تردید ِکیهان شناسان و بازخواست ِدانشمندان ِبایسپ۲

در ماه مارس، دانشمندان گروه بایسپ۲ از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسون یافته‌های خود را پیرامون امواج گرانشیِ تولید شده در سپیده‌دم کیهان، اعلام کردند. این امواج در دوره‌ای از انبساط سریع کیهانی، به نام تورم، ایجاد شده‌اند. این گواه تازه، می‌تواند تاییدی قوی بر نظریه‌ی تورم باشد. اما پژوهشگرانی وجود دارند که هنوز قانع نشده‌اند.

تصویری از دانشمندان خوشحال بایسپ۲ در کنفرانس خبری ۱۷ مارس در مرکز هاروارد اسمیتسونین هاروارد، از چپ به راست: کلیم پریک، جیمی بوک، چائو لین کوآ و جان کواک

به گزارش انجمن فیزیک ایران، ستاره‌شناس‌ها در نشستی ، به تاریخ ۱۷ مارس، در هاروارد، داستان علمی سال را رونمایی کردند. این گروه، بیان داشتند که تلسکوپ قطب جنوب آن‌ها شاهدی بر وجود امواج گرانشی تولید شده در سپیده‌دم زمان را یافته است. کیهان‌شناسی نمی‌توانستند چیزی بزرگتر از این را آرزو کنند. این یافته می تواند تاییدی بر قسمت حیرت آوری از نظریه‌ی بیگ بنگ -"تورم کیهانی" باشد. نظریه که پیش بینی می کند که کیهان نه با یک انبساط موقرانه که با یک انبساط تورمی کوتاه و سریع آغاز شده‌است. دانش سوداگری پرخرج است، که یافته‌های بزرگ آن نه با حرکتی آرام و منظم که با پرسش‌ها، تردیدها و تقاضاها برای داده‌های بیش‌تر، رشد یافته است. پژوهشگران در جامعه‌ی ستاره‌شناسی، به تاز‌گی، نگرانی خود پیرامون یافته‌های بایسپ۲ (BICEP2)را اعلام کردند. بنا بر گفته‌های این گروه ممکن است آزمایش‌های قطب جنوب،تنها نشانه‌ای از غبارهای کهکشان‌مان را شناسایی کرده باشند. پژوهشگرانی که با دیده‌ی تردید به این مساله نگاه می‌کنند، معتقد هستند پس‌لرزه‌های تولـّد کیهان را ندیده‌ایم و دانشمندان گروه بایسپ۲ تنها آلوده‌گی‌های پس‌زمینه‌ای را مشاهده نموده‌ اند؛ باید ابتدا عدسی‌های عینک‌شان را تمیز می‌کردند.

هیچ کس ادعا نمی‌کند که اشتباه علمی وحشتناکی رخ داده‌است. در واقع گفت‌وگو بر سر آن است که دانشمندان چگونه باید در زمان ارائه‌ی یافته‌های حیرت‌آور، با تردیدها برخورد کنند. همان طور که کارل سیگان، ستاره‌شناس سرشناس، مطرح کرده است، "ادعاهای فوق‌العاده، گواه‌های فوق‌العاده هم می‌طلبند". تلسکوپ قطب جنوب چیزی در آسمان دیده است –در واقع در این باره تقریبا هیچ تردیدی وجود ندارد چراکه این گروه تلاش فراوانی نموده است تا خطاهای سیستماتیک را که می‌توانند ناشی از نادرستی کارکرد دستگاه باشد، حذف کنند. اما آن چه که تلسکوپ دیده است –قطبش تابش‌های پس زمینه کیهان – می‌توانسته‌ است از امواج گرانشی اولیه یا از غبارهای پس‌زمینه، یا حتی ترکیب این دو، ناشی شده باشند. یوروس سلجاک، استاد فیزیک و ستاره‌شناسی از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، گفت: "اندازه‌گیری‌ها‌ی‌شان عالی بوده است؛ مشکل این جا است که نمی‌دانیم چه را اندازه گرفته‌اند" ... "نمی‌توانیم تشخیص بدهیم که بایسپ۲ اثر غبارها یا امواج گرانشی را اندازه‌گیری کرده‌ است". جان کواک، اخترفیزیکدانی از هاروارد و پژوهشگر اصلی بایسپ۲، –که خود بخشی از یک همکاری بزرگ‌تر، در میان موسسه‌هایی از سرتاسر دنیا، است- با جدیت از یافته‌های گروه خود پشتیبانی می‌کند. اما کواک اقرار می‌کند که بخش‌هایی وجود دارند که نمی‌توان در مورد آن‌ها با قطعیت صحبت کرد. بدیهی است تا زمان به دست آمدن داده‌های تازه –احتمالا در پاییز سال جاری و با کمک پلانک، تلسکوپ سازمان فضایی اروپا- این تردیدها باقی خواهند ماند.

کواک گفت: "مطمئن هستیم که مدهای B را اندازه گرفته‌ایم". این مد، قطبش نور و قابل مشاهده می‌باشد. او می‌افزاید: "مشخصه‌های آماری را با روش‌های گوناگون سنجیده‌ایم. بنا بر داده‌ها، بسیار محتمل است که پس‌زمینه‌های کیهانی سبب تشدید شده باشند؛ اما این هم‌چنان به معنی عدم وجود امواج گرانشی نیست". اکنون همه چشم به راه یافته‌های پلانک هستند. تلسکوپ پلانک به موشکافی در تابش‌‌های ریزموج پس‌زمینه‌ی کیهانی (CMB) یا بقایای دقیقه‌های نخستین کیهان می‌پردازد. بایسپ۲، در قسمت کوچکی از آسمان، به تابش پس زمینه کیهان نگاه کرده‌است؛ اما پلانک به بررسی تمام‌آسمان خواهد پرداخت و این کاوش در گستره‌ای از فرکانس‌ها انجام خواهد شد. انتظار می‌رود پلانک بتواند تخمین خوبی در مورد اثرهای پس‌زمینه‌ای مانند غبارها، ارائه دهد.

بیانیه‌ی ۱۷ مارس جامعه‌ی کیهان‌شناسی را تکان داد. همه، کارهای خود را کنار گذاشتند تا به بررسی یافته‌های تازه بپردازند. تورم کیهان، به مدت سه دهه، مورد بحث بوده است زیرا این یافته‌ها نخستین گواه محکم بر وجود تورم است. سوزان استاگز، از دانشگاه پرینستون، و یکی از اعضای گروهی که با تلسکوپی در شیلی بر تابش‌های پس‌زمینه‌ی کیهانی کار می‌کند در مورد تورم گفت: "تورم، فضا و زمان را با سرعتی بالاتر از تندی نور، از هم دور می‌کند". برایان گرین، نظریه‌پردازی از دانشگاه کلمبیا که خود در این آزمایش همکاری داشته‌ است، گفت: "بسیار جالب است که فرآیند کوانتومی ِ یک لحظه پس از تولد ، با انبساط تورمی، گسترش یافته است؛ گویی خود در پهنه‌ی فضا نقش بسته باشد –و در آسمان کش آمده است" ... از نقطه نظر او، باید دید این یافته‌ها باقی می‌یابند یا خیر.

تصویری از رادیوتلسکوپ BICEP2 در قطب جنوب، که ظاهرا تواتنسته امواج گرانشی بیگ بنگ را مشاهده کند.

در روز‌های اخیر، این مجادله به صفحه‌های فیزیکی و برخی از نشریه‌های علمی مانند نسخه‌های الکترونیکی Nature، Science، New Scientist و NationalGeographic منتقل شده است. رافائل فلاوگر ِ فیزیک‌نظری‌کار که به صورت مشترک در دانشگاه نیویورک و موسسه‌ی دانش‌های پیش‌رفته در پرینستون، N.J.، فعالیت می‌کند، در صبحگاه پنج‌شنبه، در دانشگاه پرینستون، به ایراد ایراد سخنرانی‌ پرداخت؛ وی از علاقه‌مندی‌های خود در مورد یافته‌های بایسپ۲ صحبت کرد. فلاوگر کمی بعد، در مصاحبه‌ای، گفت: "به نظر من اثرات پس‌زمینه‌ای بزرگ‌تر از آن چه آن‌ها می‌اندیشند، باشد؛ اما هم‌چنان امیدوارم که نشانه‌ای وجود داشته باشد" ... "اگر این طور باشد، بزرگ‌ترین کشف در عمر من خواهد شد؛ اندازه‌گیری روی کیهان ِ ده به توان منفی سی ثانیه‌ای –این یعنی یک بر یک میلیون میلیارد میلیارد از یک ثانیه". فلاوگر بیان کرد که گروه بایسپ۲، میزان غبار پس‌زمینه را تا حدی بر پایه‌ی اسلایدی که در یک نشست نمایش داده شده است، تخمین زده است. در این اسلاید، نمایشی از مشاهده‌ی فضاپیمای پلانک ارائه شده بود؛ اما خود داده‌ها را شامل نمی‌شد. منتقدان معتقد هستند این روش نیرومندی برای تخمین زدن نمی‌باشد.

اما پژوهشگران بایسپ۲ کار خود را به بهترین شکل انجام داده‌اند. کواک تاکید کرد که گروه او بیش از یک مدل (در واقع شش مدل) را برای تخمین میزان اثر غبار پس‌زمینه و شاخصه‌های دیگری که می‌توانسته‌اند در قطبش تابش‌های باستانی سهمی داشته‌باشند، به کار بسته‌اند. بنا بر گفته‌ی کواک قطبش اندازه‌گیری‌شده، چندین مرتبه بزرگ‌تر از چیزی است که برای تاثیر غبار درون کهکشانی انتظار داریم. کواک گفت: "همه چیز به شکلی حرفه‌ای، با دقتی بالا، و با در نظر گرفتن عدم قطعیت ذاتی اندازه‌گیری‌ها، اعلام شده‌است" ... "همچنین فکر می‌کنم که این کار را به درستی انجام داده‌ایم. غیرعلمی است که تصور کنیم می‌شود تمام عوامل ایجاد عدم قطعیت را حذف کرد. این که یک فرآیند علمی قابل اطمینان است به خاطر نبود عدم قطعیت نیست؛ به خاطر دقت در انجام کار است. در چهار سال تحلیل داده‌ها، بسیار دقیق عمل کرده‌ایم".

جمی باک، اخترفیزیک‌دانی در کلتک، و یکی از پژوهشگران اصلی همکاری بزرگ‌تری که بایسپ۲ را نیز در بر دارد، می‌باشد. باک گفت ایراداتی که منتقدها درمورد استفاده از اسلاید پلانک وارد می‌کنند ممکن است در مقاله‌ی اصلی که برای بررسی علمی به یک مجله تسلیم شده، تغییراتی ایجاد کند. باک گفت: "به هر صورت این هم یک احتمال است. تصمیم آخر را نگرفته‌ایم" ... "تشخیص می‌دهیم که مدل‌ها (ی مورد استفاده در تخمین تاثیر غبار پس‌زمینه) مدل‌های کاملی نیستند". اما او گفت این یک نمونه از بهترین کارهای دانش است: ارائه‌ی یک یافته‌ی تازه پس از گذر از ریزترین غربال‌های دیرباوری". باک گفت: "این سازوکار دانش است" ... "نتیجه‌ی هیجان‌انگیزی است. ما درک می‌کنیم که مردم می‌خواهند کاملا مطمئن شوند. ما نیز علاقمند هستیم کاملا مطمئن باشیم". باک گفت گروه او، درمورد عدم قطعیت پس‌‌زمینه‌ای، شفاف عمل کرده‌است. وی افزود: "هم زمانی که مقاله نگارش می‌شد، و هم زمانی که نتایج ارائه می‌شدند" ... "همواره این مساله برای ما مطرح بود که مستقیما به داده‌های مربوط به قید غبار دسترسی نداریم". باک گفت شواهدی وجود دارند که باور ما را که این یک نشانه ای از کیهان نخستین بوده‌است را تقویت می کند. گروه او در ۱۷م مارچ اطمینان فراوانی داشتند؛ ویدئویی پخش شد که در آن دانشمندی، به آندری لینده خبر می‌دهد که ایده‌ای که بیش از سه دهه پیش از این، او به پیشبردش کمک کرده‌ است، تا درجه‌ی بالایی از اطمینان تایید شده‌ است.

دانشمندان با استفاده از رادیوتلسکوپ بایسپ۲ نشانه‌ای از امواج گرانشی نخستین را مشاهده کرده اند، اما گروهی از کیهان شناسان همچنان در تردید هستند.

در آخرین سطر از مقاله‌ی این گروه که برای داوری فرستاده شده است، محتاط سخن گفته شده است: "ظاهرا جست‌وجوی طولانی برای مد Bتمام و فصل جدیدی در کیهان‌شناسی آغاز شده است". کواک، پس از نشست خبری ۱۷ مارچ، به واشنگتن پست گفت که مشاهده‌ها با تقریب خوبی با پیش‌بینی‌های نظریه‌ی تورم همخوانی دارد. او افزود: "اما این مساله وجود دارد: دانش هرگز نمی‌تواند اثبات کند که یک نظریه کاملا درست است. همواره ممکن است توضیحی وجود داشته باشد که ما برای اندیشیدن به آن، به اندازه‌ی کافی هوشیار نبوده باشیم". با توجه به تمام این مشکلات، گروه کوچک پژوهش‌گرانی که بر تابش‌های ریزموج پس‌زمینه کار می‌کنند، تنها می‌توانند منتظر بمانند تا داده‌های بیش‌تر این یافته را تایید کنند. فیلیپ مرتچ، اخترفیزیک‌نظری‌دانی در استنفورد گفت: "مردم نامطمئن و به شکلی عصبی شده‌اند" ... "من همچنان گروه بایسپ۲ را دنبال خواهم کرد؛ اما به هر حال باید محتاط بود".

بیش‌تر ایرادها از سمت پرینستون وارد می‌شود. پل اشتینهارد، نظریه‌پرداز بوده و در پیش‌برد نظریه‌ی تورم نقش داشته‌است. وی در زمان معرفی فلاوگر در روز پنج‌شنبه گفت: "تنها باید درستش کنیم!!" ... "بیرون کشیدن اسرار طبیعت ساده نیست. وجود افراد فوق‌العاده باهوش برای این کار لازم است. دشواری‌ای که اکنون پیرامون آن صحبت می‌کنیم، اندازه‌گیری نشانه‌ای است که در حد چند میلیونیوم یک درجه است". بیل جونز یکی از منتقدان است. جونز یکی از استادهای پرینستون است و در قطب جنوب، آزمایش هم‌آوردی به نام SPIDER را راهبری می‌کند. در این آزمایش از بالنی استفاده می‌شود تا یک دستگاه خاص را بالا ببرد؛ این دستگاه، هم‌چنان که به دور قطب و در شرایطی مشابه با شرایط فضای بیرون، چرخانده می‌شود، نشانه‌هایی از امواج گرانشی را جست‌وجو می‌کند. جونز گفت: "برای چنین چیزی گواه‌های بسیار محکم نیاز است" ... "گواه به اندازه‌ی کافی در دست نبود و نباید چنین ادعایی می‌شد". جونز از تصمیم گروه بایسپ۲ برای اعلام یافته‌ها در یک نشست خبری، و پیش از چاپ مقاله‌ی بررسی‌شده، انتقاد کرد. اما کواک و باک از نشست خبری، به عنوان یک فرآیند معمول، دفاع کردند.

این افراد به خوبی با یکدیگر آشنایی دارند. جونز، با وجود آن که در بایسپ۲ حضور نداشته، عضوی از گروه همکاری بایسپ۱ بوده ‌است. جونز گفت سال گذشته که در فهرست گیرند‌گان نامه‌های مربوط به بایسپ۲ نبودم، دریافتم که از این زنجیر خارج شده‌ام. این انجمن، به عنوان یک مجموعه، هنوز با مرگ اندرو لانژ کنار نیامده بود. لانژ، یکی از استادهای Caltech، در سن ۵۲ سالگی درگذشت؛ او برای دانشمندان جوان هم‌چون یک مربی بود. جونز، در نامه‌ای الکترونیکی، بیان کرد: "کاستی‌های گروه نتیجه‌ی مستقیم غیبت او بود؛ کاملا مطمئن هستم که اگر سکان بایسپ در دست او بود، هرگز چنین بحث‌هایی پیش نمی‌آمد". داستان بایسپ۲ به یاد ما آورد که دانش نیز یک دست‌آورد بشری است و نه یک گردآورد خشک و بی‌روح از داده‌ها. بهترین شکل دانش در زمینی سخت به دست می‌آید: جایی که داده‌ها سخت و دیرفهم، و نشانه‌ها بسیار مبهم هستند. به ویژه کیهان‌شناس‌هایی که منشا کیهان را مطالعه می‌کنند، باید بسیار دقت کنند؛ کار آن‌ها بنا بر ذاتش بی‌اندازه مبهم است.

منبع: washingtonpost

ترجمه: سعیده هوشمندی

نقل از بیگ بنگ

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات