تیتر امروز

دیدار آدینه ۳۶

اغراق نیست اگر در این حوزه، چنین توصیفی از هاوکینگ و دستاورد‌های بی بدیل او داشته باشیم چراکه به قول پولچینسکی فقید، فیزیکدانان قرن بیست و یکم، همچون او، بی تردید افسونگران زمانند!

کد خبر: ۸۲۴۴۲
۱۲:۱۶ - ۰۱ اسفند ۱۳۹۹

دانش آدینه ۲۷: در ستایش افسونگران زمان

دیدارنیوز ـ سروش زمانی مقدم: پس از آن که در اوایل قرن بیستم، نقایص برج و باروی کاخ مجلل فیزیک کلاسیک جلوه گر شد، آن چه بر بستر خاکستر ویرانه‌های آن رشد و نمو کرد و در ادامه مسیر، فیزیک مدرن نام گرفت، عمدتا در دو مسیر متفاوت و مجزا پیش رفت.


از آنجا که این نقایص، متناسب با پیشرفت تکنیکی بشر در رسیدن به "سرعت‌های بالا" از یکسو، و دستیابی به "طبیعت ریز مقیاس" از سوی دیگر عیان شد، لذا آن بخش از این فیزیک مدرن که بیشتر بر دوش اینشتین برای بررسی "فیزیک سرعت‌های بالا" تبیین شد، مکانیک نسبیتی نام گرفت و در مقابل، آنچه که بر شانه‌های جوانان نوگرای فیزیک نظری گرد آمده در کپنهاگ ظهور و بروز کرد، مکانیک کوانتومی نامیده شد.

 

بیشتر بخوانید: بقاء تمدن انسانی؛ هدفمند یا تابع اتفاق


هرچند که دستاورد‌های بدست آمده این جوانان در طول سی سال اول قرن بیستم، آنقدر در متحول کردن بنیان‌های فیزیکی شناخته شده بشر نقش داشت که عمدتا از آن سی سال، با عنوان "سی سالی که فیزیک را تکان داد" نام برده می‌شود، اما به واقع، نظریه‌های نسبیت خاص و عام نیز، آنقدر در تغییر دادن جهان بینی علمی شکل گرفته بشر از دوران "نیوتونی" تا قرن نوزدهم ایفای نقش کردند که بعضا آفرینش این نظریه‌ها را تنها در توان مغزی پرتوان و قدرتمند همچون مغز اینشتین، با بیشترین سلول‌های خاکستری، می‌دانند.


با این وجود، علیرغم آنکه اوایل، این دو مسیر، مستقل و جدا از هم پیش می‌رفتند، هیچگاه تصور نمی‌شد که از میانه قرن و با پیشرفت‌های بنیادی تر، نیاز به همگرایی، و ادغام این دو مسیر پیش آید و چگونگی ادغام کارآمد این دو حوزه اصلی فیزیک مدرن، نسل‌های بعدی فیزیکدانان نظری را به چالش و مبارزه دعوت نماید. این قله دست نیافته، سکونتگاه غولی با نام "گرانش کوانتومی" است که تا به امروز همواره فیزیکدانان را در خوان هفتم، مغلوب خود کرده است.

اما به راستی چرا و در کجای فیزیک چنین اتحاد به ظاهر دست نیافتنی لازم می‌نماید؟

 

بیشتر بخوانید: پخت و پز کیهانی پاستای هسته‌ای

پیشتر در این مورد صحبت کرده ایم که از اسرارآمیزترین پدیده‌های فیزیکی که توجیه دقیق رفتارشان در هاله‌ای از ابهام می‌باشد، سیاهچاله‌ها هستند. آنچه که درباره این غول‌های گرانشی لازم به درک عمیق و نیازمند توضیح است طیف وسیعی از برخی از مهمترین مفاهیم فیزیک نظری، منجمله شکل گیری سیاهچاله ها، ترمودینامیک و آنتروپی سیاهچاله ها، تابش و تبخیر آنها، و پارادوکس مهمی مرتبط با آنهاست، که به پارادوکس اطلاعات شهرت دارد.


توضیح دقیق تکینگی مرکزی سیاهچاله‌ها مساله‌ای هست که عمدتا نیازمند یک نظریه کوانتومیست. از طرفی در نسبیت عام سیاهچاله‌ها به صورت موجوداتی، هموار تعریف می‌شوند، اما وقتی صحبت از تبخیر سیاهچاله‌ها می‌شود، ناگزیر ردپای اثرات کوانتوم مکانیکی پدیدار می‌شود که هرگونه نادیده گرفتن آنها، توضیح دقیق رفتار آن‌ها را عقیم می‌سازد. در واقع این نیاز از آنجا ایجاد می‌شود که تبخیر تدریجی سیاهچاله‌ها تا رسیدن آن‌ها به اندازه طول پلانک در زمره اثرات کوانتومی جای می‌گیرد، حال آنکه ما هنوز درکی از وجود یا عدم وجود کوانتومی فضازمان نداریم چرا که نسبیت، فضازمان را موجودی یکپارچه و تقسیم ناپذیر می‌داند، حال آنکه مفاهیم موجود در یک نظریه سازگار و کارآمد که تلفیقی از نسبیت و مکانیک کوانتومی باشد، نیازمند تعریف کوچکترین واحد تقسیم ناپذیر فضازمان، با نام "کوانتای فضازمان" است. در واقع چنین دست ناسازگاری هایی، از جمله مواردیست که ما را نیازمند یک نظریه سازگار، خوش رفتار و بهنجار که متحد کننده گرانش در نسبیت عام و مکانیک کوانتومی باشد کرده است. نظریه‌ای که شاید بهترین کاندید برای آن، در حال حاضر، نظریه ریسمان باشد.

 

بیشتر بخوانید: ماجرای یک کسوف سرنوشت‌ساز


هرچند که علت نیاز ما به یک نظریه گرانش کوانتومی، تنها به جهت خواستمان برای تفسیر ماجرا‌های پرپیچ و خم سیاهچاله محدود نمی‌شود و نیاز به متحد کردن این دو بخش اصلی فیزیک مدرن، برای درک بیگ بنگ به عنوان یک تکینگی در آغاز کیهان و فهم لحظات اولیه کیهان که دارای فیزیک ناشناخته‌ای است، بیش از هرجای دیگرست، اما در ادامه بحثمان را در ارتباط با چگونگی تفسیر سیاهچاله ها، در نبود چنین نظریه جامع و کاملی پیش می‌بریم.


در اینجاست که ناگزیر به صحبت در مورد دستاورد‌های انکارناپذیر هاوکینگ می‌شویم.
لئونارد ساسکایند که خود یکی از پیشروترین فیزیکدانان نظری حال حاضرست، در کتاب جنگ سیاهچاله‌ها در مورد هاوکینگ می‌نویسد که:

"محاسبات هاوکینگ درباره تابش سیاهچاله‌ها چیزی بیشتر از یک پژوهش ساده و زودگذر است. من معتقدم با گذشت زمان و هنگامی که درک کاملی از این مسائل شکل بگیرد، فیزیکدانان از این نظریه به عنوان آغاز یک انقلاب بزرگ علمی یاد خواهند کرد.

به واقع برخی از بزرگترین مردان علم، از زمان خود فراتر می‌روند و مردم سال‌ها بعد، ارزش دستاورد‌های سترگ آنان را مشاهده می‌کنند! و لذا اغراق نکرده ایم، اگر بگوییم که هاوکینگ، در زمره چنین برجستگانی بود.

 

بیشتر بخوانید: نگاهی به نظریه جهان تورمی

 

وقتی هاوکینگ تابش سیاهچاله‌ها را که تابش هاوکینگ نامیده می‌شود، توضیح داد، به جهت همان سازش ناپذیری ذاتی کوانتوم مکانیک و نسبیت عام، از شهود ریاضیاتی و شم فیزیکی خود استفاده کرد.

در واقع به دلیل در دسترس نبودن یک نسخه کوانتومی از گرانش، در مقاله او که در مورد چگونگی تابش گرمایی سیاهچاله‌ها توضیح می‌دهد، یک شکاف گریزناپذیر وجود دارد. از آنجایی که او راهی برای تحلیل طبیعت خاص ترمودینامیکی یک سیاهچاله در دسترس نداشت، بخش اول تفکرات نسبیت عامی اش را به بخش دوم استدلال‌های کوانتومی اش چسباند!

به زبان فنی تر، هاوکینگ چگونگی خمیده شدن فضازمان را با استفاده از نسبیت عام شبیه سازی کرد و سپس تلاش کرد تا نتیجه را با استفاده از مکانیک کوانتومی برای درک رفتار ذرات در فضازمان خمیده بکار برد و لذا در کل فرآیند، بصورت یکپارچه از یک نظریه منسجم بهره نبرده است.
 

در واقع تحلیل دقیق آنچه که ترمودینامیک سیاهچاله می‌نامیم، شامل بررسی همه حالت‌های کوانتومی ممکن برای یک سیاهچاله است، حال آنکه تا به حال، سیاهچاله‌ها با نظریه نسبیت عام که با آنها، برخلاف مکانیک کوانتومی، به عنوان موجوداتی هموار رفتار می‌کند، تعریف می‌شوند.

در اینجا لازمست تا در ارتباط با ارزش شهود و شم فیزیکی هاوکینگ بیشتر صحبت شود چراکه قطعا این شهود فراتر از آن چیزیست که ما فکر می‌کنیم و در واقع ماجرا از اینجا زیباتر می‌شود. هاوکینگ به طرز خارق العاده‌ای روابط ریاضی دقیق و البته بدون اثباتی را با عنوان "فاکتور‌های جسم خاکستری" بیان کرد که در اجماع علمی اکثر فیزیکدانان، معقول و منطقیست!

همچنین در حال حاضر این روابط وظیفه دیگری را بر دوش نظریه پردازان گذاشته است تا نه تنها به درک منشاء نامشخص و الهام گونه این به اصطلاح "فاکتور‌های جسم خاکستری" بپردازند، بلکه در جستجوی فرآیند‌های دقیق‌تری باشند تا بتوانند مراحل شهودی یا به بیان دیگر شکاف موجود در استدلال‌های هاوکینگ را پرکنند.
 
بیشتر بخوانید: متوشالح؛ ستاره‌ای که از جهان پیرتر است

واینبرگ که خود از بزرگترین فیزیکدانان در قید حیات روزگار ماست، بیان جالبی در وصف چنین حالاتی دارد که نقل آن خالی از لطف نیست.

وی می‌گوید:

"فیزیکدانان نظری در موفق‌ترین کارهایشان تمایل دارند یکی از دو نقش زیر را بازی کنند:
آن‌ها یا شخصیت حکیم داستانند، یا جادوگر داستان.
معمولا فهمیدن مقالات فیزیکدانان حکیم سخت نیست، اما مقالات فیزیکدانان جادوگر دور از فهم است! "

اغراق نیست اگر در این حوزه، چنین توصیفی از هاوکینگ و دستاورد‌های بی بدیل او داشته باشیم چراکه به قول پولچینسکی فقید، فیزیکدانان قرن بیست و یکم، همچون او، بی تردید افسونگران زمانند!
 
 
 
ارسال نظرات
نام:
ایمیل:
نظر: