هر ساله، میلیون‌ها نفر از لوور دیدن می‌کنند تا شاید معروف‌ترین اثر هنری تاریخ را تماشا کنند: مونالیزای لئوناردو داوینچی. بیشتر مردم جذب هاله مرموز این نقاشی می شوند.
اما برخی نیز به زیبایی عمیق‌تری در آن شهادت می‌دهند: منظره مه آلود مونالیزا و چهره جذابی که از Sphomato داوینچی بیرون می‌آید. یک تکنیک پیچیده که در آن الگوهای نرم از لایه‌های بسیار ظریف رنگ، مانند اشکال در مه ایجاد می‌شوند. در سال 2010، دانشمندان نشان دادند که برخی از لایه‌های نقاشی مونالیزا 10 برابر نازک‌تر از موی طبیعی انسان است.
انسان ها تا حد زیادی برای پاسخ به حواس اولیه خود تکامل یافته اند که بینایی قوی ترین آنها در نظر گرفته می شود. این دلیل اصلی است که چرا تصویری مانند مونالیزا می تواند گویا و پر از قدرت احساسی باشد.
در نجوم، تصاویر معروفی مانند «ستون‌های خلقت» یا افق رویداد سیاهچاله زیبا و شگفت‌انگیز هستند، اما آنچه دیده می‌شود در اصل اعداد است، نه لایه‌های نامحسوس رنگ درخشان.
بخش‌های «بصری» این پنجره‌های آسمان معمولاً تنها کسری از داده‌هایی را که اخترشناسان برای مطالعه آسمان استفاده می‌کنند، و تعداد نامحدودی از داده‌های دیجیتالی که به ما درباره کیهان می‌آموزند، نشان می‌دهند.
به عنوان مثال، یک مطالعه جدید را در نظر بگیرید که نشان می دهد ستاره ای شبیه به خورشید نزدیک به دور یک سیاهچاله می چرخد. این زوج رقصنده 1565 سال نوری از ما فاصله دارند. یعنی نوری که از ستاره می بینیم متعلق به اندکی قبل از سقوط امپراتوری روم است.
این کشف رکورد نزدیکترین سیاهچاله به ما را می شکند و نشان می دهد که جمعیتی از اجرام تاریک مشابه در کهکشان راه شیری کمین کرده اند. با این حال، هیچ کس مستقیماً این سیاهچاله را که برای تلسکوپ ها و چشمان ما نامرئی است، ندیده است. این جسم همیشه یک همراه نامرئی خواهد بود که آن را در مدار ستاره همراهی می کند.
ستاره شناسان با تجزیه و تحلیل داده های بسیار دقیق از ماهواره گایا، که حرکت تناوبی ستاره همراه آن را نشان می دهد، این روح رقصنده را شناسایی کرده اند. برخلاف تلسکوپ‌های فضایی جیمز وب و هابل که هر کدام به چندین دوربین پیچیده برای ثبت تصاویر خیره‌کننده از آتش‌بازی‌های کیهانی مجهز هستند، گایا اساساً داده‌های عددی خالص تولید می‌کند. با این حال، ستاره شناسان با این اعداد آرام و نامرئی اکتشافات زیبا و دگرگون کننده ای انجام می دهند و از مدل های ریاضی برای توصیف واقعیت استفاده می کنند.
این حقیقت مختص دنیای مدرن نیست. در سال 1846، یوهان گوتفرید گال، نپتون، هشتمین سیاره در منظومه شمسی را بر اساس پیش بینی اوربان لو وریر، ستاره شناس فرانسوی، یک سال پیش از آن کشف کرد.
لو وریر کشف کرده بود که مدار اورانوس، دورترین سیاره در آن زمان، به طرز عجیبی توسط یک جسم ناشناخته مختل شده است و با انجام محاسبات عددی، مدار اغتشاشگر نامرئی و جایی که باید در آسمان ظاهر شود را نشان داد.
هنگامی که گال تلسکوپ خود را به سمت این نقطه گرفت، نپتون را به عنوان نقطه سوسو زدنی دید که در مقابل ستارگان پس زمینه خود حرکت می کرد. ناگهان دنیای جدیدی به منظومه شمسی اضافه شد.
با این حال، تصاویر گذشته و حال، راه غالب برای ترویج یک اکتشاف علمی هستند – حتی خارج از نجوم. در کلیسای علم، داده ها ممکن است مقدس باشند، اما تصاویر رسولان درست است، زیرا دیدن، باور کردن است.
این واقعیت با مقایسه دو اکتشاف انقلابی آشکار می شود: اولین کشف امواج گرانشی در فوریه 2016 و اولین تصویر از افق رویداد یک سیاهچاله در آوریل 2019. این دو در یک زمان اتفاق افتادند و هر دو اکتشافات انقلابی بودند. اولی عمدتاً داده های عددی بود و به سرعت جایزه نوبل را دریافت کرد، در حالی که دومی یک “تصویر” را همراه با سایر داده ها ایجاد کرد.
جای تعجب نیست که ترافیک اینترنتی برای تصویر سیاهچاله هفت برابر بیشتر از تشخیص امواج گرانشی است – حتی پس از تعدیل این واقعیت که جستجوهای اینترنتی برای سیاهچاله ها از امواج گرانشی بیشتر است.
تصاویر نجومی خاص چیست؟ مردم و دانشمندان رویکردها و اهداف متفاوتی دارند. برای ستاره شناسان، هر تصویر نیز داده های عددی است. به عنوان مثال، یک ستاره ممکن است تنها چند پیکسل در دوربین تلسکوپ اشغال کند، اما حتی یک نقطه نیز می تواند روشنایی و دمای ذاتی ستاره را نشان دهد.
یک تصویر چند گیگاپیکسلی با زاویه باز از یک کهکشان بزرگ مانند کهکشان صورت فلکی آندرومدا می تواند ما را در مورد جایگاه خود در جهان وحشتناک شگفت زده کند. اما فراتر از آن، اخترشناسان می‌توانند از چنین تصاویری برای اندازه‌گیری ویژگی‌های اساسی یک کهکشان، مانند اندازه آن، و حتی چیزهای ظریف‌تری مانند چرخش، نوع یا توزیع ستاره‌های آن استفاده کنند.
به هر حال، داده های بصری و غیر بصری، واقعیت دنیای ما را توصیف می کنند. تفاوت این است که داده‌های غیربصری یک رسانه، یک مدل ریاضی برای گفتن به دنیا دارند. داده هایی که رقص یک ستاره و یک سیاهچاله را نشان می دهد بدون نظریه گرانش بی معنی خواهد بود. داده های تداخل سنجی دقیقی که منجر به کشف امواج گرانشی شد، بدون نظریه نسبیت عام اینشتین قابل درک نبود.
توماس ناگل، فیلسوف آمریکایی در مقاله تاثیرگذار خود با عنوان “خفاش بودن چگونه است؟” او ادعا می کند: “رعد و برق دارای یک ویژگی عینی است که از ظاهر آن قابل استنباط نیست و یک مریخی آسیب ندیده می تواند آن را بررسی کند. به طور دقیق، شخصیت عینی او بیش از آن چیزی است که در ظاهرش دیده می شود. ظهور رعد و برق و یک مدل ریاضی از میدان الکترومغناطیسی واقعیت را توصیف می کند.
دانشمندان آموزش دیده اند تا واقعیت را از طریق مدل ها ببینند. برای یک ستاره شناس، نمودار یک منحنی پرپیچ و خم که شواهدی از عبور موج گرانشی از یک آشکارساز است، می تواند به اندازه تماشای فیلمی که ادغام دو سیاهچاله را به تصویر می کشد، هیجان انگیز باشد.
این واقعیت بحث ما را به سطح جدیدی می رساند: نقش ستاره شناسان در رابطه با مردم چیست؟ بالاخره این نقش برای نشان دادن و بیان زیبایی هستی است و آن را برای همه قابل درک می کند. گاهی اوقات این نیاز به توضیح پیچیدگی های تحقیقات علمی دارد که اغلب فراتر از تصاویر شگفت انگیز است.
همانطور که یک ساعت به لطف ظرافت های ساعت سازی می تواند زمان را به طور موثر اندازه گیری کند، زیبایی کامل یک تصویر فضایی به ریاضیات پیچیده متکی است. اعدادی که این تصاویر پنهان می کنند جذابیت خاص خود را دارند.