سیاهچاله ها ما را می بلعند؟!

 علیرضا رفیعی پژوهشگر ایرانی دانشگاه یورک کانادا در گفت و گو با روزنامه جام جم درباره اهمیت وجود سیاهچاله ها گفت: وجود سیاهچاله ها شاید در قدیم به عنوان موجودی اضافه و خیلی زیبا دیده می شدند؛ اما امروزه به عنوان بخش جدانشدنی مدل های کیهان شناسی به حساب می آیند. یعنی اگر آنها را از مدل ها حذف کنیم، این مدل ها نمی توانند طبیعت را با دقت مناسب توصیف یا پیش بینی کنند.

در این گفت و گو که در شماره سه شنبه 19 مرداد 1395 خورشیدی در صفحه دانش منتشر شده است، می خوانیم: علیرضا رفیعی که دکتری خود را در رشته فیزیک از دانشگاه یورک کانادا گرفته، چند سالی است در گروه فیزیک و نجوم این دانشگاه مشغول پژوهش و تدریس است. وی کارشناسی و کارشناسی ارشد خود را به ترتیب در رشته های فیزیک (از دانشگاه اصفهان) و اخترفیزیک (مرکز علوم پایه زنجان) اخذ کرده است.

دکتر رفیعی به فراگیری دانش از منابع دست اول اعتقاد زیادی دارد و همین موضوع باعث شد پس از فارغ التحصیلی در مقطع کارشناسی ارشد، ابتدا به موسسه آیوکای هند و سپس به دانشگاه یورک کانادا برود تا در آنجا به استادان، ابزارهای پیشرفته و داده های مستقیم از بزرگ ترین رصدخانه های جهان دسترسی داشته باشد. دکتر رفیعی در سفری که بتازگی به ایران داشت، سخنران یک نشست علمی با محوریت سیاهچاله ها در مرکز آموزش نجوم ادیب اصفهان بود. در حاشیه این نشست فرصتی دست داد تا با او درباره موضوعات مختلف نجومی گفت وگو کنیم. رساله دکتری رفیعی به مبحث «سیاهچاله های پرجرم» اختصاص داشت و گفت وگو درباره سیاهچاله ها، یکی از بحث های محوری بود. آنچه در ادامه می خوانید گزیده ای از این گفت وگو است.

**سیاهچاله ها و نادانسته های ما درباره آنها ازجمله مباحثی است که اکنون نه تنها ستاره شناسان بلکه بسیاری از مردم را مجذوب خود کرده است. سیاهچاله چیست و آیا واقعا پایانی سیاه برای زندگی ستارگان پرجرم است؟

اگر بخواهم ساده بگویم، سیاهچاله موجودی است که برای فرار از آن نیاز دارید با سرعتی سریع تر از سرعت نور حرکت کنید. چون طبق قانون طبیعت، هیچ چیزی نمی تواند سریع تر از سرعت نور در خلأ حرکت کند، در نتیجه شما هیچ وقت نمی توانید از سیاهچاله فرار کنید. یعنی حدی وجود دارد که به آن افق رویداد می گویند. به محض این که از این حد عبور کردید، هیچ بازگشتی برای شما نخواهد بود و اگر بخواهید برگردید باید قوانین فیزیک را بشکنید و این غیرممکن است!

**در خبرهایی که بتازگی درباره کشف امواج گرانشی منتشر شده است، گفته شده این امواج بر اثر ترکیب دو سیاهچاله به وجود آمده اند. یا هر از گاهی خبر از کشف یک سیاهچاله می شنویم. ستاره شناسان، این اجرام یا به قول شما این موجودات را چگونه شناسایی می کنند؟

زیبایی سیاهچاله ها در این است که یک جرم گرانشی هستند و روی محیط اطراف خودشان تاثیرگرانشی دارند. به همین ترتیب شما می توانید از تاثیر گرانشی این موجودات، آنها را شناسایی کنید. درست است که شما هیچ گاه نمی توانید سیاهچاله را مستقیم ببینید، اما می توانید تمام چیزهایی را که اطراف آن در حال چرخش هستند و بعد درون آن فرو می ریزند، ردیابی کنید و از طریق مطالعه این موارد جانبی، اطلاعات مختلفی از سیاهچاله ها به دست بیاورید. خود سیاهچاله هیچ تابش بخصوصی ندارد. فقط یک تابش هاوکینگ وجود دارد که آن هم به صورت نظری تایید شده، اما هنوز هیچ سیاهچاله ای را پیدا نکرده ایم که چنین تابشی از خود ساطع کرده باشد.

**چرا مطالعه سیاهچاله ها برای اختر شناسان مهم و جذاب است؟ آنها چه چیز مهمی دارند؟

خود سیاهچاله ها شاید در نگاه اول به نظر موجودات مهمی نباشند؛ اما دلیل ما برای مطالعه آنها این است که علاقه مند هستیم کل عالم و قوانین فیزیک را بشناسیم؛ قوانینی که به تمام اتفاقاتی که در جهان آفرینش رخ می دهد، حاکم هستند. برای فهم بهتر این قوانین، برخی مشاهدات و آزمایش هایی انجام می دهیم و براساس نتایج آنها مدل سازی می کنیم. مدل سازی در پیش بینی برخی رویدادها و پدیده ها به ما کمک می کند. این پیش بینی ها اگر درست باشند، تاییدی بر مدل ما هستند و در واقع توصیف درستی از طبیعت و عالم است.

سیاهچاله ها به این دلیل خیلی مهم هستند که در لبه مرز دانش ما قرار دارند. جایی که بیشتر مدل ها بسیار لرزان بوده و از خودشان در توصیف آنها ضعف نشان می دهند. قوانین گرانش نیوتن یا گرانش اینشتین، رفتار اجرام بزرگ و سنگین کیهانی را به زیبایی توصیف می کنند، اما در کنار این، مدل مکانیک کوانتومی یا نظریه میدان های کوانتومی را داریم که در واقع رفتار ذرات خیلی ریز و سبک را بررسی می کند. این رفتار کاملا در تضاد با رفتار اجرام بزرگ و سنگین هستند. 

این دو مدل هر کدام به طور مستقل و جدا از هم به زیبایی هر چه تمام تر کار می کنند، اما به محض این که بخواهیم این دو را به هم نزدیک کنیم، دچار اختلاف سلیقه شدید می شویم! تضاد بزرگی پیدا می شود و به نظر می آید تمایلی ندارند با هم ترکیب و ادغام شوند. سیاهچاله ها دقیقا در همین نقطه قرار دارند. اجرامی بسیار سنگین و در عین حال بسیار کوچک هستند.

معادلاتی که در نظریه گرانش اینشتین و میدان های کوانتومی وجود دارند، به طور جداگانه بخوبی جواب می دهند، اما وقتی با هم ترکیب می شوند، دچار برخی ناخود سازگاری های بسیار عمیق می شوند که ما به هیچ وجه نمی توانیم آنها را حل کنیم.

**پس ما به داده های بیشتری نیاز داریم...

فقط داده ها نیستند. باید پای تخیلات را هم به میان کشیدکه چطور این مدل ها را کنار هم بگذاریم. هنوز دانش بشر به اندازه کافی نیست. حال اگر به پرسش شما برگردم باید بگویم مطالعاتی که در مورد سیاهچاله ها انجام می شود به ما کمک می کند بفهمیم این دو نظریه را چطور به هم نزدیک کنیم، اما در عین حال وجود این سیاهچاله ها کمک خیلی بزرگ دیگری می کند. 

ما نیاز داریم تحول عالم را هم بررسی کنیم. یعنی ببینیم با گذشت زمان شکل و شمایل جهان و اجرام آسمانی چطور تغییر می کنند. چه اتفاقی درون آنها می افتد و چگونه رشد می کنند. وقتی این کارها را انجام می دهیم، می فهمیم مدل ها براساس آن فرض های اولیه خیلی ساده ما کار نمی کنند مگر این که بحث سیاهچاله های کلان جرم (ابرسیاهچاله ها) را به مدل های خود اضافه کنیم. این کار منجر به نتایجی می شود که ما در مشاهدات خود آنها را می بینیم و ثبت می کنیم.

وجود سیاهچاله ها شاید در قدیم به عنوان موجودی اضافه و خیلی زیبا دیده می شدند؛ اما امروزه به عنوان بخش جدانشدنی مدل های کیهان شناسی به حساب می آیند. یعنی اگر آنها را از مدل ها حذف کنیم، این مدل ها نمی توانند طبیعت را با دقت مناسب توصیف یا پیش بینی کنند.

** ذهنیتی که درباره سیاهچاله در اذهان مردم وجود دارد این است اگر به آن نزدیک شویم، ما را می بلعد! براستی سیاهچاله ها موجودات بلعنده ای هستند؟!

سوءتفاهمی وجود دارد. این که همه فکر می کنند سیاهچاله ها چیزی را می بلعند. راستش اگر همین امروز شما خورشید را بردارید و به جای آن یک سیاهچاله بگذارید، هیچ تغییری در منظومه شمسی رخ نخواهد داد. تنها تغییری که رخ می دهد این است که سیاهچاله هیچ نوری تولید نمی کند و عملا چیزی به اسم روز نخواهیم داشت. زمین همان طور که قبلا به دور خورشید می گردید، به گردش خود ادامه می دهد با این تفاوت که الان به دور سیاهچاله می گردد. طول شبانه روز هیچ تغییری نخواهد کرد و هیچ اتفاق خاص دیگری نیز نخواهد افتاد، بجز این که فقط یک شب مطلق خواهیم داشت!

ما در حالت عادی داخل هیچ سیاهچاله ای فرو نمی رویم، مگر آن که به عمد خود را در محدوده افق رویداد آن قرار دهیم. این ذهنیت اشتباه است که اگر به دور سیاهچاله ای بچرخیم، در آن بلعیده می شویم. کلا برای این که به یک جسم یا موجود گرانشی نزدیک شویم باید چیزی به نام اندازه حرکت زاویه ای را از دست دهیم. 

همین حرکت زاویه ای است که باعث می شود ماهواره ها روی زمین سقوط نکنند، اما یک ماهواره معمولی که در ارتفاع پایین کار می کند را در نظر بگیرید، بعد از مدتی به خاطر برخورد با مولکول های جو سرعتش کم می شود و اگر موتورهایش را برای افزایش ارتفاع روشن نکند، به سمت زمین سقوط می کند. سیاهچاله ها هم دقیقا مثل زمین هستند. تا وقتی شما بخشی از سرعت خودتان را بنا به هر دلیلی از دست ندهید، هیچ گاه داخل سیاهچاله نمی افتید.

البته باز هم باید تاکید کنم لازم است در افق رویداد آن سیاهچاله قرار بگیرید که آن هم به مرکز سیاهچاله بسیار نزدیک است و شما هیچ وقت به آن حد نخواهید رسید. زیرا تا قبل از رسیدن به آن محدوده، تحت تاثیر اختلاف گرانشی تغییر شکل داده و قبلا تکه تکه شده و به مولکول تبدیل شده اید. به عبارت بهتر قبل از بلعیده شدن، شما مرده اید!

**سیاهچاله به زبان ساده

ستارگان بسیار پرجرم پس از مرگ به یک میدان گرانش بسیار بزرگ و قوی تبدیل می شوند که حتی نور (با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه) هم نمی تواند از آن فرار کند. به عبارتی دیگر سیاهچاله ناحیه ای از فضاست که مقدار بسیار زیادی جرم در آن تمرکز یافته و هیچ شیئی نمی تواند از میدان جاذبه آن خارج شود.

*منبع: روزنامه جام جم