سیاه چاله ها دلایلی هستند که ما گمان میکنیم زمان برای همه مشاهده کننده ها افزایش نمیابد بحث در مورد سیاه چاله ها در سال 1783 اغاز شد یکی از استادات کمبریج با نام جان میچل چنین بحثی را مطرح کرد که اگر گویی را به فضا پرتاب کنیم انتظار داریم بر اثر گرانش به زمین برگردد اما اگر سرعت اولیه گلوله از سرعت بحرانی بیشتر باشد ان را سرعت گریز نامند و گرانش نمیتواند ان ذره یا گلوله را متوقف کند . سرعت گریز از زمین برابر 11 کیلومتر بر ثانیه و برای خورشید 618 کیلومتر بر ثانیه .

هر دو سرعت در مقایسه با سرعت نور که 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است ناچیزند . پس نور بدون مشکلی میتونه از احرامی مثل زمین و خورشید گذر کند -  میچل استدلال کرد ستاره هایی میتوانند باشند و عظیم تر از خورشیددند که سرعت گریز از انها از سرعت نور هم بیشتر است  . نظریه میچل بر پایه فیزیک نیوتونی و زمان مطلق بود . و توانایی امروزی ما را برای پیش بینی اینده نداشت .

به ادامه مطلب بروید 
 


در سال 1916 اندکی پس از ارائه نظریه نسبیت عام توسط انیشتین و انقلابی جدید در فیزیک نوین کسی به نام " چارلز شوارتزشلید" راه حل معادله نسبیت عام برای نمیشا سیاه چاله ها یافت یافته وی تا سالها درک نشد خود انیشتین نیز هرگز به وجود سیاه چاله ها باور نداشت . نام " سیاه چاله " اولین بار توسط فیزیک دانی امریکایی به نام ( جان ارچیبالد ویلر ) مطرح شد . کشف "کوازارها " در سال 1963 باعث شد تلاش تجربی بیشتری نسبت به سیاه چاله ها شکل بگیرد .

ستاره های بسیار عظیم بسیار سریعتر از خورشید هیدروژن خود را میسوزانند و به هلیوم تبدیل میکنند و طوری که در مدت زمان کوتاهی معادل چند صد میلیون سال هیدروژن از دست میدهند . انها میتوانند هلیوم را سوزانده و به عناصر سنگین تر مثل کربن اکسیژن و..تبدیل کنند اما واکنشهای هسته ای انرژی زیادی رها نمیسازند پس ستاره ها گرما و فشار گرمایی خود را که از انها در برابر گرانش محافظت میکند از دست میدهند . از این رو کم کم کوچک میشوند . اگر جرم انها حدود دو برابر خورشید ما باشند فشار درونی برای توقف انقباض و فروپاشی کافی نیست . انها به اندازه ای معادل صفر متراکم میشوند و به چیزی به نام " تکینگی " تبدیل میشوند .

زمانی که ستاره ها به شعاع بحرانی مد نظر برسند نور ار فاصله ای ثابت از مرکز شناور خواهد بود و هرگز دور نمیشود این مسیر بحرانی نور سطحی ایجاد میکنه به نام "افق رویداد " منطقه ای است که نور از ان فضا زمان میتواند عبور کند هر چیزی پس از گذر از این منطقه وارد سیاه چاله بشه هرگز نمیتواند خارج شود .

 

یک سیاه چاله نه تنها دما دارد بلکه رفتارش به گونه ای است که کمیتی به نام انتروپی نیز دارد . انتروپی مقیاس تعداد حالتهای درونی است که یک سیاه چاله میتواند داشته باشد بدون انکه در نظر یک ناظر بیرونی که فقط میتواند جرم –گردش و چرخش و بار ان را مشاهده کند متفاوت به نظر برسد .

انتروپی سیاه چاله ها توسط هاوکینگ در سال 1974 از یک فرمول به دست امد . در واقع انتروپی سیاه چاله برابر است با مساحت افق سیاه چاله – شعاع شوارزشلید برای هر جسمی که قرار است تبدیل به سیاه چاله بشود متفاوت است مثلا برای زمین 9.9 میلیمتر میباشد یعنی جسم تا حدی فشرده بشه تا به شعاع بحرانی خود برسد انگاه چگال و گرانشش فوق العده میشه طوری که نرو نیز نمیتواند از ان عبور کند . شوارتزشلید این شعاع را با فرمولی ساده ارائه ااد وی پس از ارائه نسبیت عام توسط انیشتین از ان برای اثبات سیاه چاله ها استفاده کرد ولی خیلی کسی او را جدی نگرفت .

قبلا در مورد نحوه تشکیل سیاه چاله در قسمتهای پیش مفصل توضیح دادیم وقتی ستاره ای چند برابر خورشید ما سوختش به پایان برسه و همه هیدروژن مصرفی اش تبدیل به ههلیوم شود در خود میرمبد انقدر ادامه پیدا میکند تا شعاع و اندازه اش کم بشه نهایتا یک تکینگی از ان به جا میماند .

زمانی که ستاره به شعاع بحرانی برسد نور در فاصله ای ثابت از مرکز ستاره شناور میشه و هرگز از ان دور نمیشه این مسیر بحرانی سطحی ایجاد میکنه به نام "افق رویداد "

منطقه ای که نور میتواند از ان بگریزد و جدا کننده فضای معمولی با فضای درون سیاه چاله است . اما چگونه سیاه چاله ای که نمیتوان ان را دید تشخیص میدهیم؟

از روی اثرات گرانشی جرمی که فروپاشی شده روی اجرام همسایه و اطرافش. یک شیوه یافتن سیاه چاله اینه که به دنبال موادی باشیم که به دور شی نامرئی و عظیمی میچرخند شاید جالب ترین انها سیاه چاله های مرکز کهکشانها یا کوازار ها نیز باشند .

برای فردی که فرضا مشکلی برایش پیش نیاید وارد سیاه چاله بشود زمان متوقف میشود .

 یک سیاه چاله فقط به ماهیت جسمی که با فروپاشی خود ان را ایجاد کرد بستگی ندارد . سیاه چاله ها به طور کامل سیا ه نیستند وقتی سیاه چاله ها جفت ذره ای را میبلعند ممکنه جفت ذره دیگری ازاد کنند تا به نامتناهی بگریزد .

در نظر کسی که در فاصله زیاد از سیاه چاله ایستاده ذره فراری شبیه پرتوی گریزنده از سیاه چاله است . طیف سیاه چاله شبیه اجرام داغ است . با دمایی متناسب با میدان گرانشی در افق مرز سیاه چاله . بعبارتی دمای یک سیه چاله به اندازه ان بستکی دارد  .

سیاه چاله ای با جرم چند برابر خورشید دمایی حدود یک میلیونیوم یک درجه از صفر مطلق است . و دمای سیاه چاله های بزرگتر حتی از این کمتر است . رد یابی پرتو افشانی از سیاه چاله های کوچکتر و داغتر امکان پذیر است . اما تعداد انها زیاد نیست .

اگر چه شواهد مشاهده برای اثبات پرتو افشانی سیاه چاله کمی غیر مستقیم است و پیچیدگی های علمی زیادی دارد .

پرتو افشانی از سیاه چاله انرژی از ان را به سمت بیرون حمل میکند بدین معناست که سیاه چاله جرم از دست میدهد و کوچکتر میشود و به دنبال ان دما و میزان پرتو افشانی نیز زیاد میشه. سرناجام جرم سیاه چاله به صفر میرسد . ما نمیدانیم چگونه این وقایع را در ان لحظه محاسبه کنیم . اما نتیجه نهایی و طبیعی این به نظر میرسد که سیاه چاله ها به طور کامل ناپدید میشوند .

پس سر بخشی که از تابع موج در داخل سیاه چاله و اطلاعات درباره چیزهایی که به درون سیاه چاله سقوط کردند چه میاید ؟ نخستین حدس و گمان شاید این باشد که بخشی از تابع موج و اطلاعات حمل شده توسط ان هنگامی که سیاه چاله ناپدید میشود از ان بیرون میاید . اطلاعات نیز برای حمل شدن نیاز به انرژی دارد و در مراحل پایانی عمر سیاه چاله انرژی بسیار اندکی باقی میماند .  تنها راه منطقی برای خروج اطلاعات از سیاه چاله این به نظر میرسد اطلاعات به طور پیوسته همراه با پرتو افشانی ها خارج میشوند . نه انکه منتظر پایان سیاه چاله باشند .

ممکنه که اطلاعاتو بخش تابع موج در داخل سیاه چاله گم و نابود شود .

اما اگر اطلاعات در سیاه چاله ها گم میشوند باور ما غلطه و هر اتفاقی ممکنه در گذشه روی داده باشد . مثالی در این باره میاورم :

{{اتم رادیو اکتیو فروپاشنده را فرض نمایید که دو ذره را با چرخش مخالف به دو جهت مختلف ارسال نماید ... اگر مشاهده کننده ای که نگاهش فقط به یک ذره باشد نمیتواند پیش بینی کند که ذره به سمت راست میچرخد یا چپ . اما اگر مشاهده کننده  ای پس از اندازه گیری چرخش ان را به سمت راست اندازه گیری کند انگاه میتواند اطمینانی داشته باشد که ذره دو م به سمت چپ چرخش میکند . }}

همین نکته نشون میداد کوانتوم مسخره و غیر قابل درک است به قول انیشتین . اما این ما بودیم که دچار سردرگمی بودیم . انسان نمیتواند انتخاب کند که جهت چرخش ذره خود به سمت راست اندازه گیری شود پس نمیتواند پیش بینی کند که ذره ی ناظر در دور دست به چپ میچرخند.

ذره ای که در سیاه چاله هست را نمیتوان تابع موج  و چرخش ان را محاسبه کرد . پس هر احتمالی ممکنه . ما میتوانیم اطمینان داشته باشیم که ذره ها در دو جهت مختلف میچرخند اما یکی دیگر از ذره ها به درون سیاه چاله سقوط میکند امکان ندارد با اطمینان بگوییم چیزی در باره ذره دوم پیش بینی کنیم . یعنی در بیرون از سیاه چاله هیچ اندازه گیری وجود ندارد که با اطمینان پیش بینی را بکند . پس توانایی ما از پیش بینی اینده بسیار کاهش میابد .

اما در سال 1996 {اندرو  استرومینگر – کامران وفا } پیرفت مهمی در مساله سیاه چاله ها داشتند . انها فرض را بر این گرفتند سیاه چاله از تعدادی بخشهای غشایی تشکیل شده است . یک شیوه در مورد تفکر غشاهای p این است که انها را صفحه هایی در نظر بگیرید که در سه بعد فضا  همچنین 7 بعد اظافی که ما به انها توجه نمیکنیم حرکت میکنند .

اما سیاه چاله ها طوری رفتار میکنند گویی از چنان صفحه هایی ساخته شدند درست مثل اب زا میلیاردها میلیارد مولکول اب با فعل و انفعالات پیچیده تشکیل شده است . مدل راضی سیاه چاله های غشایی اینه که انها از غشاهایی تشکیل شدند میزان تشعشعی ارسالی را مساوی با پیش بینی جفت ذره مجازی در نظر بگیرید . اما فرق اینه در غشاهای سیاه چاله اطلاعات در درون تابع موج روی غشاها ثبت میشه پس یعنی چیزی گم و ناپدید نمیشه .

{منبع = کتاب کیهان در پوست گردو - استیون هاوکینگ }


لین قسمتهای قبلی :

--------------

لطفا با نام سایت هوش فرازمینی و نویسنده اشتراک بگذارید 


موضوعات مرتبط:

برچسب‌ها: دانستنی های نجوم


تاريخ : ۱۳٩۳/۱٢/٢۸ | ۱٠:٠٤ ‎ب.ظ | نویسنده : آرش بوالحسنی | نظرات ()
.: Weblog Themes By M a h S k i n:.