سقوط در یک سیاه‌چاله چه احساسی دارد؟

برای پاسخ به این سوال، نظرات یکی از محققین طرح سیاه‌چاله در دانشگاه هاروارد به نام «پیتر گالیسون» را مرور کردیم: «خوب، در هنگام سقوط در سیاه‌چاله، باید از افق رویداد عبور کرد. در لحظه عبور از افق رویداد، هیچ احساس خاصی نخواهیم داشت. هیچ اتفاق چشمگیری در این مرحله برایمان نمی‌افتد. اما داستان از همین جا به بعد شروع می‎‌شود. زیرا نیروی سیاه‌چاله ما را ناگزیر به سمت مرکز می‌کشد. راه برگشتی وجود ندارد و هرگز نمی‌توان در برابر این نیروی کششی مقاومت کرد.»

فیزیکدانان این رخداد را اسپاگتی شدن (Spaghettification) می‌نامند. زیرا با فرض اینکه شما با پا وارد سیاه‌چاله می‌شوید، ابتدا پاهای شما همانند رشته‌های اسپاگتی به هم تنیده شده و به سمت قسمت مرکزی بدن شما متمایل می‌شوند. همچنین پهلوها و بدن شما نیز له شده تا به یک رشته باریک تبدیل شوید. این روند باعث کشیده شدن شما در راستای طولی و فشرده شدن در راستای عرضی می‌شود.

وحشتناک به نظر می‌رسد. به خصوص اگر گالیسون در انتهای صحبت‌های خود اضافه کند: «در بلند مدت، دیگر خبری از زنده بودن نیست!» او در مورد مستندی با نام «سیاه‌چاله‌ها: تمام آنچه که می‌دانیم» توضیحاتی دارد. ساخت این مستند به مدت 4 سال طول کشیده و اول ژوئن سال 2021 روانه بازار می‌شود. در این مستند، تلاش شده تا مرموزترین جرم جهان، یعنی سیاه‌چاله را تا حد ممکن درک کرد و توضیح داد. یکی از نکات جالب توجه، پرواز بر فراز دیواره سیاه‌چاله به صورتی غیرقابل تشخیص است که «استیون هاوکینگ» سعی داشت به طریقی آن را عملی کند.

در ابتدای مستند، صدای استیون هاوکینگ که به کمک کامپیوتر از حالت گفتاری به شنیداری تبدیل شده، پخش می‌شود: «سیاه‌چاله از هر آنچه در طول این مستند به تصویر کشیده می‌شود، عجیب‌تر است. منطقه‌ای از فضا با چنان جاذبه قوی که هیچ‌ چیز نمی‌تواند از آن فرار کند. وقتی از لبه آن عبور کنید، هرگز راه برگشتی وجود ندارد.»

سیاه‌چاله‌‌هایی با ابعاد حدودی یک شهر، زمانی شکل می‌گیرند که سوخت برخی از ستاره‌ها تمام شده و تحت نیروی جاذبه خود سوخته و سپس فرو می‌پاشند. سیاه‌چاله‌های بزرگتر با جرمی در حدود میلیون‌ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید، در مرکز کهکشان‌ها از جمله کهکشان راه شیری نیز یافت می‌شوند. با توجه به اینکه 100 میلیارد کهکشان فقط در جهان مشاهده شده وجود دارد، می‌توان تقریب زد که در حدود 100 میلیارد سیاه‌چاله ابَرپرجرم نیز در عالم ما وجود دارد.

این اجرام منبعی مرموز و جذاب برای فیزیکدانان و ریاضیدانان و همچنین منبعی برای الهام فیلسوف‌ها و هنرمندان هستند. اما از آنجا که تلویزیون رسانه بصری نامحدود و سیری ناپذیری است، گالیسون استاد فیزیک و تاریخ علم بیان کرد: «وظیفه‌ای غیرقابل انکار و سنگین در ساخت این مستند و توصیف سیاه‌چاله‌ها بر دوش ما بود تا آنچه را امروزه مشتاق به شناخت هرچه بیشتر آن هستیم، به خوبی به تصویر بکشیم.»

وی ادامه داد: «من به شخصه علاقه وافری به درک و فهم اجرام و موضوعاتی دارم که با تقریب خوبی می‌توان گفت نامرئی هستند. سیاه‌چاله‌ها سخت‌ترین اجرام برای رصد در جهان هستند زیرا هیچ نوری از خود ساطع نمی‌کنند. آنچه اکنون در حال بررسی آن هستیم، در حدود 55 میلیون سال نوری با ما فاصله دارد. به عبارت دیگر اثر آن در آسمان به مانند این است که بخواهید نوشته‌های روی یک سکه که در لندن روی زمین افتاده است را از نیویورک بخوانید!»

اما اولین خبر خوب این است که سیاه‌چاله‌ها گاز و مواد از خود ترشح می‌کنند. این مواد شروع به چرخش در اطراف سیاه‌چاله می‌کنند و تا دمای 10 میلیارد درجه گرم شده و می‌درخشند. پس آنچه ما می‌بینیم نوعی سایه سیاه‌چاله است. با مشاهده سایه سیاه‌چاله که حلقه‌ای درخشان است، می‌توان بسیاری از خصوصیات این جرم شگفت‌انگیز را حدس زد. به عبارت دیگر ما در تلاشیم تا با استفاده از ویژگی‌های مشاهده شده در اطراف سیاه‌چاله، ویژگی‌های اصلی هر سیاه‌چاله را بدست آوریم.

سیاه‌چاله قرار گرفته در مرکز کهکشان «مسیه 87» به قدری از ما دور است که در حالت ایده‌آل برای مشاهده آن نیاز به یک تلسکوپ با ابعاد حدودی کره زمین داریم. از آنجا که نمی‌توان چنین تلسکوپی ساخت، پس به سراغ تلسکوپی با نام افق رویداد می‌رویم. این تلسکوپ در حقیقت مجموعه‌ای از هشت رصدخانه رادیویی در شش کوه از چهار قاره جهان است که همانند آینه‌ رفتار می‌کنند.

با استفاده از این مجموعه تلکسوپ‌ها، اولین تصویر از یک سیاه‌چاله در حدود دو سال پیش بدست آمد که به سرعت روی صفحه اول تمام روزنامه‌ها در دنیا چاپ شد. این تصویر اکنون در ابعاد بزرگ در موزه هنرهای مدرن در نیویورک نگهداری می‌شود.

گایسون که خود یکی از اعضای تیم تلسکوپ افق رویداد بوده، در این باره گفت: «تصویر منتشر شده از سیاه‌چاله هیجان خاصی برای دانشمندان و مردم به همراه داشت. هرچند که به کمک معادلات می‌دانستیم که سیاهچاله‌ها وجود دارند، اما تصویر آن احساس متفاوتی برای همگی ما ایجاد کرد. سالها بود که شبیه‌سازی‌هایی در این زمینه مشاهده می‌کردیم و تلاش داشتیم تا با استفاده از فلسفه به برخی سوالات نیز پاسخ دهیم. اما دیدن تصویر یک سیاهچاله واقعی، بسیار هیجان‌انگیز است!»

یکی از محققان  هاروارد می‌گفت که پس از دیدن تصویر سیاه‌چاله، احساسی از هیجان و ترس داشت. شخصی دیگر عقیده داشت که تصویر مشاهده شده بسیار فریبنده‌تر از آن چیزی است که هرکسی تصور می‌کرد.

مستند گایسون علاوه بر تمام این مطالب، با پیروی از نظرات گروهی از فیزیکدانان نظری از جمله «ساشا هاکو»، «مالکوم پری»،  «اندرو استرامینجر» و هاوکینگ، به بررسی پارادوکس اطلاعات می‌پردازد. استرامینجر شرح می‌دهد که چگونه 24 ساعت شبانه روز، هفت روز هفته و حتی در هنگام مسواک و خواب نیز به این پارادوکس فکر می‌کند.

این پارادوکس یکی از جالب‌ترین و بهترین سوالات مطرح شده در علم فیزیک است که مدت‌هاست بی‌پاسخ مانده است. همانند یک نسخه قدیمی از «مارک رافلو» در فیلم انتقام‌جویان. پس بی‌دلیل نیست که بخواهم تمام زندگی خود را وقف فهمیدن این پارادوکس کنم.

پارادوکس اطلاعات چیست؟ شرح این پارادوکس به سال 1974 برمی‌گردد. در آن زمان تصور می‌شد سیاه‌چاله فقط دو خاصیت دارد: میزان بزرگی و میزان چرخش آن. هیچ‌کس در آن زمان نظری در مورد نحوه شکل‌گیری سیاه‌چاله نداشت.

آنچه هاوکینگ فهمید این بود که دانسته‌های دانشمندان هم‌دوره‌اش صحیح نیست. آن‌ها در آن زمان باور داشتند که اگر از وضعیت یک سیستم در لحظه مشخص اطلاع داشته باشند، می‌توانند گذشته آن را نیز درک کنند. همچنین با داشتن شرح حال آن در زمان، می‌توانند آینده را نیز پیش‌بینی کنند.

اما نکته اینجاست که سیاه‌چاله‌ها از این قانون پیروی نمی‌کنند. شما نمی‌توانید تشخیص دهید که سیاه‌چاله‌ها از ستارگان ساخته شده‌اند یا از پیانو یا از زرافه! در مورد چگونگی شکل‌گیری آن‌ها نمی‌توان هیچ صحبتی کرد. بنابراین نمی‌توان حتی گذشته آن‌ها را تعیین کرد زیرا سیاه‌چاله‌ها از این قانون قدیمی اطاعت نمی‌کنند.

این موضوع فیزیکدانان را واقعا آزار می‌دهد. فیزیکدانان دوست دارند همانند روش‌های قدیمی به مجموعه توپ‌های بیلیارد نگاه کنند و با بررسی میزان نیروی وارد شده، سرعت و جهت حرکت توپ‌ها را تعیین کنند. آن‌ها به این طریق به راحتی می‌توانند محل قبلی و بعدی قرارگیری توپ‌ها را مشخص کنند.

از آنجایی که سیاه‌چاله‌ها را نمی‌توان به کمک این قوانین شناخت، پس پارادوکس اطلاعات اشاره به این امر دارد که ما اطلاعات نحوه شکل‌گیری آن‌ها را از دست داده‌ایم و بدین ترتیب به نظر می‌رسد که حداقل از زمان نیوتن، هدف چند صد ساله فیزیک نقض شده است. اگر قوانین نیوتن در این باره درست بود، می‌توانستیم گذشته و آینده سیاه‌چاله را تعیین کنیم.

در این مستند نشان داده شده که هاوکینگ و همکارانش در تلاش برای فهم پارادوکس هستند. همچنین نشان داده شده که محیط اطراف سیاه‌چاله ظرفیت کافی برای ذخیره اطلاعات را دارد، پس نباید نگران از دست رفتن این اطلاعات باشیم. گالیسون در این مستند توانسته تا زندگی 76 ساله ارزشمند هاوکینگ را به خوبی به تصویر بکشد.

گالیسون می‌گوید: «هدف من از این مستند نشان دادن حقیقت مطالعات هاوکینگ است. در این مطالعات نشان داده شده که علم جنبه‌های مختلفی دارد، جنبه‌هایی که می‌تواند برای مردم بسیار جالب باشد.»

احترام و علاقه گالیسون به هاوکینگ روزبه‌روز بیشتر می‌شود. او با اشتیاقی خاص از هاوکینگ صحبت می‌کند: «او همیشه زندگی را دوست داشته و نسبت به عالم حساس و کنجکاو بوده است. وقتی در کمبریج به مراسمی دعوت می‌شد، حتما در آن مهمانی شرکت می‌کرد. از بوستون دیدن می‌کرد، به مهمانی شام می‌رفت و از زندگی لذت می‌برد. او می‌خواست با قایق به سفر برود و از زندگی لذت ببرد. این بسیار عالی است و من همیشه او را تحسین می‌کنم.

من پیش از آنکه وارد دنیای فیزیک شوم، او را می‌شناختم و آنچه انجام می‌داد را تحسین می‌کردم. یکبار از او در مورد تاریخ سیاه‌چاله‌ها سوال کردم و گفت: «جی رابرت» سیاه‌چاله‌ها را کشف کرده. آن‌ها مثل بمب‌ می‌مانند. با اینکه صحبت کردن برای وی سخت بود، اما همیشه تلاش می‌کرد تا در عین کوتاهی کلام، شوخ‌طبع و لطیف باشد و همچنین از هر صحبت اضافه‌ای پرهیز کند.»

او ‌می‌‌گوید: «خواستم نشان دهم که چقدر همکاری‌های اساسی و حیاتی می‌توانند مثمرثمر باشند. این همکاری‌هایی که از لحاظ تئوری کوچک هستند، می‌توانند به همکاری‌های بزرگ میان انسان‌ها و در نتیجه نتایج بزرگ‌تر ختم شوند. انسان‌ها مکمل یکدیگر هستند و هنگامی که در کنار هم پیش می‌روند، اکتشافات خارق‌العاده‌ای صورت می‌گیرد.»