عرفان کسرایی| پژوهشگر مطالعات علم در دانشگاه کاسل

عرفان کسرایی| پژوهشگر مطالعات علم در دانشگاه کاسل

عرفان کسرایی

 

روز بیست و ششم فروردین ؛  در آخرین روزهای سفری کوتاه به ایران؛ در جلسه نقد و بررسی فیلم Interstellar (در میان ستارگان) که در پردیس سینمایی کوروش و با همکاری گروه علمی دانستنیها برگزار شده بود شرکت کردم. زمان به سرعت می گذشت و بزرگترین دغدغه ام لذت بردن از لحظه لحظه ای بود که در کنار دوستان و عزیزان و هموطنانم بودم. هر لحظه از زمان حال؛ به چشم به هم زدنی به گذشته می پیوست. گذشته ای که می دانستم دیگر در دسترس  نخواهد بود و مثل خاکستر هیزم سوخته ای که دود شده دیگر هرگز دوباره به هیزم تبدیل نخواهد شد. قدم زدن در پیاده روهای تهران خاطرات روزهایی را در من زنده می کرد که دیگر نیستند. از قضا موضوع فیلم اینترستلار همان چیزی بود که در این روزهای پایانی ذهنم را درگیر کرده بود. زمان!

مهمترین دغدغه فلسفی ام از سالها پیش مساله مرگ؛ حیات؛ زمان و همچنین ذهن بوده است و تصور می کنم که به صورت کلی تمامی پرسش های فلسفی را می توان به همین چند موضوع تقلیل داد. اما تبیین هیچ یک از اینها بدون فهم زمان ممکن نیست. ما در چنبره زمان اسیریم و حتی وقتی که از زمان صحبت می کنیم یا راجع به زمان فکر می کنیم ؛ باز هم محکوم به زندان زمان هستیم.

باری! موضوع بسیاری از فیلم های علمی تخیلی ساختن ماشین زمانی است که با آن بتوان در زمان  (به گذشته یا آینده)  سفر کرد.  اگر سفر به گذشته امکان پذیر بود؛ شاید می شد از رخ دادن بسیاری فجایع جلوگیری کرد. مثلا میشد به همین چند هفته پیش برگشت و به خلبان پرواز جرمن وینگز که در کوههای آلپ سقوط کرد گفت که کابین را ترک نکند . میشد به سال های جنگ جهانی اول بازگشت و از زمینه ظهور هیتلر جلوگیری کرد و مانع جنگ جهانی دوم شد. اما فیزیک جهان اجازه سفر به گذشته را به ما نمی دهد و دستیابی به گذشته از دیدگاه ترمودینامیکی غیرممکن است. قانون دوم ترمودینامیک می گوید تمامی رویدادهای انجام پذیر جهان تنها یک جهت دارند. فنجان چای داغ روی میز؛ به صورت خود بخودی سرد می شود. توپ پلاستیکی اگر به حال خود رها شود در سطح شیب دار به پایین قل می خورد. اما عکس این رویداد ممکن نیست و هیچ توپ پلاستیکی به صورت خود به خودی از سربالایی بالا نمی رود. دقیقا به همین دلیل اینکه رویدادهای جهان تنها یک جهت دارند؛ گذشته نیز غیرقابل دسترس است. غیر از قانون دوم ترمودینامیک که مانع سفر به گذشته است؛ یک تناقض یا اصطلاحا پارادوکس منطقی هم در این خصوص وجود دارد. آزمایش ذهنی مشهور در رابطه با این تناقض منطقی این است که فردی با سفر به گذشته؛ پدربزرگ خودش را در حالی که در سن کودکی به سر می برد  به قتل برساند. چنین فردی در واقع نباید وجود داشته باشد در حالیکه وجود دارد.  

 

اما بازگردیم به فیلم Interstellar ؛ عادتا پس از تماشای هر فیلم از خودم میپرسم تم اصلی فیلم چه بوده و تلاش میکنم موضوع فیلم را در قالب یک کلمه یا یک جمله صورتبندی کنم. مثلا تم فیلم Gravity از دید من ؛ تنهایی انسان بود. یا موضوع فیلم Interstellar علی الاصول حول محور (زمان) است. البته داستان این فیلم نسبتا طولانی درباره خیلی چیزهاست اما مقوله ای که دقیقا ذهن مخاطب را درگیر می کند را شاید بتوان تم ٬زمان٬ دانست.  از آنجایی که نقد فیلم کار من نیست ؛ متن این یادداشت را تنها به بررسی چند قطعه  پراکنده از پازل این فیلم محدود می کنم. چند نکته برجسته که با تماشای این فیلم به چشم میزند را می توان چنین صورتبندی کرد.

 

۱.  زمان

فیلم در میان ستارگان ؛ فیلمی است در ژانر علمی تخیلی Science Fiction و در آن صحبت از مواجهه انسان با پدیده هایی است که هیچ انسانی در زندگی روزمره با آن ها روبرو نمی شود. حیرت برانگیز بودن صحنه های این فیلم به این مساله باز می گردد که دو مبحث مهم فیزیک جدید؛ یعنی نسبیت و کوانتوم در تجربیات روزمره زندگی انسان ظاهر نمی شوند. دنیایی که ما در آن زندگی می کنیم دنیای فیزیک نیوتنی است. دنیایی که در آن زمان مستقل از فضاست. مختصات سه بعدی فضا که در آن می توان به شمال و جنوب و شرق و غرب و بالا و پایین رفت ؛ به انضمام بعد زمان که تنها یک جهت دارد.

فیزیک نسبیتی اما زمانی وارد می شود که با پدیده هایی با گرانش بسیار بالا یا سرعت های نزدیک به سرعت نور سر و کار داریم. فیزیک کوانتوم هم از دنیای ذرات بنیادین صحبت می کند و ماهیت نور و ماده. یعنی از چیزهایی که در دنیای ماکروسکوپیک؛ یعنی در جهانی که ما در زندگی روزمره مان تجربه می کنیم ملموس نیستند. برای تفسیر حرکت یک هواپیما یا قطار؛ برای طراحی بدنه یک بالابر صنعتی؛ برای ساختن یک ساختمان نیازی به معادلات فیزیک نسبیت یا کوانتوم نیست. دنیای وقایع روزمره دنیای فیزیک نیوتنی است.

INTERSTELLAR

۲. گرانش و سیاهچاله ها

همه ما آثار ناشی از گرانش را می شناسیم. مثلا وقتی اشیاء را رها می کنیم به سوی زمین حرکت میکنند و یا اینکه می بینیم دویدن به سمت بالای تپه بسیار سخت تر از دویدن به پایین آن است. با این حال از نظر یک فیزیکدان آثار ناشی از گرانش بسیار فراتر از این مثال های ساده روزمره است. به عنوان مثال در مقیاس اشیاء بسیار بزرگ ؛ نقش گرانش خیلی مهمتر می شود. این گرانش است که باعث چرخش زمین به دور خورشید و یا ماه به دور زمین  است.

گرانش است که باعث می شود خورشید به دور مرکز کهکشان را شیری  گردش کند. گردشی که با سرعت ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه  چیزی در حدود ۲۵۰ میلیون سال طول می کشد.  در اثر نیروی گرانش است که کهکشان  های آندرومدا و راه شیری  با سرعت ۱۰۰ – ۱۴۰ کیلومتر در ثانیه  به هم نزدیک می شوند در ۳ تا ۴ میلیارد سال آینده به هم می رسند.

گرانش یکی از نیروهای بنیادی طبیعی است که میل عمومی هر ماده به جذب سایر مواد را می نمایاند. در واقع در طبیعت ۴ نیروی بنیادی وجود دارد . گرانش؛  الکترومغناطیس و نیروی هسته ای ضعیف و قوی. عمومیت داشتن گرانش (یعنی از این حیث که همواره به صورت جاذبه عمل می کند) آن را از ۳ نیروی دیگر متمایز می کند. مثلا نیروی الکتریکی میان اجسام باردار را در نظر بگیرید بارهای الکتریکی دو نوع هستند. مثبت و منفی. لذا نیروی الکتریکی می تواند هم  به صورت جاذبه ظاهر شود (برای بارهای ناهمنام)  هم به صورت دافعه (بارهای همنام) . این در حالیست که گرانش فقط به صورت جاذبه وجود دارد و به همین خاطر است که این نیرو در کیهان شناسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

اگر در زمان به عقب سفر کنیم و به زمان نزدیک بیگ بنگ بر گردیم این چهار نیروی بنیادی طبیعت با یکدیگر ادغام می شوند اگر در زمان تا لحظه بیگ بنگ به عقب بر گردیم گرانش آخرین نیرویی است که بعد از بیگ بنگ ؛ بصورت دقیق تر در زمان پلانک یعنی  ۱۰ به توان منفی ۴۳ ثانیه پس از انفجار بزرگ جدا می شود. نیروی هسته ای قوی بعد نیروی هسته ای ضعیف و دست آخر نیروی الکترومغناطیس.

ادغام سه نیرو همگی با نظریه کوانتوم تبیین می شود. تمام تلاش ها برای اراﯬ نظریه همه چیز  در این راستاست که نیروی چهارم یعنی گرانش را تبیین کند. اولین گام در جهت انجام چنین کاری ؛ متحد کردن فیزیک کوانتومی با نظریه گرانش یعنی به وجود آوردن یک نظریه گرانش کوانتومی است.  همان چیزی که پروفسور براند در فیلم اینترستلار ۴۰ سال برای حل آن زمان صرف کرده است.

اما باز گردیم به مساله سیاهچاله ها. ایده وجود سیاهچاله ها به جان میشل کشیش انگلیسی در سال ۱۷۸۳ باز می گردد و توسط لاپلاس هم مورد بحث قرار گرفته بود . اما تعبیر کنونی از سیاهچاله به نظریه نسبیت عام اینشتین بر میگردد .

در خصوص سیاهچاله ها بد نیست به  راه حل معروف شوارتسشیلد اشاره کنیم که تنها یک سال پس از انتشار نظریه اینشتین در سال ۱۹۱۶  بر مبنای توزیع متقارن کروی از ماده منتشر شده بود.

در فیزیک هر جسمی با هر جرمی یک شعاع بحرانی دارد که به آن شعاع شوارتسشیلد گفته می شود . اگر یک جسم چگال تماما درون شعاع شوارتسشیلد قرار بگیرد آنگاه هیچ نوری نمی تواند از سطح آن جسم فرار کند. برای جرمی معادل زمین شعاع بحرانی تنها ۱ سانتی متر است.  یعنی اگر شعاع زمین با همین جرم کنونی اش تنها یک سانتی متر بود آنگاه زمین نیز یک سیاهچاله بود!

برای جرمی معادل جرم خورشید این شعاع چیزی در حدود ۳ کیلومتر است. با این وجود هنوز مدرک محکم و بی شبهه ای مبنی بر وجود سیاهچاله در طبیعت وجود ندارد. در فیلم اینترستلار؛ کوپر بر سیاره ای نزدیک یک سیاهچاله  به نام  Gargantua  فرود می آید که هر ساعت اش ۷ سال زمین است.

black-hole-interstellar

 

تا اینجا درباره سیاهچاله ها صحبت کردیم. اما مفهوم گرانش غیر از ارتباط مفهومی که با مساله سیاهچاله ها دارد ؛ در باره ایستگاه فضایی و فضاپیما هم نقش مهمی بازی می کند. در فیلم اینترستلار ؛ در فقدان گرانش زمین در فضا؛ سرنشینان فضاپیمای Endurance از یک متود جالب دینامیکی استفاده می کنند. در این روش در واقع نیروی معادل گرانش زمین با استفاده از نیروی جانب مرکز به صورت مصنوعی ایجاد می شود.

fb_share_image_600

ایده اصلی ایجاد این گرانش چندان پیچیده نیست. Ranger  یعنی جایی که کوپر و تیم همراه او در آن مستقر هستند در مرکز دایره قرار دارد و طبق معادلات دینامیکی mg = m v²/r کافیست تا  v² = grباشد. یعنی سرعت دوران فضاپیما به توان دو ؛ برابر با حاصلضرب شتاب گرانش زمین در شعاع  Endurance  شود تا بدین ترتیب سرنشینان فضاپیما احساسی همانند زندگی روی زمین داشته باشند.

fg

 

 

ایده چرخش یک ایستگاه فضایی چرخ-مانند به سال ۱۹۲۸ و دست نوشته های “هرمان نوردانگ” بازمی گردد. او در کتاب اش که در سال ۱۹۲۹ توسط انتشاراتی ریچارد کارل اشمیت در برلین با عنوان Das Problem der Befahrung des Weltraums در ۱۸۸ صفحه  تنها در ۱۰۰ نسخه  منتشر شده بود ایده ایستگاه فضایی چرخنده ای را منتشر کرد که در آن با ایجاد نیروی گرانش مصنوعی میتوان گرانش زمین را شبیه سازی کرد. نمود بارز تخیلی چنین ایده ای نیز در فیلم ۲۰۰۱: یک اودیسه فضایی نمایش داده شد که به منظور ایجاد گرانش مصنوعی در طول سفر به سیاره مشتری نشان داده شده بود.

Noordung_raumstation

ایده هرمان نوردانگ در سال ۱۹۲۸

۳. زبان و ادبیات علمی

 

Kip Thorne فیزیکدان نظری انیستیتو تکنولوژی کالیفرنیا که تخصص اش نسبیت عام است به عنوان مشاور علمی پروژه اینترستلاردر پاسخ به این سوال که ایا مجادله ای بین او و نولان سر صحنه های فیلم وجود داشته می گوید : نولان میخواست که کوپر با سرعت بیشتر از نور حرکت کند ولی من به او گفتم که نه این غیر ممکن است. ما بارها در این باره صحبت کردیم بعد از دو هفته او برگشت و گفت فکر میکنم فهمیدم! بی خیال سرعت بیشتر ازسرعت نور می شویم.

Eugen Reichl در مقاله ای با عنوان کرمچاله ها سیاهچاله ها و چاله های منطقی می گوید: داستان فیلم اینترستلار چیز حدود سال ۲۰۶۰ اتفاق می افتد . زمانی که بزرگترین تهدید روی زمین برای بشریت ؛ نابودی بیوسفر است و طوفان های ویرانگر خاک؛ بزرگترین چالش بشر دیگر نه ابداعات و اختراعات و پژوهش های فضایی بلکه موضوع غذا و گرسنگی و هواست. جامعه مهندس نمی خواهد. کشاورز می خواهد. کرمچاله ای اطراف سیاره زحل راه به کهکشان دیگری می برد که در آن سیستم سیاره ای به دور گارگانچوا می گردند. ناسا که در آن زمان بصورت زیرزمینی فعالیت می کند در حدود ده سال پیش تعدا ۱۲ نفر از دانشمندان را برای برسی امکان حیات به آن سیارات فرستاده که از این میان تنها سه نفر به زمین سیگنال فرستاده اند. Miller و  Mann  و  Edwards

از دید من نکته ای که باورپذیر بودن فیلم  Interstellar را کمرنگ می کند نوع زبان و ادبیات علمی و کلماتی است که آنها حین گفتگو با یکدیگر استفاده می کنند. تقریبا غیرقابل باور است که دانشمندان و فضانوردان با چنین ادبیات ساده و کلی درباره موضوعات علمی تخصصی صحبت کنند. نمی توان پذیرفت که یک دانشمند ناسا برای همکارش که یک فضانورد حرفه ای و مدیر پروژه ای اینچنین عظیم و پیچیده است؛ در راه عبور از کرمچاله و ورود به یک کهکشان دیگر ؛ تازه بخواهد با خم کردن برگه کاغذ ؛ نسبیت عام و خم هندسی فضا را توضیح دهد. بعید است دو فیزیکدان در آن سطح علمی با کلمات کلی ساده درباره در هم آمیختن نسبیت و کوانتوم صحبت کنند بدون اینکه کمترین اشاره ای به جزییات فنی موضوع کنند.

2001_2

تصویری از فیلم اودیسه فضایی ۲۰۰۱ استنلی کوبریک

 

 

البته انتظاری جز این هم نیست. Interstellar یک مستند علمی نیست و قرار هم نبوده باشد. مخاطبان فیلم ؛ عموم مردم هستند و این دیالوگ ها در واقع برای روشن شدن ذهن مخاطب عام است. اما جایی دیالوگ ها از این بدتر هم می شود. مثلا دختر دکتر براند می گوید: عشق ورای بعد پنجم و فضا و زمان است. این دیالوگ های تغزلی و شاعرانه و عاشقانه؛ از زبان و ادبیات علم به دور است و بیشتر مناسب فیلم های گیشه پسند عاشقانه است ؛ نه یک فیلم با محتوای صریح علمی.

 

 

۴. چاشنی تخیل وایده پردازی علمی

کیپ ترون در مصاحبه اش با Eugen Reichl می گوید : سفر در زمان از طریق کرمچاله ها غیرمحتمل؛ اما ممکن است. او می گوید هیچ عددی برای این احتمال متصور نیست اگر بخواهد عدد بدهد به احتمال یک درصد؛ ولی نه هرگز صفر درصد. تکنولوژی و تامین انرژی چنین سفری از دید کیپ ترون نه صدها سال بلکه هزاران سال دیگر برای بشر زمان می برد. روزی در سده های آینده به هر حال بشر برای ادامه حیات مجبور به ترک زمین خواهد شد. مساله در اینجا فقط تامین انرژی برای جابجایی نیست. مساله فواصل دور  نجومی است. اولین سیاره خارج از منظومه شمسی که محتملا قابلیت حیات انسانی دارد ۱۲ سال نوری از ما دورتر است.

بعضی تکنولوژی ها که در فیلم نشان داده شده شاید طی دهه های آینده در دسترس بشر قرار گیرد. مثلا یورگن هاهن بیولوژیست از دانشگاه فرانکفورت که روی پروژه خواب زمستانی کار میکند میگوید شاید در ۲۰ یا ۳۰ سال آینده فرایند فرو بردن بدن انسان در خواب طولانی با بهره گیری از هورمون های بخصوصی ممکن شود.

غیرقابل باور ترین قسمت داستان فیلم ٬در میان ستارگان٬ برای من اما ورود کوپر به سیاهچاله بود. او در حالی به سیاهچاله می رود که هنوز آگاهی خود را حفظ کرده و اعمال حیاتی بدن اش همانگونه که در فضای ۴ بعدی فضا و زمان کار میکرده انجام می شود. او در یک سیاهچاله درست مانند انسانی در جهان فیزیک نیوتنی نفس می کشد؛ گردش خون؛ تپش قلب و اعمال فیزیولوژیک و سیستم عصبی دارد که کارکرد همه تابعی از زمان است. انجام این اعمال حیاتی که همه در سایهء وجود زمان معنا پیدا میکند در جایی از بعد پنجم که در آن؛ زمان یک مختصه مکانی است؛ باورپذیر نیست. در فیلم اما می بینیم که  کوپر اطلاعات کوانتومی درون سیاهچاله را به صورت علایم مورس به جهان چهاربعدی انتقال می دهد.

به مصداق سخن خواجه حافظ شیراز که می فرماید: „عیب می جمله بگفتی هنرش نیز بگو!“ و به رغم همه آنچه که گفته شد ؛ فیلم اینترستلار ؛ دست کم از آن جهت که ذهن مخاطب عام را با یک سری از مفاهیم و پرسش های فلسفی فیزیک جدید آشنا می کند درخور توجه است و  می توان با اندکی اغماض آن را  تا حدی جدی گرفت.

دیدگاه های وب سایت

  1. پیام
    پاسخ دادن

    حتما کتاب علم میان ستاره ای (ترجمه فارسی: میان ستاره ای به روایت علم، انتشارات کارگاه و آسمان شب) نوشته کیپ تورن را مطالعه کنید. او در این کتاب بسیاری از مطالب علمی و گمانه زنی های علمی خود را به طور کامل توضیح داده است. حتما از دقت او شگفت زده خواهید شد.

نوشتن دیدگاه

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.