوند، خمیده شده و به چشم ما میرسند. البته در نزدیکیِ ستارگانی چون خورشید هم چنین خمِشی اتفاق میافتد، ولی خمِش سیاهچاله کجا و خمِشِ خورشید کجا! لازم بهذکر است که افُقِ رویداد با جرمِ سیاهچاله نسبتِ مستقیم دارد، یعنی هرچه سیاهچاله سنگینتر باشد، افقِ رویدادش هم وسیعتر است، اما بینِ جنسِ افقِ رویدادها تفاوتی وجود ندارد! بلاخره فضا-زمانها از یک جسم هستند و تکینِگیها هم یکسان. البته برایِ سیاهچاله شدن و ظاهر شدنِ افقِ رویداد، همانطور که قبلا اشاره شد، باید واقعا پرجرم باشد؛ مثلا اگر خورشیدِ ما سیاهچاله شود، افقِ رویدادش بیش از 3 کیلومتر نخواهد بود! هر چند که خورشید راهِ دیگری را بعد از مرگش انتخاب خواهد کرد که موردِ بحثِ ما نیست! نکتهی آخری که باید در زمینهی افقِ رویدادِ یک سیاهچاله گفته شود، این است که "افقِ رویداد" تنها مرزِ گرانشِ عظیمِ یک سیاهچاله خواهدبود، نه مرزِ کلیِ گرانش آن! مثلا فرض میکنیم خورشید سیاهچاله باشد. آنگاه هر جسمی که فاصلهاش از خورشید، از 3 کیلومتر کمتر باشد در دامِ سیاهچالهی ما میافتد، ولی زمین و باقیِ سیّارات به حرکتِ خود ادامه خواهند داد... اما در اینجا مسئلهای پیش میآید، آیا زمین همچنان قابلِ سکونت خواهد بود یا خیر؟ آیا خورشید همان دما را خواهد داشت یا خیر؟ در حقیقت میزانِ دمایِ یک سیاهچاله به اندازهی آن ربط دارد، قبلا هم گفتیم که اگر ستارهای بسیار پرجرم باشد بهطوری که تمامیِ جرمش در یک نقطه متمرکز شود تمامیِ خصوصیاتِ سیاهچاله را خواهد داشت. حال خورشید چنین جرمی ندارد، بعضی سیاهچالههایِ واقعی که جرمشان چندبرابرِ خورشید هم هست چندان داغ نیستند! به عبارتی سیاهچالهای که چند برابرِ خورشید جرم دارد، دمایش تنها چند میلیونیوم درجه بالایِ صفرِ مطلق میباشد.
حالا باید بررسی کنیم که اگر شخصی درونِ سیاهچاله سقوط کرد چه اتفاقی برایش میافتد. فرض میکنیم شخصی سوار بر یک فضاپیما شده و ناخواسته واردِ افقِ رویدادِ 3 میلیون کیلومتریِ سیاهچالهای که در مرکزِ کهکشانِ راهِ شیری وجود دارد شدهاست. او اول هیچ چیز احساس نمیکند، هر چند که دیگر نمیتواند از آن خارج شود. رفته رفته که جلوتر میرود، اثرِ گرانشیِ سیاهچاله را بیشتر و بیشتر احساس میکند، تا جایی که به ناهماهنگیِ این اثر پی میبرد! در حقیقت به دلیلِ ویژگیِ هندسیِ خاصِّ افقِ رویداد، نیرویِ گرانشی که مثلا بر سرِ آن شخص وارد میشود، کمتر از نیرویِ گرانشیای است که بر پاهای آن شخص وارد میگردد، در نتیجه آن شخص شروع به " کش آمدن " میکند تا زمانی که آن شخص و فضاپیمایش به صورتِ ریسمانِ باریکی در تکینِگی فرو روند!! اما اگر شخص قبل از مرگش نگاهی بهبیرونِ فضاپیمایش بیاندازد چهخواهددید؟ هیچچیز! فضایی کاملا سیاه و تاریک میبیند. چون هیچ نوری اجازه ندارد به چشمش برسد، البته اگر قدری زودتر از حسکردنِ کشآمدنش نگاهی بهبیرون میانداخت، باید خاموش شدنِ ستارگان را میدید. تمامیِ این اتفاقاتی که برایِ شخصِ گیرافتاده در سیاهچالهی مرکزِ کهکشان اتفاقافتاد، تنها حدودِ 10 دقیقه زمان میبرد، اما اگر شخصی وارد همان خورشید-سیاهچالهی کذاییِ ما میشد، در همان اولِ کار تکهتکه میشُد، چون نیروهای وارده بر طولِ افقِ رویداد تقسیم میشوند، در نتیجه شخص زودتر متلاشی میشد. لازم به ذکر است که مطابقِ نظریهی نسبیّت، زمان هم برایِ این شخص، در هر دو حالت، متوقّف میشد. اما فرض کنیم، شخصِ دیگری از بیرونِ افق رویدادِ سیاهچاله دارد همان شخصِ درونِ سیاهچاله را مشاهده میکند، چیزی که او میبیند کاملا با احوالاتِ واقعیِ شخصِ درونِ سیاهچاله تفاوت دارد. همانطوری که گفتهشد، مدت زمانِ گذر از افقِ رویدادِ آن سیاهچاله تنها 10 دقیقه میباشد، اما برای شخصِ ناظر، این زمان بینهایت خواهد بود. در حقیقت ناظر، آن شخص را میبیند که با فضاپیمایش دور و دورتر میشود اما هرگز به مرکزِ سیاهچاله نمیرسد! اما اگر فرض کنیم، شخص پس از ورود به افقِ رویداد تواناییِ خارج شدن از سیاهچاله را داشتهباشد ( که ندارد! )، خواهد دید که سالها از نظارتِ شخصِ ناظر گذشته، اما او هنوز جوان ماندهاست.( پارادوکسِ دوقلوهای انیشتین که در خاطرتان هست؟ )
بهکمکِ این تفاسیر، دیدی از سیاهچاله بهدست آوردید و به منحصربهفرد بودنِ سیاهچالهها پی بردید. فیزیکدانانِ زیادی در طولِ تاریخ با این تصویر مشکل پیدا کردند( در حقیقت مفهومِ سیاهچاله اواخرِ قرنِ 17 میلادی معرفی شدهبود، هر چند که تا حدودِ دههی سیِ میلادی مبحثی جدی بهشمار نمیرفتند.)، اینکه پدیدهای داشتهباشیم که هیچگونه تابشِ الکترو-مغناطیسی نداشتهباشد، هیچ روشِ رصدِ مستقیمی برایِ آن وجود نداشتهباشد را چگونه میتوانیم بسنجیم و از صحّت آن مطلّع گردیم؟در حقیقت وجودِ سیاهچالهها را بر اساسِ گرانشِ فوقالعادهشان و اثرش بر فضا-زمان بررسی میکنند، اصلا همین اجازهندادن به نور برای انتشار و ایجادِ یک سیاهی در میانِ روشناییِ ستارگان در عکسبرداریها خود علتیست برای وجودِ سیاهچالهها!
اما دلایلِ معتبر، مبنی بر وجودِ سیاهچالهها و نحوهی کشفِ آنها را مختصرا توضیح خواهیم داد.دانشمندان در دو دستگاهِ متفاوت توانستهاند سیاهچالهها را بیابند:
دلیلِ دوم نیز که برخی سیاهچالهها را شامل میشود، در منظومههای دوتایی میباشد، یعنی دو ستاره که حولِ یک مرکزِ جرم و به دور هم میچرخند. اگر یکی از این دو ستاره تبدیل بهسیاهچاله شود، موادِ گازیِ ستارهی دیگر را میبلعد. اینگازها قبل از اینکه به درونِ سیاهچاله فرو روند جمع میشوند که بهآنها "قرصِ برافزایشی" میگویند. تصویر زیر میتواند به شما در تصورِ شکلِ یک قرصِ برافزایشی کمک کند.
مادهی درونِ قرصِ برافزایشی با نزدیک شدن به سیاهچالهها داغ میشود و با داغ شدن شروع به تابشِ امواجِ الکترومغناطیس میکند که پرتویِ X را نیز، شامل میشود. حال اگر دانشمندی اینشرایط را یافت، تنها کافیست که جرمِ آن مولفهی تاریک را بهدست آورد. اگر جرمِ آن بسیار زیاد بود، قاعدتا یک سیاهچاله یافتهاست.
تا اینجا، ما تمامِ اطلاعات و مفاهیمِ کلی در زمینهی سیاهچاله را فهمیدیم، اما یک سیاهچاله چگونه نابود میشود؟ آیا اصلا نابود میشود؟ پاسخ به این سوال به اطلاعاتِ بیشتری نیاز دارد که در حیطهی این مقاله نیست. اما اگر بخواهیم یک پاسخِ کلی به این سوال بدهیم، باید به دههی 70 میلادی بازگردیم. "استفان هاوکینگ" انگلیسی، با نظریههایش نشان داد که یک سیاهچاله واقعا هم تاریک نیست. او گفت که سیاهچالهها هم تابش میکنند، اما چون هیچ چیز از سیاهچاله فرار نمیکند، تابشِ سیاهچاله نیز در خود فرو میرود. بر اساسِ مکانیکِ کوانتومی، سیاهچالهها نوعی ذرهی مجازی بهبیرون میفرستند که به مرورِ زمان، باعثِ آب رفتنِ سیاهچاله میشود. البته این "مرورِ زمان"، یکسال و دوسال نبوده و حتی عدهای تخمین میزنند این زمان بیشتر از عمرِ خودِ جهانِ ماست! اما سوالِ اساسیِ اینجا ایجاد میشود: بعد از آب رفتنِ یک سیاهچاله، چه بلایی بر سرِ مواد و اجسام، یا به اصطلاح اطلاعاتی که در سیاهچاله فرو رفتهاند میآید؟ آیا آنها با انفجارِ بزرگی در جهان پخش میشوند؟ آیا همانجا با سیاهچاله نابود میشوند؟ آیا اصلا سیاهچاله تنها به جهانِ ما محدود میشود و یکسرِ آن به جهانِ دیگری نیست؟ اگر یک سرِ آن به جهان یا زمانِ دیگری باشد، چه بلایی بر سرِ آن اطلاعات میآیند؟ آیا راهِ بازگشتی هم هست؟ ... علم فیزیک هنوز بهیقین به این سوالات پاسخ ندادهاست و دانشمندان برایِ پاسخ از "فلسفه" کمک میگیرند و چه جالب است، این اتحادِ دوبارهی فلسفه و فیزیک یا همان فلسفهی طبیعیِ سابق!
منابع
---
از این مطلب خوشتان آمد؟ اینها مطالب مرتبط با این مطلب هستند، شاید از اینها هم خوشتان بیاید:
نسبیّتِ عام انیشتین که در اصل نظریهای بر پایهی نوعی هندسه میباشد، مفهومِ گرانش را متفاوت از آنچه نیوتن قبلها بیان کرد، تعریف میکند. به زبانِ ساده، نسبیّتِ عام گرانش را حاصلِ اثرِ جرمِ یک جسم بر فضا میداند و بهاصطلاح، فضا را خمیده میکند. البته هم فضا و هم زمان را؛ چون مطابقِ این نظریه، زمان بعدِ چهارم میباشد و به عبارتی تنیده در فضا و برای مشخصکردنِ هر رویدادی، زمانِ آنرا هم باید مشخص کرد. به این ترتیب در ادامهی این مقاله به جایِ "فضا"، از واژهی "فضا-زمان" استفاده خواهیم کرد.
بنابراین، هرچه جرمِ جسم بیشتر باشد، فضا-زمان بیشتر خمیدهخواهدشد، و هرچه جرم جسم، متراکمتر و فشردهشدهتر باشد، باز هم بیشترِ خمیدهخواهدشد. شکلِ زیر میتواند این خمیدگی را نسبتا توضیح دهد:
فهمیدیم که هر جرمی فضا-زمان را خمیده ساخته و باعثِ ایجادِ نیرویِ گرانش میگردد. تمامی ستارگان هم فضا-زمانِ اطرافِ خود را خمیده میکنند و بعد از مرگشان هم در خود فرو میپاشند! به عبارتِ دیگر، یک ستاره پس از مرگش، به این علّت که دیگر در برابرِ جرمِ عظیمی که از مرکز به محیطِ آن ستاره وارد میشود، نمیتواند مقاومت کند، در خود فرو میپاشد. تا اینجا سوژهی مقالهی ما ظاهر نشدهاست. سیاهچالهها زمانی ظاهر میشوند که جرمِ ستاره به حدّی زیاد باشد که ستاره نتواند به جسمِ دیگری تبدیل شود و تمامیِ جرمش در یک نقطه متمرکز شود که در اصطلاح، به این امر " تکینِگی " گفته میشود. (هرچند که در مکانیکِ کوانتومی، تکینِگی، یعنی یک نقطهی صفر بُعدی نمیتواند وجود داشتهباشد، ولی به هر حال... ) بگذریم، سوژهی مقاله وارد میشود.
اگر جرمِ ستارهی فروپاشیدهشده اولا بسیار زیاد باشد و ثانیا در یک نقطه متمرکز شود و "تکینِگی" به وجود آورد، سیاهچاله به وجود میآید. طوری فضا-زمانِ اطرافش به طورِ کامل خمیده و در هم فرو رفته باشد. شکلِ زیر میتواند به شما در فهمِ بهترِ این قضیه کمک کند. در این شکلِ خمِش فضا-زمانِ اطرافِ سیاهچاله، با خمِش فضا-زمانِ اطرافِ خورشید و خمِش فضا-زمانِ اطرافِ یک ستارهی نوترونی ( که سیاهچاله از آن بهوجود میآید) بهطورِ نسبی مقایسه میشود .
همانطوری که مشاهده میکنید، فضا-زمان در اطرافِ یک سیاهچاله بهشدت خمیده است و این خمیدگی بهطورِ مداوم زیاد میشود تا زمانی که به تکینِگی میرسیم، بهشدّت زیادتر خواهدشد. این خمیدگی نیرویِ گرانشِ زیادی را هم ایجاد میکند، طوری که نور هم نمیتواند از این نیرویِ گرانش فرار کند. چون مطابقِ اصلِ نسبیّتِ خاصِّ انیشتین، سرعتی بالاتر از سرعتِ نور وجود ندارد، نتیجتا هیچچیز نمیتواند از سیاهچاله فرار کند! البته اینطور نیست که سیاهچالهها همهچیزِ جهان را ببلعند، چون اگر اینطور بود تمامِ جهان بلعیدهشدهبود، پس باید برای نیرویِ گرانشِ سیاهچاله مرزی وجود داشته باشد تا اگر چیزی از آن گذشت دیگر نتواند خارج شود. به این مرز، "افق رویداد" یا "شعاعِ شوارتزشیلد" میگویند. افقِ رویداد، سطحی کروی است که اگر چیزی از این سطح رد شد، شروع به چرخش کرده تا به تکینِگی برسد و در همانجا بماند! این افق از نظرِ هندسی بسیار پیچیدهاست، اگر از دور به آن نگاه کنید، آن را ساکن میبینید، ولی اگر به آن نزدیک شوید متوجه میشوید که با سرعتِ بسیار زیادی در حالِ چرخش است. شکلِ زیر میتواند تصویری از یک افقِ رویداد به شما ارائه کند:
همانطور که در شکلِ قبل مشاهده میکنید، نورهایی که از این افق رد میشوند، خمیده شده و به چشم ما میرسند. البته در نزدیکیِ ستارگانی چون خورشید هم چنین خمِشی اتفاق میافتد، ولی خمِش سیاهچاله کجا و خمِشِ خورشید کجا! لازم بهذکر است که افُقِ رویداد با جرمِ سیاهچاله نسبتِ مستقیم دارد، یعنی هرچه سیاهچاله سنگینتر باشد، افقِ رویدادش هم وسیعتر است، اما بینِ جنسِ افقِ رویدادها تفاوتی وجود ندارد! بلاخره فضا-زمانها از یک جسم هستند و تکینِگیها هم یکسان. البته برایِ سیاهچاله شدن و ظاهر شدنِ افقِ رویداد، همانطور که قبلا اشاره شد، باید واقعا پرجرم باشد؛ مثلا اگر خورشیدِ ما سیاهچاله شود، افقِ رویدادش بیش از 3 کیلومتر نخواهد بود! هر چند که خورشید راهِ دیگری را بعد از مرگش انتخاب خواهد کرد که موردِ بحثِ ما نیست! نکتهی آخری که باید در زمینهی افقِ رویدادِ یک سیاهچاله گفته شود، این است که "افقِ رویداد" تنها مرزِ گرانشِ عظیمِ یک سیاهچاله خواهدبود، نه مرزِ کلیِ گرانش آن! مثلا فرض میکنیم خورشید سیاهچاله باشد. آنگاه هر جسمی که فاصلهاش از خورشید، از 3 کیلومتر کمتر باشد در دامِ سیاهچالهی ما میافتد، ولی زمین و باقیِ سیّارات به حرکتِ خود ادامه خواهند داد... اما در اینجا مسئلهای پیش میآید، آیا زمین همچنان قابلِ سکونت خواهد بود یا خیر؟ آیا خورشید همان دما را خواهد داشت یا خیر؟ در حقیقت میزانِ دمایِ یک سیاهچاله به اندازهی آن ربط دارد، قبلا هم گفتیم که اگر ستارهای بسیار پرجرم باشد بهطوری که تمامیِ جرمش در یک نقطه متمرکز شود تمامیِ خصوصیاتِ سیاهچاله را خواهد داشت. حال خورشید چنین جرمی ندارد، بعضی سیاهچالههایِ واقعی که جرمشان چندبرابرِ خورشید هم هست چندان داغ نیستند! به عبارتی سیاهچالهای که چند برابرِ خورشید جرم دارد، دمایش تنها چند میلیونیوم درجه بالایِ صفرِ مطلق میباشد.
حالا باید بررسی کنیم که اگر شخصی درونِ سیاهچاله سقوط کرد چه اتفاقی برایش میافتد. فرض میکنیم شخصی سوار بر یک فضاپیما شده و ناخواسته واردِ افقِ رویدادِ 3 میلیون کیلومتریِ سیاهچالهای که در مرکزِ کهکشانِ راهِ شیری وجود دارد شدهاست. او اول هیچ چیز احساس نمیکند، هر چند که دیگر نمیتواند از آن خارج شود. رفته رفته که جلوتر میرود، اثرِ گرانشیِ سیاهچاله را بیشتر و بیشتر احساس میکند، تا جایی که به ناهماهنگیِ این اثر پی میبرد! در حقیقت به دلیلِ ویژگیِ هندسیِ خاصِّ افقِ رویداد، نیرویِ گرانشی که مثلا بر سرِ آن شخص وارد میشود، کمتر از نیرویِ گرانشیای است که بر پاهای آن شخص وارد میگردد، در نتیجه آن شخص شروع به " کش آمدن " میکند تا زمانی که آن شخص و فضاپیمایش به صورتِ ریسمانِ باریکی در تکینِگی فرو روند!! اما اگر شخص قبل از مرگش نگاهی بهبیرونِ فضاپیمایش بیاندازد چهخواهددید؟ هیچچیز! فضایی کاملا سیاه و تاریک میبیند. چون هیچ نوری اجازه ندارد به چشمش برسد، البته اگر قدری زودتر از حسکردنِ کشآمدنش نگاهی بهبیرون میانداخت، باید خاموش شدنِ ستارگان را میدید. تمامیِ این اتفاقاتی که برایِ شخصِ گیرافتاده در سیاهچالهی مرکزِ کهکشان اتفاقافتاد، تنها حدودِ 10 دقیقه زمان میبرد، اما اگر شخصی وارد همان خورشید-سیاهچالهی کذاییِ ما میشد، در همان اولِ کار تکهتکه میشُد، چون نیروهای وارده بر طولِ افقِ رویداد تقسیم میشوند، در نتیجه شخص زودتر متلاشی میشد. لازم به ذکر است که مطابقِ نظریهی نسبیّت، زمان هم برایِ این شخص، در هر دو حالت، متوقّف میشد. اما فرض کنیم، شخصِ دیگری از بیرونِ افق رویدادِ سیاهچاله دارد همان شخصِ درونِ سیاهچاله را مشاهده میکند، چیزی که او میبیند کاملا با احوالاتِ واقعیِ شخصِ درونِ سیاهچاله تفاوت دارد. همانطوری که گفتهشد، مدت زمانِ گذر از افقِ رویدادِ آن سیاهچاله تنها 10 دقیقه میباشد، اما برای شخصِ ناظر، این زمان بینهایت خواهد بود. در حقیقت ناظر، آن شخص را میبیند که با فضاپیمایش دور و دورتر میشود اما هرگز به مرکزِ سیاهچاله نمیرسد! اما اگر فرض کنیم، شخص پس از ورود به افقِ رویداد تواناییِ خارج شدن از سیاهچاله را داشتهباشد ( که ندارد! )، خواهد دید که سالها از نظارتِ شخصِ ناظر گذشته، اما او هنوز جوان ماندهاست.( پارادوکسِ دوقلوهای انیشتین که در خاطرتان هست؟ )
بهکمکِ این تفاسیر، دیدی از سیاهچاله بهدست آوردید و به منحصربهفرد بودنِ سیاهچالهها پی بردید. فیزیکدانانِ زیادی در طولِ تاریخ با این تصویر مشکل پیدا کردند( در حقیقت مفهومِ سیاهچاله اواخرِ قرنِ 17 میلادی معرفی شدهبود، هر چند که تا حدودِ دههی سیِ میلادی مبحثی جدی بهشمار نمیرفتند.)، اینکه پدیدهای داشتهباشیم که هیچگونه تابشِ الکترو-مغناطیسی نداشتهباشد، هیچ روشِ رصدِ مستقیمی برایِ آن وجود نداشتهباشد را چگونه میتوانیم بسنجیم و از صحّت آن مطلّع گردیم؟در حقیقت وجودِ سیاهچالهها را بر اساسِ گرانشِ فوقالعادهشان و اثرش بر فضا-زمان بررسی میکنند، اصلا همین اجازهندادن به نور برای انتشار و ایجادِ یک سیاهی در میانِ روشناییِ ستارگان در عکسبرداریها خود علتیست برای وجودِ سیاهچالهها!
اما دلایلِ معتبر، مبنی بر وجودِ سیاهچالهها و نحوهی کشفِ آنها را مختصرا توضیح خواهیم داد.دانشمندان در دو دستگاهِ متفاوت توانستهاند سیاهچالهها را بیابند:
- مرکزِ کهکشانها ( مثلِ راهِ شیری)
- منظومههایِ دوتایی از ستارهها که یکی از آنها پرتویِ X از خود ساطع میکند.
دلیلِ دوم نیز که برخی سیاهچالهها را شامل میشود، در منظومههای دوتایی میباشد، یعنی دو ستاره که حولِ یک مرکزِ جرم و به دور هم میچرخند. اگر یکی از این دو ستاره تبدیل بهسیاهچاله شود، موادِ گازیِ ستارهی دیگر را میبلعد. اینگازها قبل از اینکه به درونِ سیاهچاله فرو روند جمع میشوند که بهآنها "قرصِ برافزایشی" میگویند. تصویر زیر میتواند به شما در تصورِ شکلِ یک قرصِ برافزایشی کمک کند.
مادهی درونِ قرصِ برافزایشی با نزدیک شدن به سیاهچالهها داغ میشود و با داغ شدن شروع به تابشِ امواجِ الکترومغناطیس میکند که پرتویِ X را نیز، شامل میشود. حال اگر دانشمندی اینشرایط را یافت، تنها کافیست که جرمِ آن مولفهی تاریک را بهدست آورد. اگر جرمِ آن بسیار زیاد بود، قاعدتا یک سیاهچاله یافتهاست.
تا اینجا، ما تمامِ اطلاعات و مفاهیمِ کلی در زمینهی سیاهچاله را فهمیدیم، اما یک سیاهچاله چگونه نابود میشود؟ آیا اصلا نابود میشود؟ پاسخ به این سوال به اطلاعاتِ بیشتری نیاز دارد که در حیطهی این مقاله نیست. اما اگر بخواهیم یک پاسخِ کلی به این سوال بدهیم، باید به دههی 70 میلادی بازگردیم. "استفان هاوکینگ" انگلیسی، با نظریههایش نشان داد که یک سیاهچاله واقعا هم تاریک نیست. او گفت که سیاهچالهها هم تابش میکنند، اما چون هیچ چیز از سیاهچاله فرار نمیکند، تابشِ سیاهچاله نیز در خود فرو میرود. بر اساسِ مکانیکِ کوانتومی، سیاهچالهها نوعی ذرهی مجازی بهبیرون میفرستند که به مرورِ زمان، باعثِ آب رفتنِ سیاهچاله میشود. البته این "مرورِ زمان"، یکسال و دوسال نبوده و حتی عدهای تخمین میزنند این زمان بیشتر از عمرِ خودِ جهانِ ماست! اما سوالِ اساسیِ اینجا ایجاد میشود: بعد از آب رفتنِ یک سیاهچاله، چه بلایی بر سرِ مواد و اجسام، یا به اصطلاح اطلاعاتی که در سیاهچاله فرو رفتهاند میآید؟ آیا آنها با انفجارِ بزرگی در جهان پخش میشوند؟ آیا همانجا با سیاهچاله نابود میشوند؟ آیا اصلا سیاهچاله تنها به جهانِ ما محدود میشود و یکسرِ آن به جهانِ دیگری نیست؟ اگر یک سرِ آن به جهان یا زمانِ دیگری باشد، چه بلایی بر سرِ آن اطلاعات میآیند؟ آیا راهِ بازگشتی هم هست؟ ... علم فیزیک هنوز بهیقین به این سوالات پاسخ ندادهاست و دانشمندان برایِ پاسخ از "فلسفه" کمک میگیرند و چه جالب است، این اتحادِ دوبارهی فلسفه و فیزیک یا همان فلسفهی طبیعیِ سابق!
منابع
- جهان در پوستِ گردو از استفان هاوکینگ و ترجمهی محمدرضا محجوب
- تاریخچهی زمان از استفان هاوکینگ و ترجمهی محمدرضا محجوب
- ساختار ستارگان و کهکشانها از پاول هاج و ترجمهی توفیقِ حیدرزاده
- Astronomy and Space Science از جدیدترین سری کتابهایِ Popular Science
- اطلاعاتِ مربوط به ذراتِ کوانتومی را از نخستین فصلِ کتابِ Introduction to Elementary Particles اثرِ David Griffiths بهدست آوردم و برای مقایسهیِ ترجمهام از سایتِ ویکیپدیا استفاده کردهام... که البته پس از شخمزنیِ بسیارِ این مطلب، جز ذرهی گراویتون و اندکی دیگر، چیزی از این کتاب نمیبینید!
- برایِ نگارشِ این مقاله، استفادهی زیادی از Black Holes FAQ (Frequently Asked Questions) که در بخشِ کیهانشناسیِ دانشگاهِ برکلی نوشته شدهاست و توضیحاتی که نویسندهی آن، Ted Bunn برای آن مطلب نوشتهاست(+)، کردهام... همانطور که حدس میزنید دانشمندیها هم این مطلب را در شمارهی 539 مجله ترجمهکردهاند!
- برای عکسها از اینجا استفادهی زیادی کردهام.
---
از این مطلب خوشتان آمد؟ اینها مطالب مرتبط با این مطلب هستند، شاید از اینها هم خوشتان بیاید:
نظر بدهید
10 نظر برای "سیاهچاله"
Perfect.It isn't your major but you are the best.
Perfect
Perfect
Perfect
Armin :
من همیشه گفتم ادبیّاتِت خوبه... واقعا طرزِ استفاده از صناعاتِ ادبیِ " مبالغه "، " غلو " و " اغراق " رو بلدی، مخصوصا این غلوِّت که دیگه خیلی خداست!
-
شرمنده رفیق، فارسی مینوشتی خیلی بهتر بود!
چاکریم.
مدتی بود نمی تونستم به وبلاگستان سر بزنم . نمی دونم چم شده بود ! شاید یه درگیری درونگرایانه !!!
مثل همیشه عالی بود . ممنونم . همیشه کلی چیز یادمون میدیا :mrgreen:
( یهذرّه نظر ویرایش شد! )
پسری از برجِ حوت:
چه عجب استاد یادی از ما کردی! عجب...
والله نظرِ لطفته رفیق.
چاکریم.
کلن فضا برام جالبه...یادش بخیر سوم چهارم دبستان بودم که بابا خدا بیامرز کتاب های آیزاک آسیموف رو برام میخرید درباره سیارات و فضا...اونموقع ها سیاه چاله رو نمی شناختم...راستش اطلاعات کاملی از این مطلبت گرفتم رفیق دانای ما
من با فیزیک زندگی می کنم،
می دونی که...؟
میکرو و کوانتوم، ماکرو و نسبیت...
در مورد سیاهچاله ها فکر می کنم یکی از فیزیکدانهایی که به بیان بی نظیری از اونها پرداخته استیفن هاکینگ باشه. دیروز بود که یه فیلم تصویری کوتاه از سخنرانیش دیدم که روی همون صندلی چرخدارش نشسته بود و فقط چشمهاش تکون می خورد...
این مرد گاهی دیوونه ام می کنه...
http://vimeo.com/5388643
وبلاگچی:
ما چاکریم استاد. دمِ بابایِ خدابیامرزتون هم گرم رفیق!
سامان:
نه بابا! انصافا؟ بابا خیلی به خورههایِ ادبیات میخوری خب!
آره استیون هاوکینگ نقشِ مهمی داشته توی سادهسازیِ این مسئله ... ولی رفیق این ویدئو که مالِ استیونِ هاوکینگ نبود که؟!
جایی شنیدم که وقتی کسی رو بندازند در سیاهچاله رنگ صورتش قرمز میشه! درسته؟ ممنون از مطالب خوبتون
محّمد:
بله کاملاً درسته! نهفقط بهاینخاطر کهاز ترس خونِ بیشتری بهسرش پمپاژ میشه و نهبهخاطرِ اینکه بندهیِ خدا داره کِش میاد، بلکه بهعلّتِ اثرِ دوپلر هست که انوار بهتدریج طولِ موجِ بزرگتری پیدا میکنند، فلذا قرمز و قرمزتر میشن.
چاکریم.
نظر بدهید:
۱- نظرات خود را به فارسی بنویسید .
۲- سعی کنید نظرتان مرتبط با موضوع مطلب باشد ؛ اما اگر هدفتان تماس با نویسنده میباشد ، لطفا به قسمت " تماس مراجعه کنید .
۳- در صورت انتخاب گزینه " نام/آدرس اینترنتی " پس از نوشتن نام خود ، در قسمت آدرس اینترنتی میتوانید آدرس ایمیل یا وبلاگ خود را وارد کنید یا آن را خالی بگذارید تا فقط نام شما نمایش داده شود ، در صورت تمایل به درج آدرس وبلاگ ، حتما آن را با " //:http " شروع کنید .
۴- اگر میخواهید نظرتان خصوصی باشد و نمایش داده نشود ، تنها کافیست نظرتان را با " خصوصی : " شروع کنید یا اینکه با هر روشی به من بفهمانید تا نظرتان را منتشر نکنم !