انفجارهاي سياهچاله

«شبي از ماه نوامبر 1970 كمي پس از تولد دخترم لوسي (1)، موقعي كه مي خواستم به رختخواب بروم، شروع به تفكر درباره ي سياهچاله كردم. به علت معلوليتي كه دارم، اين كار طول مي كشيد و بنابراين به اندازه ي كافي وقت براي اين انديشه داشتم.»
نتيجه ي اين تفكر، كشف چيزي آن قدر ساده بود كه پس از شنيدن به نظر مي رسد به فكر هركسي مي توانست راه يابد. اما براي هاوكينگ، اين ايده آن قدر جالب بود كه او را تا صبح بيدار نگه داشت. هاوكينگ يادآوري مي كند كه پن روز راجع به آن فكر كرده بود ولي متوجه نتايج آن نشده بود.
ايده اين بود كه يك سياهچاله هيچ گاه نمي تواند كوچكتر شود زيرا سطح يك افق رويداد (شعاع- غيرقابل- بازگشت كه در آنجا سرعت، از سرعت نور فراتر مي رود) هرگز نمي تواند كاهش يابد.
به طور خلاصه يادآوري كنيم كه يك ستاره ي در حال رُمبش، به شعاعي مي رسد كه در آنجا سرعت گريز با سرعت نور برابر است. فوتونهايي كه اين ستاره پس از رسيدن به اين شعاع، گسيل مي كنند، چه مي شوند؟ گراني در اينجا آن قدر شديد است كه امكان گريز به اين فوتونها را نمي دهد، ولي آن قدر شديد نيست كه آنها را به داخل سياهچاله بكشاند. فوتونها در اينجا سرگردان مي مانند. اين شعاع افق رويداد است. پس از آن، ستاره به منقبض شدن ادامه مي دهد، هر فوتون گسيل شده، به داخل ستاره بازگردانيده مي شود.
آنچه هاوكينگ به آن پي برد اين بود كه مسيرهاي پرتوهاي نور كه در افق رويداد سرگردان هستند نمي توانند مسيرهاي پرتوهاي نور باشد كه به يكديگر نزديك مي شوند. مسيرهاي پرتوهاي نور كه به يكديگر نزديك مي شوند، به شدت به هم برخورد مي كنند، به سياهچاله سرازير مي شوند و ديگر سرگردان نيستند. براي اينكه ناحيه ي افق رويداد كوچكتر شود (و سياهچاله كوچكتر شود)، مي بايد مسيرهاي پرتوهاي نور در افق رويداد به يكديگر نزديك شوند. ولي اگر اين طور شود، اين پرتوها به داخل سرازير مي شوند، افق رويداد باز هم درست در همان جا كه بوده است خواهد ماند و كوچكتر نخواهد شد.
يك راه ديگر انديشيدن درباره ي اين موضوع، آن است كه بپذيريم سياهچاله مي تواند بزرگتر شود. اندازه ي سياهچاله به جرم آن بستگي دارد. بنابراين، هر زمان كه چيز جديدي در سياهچاله فرود آيد، جرم آن فزوني مي يابد و بزرگتر مي شود. اگر چيزي از سياهچاله خارج شود كاهش جرم امكان ندارد، يعني سياهچاله نمي تواند كوچكتر شود.
اين كشف هاوكينگ به نام قانون دوم ديناميك سياهچاله شناخته شد: ناحيه ي افق رويداد (مرز سياهچاله) مي تواند ثابت بماند يا بزرگتر شود ولي هيچ گاه نمي تواند كوچكتر شود. اگر دو يا چند سياهچاله به هم برخورد كنند و يك سياهچاله تشكيل دهند، ناحيه ي افق رويداد جديد مساوي، يا بيشتر از جمع افق رويدادهاي قبلي خواهد بود. يك سياهچاله نمي تواند، هر قدر هم برخورد شديدي داشته باشد، كوچكتر شود، از بين برود يا به دو سياهچاله تقسيم شود. كشف هاوكينگ، يادآور يك «قانون دوم» ديگر در فيزيك است: قانون دوم ترموديناميك در مورد آنتروپي.
آنتروپي، مقدار بي نظمي است كه در يك سيستم وجود دارد. مي دانيم كه بي نظمي، هميشه زيادتر مي شود و هيچ گاه كاهش نمي يابد. يك بازي جيك(2)را در نظر بگيريم. در اين بازي قطعه هاي بريده شده ي يك تصوير را طوري كنار هم قرار مي دهند كه آن تصوير بازسازي شود. حال اگر تصوير بازسازي شده را با تكان شديدي به هم بريزيم، تصوير خراب مي شود و قطعات آن به طور نامنظم با هم مخلوط مي شوند. هيچ كس از چنين رويدادي تعجب نمي كند، ولي بسيار شگفت انگيز خواهد بود. اگر تصور كنيم كه اين قطعه هاي درهم ريخته با تكانهاي مجدد، در جاي خود مرتب شوند و شكل اصلي را به وجود آورند. در جهان ما آنتروپي ( بي نظمي) هميشه افزايش مي يابد. قطعه هاي فنجان چاي شكسته شده، هرگز خودشان به صورت فنجان اوليه بازسازي نمي شوند. اطاق درهم ريخته ي شما، هرگز خود به خود نظم اوليه اش را پيدا نمي كند.
اكنون فرض كنيد كه شما قطعات فنجانها را به هم چسبانديد و اطاق خود را مرتب كرديد، و اين چيزها نظم بهتري پيدا كردند. آيا آنتروپي كل جهان كاهش يافته است؟ نه. انرژي فكري و بدني كه شما مصرف كرده ايد، به انرژي غيرقابل استفاده تري تبديل شده است. اين امر نماينده ي آن است كه مقدار بي نظمي در جهان افزايش يافته و اين افزايش از افزايش نظمي كه شما به آن دست يافته ايد، بيشتر است.
آنتروپي، در مورد سياهچاله و افق رويداد نيز كاربرد دارد. هرگاه دو سيستم به يكديگر بپيوندند، آنتروپي سيستمِ به هم پيوسته، مساوي يا بزرگتر از جمع آنتروپي دو سيستم است. يك مثال آشنا، آميختن مولكولهاي گاز در يك جعبه است. مولكولهاي گاز را مانند توپهاي كوچكي تصور كنيد كه پيوسته با هم يا به جدار جعبه، برخورد مي كنند: فرض كنيد كه جعبه با يك جداره به دو قسمت تقسيم شده باشد: نصف جعبه (يك طرف جداره) از مولكولهاي اكسيژن و نصف ديگر از مولكولهاي نيتروژن، پر شده است. اگر جداره را برداريم، مولكولهاي اكسيژن و نيتروژن با هم آميخته مي شوند. به زودي يك مخلوط تقريباً همگن در سراسر دو نيمه ي جعبه وجود خواهد داشت، اما نظم آن از نظمي كه در آن جداره در جاي خود بوده، كمتر است: آنتروپي يا بي نظمي افزايش يافته است (قانون دوم ترموديناميك، هميشه معتبر نيست: احتمال بسيار بسيار كمي، مثلاً يك در ميليونها ميليون وجود دارد كه مولكولهاي اكسيژن به يك سمت و مولكولهاي نيتروژن به سمت ديگر جعبه، بازگردند).
فرض كنيد كه يك جعبه حاوي مولكولهاي مخلوط يا چيز ديگري را كه آنتروپي دارد، به داخل يك سياهچاله ي مناسب پرتاب كنيم. مي توان تصور كرد كه از شر اين مقدار آنتروپي راحت شده ايم و كل مقدار آنتروپي در خارج سياهچاله، از مقدار قبلي كمتر شده است. آيا به اين ترتيب قانون دوم را نقض كرده ايم؟ شايد استدلال كنيم كه كل جهان (در داخل و خارج از سياهچاله ها) هيچ آنتروپي از دست نداده است. ولي واقعيت اين است كه هرچه به سياهچاله اضافه شود، از جهان ما رفته است. آيا رفته است؟

گريز از سياهچاله!

يك دانشجوي فوق ليسانس در دانشگاه پرينستون، به نام جاكوب بكن شتاين(3)به اين نتيجه دست يافت كه با انداختن آنتروپي در يك سياهچاله، نمي توان آن را از بين برد. سياهچاله، قبل از آن نيز آنتروپي داشته و فقط آنتروپي به آن افزوده شده است. بكن شتاين اين طور فكر مي كرد كه سطح افق رويداد يك سياهچاله تنها مانند آنتروپي نيست بلكه خود آنتروپي است. هنگامي كه شما سطح افق رويداد را محاسبه مي كنيد، درواقع آنتروپي سياهچاله را اندازه مي گيريد. هنگامي كه چيزي مثل يك قوطي پر از مولكول را به داخل سياهچاله مي اندازيد، به جرم سياهچاله اضافه مي كنيد، سطح افق رويداد بزرگتر مي شود و آنتروپي سياهچاله نيز افزايش مي يابد.
تمام اين موضوعات، ما را به طرف نكته اي معماگونه مي كشاند. اگر چيزي آنتروپي داشته باشد، دما هم دارد و كُلاً سرد نيست. اگر چيزي دما داشته باشد، مي بايد با تابش انرژي همراه باشد. اگر چيزي انرژي تابش مي كند نمي توانيم بگوييم كه هيچ چيز از آن به بيرون گسيل نمي شود. اين برخلاف انتظاري بود كه از سياهچاله داشتيم: قرار نبود از سياهچاله چيزي بيرون بيايد!
هاوكينگ فكر مي كرد كه بكن شتاين دچار اشتباه شده است. او از سوء استفاده نامبرده در كشف اينكه افق رويداد هيچ گاه كوچكتر نمي شود، ناراحت بود. در 1972، هاوكينگ مقاله اي با همكاري دو فيزيكدان ديگر به نام جيمز باردين(4) و براندون (5) انتشار داد، در آن به اين موضوع اشاره كرد كه با وجود هماننديهايي كه بين ناحيه ي افق رويداد و آنتروپي وجود دارد،‌ سياهچاله قاعدتاً نمي تواند آنتروپي داشته باشد زيرا چيزي نمي تواند از آن گسيل شود. بعداً معلوم شد كه او و همكارانش در اشتباه بوده اند.
در سال 1962 زماني كه هاوكينگ دوره ي فوق ليسانس را شروع كرد، انتخاب مطالعه ي علم كيهان شناسي يا بررسي اجسام بسيار بزرگ را به مكانيك كوانتومي يا علم ذرات بسيار ريز ترجيح داد. اما در سال 1973 تصميم گرفت كه زمينه ي مطالعات خود را تغيير دهد و با ديد مكانيك كوانتومي موضوع سياهچاله را بررسي كند. اين اولين كوشش جدي و موفقيت آميز يكي از دانشمندان قرن بيستم،‌ براي پيوند دو نظريه ي بزرگ اين قرن بود: نسبيت و مكانيك كوانتومي. چنان كه از فصل 2 به خاطر داريم، اين پيوند، بار سنگين و مشكلي در راه نظريه ي همه چيز است.
در سال 1973، هاوكينگ در مسكو با دو نفر از فيزيكدانان روسي به نام ياكو زلدوُويچ(6)و آلكساندر ستاروبينسكي(7)مذاكره كرد. آنها او را قانع كردند كه اصل عدم قطعيت اين معني را دارد كه سياهچاله هاي چرخنده، ذراتي به وجود مي آورند و آنها را به بيرون گسيل مي كنند. هاوكينگ از نحوه ي محاسبه ي آنان درباره ي مقدار گسيل ذرات راضي نبود. او سعي كرد روش رياضي بهتري براي اين موضوع پيدا كند.
هاوكينگ انتظار داشت كه محاسبات او، تابشي را كه فيزيكدانان روسي پيشگويي كرده بودند، تأييد كند. چيزي كه او كشف كرد، موضوع بسيار شگفت انگيزتري بود: « من با شگفتي به اين نتيجه ي ناراحت كننده رسيدم كه حتي سياهچاله هاي غيرچرخنده مي بايستي از خود ذراتي با آهنگ ثابت گسيل دارند».(8) ابتدا فكر كرد كه محاسبات او بايد غلط بوده باشد و ساعات زيادي را به جستجوي اشتباه خود پرداخت. او به خصوص دنبال اين بود كه چرا جاكوب بكن شتاين به اين مضوع پي نبرده بود تا از آن به عنوان استدلالي براي ايده ي افقهاي رويداد و آنتروپي خودش استفاده كند. اما هرچه هاوكينگ راجع به اين موضوعات فكر كرد، بيشتر مجبور به پذيرش آن شد كه محاسبات او نبايد خيلي از واقعيت دور باشد. چيزي كه او را در اين زمينه به يقين واداشت، شباهت دقيق طيف تابش ذرات با طيفي بود كه از يك جسم داغ انتظار مي رفت.
فكر بكن شتاين درست بود: شما نمي توانيد با انداختن ماده ي حامل آنتروپي به سياهچاله، آن را مثل سطل آشغال در نظر بگيريد: آنتروپي را كاهش دهيد و نظم جهان را افزايش دهيد. زماني كه مواد حامل آنتروپي به سياهچاله ريخته مي شوند، مساحت افق رويداد افزايش مي يابد. آنتروپي سياهچاله زيادتر مي شود، پس جمع آنتروپي جهان در داخل و خارج از سياهچاله هيچ كاهش نيافته است.
اما چگونه سياهچاله امكان داشتن دما و گسيل ذرات را دارد در حالي كه هيچ چيز نمي تواند از افق رويداد بگريزد؟ هاوكينگ پاسخ اين سؤال را در مكانيك كوانتومي يافت.
اگر ما فضا را خلأ فرض كنيم، راه درستي نرفته ايم. در فصل 2 ديديم كه فضا يك خلأ كامل نيست. در اينجا مي خواهيم علت آن را بيابيم.
اصل عدم قطعيت به اين معني است كه ما هيچ گاه نمي توانيم با دقت كامل، به طور همزمان، مكان و سرعت يك ذره را بدانيم. معناي آن از اين هم بيشتر است: ما هرگز نمي توانيم كميت يك ميدان (به عنوان مثال: ميدان گرانشي يا ميدان الكترومغناطيسي) و آهنگ تغييرات آن را همزمان، با دقت كامل تعيين كنيم. هر قدر كميت ميدان را با دقت بيشتر بدانيم، دقت ما در دانستن آهنگ تغييرات آن كاهش خواهد يافت و بالعكس، همچون الاكلنگ. در نتيجه، شدت يك ميدان هيچ وقت به صفر نمي رسد. صفر هم از نظر كميت و هم از نظر آهنگ تغييرات ميدان، اندازه گيري بسيار دقيقي خواهد بود كه اصل عدم قطعيت، آن را مجاز نمي داند. نمي توان فضاي خالي داشت، مگر اينكه تمام ميدانها دقيقاً صفر باشند: اگر صفر نباشند، فضاي خالي وجود ندارد.
به جاي فضاي خالي يا خلأ كامل كه اغلب ما تصور مي كنيم در فضا هست، مقدار حداقلي از عدم قطعيت، اندكي ابهام يا نامعلومي به صورتي داريم كه نمي دانيم مقدار ميدان در«فضاي خالي» چيست. اين افت و خيز در مقدار ميدان، اين لرزش اندك به سوي جوانب مثبت و منفي صفر را كه هرگز صفر نمي شود، مي توان به طريق زير تصور كرد:
زوجهايي از ذرات (9)- زوجهاي فوتونها يا گراويتونها- مُدام ظاهر مي شوند. دو ذره به صورت يك جفت درمي آيند و سپس از هم جدا مي شوند. پس از فاصله ي زماني بسيار كوتاه غيرقابل تصوري، آن دو ذره بار ديگر به هم مي رسند، و يكديگر را منهدم مي كنند- حياتي كوتاه ولي پُرماجرا دارند. مكانيك كوانتومي به ما مي گويد كه اين واقعه هميشه و همه جا در فضاي «خلأ» روي مي دهد.
ممكن است كه اينها ذرات «واقعي» كه بتوانيم وجود آنها را با يك آشكارساز ذرات، تشخيص دهيم نباشند، ولي نبايد تصور كرد كه آنها ذرات خيالي هستند. حتي اگر آنها فقط ذراتي «مجازي» باشند، مي دانيم كه وجود دارند زيرا مي توانيم آثار آنها را روي ذرات ديگر تشخيص دهيم.
بعضي از اين زوجها، زوجهاي ذرات ماده يا فرميونها هستند. در اين حالت، يكي از ذرات زوج، پاد ذره(10)ديگري است. «پاد ماده» را كه در بازيهاي خيالي و داستانهاي علمي تخيلي با آن آشنا هستيم، صرفاً تخيلي نيست.
مي دانيم كه مقدار كل انرژي در جهان، هميشه ثابت و بدون تغيير است. انرژي نمي تواند از جايي به طور ناگهاني به جهان وارد شود. چگونه ما مي توانيم اين مسأله ي اين زوج تازه به وجود آمده را با اين اصل سازگار كنيم؟ اين زوجها، با «وام گرفتن» انرژي، به طور بسيار موقتي به وجود آمده اند. آنها به هيچ وجه دايمي نيستند. يكي از ذرات اين زوج انرژي مثبت و ديگري انرژي منفي دارد. تراز انرژي آنها برابر است. به مقدار انرژي كه در جهان وجود دارد، چيزي اضافه نشده است.
استيون هاوكينگ استدلال كرد كه زوج ذره هاي بسياري به طور غيرمنتظره، در افق رويداد يك سياهچاله به وجود مي آيند و از بين مي روند. بنابر تصور او، ابتدا يك زوج از ذرات مجازي ظاهر مي شود. قبل از آنكه اين زوج به يكديگر برسند و يكديگر را منهدم كنند، ذره اي كه انرژي منفي دارد از افق رويداد عبور كرده، وارد سياهچاله مي شود. آيا اين بدان معني است كه ذره ي با انرژي مثبت بايد همتاي بدبخت خود را، با هدف برخورد و منهدم كردن دنبال كند؟ نه. ميدان جاذبه در افق رويداد يك سياهچاله به قدر كافي قوي است كه با ذرات مجازي، حتي با ذرات بدبخت با انرژي منفي كار شگفت انگيزي مي كند: ميدان جاذبه مي تواند آنها را از«مجازي»، به«واقعي» تبديل كند.
اين تبديل، تغيير قابل ملاحظه اي در زوج به وجود مي آورد. آنها ديگر مجبور نيستند با يكديگر برخورد كرده و يكديگر را منهدم كنند. آنها مي توانند هر دو مدت بسيار طولانيتري، جدا از هم وجود داشته باشند. البته ذره با انرژي مثبت نيز مي تواند در سياهچاله بيفتد، ولي مجبور به چنين كاري نيست. او از مشاركت آزاد است، مي تواند بگريزد. براي يك مشاهده كننده از دور، به نظر مي آيد كه از سياهچاله بيرون آمده است. در حقيقت اين ذره، نه از بيرون، ‌بلكه از نزديك سياهچاله مي آيد. در اين ضمن همتاي او انرژي منفي به سياهچاله وارد كرده است(شكل5-1).
تابشي كه به اين ترتيب از سياهچاله گسيل مي شود، تابش هاوكينگ(11)ناميده مي شود. با تابش هاوكينگ، كه دومين كشف مشهور او در زمينه ي سياهچاله ها بود، استيون هاوكينگ نشان داد كه اولين كشف مشهور او، قانون دوم ديناميك سياهچاله (كه مساحت افق رويداد هيچ گاه نمي تواند كاهش يابد)، هميشه استوار نيست. تابش هاوكينگ اين معني را مي دهد كه يك سياهچاله مي تواند كوچك شده و درنهايت كاملاً از بين برود، چيزي كه يك مفهوم واقعاً اساسي است.
چگونه تابش هاوكينگ يك سياهچاله را كوچكتر مي كند؟ سياهچاله، به تدريج كه ذره هاي مجازي را به واقعي تبديل مي كند انرژي از دست مي دهد. اگر هيچ چيز نمي تواند از افق رويداد بگريزد، چه طور ممكن است چنين چيزي روي بدهد؟ چه طور سياهچاله مي تواند چيزي از دست بدهد؟ به اين سؤال مي توان پاسخ زيركانه اي داد: زماني كه ذره اي با انرژي منفي اين انرژي منفي را با خود به سياهچاله مي برد، انرژي سياهچاله را كمتر مي كند. معني منفي «منها» است كه مترادف كمتر است.
بدينسان، تابش هاوكينگ از سياهچاله انرژي مي ربايد. انرژي كمتر، كاهش جرم را به دنبال دارد. معادله ي اينشتين E=mc2 را به خاطر بياوريم. در اين رابطه، E انرژي، m جرم و c سرعت نور است. هنگامي كه انرژي (در يك سوي اين رابطه) كاهش مي يابد (كه در مورد سياهچاله ها اين طور است)، يكي از كميتهاي طرف ديگر بايد كمتر شود. چون سرعت نور ثابت است، جرم بايد كاهش پيدا كند. بنابراين موقعي كه ما مي گوييم انرژي از سياهچاله ربوده شده است، مثل اين است كه جرم از آن ربوده شده است.
به خاطر داشته باشيم و به ياد آوريم كه نيوتن درباره ي گراني چه چيزي به ما آموخت: هر تغيير در جرم جسم، مقدار كشش گرانشي آن را كه بر جسم ديگر اعمال مي كند، تغيير مي دهد. اگر جرم زمين كمتر شود (جرمش كمتر شود نه آنكه كوچكتر شود) كشش گرانشي آن در مدار حركت ماه كاهش مي يابد. اگر سياهچاله جرم از دست بدهد، كشش گرانشي آن در جايي كه افق رويداد (شعاع بدون بازگشت) وجود دارد، كاهش مي يابد. سرعت گريز در اين شعاع كمتر از سرعت نور مي شود. در اين حال شعاع افق رويداد كوچكتر از شعاعي مي شود كه در آن سرعت گريز برابر با سرعت نور بوده است. در نتيجه افق رويداد منقبض شده است. اين، تنها راه توجيه كوچكتر شدن سياهچاله است.
اگر تابش هاوكينگ از يك سياهچاله ي بزرگ را كه در نتيجه ي رُمبش يك ستاره به وجود آمده است اندازه گيري كنيم، نااميد خواهيم شد. دماي سطح سياهچاله اي به اين بزرگي، كمتر از يك ميليونيم درجه بالاتر از صفر مطلق خواهد بود. هر قدر سياهچاله بزرگتر باشد، دماي آن كمتر است. استيون هاوكينگ مي گويد، «سياهچاله اي با جرم ده برابر خورشيد، ممكن است چند هزار فوتون در ثانيه گسيل دارد، ولي اين فوتونها طول موجي به اندازه ي سياهچاله خواهند داشت و انرژي آنها آن قدر كم خواهد بود كه آشكارسازي آنها ممكن نيست» (12). مطلب را مي توان اين طور بيان كرد: هر قدر جرم زيادتر باشد، سطح افق رويداد بزرگتر، هرچه سطح افق رويداد بزرگتر باشد، آنتروپي بيشتر است. هرچه آنتروپي بيشتر باشد دماي سطح و آهنگ گسيل كمتر است.
با اين حال، هاوكينگ خيلي زود، در سال 1971 نظر داد كه نوع ديگري از سياهچاله وجود دارد: سياهچاله هاي خيلي ريز كه جالبترين آنها به اندازه ي هسته ي اتم است. اين سياهچاله ها به طور قطع منفجر مي شوند و تابش مي كنند. به ياد داشته باشيم كه هر قدر سياهچاله كوچكتر باشد، دماي سطح آن بيشتر است. هاوكينگ در مورد اين سياهچاله هاي بسيار ريز مي گويد: « اين سياهچاله ها را به زحمت مي توان سياه ناميد: آنها در حقيقت داغ سفيدند.» (13)
سياهچاله هاي آغازين كه هاوكينگ آنها را Primordial Black Holes مي نامد، از رُمبش ستارگان پديد نمي آيند. آنها بقاياي جهان نخستين اند. ما اگر مي توانستيم، ماده را به اندازه ي كافي بفشريم ممكن بود يكي از آنها را درست كنيم ولي توانايي آن را نداريم. اما در جهان بسيار نخستين، فشار آن قدر زياد بوده كه امكان آن وجود داشته است. بعضي از مواقع تنها مقدار كمي ماده فشرده شده است. در هر حال، اكنون يك سياهچاله بدوي، نسبت به زمان آغاز پيدايش آن بسيار كوچكتر است، زيرا در طول زمان طولاني مقداري از جرم خود را از دست داده است.
تابش هاوكينگ، براي سياهچاله هاي بدوي پيامدهاي حاد و بنيادي دارد. به تدريج كه جرم كمتر و سياهچاله كوچكتر مي شود، دما و آهنگ گسيل ذرات در افق رويداد زيادتر مي شود. سياهچاله خيلي سريعتر، جرم از دست مي دهد. هر قدر جرم كاهش مي يابد، دما زيادتر مي شود- يك دور تسلسل!
هيچ كس نمي داند كه عاقبت آن چيست؟ هاوكينگ حدس مي زند كه سياهچاله ي كوچك، در يك حركت واپسين و انفجارگونه ي عظيم، ذرات گسيل داشته و ناپديد مي شود. قدرت اين شبه انفجار، معادل ميليونها بمب هيدروژني است. آيا يك سياهچاله ي بزرگ هيچ گاه منفجر خواهد شد؟ قبل از اينكه به اين مرحله برسيم، جهان مدتها پيش به پايان رسيده است. فكر اينكه يك سياهچاله مي تواند كوچكتر شده و درنهايت منفجر شود، چنان در جهت مخالف نظريات كساني بود كه در 1973 در زمينه ي سياهچاله تحقيق مي كردند، كه هاوكينگ درباره ي كشف خود، سخت دچار ترديد شد. هفته ها او اين فكر را پنهان نگه داشت و محاسبات آن را در فكر خود مرور كرد. اگر براي او باور كردن اين واقعيت سخت بود، پيشگويي عكس العملي كه دنياي دانش مي توانست در اين زمينه داشته باشد، ترسناك به نظر مي آمد. هيچ دانشمندي، از چشم انداز مسخره شدن خوشش نمي آيد. از طرف ديگر، هاوكينگ مي دانست كه اگر انديشه ي او درست باشد، انقلابي در علم اختر فيزيك به راه خواهد انداخت.
هاوكينگ ابتدا اين فكر را با همكاران نزديكش مطرح كرد. پذيرش آن متفاوت بود. يك فيزيكدان كمبريج، نزد دنيس سياما كه هاوكينگ رساله ي دكتراي خود را زير نظر او انجام داده بود، رفت و با حالت شگفت زده به او گفت: «شنيديد؟ استيون همه چيز را تغيير داد». سياما، با پشتيباني از هاوكينگ نيروي تازه اي به او بخشيد و توصيه كرد كه هرچه زودتر، اكتشافات خود را منتشر كند.
در اوايل 1974، هاوكينگ پذيرفت كه كشف عجيب و غريب خود را به صورت مقاله اي، در آزمايشگاه رترفورد- آپلتون (14) در جنوب آكسفورد ارائه دهد. هنگامي كه به آنجا سفر مي كرد، هنوز واهمه داشت و براي اينكه ادعاي او زياد گستاخانه نباشد، يك علامت سؤال در جلوي عنوان مقاله «آيا سياهچاله منفجر مي شود؟» قرارداد.
اين كنفرانس كوتاه كه با نشان دادن اسلايدهايي از معادلات همراه بود با سكوت محترمانه ولي ناراحت كننده و چند پرسش روبه رو شد. استدلالهاي هاوكينگ، براي خيلي از شنوندگان كه در زمينه هاي ديگر تخصص داشتند، مشكل و نامفهوم بود. اما براي همه آشكار بود كه او چيزي را پيشنهاد مي كند كه با نظريه ي پذيرفته شده، كاملاً در تضاد است. آنهايي كه حرفهاي او را فهميدند، در برابر ديدگاههاي غيرمنتظره قرار گرفتند و آمادگي بحث و مجادله با او را نداشتند. چراغها به طور ناگهاني خاموش شد. گرداننده ي كنفرانس، يكي از استادان برجسته ي دانشگاه لندن، بلند شد و اعلام كرد: «استيون، معذرت مي خواهم ولي اين حرفها مهمل محض است».
هاوكينگ، اين «مهملات» را ماه بعد در مجله ي علمي معتبر انگلستان نيچر (15) منتشر كرد و ظرف چند روز همه ي فيزيكدانان جهان درباره ي آن به بحث پرداختند. تعداد كمي از آنها، اين نظريه را مهمترين كشف فيزيك نظري در سالهاي اخير دانستند. سياما، اين مقاله را «يكي از زيباترين مقاله ها در تاريخ فيزيك» ناميد. ديدگاهها روشنتر شد. هاوكينگ از واكنشهاي ذرات مجازي براي تشريح چيزي كه از نظريه ي نسبيت برمي خواست، يعني سياهچاله ها، استفاده كرده بود. او، گامي در راستاي پيوند نظريه هاي نسبيت و مكانيك كوانتومي برمي داشت.

1974-1970

چهار سال پس از آنكه هاوكينگها خانه ي خود را در ليتل سنت ماري لين(16)خريده و تعمير كرده بودند، استيون هاوكينگ، ديگر قادر به بالا رفتن و پايين آمدن از پله ها نبود. خوشبختانه او يك فيزيكدان مهم شده بود و كالج كايوس بيش از سابق، در زمينه ي مسكن به آنها كمك مي كرد. كالج، به هاوكينگها يك آپارتمان وسيع در طبقه ي همكف يك ساختمان آجري، متعلق به كالج در وست رود(17)پيشنهاد كردند كه از درِ عقب كينگز كالج چندان دور نبود. اين آپارتمان، سقفهاي بلند و پنجره هاي بزرگ داشت و براي اينكه براي رفت و آمد با صندلي چرخدار مناسب باشد به تغييرات محدودي نياز داشت. خانه، به استثناي يك محوطه ي پاركينگ سنگفرش شده در قسمت جلو، در ميان باغهايي واقع شده بود كه توسط باغبانهاي كالج نگهداري مي شد. براي فرزندان هاوكينگ، اين خانه، براي گذرانيدن دوران كودكي بسيار مناسب بود.
راه بين خانه و انستيتو در ده دقيقه طي مي شد. اين پياده روي پهن از عقب خانه، از چمنزارها، راههاي پر از درخت، باغهايي در كنار رود كَم(18)رد مي شد، از ميان رودخانه مي گذشت و به مركز تاريخي شهر كمبريج منتهي مي شد. در اوايل 1970، استيون هاوكينگ اين راه را با صندلي چرخدار مي پيمود. او در مبارزه براي ايستادن روي پاهاي خود، شكست خورده بود. دوستان او با تأثر مي نگريستند ولي هاوكينگ از نظر طبع شوخ و اراده ي راسخ، چيزي كم نداشت.
استيون و جين سعي مي كردند كه بيماري او را در پنهاني زندگيهاي خودشان جاي دهند و نگذارند كه زندگي آنها را تحت تأثير قرار دهد. عادت كرده بودند كه به آينده نگاه نكنند. در انظار مردم دنيا، آنها به قدري در اين زمينه موفق بودند كه شنيدن صحبتهاي جين درباره ي مشكلات وحشتناكي كه گاهي اوقات با آن رو به رو بودند، آنها را شگفت زده كرده بود. جين درباره ي راه پر از افتخارات شوهرش مي گويد: «نمي توانم بگويم كه اين موفقيت عظيم ارزش آن را داشت كه آن بدبختيها را تحمل كنيم. فكر نمي كنم كه بتوانم نوسانات پاندولي را كه يك طرف آن اعماق سياهچاله و در طرف ديگر اوج جوايز پر از زرق و برق قرار داشت، آشتي دهم»(19). از مطالعه ي نوشته هاي استيون هاوكينگ در اين مورد، نمي توان پي برد كه او از اين اعماق آگاه بوده است. مي توان تصور كرد كه براي او صحبت كردن بدون مقدمه در اين زمينه، يعني حداكثر كاري كه مي توانست بكند، اقرار به شكست و باخت بود كه به عزم راسخ او براي ناديده گرفتن مشكلاتش لطمه مي زد.
جين هاوكينگ، سخت مي كوشيد تا نيازهاي خانواده ي رو به گسترش و شوهر روي صندلي چرخدار خود را برآورده كند. او تمام وقت و انرژي خود را به تشويق او و اينكه با وجود بدتر شدن بيماريش بتواند به يك زندگي عادي ادامه دهد، وقف مي كرد. سعي مي كرد كه شوهرش بتواند به كار خود ادامه دهد و در عين حال روبرت و لوسي زندگي دوران كودكي خود را به طور عادي بگذرانند. تا 1974، او امور خانواده را تنها اداره مي كرد:‌ پرستاري از شوهر، نگهداري از بچه ها و خانه داري بدون كمك از خارج.
در اواخر سالهاي دهه ي 80، جين هاوكينگ هنگامي كه از آن دوران صحبت مي كرد، توانايي خود را براي رويارويي با اين مسائل، طي سالهاي زياد، مديون ايمان به خدا مي دانست. او مي گفت: « بدون اين ايمان، من قادر به تحمل اين وضع نبودم. پيش از همه، قادر نبودم كه با استيون ازدواج كنم زيرا خوش بيني آن را كه در اين راه موفق شوم و به زندگي ادامه دهم، نداشتم».
شوهرش، نسبت به ايماني كه به اين طرز باشكوه روحيه ي جين را تقويت مي كرد، با او هم فكر نبود. اگر در رويارويي هاوكينگ با معلوليت و خطر مرگ زودرس او، جنبه هاي مذهبي يا فلسفي دخالت داشته است، او هيچ گاه در انظار عمومي از آن صحبت نكرده است. با وجود اين، از كتاب تاريخچه ي زمان اين طور برمي آيد كه خدا هيچ وقت از افكار او دور نبوده است. او به يك مصاحبه كننده گفت: «‌مشكل است بتوانيم از آغاز جهان بدون اشاره به مفهوم خدا بحث كنيم. كار من درباره ي آغاز جهان در خط مرزي بين علم و مذهب قرار دارد، ولي من سعي مي كنم كه در طرف علمي اين مرز باشم. كاملاً امكان دارد كه خدا به راههايي عمل كند كه با قوانين علمي توصيف پذير نباشد. اما در اين مورد هركس مي بايد بنابر اعتقاد شخصي خود پيش برود»(20). در پاسخ به سؤال در مورد اينكه آيا او فكر مي كند علم او با مذهب در رقابت است مي گويد، «اگر اين نگرش درست بود، نيوتن [كه مرد بسيار مذهبي بود] نمي توانست قانون گرانش را كشف كند.»(21)
هاوكينگ، منكر وجود خدا نيست ولي ترجيح مي دهد كه «از كلمه ي خدا به عنوان تجسمي از قوانين فيزيك استفاده كند.» «ما مخلوقات آن قدر ناچيزي بر سياره اي كوچك، از ستاره اي بسيار متوسط، در حوالي صدها هزار ميليون كهكشان هستيم. بنابراين مشكل است بتوان به خدايي عقيده داشت كه ما براي او اهميت داشته باشيم و يا حتي به وجود ما توجه داشته باشد»(22). اينشتين با هاوكينگ در اين زمينه همگرايي داشت. اشخاص ديگر احتمالاً با جين هاوكينگ موافق بودند و اين انديشه را ديد نسبتاً محدودي از مفهوم خدا مي دانستند. آنها باور اين نكته را نيز مشكل مي دانستند كه همه ي اشخاص عقل گرا و باهوش (از جمله دانشمنداني كه در ميان آنها هستند) كه خدايي شخصي را تجربه كرده اند، به نوعي فريب خورده باشند. آنها با نقل گفته ي معروفي از هاوكينگ كه «اگر او[خدايي] نيست، پس واقعاً بيگانه اي در كار است!» تعبير مي كردند كه چه طور مي توانيم،‌به راستي، ‌آن را توضيح دهيم؟ پاسخ هرچه باشد، اين اختلاف فاحش در نگرش را نمي شد جالبتر از آنچه در ديدگاههاي جين و استيون هاوكينگ وجود دارد، نشان داد.
جين به ياد مي آورد كه «براي من اظهارنظر استيون مبني بر اينكه او به رابطه ي شخصي با خدا اعتقاد ندارد، بسيار آزاردهنده بود». او در مصاحبه اي در سال 1988 گفت «استيون در قلمروهايي كندوكاو مي كند كه براي افكار عمومي اهميت دارد و به طريقي است كه مي تواند آثار ناراحت كننده اي بر مردم داشته باشد»(23). «يكي از جنبه هاي فكر او كه همواره مرا بيشتر آزار مي دهد و كنار آمدن با آن براي من دشوار است، اين احساس بود كه چون همه چيز با عقل و فرمول رياضي بيان مي شود، بايد اين چيزها حقيقت باشد»(24). به نظر جين در افكار استيون جايي براي امكان اين موضوع وجود ندارد كه حقيقتي كه از بطن رياضيات او آشكار مي شود، ممكن است تمام حقيقت نباشد. يك سال بعد، جين طرز تفكر خود را تا اندازه اي تغيير داد: « به تدريج كه سن انسان بالا مي رود، آسانتر مي توان به ديد وسيعتري دست يافت. من فكر مي كنم كه ديدگاه استيون به علت حال و شرايط او با ديدگاه هر شخص ديگر تفاوت دارد... او نابغه اي است كه تقريباً به طور كامل فلج شده است.. هيچ كس نمي تواند بداند كه نظر او درباره ي خدا و رابطه اش با خدا چگونه است».

پي نوشت ها :

1.Lucy
2.Jigsaw puzzle
3.Jacob Bekenstein
4.James Bardeen
5.Brandon Carter
6.Yakov Zel`dovich
7.Alexander Starbinskii
8.Stephen W. Hawking, A Brief History of Time
9.Pairs of particles
10.Antiparticle
11.Hawking Radiation
12.Stephen Hawking: Personal interview, Cambridge, England
13.Hawking, Brief History of Time
14.Rutherford-Appleton
15.Nature
16.Little Saint Mary`s lane
17.West Road
18.Cam
19.Ellen Walton,"Brief History of Hard Times",The Guardian,1989.
20.ABC "20/20"broadcast,1989
21."Michael Harwood,"The Universe and Dr.Hawking
22.Master of the Universe:"S. Hawking", BBC Broadcast
23."?Bryan Appleyard,"Master of the Universe"Will Stephen Hawking Live to Find the Secret
24.همان جا.

منبع مقاله :
فرگوسن، كيتي(1379)، داستان زندگي و پژوهشهاي استيون هاوكينگ، رضا خزانه، ترجمه دکتر رضا خزانه، تهران: انتشارات فاطمي، چاپ ششم