کر تان – ممکن است جهان ما هم درست مثل عروسکهای تخم مرغیشکل و معروف روسی، در سیاهچالهای متعلق به جهانی گستردهتر واقع شده باشد. در اینصورت، هر سیاهچالهای که تاکنون در جهان پیدا شده است، از ریزسیاهچالهها گرفته تا ابرسیاهچالهها، شاید دروازههای ورود به دیگر جهانها باشند.
براساس نظریهای که چندان ساده هم در ذهن نمیگنجد، یک سیاهچاله در واقع تونلی مابین دو جهان است، بهطوری که میشود آن را نوعی “کرمچاله” تلقی کرد. در اینصورت هرآنچه این سیاهچاله جذب خود میکند، به جای سقوط در نقطهای ناپیدا، از سر دیگر سیاهچاله که در جهان دیگری جوانه زده، بهشکل یک “سفیدچاله” فوران میکند.
نیکودم پاپلاسکی (Nikodem Poplawski) که فیزیکدانی از دانشگاه ایندیانا است، در تشریح این نظریه که بهتازگی در نشریه علمی Physical Letters B انتشار یافته است، چهارچوب ریاضیاتی جدیدی برای نحوه سقوط پیچشی ماده در یک سیاهچاله ارائه کرده است. این معادلات، کرمچالهها را بهعنوان نیمه پنهان چیزهایی میشناسند که اینشتین از آنها با عنوان “تکینِگیهای فضا- زمانی” یاد میکرد و به عقیدهاش، در قلب هر سیاهچالهای میشود پیدایشان کرد. بر اساس معادلات نسبیت عام اینشتین، هنگامی که مادهای بیش از اندازه در یک نقطه فشرده شود- یعنی همان اتفاقی که برای قلب فوق فشرده یک سیاهچاله رخ داده است- یک تکینگی زاده میشود. این معادلات، تکینگی را فاقد بُعد، فوق چگال و بینهایت داغ توصیف کردهاند که این ویژگیها با شواهد غیر مستقیم زیادی قرین شدهاند، اما چنان دور از ذهن و عجیب هستند که دانشمندانِ فراوانی از پذیرفتنشان سر بازمیزنند.
اگر حق با پاپلاسکی باشد، اجباری به پذیرفتن تعریف عجیب اینشتین از مفهوم تکینگی نیست. طبق معادلات جدیدی که وی ارائه کرده است، مادهای که توسط سیاهچالهها جذب و نابود میشود، در واقع اساس تشکیل کهکشانها، ستارگان و سیاراتِ یک جهان دیگر است.
کرمچالهها، به حل معمای مهبانگ هم کمکی میکنند؟
بهگفته پاپلاسکی، جایگزین کردن مفهوم کرمچاله با سیاهچاله، میتواند حلال مشکلات زیادی در قلمرو کیهانشناسی نوین باشد. مثلاً طبق نظریه مهبانگ (یا همان انفجار بزرگ)، جهان از یک تکینگی زاده شد، اما دانشمندان نظر قانعکنندهای راجع به نحوه تشکیل همین تکینگی ندارند. پاپلاسکی میگوید اگر جهان ما از یک کرمچاله، به جای یک تکینگی زاده شده باشد، آنگاه “هم مشکل سیاهچالهها حل خواهد شد و هم مشکل تکینگی مهبانگ”.
برخی از سیاهچالههای واقع در جهان ما به دور خودشان میچرخند و اگر جهان ما در سیاهچالهای چرخنده شبیه به اینها متولد شده باشد، باید این چرخش را هم از مادرش به ارث برده باشد.
کرمچالهها حتی میتوانند توضیحی برای انفجارهای پرتو گاما هم ارائه کنند که قویترین انفجارهای شناختهشده در کیهان، پس از انفجار بزرگ هستند. این انفجارها، در حواشی جهانِ رؤیتپذیر ما رخ میدهند. گمان میرود که منشاء آنها انفجار ستارههای نخستین در کهکشانهای فوقالعاده دوردست باشد، اما هنوز هیچ قطعیتی راجع به این گمانهزنی وجود ندارد (رجوع کنید به نوری در بیکران دوردست).
به نظر پاپلاسکی، انفجارهای پرتوی گاما در واقع ترشح ماده از جهانهای دیگر هستند. وی میگوید این ماده میتواند از طریق ابرسیاهچالههای واقع در قلب کهکشانها- یا بهگفته او، کرمچالهها- به جهان ما راه پیدا کرده باشد. هرچند هیچ توضیحی راجع به نحوه وقوع این پدیده وجود ندارد. او میگوید: “شاید ایده احمقانهای به نظر آید، اما از کجا معلوم که اتفاق نیفتد؟”
دست کم یک راه برای آزمودن فرضیه پاپلاسکی وجود دارد: برخی از سیاهچالههای واقع در جهان ما به دور خودشان میچرخند و اگر جهان ما در سیاهچالهای چرخنده شبیه به اینها متولد شده باشد، باید این چرخش را هم از مادرش به ارث برده باشد. بهگفته پاپلاسکی، اگر مشاهدات آتی نشان از چرخش جهان ما در یک جهت مشخص بدهند، این، مدرکی غیر مستقیم در حمایت از ایده کرمچاله خواهد بود.
کرمچالهها، به مثابه مولدان “ماده نامتعارف”
فیزیکدانان معتقدند که ایده کرمچاله میتواند همچنین مشخص سازد که چرا بعضی پدیدههای خاص در جهان ما، از پیشبینیهای نظری تبعیت نمیکنند. طبق مدل استاندارد کیهانشناسی، انحنای فضا بعد از وقوع مهبانگ میبایسته در طول زمان افزایش یافته باشد و هماکنون- که ۱۳.۷ میلیارد سال از آن زمان میگذرد- ما میبایست بر سطح یک جهان بسته و کروی واقع شده باشیم، اما مشاهدات، حکایت از این میکند که جهان ما، در تمامی جهات، تخت و مسطح است.
کیهانشناسان، بهمنظور رفع این تناقض، مفهومی تحت عنوان “تورم کیهانی” را معرفی کردند. براساس نظریه تورم، جهان بلافاصله بعد از وقوع مهبانگ، جهشی ناگهانی را تجربه کرده که طی آن، فضا با سرعتی فراتر از سرعت نور انبساط پیدا کرده است
مسئله دیگر این است که شواهد بهدستآمده از نور مربوط به سنوات نخستین جهان، حکایت از توزیع فوقالعاده همگن دما در سرتاسر جهان میکند. این بدینمعناست که دورترین اجرامی که در دو سوی مختلف جهان واقع شدهاند، روزی به هم نزدیک و در ارتباط با هم بودهاند، تا مثل مولکولهای یک گاز محبوس، در وضع تعادل قرار بگیرند. در اینجا هم مشاهدات با پیشبینیها نمیخواند، چراکه اجرام واقع در دو سوی جهان، چنان از هم دورند که با درنظرگرفتن سن فعلی جهان، برای مرتبط بودنشان، لابد با سرعتی فراتر از سرعت نور از هم دور شدهاند.
کیهانشناسان، بهمنظور رفع این تناقض، مفهومی تحت عنوان “تورم کیهانی” را معرفی کردند. براساس نظریه تورم، جهان بلافاصله بعد از وقوع مهبانگ، جهشی ناگهانی را تجربه کرده که طی آن، فضا با سرعتی فراتر از سرعت نور انبساط پیدا کرده است (برخلاف تصور معمول، فضا، خود میتواند فراتر از سرعت نور حرکت کند. نسبیت خاص، تنها سرعت اجسام “درون” فضا را محدود به سرعت نور تعریف میکند). این انبساط، ابعاد جهان را در یک لحطه از حد و حدود یک اتم، به ابعاد قابل توجهی رساند. پس چون سطح کرهای که ما بر آن ایستادهایم- همچون سطح کره زمین- بسیار غولآساست، آن را بهشکل تخت میبینیم. این نظریه، مشکل چگونگی ِ ارتباط نقاط دوردست جهان در لحظه مهبانگ را هم برطرف کرده است، اما با فرض صحت داشتن تورم کیهانی، کیهانشناسان در توضیح عامل محرکه این جهش ناگهانی، ناتوان بودهاند و هستند. اینجاست که تئوری کرمچاله به کمک میشتابد. بهگفته پاپلاسکی، طبق بعضی از نسخههای نظریه تورم، این جهش توسط یک “ماده نامتعارف” ایجاد شده است. نوعی فرضی از ماده که بهجای جذب شدن از طریق نیروی گرانش، در حضور این نیرو رفتاری دافعه دارد و بههمینواسطه با ماده معمولی فرق میکند. پاپلاسکی بهپشتوانه معادلاتش بر این عقیده است که ماده نامتعارف، محصول مرگ ستارگانِ نخستین و تبدیلشان به کرمچالههاست. او میگوید: “باید ارتباطاتی میان ماده نامتعارفی که کرمچالهها را شکل داده، و ماده نامتعارفی که تورم را موجب شده، وجود داشته باشد.”
کرمچالهها، به مثابه یک راهکار واقعی
آندرئاس آلبرخت: نظریه کرمچالهها، با گفتن اینکه جهان ما ناشی از ترشح ماده از یک جهان دیگر است، فقط سئوالات بنیادین ما را به جایی دورتر انداخته است. به عبارت دیگر، هیچ توضیحی راجع به منشأ آن جهان دیگر نمیدهد و مشخص نمیکند آیا ویژگیهای آن، اصلاً شبیه به همین جهان ماست، یا نه.
نظریهای که بهتازگی ارائه شده است، نخستین نظریهای نیست که به وجود جهانهای دیگری درون سیاهچالهها اشاره دارد. دمین ایسون (Damein Easson)، فیزیکدان نظری دانشگاه ایالتی آریزونا نیز در مطالعات پیشین خود، گمانهزنیهای مشابهی را مطرح کرده بود. او که در این مطالعات اخیر هیچ نقشی نداشته است، میگوید: “چیزی که در اینجا تازگی دارد این است که یک کرمچاله واقعی در چهارچوب نظریه نسبیت عام، نقش گذرگاهی از یک سیاهچاله بیرونی به یک جهان جدیدِ درونی را ایفا میکند.” ایرسون، با اشاره به معادلات پاپلاسکی میافزاید: “در مقاله خودمان فقط امکان وجود چنین راه حلی را مطرح کرده بودیم، اما پاپلاسکی، پی به یک راه حل واقعی برده است.” با اینهمه، بهگفته وی، این ایده بسیار خیالی بهنظر میرسد. “آیا چنین چیزی ممکن است اتفاق بیفتد؟ البته. میتوان چنین سناریویی را محتمل دانست؟ نظری ندارم، اما هرچه باشد، یقیناً احتمال جذابیست”.
مطالعات آتی در حوزه گرانش کوانتومی- که مربوط به مطالعه رفتار نیروی گرانش در ابعاد زیراتمی میشود – میتواند این معادلات را تغییر دهد و احتمالاً از نظریه پاپلاسکی پیشتیبانی یا ان را رد کند.
کرمچاله، راه حل اصلی نیست
بهگفته آندرئاس آلبرخت (Andreas Albrecht)، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا- دیویس، هرچند این نظریه روی همرفته جذاب است، اما کمکی به حل معماهای مربوط به منشأ جهان ما نمیکند. این نظریه، با گفتن اینکه جهان ما ناشی از ترشح ماده از یک جهان دیگر است، فقط سئوالات بنیادین ما را به جایی دورتر انداخته است. به عبارت دیگر، هیچ توضیحی راجع به منشأ آن جهان دیگر نمیدهد و مشخص نمیکند آیا ویژگیهای آن، اصلاً شبیه به همین جهان ماست، یا نه. آلبرخت میگوید: “برخی مسائلی که ما در پی حلشان برآمدهایم، واقعاً طاقت از کف میبَرند، و تازه معلوم نیست حق با کدامشان است.”
با همه اینها، آلبرخت ایده کرمچالههای تونلمانند را چندان عجیبتر از ایده تکینگیهای سیاهچالهای نمیداند و هشدار میدهد که نباید این نظریه را به صِرف عجیب بودنش، نادیده گرفت. وی میگوید: “هرآنچه که دانشمندان در این زمینه میپرسند، اعجابآور است. هیچ تضمینی نیست که بگویید حق با ایدهایست که متعارفتر بهنظر میرسد؛ چراکه از هر طرفی که قضیه را بنگرید، میفهمید همین پرسش، خود از پیشفرضهای عجیب ایجاد شده است.”
منبع: National Geographic
در همین زمینه:
توضیح تصویر:
تصویر ترکیبی نور مرئی و پرتو ایکس از فوران ماده از قرص گرداگرد سیاهچاله واقع در مرکز کهکشان قنطورس-A / NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al., MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. and ESO/WFI
پیش تر در این باره برایتان یادداشتی فرستاده بودم که آن را درج نکردید. آن را در تارنوشت خودم درج نمودم:
http://www.behzadbozorgmehr.com/2011/09/blog-post_09.html
اکنون همان نکته ها را در نوشتاری برگرفته از «ناسیونال جغرافی» آورده اید. برایم جالب است و مرا به یاد این زبانزد می اندازد:
مرغ همسایه غاز است!
ب. الف. بزرگمهر
یادداشتی کوتاه در این باره
یادداشت زیر را درباره جُستار اشاره شده چند روز پیش از این برای این گاهنامه ی وابسته به حاکمیت … هلند فرستاده بودم. اینکه از درج آن خودداری نموده اند، برایم از کم ترین اهمیت برخوردار است. به گمانم، دلیل آن، فرستادن یادداشت دیگری* در پیوند با رویدادهای لیبی بوده است که آن را نیز البته درج نکرده بودند. آن را هم درمی یابم و چندان اهمیتی ندارد. نتیجه ی آن دستِ کم این خواهد بود که چنانچه آدم های درستکار و باوجدانی تن به همکاری با این گاهنامه وابسته به سیاست های امپریالیستی داده اند، نان خود را جای دیگری جستجو کنند.
به هر رو، نکته در میان گذاشته شده در ای ـ میلم را اینجا درج می کنم:
«… درباره ی این جُستار، نخست آنکه پژوهش تازه ای که به آن اشاره نموده اید، به نظرم چندان تازه هم نیست. درباره ی آنچه که «ماده تاریک» نامیده شده نیز دستِ کم از بیست سال پیش به این سو چیزهایی روشن شده و آنچنان مرموز نیست.
در برگردان شما، جایی چنین آمده است:
«هرچند که فرضیه رفتارهای پادگرانشی یک ذره شاید عجیب بهنظر آید، اما بهگفتههاجوکوویک این فرضیه ریشههای محکمی در جایجای فیزیک کوانتوم دوانده است. مثلاً مدتهاست مشخص شده که ذرات میتوانند آنچنان در اطراف هم تجمع کنند که یک «دوقطبی الکتریکی» را تشکیل دهند؛ مادهای که یک طرفش را ذرات مثبت و طرف دیگرش را ذرات منفی تشکیل داده است.»
از دید من، لزوما نیازی به فرضیه «دوقطبی الکتریکی» نیست. بجای آن می توان شرایطی چون «پلاسما» را در نظر گرفت که در آن اتم ها و مولکول های شکسته شده در شرایطی ناپایدار و پیوسته دگرگون شونده در کنار یکدیگر قرار می گیرند. در «ماده تاریک» پیرامون سیاهچاله ها نیز شرایطی مانند «پلاسما» که ماده و پادماده با یکدیگر پیوسته برخورد می کنند، هستی دارد. هستی پادماده ها که اکنون روشن شده پیرامون کره زمین نیز یافت می شوند، امکان هستی جهان هایی از گونه ای رویاروی (متضاد) جهان ما را نشان می دهد. از سوی دیگر با کشفیات تازه در زمینه های گوناگون دانش و از آن میان مدل های ریاضی، ثابت شده که ساختار «ماده» به مفهوم فراگیر آن (دربرگیرنده پادماده ها) پیچیده تر از آن چیزی است که تا چندی پیش با افزودن بعد فضا به سه بعد دیگر مکان، چهار بعدی انگاشته می شد. سخن از جهانی شش بعدی یا بیش تر و نیز تودرتوست. در یک نمونه ی ساده شده چیزی مانند لایه های پیازی بسیار پیچیده و تودرتوست که جهان شناخته شده ی ما یکسوی سطح یکی از لایه های آن است و سطح دیگر دربرگیرنده ی جهانی بر بنیاد پادماده است.
از دید من، سیاهچاله ها و «ماده تاریک» پیرامون آنها فضاهایی است که از جهان مادی ما به جهان پادمادی آن سوی “لایه پیاز” راه دارد. گرچه برای کوتاه تر شدن نوشته، من آن را ساده کرده ام. برای دریافت بهتر جُستار می توان «نوار موبیوس» و «توپولوژی» ویژه آن را درنظر گرفت.
ب. الف. بزرگمهر»
* چندان خوشحال نباشید! ، ب. الف. بزرگمهر، دوم شهریور ۱۳۹۰
http://behzadbozorgmehr.blogspot.com/2011/08/blog-post_24.html
ب. الف. بزرگمهر / 30 January 2012
دوست گرامي، جناب آقاي بهزاد بزرگمهر؛
از توجه تان به اين مطلب و درج نظر سپاسگزارم. پيش از آنكه راجع به نظرتان در خصوص مقاله، نكاتي را طرح كنم، لازم مي دانم نكته اي را يادآور شوم؛ كه در اين مورد روي سخنم با تمامي خوانندگان عزيز اين بخش از وبسايت زمانه است. مطالبي كه در اين صفحه درج مي شود، به جز معدود مواردي كه آنهم از روي ضرورت است، “ترجمه” مقالاتي هستند كه در وب سايت هاي معتبر علمي نظير نيچر، نيوساينتيست، نشنال جئوگرافيك، كازموس آنلاين، ساينتيفيك امريكن و …، با قدمت حداكثر ٢ روز منتشر شده اند؛ و لذا لفظ “برگرفتن” مطالب از آن وب سايت ها، تلقي نادرستي ست كه از همان اول و پيش از مطالعه مقاله مي تواند براي مخاطبين گرامي، شبهه ناك؛ و براي منِ مترجم، مشكل آفرين باشد. دليلش اين است كه دوستان، نظرات خود را مي توانند مستقيماً با مراجع يادشده در ميان گذاشته، و از بحث و جدل هايي كه نه در شأن خودشان است و نه در شأن اين صفحه، بپرهيزند.
دوست عزيزم، جناب آقاي بزرگمهر؛ اگر نظري راجع به سمت و سويه هاي سياسيِ اين وب سايت داريد، طبعاً صفحاتي مختص اين بخش را در نوار سمت راست صفحه تان مي بينيد و مي توانيد انتقادتان را با مسئولين محترم زمانه در ميان بگذاريد؛ نه در صفحه اي كه نويسنده و مترجمش نه سر و سوداي سياست بازي دارد و نه تبحر كافي براي بحث و جدل هاي بي سرانجامي كه حرمت ادب و احترام متقابل در آن ها پايمال مي شود. اگر دكترين هاي سياسيِ جهان مدت هاست راه خود را گم كرده اند، اسلوب و روش تفكر علمي، با گذشت زمان، همواره غني تر شده است و اين، نه با توصيه هاي من و شما تغييري خواهد كرد و نه با گرايشات فكريِ دانشمندان بزرگ. اين كه چنين روشي درست است يا نادرست را با منطقِ تاريخي و رويكرد پراگماتيك بايد سنجيد، نه با قيل و قال كلامي. لذا رعايت تواضع و ادب و صبرپيشگي، شرط اول ورود به حيطه تفكر علمي است و اين، نه از سر مصلحت، كه جوهره جهان بينيِ علمي ست؛ حالا چه نشانه هاي اين جهان بيني، به زبان فارسي و در وب سايت زمانه خودنمون شود؛ چه در هر جاي ديگر و به هر زبان ديگري كه شايد ظرف صبر مخاطبش را بلافاصله پر كند.
نكته دومي كه در نظراتِ ذيل خبرِ “انرژي گمشده زمين پيدا شد” نيز بدان اشاره كرده بودم و باز احتياج به يادآوري اش را حس مي كنم، چگونگي ارائه نظرات علمي در قالب روش علمي ست. روش علمي، هركسي را مجاز به فرضيه پردازي كرده، اما نه نظريه پردازي. گذار يك فرضيه به نظريه، نيازمند پژوهش و اثبات تجربيِ پيش بيني هايي ست كه آن فرضيه ارائه مي كند. مقاله بالا، يك فرضيه را ارائه كرده كه نيازمند آزمايش است. نكته اي كه شما هم اشاره كرده ايد، يك فرضيه است. ولي متأسفانه بايد گفت ابطال پذيري فرضيه شما بالاست. ابطال پذيري، معياري ست كه كارل پوپر از آن براي محك زدن جامعيت و صحت يك نظريه علمي استفاده مي كرد و لذا هر دانشمندي كه فرضيه اي را ارائه مي كند، بايستي براي سربلندي فرضيه اش تمام جوانب كار را درنظر بگيرد. فرضيه پاپلاسكي راجع به سياهچاله ها كه در مقاله حاضر، شمه اي از آن ارائه شده، چارچوب رياضياتيِ خاص خود را دارد كه بدان قوام بخشيده. اين چارچوب، يك سير منطقي را دنبال مي كند، اما “مي تواند” منطبق با واقعيت هم نباشد. براي پي بردن به اينكه چنين انطباقي ممكن است يا نه، بايستي متوسل به پيش بيني شد. اگر اين پيش بيني ها قرين با موفقيت بودند، هرچند به درك جهان هستي كمك شده، اما نه تنها چيزي از ابطال پذيري اين فرضيه نكاسته اند، بلكه بر آن افزوده اند، چراكه نظر جمعي گسترده تر از دانشمندان را به سويش جلب كرده اند.
مثلاً شما در نظرتان آورده ايد: “در «ماده تاریک» پیرامون سیاهچاله ها نیز شرایطی مانند «پلاسما» که ماده و پادماده با یکدیگر پیوسته برخورد می کنند، هستی دارد”.
بياييد اين جمله را به شكل يك فرضيه علمي درآوريم، كه درخور ارائه در مجامع علمي باشد. نخستين ايرادي كه به اين فرض مي توان گرفت، بديهي پنداشتن وجود ماده تاريك در اطراف سياهچاله هاست. “ماده تاريك” همانگونه كه از نامش پيداست و در مجامع علمي هم به همين نام شناخته مي شود، ماهيت مشخصي ندارد و حضور آن تنها در مقياس هاي كهكشاني به اثبات رسيده است. بارزترين مدركي كه نشان مي دهد ماده تاريك واقعاً وجود دارد و مثلاً حاكي از نقص قوانين فيزيك نمي كند، رصدهاي صورت پذيرفته از “خوشه كهكشاني بولت”، در طول موج هاي مرئي و ايكس است كه در سال ٢٠٠٦ ميلادي توسط تلسكوپ هاي فضايي هابل و چاندرا به اثبات رسيد (رجوع كنيد به توضيحات تصوير مقاله “ماده تاريك آيا واقعاً وجود دارد؟”). پس اين رصدها، ضربه محكمي به فرضيه ناقص بودن قوانين فيزيك (كه به فرضيه MOND مشهور است) وارد آورد؛ اما همانگونه كه پيشتر گفتم، اين لزوماً اشاره به “اشتباه” بودن، يا “درست” بودن يك فرضيه خاص نمي كند؛ بلكه امتيازات دو فرضيه از حيث ابطال پذيري شان را به نحو قابل توجهي جابجا مي كند. پس تنها چيزي كه به عينه در خصوص ماده تاريك ثابت شده، اين است كه “ماده اي ست با ماهيت نامعلوم، كه در اطراف كهكشان ها و خوشه هاي كهكشاني تجمع كرده و باعث يكنواختيِ سرعت چرخش ستارگان، در گستره قرص كهكشان مي شود”.
“ماهيت نامعلوم” ماده تاريك، مايه مباحثات فراواني بوده و دانشمندان، فرضيات متعددي را راجع به آن مطرح كرده اند. از آن جمله مي توان به فرضيه “ماخو”ها و “ويمپ”ها اشاره كرد. “ماخو”، مخفف “اجرام فشرده و پرجرم هاله كهكشان” است؛ و ويمپ مخفف “ذرات سنگين با تعامل ضعيف”. در خصوص ويمپ ها، هنوز دانشمندان مشخص نكرده اند كه چه ذرات پرجرمي ممكن است وجود داشته باشند كه سطح برهم كنش شان با ماده معمولي (كه به ماده باريوني هم شهره است) فوق العاده پايين باشد. اما ماخوها ماهيت دست كم روشن تري دارند: ستارگان نارس و كوتوله هاي قهوه اي و سياهچاله هاي پراكنده در هاله كهكشان. پس سطح ابطال پذيريِ فرضيه ماخو، بالاتر از فرضيه ويمپ است. در واقع رصدهاي خوشه كهكشانيِ بولت، تا حد زيادي حكايت از ماهيت غيرباريوني ماده تاريك مي كردند و لذا به نظر مي رسد كه فرضيه ويمپ، موفق تر از فرضيه ماخو است (دليل اين برتري، در توضيحات تصوير مربوط به مقاله “ماده تاريك آيا …” ذكر شده است). اما فرضيه ديگري هم مطرح شده كه بد نيست پيش از پرداختن به فرضيه شما، به آن اشاره اي داشته باشم. طبق اين فرضيه، ماده تاريك، همان تجمعات عظيم ذراتي فوق العاده ريز موسوم به نوترينو است. رفتار نوترينوها در مقياس هاي كوچك مشخص است: اين ذره به قدري كوچك است، كه براي مهار آن، بايستي يك ديوار سربي به ضخامت ١ سال نوري داشت. لذا در اصطلاح علمي، نوترينو “در مقياس هاي كمتر از ١ سال نوري، برهم كنش ضعيفي دارد”. بنابراين سؤال اينجاست: آيا اين ذره در مقياس هاي بزرگ هم برهم كنش ضعيفي دارد؟ اگر دارد كه هيچ؛ اما اگر نداشته باشد، مي تواند گزينه خوبي براي ماده تاريك باشد، چراكه اين ماده هم برهم كنش ضعيفي دارد. پس بايستي براي برگزيدن يك فرضيه از بين اين دو، دست به انجام آزمايش تجربي زد. از آنجاكه مقياس هاي عظيم كيهاني را دست كم فعلاً نمي توان مستقيماً مورد آزمايش قرار داد، دانشمندان ناچارند كه متوسل به شبيه سازي شوند. يعني ابتدا فرض بگيرند كه جهان، در شرايطي متولد شده كه برهم كنش ذرات ماده تاريك، ضعيف بوده (يا در اصلاح كيهان شناسي، ماده تاريك “سرد” بوده)؛ سپس ببينند آيا اين جهان، طوري متحول مي شود كه به شرايط كنوني اش بيانجامد يا نه؟ همين كار را بايستي براي فرضيه برهم كنش بالاي ذرات سازنده ماده تاريك هم انجام داد و ديد اگر جهان از اول ميزبان “ماده تاريك داغ” بود هم امروزه به وضعيت كنوني اش تحول مي يافته يا نه؟
لذا دانشمندان در سال ٢٠٠٥، دست به شبيه سازي اين دو حالت، در ابركامپيوتر اصليِ متعلق به مركز محاسبات ابركامپيوتريِ انجمن اخترفيزيك ماكس پلانك آلمان، در مكعبي فرضي به اضلاع ٢ ميليارد سال نوري و به نمايندگي از ٢٠ تا ٢٥ ميليون كهكشان، متشكل از ١٠ به توان ١٠ ذره زدند؛ كه نهايتاً پس از بالغ بر يك ماه محاسبه مشخص شد، حق با فرضيه اي ست كه برهم كنش ماده تاريك را “ضعيف” فرض مي كند. اين شبيه سازي، به “شبيه سازي هزاره” معروف شد و از آن پس مدلي تحت عنوان CDM (مخفف كيهان شناسيِ ماده تاريكِ سرد)، به عنوان مدل استاندارد علم كيهان شناسي شناخته شد. پس تا بدينجا مي دانيم كه ماده تاريك، بر هم كنش ضعيف دارد و اثرش را در مقياس هاي كوچك (مثلاً گرداگرد يك سياهچاله) نمي توان حس كرد. تنها سؤال اينجاست: آيا ماده تاريك همان نوترينوست، يا ويمپ؟ تحقيق در اينباره هنوز ادامه دارد، و براي كسب اطلاعات بيشتر، مي توانيد به مقاله “جهان پر از تاريكي است” مراجعه كنيد. بارزترين تفاوت يك نوترينو و يك ويمپ، جرم بالاتر ويمپ هاست؛ و دانشمندان از همين مجرا قصد ابطال يكي از اين دو فرضيه را دارند.
فرض شما اين بود كه در “ماده تاريك”ِ پيرامون سياهچاله ها، ماده و پادماده در حال برهم كنش اند. اما اينجا يك تناقض ديده مي شود: ماده تاريك، اگر ماهيت باريوني داشته باشد (و لذا بتواند با ماده معمولي واكنش بدهد)، آنگاه اين واكنش در مقياس هاي كوچك – نظير پيرامون سياهچاله ها – رخ نخواهد داد؛ چراكه ذرات سازنده آن فوق العاده ريز هستند، و به عبارتي برهم كنش ضعيفي دارند. اما اگر ماهيت اين ماده غيرباريوني باشد، در آنصورت اصلاً با ماده واكنشي نخواهد داشت. پس واكنش ماده-پادماده، نمي تواند ارتباطي به تعريف متعارف دانشمندان از ماده تاريك داشته باشد.
اما مي توان فرضيه شما را پيش كشيد و به نوعي گفت: “ماده تاريك، ممكن است همان پادماده باشد و در اطراف سياهچاله ها هم ممكن است واكنش ماده-پادماده رخ بدهد” (محيطي كه در آن واكنش ماده-پادماده رخ مي دهد؛ پلاسما ناميده نمي شود. پلاسما، همان محيط اشباع از يون است و يون ها هم از جنس ماده اند). اما چطور مي توان فرضيه شما را ثابت كرد؟ واكنش ماده-پادماده، در واقع يك فرآيند واپاشي است و محصول آن، چيزي به جز انرژي نيست. پس اگر فرضيه شما صحيح باشد، بايد اين انرژي را كه سطح شدتش از طريق قوانين حاكم بر فيزيك انرژي هاي بالا مشخص مي شود، تشخيص داد. طبق محاسبات دانشمندان، محصول واكنش الكترون-پوزيترون (پوزيترون، پادذره الكترون است)، دو فوتون پرتو گاما است. اين فوتون ها را بايستي با تلسكوپ پرتو گاما تشخيص داد و با توجه به فرضيه شما، بايد اين جستجو را معطوف به پيرامون سياهچاله ها كرد. با توجه به اينكه هنوز چنين شدتي از انرژي كه مبين وجود توده هاي عظيم پادماده در گرداگرد سياهچاله ها باشد، ديده نشده؛ پس فرضيه شما فعلاً در وضع تعليق خواهد ماند.
بنابراين، فرضيه پردازي دانشمندان مبني بر اينكه معضل ماهيت ماده تاريك را مي توان با مفاهيم بنيادي تري نظير دوقطبي هاي گرانشي پيوند زد، رهيافتي منطقي به نظر مي رسد؛ اما رهيافتي كه آن هم نياز به آزمايش دارد. پس يك فرضيه چه جديد باشد چه قديمي؛ چه از ولايت مرغ باشد، چه غاز؛ چه از طرف يك امپرياليست ارائه شده باشد، چه يك كمونيست و چه يك دانشمند، بايد از خان “آزمون تجربي” بگذرد. هر استدلال ديگري جز اين ارائه شود، غيرعلمي است.
نكته ديگري كه در نظرتان به چشم مي خورد، فرض وجود جهان هاي موازي، يا ابعاد اضافي ست. چيزي كه شما از آن به عنوان “كشفيات جديد” ياد كرده ايد، در واقع “فرضيات جديد” حوزه تئوري ريسمان است؛ كه تاكنون چندين نسخه از آن ارائه شده، و هركدام اشاره به تعداد مشخصي از ابعاد اضافي دارد. طبق اين فرضيات، امكان وجود جهان هاي موازي را هم مي توان مطرح كرد؛ اما باز هم تأكيد مي كنم اين ها همه “فرضيه” اند، حتي هم اگر بر پايه منطق رياضي استوار بوده باشند. اين، نشان از دست كم گرفتن شان نمي دهد؛ بلكه تأكيد مي كند “ابعاد اضافي” و “جهان هاي موازي” هنوز “كشف” نشده اند. اين مسأله مفصلاً در مقاله Does multiverse Exist، به قلم پروفسور جورج اليس؛ استاد فيزيك و كيهان شناسي دانشگاه كيپ تاون، در شماره آگوست ٢٠١١ نشريه ساينتيفيك امريكن مطرح شده است. ايشان به صراحت مشخص كرده اند كه ارائه بي وقفه فرضياتي كه سطح ابطال پذيري پاييني دارند – مثلاً همين جهان هاي موازي – هيچ كمكي به وضع آشفته كيهان شناسي مدرن نخواهد كرد. فرضيه اي كه در مقاله بالا آمده، يكي از همين دست فرضيات است و نكته اينجاست كه تنها در صورتي مي شود آن را پذيرفت كه “چرخش جهان هستي” به عينه تشخيص داده شود. درصد ابطال پذيري تئوري ريسمان هم پايين است. يكي از معدود روش هايي كه مي توان به كمكش دست به اثبات تجربيِ اين تئوري زد را پيش تر در مقاله “نظريه ريسمان و ابعاد اضافي” توضيح داده بودم؛ كه فعلاً توفيقي در اين اثبات هم حاصل نيامده است.
در خصوص تعيين توپولوژي فضا هم فرضيه پردازي هاي زيادي انجام پذيرفته؛ اما تنها راه اثبات اين فرضيه ها، معطوف به تفسير الگوهاي ناهمسانگرديِ تابش پس زمينه كيهاني ست؛ كه در اين زمينه هم توفيقي حاصل نيامده. تنها نكته مطرح شده در نظرتان كه مي توان نام “كشف” را برآن گذاشت، به قول شما “هستي پادماده ها پيرامون كره زمين” است؛ كه آن را هم ما پيش تر در مقاله “زمين، كمربندي از جنس پادماده دارد” انعكاس داده بوديم.
لذا دوست گرامي، در نتيجه گيريِ بحث يادشده بايد عرض كنم حرفي كه در مقاله بالا مطرح شده؛ و حرفي كه شما در نظرتان زده ايد، هر دو در حد فرضيه هستند؛ با اين تفاوت كه دست كم فعلاً رصدهاي تلسكوپ هاي پرتو گاما – شامل كامپتون، اينتگرال و فرمي – ثابت كرده كه فرضيه شما نادرست است؛ حال آنكه پيش بينيِ فرضيه اي كه در مقاله بالا مطرح شده، هنوز پتانسيل تحقق را دارد.
همين عقايد را مي شد در لفاف آرامش و احترام متقابل هم بيان نمود و كاري به بداخلاقي هاي سياسي – كه همانگونه كه ديديد، به هيچ وجه در قالب بحث بالا مطرح نشده اند – هم نداشت.
موفق و پيروز باشيد
احسان سنايي / 31 January 2012
ممنون از این همه توضیحات عالی شما با آن همه ذکر دقیق منابع :)
فقط آقای سنایی عزیز، فرمودید “ولي متأسفانه بايد گفت ابطال پذيري فرضيه شما بالاست.”… آیا ابطال پذيري بالا، یک مزیت برای یک فرضیه نیست؟
در جایی دیگر هم اشاره فرمودید که “پس اگر فرضيه شما صحيح باشد، بايد اين انرژي را كه سطح شدتش از طريق قوانين حاكم بر فيزيك انرژي هاي بالا مشخص مي شود، تشخيص داد. طبق محاسبات دانشمندان، محصول واكنش الكترون-پوزيترون (پوزيترون، پادذره الكترون است)، دو فوتون پرتو گاما است. اين فوتون ها را بايستي با تلسكوپ پرتو گاما تشخيص داد و با توجه به فرضيه شما، بايد اين جستجو را معطوف به پيرامون سياهچاله ها كرد.”
گمان میکنم (به خاطر می آورم که جایی خوانده ام) که پرتو هایی که از اطراف افق عارضه یک سیاه چاله گسیل میشوند، تحت تاثیر نیروی گرانشی سیاهچاله ، در طول موج های بسیار بلند آشکار خواهند شد. بتابر این حدس میزنم که فرضیه آقای بزرگمهر بایستی با رادیوتلسکوپ ها بررسی شود (که چنین پرتو هایی نیز آشکار شده اند)، نه با آشکار سازهای پرتو گاما. خوشحال میشم اگر اشتباه گفتم، تصحیح بفرمایید.
علی / 01 February 2012
در نقد مقاله اصلی، میتوان گفت که اگر کل جهان با یک سرعت راویه ای ثابت بچرخد، دقیقا مساوی با جهانی کاملا ایستا است. چون سرعت با یک نقطه رفرنس تعریف میشود و در صورت مساوی بودن سرعت در تمام نقاط جهان، دیگر امکان تعریف حرکت و سرعت وجود ندارد.
بنابر این اگر حتی این جهان، در واقع درون یک سیاهچاله چرخان هم باشد، یا از آن در جایی دیگر خارج شده باشد، میتواند (نه اینکه باید، بلکه “میتواند”) کماکان برای ناظر درونی ایستا باشد (در صورتی که سرعت زاویه ای چرخش سیاهچاله مذکور در نقاط مختلفش یکسان باشد)… این مورد ابطال ناپذیری این فزضیه را باز هم بالاتر میبرد و آن را خیلی بیشتر مناسب science-fiction میکند تا علم.
علی / 01 February 2012
دوست گرامي، آقاي علي؛
بله، راجع به جمله اي كه در خصوص سطح ابطال پذيريِ فرضيه مطرح شده بود، اشتباهاً نوشتم “سطح ابطال پذيريِ فرضيه شما بالاست”؛ كه مي بايست مي نوشتم پايين است.
در خصوص نحوه شكار انرژي آزادشده در جريان واكنش هاي ماده-پادماده هم حق با شماست؛ البته اگر فرض كنيم كه ماده تاريك همان پادماده است؛ و ضمناً به قدري به افق رويداد سياهچاله نزديك است كه نور حاصل از واپاشي اش مشمول پديده “قرمزشدگي گرانشي” مي شود، كه شما به آن اشاره كرديد. البته بايد توجه داشت كه نسبت رشد قدرت ميدان گرانشي، يك نسبت خطي نيست و لذا براي اينكه پرتوهاي پرانرژيِ گاما، به شكل پرتوهاي بي رمق راديويي درآيند، بايد از جايي فوق العاده نزديك به سياهچاله تابش شوند. بنابراين مي توان اين جستجو را معطوف به طول موج هاي ديگري مثل پرتوهاي ايكس و حتي مرئي هم نمود. (با فرض اينكه ماده تاريك، در فواصل مختلف از پيرامون سياهچاله جاي گرفته). اما مشاهدات صورت پذيرفته در اين قسمت هاي طيف، از اطراف سياهچاله هاي ستاره اي، و حتي ابرسياهچاله هاي كهكشاني، نشان از گسيل پيوسته پرتوهايي نمي دهد كه بتوان آنها را به واپاشي ماده نسبتاً همه-جا-حاضري چون ماده تاريك نسبت داد. البته نظريه پردازان ماده تاريك، پيش بيني كرده اند كه با توجه به خواصي كه اين ماده مرموز از خودش بروز مي دهد، مي بايست ذرات سازنده اش، در صورت برخورد با همديگر، فرآورده اي چون پوزيترون توليد كنند (كه من از چند و چون اين پيش بيني ها مطلع نيستم). اما اخيراً خبري منتشر شد مبني بر اين كه حتي مقادير فراواني از پوزيترون كه به شكل مشكوكي از اعماق فضا دريافت مي شوند را هم نمي توان به ماده تاريك نسبت داد. مي توانيد مشروح اين خبر را در اين آدرس مطالعه كنيد:http://www.newscientist.com/article/dn20864-antimatter-surplus-is-not-dark-matters-smoking-gun.html
اما در خصوص نكته اي كه راجع به مقاله بالا مطرح كرده ايد، بايد بگويم جهان ما، خالي از مرجع مطلق نيست. جهت و حتي سرعت چرخش جهان را مي توان نسبت به تابش همگني سنجيد كه ٣٧٩ هزار سال پس از انفجار بزرگ، در سرتاسر عالم پخش شد و امروزه تحت عنوان “تابش ميكروموجي پس زمينه كيهان” (يا CMB) شناخته مي شود. اين فوتون ها، زمانيكه از الكترون هاي پراكنده در محيط داغ ِ خوشه هاي كهكشاني عبور مي كنند، طي فرآيندي موسوم به “پراكندگي معكوس كامپتون”، انرژي مي گيرند. از آنجاكه طبق مدل استاندارد كيهان شناسي، توزيع تابش CMB در سرتاسر آسمان يكدست است، هرگونه اختلاف انرژيِ قابل توجهي را بايستي ناشي از اين پديده دانست كه به “اثر سانيائف-زلدوويچ” مشهور است. اگرچنانچه خوشه كهكشاني با سرعت زيادي در پهنه فضا جابجا شود، انرژي جنبشيِ الكترون هاي ميان-كهكشاني مزيد بر انرژي ذاتي شان مي شود و اثر بارزتري بر فوتون هاي CMB مي گذارد. اين پديده به “اثر اوستريكر-ويشنياك” معروف است. حال اگرچنانچه خوشه با سرعت غيرمتعارفي دور شود، فوتون هاي CMB، تحت اثر “دوپلر”، دچار “قرمزشدگي” مي شوند (درست همانند اتفاقي كه به هنگام دور شور شدت يك آمبولانس از ما، براي امواج صوتي مي افتد و صدا بم تر مي شود). اين قرمزشدگي به معماي كمتر بودن انرژيِ فوتون هاي رصدشده، از آن مقدار انرژي اي است كه پيش بيني مي شد با توجه به دماي گاز داغ ميان كهكشاني، با خود حمل كرده باشند (اين دما توسط تلسكوپ هاي پرتو ايكس اندازه گيري مي شود). پس اگر بياييم يك نقشه برداريِ سرتاسري از آسمان در طول موج هاي ميكروويو انجام دهيم و شدت توزيع اثر قرمزشدگيِ دوپلريِ ناشي از حركت خوشه هاي كهكشاني را بر تابش CMB مشخص كنيم، معلوم مي شود كه محتويات جهان هستي به كدامين سو در حركت اند. اين بررسي، يك بار در سال ٢٠٠٨ و يك بار هم در سال ٢٠١٠ توسط جمعي از اخترشناسان پايگاه فضايي گادرد ناسا انجام شد، كه نشان از حركت مرموز جهان به جهت خاصي مي داد. اين تيم، اين حركت را “جريان تاريك” ناميد. اما بررسي هاي اخير، نشان داده كه جريان تاريك، مي تواند پديده اي مربوط به درون جهان خودمان، و مثلاً ناشي از كشش گرانشي يك ابرخوشه عظيم و ناشناخته كهكشاني باشد. مشروح اين خبر را هم پيشتر تحت عنوان “جريان تاريك به چالش كشيده شد” انعكاس داده بوديم.
اين ها همه تنها در صورتي ممكن است كه فرض كنيم فضا-زمان جهان ما با فضا-زمان سياهچاله مشترك است. در غيرانصورت، هيچ راهي براي اثبات اين فرضيه وجود نخواهد داشت و اين دعاوي، به گفته شما به درد داستان هاي علمي-تخيلي خواهد خورد.
با سپاس
احسان سنايي / 02 February 2012