جنجال دو نابغه؛ از درک شهودی کیهان تا عظیم ترین آزمایشات تاریخ - دانشنامه آریایی

به گزارش Fred Hoyle و George Gamow سنت شکنانی پیشگام بودند که در خصوص جهان در حال توسعه به نتایج متفاوتی دست یافتند. در چنین عصر اعجاب انگیزی از علم که فیزیک بنیادی در آزمایشگاه هایی مثل CERN و LIGO تحت آنالیز قرار می گیرد، تعداد افراد بدبین که با باور های منفی خود کوشش دارند تا دامن علم را لکه دار نمایند، رو به افزایش است.

در گذشته، کسانی که چنین کاری انجام می دادند به اسم اسطوره شناخته می شدند. حدس های عجیب آن ها در زمان های پیشین تاریخ را به گونه ای متفاوت رقم می زند. اما امروزه به علت گستردگی علوم و وجود پیچیدگی های بسیار، احتیاج به آنالیز جوانب بسیاری در ارائه یک نظریه نو است.

در حدود بیست سال از مرگ Fred Hoyle اخترفیزیکدان جنجالی بریتانیایی می گذرد. او که در 20 آگوست 2001 از جهان رفت، به علت پایبندی سرسختانه به باور های حاشیه ای و بعلاوه فعالیت های قابل توجه در علم، معروفیت داشت. تمام باور های خوب و بد او از یک منبع سرچشمه می گرفت و آن چیزی نبود جز تمایل به پیش بینی دلایل رخداد هایی که هنوز برای ما شناخته شده نیستند. او چنین تفاسیری را مطابق با حس شهودی خود و قوانین طبیعت شرح می داد.

شریک اصلی مناظره های Hoyle، دست کم از دیدگاه رسانه ها، فیزیکدان روسی-اوکراینی-آمریکایی George Gamow بود. Gamow سه دهه پیش از Hoyle درگذشت. اما زمان حضور آن ها در کانون توجه عموم، تقریبا از اوایل 1950 تا اواسط 1960 به میزان کافی طولانی بود تا نبرد ایده های آن ها به معروفیت برسد. اختلاف عقاید آن ها مرتبط با منشاء جهان و ماده درون آن بود. درحالیکه هر دو موافق بودند که فضا در حال انبساط است، Hoyle استدلال می کرد این نظریه بسیار قدیمی است و ماده نوی فضای خالی به جای مانده از انبساط را پر خواهد نمود و ستارگان و کهکشان های نو خواهد ساخت. بدین ترتیب، او و همکارانش این باور را جهان حالت پایدار نامیدند. در این صورت کیهان پس از گذر مدت زمان طولانی، یکسان به نظر خواهد رسید.

از سویی دیگر، Gamow معتقد بود که همه مواد میلیارد ها سال پیش، زمانی که جهان قابل مشاهده بسیار کوچکتر بود، در یک حالت داغ و متراکم ایجاد شده اند. او معتقد بود که در دقایق اولیه شکل گیری عالم، همه عناصر شیمیایی ایجاد شده اند. او به همراه همکارانش Ralph Alpher و Robert Herman سعی کردند نشان دهند چگونه چنین تجمعی از ذرات و عناصر در عالم اولیه امکان پذیر است. Hoyle با رد ایده حضور ذرات و عناصر در لحظات اولیه خلقت عالم، این مدل ها را مورد تمسخر قرار داد. (از جمله مدل پیشین ریاضی دان بلژیکی و کشیش Georges Lemaître). او در یک برنامه رادیویی در مارس 1949، چنین پیدایش ناگهانی را انفجار عظیم نامید - نامی که در تاریخ ماندگار شد.

مانند Hoyle، Gamow هم در اغلب پیش بینی های خود متکی به احساساتش بود. او صبر چندانی برای پروژه هایی که احتیاج بود سال ها مورد مطالعه قرار بگیرند نداشت. بنابراین، در حالیکه دیدگاه های کیهانشناسی آن ها بسیار متفاوت بود، اما شیوه انجام تحقیقات آن ها مشترکات بسیاری داشت.

به اسم مثال در سال 1928، Gamow در هنگام بازدید از دانشگاه گوتینگن آلمان دریافت که فیزیکدانان در شرح فرایند واپاشی آلفا، هنگامی که یک هسته سنگین مانند اورانیوم به طور ناگهانی به یک ذره آلفا (خوشه ای از دو پروتون و یک الکترون) برخورد می نماید، دچار سردرگمی هستند. واضح است که ذره آلفا از نوعی سد پرانرژی عبور می نماید که در حالت کلی عبور از آن غیرممکن است. اما این اتفاق چطور می افتد؟ از نظر علمی، این معما وضعیتی در مکانیک کوانتومی را یادآور می گردد که در آن احتمال تونل زنی الکترون ها در یک ناحیه کلاسیک بسیار ناچیز است.

Gamow با استفاده از قوانین مکانیک کوانتومی محاسباتی انجام داد و همان شب مسئله واپاشی آلفا را حل کرد. او روز بعد نتایج محاسبات خود را با فیزیکدان مجارستانی Eugene Wigner در میان گذاشت. Gamow بعدا متوجه شد که فیزیکدانان دانشگاه پرینستون، Ronald Gurney و Edward Condon پیش از این و به صورت مستقل به راهکار مشابهی دست یافته اند. پس از این مسئله، فیزیک هسته ای پیشرفت شگرفی را تجربه کرد. فرمول Gamow بعلاوه پیش بینی هایی در برخورد بین نوکلئون های اتمی (پروتون و نوترون) انجام داد. این دسته از برخورد ها نقش اساسی در درک چگونگی تبدیل هیدروژن به هلیوم در هسته های ستاره های فعال و بعلاوه ایجاد نور در آن ها دارد.

با این حال، تجمع عناصر شیمیایی دارای نکته ای ریزبینانه است که به Hoyle یاری شایانی کرد. نکته این است که طبیعت هیچگاه روش ساده ای برای ایجاد ایزوتوپ کربن 12 و عناصر بالای آن ارائه نمی دهد. هسته سازی انفجار عظیم - طرحی که به وسیله Gamow، Alpher و Herman در شرح چگونگی ساخته شدن عناصر ارائه شده است - نمی تواند به بالاترین دمای ممکن برای مدت زمان لازم دست یابد و بدین ترتیب نمی تواند برناپایداری بریلیوم-8 غلبه کند. بریلیوم-8 یکی از مراحل در راستا رسیدن به کربن-12 است که باید گذرانده گردد. بریلیوم -8 به سرعت واپاشی می نماید و شانس ترکیب آن با هلیوم -4 به منظور ساخت کربن -12 بسیار ناچیز است، مگر اینکه شرایط مطلوب تری نسبت به انفجار عظیم داشته باشیم. (این روش از لحاظ ریاضیاتی ساده ترین راه برای فراوری ایزوتوپ است).

از آنجا که او به نظریه انفجار عظیم عقیده نداشت، ساخته شدن عناصر شیمیایی (به غیر از هلیوم) در عالم اولیه را هم باور نمی کرد. او در سال 1946 پیروز شد نظریه جایگزینی برای این فرآیند ارائه دهد. همانطور که ستارگان می سوزند - هیدروژن را به وسیله فرآیند های همجوشی به هلیوم تبدیل می نمایند - هسته آن ها داغ و منقبض می گردد. این درجه حرارت بالا محیط مناسبی را برای تشکیل عناصر ایجاد می نماید. علاوه بر این، اگر انقباض ناگهانی در خاتمه عمر یک ستاره به میزان کافی پر انرژی باشد، با انفجار ابَرنواختری همراه است که عناصر تشکیل شده را به فضا پرتاب می نماید. به صورت خلاصه، طرح Hoyle به طرز هوشمندانه ای توزیع عناصری که امروزه در عالم مشاهده می کنیم را، شرح داد.

یکی دیگر از بینش های خارق العاده Hoyle شرح داد که چگونه می توان بر مسئله بریلیوم-8 غلبه کرد. او حدس زد که کربن-12 دارای سطحی از انرژی کوانتومی است که با بریلیوم-8 و هلیوم-4 مطابقت دارد و باعث ایجاد تغییرات در دما های بسیار بالایی می گردد که در انقباض هسته رخ می دهد. هنگامی که تیمی از آزمایشگران آزمایشگاه Caltechs Kellogg Radiation تائید کردند که چنین حالت برانگیخته ای از کربن-12 در طبیعت وجود دارد، تصویر ذهنی Hoyle به طرز شگفت انگیزی تائید شد.

نقطه ضعف رویکرد شهودی که به وسیله Hoyle و Gamow اتخاذ می گردد، این است که حدس و گمان صرف ممکن است گاهی از حدود منطقی خارج گردد. Hoyle مناظره علمی را می پسندید و مادامی که نظریه او به صورت کامل رد نشده بود، با مخالفت دیگران مسئله ای نداشت. از این رو، او مدت ها پس از ظهور شواهد اساسی در میانه دهه 1960، همچنان به نظریه خود باور داشت. در آن سال ها معین شد که تابشی ضعیف در جهان نفوذ می نماید که ریشه در انفجار عظیم داغ در عالم اولیه دارد.

علاوه بر این، او در سال های خاتمهی عمر خود کتاب ها و مقالات متعددی را منتشر کرد که نظرات را به سمت مسائلی خارج از تخصص خود پیش برد. به اسم مثال، او پیشنهاد کرد که بسیاری از بیماری ها منشا فرازمینی دارند و فسیل مشهور و تثبیت شده در موزه لندن جعلی است -بدون ارائه مدرک معتبر برای هرکدام از این نظریه ها. او غالبا عقاید همکاران خود مانند Edward Teller را در زمان حضورشان در دانشگاه جورج واشنگتن در اواخر دهه 30 را زیر سوال می برد و مفاهیمی را به صورتی بی اساس سرهم می کرد که بیشتر آن ها با هیچ نتیجه ای همراه نبودند.

به طور خلاصه، رویکرد شهودی که Hoyle و Gamow را به ارائه نظریه های مختلف سوق داد، صندلی قابل قبولی در علم بدست نیاورد. Hoyle نسبت به Gamow معروفیت بیشتری در پرداختن به ایده های شهودی داشت. Gamow به سادگی به سراغ موضوعات و طرح های دیگر می رفت. امروزه، با وجود شرکت های علمی عظیم و با امکانات پیشرفته، تعداد افراد وابسته به شهود طبیعی کاهش یافته است. اما امروزه بد نیست که جسارت دانمشندان قدیمی همچون Gamow و Hoyle را در ایده پردازی های خود به کار بگیریم.

منبع:دیجیاتو