نظریه عجیب دو دانشمند درباره سیاهچاله‌ها

گجت نيوز/ اخيرا دو دانشمند نظريه عجيبي در رابطه با ماهيت سياه چاله ها مطرح کرده‌اند. آن‌ها معتقدند چيزي که ما به آن مي‌گوييم سياه چاله، عملا وجود ندارد! در اينکه دانش و درک کنوني بشر در رابطه با سياه چاله ها بسيار اندک است، هيچ بحثي وجود ندارد. اما يک اصل در رابطه با سياه چاله ها وجود دارد که تقريبا تمام دانشمندان به آن اعتقاد دارند و تمام تئوري‌ها و نظريه‌هاي خود را نيز بر مبناي همين اصل بنا مي‌کنند. اين اصل، درواقع بحث تَکانگي گرانشي است که در ادامه مقاله بيشتر به آن خواهيم پرداخت. اما اخيرا دو دانشمند، نظريه‌اي را در رابطه با سياه چاله ها مطرح کرده‌اند که خود همين اصل را به چالش مي‌کشد! آن‌ها معتقدند ماهيت سياه چاله ها با آن چيزي که ما فکر مي‌کنيم در تضاد است و ما بايد هرچيزي را که تاکنون فکر مي‌کرديم در رابطه با سياه چاله ها مي‌دانيم، از ذهن خودمان خارج کنيم! اما نظريه آن‌ها چيست؟ درک کنوني بشر از سياه چاله ها براي درک بهتر تئوري اين دو دانشمند، بهتر است ابتدا يکبار درک کنوني بشر در رابطه با ماهيت سياه چاله ها را با هم مرور کنيم: سياه چاله ها، اجرامي آسماني با جاذبه‌اي نزديک به بي نهايت هستند. هر چيزي که وارد محدوده اثرگذاري يا درواقع افق رويداد سياه چاله شود، توسط جاذبه آن، به مرکز سياه چاله کشيده مي‌شود. چيزي که وارد افق رويداد سياه چاله شده حتي اگر نور هم باشد، باز هم توانايي فرار از جاذبه غيرقابل تصور سياه چاله را ندارد و درنتيجه نور تابيده شده به سياه چاله، هرگز توانايي بازتاب و خارج شدن از سياه چاله را ندارد. به همين دليل است ما هم سياه چاله ها را تاريک و يا همان سياه مشاهده مي‌کنيم. اما اين مطلبي که گفته شد، تنها ظاهر قضيه را شرح مي‌دهد. باطن قضيه کمي پيچيده‌تر است: هنگامي که يک جسم وارد افق رويداد سياه چاله مي‌شود، با طي کردن يک مسير دايره‌اي مانند، ذره ذره به مرکز سياه چاله نزديک مي‌شود و در همين حين هم به علت جاذبه توصيف ناپذير سياه چاله، رفته رفته کشيده‌تر و باريک‌تر از حالت عادي خود مي‌شود. اين کشيدگي انقدر ادامه پيدا مي‌کند که آن جسم، به يک رشته طويل تبديل مي‌شود که قطري به اندازه تنها يک اتم دارد. اما سپس همين رشته اتمي، باز هم کشيده‌تر و درواقع باريک‌تر مي‌شود و در نهايت انقدر قطر و ضخامت کمي پيدا مي‌کند که مي‌توان حتي ادعا کرد که آن جسم، ديگر عملا وجود خارجي ندارد! طبق نظريه نسبيت عام انيشتين، به نقطه‌اي از دستگاه مختصات فضا-زمان که مي‌تواند مانند سياه چاله با جاذبه نزديک به بي‌نهايت خودش چنين کاري را با يک جسم انجام دهد، تَکينِگي گرانشي (Gravitational Singularity) گفته مي‌شود. در تکينگي گرانشي، ميزان جاذبه يا گرانش به بي نهايت ميل مي‌کند و درنتيجه قوانين عادي فضا-زمان در اين نقطه بخصوص، صدق نمي‌کنند. تصويري فرضي از افق رويداد سياه چاله به چالش کشيده شدن ماهيت سنتي سياه چاله ها ! دو دانشمند، يا بهتر بگوييم يک اختر فيزيکدان بنام کِوين کِراکر (Kevin Croker) و يک رياضيدان بنام جوئل واينر (Joel Weiner) اخيرا يک تئوري عجيب در رابطه با ماهيت سياه چاله ها مطرح کرده‌اند که تمام دانش و درک کنوني ما نسبت به اين اجرام آسماني را به چالش مي‌کشند! ماجرا از اين قرار است که کراکر و واينر درحال کار بر روي معادله فريدمن (Friedmann’s Equation) براي توصيف مقوله انبساط دائمي کيهان بودند. معادله فريدمن درواقع نسخه ساده‌سازي شده نظريه نسبيت عام انيشتين است. با استفاده از معادله فريدمن، دانشمندان مي‌توانند بهتر معادلات رياضي انيشتين براي اثبات نظريه نسبيت عام خودش را درک کنند و روي آن مانور دهند. اين تيم دو نفره اندکي پس از کلنجار رفتن روي معادله فريدمن، به اين نتيجه رسيدند که براي استفاده صحيح از اين معادله، آن‌ها بايد اجرام فوق چِگال (UltraDense) مانند ستاره هاي نوتروني و سياه چاله ها را نيز مانند ديگر اجرام آسماني کيهان، درنظر بگيرند. اين موضوع به اين معني است که اگر به عنوان مثال سياه چاله ها را اجرامي در نظر بگيريم که تکينگي گرانشي در آن رخ مي‌دهد، آنگاه معادله فريدمن و به تبع آن، نظريه نسبيت عام انيشتين به مشکل و خطا برمي‌خورند! تا پيش از اين، دانشمنداني که نظريه نسبيت عام انيشتين و معادله فريدمن را مورد استفاده قرار مي‌دادند، فرض را بر اين مي‌گذاشتند که اگر ماهيت دروني اجرام آسماني را داخل معادله اثر ندهند، مشکلي بوجود نمي‌آيد. به همين علت هم آن‌ها ماهيت سياه چاله ها و درنتيجه تَکينگي گرانشي را در را در معادلات خودشان، دخالت نمي‌دادند. اگر بخواهيم اندکي مطلبي که گفته شد را ساده‌تر کنيم، مي‌توانيم بگوييم که دانشمندان به طور کلي معتقدند تَکينگي گرانشي در سياه چاله ها رخ مي‌دهد، اما با اين وجود، هنگامي که قصد انجام معادلات رياضياتي مرتبط با سياه چاله ها را دارند، ماهيت وجودي سياه‌چاله ها را وارد معادلات خودشان نمي‌کنند. دليل اين موضوع هم بسيار واضح است، اگر آن‌ها بحث تَکينگي گرانشي را وارد معادلات خودشان مي‌کردند، آنگاه هيچکدام از معادلات رياضياتي آن‌ها به نتيجه عددي نمي‌رسد و پاسخ تمام معادلاتشان، عبارت آشناي “تعريف نشده” مي‌شود! در نتيجه مي‌توان ادعا کرد حتي دانشمنداني که به ماهيت سنتي سياه چاله ها اعتقاد دارند هم در معادلات رياضياتي خود، فرض را بر اين مي‌گذارند که تَکينگي گرانشي در داخل سياه چاله ها رخ نمي‌دهد. يا ديگر حداقل اينکه آن‌ها فرض را بر اين مي‌گذراند که رخ دادن و يا رخ ندادن تکينگي گرانشي در داخل سياه چاله ها، اهميت چنداني براي معادلات جهان خارج از سياه چاله ها ندارد. اما کراکر و واينر معتقدند به هيچ عنوان نمي‌توان و اصلا نبايد که اين نقص رياضياتي ناديده گرفته شود. آن‌ها با بررسي‌هاي فراوان به اين نتيجه رسيدند که شايد دليل اينکه نمي‌توان بحث تکينگي گرانشي را در معادلات رياضياتي دخالت داد، اين است که اصلا تکينگي گرانشي در سياه چاله ها رخ نمي‌دهد! اين ادعا، به هيچ عنوان چيزي نيست که بتوان به سادگي از کنار آن عبور کرد. ادعاي کراکر و واينر، درست مانند اين است که اکنون يک دانشمند ادعا کند که زمين گرد نيست و درواقع مسطح است! هرچند هستند دانشمنداني که اتفاقا همين ادعا را نيز مطرح کرده‌اند! ماهيت جديد سياه چاله ها سوالي که بوجود مي‌آيد اين است که اگر تکينگي گرانشي در سياه چاله ها رخ نمي‌دهد، پس چه چيزي باعث رفتار بسيار عجيب و غير قابل توجيه اين اجرام آسماني مي‌شود؟ به عنوان مثال، چرا سياه‌چاله‌ها تنها اجرام آسماني‌اي هستند که کاملا سياه و تاريک ديده مي‌شوند؟ کراکر و واينر براي تمام اين سوال‌ها، پاسخ‌هايي دارند که البته برخي از اين پاسخ‌ها، توسط خودشان مطرح نشده است! آن‌ها براي توضيح ماهيت سياه چاله ها سراغ يک تئوري فراموش شده رفتند که 6دهه پيش و در دهه 1960ميلادي مطرح شده بود! بر اساس اين تئوري، سياه چاله ها در واقع اجرامي آسماني بنام “مولد انرژي تاريک” يا به اختصار GEODE هستند که انرژي تاريک از داخل آن‌ها به سرتاسر کيهان فوران مي‌کند! به گفته آن‌ها، تمام انرژي تاريکي که در سرتاسر کيهان وجود دارد، توسط همين GEODE ها که ما اکنون به آن‌ها “سياه چاله” مي‌گوييم، درحال انتشار هستند. اگر با انرژي تاريک آشنايي نداريد‌، بايد بگوييم که انرژي تاريک يا درواقع Dark Energy درواقع نيرويي در کيهان است که باعث منبسط شدن سرتاسر هستي مي‌شود. اگر بخواهيم کمي بيشتر اين بحث را باز کنيم، مي‌توانيم بگوييم که انرژي تاريک، درحال دور کردن تمام ذرات هستي از يکديگر است. سرعت اين اتفاق انقدر پايين است که نه ما و نه هيچ موجود ديگري هرگز متوجه آن نخواهد شد اما هنگامي که بازه‌هاي زماني چند ميليون سالي را در نظر مي‌گيريم، مشاهده مي‌کنيم که انرژي تاريک واقعا در حال دور کردن ذرات از يکديگر و درنتيجه، انبساط دائمي کيهان است. نکته جالب در رابطه با GEODEها اين است که درست است آن‌ها در دهه 1960ميلادي مطرح شدند، اما در آن زمان هيچکس نتوانست از نظر رياضياتي هم وجود آن‌ها را تاييد کند. با اين حال، کراکر و واينر پس از چيزي حدود 60سال، سر انجام موفق به انجام اينکار شدند. موضوع قابل توجه ديگر در رابطه با فرضيه کراکر و واينر اين است که آن‌ها توانسته‌اند با نظريه خودشان، يکي ديگر از نقاط مبهم نسبيت عام انيشتين را نيز از ابهام خارج کنند! طبق معادله فريدمن، جرم اجرام آسماني فوق چگال، مانند سياه چاله ها، به مرور زمان افزايش مي‌يابد. اين درحالي است که طبق دانش کنوني ما، به علت انبساط دائمي کيهان، جرم تمامي اجسام و اجرام آسماني، از جمله نور و خود سياه چاله ها درحال کاهش است! به همين دليل اين موضوع تبديل به يکي از ابهامات و علامت سوال هاي قابل توجه دنياي علم شده است. اولين تصوير واقعي گرفته شده از يک سياه چاله اگر به تئوري مطرح شده توسط کراکر و واينر استناد کنيم، مي‌بينيم که پاسخ اين ابهام هم به خوبي توسط آن‌ها داده شده است. نکته‌اي که وجود دارد اين است که بخاطر ماهيت متفاوتي که انرژي تاريک با تمام شناخته‌هاي بشر دارد، اگر از نظر تئوري، يک ماده توسط انرژي تاريک ساخته شده باشد، آنگاه جرم آن جسم با گذشت زمان و به علت همان بحث انبساط دائمي کيهان و برخلاف تمام ذرات شناخته شده جهان هستي، افزايش پيدا مي‌کند. بر اساس نظريه کراکر و واينر، سياه چاله ها يا همان GEODEها اجرام آسماني فوق چگال هستند که سرشار از انرژي تاريک هستند. درنتيجه مي‌توان گفت که برخلاف تمام اجرام و اجسام ديگر جهان هستي، جرم اين اجسام به مرور زمان و در اثر انبساط دائمي کيهان، افزايش پيدا مي‌کند. درنتيجه ابهامي که در رابطه با سياه چاله هاي سنتي وجود داشت، در رابطه با GEODEها وجود ندارد. البته واضح است که نظريه کراکر و واينر در حال حاضر، تنها در حد همان نظريه است و نه تنها به هيچ عنوان نمي‌توانيم از آن به عنوان حقيقتي ثابت شده ياد کنيم، بلکه حتي اکثريت جامعه علمي هم، حداقل در حال حاضر آن را قبول ندارند. به عنوان مثال فيزيکداني بنام ويتور کاردوسو (Vitor Cardoso) معتقد است نظريه مطرح شده توسط اين دو دانشمند، داراي تناقض‌هاي بسيار است و به سختي مي‌توان آن را پذيرفت. اما با اين حال حتي او هم قبول دارد که دنياي علم نيازمند چنين زاويه ديدهاي متفاوت و اورجينالي است. آقاي کاردوسو مي‌گويد اين نظريه‌هاي ساختارشکن، مي‌توانند در نهايت منجر به افزايش درک ما نسبت به سياه چاله ها شوند. همچنين به عقيده او، اينگونه نظريه‌ها توانايي اين را دارند که اگر نظريه‌هايي که هم‌اکنون در رابطه با سياه چاله ها مورد تاييد جامعه علمي است، عيب و نقصي داشته باشند، در تيررس جامعه علمي قرار گيرند و با تلاش دانشمندان، اين نقصان‌ها نيز رفع شوند. درنهايت بايد به اين موضوع هم اشاره کنيم که نظريه مطرح شده توسط کِوين کراکر و جوئل واينر، بسيار طولاني‌تر، عميق‌تر و البته پيچيده‌تر از مطالبي که ما در اين مقاله به آن‌ها پرداختيم است. ما در اينجا سعي کرديم تنها به جانمايه و اصلي‌ترين نکات اين نظريه بپردازيم و تا سرحد امکان هم اين نکات را به زبان ساده بيان کنيم اما اگر به اين نظريه علاقه‌مند شده‌ايد، به شما پيشنهاد مي‌کنيم که حتما متن کامل مقاله مربوط به اين نظريه که در تاريخ 28 آگوست توسط خود کراکر و واينر، در ژورنالي بنام Astrophysical Journal منتشر شد را تهيه و مطالعه کنيد. ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد