هنگامی که عبارت ” تاریخ علم نجوم ” را به کار می بریم ، اذهان عموم ، یک دانشمند دوره ی اسلامی با لباس هایی به سبک اعراب و تعدادی کاغذ کاهی را متصور می شوند. و کسی را پژوهشگر تاریخ علم می دانند که  نام های یونانی و عربی بسیاری را حفظ کرده است و ماده تاریخ می داند. اما خوانش تاریخ علم به آن معنا است که گام به گام همراه با علم جلو بیاییم و روند پیدایش علم ، نقاط عطف ، نقاط قوت و ضعف ، اشتباهات و … را بررسی کنیم و همراه با دانشمندان گذشته جهان را کشف کنیم. لااقل رویه ای که من قرار است در بخش تاریخ علم نجوم رصدگاه دنبال کنم ، به این منوال است.

در این نوشته قصد دارم به مطرح شدن مبحث سیاه چاله ها در نجوم بپردازم.

 

بعد از مطرح شدن قانون عمومی گرانش توسط ایزاک نیوتون ، و بدست آوردن مقدار ثابت جهانی گرانش توسط کاوندیش که منجر به تعیین جرم سیاره ی زمین هم شد ، یک مسئله ی کلاسیک با بازی کردن با رابطه ی عمومی گرانش مطرح شد : کمترین سرعتی که باید یک موشک داشته باشد تا بتواند زمین را ترک کند چقدر است؟

امروزه یک دانش آموز دبیرستانی می تواند با کمی بازی کردن با رابطه ی گرانش و دانستن رابطه ی انرژی جنبشی جسم به این سوال جواب دهد :ve

با بدست آوردن این رابطه و دانستن مقادیر  M , G , R  می توان به راحتی سرعت را حساب کرد.

مقدار R  یا شعاع زمین را برای اولین بار اراتستن در ۲۳۰۰ سال پیش بدست آورد.

مقدار G  ( ثابت عمومی گرانش ) و به تبع آن M  ( جرم زمین ) هم توسط  توسط ترازوی پیچشی هنری کاوندیش بدست آمدند.

با قرار دادن این مقادیر در این رابطه به سرعتی حدود  ۱۱ کیلومتر بر ثانیه می رسیم که همان مینیمم سرعتی است که باید داشته باشیم تا بتوانیم از زمین فرار کنیم.

قانون عمومی گرانش در همه ی جهان صادق است ( لااقل مبنای علم ما بر این اصل است ) و مقدار ثابت گرانش نیز در همه جا ثابت است ، اما مقدار جرم و شعاع همه ی اجرام آسمانی با هم فرق می کند. مسلما هرچه جرم کمتر باشد ، سرعت گریز نیز کمتر است ، به عنوان مثال سرعت گریز از روی سطح ماه حدود ۲/۵  کیلومتر بر ثانیه است و سرعت گریز خورشید ( به علت پرجرم تر بودن نسبت به زمین ) از سرعت گریز زمین بیشتر است و تقریبا ۶۰۰ کیلومتر بر ثانیه است.

هرچه جسم چگال تر باشد و پرجرم تر ، سرعت گریز از آن جسم زیاد تر می شود.  این مفهوم را لاپلاس ( همان ریاضی دان معروف که در همه ی کتاب های درسی حضور دارد ) در سال ۱۷۹۹ با یک نتیجه گیری عجیب و غریب به این صورت بیان کرد که : جسمی که به حد کافی پر جرم و چگال باشد ، غیر قابل رویت خواهد شد !

او به این صورت استدلال کرد که نیروی جاذبه ی یک جرم سماوی می تواند انقدر بزرگ باشد که نور نتواند از آن خارج شود. دلیل لاپلاس همان رابطه ی سرعت گریز بود که از روی قانون عمومی گرانش نوشته می شد ، لاپلاس جرمی را متصور شد که آنقدر پرجرم و البته چگال باشد که در آن سرعت گریز برابر سرعت نور باشد ( v=c ) در آن صورت حتی ذراتی که با سرعت نور هم حرکت می کنند ( فوتون ها ) نمی توانند از سطح آن جسم فرار کنند. هنگامی هم که نوری نتواند از جسمی به بیرون بتابد ، آن جسم سیاه به نظر می رسد.

مقدار سرعت نور هم مدتی پیش به دست آمده بود ، پس از تجربه ی ناموفق گالیله – توریچلی  که می خواستند با زمان سنجی زمان رفت و برگشت نور بر  روی دو تپه ی نزدیک به هم سرعت نور را بدست آورند ، روش های بهتری برای سنجش سرعت نور بدست آمده بود ، استفاده از قمرهای مشتری ، و روش های مکانیکی که از ترکیب چرخ دنده ها و آینه ها استفاده می کردند ، بهترین روش های سنجش سرعت نور بودند.

در واقع لاپلاس برای اولین بار بر روی کاغذ وجود سیاه چاله ها را بیان کرد.از طرف دیگر لاپلاس رابطه ی سرعت گریز را به این صورت نوشت تا بتواند شعاع سیاه چاله های فرضی اش را نیز حساب کند : rbh

اگر در این رابطه جرم را مساوی جرم زمین قرار دهیم ، اندازه ی شعاع زمین برای آن که سرعت گریز آن برابر c  شود ، حدود ۱ سانتی متر خواهد بود! ( چیزی شبیه به همان سیاه چاله های کوچک هاوکینگ )  این مقدار بسیار کم شعاع مفهوم دیگری را وارد علم کرد که آن فرورفتی بیش از حد ماده را در هم توجیه کند.

تا اینجا با مفاهیم فیزیک کلاسیک امکان وجود سیاه چاله ها بیان شد ، تمامی این مفاهیم در حد فهم یک دانش آموز دبیرستانی هستند ، مباحثی مانند افق رویداد و … نیز با مطرح شدن نسبیت ( که احتمالا امروزه دیگر می توان آن را در مباحث تاریخ علم بیان کرد ) وارد بحث فیزیک سیاه چاله ها شدند که می توان آن ها را به صورتی جداگانه بررسی کرد.

 

چند سالی است که اکثر کتاب های منتشر شده در زمینه ی اخترفیزیک را کتاب های عامه پسند تشکیل می دهند ، پس از دوره ای خاص که انتشارات آستان قدس رضوی چند کتاب دانشگاهی در زمینه ی اخترفیزیک ( مانند کتاب زیلیک – اسمیت ، و یا مرزهای فیزیک – ستاره شناسی از فرد هویل ) را منتشر کرد ، دیگر کتاب دانشگاهی نجومی وارد بازار نشده بود. تا این که امسال انتشارات مبتکران دو کتاب را در زمینه ی اخترفیزیک در سطح دانشگاهی منتشر کرد : اول کتابی از فیلیپس تحت عنوان ” فیزیک ستاره ها ” با ترجمه ی دکتر محمود بهار و دکتر حسین گل نبی ( به زودی این کتاب را معرفی خواهم کرد.) که کتابی کاملا دانشگاهی در زمینه ی اخترفیزیک بود.

و دوم کتابی تحت عنوان اخترفیزیک مقدماتی نوشته ی بابک کبیری منش ، که کتابی است در مرز میان کتاب های عامه فهم و کتاب های دانشگاهی که البته برای دانشجویان سالهای آغازین رشته ی فیزیک نوشته شده است. در این نوشته به معرفی این کتاب می پردازم.

 

بر خلاف کتاب های پیشین دانشگاهی اخترفیزیک مقدماتی کتاب کم حجمی است اما به اکثر مطالب مورد نیاز دانشجویان سال اول پرداخته است ( احتمالا کتاب بر مبنای سرفصل های مصوب وزارت علوم برای درس های فیزیک فضا و یا اخترفیزیک مقدماتی نوشته شده است.) همین کم حجم بودن باعث شده که خواندن آن روان باشد و خواننده به سرعت با مباحث آشنایی اولیه پیدا کند.

کتاب با تعاریفی مقدماتی از اخترفیزیک آغاز می شود و پس از بیان جایگاه زمین و منظومه ی شمسی در فضا ، سریعا وارد بحث فیزیک ستارگان می شود.در همان ابتدا و در پیشگفتار معادله ی تعادل هیدرواستاتیکی ستاره بیان می شود تا خواننده را با خود به دنیای شگفت اخترفیزیک وارد کند.

در دیگر فصل های کتاب مباحث مهم اخترفیزیک گفته می شود به گونه ای که تمامی مراحل شناخت یک ستاره در یک کتاب ۹۰ صفحه ای گفته می شود. از تولد و سوخت تا زمان مرگ . تقریبا هیچ مبحث و یا هیچ رابطه ی مهمی در اخترفیزیک نیست که در این کتاب نیامده باشد. حتی یکاهای نجومی و قوانین کپلر نیز در کتاب آمده اند و فصل آخر نیز در مورد نظریه نسبیت عام و مباحثی مقدماتی در کیهان شناسی است.

از نکات خوب این کتاب به کار بردن معادل انگلیسی کلمات در جلوی هر کلمه ( و نه در زیر نویس و یا آخر کتاب ) است که باعث می شود خواننده با واژه های لاتین کلمات به کار رفته آشنا شود و یا در صورتی که از یک واژه چند ترجمه ی فارسی وجود دارد خواننده دچار مشکل نشود.

کبیری منش خود یک استاد دانشگاه در زمینه ی اخترفیزیک و البته تاریخ و فلسفه ی علم است ، به همین خاطر روش ارائه ی مباحث در کتاب روشی است که برای آموزش به دانشجویان بسیار مفید است. خود من اولین کتابی که در کلاس های المپیاد نجوم تدریس می کنم همین کتاب است. ( هرچند که کتابی کافی برای همه ی مباحث المپیاد نیست ، اما در زمینه ی مباحث اخترفیزیک مطرح شده در المپیاد غالبا نیاز به کتاب دیگری نمی باشد.) مباحث تاریخی و تجربی اخترفیزیک نیز در کتاب نسبتا گنجانده شده است.kabirimanesh2

در مقدمه ی کتاب نوشته شده که شیوه ی طرح موضوع کتاب از کتاب اخترفیزیک نوشته ی کریستوفر بیشاب ( که اکثرا در دانشگاه ها درس های فیزیک فضا از روی آن تدریس می شود و هنوز به فارسی برگردانده نشده است ) و در انتها نیز یک قسمت منابع دارد که البته به گفته ی خود آقای کبیری منش بسیار کامل تر بوده است و توسط انتشارات حذف شده !

کتاب چند ایراد هم دارد : اول این که جای بعضی از مباحث واقعا خالی است ، شاید لازم بود قبل از شروع بخش های طیف سنجی و ویژگی های مشاهداتی ستارگان ، مختصری در مورد ابزارهای مورد استفاده در ستاره شناسی ( اعم از اپتیکی ، رادیویی و … ) اطلاعات به خواننده ارائه شود.

نکته ی دوم در مورد فرمول ها و رابطه های به کار رفته در کتاب است ، بعضی از آن ها توضیحات کاملی ندارند ، این امر برای خواننده ی دانشگاهی مشکلی ایجاد نمی کند اما اگر خواننده اطلاعات قبلی در این زمینه ها نداشته باشد با آن همه فرمول و رابطه حسابی گیج می شود. درست که است که روابط ریاضی پیچیده ای در کتاب وجود ندارد ، اما خواننده بایستی لااقل یک دوره ی کامل فیزیک را گذرانده باشد تا از مباحث درک درستی پیدا کند.

البته ناگفته نماند که بعد از اکثر قسمت هایی که فرمول ها بیان می شوند ، سریعا یک مثال تجربی با استفاده از همان فرمول بیان شده است که بسیار مفید می باشد.

نکته ی دیگر هم که به ناشر مربوط می شود همان بحث عدم ویرایش کتاب های علمی است ، کتاب اشکالات املایی زیادی دارد ، چند جا جمله بندی ها نیاز به ویرایش دارند (حتی یک جا یک مشکل کوچک در جمله بندی ، باعث شده که خواننده تصور کند این یک اشکال علمی است ) ؛ چند جایی در تایپ فرمول ها نیز اشکالاتی دیده می شود و …  که نشان از آن دارد که ناشر بدون توجه به ویرایش های علمی و ادبی ، کتاب را منتشر کرده است. ( احتمالا به زودی غلط نامه ی کتاب استخراج می شود ، که در این صورت با هماهنگی با آقای کبیری منش این غلط نامه را در همین صفحه در اختیار علاقه مندان قرار خواهیم داد )

اما در عوض ناشر در طراحی جلد و صفحه آرایی و حتی جنس کاغذ بسیار خوب عمل کرده است و کتابی با کیفیت چاپ بالا به دست خوانندگان رسانده است.

چاپ اول اخترفیزیک مقدماتی  ( ۱۳۸۸ ) در ۹۱ صفحه و با قیمت ۱۵۰۰ تومان توسط انتشارات مبتکران منتشر شده است.

زمانی که کتاب نجوم و اخترفیزیک مقدماتی به فارسی ترجمه شد، شاید یکی از معدود منابعی بود که موضوعات نجوم مقدماتی و همین‌طور فیزیک و ریاضیات مناسبی را در خود گنجانده بود. ولی یک مشکل داشت! احتمالاً همه‌ی شمایی که این کتاب را خواندید از ترجمه‌ی آن دل خوشی ندارید. حالا اگر کمی با فن ترجمه، نجوم، فیزیک هم آشنا باشید فقط این اثر فارسی شده را یک فاجعه می‌توانید بنامید.

جملات بدون فعل، اصطلاحات عجیب، متن فارسی متفاوت. شخصاً تصور می کنم  این کتاب اولاً ترجمه‌ی درهمی است از چند برگی که به هر دانشجو به عنوان تحقیق یا نمره داده شده و معلوم نیست دفترهای فنی ترجمه‌کرده‌اند یا دانشجو. من از جلد یک این کتاب چیزی دستگیرم نشد (البته مشخصاً خودم را جای خواننده‌ی ناآشنا می‌گذارم). رغبت خواندن کُل آن را مدت‌ها نداشتم تا مجبور شوم و یا به نسخه‌ی انگلیسی دست پیدا کنم.

کتاب اصلی یکی Credit union از بهترین‌هاست. سطح آن بیش‌تر به سال‌های اول لیسانس و یا منجمان آماتوری می‌خورد که با ریاضیات و فیزیک آشنایی اولیه‌ای دارند. نکات بسیار خوبی دارد که به زبان ساده توضیح داده شده است. زیلیک برنده‌ی چند جایزه‌ی مدرس و نویسنده‌ی نجوم  را در آمریکا برده و شکی هم در نوع نگارش،‌ انتخاب موضوع و کتابهایش تا الان نداشتم. کتاب فراگیری فعال نجوم که خودم اقدام به ترجمه‌اش کرده بودم، هم از این نویسنده است. و تا کنون هیچ کتابی مانند آن هم ندیدم که با وجود شیوه‌ی مشترک نتیجه‌ی خوبی گرفته باشد.