سیاه‌چاله‌ها در مورد علم به ما چه می‌آموزند؟

فیزیک و ریاضیات، این دو دانش سخت، در کنار علم شیمی پیشگام اکتشافات و دستاوردهای علمی جدید بوده‌اند. وجود سیاهچاله‌ها که ابتدا ریاضیات محض آن را حدس زده بود، فیزیک و اخترشناسی را وادار به گشتن به دنبال آن‌ها در آسمان کرد و حالا ما توانسته‌ایم به کمک تکنولوژی جدید آن‌ها را کشف کنیم و آثار آن‌ها روی پیرامونشان را مشاهده کنیم. تأیید وجود سیاهچاله‌ها به سادگی دیدن آن‌ها نیست چون آن‌ها به دلیل گرانش (جاذبه‌ی) بسیار زیادشان حتی امواج نور را به سمت خود می‌کشند و عملاً هیچ نوری از آن‌ها متصاعد نمی‌شود که آن‌ها را قابل رؤیت سازد (البته به غیر از تشعشع Hawking که به تازگی کشف شده است).

استفان هاوکینگ در کتاب «تاریخچه‌ی زمان» در مورد سیاهچاله‌ها، انفجار بزرگ و دانش ما از مبدأ جهان مثال‌های خوبی می‌آورد. او در این کتاب می‌گوید جستجو به دنبال یک سیاهچاله درست مانند گشتن به دنبال یک گربه‌ی سیاه در یک انبار زغال‌سنگ است. این کار بسیار دشوار است، اما ما به‌هرحال می‌توانیم با استفاده از تکنولوژی‌مان، آن را کشف کنیم بی این که بتوانیم مستقیماً آن را ببینیم.

سیاهچاله‌ها عموماً ستاره‌هایی هستند که در نزدیکی پایان عمرشان، تعادل گرانشی خود را از دست می‌دهند و همه‌ی جرمشان در زمانی نسبتاً کوتاه آن‌قدر فشرده می‌شود که قادرند فضازمان را تا میزانی نزدیک به بی‌نهایت خم کنند. این موضوع باعث می‌شود گرانش آن‌ها بسیار زیاد باشد. گرانش سیاه‌چاله‌ها مستقیماً با جرم آن‌ها ارتباط دارد. یعنی هرقدر جرم یک سیاهچاله بیشتر باشد، جاذبه‌ی آن نیز بیشتر است. وقتی این ستاره‌ها در خود فرو می‌روند و سیاهچاله تبدیل می‌شوند، دیگر هیچ نور و انرژی‌ای از آن‌ها ساتع نمی‌شود بلکه از این به بعد، آن‌ها همه‌چیز را به سمت خود جذب می‌کنند.

سیاه‌چاله‌ها انواع زیادی دارند. دانشمندان معتقدند بعضی از سیاه‌چاله‌ها که در عنفوان شکل‌گیری جهان پدید آمده‌اند، هنوز جایی در جهان وجود دارند و اجرامی که در اطرافشان وجود دارد را به سمت خود جذب می‌کنند. نظریه‌های جدید معتقدند در مرکز بسیاری از کهکشان‌ها – از جمله کهکشان ما، راه شیری – سیاه‌چاله‌ای قرار دارد که کهکشان به دور آن در حال گردش است.

اکنون آشکارگرهای مختلفی در سطح زمین صرفاً برای بررسی طول موج‌های ارسال شده از سوی سیاه‌چاله‌های دوردست و طول‌موج‌های ساتع شده از برخورد دو یا چند سیاهچاله ساخته شده‌اند. اندکی پیش، آشکارگر LIGO در کالیفرنیا توانست با موفقیت امواج ساتع شده از برخورد دو سیاهچاله را در میلیون‌ها سال نوری قبل دریافت کند و دانشمندان توانستند پس از بررسی این امواج، موقعیت و اندازه‌ی هر دو سیاهچاله را تشخیص دهند.

اما فیزیک در اطراف و درون سیاهچاله‌ها اصلاً شبیه آن فیزیکی نیست که ما می‌شناسیم. بسیاری از قوانین فیزیک در نزدیکی سیاهچاله‌ها (در نزدیکی افق رویداد آن‌ها) نقض می‌شود. مطالعه‌ی سیاهچاله‌ها می‌تواند محدودیت‌های علمی ما را به ما نشان بدهد و به ما بگوید در چه جاهایی باید انتظار عمل نکردن قوانین فیزیک کلاسیک، کوانتوم و نسبیت را داشته باشیم. در نزدیکی افق رویداد یک سیاه‌چاله، زمان کش می‌آید. یعنی از دید یک ناظر بیرونی، جسمی که به سمت یه سیاهچاله در حال حرکت است، انگار هرگز به سیاهچاله نمی‌رسد و در نزدیکی افق رویداد آن متوقف می‌شود. این بدین‌معنی است که یک ثانیه از حیات یک فضانورد که درون یک سیاه‌چاله است، مساوی زمان حیات کل کره‌ی زمین و احتمالاً کل جهان است. اما واقعیت این است که جسمی که به یک سیاهچاله نزدیک می‌شود، هرگز شانسی برای دور شدن از آن نخواهد داشت و با سرعت بسیار زیادی به سمت مرکز سیاهچاله حرکت کرده و در آن‌جا همه‌ی جرمش به انرژی (یا بهتر است بگوییم اطلاعات خام) تبدیل شده و دیگر قادر به زندگی نخواهد بود.

در ویدئوهای آینده در مورد سیاهچاله‌ها، سفیدچاله‌ها و برداشت‌های علمی که از نظریه‌ی سیاهچاله‌ها وجود دارد بیشتر صحبت خواهم کرد. لینک این ویدئو روی یوتیوب