الفضاء ليس بعيداً على الإطلاق. إنه على بعد ساعة واحدة فقط إذا كان بإمكان سيارتك أن تسير مباشرة نحو الأعلى.
كان السير Fred Hoyle عالم فلك إنجليزياً صاغ نظرية تخليق العناصر النووية في النجوم. كما اتخذ مواقف مثيرة للجدل بشأن مسائل علمية أخرى، وخاصة رفضه لنظرية "الانفجار الكبير"، وهي المصطلح الذي صاغه على راديو BBC، وتعزيزه لفكرة الحياة الأصلية من الفضاء كمصدر الحياة على الأرض. كما كتب روايات خيال علمي وقصصاً قصيرة وعروضاً إذاعية، وشارك في تأليف اثني عشر كتاباً مع ابنه Geoffrey Hoyle. قضى معظم حياته المهنية في معهد الفلك بـ Cambridge وعمل كمديره لمدة ست سنوات.
الحياة المبكرة والمسيرة الأولى
وُلد Hoyle بالقرب من Bingley في Gilstead بـ West Riding of Yorkshire في إنجلترا. والده، Ben Hoyle، كان موسيقاراً عازفاً على الكمان وعمل في تجارة الصوف في Bradford، وخدم كرامي مدفع رشاش في الحرب العالمية الأولى. والدته، Mabel Pickard، درست الموسيقى في Royal College of Music في London وعملت لاحقاً كعازفة بيانو في السينما. تلقى Hoyle تعليمه في Bingley Grammar School ودرس الرياضيات في Emmanuel College بـ Cambridge.
في عام 1936 فاز بجائزة Mayhew بالاشتراك مع George Stanley Rushbrooke.
في أواخر عام 1940، غادر Hoyle Cambridge للذهاب إلى Portsmouth للعمل مع وزارة البحرية البريطانية على أبحاث الرادار، على سبيل المثال ابتكار طريقة للحصول على ارتفاع الطائرات القادمة. كما تم تكليفه بالإشراف على تدابير مضادة ضد أسلحة الرادار الموجهة الموجودة على Graf Spee. كان مشروع الرادار البريطاني يستخدم عدد موظفين أكثر من مشروع Manhattan، وكان على الأرجح مصدر الإلهام للمشروع البريطاني الكبير في The Black Cloud. كان اثنان من الزملاء الرئيسيين في هذا العمل الحربي Hermann Bondi و Thomas Gold، وكان لديهم الثلاثة نقاشات عديدة وعميقة حول الكونيات. دفع العمل على الرادار ثمن رحلتين إلى أمريكا الشمالية، حيث اغتنم الفرصة لزيارة علماء الفلك. في إحدى رحلاته إلى الولايات المتحدة تعرف على المستعرات الفائقة في Caltech و Mount Palomar وفي كندا، على الفيزياء النووية لاندماج البلوتونيوم والانفجار، لاحظ بعض التشابه بين الاثنين وبدأ يفكر في تخليق العناصر النووية في المستعرات الفائقة. كان لديه حدس في ذلك الوقت "سأحقق لنفسي سمعة إذا نجح هذا." في النهاية في عام 1954 صدرت ورقته البعيدة النظر الرائدة. كما شكل مجموعة في Cambridge تستكشف تخليق العناصر النووية في النجوم العادية وكان قلقاً من قلة إنتاج الكربون النجمي في النماذج الموجودة. لاحظ أن أحد العمليات الموجودة سيصبح أكثر إنتاجية بمليار مرة إذا كان لنواة الكربون-12 رنين عند 7.7 MeV، لكن فيزيائيي النوى لم يسردوا واحداً من هذا القبيل. في رحلة أخرى زار مجموعة الفيزياء النووية في Caltech، حيث قضى بضعة أشهر من الإجازة هناك واقنع أعضاءها رغم شكهم الكبير بالبحث عن حالة Hoyle في الكربون-12 واكتشافها، والتي أسفرت عن تطوير نظرية شاملة لتخليق العناصر النووية في النجوم، من تأليف Hoyle مع بعض أعضاء مجموعة Caltech.
بعد الحرب، في عام 1945، عاد Hoyle إلى Cambridge University كمحاضر في St John's College بـ Cambridge. شهدت سنوات Cambridge من 1945 إلى 1973 صعود Hoyle إلى قمة نظرية الفيزياء الفلكية العالمية، بناءً على أصالة مذهلة في الأفكار تغطي نطاقاً واسعاً جداً من المواضيع. في عام 1958، تم تعيين Hoyle في منصب Plumian Professor of Astronomy and Experimental Philosophy في Cambridge University. في عام 1967، أصبح المدير المؤسس لمعهد الفلك النظري الذي تمت إعادة تسميته لاحقاً بمعهد الفلك بـ Cambridge، حيث أدت القيادة المبتكرة من Hoyle سريعاً إلى جعل هذه المؤسسة واحدة من أفضل المجموعات في العالم للفيزياء الفلكية النظرية. في عام 1971 تمت دعوته لإلقاء محاضرة MacMillan Memorial Lecture أمام Institution of Engineers and Shipbuilders في Scotland. اختار موضوع "الأدوات الفلكية وبناؤها". تم تكريم Hoyle بلقب فارس في عام 1972. استقال Hoyle من منصب Plumian Professor في عام 1972 ومن منصب مدير المعهد في عام 1973، وقطعت هذه الخطوة فعلياً عن معظم قاعدة سلطته المؤسسية والاتصالات والراتب الثابت.
بعد مغادرته Cambridge، كتب Hoyle العديد من كتب العلوم الشعبية والخيال العلمي، وكذلك قدم محاضرات حول العالم. كان جزء من الدافع لهذا ببساطة توفير وسيلة للعيش. كان Hoyle لا يزال عضواً في اللجنة السياسية المشتركة منذ عام 1967، خلال مرحلة التخطيط لتلسكوب Anglo-Australian بحجم 150 بوصة في Siding Spring Observatory في New South Wales. أصبح رئيساً لمجلس Anglo-Australian Telescope في عام 1973، وترأس افتتاحه في عام 1974 من قبل Charles, Prince of Wales. بعد استقالته من Cambridge، انتقل Hoyle إلى Lake District وقضى وقته في مزيج من الرحلات عبر المرتفعات، وكتابة الكتب، وزيارة مراكز البحث حول العالم، والعمل على أفكار علمية تم رفضها بشكل عام تقريباً. في 24 نوفمبر 1997، أثناء رحلة سير على الأقدام عبر المرتفعات في غرب Yorkshire بالقرب من منزل طفولته في Gilstead، سقط Hoyle في هاوية شديدة الانحدار تسمى Shipley Glen. بعد حوالي اثني عشر ساعة، تم العثور على Hoyle بواسطة كلب بحث. تم نقله إلى المستشفى لمدة شهرين بسبب الالتهاب الرئوي ومشاكل الكلى الناجمة عن انخفاض درجة الحرارة، بالإضافة إلى كسر في الكتف من السقوط. بعد ذلك، دخل مرحلة من التراجع الواضح، يعاني من مشاكل في الذاكرة والمرونة العقلية. في عام 2001، عانى من سلسلة من السكتات الدماغية وتوفي في Bournemouth في 20 أغسطس من نفس السنة.
أصل تخليق العناصر النووية
ألّف Hoyle أول ورقتي بحث نُشرتا على الإطلاق حول تخليق العناصر الكيميائية الأثقل من الهليوم بواسطة التفاعلات النووية في النجوم. أظهرت الأولى منهما في عام 1946 أن أنوية النجوم ستتطور إلى درجات حرارة تبلغ مليارات الدرجات، أعلى بكثير من درجات الحرارة المعتبرة لأصل الانصهار الحراري للقوة النجمية في النجوم ذات التسلسل الرئيسي. أظهر Hoyle أنه عند درجات حرارة عالية جداً يمكن أن يصبح العنصر الحديد أكثر وفرة بكثير من العناصر الثقيلة الأخرى بسبب التوازن الحراري بين الجزيئات النووية، مما يفسر الوفرة الطبيعية العالية للحديد. تُسمى هذه الفكرة لاحقاً بعملية e. أظهرت منشورات Hoyle الثانية الأساسية لتخليق العناصر النووية أن العناصر بين الكربون والحديد لا يمكن تخليقها بمثل هذه العمليات التوازنية. نسب تلك العناصر إلى تفاعلات الانصهار النووي المحددة بين المكونات الوفيرة في قشور متحدة المركز من النجوم الضخمة المتطورة قبل المستعرات الفائقة. هذه الصورة الحديثة بشكل مذهل هي النموذج المقبول اليوم لتخليق العناصر النووية في المستعرات الفائقة من هذه العناصر الأولية. في منتصف الخمسينيات، أصبح Hoyle قائد مجموعة من الفيزيائيين الموهوبين جداً من التجريبيين والنظريين الذين اجتمعوا في Cambridge: William Alfred Fowler و Margaret Burbidge و Geoffrey Burbidge. قامت هذه المجموعة بنظم الأفكار الأساسية لكيفية إنشاء جميع العناصر الكيميائية في كوننا، وأصبح هذا حالياً حقلاً يسمى تخليق العناصر النووية. وبشهرة، في عام 1957، أنتجت هذه المجموعة ورقة B2FH المعروفة بأحرف أسماء المؤلفين الأربعة التي تم فيها تنظيم مجال تخليق العناصر النووية في عمليات نووية متتامة. كما أضافوا الكثير من المواد الجديدة حول تخليق العناصر الثقيلة بواسطة تفاعلات التقاط النيوترون، ما يسمى بعملية s وعملية r. أصبحت ورقة B2FH مؤثرة جداً لدرجة أنه في بقية القرن العشرين أصبحت الاستشهاد الافتراضي لكل الباحثين الراغبين في الاستشهاد بأصل مقبول لنظرية تخليق العناصر النووية، وكنتيجة لذلك سقطت ورقة Hoyle الرائدة من عام 1954 في الغموض. لقد أعادت البحوث التاريخية في القرن الحادي والعشرين ورقة Hoyle من عام 1954 إلى البروز العلمي. تم تقديم تلك الحجج التاريخية لأول مرة إلى مجموعة من خبراء تخليق العناصر النووية الذين حضروا مؤتمراً في عام 2007 في Caltech نظمته بعد وفاة كل من Fowler و Hoyle للاحتفال بالذكرى السنوية الخمسين لنشر B2FH. ومن الناحية اللاهوتية، لم تراجع ورقة B2FH نسبة Hoyle عام 1954 للمستعرات الفائقة بخصوص أصل العناصر بين السيليكون والحديد رغم مشاركة Hoyle في تأليف B2FH. بناءً على نقاشاته الشخصية العديدة مع Hoyle، أرجع Donald D. Clayton هذا الإغفال الذي يبدو غير قابل للتفسير في B2FH إلى افتقار Hoyle لتصحيح المسودة التي كتبها G.R. Burbidge و E.M. Burbidge في Caltech في عام 1956.
أدخلت الورقة الثانية من ورقات Hoyle لتخليق العناصر النووية أيضاً استخداماً مثيراً للاهتمام للمبدأ الأنثروبي، والذي لم يكن معروفاً بهذا الاسم في ذلك الوقت. في محاولة لتحديد مسارات تخليق العناصر النووية في النجوم، حسب Hoyle أن تفاعلاً نووياً معيناً، عملية ألفا الثلاثية، التي تولد الكربون من الهليوم، تتطلب أن يكون لنواة الكربون رنين طاقة محددة جداً وعزماً زاويياً لتعمل. أظهرت الكمية الكبيرة من الكربون في الكون، مما يجعل من الممكن وجود أي أشكال حياة قائمة على الكربون، إلى Hoyle أن هذا التفاعل النووي يجب أن يعمل. بناءً على هذه الفكرة، توقع Hoyle بالتالي قيم الطاقة والعزم الزاوي والرقة للحالة المركبة في نواة الكربون المتكونة من ثلاث جزيئات ألفا نوى الهليوم، والتي تبين لاحقاً بالتجربة أنها صحيحة.
كان مستوى الطاقة هذا، بينما كان ضرورياً لإنتاج الكربون بكميات كبيرة، غير محتمل إحصائياً بأن يقع حيث يقع في مخطط مستويات طاقة الكربون. كتب Hoyle لاحقاً:
ألا تقول لنفسك، "لا بد أن تكون هناك ذاكرة حاسوب عملاقة قد صممت خصائص ذرة الكربون، وإلا فإن احتمالية العثور على مثل هذه الذرة من خلال القوى العمياء للطبيعة ستكون ضئيلة جداً. يقترح التفسير السليم للحقائق أن عقلاً خارقاً قد تدخل في فيزياء الكربون والكيمياء والبيولوجيا، وأنه لا توجد قوى عمياء تستحق الكلام عنها في الطبيعة. تبدو لي الأرقام التي أحسبها من الحقائق شديدة الإرباك لدرجة أنها تضع هذا الاستنتاج قريباً جداً من اليقين."
فاز زميله William Alfred Fowler بجائزة نوبل للفيزياء في عام 1983 مع Subrahmanyan Chandrasekhar، لكن لسبب ما تم إغفال المساهمة الأصلية لـ Hoyle من قبل الناخبين، وكان الكثيرون مفاجأين بأن عالم فلك بهذا الشهرة لم يختر. أكد Fowler نفسه في رسمة السيرة الذاتية الخاصة به جهود Hoyle الرائدة:
لوحة زرقاء في Bingley Grammar School تخليداً لذكره. تم تأسيس مفهوم تخليق العناصر النووية في النجوم لأول مرة بواسطة Hoyle في عام 1946. أتاح هذا طريقة لشرح وجود العناصر الأثقل من الهليوم في الكون، بشكل أساسي من خلال إظهار أن العناصر الحرجة مثل الكربون يمكن أن تتولد في النجوم ثم تُدرج في نجوم أخرى وكواكب عندما تموت النجم. النجوم الجديدة المتكونة الآن تبدأ مع هذه العناصر الأثقل وتتكون منها عناصر أثقل أيضاً. اعتقد Hoyle أن عناصر نادرة أخرى يمكن تفسيرها بواسطة المستعرات الفائقة، الانفجارات الضخمة التي تحدث أحياناً في جميع أنحاء الكون، ودرجات الحرارة والضغوط فيها ستكون مطلوبة لإنشاء مثل هذه العناصر.
رفض نظرية الانفجار الكبير
بينما لم يكن لديه اعتراض على نظرية Lemaître التي تأكدت لاحقاً من خلال ملاحظات Edwin Hubble بأن الكون يتسع، اختلف Hoyle على تفسيرها. وجد أن الفكرة القائلة بأن الكون كان له بداية علماً زائفاً، يشبه الحجج حول الخالق، "لأنها عملية غير عقلانية، ولا يمكن وصفها بمصطلحات علمية" انظر Kalam cosmological argument. بدلاً من ذلك، بدأ Hoyle، جنباً إلى جنب مع Thomas Gold و Hermann Bondi الذين عمل معهم على الرادار في الحرب العالمية الثانية، في عام 1
