«تابش هاوكينگ» برداشتي كوانتومي از افق سياه‌چاله است
 |
| دكتر رضا منصوري |
رضا منصوري، فيزيكدان و استاد دانشكده فيزيك دانشگاه صنعتي شريف است. وي نخستين رييس انجمن فيزيك ايران در دوران پس از انقلاب بوده و در حوزه نسبيت و كيهان‌شناسي تخصص دارد و از آغاز انتشار ماهنامه «نجوم» در سال ١٣٧٠، مدير مسوول اين مجله بوده است. دكتر منصوري در اين گفت‌وگو جنبه‌هاي گوناگون انديشه علمي هاوكينگ را مي‌كاود و دلايل اهميت وي در دنياي علم را توضيح مي‌دهد.
آقاي دكتر، ابتدا بفرماييد مهم‌ترين دستاورد علمي استيون هاوكينگ از نظر شما و نيز از نظر اكثر دانشمندان چه بوده است؟
مهم‌ترين كار هاوكينگ، كه يكي از اولين كارهاي علمي او هم بود، به همراه پنروز انجام شد. هاوكينگ و پنروز حدود سال ١٩٦٨ ثابت كردند يا نشان دادند هر جا ماده و گرانش هست، حتما منجر به پديده سياه‌چاله يا تكينگي خواهد شد.
مركز سياه‌چاله مصداق تكينگي است؟
پديده تكينگي انواع و اقسام دارد كه يكي از آنها خود سياه‌چاله است كه مركزش هم مصداق تكينگي است. علاوه بر اين، سطحي دارد كه امروزه به آن افق سياه‌چاله گفته مي‌شود. به هر حال هاوكينگ و پنروز تاثير ماده و گرانش در شكل‌گيري سياه‌چاله يا تكينگي را اثبات كردند و اين واقعه بسيار مهمي بود و در جهت‌گيري اخترفيزيك مدرن بسيار موثر بود.
قبل از اينكه پيشتر برويم، كمي درباره اخترفيزيك توضيح مي‌فرماييد؟
نجوم اصطلاحي كلي است و هر آنچه را كه به كيهان مربوط مي‌شود در بر مي‌گيرد. از زمين و خورشيد گرفته تا كهكشان ما و كهكشان‌هاي بزرگ‌تر و كل كيهان. در درون علم نجوم، حوزه‌اي وجود دارد كه به سوالات اساسي مربوط به ديناميك يا تحولات كل كيهان مربوط است. اين قسمت را كيهان‌شناسي مي‌ناميم. اما در علم نجوم حوزه ديگري وجود دارد كه مربوط به پديده‌هاي داخل كيهان است و به سوالاتي از اين دست مي‌پردازد: تحول ستاره‌ها چگونه است؟ كهكشان‌ها چگونه به وجود آمدند؟ بعضي از اشيايي كه ما در آسمان مي‌بينيم، چه فرقي با ستاره يا كهكشان دارند؟ به هر حال مطالعه و بررسي اين ساختارها، به روش‌هايي كه ما در فيزيك مي‌شناسيم، اخترفيزيك نام دارد. يعني فيزيك اختران. يا فيزيك ستاره‌ها و كهكشان‌ها. دانشمند حوزه اخترفيزيك، كيهان‌شناس نيست و در بحث كلي نجوم، در حوزه اخترفيزيك تخصص دارد. اگر من بپرسم كيهان چگونه آفريده شد، اين سوالي در حوزه كيهان‌شناسي است. اما اگر بپرسم فلان ستاره كي منفجر مي‌شود، اين سوالي در حوزه اخترشناسي است. وقتي هم كه از ساختارهاي داخل كيهان بحث مي‌كنيم، كه ستاره و سياره و كهكشان هستند، اين بحث را معمولا بخشي از اخترفيزيك تلقي مي‌كنيم. يعني مثلا مي‌پرسيم قوانين فيزيك چه تاثيري بر تحول يك كهكشان يا يك خوشه ستاره‌اي يا يك خوشه كهكشاني دارد؟
هاوكينگ دقيقا در كدام يك از اين حوزه‌ها متبحر بود؟
اخترفيزيك و كيهان‌شناسي. هر دو. همان قضيه‌اي كه هم در اواخر دهه ١٩٦٠ اثبات كرد و در پاسخ به سوال اول به آن اشاره كردم، در حوزه اخترفيزيك بود. در ادامه، كارهاي ديگري كرد كه در حوزه كيهان‌شناسي بودند.
در حوزه كيهان‌شناسي چه كار مهمي انجام داد؟
بعد از اينكه مفهوم تورم به وجود آمد، يعني انبساط يا تورم جهان در ابتداي عالم، تحول مهمي در كل كيهان‌شناسي رقم خورد و باعث شد ما درك بهتري از موضوع مهبانگ در كيهان‌شناسي داشته باشيم و تكينگي آغاز كيهان را بهتر بفهميم.
آن تكينگي آغازين همان انفجار بزرگ بوده؟
بله، انفجار بزرگ يا مهبانگ. البته اصطلاح علمي‌اش همين تكينگي است.
هاوكينگ به اين نكته هم اشاره كرده كه اگر جهان در حال انبساط باشد، ممكن است اين روند متوقف شود و جهان رو به انقباض برود و سرانجام پرونده عالم در تكينگي موسوم به انقباض بزرگ بسته شود.
اين نظر هشتاد سال است كه مطرح شده و تقريبا تا بيست سال پيش كم‌وبيش درباره آن بحث مي‌شد اما از آن به بعد ديگر عملا از كيهان‌شناسي طرد شده است. يعني داده‌ها نشان مي‌دهد اين نظر نادرست است. روند انبساط عالم تا ابد ادامه پيدا خواهد كرد. براي اينكه مقدار ماده‌اي كه وجودش در عالم تشخيص داده شده و همين طور انرژي تاريك، دو پديده‌اي هستند كه نشان مي‌دهند انبساط عالم متوقف نخواهد شد. حتي در قياس با سال ٢٠٠٠، اطلاعات امروز ما نشان مي‌دهد كه شدت انبساط عالم بيشتر شده است. بنابراين امروز مطمئن‌تريم كه اين انبساط متوقف نخواهد شد.
بيشتر شدن شدت انبساط يعني جهان با سرعت بيشتري در حال انبساط است؟
يعني ما فكر مي‌كرديم هر جا ماده هست، در برابر انبساط عالم مقاومتي وجود دارد. يعني تصور ما اين بود كه انبساط عالم به هر دليلي كه شروع شده باشد، مقدار ماده موجود در عالم مي‌خواهد جلوي اين انبساط را بگيرد و اصطلاحا شتاب انبساط دارد كند مي‌شود. يعني سرعت انبساط آهسته مي‌شود و شتاب آن هم كندشونده است. اما داده‌هاي رصدي ١٥ سال اخير نشان مي‌دهد كه به علت وجود انرژي‌اي كه آن را انرژي تاريك ناميده‌اند، اين انبساط تندشونده است. بنابراين ايده متوقف شدن احتمالي انبساط عالم، كنار رفته است.
هاوكينگ مي‌گفت نمي‌توانيم بپرسيم كه قبل از تكينگي آغازين عالم چه روي داده است؛ زيرا در آن شرايط نه زماني وجود داشته نه فضا و ماده‌اي.
اينها استنباط‌هاي شخصي هاوكينگ بوده. يعني گزاره‌هايي نيست كه در اجتماع كيهان‌شناسان پذيرفته شده باشد. ضمنا مدل‌هايي براي تبيين شرايط قبل از مهبانگ وجود دارد. و نيز مدل‌هايي براي تبيين شرايط پس از انقباض بزرگ؛ در صورتي كه چنين انقباضي وجود داشته باشد. اين مدل‌ها مي‌گويند كه زمان وجود دارد يا قائل به چندزماني بودن عالم هستند يا بي‌زمان بودن عالم.
درباره اهميت هاوكينگ در كيهان‌شناسي توضيح نداديد.
اينكه در تكينگي اول يا مهبانگ گرانش بايد كوانتومي بوده باشد و احتمالا در آنجا زمان وجود نداشته و بعدش زمان به وجود آمده، يا قبل از مهبانگ چهار بعد فضا چيزي جز فضا نبوده ولي بعد از مهبانگ يك بعد فضا زمان شده و سه بعد ديگرش همچنان فضا باقي مانده است، همگي ايده‌هاي مهمي است كه هاوكينگ مطرح كرده و در حوزه كيهان‌شناسي قرار دارند.
در بحث سياه‌چاله‌ها، اين سوال هم براي بسياري از مردم مطرح است كه آيا سياه‌چاله‌ها محصول حدس دانشمندان هستند يا وجودشان اثبات هم شده است؟
در اواخر دهه ١٩٦٠، قضاياي رياضي اثبات‌شده نشان دادند كه سياه‌چاله‌ها بايد وجود داشته باشند. الان تعداد زيادي سياه‌چاله پيدا شده است. بنابراين وجود سياه‌چاله‌ها ديگر محصول حدس و گمان نيست بلكه يك واقعيت رصدي است.
برخي معتقدند بي‌اعتقادي هاوكينگ به وجود خدا، در همان كتاب «تاريخچه مختصر زمان» هم، كه چند دهه پيش نوشته شده، معلوم بود.
من نه مي‌توانم بگويم هاوكينگ به خدا اعتقاد داشت، نه مي‌توانم بگويم اعتقاد نداشت. هيچ يك از اين مدعيات از نظر من صحيح نيست.
چرا؟
شما شاهدي داريد كه هاوكينگ گفته باشد من خدا را قبول دارم يا ندارم؟
اواخر عمرش تصريح كرد كه به خدا باور ندارد.
نه، آن يك گزاره رسانه‌اي بود. مثل وقتي كه يك سياستمدار حرفي مي‌زند كه به آن اعتقادي ندارد. هاوكينگ معتقد بود در كيهان‌شناسي براي تبيين پديده‌ها نيازي به مطرح كردن مفهوم خدا نيست. اين حرف درست است چراكه اعتقاد به وجود خدا، ربطي به علم كيهان‌شناسي ندارد.
ماكس پلانك خداباور بود. شما وقتي آثار هاوكينگ را مي‌خوانيد، به نظرتان هاوكينگ خداباور بود يا نه؟
ماكس پلانك در اين زمينه صراحت دارد ولي هاوكينگ در اين زمينه، چه نفيا چه اثباتا، صراحتي ندارد.
نفيا صراحت داشت در اواخر عمر. اما فارغ از اينكه در مصاحبه با رسانه‌ها چه گفته، آثار علمي‌اش بر خداباوري دلالت داشت يا خداناباوري؟
آثارش متضمن بحث جدي درباره خدا نيست. گاهي هم كه چيزي درباره خدا گفته، مثل نويسنده‌اي است كه داستاني علمي- تخيلي نوشته و قصدش فروش كتابش است. كساني هستند كه آثاري جدي در زمينه اثبات يا رد خدا نوشته‌اند اما هاوكينگ اثري جدي در اين زمينه ندارد.
ظاهرا يكي ديگر از وجوه اهميت هاوكينگ، جمع كردن نظريه نسبيت و نظريه كوانتوم براي توضيح رفتار سياه‌چاله‌ها بود.
بله، آنچه تابش هاوكينگ نام گرفته، نوعي برداشت كوانتومي از افق سياه‌چاله است. اما اين به معناي گرانش در ابعاد كوچك كيهاني در زمان مهبانگ نيست؛ بلكه با يك تفسير تقريري از مفهوم كوانتوم، تابش هاوكينگ اثبات مي‌شود و مي‌توان آن را بهتر درك كرد. چنان كه خود من در بحث از تبخير سياه‌چاله از آن استفاده كردم. همين مبحث تبخير سياه‌چاله‌ها هم يكي از كارهاي مهم هاوكينگ بوده است.
درباره تابش هاوكينگ بيشتر توضيح مي‌دهيد؟
وقتي در ١٩٦٨ قوانين سياه‌چاله اثبات شد، بدين معنا كه هر جا گرانش هست نوعي تكينگي ايجاد مي‌شود و منجر به سياه‌چاله مي‌شود، اين مفهوم و محاسباتش كاملا كلاسيك بود. يعني مبتني بر نسبيت عام بود. بعدها وقتي كه افق سياه‌چاله بهتر درك شد، هاوكينگ گفت اگر افق را واجد ويژگي سطح كلاسيك نسبيت بدانيم و آن را يك پديده كوانتومي در نظر بگيريم، افق سياه‌چاله بايد تابش داشته باشد به سمت ناظري كه در دوردست قرار گرفته است. اين نظر ظاهرا با قضيه‌هاي مرتبط با افق سياه‌چاله مغايرت داشت. يعني قضاياي كلاسيك مي‌گفتند از سياه‌چاله هيچ چيز نبايد بيرون بيايد؛ اما تابش هاوكينگ از افق بيرون مي‌آيد. اين پديده‌اي مي‌شود كه تفسيرش كوانتومي است.
يعني تابش هاوكينگ آن تلقي كلاسيك را كه سياه‌چاله يك افق رويداد دارد كه نور از آنجا فراتر و به بيرون نمي‌رود، نقض مي‌كند؟
نقض نمي‌كند؛ اين دو با هم سازگارند ولي در دو بافتار متفاوت. نقض واقعي افق متعلق به ديناميك شدن سياه‌چاله‌هاست؛ و اين ديگر ربطي به هاوكينگ ندارد و متعلق به بيست سال اخير است.
تا حالا شده اطلاعاتي در فضا نصيب انسان شود كه مطمئن باشيم از يك سياه‌چاله خارج شده‌اند؟
نه، اطلاعات يا داده‌هاي رصدي ما از محيط اطراف سياه‌چاله‌هاست. يعني دورتر از افق سياه‌چاله‌ها نه در درون آنها. علتش هم اين است كه ما هرجا سياه‌چاله داريم، در اطرافش حتما ماده وجود دارد و گرانش سياه‌چاله روي آن ماده تاثير مي‌گذارد و ما آثارش را مي‌بينيم. سياه‌چاله منزوي است و به آن معنا كه در قضيه‌هاي پنروز و هاوكينگ مطرح شده و ما تابش هاوكينگ را از اين قضايا استخراج مي‌كنيم، در كيهان وجود خارجي ندارد و همين باعث شده كه در بيست سال اخير، مفهوم «افق ديناميك» مطرح شده.
«نظريه همه‌چيز» يك آرزو است يا بشر مي‌تواند روزي به اين سطح از تبيين برسد؟
اين يك نوع اميدواري است. ولي بستگي دارد از چه كسي سوال كنيد. مثلا هايزنبرگ دنبال چنين چيزي بود. حتي يك‌بار يك فرمول جهاني نوشت و گفت همه‌چيز از دل اين فرمول درمي‌آيد. ولي معلوم شد كه آن فرمول اشتباه است. بنابراين اگر به ٧٠ سال قبل برگرديم، در آن زمان فيزيكدان‌ها چنين آرزويي داشتند و بسيار هم به امكان رسيدن به آن معتقد بودند. عده زيادي از فيزيكدان‌ها فكر مي‌كردند چنين چيزي شدني است. امروزه كسي به اين موضوع اعتقاد ندارد. البته چنين چيزي مطرح شده ولي كسي به دنبال آن نيست و كم‌وبيش چنين دانشمندان به اين نظر متمايلند كه چيزي به نام «تئوري همه‌چيز» اصلا وجود ندارد و ما آماده هستيم براي نوعي تحول جديد در علوم فيزيكي؛ و مفاهيم جديدي در حال ظهورند كه بسيار پيچيده‌تر از چيزها و مفاهيمي هستند كه ما در دهه‌هاي گذشته به آنها فكر مي‌كرديم. بنابراين ما به آرامي در حال دور شدن از آرزوي رسيدن به «نظريه همه‌چيز» هستيم.
بعد از مرگ هاوكينگ، يك روحاني به نام جواد جلالي در توييترش نوشت: «بحث كوانتوم و مطالب هاوكينگ هيچ ساختار منسجم و پيوسته‌اي ندارد و سرتاسر بي‌پايه و بي‌معني است و حاضرم ثابت كنم.» نظر شما درباره اين جمله چيست؟
كسي كه از علم اطلاعي ندارد، اصلا حق دارد چنين حرفي بزند؟ چنين فردي لابد خبر ندارد كوانتوم يعني چه؟ اين حرف كسي است كه نه كوانتوم را مي‌شناسد نه فيزيك كوانتوم و نه حتي فيزيك را. كسي كه حتي اندكي با فيزيك آشنا باشد، اصلا چنين گزاره بي‌معنايي را مطرح نمي‌كند. نوع جمله به خوبي نشان مي‌دهد كه نويسنده‌اش كاملا از فيزيك بي‌اطلاع است.
به نظر شما چرا هاوكينگ جايزه نوبل را نبرد؟
جايزه نوبل شرايط خاصي دارد. وقتي نتايج تحقيق علمي هاوكينگ و پنروز منتشر شد، بحث اعطاي جايزه نوبل به اين دو نفر مطرح بود. در اوايل دهه ١٩٧٠ ميلادي، گروهي از جمله خود ما در دانشگاه وين، هاوكينگ و پنروز را بابت آن مطالعه‌شان به عنوان كساني كه بايد برندگان جايزه نوبل باشند. پيشنهاد كرديم ولي پيشنهادهايي از اين دست با موافقت بنياد نوبل مواجه نشد. اينكه هاوكينگ ٤٠ سال با آن شرايط جسمي كار تحقيقاتي كرد، بسيار مهم بود اما به هر تحقيق مهمي جايزه نوبل نمي‌دهند. اين طور هم نبود كه بگوييم آن سال سه تا كار بسيار مهم انجام شده بود و همين باعث شد هاوكينگ جايزه نوبل را نبرد و فرد ديگري به آن دست يابد يا مثلا امواج گرانشي يكي از پديده‌هاي مهمي بود كه سال‌ها مطرح بود ولي وقتي كشف شد، يعني سه دانشمند توانستند چنين امواجي را آشكار كنند، جايزه نوبل هم بابت اين كشف و آشكارسازي به آنها تعلق گرفت. اين كشف مهم قطعا به لحاظ نظري اهميتش قطعا كمتر از سياه‌چاله‌هاست اما تلفيق يك پيش‌بيني كه در مدل نظريه نسبيت اينشتين هست و اين قابليت انساني كه عده‌اي توانستند تجهيزاتي بسازند كه اين پديده بسيار كوچك ظريف را اندازه‌گيري كند، كار بسيار دشواري بود و همه را مجاب كرد كه اين سه دانشمند بايد جايزه نوبل بگيرند بابت اين كارشان. صرف اشتهار يا محبوبيت دليل دريافت جايزه نوبل نيست.
من نه مي‌توانم بگويم هاوكينگ به خدا اعتقاد داشت، نه مي‌توانم بگويم اعتقاد نداشت. هيچ يك از اين مدعيات از نظر من صحيح نيست.
كسي كه مي‌گويد كوانتوم سرتاسر بي‌پايه است نه كوانتوم را مي‌شناسد نه فيزيك كوانتوم و نه حتي فيزيك را.
وجود سياه‌چاله‌ها ديگر محصول حدس و گمان نيست بلكه يك واقعيت رصدي است.
برگرفته از روزنامه اعتماد
برگرفته از روزنامه اعتماد
