هاوکینگ در کیهان‌شناسی و اخترفیزیک ایده‌های مهمی داشت- رضا منصوری

عصر ایران؛ هومان دوراندیش - رضا منصوری، فيزيكدان و استاد دانشكدۀ فيزيك دانشگاه صنعتی شريف است. وی نخستين رئيس انجمن فيزيك ايران در دوران پس از انقلاب بوده و در حوزۀ نسبيت و كيهان‌شناسی تخصص دارد و از آغاز انتشار ماهنامۀ "نجوم" در سال 1370، مدير مسئول اين مجله بوده است. دكتر منصوری در اين گفت‌وگو جنبه‌هایی از یافته‌های علمی استیون هاوكينگ و دلايل اهميت وی را در حوزه‌های اخترفیزیک و کیهان‌شناسی توضيح می‌دهد.

*****

آقای دكتر مصنوری، ابتدا بفرماييد مهم‌ترين دستاورد علمی استيون هاوكينگ از نظر شما و نيز از نظر اكثر دانشمندان چه بوده است؟

مهم ترين كار هاوكينگ، كه يكی از اولين كارهای علمي او هم بود، به همراه پنروز انجام شد. هاوكينگ و پنروز حدود سال 1968 ثابت كردند يا نشان دادند هر جا ماده و گرانش هست، حتما منجر به پديدۀ سياه‌چاله يا تكينگی خواهد شد.

مركز سياه‌چاله مصداق تكينگی است؟

پديدۀ تكينگی انواع و اقسام دارد كه يكی از آن‌ها خود سياه‌چاله است كه مركزش هم مصداق تكينگی است. علاوه بر اين، سطحی دارد كه امروزه به آن افق سياه‌چاله گفته می‌شود. به هر حال هاوكينگ و پنروز تاثير ماده و گرانش در شكل‌گيری سياه‌چاله يا تكينگی را اثبات كردند و اين واقعۀ بسيار مهمی بود و در جهت‌گيری اخترفيزيك مدرن بسيار موثر بود.

قبل از اينكه پيشتر برويم، كمی دربارۀ اخترفيزيك توضيح می‌فرماييد؟

نجوم اصطلاحی كلی است و هر آنچه را كه به كيهان مربوط می‌شود در بر می‌گيرد. از زمين و خورشيد گرفته تا كهكشان ما و كهكشان‌های بزرگ‌تر و كل كيهان. در درون علم نجوم، حوزه‌ای وجود دارد كه به سؤالات اساسی مربوط به ديناميك يا تحولات كل كيهان مربوط است. اين قسمت را كيهان‌شناسی می‌ناميم. اما در علم نجوم حوزۀ ديگری وجود دارد كه مربوط به پديده‌هاي داخل كيهان است و به سؤالاتی از اين دست می‌پردازد: تحول ستاره‌ها چگونه است؟ كهكشان‌ها چگونه بوجود آمدند؟ بعضی از اشيائي كه ما در آسمان می‌بينيم، چه فرقی با ستاره يا كهكشان دارند؟ به هر حال مطالعه و بررسی اين ساختارها، به روش‌هايی كه ما در فيزيك می‌شناسيم، اخترفيزيك نام دارد. يعنی فيزيك اختران يا فيزيك ستاره‌ها و كهكشان‌ها. دانشمند حوزۀ اخترفيزيك، كيهان‌شناس نيست و در بحث كلی نجوم، در حوزۀ اخترفيزيك تخصص دارد. اگر من بپرسم كيهان چگونه آفريده شد، اين سؤالی در حوزۀ كيهان‌شناسی است. اما اگر بپرسم فلان ستاره كی منفجر می‌شود، اين سؤالي در حوزۀ اخترشناسی است. وقتی هم كه از ساختارهای داخل كيهان بحث می‌كنيم، كه ستاره و سياره و كهكشان هستند، اين بحث را معمولا بخشی از اخترفيزيك تلقی می‌كنيم. يعنی مثلا می‌پرسيم قوانين فيزيك چه تاثيری بر تحول يك كهكشان يا يك خوشۀ ستاره‌اي يا يك خوشۀ كهكشاني دارد؟

هاوكينگ دقيقا در كدام يك از اين حوزه‌ها متبحر بود؟

اخترفيزيك و كيهان‌شناسی. هر دو. همان قضيه‌ای هم که در اواخر دهۀ 1960 اثبات كرد و در پاسخ به سؤال اول به آن اشاره كردم، در حوزۀ اخترفيزيك بود. در ادامه، كارهای ديگری كرد كه در حوزۀ كيهان‌شناسی بودند.

در حوزۀ كيهان‌شناسی چه كار مهمی انجام داد؟

بعد از اينكه مفهوم تورم بوجود آمد، يعنی انبساط يا تورم جهان در ابتدای عالم، تحول مهمی در كل كيهان‌شناسي رقم خورد و باعث شد ما درك بهتری از موضوع مِهبانگ در كيهان‌شناسی داشته باشيم و تكينگی آغاز كيهان را بهتر بفهميم.

آن تكينگی آغازين همان انفجار بزرگ بوده؟

بله، انفجار بزرگ يا مهبانگ. البته اصطلاح علمی‌اش همين تكينگی است.

هاوكينگ به اين نكته هم اشاره كرده كه اگر جهان در حال انبساط باشد، ممكن است اين روند متوقف شود و جهان رو به انقباض برود و سرانجام پروندۀ عالم در تكينگی موسوم به انقباض بزرگ بسته شود.

اين نظر هشتاد سال است كه مطرح شده و تقريبا تا بيست سال پيش كم ‌وبيش دربارۀ آن بحث می‌شد اما از آن به بعد ديگر عملا از كيهان‌شناسی طرد شده است. يعنی داده‌ها نشان می‌دهد اين نظر نادرست است. روند انبساط عالم تا ابد ادامه پيدا خواهد كرد. برای اينكه مقدار ماده‌ای كه وجودش در عالم تشخيص داده شده و همين‌طور انرژی تاريك، دو پديده‌ای هستند كه نشان می‌دهند انبساط عالم متوقف نخواهد شد. حتي در قياس با سال 2000، اطلاعات امروز ما نشان می‌دهد كه شدت انبساط عالم بيشتر شده است. بنابراين امروز مطمئن‌تريم كه اين انبساط متوقف نخواهد شد.

بيشتر شدن شدت انبساط يعنی جهان با سرعت بيشتری در حال انبساط است؟

يعنی ما فكر می‌كرديم هر جا ماده هست، در برابر انبساط عالم مقاومتی وجود دارد. يعنی تصور ما اين بود كه انبساط عالم به هر دليلی كه شروع شده باشد، مقدار مادۀ موجود در عالم می‌خواهد جلوی اين انبساط را بگيرد و اصطلاحا شتاب انبساط دارد كند می‌شود. يعنی سرعت انبساط آهسته می‌شود و شتاب آن هم كندشونده است. اما داده‌های رصدی 15 سال اخير نشان می‌دهد كه به علت وجود انرژی‌اي كه آن را انرژی تاريك ناميده‌اند، اين انبساط تندشونده است. بنابراين ايدۀ متوقف‌شدن احتمالی انبساط عالم، كنار رفته است.

هاوكينگ می‌گفت نمی‌توانيم بپرسيم كه قبل از تكينگی آغازين عالم چه روی داده است؛ زيرا در آن شرايط نه زمانی وجود داشته نه فضا و ماده‌ای.

اين‌ها استنباط‌های شخصی هاوكينگ بوده. يعني گزاره‌هايی نيست كه در اجتماع كيهان‌شناسان پذيرفته شده باشد. ضمنا مدل‌هايی برای تبيين شرايط قبل از مهبانگ وجود دارد. و نيز مدل‌هايی برای تبيين شرايط پس از انقباض بزرگ؛ در صورتی كه چنين انقباضی وجود داشته باشد. اين مدل‌ها می‌گويند كه زمان وجود دارد يا قائل به چند-زمانی-‌بودن عالم هستند يا بی-زمان-بودن عالم.

دربارۀ اهميت هاوكينگ در كيهان‌شناسی توضيح نداديد.

اينكه در تكينگی اول يا مهبانگ گرانش بايد كوانتومی بوده باشد و احتمالا در آن جا زمان وجود نداشته و بعدش زمان بوجود آمده، يا قبل از مهبانگ چهار بُعد فضا چيزي جز فضا نبوده ولی بعد از مهبانگ يك بُعد فضا زمان شده و سه بُعد ديگرش همچنان فضا باقی مانده است، همگی ايده‌های مهمي است كه هاوكينگ مطرح كرده و در حوزۀ كيهان‌شناسی قرار دارند.

در بحث سياه چاله‌ها، اين سؤال هم برای بسياری از مردم مطرح است كه آيا سياه‌چاله‌ها محصول حدس دانشمندان هستند يا وجودشان اثبات هم شده است؟

در اواخر دهۀ 1960، قضايای رياضی اثبات‌شده نشان دادند كه سياه‌چاله‌ها بايد وجود داشته باشند. الان تعداد زيادی سياه‌چاله پيدا شده است. بنابراين وجود سياه چاله‌ها ديگر محصول حدس و گمان نيست بلكه يك واقعيت رصدی است.

برخی معتقدند بی‌اعتقادی هاوكينگ به وجود خدا، در همان كتاب "تاريخچۀ مختصر زمان" هم، كه چند دهه پيش نوشته شده، معلوم بود.

من نه می‌توانم بگويم هاوكينگ به خدا اعتقاد داشت، نه می‌توانم بگويم اعتقاد نداشت. هيچ يك از اين مدعيات از نظر من صحيح نيست.

چرا؟

شما شاهدی داريد كه هاوكينگ گفته باشد من خدا را قبول دارم يا ندارم؟

اواخر عمرش تصريح كرد كه به خدا باور ندارد.

نه، آن يك گزارۀ رسانه‌ای بود. مثل وقتی كه يك سياستمدار حرفی می‌زند كه به آن اعتقادی ندارد. هاوكينگ معتقد بود در كيهان‌شناسی برای تبيين پديده‌ها نيازی به مطرح‌كردن مفهوم خدا نيست. اين حرف درست است چراكه اعتقاد به وجود خدا، ربطی به علم كيهان‌شناسی ندارد.

ماكس پلانك خداباور بود. شما وقتی آثار هاوكينگ را می‌خوانيد، به نظرتان هاوكينگ خداباور بود يا نه؟

ماكس پلانك در اين زمينه صراحت دارد ولی هاوكينگ در اين زمينه، چه نفيا چه اثباتا، صراحتی ندارد.

نفيا صراحت داشت در اواخر عمر. اما فارغ از اينكه در مصاحبه با رسانه‌ها چه گفته، آثار علمی‌اش بر خداباوری دلالت داشت يا خداناباوری؟

آثارش متضمن بحث جدی دربارۀ خدا نيست. گاهی هم كه چيزي دربارۀ خدا گفته، مثل نويسنده‌ای است كه داستانی علمی-تخيلی نوشته و قصدش فروش كتابش است. كسانی هستند كه آثاری جدی در زمينۀ اثبات يا رد خدا نوشته‌اند اما هاوكينگ اثری جدی در اين زمينه ندارد.

ظاهرا يكی ديگر از وجوه اهميت هاوكينگ، جمع‌كردن نظريۀ نسبيت و نظريۀ كوانتوم برای توضيح رفتار سياه‌چاله‌ها بود.

بله، آنچه تابش هاوكينگ نام گرفته، نوعی برداشت كوانتومی از افق سياه‌چاله است. اما اين به معنای گرانش در ابعاد كوچك كيهانی در زمان مهبانگ نيست؛ بلكه با يك تفسير تقريری از مفهوم كوانتوم، تابش هاوكينگ اثبات می‌شود و می‌توان آن را بهتر درك كرد. چنانكه خود من در بحث از تبخير سياه‌چاله از آن استفاده كردم. همين مبحث تبخير سياه‌چاله‌ها هم يكی از كارهای مهم هاوكينگ بوده است.

دربارۀ تابش هاوكينگ بيشتر توضيح می‌دهيد؟

وقتی در 1968 قوانين سياه‌چاله اثبات شد، بدين معنا كه هر جا گرانش هست نوعی تكينگی ايجاد می‌شود و منجر به سياه‌چاله می‌شود، اين مفهوم و محاسباتش كاملا كلاسيك بود. يعنی مبتنی بر نسبيت عام بود. بعدها وقتی كه افق سياه‌چاله بهتر درك شد، هاوكينگ گفت اگر افق را واجد ويژگی سطح كلاسيك نسبيت بدانيم و آن را يك پديده كوانتومی در نظر بگيريم، افق سياه‌چاله بايد تابش داشته باشد به سمت ناظری كه در دوردست قرار گرفته است. اين نظر ظاهرا با قضيه‌های مرتبط با افق سياه‌چاله مغايرت داشت. يعنی قضايای كلاسيك می‌گفتند از سياه‌چاله هيچ چيز نبايد بيرون بيايد؛ اما تابش هاوكينگ از افق بيرون می‌آيد. اين پديده‌ای می‌شود كه تفسيرش كوانتومی است.

يعنی تابش هاوكينگ آن تلقی كلاسيك را كه سياه‌چاله يك افق رويداد دارد كه نور از آن‌جا فراتر و به بيرون نمی‌رود، نقض می‌كند؟

نقض نمی‌كند؛ اين دو با هم سازگارند ولی در دو بافتار متفاوت. نقض واقعی افق متعلق به ديناميك‌شدن سياه‌چاله‌هاست؛ و اين ديگر ربطی به هاوكينگ ندارد و متعلق به بيست سال اخير است.

تا حالا شده اطلاعاتی در فضا نصيب انسان شود كه مطمئن باشيم از يك سياه‌چاله خارج شده‌اند؟

نه، اطلاعات يا داده‌های رصدی ما از محيط اطراف سياه‌چاله‌هاست. يعنی دورتر از افق سياه‌چاله‌ها نه در درون آن‌ها. علتش هم اين است كه ما هرجا سياه‌چاله داريم، در اطرافش حتما ماده وجود دارد و گرانش سياه‌چاله روی آن ماده تاثير می‌گذارد و ما آثارش را می‌بينيم. سياه‌چاله منزوی است و به آن معنا كه در قضيه‌های پنروز و هاوكينگ مطرح شده و ما تابش هاوكينگ را از اين قضايا استخراج می‌كنيم، در كيهان وجود خارجی ندارد و همين باعث شده كه در بيست سال اخير، مفهوم "افق ديناميك" مطرح شده.

"نظريۀ همه چيز" يك آرزو است يا بشر می‌تواند روزی به اين سطح از تبيين برسد؟

اين يك نوع اميدواری است. ولی بستگي دارد از چه كسی سؤال كنيد. مثلا هايزنبرگ دنبال چنين چيزی بود. حتي يك بار يك فرمول جهانی نوشت و گفت همه چيز از دل اين فرمول درمی‌آيد. ولی معلوم شد كه آن فرمول اشتباه است. بنابراين اگر به 70 سال قبل برگرديم، در آن زمان فيزيكدان‌ها چنين آرزويی داشتند و بسيار هم به امكان رسيدن به آن معتقد بودند. عدۀ زيادی از فيزيكدان‌ها فكر می‌كردند چنين چيزی شدنی است. امروزه كسی به اين موضوع اعتقاد ندارد. البته چنين چيزی مطرح شده ولی كسی به دنبال آن نيست و كم‌وبيش دانشمندان به اين نظر متمايلند كه چيزی به نام "تئوری همه چيز" اصلا وجود ندارد و ما آماده هستيم برای نوعی تحول جديد در علوم فيزيكی؛ و مفاهيم جديدی در حال ظهورند كه بسيار پيچيده‌تر از چيزها و مفاهيمی هستند كه ما در دهه‌های گذشته به آن‌ها فكر می‌كرديم. بنابراين ما به آرامی در حال دور شدن از آرزوی رسيدن به "نظريۀ همه چيز" هستيم.

بعد از مرگ هاوكينگ، يك روحانی به نام جواد جلالي در توئيترش نوشت: «بحث كوانتوم و مطالب هاوكينگ هيچ ساختار منسجم و پيوسته‌ای ندارد و سرتاسر بی‌پايه و بی‌معنی است و حاضرم ثابت كنم.» نظر شما دربارۀ اين جمله چيست؟

كسی كه از علم اطلاعی ندارد، اصلا حق دارد چنين حرفی بزند؟ چنين فردی لابد خبر ندارد كوانتوم يعنی چه. اين حرف كسی است كه نه كوانتوم را می‌شناسد نه فيزيك كوانتوم و نه حتی فيزيك را. كسی كه حتی اندكی با فيزيك آشنا باشد، اصلا چنين گزارۀ بی‌معنايی را مطرح نمی‌كند. نوع جمله به خوبی نشان می‌دهد كه نويسنده‌اش كاملا از فيزيك بی‌اطلاع است.

هاوکینگ و پنروز

به نظر شما چرا هاوكينگ جايزۀ نوبل را نبرد؟

جايزۀ نوبل شرايط خاصی دارد. وقتی نتايج تحقيق علمی هاوكينگ و پنروز منتشر شد، بحث اعطای جايزۀ نوبل به اين دو نفر مطرح بود. در اوايل دهۀ 1970 ميلادی، گروهی از جمله خود ما در دانشگاه وين، هاوكينگ و پنروز را بابت آن مطالعه‌شان به عنوان كسانی كه بايد برندگان جايزۀ نوبل باشند، پيشنهاد كردند؛ ولی پيشنهادهايی از اين دست با موافقت بنياد نوبل مواجه نشد. اينكه هاوكينگ 40 سال با آن شرايط جسمی كار تحقيقاتی كرد، بسيار مهم بود اما به هر تحقيق مهمی جايزۀ نوبل نمی‌دهند. اين طور هم نبود كه بگوييم آن سال سه تا كار بسيار مهم انجام شده بود و همين باعث شد هاوكينگ جايزۀ نوبل را نبرد و فرد ديگری به آن دست يابد. يا مثلا امواج گرانشی يكی از پديده‌های مهمی بود كه سال‌ها مطرح بود ولی وقتی كشف شد، يعنی سه دانشمند توانستند چنين امواجي را آشكار كنند، جايزۀ نوبل هم بابت اين كشف و آشكارسازي به آن‌ها تعلق گرفت. اين كشف مهم قطعا به لحاظ نظری اهميتش كمتر از سياه‌چاله هاست اما تلفيق يك پيش‌بيني كه در مدل نظريۀ نسبيت اينشتين هست و اين قابليت انسانی كه عده‌ای توانستند تجهيزاتی بسازند كه اين پديدۀ بسيار كوچك ظريف را اندازه‌گيری كند، كار بسيار دشواری بود و همه را مجاب كرد كه اين سه دانشمند بايد جايزۀ نوبل بگيرند بابت اين كارشان. صرف اشتهار يا محبوبيت دليل دريافت جايزۀ نوبل نيست.

بیشتر بخوانید:

درباره دکتر حسابی، بزرگنمایی شده است

بررسی افکار و رویکردهای استیفن هاوکینگ: فیزیکدان جنجالی

استیون هاوکینگ؛ آنچه دانشمند خداناباور توضیح نداد

خطای هاوکینگ، استنتاج فلسفی از نظریات علمی بود/ توضیح جهان با فرض وجود خدا آسان‌تر است

استیون هاوکینگ؛ جهان چگونه آغاز شد؟

تماشاخانه

بحران آب در شمال شرقی سوریه: اتهامات سنگین علیه ترکیه / بی‌برقی و بی‌آبی برای یک میلیون سوری (فیلم)

تراژدی در یک دریاچه، از فریاد کمک تا حبس ابد / مادری که دو بچه‌اش را کشت حالا چه می‌خواهد؟ (فیلم)

فیلم های دیگر