اعداد نامرئی، زیباترین بخش هر تصویر

اما برخی شاهد زیبایی عمیق‌تری در آن نیز هستند: منظره مه‌آلود مونالیزا و سیمای فریبنده‌ای که از اسفوماتوی داوینچی پدیدار می‌شود؛ یک تکنیک پیچیده که در آن طرح‌هایی نرم از لایه‌های بسیار و ظریف رنگ به وجود می‌آیند، مانند اشکال درون مه. دانشمندان در سال ۲۰۱۰ نشان دادند که تعدادی از لایه‌های نقاشی مونا لیزا ۱۰ برابر از یک موی معمولی انسان نازک‌تر هستند.

انسان‌ها به‌طور عمده طوری تکامل‌ یافته‌اند که به حس‌های ابتدایی خود واکنش دهند که در میان آنها بینایی از همه قوی‌تر در نظر گرفته می‌شود. این دلیل اصلی این است که یک تصویر تک، مانند مونا لیزا، می‌تواند تا این حد بیانگر و مملو از قدرت احساسی باشد.

در اخترشناسی، تصاویر معروف مانند «ستون‌های آفرینش» یا افق رویداد یک سیاهچاله، زیبا و شگفت‌انگیز هستند، اما چیزی که دیده می‌شود، اساساً از اعداد تشکیل شده، نه از لایه‌های نامحسوس درخشان رنگ.

بخش‌های «بصری» این پنجره‌های آسمانی معمولاً فقط بخشی کوچک از داده‌هایی را نشان می‌دهند که اخترشناسان از آنها برای مطالعهٔ آسمان استفاده می‌کنند، و بی‌نهایت داده‌های عددی هستند که کیهان را به ما می‌آموزند.

پرتره مونا لیزا با قرار دادن لایه‌های نازک رنگ روی یکدیگر خلق شده است. روشی کاملاً متفاوت با تصاویری که از فضا می‌بینیم.

برای مثال، یک مطالعه جدید را در نظر بگیرید که نشان می‌دهد یک ستاره شبیه به خورشید در نزدیکی ما به دور یک سیاهچاله می‌چرخد. این زوج رقصان فاصله‌ای ۱٬۵۶۵ سال نوری از ما دارند؛ یعنی نوری که از ستاره می‌بینیم متعلق به اندکی پیش از سقوط امپراطوری روم است.

این کشف رکورد نزدیک ترین سیاهچاله به ما را شکسته است و نشان می‌دهد که جمعیتی از اشیاء تاریک مشابه در کهکشان راه شیری کمین کرده‌اند. با این حال، هیچکس مستقیماً این سیاهچاله را، که برای تلسکوپ‌ها و چشمان ما نامرئی است، ندیده. این جسم همیشه یک همسفر نامرئی خواهد بود که در مدار ستاره همراهش می‌گردد.

اخترشناسان این روح رقصنده را با تحلیل داده‌های بسیار دقیق ماهوارهٔ گایا (Gaia) شناسایی کرده‌اند، که حرکت تناوبی ستاره همراه آن را آشکار می‌کند. برخلاف تلسکوپ‌های فضایی جیمز وب و هابل، که هرکدام مجهز به چندین دوربین پیچیده برای ثبت تصاویر خیره‌کننده از آتش‌بازی‌های کیهانی هستند، گایا اساساً داده‌های عددی خالص تولید می‌کند. با این حال، اخترشناسان با این اعداد ساکت و نامرئی و با استفاده از مدل‌های ریاضیاتی برای توصیف واقعیت، کشف‌هایی زیبا و دگرگون‌کننده انجام می‌دهند.

این حقیقت مخصوص دنیای مدرن نیست. در سال ۱۸۴۶، یوهان گوتفرید گاله (Johann Gottfried Galle) نپتون، هشتمین سیارهٔ منظومهٔ خورشیدی ما، را براساس پیش‌بینی اوربین لو وریه (Urbain Le Verrier)، اخترشناس فرانسوی، در سال قبلش، کشف کرد.

لو وریه دریافته بود که مدار اورانوس، که آن زمان دورترین سیاره بود، به طوری عجیب با یک جرم ناشناس مختل می‌شد، و با اجرای محاسبات عددی مدار اخلال‌گر نامرئی و جایی را که باید در آسمان ظاهر شود، نشان داده بود.

وقتی گاله تلسکوپ خود را به آن نقطه نشانه گرفت، نپتون را به شکل یک نقطهٔ لرزان دیده که در جلوی ستارگان پس‌زمینهٔ خود حرکت می‌کند. ناگهان، دنیایی کاملاً جدید به منظومهٔ خورشیدی اضافه شده بود.

تصویر معروف ستون‌های آفرینش، که تلسکوپ فضایی هابل و اخیراً تلسکوپ فضایی جیمز وب ثبت کرده‌اند. برخلاف نقاشی داوینچی، این تصاویر فضایی نه از لایه‌های رنگ، بلکه از اعداد تشکیل شده‌اند.

و با این حال، چه در گذشته و چه الان، تصاویر گونهد غالب برای عمومی‌کردن یک کشف علمی به شمار می‌روند_حتی خارج از اخترشناسی. در کلیسای علم، شاید داده‌ها مقدس باشند، اما تصاویر حواریون حقیقی هستند، چون دیدن همان ایمان آوردن است.

این حقیقت با مقایسهٔ دو کشف انقلابی آشکار می‌شود: اولین شناسایی امواج گرانشی در فوریهٔ ۲۰۱۶ و اولین تصویر افق رویداد یک سیاهچاله در آوریل ۲۰۱۹. این دو در زمانی مشابه رخ دادند و هردو کشف‌هایی انقلابی بودند. اولی، اکثراً داده‌هایی عددی بود و به سرعت جایزهٔ نوبل گرفت، در حالی که دومی در کنار داده‌های دیگر یک «تصویر» نیز تولید کرد.

غافلگیرکننده نیست که ترافیک اینترنت تصویر سیاهچاله هفت برابر بیشتر از کشف امواج گرانشی بود_حتی بعد از اصلاح این که جستجوهای اینترنتی برای سیاهچاله از امواج گرانشی بیشتر است.

چه چیز تصاویر اخترشناسی خاص است؟ مردم و دانشمندان رویکردها و اهداف متفاوتی دارند. برای اخترشناسان، هر تصویر نیز دادهٔ عددی است؛ برای مثال، یک ستاره شاید تنها چند پیکسل را در دوربین یک تلسکوپ اشغال کند، اما حتی همین نقطهٔ تنها می‌تواند درخشندگی ذاتی و دمای ستاره را آشکار کند.

یک تصویر عریض چند گیگاپیکسلی از یک کهکشان بزرگ، مانند همانی که در صورت‌فلکی آندرومدا است، می‌تواند ما را به تفکر دربارهٔ جایگاه‌مان در کیهان مخوف فرو ببرد. اما علاوه بر این، اخترشناسان نیز می‌توانند از چنین تصاویری برای اندازه‌گیری ویژگی‌های بنیادی یک کهکشان، مانند اندازهٔ آن، و حتی چیزهای مخفی‌تر مانند چرخش، نوع یا توزیع ستاره‌های آن، استفاده کنند.

در نهایت، هردوی داده‌های بصری و غیربصری واقعیت دنیای ما را توصیف می‌کنند. تفاوت این است که داده‌های غیربصری به یک واسطه، یک مدل ریاضیاتی، دارند تا دنیا را روایت کنند. داده‌هایی که رقص یک ستاره و سیاهچاله را نمایش می‌دهند، بدون یک نظریهٔ گرانش بی‌معنی خواهند بود. داده‌های دقیق تداخل‌سنجی که منجر به کشف اموج گرانشی شدند، بدون نظریهٔ نسبیت عام اینشتین غیرقابل فهم بودند.

اولین تصویر سیاهچاله.به نظر می‌رسد مردم به دیدن تصاویر کشف‌های علمی علاقهٔ بیشتری دارند، به همین علت کشف‌هایی که یک تصویر ارائه می‌دهند مورد توجه بیشتری قرار می‌گیرند.

تامس نیگل (Thomas Nagel)، فیلسوف آمریکایی، در مقالهٔ اثرگذار خود «خفاش بودن چه شکلی است؟» اینطور استدلال می‌کند: «رعد و برق یک کاراکتر عینی دارد که با نمود ظاهری آن قابل استخراج نیست، و یک مریخی بدون بیمایی نیز می‌تواند آن را بررسی کند. به بیان دقیق، کاراکتر عینی آن از چیزی که در نمود ظاهری‌اش دیده می‌شود بیشتر است.» ظاهر رعد و برق و یک مدل ریاضیاتی میدان الکترومغناطیسی یک واقعیت را توصیف می‌کنند.

دانشمندان آموزش دیده‌اند تا واقعیت را از واسطهٔ مدل‌ها ببینند. برای یک اخترشناس، یک گراف با یک خم مئاندری، که اثباتی است برای عبور یک موج گرانشی از درون یک شناساگر، می‌تواند به‌اندازهٔ دیدن فیلمی که ادغام دو سیاهچاله را به تصویر درمی‌آورد، هیجان‌اگیز باشد.

این حقیقت، بحث ما را وارد سطحی جدید می‌کند: نقش اخترشناسان در ارتباط با مردم چیست؟ در نهایت، این نقش عبارت است از نمایش و بیان زیبایی کیهان با قابل‌فهم ساختن آن برای همه. این کار گاهی اوقات نیازمند توضیح ظرافت‌های مطالعات علمی است که اغلب فراتر از تصاویر شگفت‌انگیز هستند.

درست همانطور یک ساعت به علت ظرافت‌های ساعت‌سازی می‌تواند زمان را به‌طور کارآمد اندازه بگیرد، زیبایی کامل یک تصویر فضایی بر ریاضیات پیچیده تکیه دارد. اعدادی که این تصاویر پنهان می‌کنند جذابیت‌های خودشان را دارند.