معرفی کتاب « سیاهچاله‌ها »، نوشته کاترین بلاندل
یادداشت مترجم
هدف از انتشار مجموعهٔ دانشنامهٔ آکسفورد در وهلهٔ اول انتقال علمِ روز به زبان ساده و روشن به مخاطبِ علاقه‌مند است. هرچند سطح این کتاب‌ها اندکی از سطح دانش مخاطب عام بالاتر است و برای علاقه‌مندان پیگیرتر و جدی‌تر علم نوشته می‌شوند، اغلب در آنها خبری از معادلات و روابط پیچیده نیست و نویسندگان این مجموعه، که همگی از دانشمندان ممتاز در هر حوزه‌اند، سعی می‌کنند به ساده‌ترین زبانْ پیچیده‌ترین مفاهیم علمی را به نگارش درآورند. اما گاهی پیش می‌آید که دانشمندی ممتاز لزوماً نویسنده‌ای ممتاز نیست و چندان خوب از عهدهٔ این ساده‌نویسی برنمی‌آید یا گاه متن کتاب سادهٔ علمی را با زبانی آکنده از اشارات و استعاره‌های ادبی می‌نویسد که شاید مخاطب را در برخورد نخست دلزده کند.
به باور من، اینجا جایی است که مترجم متن علمی باید از حدود اختیاراتش در ترجمهٔ آزاد و ساده‌سازی متن بهرهٔ کافی ببرد تا کتاب را مناسب با سطح حوصله و دانش پیش‌زمینهٔ مخاطبان زبان مقصد آماده کند. در ترجمهٔ این کتاب، که یکی از جدیدترین کتاب‌های این سری است و سعی کردیم با فاصلهٔ اندکی از انتشار جهانیْ آن را برای مخاطب ایرانی آماده کنیم، گاهی به دشواری‌های مفهومی برمی‌خوردم که کار ترجمه را برایم دشوار می‌کرد. در انتهای کار ترجمه به‌نظرم رسید نویسنده در ساده‌نوشتن این متن چندان موفق نبوده و علت بروز اشکالات مختلف حین ترجمه چه‌بسا زبان ثقیل او بوده است. چراکه چند غلط مفهومی هم در متن کتاب یافته بودم. برای مطمئن‌شدن از این گمان، به کمک فردی متخصص در اخترفیزیک احتیاج داشتم. خوشبختانه بخت این را داشته‌ام که دوستان دانشمند و فرهیخته و درعین‌حال زبان‌دانی دارم که همواره پشتیبان و کمک‌حال من بوده‌اند. از دوست نازنینم، دکتر محدثه عظیم‌لو، ترویج‌گر علم که سال‌ها دربارهٔ شکل‌گیری ستاره‌ها پژوهش کرده است، درخواست کردم متن ترجمه‌ام را مرور کند و اشتباهات احتمالی مرا در فهم و انتقال مفاهیم علمی گوشزد کند. از او سپاسگزارم که با سعهٔ صدر و مهربانی چند روز از وقت گرانبهایش را صرف ویرایش این کتاب کرد؛ نه‌تنها ویرایش علمی، بلکه او از اشاره به دشواری‌ها یا اشتباهات نگارشی من هم دریغ نکرد و بامحبت بی‌اندازه‌اشْ به بسیار بهترشدن ترجمه‌ام کمک شایانی کرد. البته مسلم است که تقصیر اشتباهات احتمالیِ باقی‌مانده در متن همه برعهدهٔ من است.
امیدوارم این کتاب نیز همچون سایر عناوین این مجموعه موردتوجه شما قرار بگیرد و از خواندنش لذت ببرید.
شادی حامدی آزاد
بهار ۱۳۹۵
۱. سیاهچاله چیست؟
سیاهچاله مکانی در فضاست با نیروی گرانشی چنان قوی که هیچ‌چیز، حتی نور، با سرعت به‌قدر کافی سریع‌اش نمی‌تواند از دام آن بگریزد. هرچند سیاهچاله‌ها نخستین‌بار در ذهن خلاق فیزیک‌دانان نظری آفریده شدند، حالا صدها عددشان را کشف کرده‌ایم و انتظار داریم میلیون‌ها عدد از آنها در عالم وجود داشته باشند. این اجرام با اینکه نامرئی‌اند با محیط اطراف‌شان برهمکنش دارند و چنان اثری بر آن می‌گذارند که بسیار آشکارپذیر است. اینکه ماهیت این برهمکنش دقیقاً چیست، بستگی به نزدیکیِ ماده و اجرام اطراف به سیاهچاله دارد: زیادی نزدیک باشند، فراری در کار نیست. اما کمی دورتر پدیده‌های چشمگیر و خارق‌العاده‌ای رخ می‌دهند.
واژهٔ «سیاهچاله» نخستین‌بار در سال ۱۹۶۴ در مقاله‌ای به‌قلم ان ایوینگ (۱) به‌کار رفت که گزارشی از سمپوزیومی برگزارشده در سال ۱۹۶۳ در تگزاس بود. البته خانم ایوینگ هرگز اشاره نکرد چه‌کسی این واژه را ساخته است. در سال ۱۹۶۷، فیزیک‌دان امریکایی، جان ویلر، (۲) نیاز به کلمه‌ای مختصر برای عبارت «ستارهٔ کاملاً رُمبیده بر اثر گرانش» داشت و شروع کرد به جاانداختن این واژه؛ هرچند مفهوم ستارهٔ رمبیده را همکاران امریکایی او رابرت اُپنهایمر (۳) و هارتلند اسنایدر (۴) در سال ۱۹۳۹ مطرح کرده بودند. درواقع، بنیان‌های ریاضیِ تصویر مدرن سیاهچاله را فیزیک‌دان آلمانی، کارل شوارتزشیلد (۵)، خیلی قبل‌تر در سال ۱۹۱۵ گذاشته بود. او درحین حل‌کردن برخی از معادلات مهم اینشتین (معروف به معادلات میدان در نظریهٔ نسبیت عام) برای توده‌جرمی غیرچرخان و ایزوله در فضا به آن نتایج رسیده بود. دو دههٔ بعد، در انگلستان، کمی پیش از کار اُپنهایمر و اسنایدر، سِر آرتور ادینگتون (۶) بخشی از ریاضیات مرتبط را در متنِ تحقیقات فیزیک‌دان هندی ـ امریکایی، سابرامانیان چاندراسکار، (۷) دربارهٔ اینکه هنگام مرگْ چه بر سر ستاره می‌آید، محاسبه کرد. خود ادینگتون در سال ۱۹۳۵ رسماً به انجمن سلطنتی اخترشناسی اعلام کرد که مفهوم فیزیکی محاسباتش ـ یعنی رُمبِش ستاره‌های پُرجرم برای ساخت سیاهچاله وقتی سوخت‌شان به پایان می‌رسد ـ «بی‌معنی» است. البته باوجودِ این بی‌معنایی ظاهری، سیاهچاله‌ها بخشی از واقعیت فیزیکی در سرتاسر کهکشان ما و نیز عالم‌اند. پیشرفت‌های بعدی در ایالات متحده و به‌دست دیوید فینکِلشتاین (۸) در سال ۱۹۵۸ صورت گرفت. او وجودِ سطحِ گذاری یک‌طرفه پیرامون سیاهچاله‌ها را معرفی کرد که اهمیتش برای مطالبی که می‌خواهیم در فصل‌های آتی فرابگیریم فوق‌العاده است. پایین‌تر از این سطح، نور اجازهٔ گریختن از کشش گرانشیِ فوق‌العاده قدرتمند سیاهچاله را ندارد و علت سیاه‌دیده‌شدن سیاهچاله هم همین است. برای آغازِ درک چگونگیِ بروز این رفتار، نخست باید یکی از ویژگی‌های مهم دنیای فیزیکی را درک کنیم: برای حرکت هر ذره یا جسمیْ سرعت حداکثری وجود دارد.
چقدر سریع؟
یکی از قوانین جنگل این است که اگر می‌خواهی از دست مهاجمی فرار کنی، باید سریع‌تر از او بدوی. فقط درصورتی نجات می‌یابی که سریع باشی، مگر اینکه زیرکی یا قدرت استتاری فوق‌العاده داشته باشی. بیشترین سرعتی که هر پستاندار می‌تواند با آن از موقعیتی نامطلوب بگریزد، بستگی به روابط پیچیدهٔ بیوشیمیایی بین جرم، قدرت ماهیچه‌ها، و سوخت‌وساز بدنش دارد. بیشترین سرعتی که سریع‌ترین موجود عالم با آن حرکت می‌کند سرعت ذراتی است که هیچ جرمی ندارند؛ مثل ذرات نور (که به فوتون معروف‌اند). این بیشترین سرعت را می‌توان به‌دقت محاسبه و اعلام کرد: ۲۹۹۷۹۲۴۵۸ متر بر ثانیه، معادل ۱۸۶۲۸۲ مایل بر ثانیه، که تقریباً یک‌میلیون برابر سرعت صوت در هواست. اگر من می‌توانستم با سرعت نور حرکت کنم، می‌توانستم فاصلهٔ خانه‌ام در انگلستان تا استرالیا را در یک‌چهاردهم ثانیه ـ که حتی برای پلک‌زدن کافی نیست ـ طی کنم. نور از نزدیک‌ترین ستاره به ما، یعنی خورشید، تا رسیدن به ما فقط هشت دقیقه در راه است. از دورترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی، نپتون، فقط چند ساعت طول می‌کشد تا نور به ما برسد. بنابراین، می‌گوییم خورشید هشت دقیقهٔ نوری و نپتون چند ساعت نوری با زمین فاصله دارند. نتیجه اینکه اگر خورشید ناگهان خاموش شود یا نپتون ناگهان به رنگ بنفش درآید، هیچ‌کس روی زمین زودتر از (به‌ترتیب) هشت دقیقه و چند ساعت بعد متوجه این اطلاعات مهم نمی‌شود.
حالا نگاهی می‌اندازیم به اینکه نور از نقاطی بسیار دورتر در فضا چقدر در راه است تا به زمین برسد. راه‌شیری، کهکشانی که منظومهٔ شمسی ما ساکن آن است، قطری برابر چندصدهزار سال نوری دارد. این یعنی چندصدهزار سال طول می‌کشد تا نور از یک سمت کهکشان به سمت دیگرش برسد. خوشهٔ کوره (۹) نزدیک‌ترین خوشهٔ کهکشان‌ها به گروه محلی (گروهی از کهکشان‌ها که راه‌شیری یکی از اعضای مهم آن محسوب می‌شود) است و صدهامیلیون سال نوری از ما فاصله دارد. بنابراین، رصدگری روی سیاره‌ای به‌دور ستاره‌ای در یکی از کهکشان‌های خوشهٔ کوره که همین‌حالا به زمین نگاه کند، اگر به ابزارهای مناسب مجهز باشد، دایناسورها را می‌بیند که روی زمین پرسه می‌زنند. هرچند، فقط گستردگی جنون‌آسای عالم است که موجب می‌شود حرکت نور این‌قدر کُند و زمان‌بر به‌نظر برسد. وقتی موضوع پرتاب موشک به فضا را در نظر بگیریم، نقش سرعت نور، که حدّ بالای سرعت است، تأثیری خیره‌کننده دارد.
سرعت فرار
اگر بخواهیم موشکی به فضا بفرستیم ولی سرعت پرتابش زیادی کُند باشد، انرژی جنبشیِ موشک برای رهاشدن از میدان گرانشی زمین کافی نخواهد بود. اما اگر موشک درست به میزان لازم سرعت داشته باشد که بتواند از دام کشش گرانش زمین بگریزد، می‌گوییم موشک به‌سرعت فرار خود رسیده است. سرعت فرار موشک از سطح جسمی پُرجرم، مانند یک سیاره، هرچه سیاره پُرجرم‌تر باشد یا هرچه موشک به مرکز جرم سیاره نزدیک‌تر باشد، بیشتر می‌شود. سرعت فرار (vesc) را به این‌صورت می‌نویسیم،
که در آن M جرم سیاره و R فاصلهٔ موشک از مرکز جرم سیاره و G ثابتی در طبیعت معروف به ثابت گرانش نیوتن است. گرانشْ همیشه طوری رفتار می‌کند که موشک را به‌سمت مرکز سیاره یا ستارهٔ موردنظر می‌کشد؛ به‌سمت نقطه‌ای که به مرکز جرم مشهور است. هرچند، سرعت فرار کاملاً مستقل از جرم موشک است. بنابراین، سرعت فرار موشکی در پایگاه کِیپ کاناورال، حدود ۶۴۰۰ کیلومتر دور از مرکز جرم سیارهٔ زمین، چه بارِ موشکْ چند عدد پَر باشد، چه تعدادی پیانوی عظیمْ همیشه یکسان است؛ کمی بیشتر از ۱۱ کیلومتر بر ثانیه یا تقریباً ۳۴ برابر سرعت صوت (که ممکن است به‌صورت ۳۴ ماخ نوشته شود). حالا فرض کنید می‌توانستیم کلّ جرم زمین را آن‌قدر فشرده کنیم که حجمی بسیار کمتر را اشغال کند. مثلاً طوری که شعاعش یک‌چهارم مقدار فعلی‌اش بشود. اگر موشک از فاصلهٔ ۶۴۰۰ کیلومتری مرکز جرم پرتاب شود، سرعت فرارش یکسان باقی می‌ماند. اما حالا که مکان پرتاب به سطحِ زمینِ فشرده‌شده ـ یعنی فاصلهٔ ۱۶۰۰ کیلومتری از مرکز جرم ـ منتقل شده، سرعت فرار دو برابر مقدار اصلی خواهد بود.
حالا فرض کنید فاجعه‌ای رخ بدهد که نتیجه‌اش فشرده‌شدن کل جرم زمین به یک نقطه بدون هیچ بُعد فضایی باشد. چنین حالتی را تَکینِگی می‌نامیم. این جسم حالا به «جرم نقطه‌ای» تبدیل شده؛ جسمی پُرجرم که هیچ حجمی از فضا اشغال نمی‌کند. در فاصلهٔ بسیار کوتاهِ فقط یک متر از این تکینگی، سرعت فرار بسیار بزرگ‌تر از فاصلهٔ ۱۶۰۰ کیلومتر (و درواقع حدود ۱۰ درصد سرعت نور) خواهد بود. بازهم نزدیک‌تر به تکینگی، کمی کمتر از فاصلهٔ یک سانتی‌متری، سرعت فرار برابر با سرعت نور خواهد بود. در این فاصله، خود نور هم سرعت کافی برای گریختن از این کشش گرانشی نخواهد داشت. این نکتهٔ کلیدی در فهم چگونگی رفتار سیاهچاله‌هاست.
مهم است که کاربرد کلمهٔ «تکینگی» را روشن کنم. باورمان این نیست که در پایان رُمبشی گرانشی، ماده به نقطه‌ای هندسی تقلیل می‌یابد بلکه، در این شرایط، نظریهٔ کلاسیک گرانش دیگر اعتبار ندارد و از آن به بعد وارد دنیای کوانتوم می‌شویم. از این به بعد، ما برای اشاره به این حالت فوق‌چگال از اصطلاح تکینگی استفاده می‌کنیم.
افق رویداد
حالا شما فرض کنید فضانوردید و سوار بر فضاپیمای‌تان به این تکینگی نزدیک می‌شوید. تا وقتی هنوز از آن فاصله دارید، هروقت بخواهید می‌توانید موتورها را برعکس روشن کنید و از آن دور شوید. اما هرچه نزدیک‌تر شوید، عقب‌نشینیِ آبرومند دشوارتر می‌شود. سرانجام به فاصله‌ای می‌رسید که فرار از آن ناممکن است؛ فرقی هم نمی‌کند موتورهای فضاپیمای‌تان چقدر قدرتمند باشند. چون به افق رویداد رسیده‌اید؛ سطحی کروی و تعریف‌شده براساس معادلات ریاضی که به مرزی گفته می‌شود که داخل آن سرعت فرار از سرعت نور بیشتر می‌شود. در آزمایش ذهنی ما ـ که زمین را تا حدّ یک نقطه فشرده کردیم ـ این سطحْ کره‌ای به‌شعاع فقط یک سانتی‌متر خواهد بود که تکینگی در مرکزش قرار دارد و برای فضاپیما آسان است که به دامش نیفتد. اما وقتی سیاهچاله به‌جای رمبش سیاره از رمبش ستاره شکل بگیرد، افق رویداد بسیار بزرگ‌تر خواهد بود. افق رویداد پیامد فیزیکی مهمی دارد: اگر شما روی این سطح یا درونش باشید، قوانین فیزیک به شما اجازهٔ گریختن نمی‌دهند چون برای این کار باید حدّ جهانی سرعت را بشکنید. افق رویداد مرزی اجباری است: بیرونش آزادید سرنوشت‌تان را تعیین کنید؛ درونش آینده‌تان بی‌تغییر و قفل‌شده باقی می‌ماند.
شعاع این سطح کروی را به‌افتخار کارل شوارتزشیلد نام‌گذاری کرده‌اند، که پیش‌تر به او اشاره کردیم. شوارتزشیلد، که سربازی در میدان جنگ جهانی اول بود، نخستین راه‌حل دقیق را برای معادلات میدان معروف اینشتین، که پشتیبان نظریهٔ نسبیت عام بودند، ارائه کرد. شعاع شوارتزشیلد را به‌صورت Rs = 2GM/c2 می‌نویسیم که در آن M جرم سیاهچاله، G ثابت گرانش نیوتن، و c سرعت نور است. با استفاده از این فرمول، شعاع شوارتزشیلد زمین کمی کمتر از یک سانتی‌متر خواهد شد. به‌همین‌ترتیب، شعاع شوارتزشیلد خورشید سه کیلومتر خواهد بود؛ یعنی اگر کل جرم ستاره‌مان را می‌شد در تکینگی فشرده کرد، در فاصلهٔ سه کیلومتری از این مرکز جرمْ سرعت فرار به‌سرعت نور می‌رسید. سیاهچاله‌ای یک‌میلیارد بار پُرجرم‌تر از خورشید (یعنی با جرم ۱۰۹ برابر جرم خورشید) شعاع شوارتزشیلدی یک‌میلیارد بار بزرگ‌تر خواهد داشت (شعاع شوارتزشیلدِ جرمی نقطه‌ای که دور خودش نمی‌چرخد با جرمش نسبت مستقیم دارد). همان‌طور که در فصل ۶ شرح خواهم داد، باور داریم در مرکز بسیاری از کهکشان‌ها چنین سیاهچاله‌های غول‌پیکری وجود دارند.
در غالب فیزیک نیوتنی به‌آسانی می‌توان به این تعریف افق رویداد فکر کرد. درواقع، قرن‌ها پیش از اینشتین و دیگرانی که درک ما از فضا و زمان را به‌کل تغییر دادند، موجوداتی فیزیکی شبیه سیاهچاله‌ها در تخیلات برخی از دانشمندان جا داشت. متفکران اصلی که مفهوم «ستاره‌های تاریک» را، که مشابه سیاهچاله‌ها بودند، تخیل می‌کردند جان میشل (۱۰) و پی‌یِر ـ سیمون لاپلاس (۱۱) بودند؛ اندیشمندانی متعلق به قرن هجدهم.
یکی از حقایق جالب دربارهٔ علم نجوم این است که حتی وقتی روی زمین گیر افتاده باشید خیلی چیزها دربارهٔ عالم می‌توانید کشف کنید. مثلاً هنوز هیچ انسانی به خورشید سفر نکرده (!) و با این‌حال، وجود هلیوم در خورشید در اواخر قرن نوزدهم با تحلیل طیف نور خورشید اثبات شد. این اتفاق به‌ویژه از آن‌رو چشمگیر است که درواقع رویدادِ کشف عنصر هلیوم هم محسوب می‌شود؛ این عنصر خیلی پیش از اینکه روی زمین کشف شود داخل خورشید پیدا شد. حتی پیش‌تر، در قرن هجدهم، برخی آرا و نظرات دربارهٔ سیاهچاله‌ها کم‌کم شکل می‌گرفت؛ به‌ویژه مفهومی موسوم به ستارهٔ تاریک. کسی که نخستین جهش خلاقانه را انجام داد یکی از پیشگامان زمانهٔ خود بود.
جان میشل
دورهٔ جُرجی (۱۲) در انگلستان دوران صلح نسبی بود. سال‌های طولانی از جنگ‌های داخلی انگلستان گذشته، و انگلستان به سرزمین آرامش محلی نسبی تبدیل شده بود (هنوز مانده بود تا امپراتوری ناپلئون در فرانسه ظهور کند). عالیجنابْ جان میشل، مانند پدرش، بعد از پایان تحصیلات دانشگاهی، وارد کلیسای انگلستان (۱۳) شد. میشل، که کشیش منطقهٔ تورن‌هیل در یورکشایر غربی بود، می‌توانست به تحقیقات علمی‌اش نیز بپردازد و علایقش در زمین‌شناسی، مغناطیس، گرانش، نور و نجوم را دنبال کند. میشل نیز مانند دیگر دانشمندان انگلستان در آن عصر، مانند ویلیام هرشلِ (۱۴) اخترشناس و هنری کاوِندیش (۱۵) فیزیک‌دان (که دوست او هم بود)، می‌توانست بر موج جدید تفکرات نیوتنی سوار شود. سِر ایزاک نیوتن، (۱۶) با فرمول‌بندی قانون گرانش خود، در برداشت عمومی از عالمْ انقلابی به‌پا کرده بود. قانون گرانش نیوتن شرح می‌دهد که مدارهای سیاره‌های منظومهٔ شمسی تحت همان نیرویی‌اند که موجب افتادن سیب از درخت می‌شود.
۱. پلاک یادبود جان میشل، دانشمند قرن هجدهم
نظرات نیوتن امکان بررسیِ عالم به‌کمک ریاضیات را فراهم کرد و نسل تازهٔ دانشمندان می‌توانست این دیدگاه جهانی و بکر را در حوزه‌های گوناگون به‌کار بگیرد. میشل به‌ویژه مایل بود با به‌کارگیری نظرات نیوتن و به‌کمک سنجش نورِ رسیده از ستاره‌های نزدیک، فاصله‌شان را تخمین بزند. او، با ربط‌دادن درخشندگی ستاره به رنگش، به روش‌های متعددی برای این کار رسید. او همچنین ستاره‌های دوتایی را (جفت‌ستاره‌هایی که از نظر گرانشی در پیوند با همدیگرند) در نظر گرفت و این را که حرکت‌های مداری آنها چطور ممکن است اطلاعات دینامیکی مفید در اختیار ما بگذارد بررسی کرد. میشل همچنین به بررسی تمایل ستاره‌ها به تشکیل گروه در بخش‌هایی از آسمان پرداخت و این حالت را با توزیع اتفاقی ستاره‌ها در آسمان مقایسه کرد و به این نتیجه رسید که خوشه‌ها در اثر گرانش شکل گرفته‌اند. امکان آزمودن عملیِ هیچ‌یک از این نظریات در آن زمان وجود نداشت: ستاره‌های دوتاییِ کمی شناخته شده بودند (با اینکه هرشل مشغول تدوین فهرست‌های مهمی از ستاره‌های دوتایی و اجرام جدید بود) و معلوم شد که ارتباط میان درخشندگی و رنگ ستاره‌ها آن‌طور نیست که میشل از ابتدا تصور می‌کرد. با این‌حال، میشل در تلاش بود کاری را که نیوتن برای منظومهٔ شمسی کرده بود برای عالمی گسترده‌تر تکرار کند: یعنی تحلیلی علمی، مستدل و دینامیکی از رصدها ارائه بدهد که اطلاعات جدیدی دربارهٔ ویژگی‌ها، جرم، و فواصل اجرام سماوی فراهم آورد.
شناختی که میشل به آن دست یافته بود از نظراتش دربارهٔ کیفیت ذرات نور و چگونگی رفتارشان ناشی می‌شد. به زبان خودش: «ذرات نور به همان ترتیبی جذب می‌شوند که همهٔ دیگر اجسام، که با آنها آشنایی داریم؛ یعنی به‌واسطهٔ نیروهای دارای نسبت مشابه با اینرسیِ ذاتی [منظور میشل جرم است] آنها، که نمی‌توان به آن تردیدی منطقی داشت. تا جایی‌که می‌دانیم یا تا جایی‌که شواهدی برای باورش داریم، گرانشْ قانونی جهانی است». میشل چنین استدلال کرد که سرعت حرکت چنین ذراتی که از ستاره‌ای عظیم گسیل می‌شوند به‌سبب کشش گرانشیِ ستاره کُند می‌شود. بنابراین، نوری که از ستاره به زمین می‌رسد کُندتر خواهد بود. نیوتن نشان داده بود که حرکت نور درون شیشه کند می‌شود که شرحی است بر اصل شکست نور. بحث میشل این بود که اگر نور ستاره هم درواقع به‌همین‌ترتیب کند شود، شاید بتوان این کندشدگی را با آزمایش نور ستاره درون یک منشور آشکار کرد. این آزمایش انجام شد؛ البته نه به‌دست میشل بلکه به‌دست اخترشناس سلطنتی، عالیجنابْ دکتر نِویل مَسکیلین (۱۷) که انتظار داشت نور ستاره‌ها قابلیت شکست کمتری داشته باشد. کاوِندیش برای میشل نامه‌ای نوشت تا بگوید آزمایش جواب نداده و «احتمال چندانی وجود ندارد که ستاره‌ای بیابیم که سرعت نورش به‌طور محسوسی کاهش یافته باشد.» میشل ناامید شده بود اما لازمهٔ این گمانه‌زنی‌های نجومیْ پیش‌بینی پدیده‌هایی سنجش‌ناپذیر و فراتر از تصور بود: آیا نور ستاره تحت‌تأثیر کشش گرانشی ستاره‌ای که آن را گسیل کرده قرار می‌گیرد؟ میشل مطمئن نبود، اما آن‌قدر جسور بود که چنین پیشگویی جالبی انجام بدهد.
اگر ستاره‌ای به‌قدر کافی پُرجرم باشد و گرانش واقعاً بر نور ستاره تأثیر بگذارد، پس نیروی گرانش می‌تواند به‌قدر کافی قوی باشد که ذرات نور را کاملاً نگه دارد و مانع گسیل‌شان شود. چنین جسمی ستارهٔ تاریک است. بنابراین، می‌توان گفت این روحانیِ نه‌چندان سرشناس، که در خانهٔ کشیشی‌اش در یورکشایر تحقیق می‌کرد و می‌نوشت، نخستین کسی است که به درکی از مفهوم سیاهچاله رسید. هرچند، برنامهٔ خود میشل برای سنجش فاصلهٔ ستاره‌ها در وضعیت بدی قرار داشت. افزون بر آن، از نظر سلامتی هم در وضعیت خوبی نبود و دیگر نمی‌توانست از تلسکوپش استفاده کند. کاوِندیش نامه‌ای تسلی‌بخش به او نوشت: «اگر وضعیت سلامتت اجازهٔ ادامه‌دادن [با تلسکوپ] را نمی‌دهد، امیدوارم دست‌کم امکان انجام کارهای آسان‌تر و کمترطاقت‌فرسای وزن‌کِشی جهان را به تو بدهد». این نمونهٔ غریب شوخی از سوی کاوِندیش (که آشکارا خجول بود) به یکی دیگر از نظریاتی اشاره دارد که به ذهن میشل خطور کرده بود. «وزن‌کشی جهان» یعنی آزمایشی که در آن دو کُرهٔ عظیم سُربی در دو انتهای میلهٔ افقیِ یک ترازوی پیچشی (۱۸) توسط دو کرهٔ سربی ساکن جذب می‌شوند. به‌این‌ترتیب می‌توان قدرت نیروی گرانش را سنجید و بنابر آنْ وزن زمین را استنتاج کرد. هیچ‌کس پیش از آن چنین نکرده بود. طرح میشل هوشمندانه بود اما او زنده نماند که این پروژه را به پایان برساند. درعوض، آزمایش میشل را کاوندیش انجام داد و حالا ما آن را به نام آزمایش کاوندیش می‌شناسیم. نسبت‌یافتن اعتبار این کار به کاوندیش با بی‌شمار دستاورد مهم او، که خودش در انتشارشان کوتاهی کرد و بعدها به محققان دیگر نسبت داده شد (ازجمله قانون اُهم و قانون کلمب)، جبران شد.
کتاب سیاهچاله‌ها
نویسنده : کاترین بلاندل
مترجم : شادی حامدی‌آزاد
انتشارات بصیرت
تعداد صفحات: ۱۳۳ صفحه
این نوشته‌ها را هم بخوانید
