مرگ استیون هاوکینگ مانع دستیابی او به جایزه نوبل شد؟

به گزارش ایسنا، تحقیقاتی که اخیرا در حوزه سیاهچاله ها انجام شده باعث اثبات یکی از پیش بینی های اساسی این فیزیکدان نظری شده است. ولی نوبل از دسترس او خارج است.

زمانی که این فیزیکدان برجسته در تاریخ ۱۴ مارس سال ۲۰۱۸ از دنیا رفت، داده هایی وجود داشت که می توانست یکی از پیش بینی های او را اثبات کند. دکتر هاوکینگ بیان کرده بود که سیاهچاله ها تنها قادر به رشد و بزرگ شدن هستند و هرگز کوچک نمی شوند. آنها با بلعیدن اجرام آسمانی، داده های ما برای دنبال کردن تاریخچه جهان را از بین می برند.

این داده ها در سال ۲۰۱۵ به دست آمده بودند؛ زمانی که رصدخانه ی موج گرانشی با تداخل سنج لیزری یا "LIGO"، سیگنال هایی از دو سیاهچاله بزرگ که به یکدیگر برخورد کرده و سیاهچاله ی عظیم تری ایجاد کرده بودند، به دست آورد.

پیش بینی دکتر هاوکینگ اولین گام مهم در جهت ایجاد بینش هایی بود که فیزیک نوین را متحول کرده اند.

نظریه دکتر هاوکینگ تابستان امسال اثبات و در مجله ی "Physical Review Letters" منتشر شد. گروهی از محققان به رهبری "ماکسیمیلیانو ایسی" (Maximiliano Isi) فیزیکدان مؤسسه فن آوری ماساچوست و همکارانش، سال ها به بررسی جزئیات داده های به دست آمده از رصدخانه "LIGO" پرداختند و سرانجام در ماه ژوئیه اعلام کردند که نظریه دکتر هاوکینگ دست کم در مورد برخورد این دو سیاهچاله درست بوده است.

"متیو گیسلر" (Matthew Giesler)، محقق دانشگاه" کرنل"( Cornell)، و یکی از اعضای گروه دکتر "ایسی" در ایمیلی گفت: این آزمایشی هیجان انگیز است زیرا نتیجه آنرا نمی توان در آزمایشگاه به دست آورد. این آزمایش نیازمند مطالعه ادغام دو سیاهچاله در فاصله بیش از یک میلیارد سال نوری بود که بدون رصدخانه "LIGO" و آشکارسازهای آن امکان پذیر نبود.

هیچ کس ادعا نمی کند که آن چه در ذهن کمیته نوبل می گذرد را می داند و اسامی نامزدها برای ۵۰ سال به صورت یک راز باقی می ماند. ولی بسياري از دانشمندان اتفاق نظر دارند که اثبات نظریه دکتر هاوکینگ می توانست او و همکارانش را واجد شرایط دریافت نوبل کند ولی جایزه نوبل پس از فوت به کسی اهدا نمی شود و تحقیقات دکتر "ایسی" کمی دیر به نتیجه رسید.

اهدای جوایز نوبل از روز دوشنبه هفته پیش انجام شد و برخی از دانشمندان منتظر تماس از استکهلم بودند.

دکتر هاوکینگ، بی شک یکی از مشهورترین و پر افتخارترین محققانی است که هرگز برنده جایزه نوبل نشده و نخواهد شد. داستان استفن هاوکینگ یادآور آن است که چگونه این جایزه وابسته به سرنوشت بی ثبات انسان است.

جهانی گنگ

داستان از سال ۱۹۷۰ آغاز می شود. دکتر هاوکینگ برای خواب آماده می شد. چنین کاری برای او که تا آن لحظه نیمی از بدنش فلج شده بود و مبتلا به بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک یا لو گهریگ بود، کار دشواری بود.

او به سیاهچاله ها فکر می کرد. براساس نظریه نسبیت عام اینشتین، سیاهچاله ها اجرامی هستند که انرژی گرانشی آنها به حدی زیاد است که حتی نور نمی تواند از آن فرار کند. آنها دریچه هایی به بی نهایت هستند.

هر سیاهچاله را یک افق رویداد احاطه کرده است. حبابی نامرئی که مرز سیاهچاله را مشخص می کند. هر چیزی که وارد سیاهچاله شود هرگز از آن خارج نخواهد شد. دکتر هاوکینگ دریافت که نظریه اینشتین به این معناست که افق رویداد سیاهچاله ها هرگز کاش نمی یابد. بر جرم سیاهچاله ها تنها افزوده می شود و سطح کلی منطقه افق رویداد تنها رشد می کند. این نظریه برجسته ای بود. با این حال ممکن بود طبیعت اینگونه رفتار نکند. ممکن بود سیاهچاله ها به دو قسمت تقسیم شوند و یا مانند حباب از بین بروند و ناپدید شوند.

ایده دکتر هاوکینگ در سال ۱۹۷۳ الهام بخش مقاله ای با عنوان "چهار قانون مکانیک سیاهچاله" شد. او این مقاله را با همکاري"جیمز باردین" (James Bardeen) که اکنون در دانشگاه واشنگتن مشغول به کار است و "براندون کارتر" (Brandon Carter) که اکنون در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه به سر می برد، نوشت.

این قوانین به نظریه فیزیکی" بدون مو" ختم شد. بر طبق این نظریه، سطح منطقه افق رویداد معیاری برای اطلاعات تمام اجرام بلعیده شده توسط سیاهچاله است. همه ی اجرام برای سیاهچاله یکسان هستند و سیاهچاله ها تنها سه ویژگی دارند: جرم، چرخش و بار الکتریکی.

موادی که سیاهچاله را تشکیل داده اند یا موادی که به درون آن ریزش می کند، در پشت افق رویداد سیاهچاله ناپدید میشوند و برای همیشه از دسترس مشاهده ناظرین خارجی خارج می شود.

این نظریه بدان معناست که هر چه یک سیاهچاله پیرتر می شود و افق رویداد آن بزرگ تر می شود، میزان اطلاعاتی که از بین میرود نیز افزایش می یابد. جهان گنگ تر شده و اطلاعات بیشتری از گذشته را پنهان می کند.

این معما در سال ۱۹۷۴ هنگامی که دکتر هاوکینگ محاسبه کرد که اثرات کوانتومی باعث نشتی و انفجار سیاهچاله ها می شود، پیچیده تر شد.

تلاش برای درک اتفاقی که برای اطلاعات درون سیاهچاله ها رخ می دهد، فیزیک بنیادی را متحول کرده است و به نظریه پردازان جوان نیرو بخشیده است.

دکتر" ایسی" می گوید: همه چیز وقتی شروع شد که هاوکینگ دریافت که منطقه ی افق رویداد هرگز کاهش نمی یابد. ولی بدون وجود سیاهچاله هایی که بتوان آنها را مورد بررسی قرار داد، امکان آزمایش نظریه هاوکینگ وجود نداشت.

رصدخانه "LIGO"، نجات دهنده

" رصدخانه "LIGO" شرایط را تغییر خواهد داد"، این قولی بود که "کیپ تورن" (Kip Thorne)، فیزیکدان نظری در موسسه فناوری کالیفرنیا و یکی از بنیانگذاران "LIGO" در سال ۲۰۰۳ به دکتر هاوکینگ داد.

این آرایه جدید می توانست تا سال ۲۰۱۲ زمانی که دکتر هاوکینگ ۷۰ ساله می شد ویژگی های جدیدی از سیاهچاله ها را نمایان کند ولی این موضوع بیشتر طول کشید و در نهایت در ۱۴ سپتامبر سال ۲۰۱۵ رصدخانه" LIGO" اولین رویداد خود که دو سیاهچاله در حال برخورد بود را رصد کرد.

با تطبیق الگوهای به دست آمده از امواج و شبيه سازي رایانه ای، محققان "LIGO" به این نتیجه رسیدند که یکی از این سیاهچاله ها ۳۶ برابر و دیگری ۲۹ برابر بزرگتر از خورشید ما است. جرم این دو سیاهچاله باهم معادل حدود ۶۲ خورشید است. این مشاهدات نه تنها وجود امواج گرانشی را تایید کردند بلکه اولین شواهد مستقیم از وجود سیاهچاله ها بودند.

چندین روز قبل از انتشار رسمی این یافته ها، نسخه ای از آن به دست دکتر هاوکینگ رسید. او از آن که هیچ اشاره ای به چهار قانون مکانیک سیاهچاله ها نشده بود، تعجب کرد. او تماسی با دکتر "تورن"، نویسنده مقاله، گرفت.

دکتر تورن در نامه ای به همکاران خود نوشت:استیون شگفت زده شده است.

به فکر هیچ کس نرسیده بود که چهار قانون مکانیک سیاهچاله ها را بررسی کند و برای افزودن موارد جدید به مقاله دیر بود. علاوه بر آن، همان طور که دکتر "تورن" اخیرا توضیح داده است، داده های به دست آمده بسیار نویز داشتند و برای اندازه‌گیری اندازه سیاهچاله جدید و تایید نظریه دکتر هاوکینگ مناسب نبودند.

در سال ۲۰۱۷ دکتر" گیزلر"، که در آن زمان دانشجوی کارشناسی در موسسه فناوری کالیفرنیا بود و همکارانش از شبيه سازي عددی برخورد سیاهچاله ها استفاده کردند تا با دقت بیشتری حرکات چرخشی روز برخورد سیاهچاله ها را بررسی کنند.

زمانی که یک سیاهچاله جدید از ادغام دو سیاهچاله ایجاد می شود، مانند یک طبل ارتعاش دارد و صدایی موزون تولید می کند که فرازنواخت یا فرونواخت است. اصوات فرازنواخت در ابتدای فرآیند ادغام به طرز شگفت انگیزی بلند بودند.

دکتر گیزلر و همکارانش در سال ۲۰۱۹ با کمک این فرازنواخت ها موفق به اثبات نظریه "بدون مو" شدند.

تابستان امسال آنها تجزیه و تحلیل های خود را گسترش دادند و نتیجه گرفتند که منطقه افق رویداد سیاهچاله های جدید طبق پیش بینی دکتر هاوکینگ افزایش یافته است.

رویاهای نوبل

آیا اگر دکتر هاوکینگ زنده بود موفق به دریافت این جایزه می‌شد؟

دکتر "تورن" در سال ۲۰۱۷ بخاطر مشارکت در ساخت رصدخانه "LIGO" موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد.

"اندرو استرومینگر" (Andrew Strominger) از دانشگاه هاروارد، یکی از همکاران قدیمی دکتر هاوکینگ می گوید: من در جریان نظر کمیته نوبل نیستم اما اگر هاوکینگ زنده بود می توانست این جایزه را دریافت کند. آزمایش های اخیر، این قضیه را جدّي تر نیز می کنند.

"دانیل هولز" (Daniel Holz)، اخترشناس دانشگاه شیکاگو که از اعضای تیم رصدخانه "LIGO" است ولی در تحقیقات دکتر ایسی نقش نداشته می گوید: بی شک این نتایج، اثباتی عینی از پیش بینی های او است. امیدوارم کمیته نوبل این موضوع را درک کرده باشد.

جوایز نوبل فیزیک همیشه سمت و سویی در جهت کشفیات عملی و تجربی داشته است و حتی اینشتین نیز این جایزه را برای توضیح اثر فوتوالکتریک دریافت کرد و نه برای نظریه نسبیت با این حال در سال ۲۰۲۰ نوبل فیزیک سمت و سوی نظری گرفت و"راجر پنروز" (Roger Penrose) از دانشگاه آکسفورد این جایزه را برای اثبات احتمال وجود سیاهچاله ها در جهان دریافت کرد.

البته او این جایزه را با دو اخترشناس راینهارد گنزل (Reinhard Genzel) از موسسه مکس پلانک و آندرا گز (Andrea M. Ghez) از دانشگاه کالیفرنیا بطور مشترک دریافت کرد. این دو نفر سیاهچاله ای در مرکز کهکشان راه شیری را مورد مطالعه قرار داده بودند.

اما حتی اگر هاوکینگ امروز زنده بود جای گرفتن او در میان برندگان نوبل دشوار بود. نوبل بطور معمول حداکثر به سه نفر تعلق می گیرد و در این صورت دکتر "باردین"، دکتر "کارتر" و دکتر "ایسی" چه سرنوشتی داشتند؟

دکتر هاوکینگ اولین دانشمندی نیست که عمرش کفاف دریافت جایزه نوبل را نداد.

"مایکل ترنر" (Michael Turner)، کیهان شناس برجسته ای که اکنون در بنیاد کاولی (Kavli) در لس آنجلس کار می کند در ایمیلی نوشت: به من گفته شده است که کمیته نوبل از این که جایزه ای به "ادوین هابل"( Edwin Hubble) که گسترش جهان را کشف کرد، نداده اند احساس ناراحتی و پشیمانی می کنند. او از کسانی بود که جان خود را پیش از دریافت نوبل از دست داد.

"رابرت بروت" (Robert Brout)، فیزیکدان نظری از دانشگاه آزاد بروکسل (Université Libre de Bruxelles) به دلیل پیش بینی وجود بوزون هیگز که ذره اولیه بنیادین دارای جرم است می توانست بهمراه همکارانش "فرانسوا انگلرت" (François Englert) و "پیتر هیگز" (Peter Higgs) از دانشگاه ادینبرو جایزه نوبل را در سال ۲۰۱۳ دریافت کند اما او در سال ۲۰۱۱ از دنیا رفت.

"رونالد درور" (Ronald Drever) از دانشگاه گلاسگو، یکی از بنیانگذاران" LIGO" می توانست در سال ۲۰۱۷ نوبل را با دکتر " تورن" و "راینر ویس" (Rainer Weiss) از مؤسسه فناوری ماساچوست، شریک شود ولی او اوایل همان سال از دنیا رفت. جای خالی او را "بری باریش" (Barry C. Barish) پر کرد.

دکتر هاوکینگ در کنار آیزاک نیوتن و چارلز داروین در کلیسای وست مینستر به خاک سپرده شده است. شاید این، از گذراندن یک زمستان در استکهلم هم برای او بهتر باشد.