دانسته های ما از سیاهچاله ها هنوز بسیار اندک است، اما اگر به خاطر بررسی های موشکافانه ی استیون هاوکینگ نبود، این هیولاها که حتی نور هم نمی تواند از جاذبه آن ها فرار کند باز هم بیشتر برایمان ناشناخته و مرموز می بودند. همان طور که احتمالا می دانید این کیهان شناس مشهور، که در همین هفته (14 مارس – 23 اسفند) در 76 سالگی درگذشت، به حصول مدارک ریاضی محکم برای پشتیبانی از ایده وجود سیاهچاله ها کمک کرد. وجود چنین اجرامی در تئوری نسبیت عام توسط آلبرت انیشتین در سال 1915 پیش بینی شده بود.
نگاره ای تخیلی از یک سیاهچاله فوق حجیم
هاوکینگ در واقع برخی از گزاره های دشوار ریاضی در رابطه با فرمول های انیشتین برای جاذبه را اثبات کرد، گزاره هایی که نشان می دادند در شرایط کاملا عادی، مکان هایی وجود دارند که فرمول های ذکر شده کارایی ندارند. مکان هایی که ما به آن ها تکینگی می گوییم. و بطور خاص، منطقه درون سیاهچاله یک چنین تکینگی ای است.
– تام بنکس، استاد فیزیک و نجوم دانشگاه راتگرز در نیو برانزویک در نیوجرسی.
این تحقیقات هاوکینگ در باب ماهیت سیاهچاله ها بود که اثبات کرد این ایده ای انقلابی است. در ابتدا، تحقیقات و بررسی های او احتمال داد که یک سیاهچاله هرگز نمی تواند کوچک تر شود و بطور خاص، مساحت سطح «افق رویداد» کروی آن، یعنی محدوده ای که در آن هیچ چیزی نمی تواند از نیروی جاذبه سیاهچاله فرار کند، هرگز نمی تواند کوچک شود. بطور مشابه، براساس قانون دوم ترمودینامیک، «آنتروپی» یا بی نظمی، در یک سیستم بسته هرگز نمی تواند کاهش باید. در اوایل دهه 1970 میلادی، یاکوب بکنشتاین به روشنی این ایده ها را به هم متصل نمود و پیشنهاد کرد که آنتروپی یک سیاهچاله با محدوده ی افق رویداد آن ارتباط دارد.
به گفته ی بنکس، هاوکینگ در ابتدا نسبت به این ایده به دیده تردید می نگریست. در نهایت، آنتروپی و سیاهچاله ها چندان با هم مرتبط به نظر نمی رسند: همان طور که از نامش که نشان از سیاهی دارد پیداست، تصور بر این بود که سیاهچاله ها هیچگونه انرژی ای از خود ساطع نمی کنند و بدون هیچ تابشی، نمی توان آنتروپی ای هم داشت. اما بعدتر هاوکینگ به روش هایی که تاکنون کسی انجام نداده بود محاسبات فراوانی انجام داد تا به نتیجه برسد.
او سپس نشان داد که اگر مکانیک کوانتومی به بازی افزوده شود، می توان نشان داد که سیاهچاله ها بواقع سیاه نیستند. آنها واقعا تابش می کنند.
این پرتوها از «ذرات مجازی» می آیند، که در حیطه عجیب کوانتوم بطور مداوم بوجود می آیند و نابود می شوند.آن ها همین کار را در جفت ماده-پادماده نیز انجام می دهند، یکی از آن ها انرژی مثبت و دیگری انرژی منفی دارند. معمولا، این جفت ها بلادرنگ همدیگر را خنثی و نابود می کنند. اما اگر این جفت شدن ها در مرز «افق رویداد» یک سیاهچاله اتفاق بیافتد، یکی از ذرات، از نظر تئوری ممکن است توسط جاذبه سیاهچاله بلعیده شود، درحالیکه دیگری موشک وار به فضای بیرون پرتاب شود. اگر ذره انرژی منفی بلعیده شود، جرم سیاهچاله به مقدار اندکی کاهش خواهد یافت و در نتیجه مقدار اندکی انرژی آزاد خواهد کرد.
هاوکینگ این ایده را در سال 1974 ساخته و پرداخته کرد. به همین دلیل است که نور سیاهچاله که مبتنی بر این فرضیه است به تابش هاوکینگ یا تابش هاوکینگ- بکنشتاین معروف است. هنوز هیچ کسی چنین تابش هایی را مشاهده نکرده است، اما بیشتر فیزیکدان ها باور دارند که آن ها وجود دارند. بنابراین، آنها فرض را بر این گذاشته اند که همه سیاهچاله ها کم کم آب می روند و بعد از آنکه هیچ ماده ای جهت بلعیدن برایشان باقی نمانده باشد بالاخره نیست می شوند. (این مساله برای سیاهچاله های بزرگ در یک بازه زمانی تقریبا غیرقابل تصور طولانی رخ خواهد داد؛ برخی محاسبات احتمال می دهند که آخرین این هیولاهای فوق حجیم در گوشه کنار کهکشان تا 100^10 سال دیگر یا زمانی مشابه این، زنده خواهند ماند.)
البته نابغه ی بی چون و چرایی چون هاوکینگ هم بی اشتباه نبود و جالب اینکه یکی از اشتباهات قابل توجه او درباره همین سیاهچاله ها بود. این کیهان شناس پیشنهاد کرده بود که اطلاعاتی که هر ذره با خود دارد — بعنوان نمونه اطلاعات مربوط به چرخش و حجم آن ذره — وقتی آن ذره توسط سیاهچاله بلعیده می شود، هنگامی که سیاهچاله نابود شود از بین خواهد رفت.
اکثر فیزیکدان ها با این نظر مخالفت کردند و به گفته بنکس دلایل خوبی هم داشتند:
«این ایده هاوکینگ، به معادله هایی ختم می شود که تناقض زیادی با واقعیات آزمایش شده دارد. ما انواع مشخصی از سیاهچاله های ایده آل سازی شده، داریم، که می توانیم آن ها را در مدل های نظریه ریسمان بسازیم و آن جا کاملا واضح است که هیچ اطلاعاتی از دست نمی رود.»
در عوض، بیشتر فیزیکدان ها بر این عقیده اند که این اطلاعات میبایست قبل از اینکه ناپدید شود از طریق «تابش هاوکینگ» به جهان بیرون بازگردند. به گفته بنکس، هاوکینگ هم در نهایت به همین نتیجه رسید. به گفته بنکس کارهای هاوکینگ برروی موضوع سیاهچاله ها، همچنین فیزیکدان ها را ترغیب کرد تا درباره درکشان از جهان هستی در سطحی کلی تر، تجدید نظر کنند. قبل از آن، فیزیکدان ها تصور می کردند که میزان آنتروپی به حجم سیستم بستگی دارد، بنابراین پیوند آنتروپی-منطقه که توسط هاوکینگ و بکنشتاین پایه گذاری شد سورپرایز بزرگی بود.
از یک جهت، مشاهدات هاوکینگ در شیوه ای که ما طبیعت و دوره زمانی را مدل سازی می کنیم منجر به یک انقلاب بالقوه شد. بخشی از آن هنوز ناشناخته باقی مانده است. در واقع ما تئوری ای نداریم که مورد تایید همه باشد، اما این تقریبا حاصل چالش بزرگی است که کارهای هاوکینگ ایجاد نمود.
هاوکینگ عمیقا الهام بخش افکار و شخصیتی تاثیرگذار، نه فقط برای همکاران فیزیکدان و کیهان شناسش، که برای بسیاری از مردم عادی بود. هاوکینگ به طرز تحسین برانگیزی برای ده ها سال با بیماری اعصاب حرکتی اش مبارزه کرد تا به تحقیقات خود ادامه بدهد ونتایج مطالعات خود را برای مردم عادی در کتاب های جذاب و پرفروشش به ارمغان بیاورد. مبارزه او با بیماری اش شگفتی و تحسین مردم غیرروحانی در سرتاسر جهان را به دنبال داشت.
او واقعا به طرز تحسین برانگیز و فوق العاده ای قوی و همچنین با اراده بود. این یکی از شگفت انگیز ترین و مورد احترام ترین ویژگی های او برای اطرافیانش بود.
.svg){kind=avatar}