کیپ تورن؛ فیزیکدانی در مرز علم و خیال

عصر ایران؛ بانو بیدرانی -  در جهانی که علم گاه خشک، پیچیده و دور از دسترس به ‌نظر می‌رسد، کیپ تورن شخصیتی است که نشان داد می‌توان عشق به فیزیک نظری را با شوق به روایت‌های تخیلی درآمیخت، بی‌آنکه به "دقت علمی" خیانت شود.

 او نه‌فقط یکی از مهم‌ترین نظریه‌پردازان فضا-زمان و گرانش در قرن بیستم و بیست‌ویکم است، بلکه در میان عموم مردم نیز به ‌واسطۀ فیلم Interstellar چهره‌ای آشناست. اما داستان تورن، بسیار فراتر از سینماست.

کیپ استیون تورن در سال ۱۹۴۰ در آمریکا به دنیا آمد و از همان جوانی، شیفتۀ فضا، گرانش، و نظریۀ نسبیت عام شد. او زیر نظر جان ویلر، یکی از مهم‌ترین فیزیکدانان نظری قرن بیستم، تحصیل کرد؛ همان کسی که اصطلاح "سیاه‌چاله" را وارد واژگان علمی کرد.

تورن بخش اعظم زندگی دانشگاهی‌اش را در مؤسسۀ فناوری کالیفرنیا (کلتک) گذراند و به‌ سرعت به یکی از برجسته‌ترین متخصصان نسبیت عام، سیاه‌چاله‌ها و امواج گرانشی بدل شد. او همواره به ایده‌ای کلیدی وفادار ماند: نظریه باید زیبا و قابل اثبات باشد، اما خیال هم باید پابه‌پای علم حرکت کند.

کیپ تورن، نفر سوم از سمت چپ، 1972

رؤیای علمی: آشکارسازی امواج گرانشی

تا دهه‌ها، امواج گرانشی، موج‌هایی در بافت فضا-زمان که اینشتین وجودشان را پیش‌بینی کرده بو، تنها در معادلات حضور داشتند. هیچ‌ کس تا آن زمان موفق به آشکارسازی مستقیم آن‌ها نشده بود.

کیپ تورن یکی از بنیان‌گذاران و حامیان اصلی پروژهٔ LIGO بود؛ رصدخانه‌ای عظیم و پیچیده که طراحی شد تا این امواج را شکار و آشکار کند. او برای سال‌ها با دانشمندان، مهندسان و دولت‌ها جنگید تا این پروژه از زمین بلند شود.

در سال ۲۰۱۵، بالاخره رؤیا به واقعیت بدل شد: LIGO برای اولین بار در تاریخ، موجی گرانشی را ثبت کرد، ناشی از برخورد دو سیاه‌چاله در فاصله‌ای به اندازۀ میلیاردها سال نوری. این دستاورد علمی، نه‌ فقط اثباتی بر یکی از پیش‌بینی‌های اینشتین بود، بلکه دری تازه به درک کیهان گشود.

در سال ۲۰۱۷، کیپ تورن به‌ همراه راینر ویس و بری بریش، به‌دلیل «مشارکت تعیین‌کننده در پروژۀ LIGO و کشف امواج گرانشی»، برندۀ جایزه نوبل فیزیک شد.

Interstellar: هنگامی که فیزیک در دل سینما می‌تابد

در میانۀ مسیر علمی‌اش، کیپ تورن به رؤیای دیگری هم رسید: روایت علم از طریق داستان. وقتی کریستوفر نولان تصمیم گرفت فیلمی دربارۀ سیاه‌چاله‌ها و سفر در فضا بسازد، به تورن مراجعه کرد. تورن صرفا مشاور علمی فیلم نبود، بلکه در ساختار تخیل علمی آن نیز شریک شد.

او از همان ابتدا شرط گذاشت که «هیچ‌کدام از اتفاقات فیلم نباید خلاف قوانین فیزیک باشد» و نولان هم شرطش را پذیرفت. مثلا نولان برای سفینۀ ناسا که قرار بود سیاره‌ای قابل سکونت برای بشر کشف کند، سرعتی فراتر از سرعت نور در نظر گرفته بود چراکه آن سفینه باید از کهکشان راه شیری خارج می‌شد بلکه سیارۀ مورد نظر را پیدا کند. ولی کیپ تورن حرکت سفینه با سرعت نور و یا سرعتی فراتر از سرعت نور را غیرعلمی دانست و حدود دو هفته با کریستوفر نولان بحث کرد تا او را از چنین ایده‌ای منصرف کند.

در عوض، تورن پیشنهاد کرد که خروج از کهکشان راه شیری و حرکت به سمت آن سیاره، از طریق کرم‌چاله‌ای باشد که در نزدیکی سیارۀ زحل ظاهر شده. کرم‌چاله، مفهومی است که آلبرت اینشتین آن را مطرح کرده و نظرا مورد تایید فیزیکدانان و کیهان‌شناسان است؛ اگرچه عملا مصداقی از آن پیدا نشده است.

به هر حال میان‌بر زدن در کیهان از طریق کرم‌چاله، خلاف اصول علم فیزیک نبود و چنین چیزی را نظرا می‌توان محتمل دانست. بنابراین نولان نهایتا تسلیم کیپ تورن شد و ایدۀ "کرم‌چالۀ نزدیک زحل" را پذیرفت؛ کرم‌چاله‌ای که همانند پل یا میان‌بری بود که فضانوردان را از یک کهکشان به کهکشان دیگر هدایت می‌کرد.

 در غیاب آن کرم‌چاله، فقط خارج شدن از کهکشان راه شیری به قدری طولانی‌مدت می‌شد که فضانوردان فیلم نولان حتی اگر سیاره‌ای قابل سکونت هم پیدا می‌کردند، نمی‌توانستند بشر را از کرۀ زمین که در حال زوال بود، نجات دهند.

سیاه‌چالۀ گانگانچوا در فیلم میان‌ستاره‌ای نیز از موارد علمی جالب توجه این فیلم است. تورن برای طراحی ظاهر این سیاه‌چاله‌، مدلی ریاضی نوشت که تا آن زمان در علم نیز استفاده نشده بود. حاصل آن تصویر درخشانِ Gargantua بود؛ حلقه‌ای نورانی در دل تاریکی، که بعدها با تصویر واقعی سیاه‌چاله در پروژۀ Event Horizon Telescope شباهت شگفت‌انگیزی یافت. او همچنین نویسندۀ کتاب The Science of Interstellar شد، که در آن به‌زبان ساده، مفاهیم پیچیده‌ی فیزیکی فیلم میان‌ستاره‌ای را برای عموم توضیح داد.

کیپ تورن و کریستوفر نولان

علم، خیال، و مرزهای مشترک

کیپ تورن به عنوان فیزیکدان، هم به‌دنبال پاسخ‌های قطعی بود، هم مجذوب پرسش‌های بی‌انتها. او هم به دقت عددی باور دارد، هم به رویابافی؛ چراکه ایمان دارد علم بدون خیال، ناقص است. تورن در یادداشتی نوشته است: «من در دنیایی زندگی می‌کنم که در آن، واقعیت‌های علمی و ساختارهای ذهنی، باید با هم گفت‌وگو کنند. بدون این گفت‌وگو، هیچ‌کدام به مقصد نمی‌رسند.»

نتیجه: فیزیک، به زبان انسان

کیپ تورن نه ‌تنها به ما کمک کرد تا فضا را بهتر بفهمیم، بلکه نشان داد که می‌توان علم را با زبان تصویر، با ادبیات و سینما، و با ایمان به کنجکاوی انسان پیوند زد.

 او از معدود دانشمندانی است که به‌ جای دور کردن مردم از علم فیزیک، این علم را به خانۀ انسان‌ها آورد؛ در قالب قصه، تخیل، و حقیقت. بسیاری از تماشاگران فیلم میان‌ستاره‌ای، به ناچار کمی دربارۀ فیزیک مطالعه کرده‌اند تا درک بهتری از این فیلم جذاب پیدا کنند؛ فیلمی که از حیث "دقت علمی" در تاریخ سینما سرآمد است.

باری، در دنیایی که پر از صداهای شتاب‌زده است، کیپ تورن یکی از همان صداهای آرامی بود که وقتی حرف می‌زد، فضا-زمان به حرفش گوش می‌داد!

اگر چرخش زمین به طور ناگهانی متوقف شود، چه اتفاقی می‌افتد؟

بیشتر بخوانید:

جان نش؛ ذهنی زیبا و روحی شکننده

تماشاخانه

ریل تنش در دل هیمالیا ؛ آیا چین چراغ خاموش در حال آماده شدن برای جنگ با هند است؟ (فیلم)

زنده شدن خاطرات فیلم شهر موش‌ها هنگام مانور مقابله با خرس در ژاپن (فیلم)

فیلم های دیگر