رئیس دانشگاه کوچ، ترکیه
سال تولد: 1950
محل تولد: ترکیه
اثر: درک اثر متقابل موج و ذره حالت ویسلر در فضای نزدیک زمین و اتصال الکترودینامیک بین تخلیه رعد و برق و اتمسفر بالا
حوزه دریافت جایزه: فيزيك يونسفري و جوي
نجواگر آذرخش
نگاهی خودمانی به زندگی عمران ساواش اینان
پس از نیمه‌شب 15 سپتامبر سال 2015، عمران اینان، استاد مهندسی برق در دانشگاه استنفورد، و همکارانش تصویر رویداد آذرخش خیره‌کننده‌ای را بر فراز سلول‌های توفان تندری که 200 کیلومتر دور از محل استقرارشان خوشه شده بودند، ضبط کردند. نخستین مورد از چنین رویدادهایی حدود یک دهه پیش‌تر توسط دوربین‌های ویدئویی ثبت شده بود. بنابراین آنها از قبل انتظار نوع عجیبی از تخلیه الکتریکی را داشتند اما آنچه مشاهده کردند فراتر از انتظارشان بود. آن رویداد ظاهرا یک آذرخش رو به بالا موسوم به «فواره آبی» بود، اما این بار فواره آذرخش تا ارتفاع حدود 70 کیلومتر در آسمان بالا رفت، ارتفاعی تقریبا دو برابر حد نهایی فواره‌های آبی متعارفی که تا پیش از آن مشاهده شده بود.
آن شب، اینان و همکارانش در واقع نوع جدیدی از تخلیه‌های الکتریکی را کشف کردند که اکنون به «فواره‌های غول‌آسا» شهرت دارد. آنها در گزارش این رویداد که در ژورنال نیچر چاپ شد، نوشتند «از آنجا که این پدیده بر فراز یک سلول طوفان تندری نسبتا کوچک مشاهده شده است، حدس می‌زنیم که رویداد رایجی باشد.» اما بعدها معلوم شد که این‌طور نیست، فواره‌های غول‌آسا به حدی نادر هستند که از آن زمان تاکنون تنها دوجین از آنها مشاهده شده است.
نه چندان مهندس
عمران ساواش اینان، متولد ارزنجان در ترکیه (1950)، استاد بازنشسته مهندسی برق دانشگاه استنفورد، به عنوان یک پژوهشگر پیشرو در زمینه بررسی پدیده‌های لایه‌های فوقانی جو شهرت جهانی دارد. با وجود سوابق تحصیلی‌اش در رشته مهندسی برق در دوره کارشناسی (1972) و کارشناسی ارشد (1973) در دانشگاه فنی خاورمیانه در آنکارا، بسیاری از پرارجاع‌ترین مقاله‌های او در حوزه فیزیک فضایی مجاور زمین هستند. وقتی برای دوره دکتری مهندسی برق به دانشگاه استنفورد رفت، دریافت که گروه پژوهشی او روی موضوع‌هایی کار می‌کنند که بیشتر به فیزیک فضایی و جوی مربوط است تا مهندسی. اینان می‌گوید «در ابتدا نگران این مساله بودم که این زمینه پژوهشی بیش از حد تخصصی است، به‌ویژه وقتی که به ترکیه بازگردم.»
در ادامه به فیزیک و شیمی جو فوقانی علاقه‌مند شد و در حالی که می‌توانست به هر گروه پژوهشی دیگری در دانشکده مهندسی برق ملحق شود، ترجیح داد همان حوزه را دنبال کند، حوزه‌ای که به کلی برای او تازگی داشت و چالش‌برانگیز بود. به گفته او «به خاطر پشتوانه آموزش قوی‌ام در ترکیه، تمایل ذاتی‌ام به موضوع، و البته به خاطر اینکه همیشه ترجیح می‌دهم به جای در پیش گرفتن مسیر سرراست خودم را به چالش بکشم، تصمیم گرفتم در همان موضوع ادامه دهم.»
با این حال، این تصمیم می‌توانست در کودکی او نیز ریشه داشته باشد. پدرش رئیس اداره پیش‌بینی در سازمان هواشناسی ترکیه بود، و واضح است که پیوند و ارتباط اینان با امور جوی از جمله آذرخش در کودکی احتمالا از هر کودک دیگری بیشتر بود. شغل پدرش به عنوان کارمند خدمات عمومی به شکل دیگری نیز بر آینده حرفه‌ای او اثر گذاشت. اینان در کودکی خیلی اهل ماندن در خانه نبود و همراه دو برادرش با بچه‌های محله‌شان فوتبال و والیبال بازی می‌کردند. اما هر بار که دولت تغییر می‌کرد پدرش نگران این مساله می‌شد که برای خدمت در شهر جدیدی مامور شود. به خاطر این جابجایی‌های ناخوشایند، اینان از همان کودکی دوست نداشت که برای دولت یا حتا صنایع و بخش خصوصی کار کند. به گفته او «در آغاز دوره دبیرستان، تصمیم گرفتم که دانشگاهی شوم. به نظرم این حرفه‌ای بود که در آن می‌توانستم رئیس خودم باشم.»
تصمیم اینان برای دانشگاهی شدن صرفا مساله ترجیح شغلی نبود، او از نوجوانی می‌خواست علم را دنبال کند. به حدی عطش مطالعه داشت که حتا از نوشته‌های روی بسته‌بندی‌ها یا پاکت‌هایی که از روزنامه‌های باطله درست شده بودند نیز نمی‌گذشت. و علاقه‌اش به علم نیز به واسطه همین شور و کنجکاوی برای خواندن به وجود آمد. مشتری دائم کتابخانه‌های آمریکایی و انگلیسی در آنکارا بود و وقتی در گشت‌وگذارهایش در این کتابخانه‌ها به طور اتفاقی به کتاب‌هایی درباره شیمی و فیزیک برخورد چنان شیفته آنها شد که تصمیم گرفت آزمایشگاه اختصاصی خودش را راه بیندازد. اینان به یاد می‌آورد «همه پول توجیبی‌ام را صرف خرید تجهیزات شیمی می‌کردم و در آزمایشگاهی که در بالکن خانه‌مان درست کرده بودم، گاهی دست به آزمایش‌هایی می‌زدم که واقعا خطرناک بودند.»
دوستان خوب
پس از دریافت مدرک دکترای مهندسی برق از دانشگاه استنفورد در سال 1977، به عنوان پژوهشگر عضو هیئت علمی دانشکده و در ادامه در سال 1982 استادیار گروه مهندسی برق شد. در سال 1985 به رتبه دانشیاری رسید و در سال 1992 عنوان استادی در دانشگاه استنفورد را دریافت کرد. اینان در خلال سال‌های 1997 تا 2010، ریاست آزمایشگاه «فضا، ارتباطات راه دور و علوم رادیویی» را به عهده داشت.
در طول دوران حرفهایاش بیش از 360 مقاله علمی نوشته یا در نوشتن‌شان مشارکت داشته است. برخی از پرارجاع‌ترین مقاله‌های او با همکاری تیموتی بل، استاد مشاورش در دانشگاه استنفورد، نوشته شده که همراه با رابرت هل‌ویل (1920 تا 2011)، استاد راهنمای او در دوره دکتری، بیشترین اثر را در مسیر حرفه‌ای علمی او داشتند. اینان می‌گوید «چیزهای زیادی از هردوی آنها یاد گرفتم. وقتی عضو هیأت علمی شدم و به جایگاه ریاست گروه پژوهشی‌مان رسیدم، نوبت من بود که از هر دوی آنها حمایت کنم و محیط علمی پربار و لذت‌بخشی برای آنها و دانشجوهای متعددمان بسازم.»
پس از سال‌های درخشان متمادی در دانشگاه استنفورد، اینان از سال 2009 تجربه حرفه‌ای دیگری را به عنوان رئیس دانشگاه کوچ در ترکیه در پیش گرفته است. او می‌گوید پرسش‌های بازی در زمینه پژوهشی او باقی مانده است که در مقیاس سیاره‌ای اهمیت دارند، از جمله اینکه «اگر هیچ فعالیت آذرخشی در لایه‌های پایینی جو وجود نداشت، تفاوت چشمگیری در کمربندهای تابشی زمین به وجود می‌آمد؟» اما او دیگر برنامه جدیدی برای پژوهش در این حوزه ندارد. با این حال برای میراث علمی‌اش نگران نیست: «مایه افتخار و خرسندی من است که بگویم 15 تا از دانشجوهای دکترایی که تحت نظر من فارغ‌التحصیل شدند اکنون در دانشگاه‌های گوناگون هیئت علمی هستند و در پی یافتن پاسخ این پرسش و پرسش‌های دیگری هستند که همچنان بی‌پاسخ مانده‌اند.»
در طول دوران خدمت اینان به عنوان مشاور ارشد رساله دکترا در دانشگاه استنفورد از سال 1990، 60 دانشجو تحت نظر او فارغ‌التحصیل شدند. او می‌گوید «این 60 دانشجوی دکتری که مشاورشان بودم نقش بزرگی در مسیر حرفه‌ای من داشتند.» فارغ‌التحصیلی موفق این همه دانشجوی درخشان و دوست خوب از نظر او «مهم‌ترین دستاورد» دوران حرفهایاش هستند، «بسیار مهم‌تر از هر مقاله‌ای که نوشتم و هر سخنرانی علمی‌ای که کردم.»
او معتقد است که شرافت در هر کاری که کسی انجام میدهد، و صداقت در برخورد با دیگران، مهم‌ترین جنبه‌های زندگی هستند. «دوستی بی‌غل‌وغش و همکاری دوستانه و صادقانه میان آدم‌ها مهم‌ترین چیزهای زندگی هستند و به همین علت در پایان یک مسیر حرفه‌ای تنها چیزهایی که اهمیت دارند همین دوستی‌ها و خاطرات کارهای خوبی هستند که در کنار مردم و برای مردم انجام داده‌اید.»
آن بالا چه خبر است؟
کشف آذرخش میان زمین و فضا دانشمندان را وادار کرد از نو به ماهیت این پدیده حیرت‌انگیز بیندیشند.
یک ترک نورانی پیش‌رونده رو به پایین در آسمان و صدای مهیبی که چند ثانیه بعد به گوش می‌رسد. تا جایی که به بیشتر ما مربوط می‌شود این یک تعریف بی‌عیب و نقص برای آذرخش است، پدیده جوی آشنایی که در کل دنیا 50 بار در ثانیه، یا 4 میلیون بار در روز، رخ میدهد. اما اگر از متخصصان بپرسید، به شما خواهند گفت که با وجود قرن‌ها موشکافی علمی و انبوهی از یافته‌ها، آذرخش همچنان به عنوان رازی عجیب باقی مانده است.
در طول تاریخ، شکوه و قدرت آذرخش مایه خیال و ترس مردم بوده است. برای مثال، یونانیان باستان آن را به زئوس، قدرتمندترین خدای‌شان، نسبت می‌دادند. با این حال، آزمایش‌های علمی اولیه‌ای که در میانه قرن 18 انجام شد، از جمله آزمایش مشهور بنجامین فرانکلین با کایت، پرده از ماهید الکتریکی آذرخش برداشت. اما حتا پس از دستیابی به این فهم مدرن از آذرخش، این پدیده همچنان مایه حیرت ناظران خوش‌اقبالش می‌شود.
به مدت بیش از یک قرن، به‌ویژه پس از ظهور هوانوردی، گزارش‌های متعددی بوده‌اند که نمایش‌های نورانی غیرمعمولی را در لایه‌های بالایی آسمان توصیف می‌کردند. هرچند بسیاری از این توصیف‌ها را می‌شد با شفق قطبی یا نوعی از ابرهای درخشان غیرعادی توضیح داد، اما برخی موارد، به طور خاص آنهایی که هرازگاهی توسط خلبان‌ها در خلال پرواز بر فراز طوفان‌های تندری در آسمان شب مشاهده می‌شدند، کاملا گیج‌کننده بودند. بر اساس این گزارش‌ها، آذرخش می‌توانست به شکل‌ها و رنگ‌های عجیب و همچنین در مکان‌ها و جهت‌های نامتعارفی رخ دهد.
باید دید تا باور کرد
تا اواخر قرن بیستم، جامعه علمی چنین گزارش‌هایی را عمدتا جعلی تلقی می‌کرد. اما در سال 1989، زمانی که جان وینکلر و همکارانش در دانشگاه مینه‌سوتا، برای نخستین بار تصویر یکی از این اشباح مرموز را توسط یک دوربین ویدئویی ضبط کردند، معلوم شد که انواع گوناگونی از آذرخش با ویژگی‌ها و شمایل‌های کاملا متفاوت وجود دارد. موفقیت وینکلر منجر به شکوفایی فعالیت کاملا جدیدی برای ثبت و مستندسازی این پدیده‌های الکتریکی شد که در ارتفاع‌های بالا رخ می‌دهند. از آن زمان، انواع عجیب بسیاری، از ستون‌های دراز آبی‌رنگ تا آذرخش‌هایی به شکل یک عروس دریایی غول‌پیکر قرمز، کشف شد.
در پایان دهه 1990 معلوم شد که پدیده‌های آذرخش‌مانند تنها به ارتفاع‌های پایینی که بین ابرهای تندری و زمین قرار می‌گیرند، محدود نیستند. در واقع، تخلیه الکتریکی می‌تواند در گستره وسیعی از ارتفاع‌ها رخ دهد، از لایه‌های پایینی جو تا 100 کیلومتر بر فراز ابرهای تندری.
جای شگفتی دارد که این رویدادهای نورانی، که بسیاری از آنها با چشم غیرمسلح نیز دیده می‌شود، برای مدتی بسیار طولانی کشف‌نشده باقی ماندند. نکته شگفت‌انگیزتر این است که دانشمندان مدت‌ها پیش از مشاهده این رویدادها می‌دانستند که امکان وقوع شکلی از آذرخش در لایه‌های بالایی جو وجود دارد. در واقع آنها می‌دانستند که در ارتفاع‌های بالاتر، جایی که آشفتگی جو در مقایسه با لایه‌های نزدیک‌تر به زمین بسیار کمتر است، پرتوهای نور فرابنفش خورشید باعث می‌شوند که مولکول‌های گاز الکترون از دست بدهند. این همان فرایندی است که یون‌سپهر را به وجود می‌آورد، لفافی به دور زمین که به لحاظ الکتریکی رسانا است.
درست مثل آنچه در مورد ابرهای طوفان و زمین رخ میدهد، میان این ابرها و یون‌سپهر نیز می‌تواند اختلاف فاحش ولتاژ وجود داشته باشد. اما آنچه در لایه‌های بالاتر رخ میدهد با آنچه ما به عنوان برخورد یک آذرخش متعارف با زمین مشاهده می‌کنیم، تفاوت دارد. چگالی جو با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد و بنابراین در آذرخشی که در ارتفاع‌های بالاتر رخ میدهد، مولکول‌های کمتری دخالت دارند و به همین علت شکل‌ها و رنگ‌های متفاوتی به وجود می‌آورند.
رازگشایی
آذرخش‌های جو فوقانی که اصطلاح دقیق‌تر آن «رویداد نوارنی گذرا» است به چهار دسته تقسیم می‌شوند: اشباح سرخ، اِلوز، فواره‌های آبی و رویداد پرتو گاما. با وجود اسامی خیال‌انگیزشان، دانشمندان در مدت نسبتا کوتاهی که از کشف‌شان می‌گذرد به پیشرفت‌های چشمگیری در درک این رویدادهای جوی شبح‌وار رسیده‌اند. یکی از پژوهشگران پیشگام در این حوزه عمران اینان، استاد بازنشسته دانشگاه استنفورد و رئیس کنونی دانشگاه کوچ در ترکیه، است که نقش بسیار مهمی در تدوین نظری مبانی فیزیک «رویدادهای نورانی گذرا» داشته است.
اینان، یکی از برگزیدگان مقیم کشورهای اسلامی جایزه مصطفی(ص) 2019، و همکارانش در دانشگاه استنفورد به‌ویژه در خط مقدم کشف اشباح سرخ و اِلوز بوده‌اند. اینان می‌گوید «مشاهده این پدیدهای نورانی بسیار رایج اما در طیف زیر-مرئی که در گستره ارتفاع‌های 50 تا 100 کیلومتر رخ می‌دهند، در میانه دهه 1990 کشف شگفت‌انگیزی بود»، با این حال بیشتر مبانی فیزیکی و ویژگی‌های این پدیده‌ها به واسطه کارهای متعدد او و بسیاری از دانشجوهایش بررسی، مدل‌سازی و نظریه‌پردازی شده است.
یکی از نخستین نظریه‌های عمده در تبیین اشباح سرخ و اِلوز در مقاله‌ای در سال 1995 مطرح شد که توسط اینان، ویکتور پاسکو، دانشجوی دکتری او در آن زمان، و همچنین تیموتی بل از دانشگاه استنفورد، منتشر شد. آنها این بحث را طرح کردند که این رویدادها در واقع پیامدهای برخورد نوعی از آذرخش به زمین هستند. آنها در آن مقاله اثبات کردند که پس از برخورد یک آذرخش با بار مثبت به زمین، برای مدت بسیار کوتاهی یک میدان الکتریکی بر فراز ابرهای طوفان به وجود می‌آید. به گفته اینان «حذف ناگهانی بار در تخلیه الکتریکی آذرخش باعث ایجاد یک عدم تعادل بار در محیط می‌شود، سپس این عدم تعادل به طور الکترومغناطیسی تقلیل می‌یابد و فروزش‌های تابناکی موسوم به اشباح را در ارتفاع 50 تا 70 کیلومتر به وجود می‌آورد، ارتفاعی بسیار بالاتر از جایی که آذرخش اصابت کرده است.»
این سه پژوهشگر در این مقاله که همچنان یکی از پرارجاع‌ترین آثار اینان است، این بحث را نیز مطرح کردند که الکترون‌های جوی که به واسطه برخورد آذرخش با زمین منتشر می‌شوند، در لایه‌های بالایی جو با مولکول‌های نیتروژن برخورد می‌کنند. به گفته اینان «تابش الکترومغناطیسی تکانشی شدیدی که به واسطه آذرخش تولید می‌شود، در گذر از یون‌سپهر مولکول‌های نیتروژن را یونیزه می‌کند و دیسک‌های تابناکی از نور را در ارتفاع 100 کیلومتری پدید می‌آورد که به اِلوز شهرت دارند.»
سپهر ناشناخته
پاسکو می‌گوید ضبط تصویر نمایش‌های نورانی عظیم بر فراز یک طوفان دوردست توسط وینکلر در سال 1989 «کاملا از سر خوش‌اقبالی بود»، اما او باور دارد که «این به سرآغازی برای یک زمینه علمی جدید تبدیل شد». زمینه جدیدی که میان آسمان‌ها پل زد و همچنین دانشمندان دو شاخه مجزا در فیزیک را با هم متحد کرد. جو تحتانی که به لحاظ الکتریکی خنثا است قلمرو هواشناسان است اما فیزیک‌دانان فضایی با ذرات بارداری سروکار دارند که در جو فوقانی هستند. ناحیه‌ای که میان این دو قلمرو قرا دارد برای هواپیماها بسیار بلند و برای ماهواره‌ها بسیار کوتاه است. اینان می‌گوید اشباح و اِلوز پنجره‌هایی به سوی این ناحیه باز کردند، جایی که پیش از کشف این پدیده‌ها در بهترین حالت اسمش را می‌شد «جهل‌سپهر» گذاشت.
به گفته او «پی بردن به چگونگی یون‌سپهر، مغناطیس‌سپهر و کمربندهای تابش زمین برای دستیابی به درک بهتری از سیاره ما و پیرامونش اهمیت دارد.» اما از منظر کاربردهای زندگی روزمره، اشباح و سایر منابع تغییر و نوسان در یون‌سپهر می‌توانند با سیگنال‌های جی‌پی‌اس و ماهواره‌ها تداخل پیدا کنند. برخی دانشمندان معقدند آذرخش‌های جو فوقانی می‌توانند اثرهای دیگری نیز داشته باشند، از جمله روی لایه اوزون یا گرمایش جهانی. حتا ناسا نیز نگران بود که این پدیده‌ها باعث آسیب فضاپیماهای گران‌قیمتش در خلال پرتاب یا بازگشت به جو زمین شوند.
فارغ از این اثرهای فرضی، آنچه می‌توان به عنوان اثر قطعی این پدیده‌های الکتریکی برشمرد در واقع احیای کنجکاوی علمی نسبت به آذرخش پس از گذشت 250 سال از آزمایش تاریخی فرانکلین بوده است. اکنون، با وجود یافته‌های بسیاری که به لطف پیشگامانی مانند اینان به دست آمده، ما هنوز دقیقا نمی‌دانیم که یک ابر تندری جرقه لازم برای شروع آذرخش را از کجا می‌آورد. در واقع سال‌ها اندازه‌گیری نشان داده که میدان الکتریکی درون ابرهای تندری چیزی در حدود ده برابر کوچک‌تر از مقدار مورد نیاز برای شروع آذرخش است. تا زمان افشای این راز و برملا شدن مکانیزم فیزیکی سایر نمایش‌های نورانی خیره‌کننده‌ای که در پهنه خیال‌انگیز میان زمین و فضا رخ میدهد، چاره‌ای جز پذیرش حس باستانی خوف و حیرت در برابر آذرخش نداریم.