کارل شوارتز شیلد (۱۸۷۳-۱۹۱۶) اختر فیزیک‌دان و دانشمند آلمانی که شرایط تشکیل سیاه چاله‌ها را محاسبه کرد.

کارل شوارتز شیلد و محاسبات تشکیل سیاهچاله‌ها :

سیاهچاله چیست و چگونه ایجاد می‌شود؟

سیاهچاله یک ناحیه در فضا است که گرانش آن به‌قدری قوی است که هیچ چیزی، حتی نور، نمی‌تواند از آن فرار کند. سیاهچاله‌ها معمولاً در نتیجه‌ی فروپاشی یک ستاره‌ی بسیار پرجرم در پایان عمرش ایجاد می‌شوند. هنگامی که سوخت هسته‌ای یک ستاره‌ی پرجرم تمام می‌شود، فشار تابشی آن کاهش می‌یابد و نیروی گرانش باعث فروپاشی ستاره به درون خودش می‌شود. اگر جرم باقی‌مانده از حد مشخصی (حد تولمن-اوپنهایمر-ولکوف) بیشتر باشد، هیچ نیرویی نمی‌تواند جلوی فروپاشی را بگیرد و سیاهچاله شکل می‌گیرد.

چه کسی اصطلاح “سیاهچاله” را ابداع کرد؟

اصطلاح  Black Hole (سیاهچاله) را فیزیکدان آمریکایی جان ویلر (John Wheeler) در سال ۱۹۶۷ رایج کرد. البته پیش از او، دانشمندان دیگری مانند  جان میچل،  لاپلاس و اینشتین روی این مفهوم کار کرده بودند، اما این اصطلاح به‌طور گسترده توسط ویلر معرفی شد.

کارل شوارتزشیلد چگونه با محاسبات ریاضی نشان داد که سیاهچاله چگونه ایجاد می‌شود؟

کارل شوارتزشیلد در سال ۱۹۱۶، هنگامی که در جبهه‌های جنگ جهانی اول خدمت می‌کرد، اولین راه‌حل دقیق معادلات میدان نسبیت عام اینشتین را ارائه داد. او با حل این معادلات برای یک جسم کروی و غیرچرخان، به فرمولی رسید که امروزه به شعاع شوارتزشیلد معروف است. این شعاع نشان می‌دهد که اگر یک جرم به اندازه‌ی کافی فشرده شود، یک افق رویداد تشکیل می‌دهد که مرز سیاهچاله محسوب می‌شود. معادله شوارتز شیلد در فسمت پیوست، درج شده است. وی نشان داد که اگر کره زمین ان قدر کوچک شود تا قطر آن به ۸ میلیمتر کاهش یابد،  می تواندبه سیاهچاله تبدیل شود.

بیوگرافی کارل شوارتزشیلد

نام کامل: کارل شوارتزشیلد

تولد: ۹ اکتبر ۱۸۷۳، فرانکفورت، آلمان

درگذشت: ۱۱ مه ۱۹۱۶ (در ۴۲ سالگی)، پوتسدام، آلمان

کارل شوارتزشیلد یک فیزیکدان و ریاضیدان آلمانی بود که بیشتر به دلیل ارائه‌ی اولین راه‌حل دقیق معادلات اینشتین شناخته می‌شود. او در زمینه‌ی اخترفیزیک، نظریه‌ی نسبیت و اپتیک فعالیت داشت .شوارتزشیلد در جنگ جهانی اول به عنوان افسر توپخانه در جبهه‌ی شرقی خدمت می‌کرد. در همان زمان، با وجود شرایط سخت جنگ و در بین ساعات تبادل آتش،  با مغز پویایی که داشت راه‌حل خود را برای معادلات میدان اینشتین پیدا کرد و آن را برای اینشتین فرستاد. اینشتین از دقت و زیبایی کار شوارتز شیلد شگفت زده شد و ضمن قدردانی از او،  نامه را برای اکادمی علوم پروس فرستاد. متأسفانه شوارتز شیلد به فاصله کوتاهی به بیماری نادر  پمفیگوس (یک بیماری خودایمنی شدید) مبتلا شد و مدت کوتاهی پس از آن درگذشت.

آیا به افتخار شوارتزشیلد یادمان یا جایزه‌ای وجود دارد؟

بله، نام او در چندین مورد گرامی داشته شده است:

شعاع شوارتزشیلد: مفهومی کلیدی در فیزیک سیاهچاله‌ها است.

متریک شوارتزشیلد: اولین راه‌حل دقیق معادلات اینشتین برای فضای اطراف یک جرم کروی.

سیارک ۴۴۸۶ شوارتزشیلد: یک سیارک که به نام او نام‌گذاری شده است.

دهانه‌ی شوارتزشیلد: دهانه‌ای بر روی ماه که به افتخار او نام‌گذاری شده است. با این حال، جایزه‌ی خاصی با نام او وجود ندارد، ولی تأثیر او در فیزیک به طور گسترده شناخته شده است.

اهمیت دستاوردهای شوارتزشیلد

۱. پایه‌گذاری نظریه‌ی سیاهچاله‌ها: راه‌حل او پایه‌ی درک ما از سیاهچاله‌های غیرچرخان شد.
۲. پیش‌بینی افق رویداد: مفهومی که بعدها در فیزیک سیاهچاله‌ها اهمیت زیادی پیدا کرد.
۳. حل اولین معادله‌ی دقیق نسبیت عام: کار او نشان داد که نظریه‌ی اینشتین قابل حل است و می‌تواند پیش‌بینی‌های دقیقی ارائه دهد.

۴. تأثیر بر اخترفیزیک مدرن: محاسبات او الهام‌بخش تحقیقات بسیاری در مورد گرانش، سیاهچاله‌ها و کیهان‌شناسی شد.

شوارتزشیلد اگرچه عمر کوتاهی داشت، اما سهم بزرگی در فیزیک نظری داشت و اکتشافات او هنوز هم در تحقیقات مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

@TarvijeDanesh_Channel