سرگرمی
2 دقیقه پیش | تصاویری که شما را به فکر فرو میبرد (34)یک عکس، یک طرح یا یک نقاشی؛ بعضاً چنان تاثیری روی بیننده دارد که شنیدن ساعت ها نصیحت و یا دیدن ده ها فیلم نمیتواند داشته باشد. هنرمندانی که به ساده ترین روش ها در طول تاریخ ... |
2 دقیقه پیش | دیدنی های امروز؛ سه شنبه 18 خرداد ماهدیدنی های امروز؛ سه شنبه 18 خرداد ماه وبسایت عصرایران: نماز تراویح مسلمانان اندونزی در نخستین شب آغاز ماه رمضان – آچهمعترضان عوارض زیست محیطی یک پروژه انتقال آب در کاتالونیا ... |
در سیاه چاله چه اتفاقی برایتان میافتد؟
همینطور که به درون سیاهچاله میروید، فضا بیشتر خم میشود و در مرکز آن به اوج میرسد. فضا و زمان در مرکز تا بینهایت خم میشوند. فضا و زمان در فیزیک دو مفهوم معنادار هستند ولی زمانی که به مرکز سیاهچاله میرسیم کاملا معنای خود را از دست میدهند. اینجا چه اتفاقی میافتد؟ کسی نمیداند. آیا جهان دیگری است؟ این یک راز است.
به گزارش بیبیسی، سفر به فضا و موضوع سیاهچاله همواره برای طرفداران نجوم و موضوعات علمی جالب بوده است. در اکثر موارد زبان علمی شاید شما را کمی گنگ کند اما در اینجا از آن زبان پیچیده خبری نیست، زیرا شما یک همسفر خوب دارید.
شاید برای شما هم اتفاق بیفتد! ممکن است در فضا به دنبال سیارههای قابل زیست دیگری باشید یا اصلا در حال کاوش بر روی هستی باشید و یک سوال در ذهنتان ایجاد شود: اگر در یک سیاهچاله بیفتید چه اتفاقی خواهد افتاد؟
شاید فکر کنید که ضربه شدیدی به شما وارد شود یا به ذرات مختلف تجزیه شوید، اما در حقیقت واقعیت عجیبتر از این حرفها است. درست همان لحظهای که به درون یک سیاهچاله میافتید، واقعیت به دو بخش تقسیم میشود. واقعیت اول این است که شما به خاکستر تبدیل میشوید و واقعیت دوم این است که بدون هیچ آسیبی وارد آن میشوید.
سیاهچاله همان جایی است که قوانین فیزیک کنونی در آن شکسته میشوند. انیشتین به ما آموخت که گرانش فضا را خم میکند. بنابراین یک شی که به اندازه کافی متراکم شده باشد را در فضا در نظر بگیرید. فضا-زمان آنقدر میتواند خم شود که حول محور خودش بچرخد و یک چاله را در «واقعیت» به وجود آورد. به طور کلی، سیاهچاله ناحیهای از فضا-زمان است که جرم در آن فشرده شده است.
یک ستاره بسیار بزرگ که سوختش به پایان رسیده گزینه خوبی برای تشکیل یک سیاهچاله است. این ستاره زیر وزن خود خم شده و از درون فرو میریزد و همراه با آن نیز فضا-زمان به درون خم میشود. میدان مغناطیسی حاصل از آن به اندازهای قوی میشود که حتی نور نیز نمیتواند از آن عبور کند. این میدان مغناطیسی سپس یک سیاهچاله را در جای آن ستاره به وجود میآورد.
بیرونیترین مرز یک سیاهچاله «افق رویداد» نام دارد. نیروی گرانشی افق رویداد اجازه گریز نور از آن را صادر نمیکند. اگر کمی بیشتر به آن نزدیک شوید، دیگر مجال فرار ندارید!
در افق رویداد بیش از حد انرژی وجود دارد. اثرات کوانتومی نوارهایی از ذرات داغ را بر حاشیه افق رویداد به وجود میآورد که به کیهان تابانده میشوند. به این اتفاق «تابش هاوکینگ» گفته میشود، چرا که استیفن هاوکینگ اولین بار آن را پیشبینی کرد. سیاهچاله در مدت زمانی خاص جرم را تابانده و ناپدید میشود.
همینطور که به درون سیاهچاله میروید، فضا بیشتر خم میشود و در مرکز آن به اوج میرسد. فضا و زمان در مرکز تا بینهایت خم میشوند. فضا و زمان در فیزیک دو مفهوم معنادار هستند ولی زمانی که به مرکز سیاهچاله میرسیم کاملا معنای خود را از دست میدهند. اینجا چه اتفاقی میافتد؟ کسی نمیداند. آیا جهان دیگری است؟ این یک راز است.
حالا اگر در سیاهچاله بیفتید چه اتفاقی رخ میدهد؟ فرض کنید که شما درون سیاهچاله افتادهاید و دوستات «آنی» فقط نظارهگر شما است.
سرعت شما به سمت افق رویداد بیشتر میشود. شما کش میآیید و کمی هم کج میشود. هر چه به افق رویداد نزدیکتر میشوید مانند «تصویر آهسته» حرکت میکنید. از آنجایی که هوا در فضا وجود ندارد نمیتوانید برای آنی فریاد بزنید. بر روی گوشی شما یک برنامه نصب است که میتوانید با کمک آن «پیام مُرس» برای آنی ارسال کنید. اما حواستان باشد که پیام شما کندتر به او ارسال میشود، زیرا در اینجا امواج کمی آهستهتر حرکت میکنند: «درسته، د ر س ت ه، د ر س ت ه.»
سیاهچاله و افق رویداد
آنی میگوید که شما به تدریج از بین میروید. انحنای فضا، توقف زمان و تابش هاوکینگ شما را از پای درخواهد آورد. حتی قبل از اینکه به تاریکی سیاهچاله برسید به خاکستر تبدیل خواهید شد.
قبل از اینکه مراسم ترحیم شما را برگزار کنیم، بهتر است آنی را فراموش کنیم و این داستان جذاب را از زبان خودتان بشنویم. درست است، اینجا چیز خیلی عجیبتری در حال اتفاق افتادن است. آن چیز چیست؟ هیچ چیز!
ممکن است اطراف سیاهچاله یک دیواره آتشین باشد
افق رویداد یک دیوار آجری نیست که شما بتوانید آن را ببینید. شاید اگر از بیرون آن را نگاه کنید، اصلا متوجه آن نشوید. هرچه سیاهچاله کوچکتر باشد مشکل بزرگتر میشود. نیروی جاذبه آنقدر زیاد خواهد بود که تاثیر آن بر روی پای شما از تاثیرش بر روی سر شما بیشتر خواهد بود. اما سیاهچالهای که شما درون آن رفتید، خیلی بزرگ است: میلیونها باز بزرگتر از خورشید خودمان. نیروی گرانشی شما را اذیت نخواهد کرد. نگران اسپاگتی شدن نباشد. مزیت سیاهچاله بزرگ این است که میتوانید راحت در آن زندگی کنید، البته تا وقتی که هنوز به «تکینگی» نرسیدهاید.
افق رویداد یک دیوار آجری نیست!
این فقط یک قیاس ساده نیست. درون سیاهچاله، زمان و مکان آنقدر خمیده میشوند که جایشان را به هم عوض میکنند. این حس یعنی اینکه به تکینگی فضا و زمان نزدیک میشوید و هیچ راه فراری هم ندارید.
شاید حالا یک سوال برایتان پیش بیاید. آنی چرا غیرمنطقی حرف میزند؟ اگر شما درون سیاهچاله هستید و هیچ چیزی را در آن حس نمیکنید، پس چرا آنی پافشاری میکرد که شما در بیرون از افق جزغاله شده بودید؟ آیا آنی توهم دارد؟
تابش هاوکینگ از افق رویداد به بیرون گردش پیدا میکند
درست است. قوانین فیزیک میگویند که شما به صورت یک مشت خاکستر در بیرون سیاهچاله بمانید و همزمان نیز در داخل آن سالم و سلامت به حرکت خود ادامه دهید. اما یک قانون سومی نیز وجود دارد و آن این است که اطلاعات شبیهسازی نمیشوند. در این حالت شما باید همزمان در دو جا (بیرون سیاهچاله و داخل آن) حضور داشته باشد، در حالی که فقط یک شخص با مشخصات شما میتواند وجود داشته باشد.
بر اساس قوانین فیزیک این رویه غیرمنطقی است. اما صبر کنید، فیزیکدانان این معمای سرگیجهآور را «پارادوکس اطلاعات سیاهچالهای» نامیدند که خوشبختانه در دهه 90 میلادی یک راهحل برای آن پیدا شد.
راه فرار ندارید!
حالا یک مسئله دیگر هم پیش میآید و آن خود شما هستید. آیا شما نمیخواهید اصل قضیه را بدانید؟ آیا نمیخواهید بدانید که واقعا زنده هستید یا همان موقع مردهاید؟
بزرگترین رازی که سیاهچاله به ما آموخته این است که هیچ واقعیتی وجود ندارد. واقعیت به این وابسته است که از چه کسی میپرسید. آنی یک داستان را واقعی میبیند و شما یک داستان دیگر را واقعی میدانید. تمام.
در تابستان سال 2012، چند فیزیکدان به نامهای احمد المیری، دونالد مارولک، جو پولشینسکی و جیمز سالی یک آزمایش را انجام دادند که آزمایش آنها تقریبا هر آنچه که ما در مورد سیاهچالهها میدانستیم را زیر سوال میبرد.
کسی واقعا نمیداند در داخل سیاهچاله چه خبر است
این اتفاق زمانی رخ میدهد که دو مجموعه از ذرات که در فضا پخش شدهاند به شکلی مرموز با هم در ارتباط باشند. آنها هر دو بخشی از یک کل نامرئی هستند، بنابراین اطلاعات مورد نیاز برای توضیح آنها را نمیتوان به شکل مجزا در هر مجموعه پیدا کرد، چرا که باید در رابطه «شبح وار» بین آنها این اطلاعات را پیدا کرد.
دو مجموعه ذرات کاملا مجزا میتوانند به شکلی شبحوار به هم متصل باشند
اما اگر داستان شما درست باشد چه؟ اگر شما سالم رد شده باشید، بنابراین اطلاعات الف با دستهای دیگر از اطلاعات پ در ارتباط خواهد بود. اطلاعات پ حالا در درون سیاهچاله است. حالا نکته اینجا است که فقط یک ارتباط میتواند وجود داشته باشد. اطلاعات الف میتواند با اطلاعات ب در ارتباط باشد یا اطلاعات پ.
حالا آنی با دستگاه خود امتحان میکند. جواب یا ب است و یا پ. اگر جواب پ باشد، داستان شما درست بوده ولی قوانین کوانتوم شکسته شدهاند. ارتباط الف و پ میگوید که این اطلاعات هرگز در اختیار آنی قرار نخواهد گرفت. در این صورت قانون کوانتوم نقض میشود: اطلاعات هرگز از بین نمیروند.
در این صورت فقط چراغ اطلاعات ب باقی میماند. اگر ب روشن شود، داستان آنی اثبات میشود ولی نظریه نسبیت عام نقض میشود. در این حالت، شما به خاکستر تبدیل شدهاید. حالا به سوال اصلی خود بازمیگردیم. زمانی که شما در یک سیاهچاله میافتید چه اتفاقی رخ میدهد؟ میمیرید یا سالم رد خواهید شد؟
در حقیقت هیچ کس پاسخ این سوال را نمیداند. این سوال یکی از بحثبرانگیزترین سوالات فیزیک بنیادی است. بیش از یک قرن است که فیزیکدانان تلاش میکنند نسبیت عام را با مکانیک کوانتومی وفق دهند و میدانند که بالاخره یکی سربلند بیرون میآید. معمای دیوار آتشین شاید به کمک دانشمندان بیاید.
اما معمای دستگاه آنی و اطلاعات الف، ب و پ بسیار جالب است. دو دانشمند به نامهای دنیل هارلو و پاتریک هایدن این سوال را بررسی کردند. آنها میگویند حتی اگر آنی قویترین کامپیوتر ممکن از نظر قوانین فیزیک را هم در اختیار داشته باشد خیلی زمان میبرد تا بفهمد اطلاعات الف با ب در ارتباط بوده است یا پ. به عبارتی آنها میگویند ممکن است آنقدر زمان ببرد که دیگر خود آن سیاهچاله نابود شده باشد.
در این صورت است که پیچیدگی مشکل دوچندان میشود. زیرا آنی هرگز نخواهید فهمید که ارتباط بین کدام جفت برقرار بوده است. بدین ترتیب، هر دو روایت میتواند همزمان درست باشد. یعنی باز هم به همان داستان برمیگردیم که واقعیت وابسته به نظارهگر بوده و قوانین فیزیک هم دستنخورده باقی مانده است.
در این حالت، فیزیکدانان چیز جدیدی دارند که در مورد آن تامل کنند. بحث سفر انسان به فضا و سیاهچاله یک طرف و بحث قوانین فیزیک و جنجالهای دانشمندان بر سر آنها هم در طرف دیگر موضوع قرار دارد.
اگر ماهیت حقیقیِ «واقعیت» گوشهای پنهان شده باشد، بهترین جا برای اینکه به دنبال آن بگردیم همین سیاهچالهها هستند. بهترین راه این است که از بیرون به دنبال واقعیت بگردیم؛ حداقل تا زمانی که بفهمیم دیواره آتشین واقعا چیست.
البته یک راه دیگر نیز وجود دارد و آن این است که آنی را به داخل سیاهچاله بفرستیم؛ نوبتی هم که باشد دیگر نوبت اوست.
ویدیو مرتبط :
اتفاقاتی که در زمان محو شدن زمین توسط سیاه چاله می افتد
خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :
وقتی یک سیاهچاله ناپدید میشود چه بلایی سر موادش میافتد؟
به گزارش آنا به نقل از Futurity، سیاهچالهها هم مانند ما یک چرخه زندگی دارند. استیون هاوکینگ، متخصص درجه یک جهان در باب سیاهچالهها، چهل سال پیش اعلام کرد که سیاهچالهها به خاطر ساطع کردن پرتوهای برتابشی (تشعشعات) از خود به آرامی کوچک میشوند و از بین میروند یا به اصطلاح تبخیر میشوند. اما وقتی که یک سیاهچاله هر روز آب میرود و در آخر ناپدید میشود، چه بر سر همه چیزهای که در دوران زندگیاش بلعیده است، میافتد؟
بیشتر محاسبات ریاضی حاکی از آن است که اطلاعات و هر چیز دیگری که داخل سیاهچاله وجود دارد، به سادگی به همراه خود آن ناپدید میشوند، نتیجهگیری که به جای پاسخگویی به سوال مطرح شده، سوالات بیشتری را برانگیخته است.
کریس ادامی، پروفسور فیزیک و ستارهشناسی، در اینباره میگوید: «این موضوع هیچ وقت به حال خودش گذاشته نشد چراکه محاسبات هاوکینگ قادر به ثبت تاثیرات تشعشع، که برتابش یا تشعشع هاوکینگ نامیده میشود، بر خود سیاهچاله نبود. فیزیکدانان گمان میکردند که تشعشع هاوکینگ جرم سیاهچاله را به خارج از آن حمل میکند و بدین ترتیب سیاهچاله به مرور زمان کوچک و کوچکتر میشود اما هیچکس قادر به اثبات این امر از طریق محاسبات ریاضی نیست».
محاسبه تبخیر یک سیاهچاله به نظر غیرممکن میرسد مگر اینکه یک نظریه کامل گرانش کوانتومی پیدا شود که قادر به متحد کردن نظریه نسبیت عام انیشتن با چارچوب نظریه میدان کوانتومی باشد. بررسی اخیر ادامی باعث تغییرات اساسی در این فرضیات میشود.
تئوری هاوکینگ اما با کمی تحریف
ادامی و همکارش، کمیل بردلر از دانشگاه اتاوا، فرضیه جدیدی را بسط دادهاند که به آنها اجازه میدهد تا حیات یک سیاهچاله را در طی زمان دنبال کنند. آنچه این دو کشف کردند بسیار قابل توجه است: هر راز و رمز کوانتومی که پشت افق رویداد، مرز نامرئی یک سیاهچاله، پنهان شده است به آرامی در طول مراحل بعدی تبخیر یک سیاهچاله به بیرون درز میکند.
با توجه به این یافتهها، از یک مشکل عمده فیزیک سیاهچاله جلوگیری میشود. فیزیکدانان به شدت سر این موضوع مشاجره کردهاند؛ این امکان وجود ندارد که تمامی اطلاعات کوانتومی بتوانند داخل یک سیاهچاله، وقتی که سایزش به مقدار ناچیزی کاهش یافته، پنهان بمانند.
مشخص شد که ادامی و بردلر برای نشان دادن این موضوع که سیاهچالهها در حین تبخیر شدن، اطلاعات را نیز برای همیشه از بین نمیبرند؛ مجبور به ایجاد نظریه دشوار «گرانش کوانتومی» نیستند. در واقع آنها به جای آن نظریه پیچیده از نظریه هاوکینگ استفاده کردند اما با اعمال کمی تغییر و تحریف در آن.
ادامی و بردلر برای درک این موضوع که چگونه یک سیاهچاله به طور مستقیم با تشعشع هاوکینگی که تولید میکند، تاثیر متقابل دارد، از یک سری ابزار پیشرفته ریاضی و کامپیوترهایی با عملکرد بالا استفاده کردند تا سیاهچالهها در دراز مدت تکامل یابند؛ تا زمانی که آنها قادر به یافتن اطلاعات کوانتومی خارج از سیاهچالهها شدند.
نشانههایی از منحنیهای پیج
ادامی میگوید: «برای انجام این محاسبه، مجبور بودیم حدس بزنیم که چگونه یک سیاهچاله با میدان تشعشع هاوکینگی که آن را احاطه کرده در تعامل است. این امر به خاطر این است که در حال حاضر هیچ تئوری گرانش کوانتومی وجود ندارد که حاکی از وجود چنین تعاملی باشد. هرچند به نظر میرسد ما حدس درستی در این باره زدهایم چرا که مدل ما معادل تئوری هاوکینگ در حد ثابت سیاهچالههای غیرقابل تغییر است».
بردلر در ادامه اضافه کرد: «در حالی که مدل ما تنها در حد یک مدل است، میتوانیم ثابت کنیم که هرگونه تعامل کوانتومی بین سیاهچالهها و تشعشع هاوکینگ به احتمال زیاد دارای خصوصیات مشابهی مانند مدل ما است».
این نظریه قادر به تولید یکی از ویژگیهایی بود که برای مدت درازی در فیزیک سیاهچالهها جستوجو میشد؛ این ویژگی که به اصطلاح «منحنیهای پیج» خوانده میشود به افتخار فیزیکدان دانشگاه آلبرتا، دان پیچ، نامگذاری شده است. مدل وی پیشبینی میکند منحنیهایی که نشان دهنده اطلاعات کوانتومی هستند ابتدا وارد سیاهچاله شده سپس از آن خارج میشوند. محاسبات ادامی و بردلر اولین در نوع خود است که منحنیهایی را درست مانند آنهایی که پیچ پیشبینی کرده بود، نشان میدهند.
اما هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن باقی مانده است. در اصل، این گروه حدس میزنند باید به دنبال تئوری هنوز کشف نشده اتحاد گرانش کوانتومی باشند. اما در صورت عدم حضور این فرضیه، ممکن است موفقیت تئوری ادامی و بردلر اشاراتی به این نکته داشته باشد که چگونه چنین فرضیهای که حتی روی دست تئوری هاوکینگ هم بلند شده، ساخته و پرداخته میشود.
در عصر جدید رصدخانههای امواج گرانشی که توسط رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری کشف شده است، امکان دارد روزی چنین تئوری هم مورد آزمایش قرار گیرد.
اخبار علمی - آنا