هومن مرادپور؛ کسی که به ستارهها یاد میدهد چطور بسوزند
22 اردیبهشت · · خواندن 8 دقیقه
در دل تاریخ علم، همیشه یک گره کور وجود داشته است. گرهای که نامش «وحدت» است؛ این رؤیای دیرینه که شاید تمام نیروهای طبیعت - از گرانشی که ما را بر زمین نگه میدارد تا کوانتومی که در اعماق اتم میرقصد - در نهایت، یک چیز واحد باشند. اینک، در گوشهای از آذربایجان، در شهر خوشآب و هوای مراغه - شهری که روزگاری خواجه نصیرالدین طوسی در آن، رصدخانه افسانهایاش را بنا نهاد - مردی ایستاده که دارد با معادلاتش این گره را شانه میکند.
او هومن مرادپور است: کسی که به ستارهها یاد میدهد چطور بسوزند.
پسری از دیار رصدخانهها
نمیدانیم که تولدش دقیقاً کی بود. شاید او هم مثل همان «تکینگیهایی» که بعدها موضوع پژوهشهایش شدند، ترجیح میدهد نقطهٔ آغازش در هالهای از راز فرو برود. اما میدانیم که کودکیاش در دیاری گذشت که آسمانش، میراثدار یکی از بزرگترین رصدخانههای تاریخ اسلام بود. گویی نطفهٔ نجوم در خاک مراغه کاشته شده بود و هومن، یکی از جوانههایش.
او در جوانی، راهی دانشگاه اهواز شد و در رشتهٔ زمینشناسی، مدرک کارشناسی گرفت (۱۳۹۱ تا ۱۳۹۵). شاید برای پسری که عاشق آسمان بود، شروع از زمین - از خاک و سنگ و لایههای رسوبی - عجیب به نظر برسد. اما بعدها، در پژوهشهایش، نشان داد که چقدر خوب بلد است از زمین، پلی به آسمان بزند. از سنجش از دور و سیستمهای اطلاعات جغرافیایی، به اعماق کیهان نقب بزند.
پس از آن، مسیرش را به سوی قلههای دانش ادامه داد و مدرک دکترای تخصصی خود را دریافت کرد. امروز، او دانشیار مرکز تحقیقات نجوم و اخترفیزیک دانشگاه مراغه است: درست همان جایی که باید باشد. در شهری که نامش با نجوم گره خورده، او حالا یکی از سردمداران این میراث کهن است.
در جستجوی سه تاریکی بزرگ
پژوهشهای هومن مرادپور را اگر بخواهیم در یک جمله خلاصه کنیم، باید بگوییم: او به دنبال پاسخهایی برای بزرگترین معماهای کیهان است. انرژی تاریک. مادهٔ تاریک. گرانش و مکانیک کوانتومی. و البته، جهان اولیه - آن لحظهٔ اسرارآمیزی که همه چیز از هیچ زاده شد.
او در این راه، از مدرنترین ابزارهای فیزیک نظری بهره میبرد. نظریهٔ راستال (Rastall theory) - که یکی از تعمیمهای جسورانهٔ نسبیت عام اینشتین است - بستر بسیاری از کاوشهای اوست. در نظریهٔ راستال، قانون پایستگی انرژی-تکانه در فضازمانِ خمیده، شکل تازهای به خود میگیرد. و مرادپور، یکی از متخصصان انگشتشمار این نظریه در جهان است.
او در مقالهای در سال ۱۳۹۹، «تکینگیهای آتی کیهانی در کیهانشناسی راستال» را بررسی کرد. پرسش اصلیاش این بود: سرانجام کیهان چه خواهد شد؟ آیا در یک «شکاف بزرگ» (Big Rip) از هم میگسلد؟ یا در یک «یخبندان بزرگ» (Big Freeze) به سکون میرسد؟ یا شاید هم - مطابق با برخی پیشبینیهای مدلهای راستال - سرنوشتی متفاوت در انتظارش باشد؟
او نشان داد که در چارچوب نظریهٔ راستال، تکینگیهای آتی کیهانی میتوانند رفتاری کاملاً متفاوت با مدل استاندارد کیهانشناسی داشته باشند. این یعنی کتاب سرنوشت کیهان، هنوز باز است.
ستارههایی که جور دیگری میسوزند
یکی از جذابترین پژوهشهای مرادپور، مقالهای است با عنوان «اصل عدم قطعیت تعمیمیافته و ستارههای در حال سوختن».
بگذارید کمی عقبتر برویم. در دههٔ ۱۹۲۰، جورج گاموف - فیزیکدان روسی-آمریکایی - نشان داد که واکنشهای هستهای درون ستارهها، تنها به لطف پدیدهٔ «تونلزنی کوانتومی» ممکن میشود. طبق فیزیک کلاسیک، هستههای اتمی درون یک ستاره آنقدر انرژی ندارند که بر سد دافعهٔ الکترواستاتیکی غلبه کنند و با هم ترکیب شوند. اما مکانیک کوانتومی، روزنهای باز میکند: ذرات میتوانند از این سد، «تونل» بزنند. بیآنکه انرژی کافی داشته باشند، به سوی هم نفوذ کنند. و این یعنی: اگر مکانیک کوانتومی نبود، هیچ ستارهای در آسمان روشن نمیشد.
حالا مرادپور و همکارانش پرسیدهاند: اگر خودِ مکانیک کوانتومی، در مقیاسهای بسیار کوچک، دستخوش تغییر شود - چیزی که «اصل عدم قطعیت تعمیمیافته» (GUP) نامیده میشود - آنوقت چه بر سر ستارهها میآید؟
پاسخشان شگفتانگیز است: آنها «دمای گاموف» را - همان دمایی که در آن، تونلزنی کوانتومی آغاز میشود - با در نظر گرفتن GUP بازمحاسبه کردند و نشان دادند که اگر GUP وجود داشته باشد، آستانهٔ احتراق ستارهای تغییر میکند. به زبان ساده: آنها دارند نسخهٔ تازهای از کتاب راهنمای ستارهها مینویسند. کتابی که در آن، قواعد کوانتومی سوختن ستارهها، بازنویسی شده است.
کرمچالههایی که میشود ازشان عبور کرد
و سپس میرسیم به کرمچالهها.
کرمچالهها، تونلهای فرضی در فضا زمان هستند که شاید روزی بتوانند دو نقطهٔ دوردست کیهان را به هم وصل کنند. اما مشکل اینجاست: طبق نظریههای مرسوم، این کرمچالهها یا به سرعت فرو میریزند، یا برای باز نگه داشتنشان به «مادهٔ عجیب» با انرژی منفی نیاز است - چیزی که تاکنون در طبیعت یافت نشده است.
مرادپور اما، در همکاری با فرانسیسکو لوبو (یکی از برجستهترین فیزیکدانان جهان در زمینهٔ کرمچالهها)، مقالهای منتشر کرده که در آن، کرمچالههای «قابل عبور» (traversable wormholes) را بررسی کرده که نه تنها فرو نمیریزند، که حتی شرایط انرژی را هم نقض نمیکنند. راز این کار در چیست؟ در حضور «انرژی تاریک قطبی» (pole dark energy) - نوعی انرژی تاریک با رفتاری متفاوت از ثابت کیهانشناسی.
این کرمچالهها، در طول دورههای تورمی، تابشچیرگی و مادهچیرگی کیهان، میتوانند پایدار بمانند. یعنی شاید روزی، نوادگان ما بتوانند از میان چنین کرمچالههایی سفر کنند. و اگر چنین روزی برسد، نام هومن مرادپور در میان کسانی خواهد بود که این مسیر را گشودند.
وقتی بل، اینشتین و مرادپور در یک اتاق مینشینند
اما پژوهشهای مرادپور، فقط به کیهان محدود نمیشود. او در یکی دیگر از مقالاتش، به سراغ یکی از بنیادیترین پرسشهای فیزیک رفته است: آیا میتوان گرانش کوانتومی را با نامساوی بل آزمایش کرد؟
نامساوی بل، مشهورترین معیار برای تشخیص رفتار کوانتومی از رفتار کلاسیک است. اینشتین آن را «شبحوار» میخواند و تا آخر عمر باورش نداشت. اما آزمایشها، بارها و بارها، پیروزی کوانتوم را نشان دادهاند.
حالا مرادپور و همکارش، حمید شعبانی، پرسش را یک لایه عمیقتر بردهاند: اگر GUP (همان اصل عدم قطعیت تعمیمیافته که از گرانش کوانتومی برمیخیزد) را وارد نامساوی بل کنیم، چه میشود؟ آیا «کیفیت نقض» نامساوی بل - یعنی درجهٔ کوانتومی بودن یک سیستم - میتواند سرنخهایی از ماهیت کوانتومی خودِ گرانش به دست بدهد؟
پاسخی که یافتهاند وسوسهکننده است: بله. آنها نشان دادهاند که با دقت کنونی آزمایشهای اشترن-گرلاخ، میتوان کرانهای بالایی برای پارامترهای GUP تعیین کرد. به زبان ساده: شاید روزی، با نگاه کردن به رفتار ذرات کوانتومی، بتوانیم گرانش کوانتومی را ببینیم، اندازهگیری کنیم و مهارش کنیم.
معماری ابرهای مولکولی: از کف آزمایشگاه تا تولد ستارهها
مرادپور، در کنار کرمچالهها و نامساویهای بل و تکینگیهای کیهانی، به یک پرسش ظاهراً ساده اما عمیقاً بنیادین هم پرداخته است: ستارهها چگونه متولد میشوند؟
در مقالهای با عنوان «ستارههای کسری» (Fractional stars)، او و همکارانش، فرایند رمبش ابرهای مولکولی - همان زادگاههای غولپیکر ستارهای - را با استفاده از «پتانسیلهای گرانشی کسری» مدلسازی کردهاند. اینجا، دیگر خبری از فضا زمانهای هموار و معادلات کلاسیک نیست؛ ابرهای مولکولی، در این مدل، با هندسهای کسری (فراکتالی) توصیف میشوند.
این یعنی مرادپور، هم به تولد ستارهها میاندیشد، هم به مرگ کیهان. هم به کوچکترین مقیاسها (طول پلانک) کار دارد، هم به بزرگترین مقیاسها (افق کیهانی). و این، شاید نادرترین ویژگی یک فیزیکدان نظری باشد: توانایی دیدن همزمانِ جنگل و درختان.
معمای نامها و یک حقیقت علمی
اینجا اما باید به نکتهای شفافساز اشاره کرد. در جهان علم، گاهی آشفتگیهای کوچک میتوانند رد گم کنند. برخی نتایج جستجو، هومن مرادپور را - سهواً - با پژوهشهای حوزهٔ سنجش از دور و آلودگی فلزات سنگین مرتبط میکنند. اینها پژوهشهای همنام ایشان هستند که در حوزهای کاملاً متفاوت فعالیت میکند. مرادپورِ اخترفیزیکدان، هستهٔ مرکزی کارش - آنچه او را به چهرهای جهانی بدل کرده - فیزیک نظری، کیهانشناسی، گرانش و مکانیک کوانتومی است.
این تمایز، نه تنها از ارزش کار او نمیکاهد، که نشان میدهد چقدر دقیق باید بود وقتی از یک دانشمند حرف میزنیم. هومن مرادپور، اخترفیزیکدان است. مردی که در مرکز تحقیقات نجوم و اخترفیزیک مراغه، همان جایی که روزگاری خواجه نصیرالدین طوسی، زیج ایلخانی را تدوین میکرد، حالا او دارد مرزهای دانش بشری را جابهجا میکند.
افتخارهایی که آمدند
عددها گاهی خودشان شعر میشوند. ۱۱۵ مقالهٔ نمایهشده در اسکوپوس تا پایان سال ۲۰۲۵. ۳۷۶۷ ارجاع از ۱۴۷۲ سند علمی. شاخص هرش ۳۶. نامی که هر سال، از ۲۰۱۹ تا امروز، در فهرست دو درصد برتر دانشمندان جهان بوده.
اما شاید هیچکدام از این عددها، به اندازهٔ یک لحظه گویا نباشند: آذرماه ۱۴۰۴، مرکز همایشهای بینالمللی دانشگاه شهید بهشتی. وزیر علوم حضور دارد. سرپرست معاونت پژوهشی وزارت علوم حضور دارد. و در میان صدها پژوهشگر، یک نام از مراغه طنینانداز میشود: هومن مرادپور، پژوهشگر جوان برگزیدهٔ کشوری در بیستوششمین جشنوارهٔ تجلیل از پژوهشگران، فناوران و نوآوران برگزیدهٔ کشور.
پیش از آن، جایزهٔ جوان خوارزمی را برده بود. عضو بنیاد ملی نخبگان شده بود. و رتبهاش در Nature Index ثبت شده بود. اما انگار هیچکدام، پایان راه نبودند؛ بیشتر شبیه ایستگاههای بین راهی بودند که میگویند: «درست میروی. ادامه بده».
تداوم یک رؤیا
اینک در آزمایشگاهش در مراغه، او به همراه دانشجویان و همکارانش، همچنان به آسمان خیره شده است. با معادلاتش. با مدلهایش. با همان ذهن کنجکاوی که روزی از زمینشناسی شروع کرد و به کرمچالهها رسید.
شاید روزی، وقتی انسانها به ستارههای دیگر سفر کنند، یکی از کلیدهای این سفر را هومن مرادپور ساخته باشد: کرمچالههایی که او و همکارانش روی کاغذ طراحی کردند. شاید هم روزی، وقتی دانشمندان بالاخره گرانش کوانتومی را کشف کنند، ردی از کارهای او در این کشف باشد - در همان نامساویهایی که او و همکارانش نشان دادند میتوانند پنجرهای به سوی گرانش کوانتومی بگشایند.
و شاید هم، همین امشب، وقتی به آسمان نگاه میکنید و ستارهای را میبینید که دارد میسوزد، یادتان بیاید که یک نفر در مراغه هست که میداند آن ستاره چطور و چرا میسوزد - و حتی دارد حساب میکند که اگر قواعد کوانتومی تغییر کنند، آیا باز هم روشن خواهد ماند یا نه.
این است قصهٔ هومن مرادپور: کسی که در تاریکیِ ناشناختههای کیهان، چراغ معادلاتش را روشن نگه داشته و دارد راه را برای همهٔ ما پیدا میکند.