آیا کرم‌چاله‌ها واقعا کار می‌کنند؟

بیگ بنگ: پائول ساتر، اخترفیزیکدان دانشگاه ایالتی اوهایو مجری برنامه‌های از فضانورد بپرسید، است. وی اخیرا در برنامۀ خود درباره ی کرمچاله ها صحبت کرده است. کرمچاله می تواند یک میانبر کیهانی باشد، تونلی در فضا-زمان که مسافران بی‌باک را قادر می‌سازد در میان منظومه‌ها جابه‌جا شوند بدون آنکه لازم باشد اندکی به سرعت نور نزدیک شوند!

مدل فضا-زمان خم شده چگونگی ایجاد پل کرم‌چاله با حداقل دو دهانه و یک تونل را نشان می‌دهد.

به گزارش بیگ بنگ، کرم‌ چاله‌ها اسب‌های تمدن‌های میان ستاره‌ای در فیلم‌ها و کتاب‌های علمی-تخیلی می‌باشند چرا که اگر به همان فیزیک شناخته شده اکتفا کنیم ۹۹٫۹۹۹۹۹ درصد داستان‌های تخیلی به اندازه‌ی تماشای خواب انسان هیجان انگیز می‌بود. اما آیا واقعا قادر خواهیم بود فضا-زمان را خم کنیم و تونلی بسازیم که تمام رویاهای کهکشانی ما را به حقیقت تبدیل کند؟

جواب کوتاه: احتمالا نه

جواب بلند: به خواندن ادامه دهید

مراقب سفیدچاله‌ها باشید

مفهوم کرمچاله زمانی مطرح شد که آلبرت اینشتین، ناتان روزن و لودویگ فلام متوجه شدند سیاهچاله‌ها می‌توانند گسترش یابند. زمانی که در پی حل معادلات بسیار پیچیده‌ی نسبیت عام برمی‌آییم همان ساختارهایی که وجود سیاهچاله‌ها را پیش بینی می‌کند پدیده‌ای به نام سفیدچاله را نیز پیش‌بینی می‌کند. سفیدچاله تقریبا همان چیزی است که شما فکر می‌کنید: افق رویداد یک سیاهچاله ناحیه‌ای از فضا است که اگر وارد آن شوید دیگر نمی‌توان از آن خارج شد و به همین ترتیب گرچه هر چیزی که در حال حاضر در سفیدچاله است می‌تواند از آن خارج شود اما وارد شدن به افق یک سفیدچاله غیر ممکن است.

ساختارهای ریاضیاتی که وجود سیاهچاله و سفیدچاله را پیش‌بینی می‌کنند جایزه‌ای هم به همراه دارند: تمامی سیاهچاله‌ها به طور عادی از طریق تکینگی به سفیدچاله وصل میباشند و تونلی در فضا می‌سازند. به نظر می‌رسد کرمچاله به این طریق ساخته می‌شود. شاید هم نه! گرچه شواهد زیادی مبنی بر وجود سیاهچاله‌ها داریم اما سفیدچاله‌ها بیشتر داستان‌های تخیلی ریاضیاتی به نظر می‌آیند. در حال حاضر هیچ فرایند شناخته شده‌ای در کیهان وجود ندارد که بتواند آنها را پدید بیاورد. حتی اگر از طریقی به وجود بیایند بی ثباتی بسیار زیاد آنها سبب می‌شود بلافاصله دوباره از بین بروند.

بنابراین مکانیزمی که باعث پدید آمدن سیاهچاله می‌شوند(فروپاشی ستارگان عظیم) به طور خودکار مانع از شکل گیری سفیدچاله‌ی همزیست آن می‌شود. حتی اگر سفیدچاله‌ها شکل می‌گرفتند، گرانش بسیار زیاد دو تکینگی باعث می‌شد تونل کرم‌‌چاله به سرعت منبسط شده و قبل از آنکه چیزی بتواند از آن عبور کند از بین می‌رفت.

مرگ با کرمچاله

همه‌ی اینها سبب نمی‌شوند که از پرسیدن سوال “چه میشد اگر…” باز بمانیم. چه میشد اگر سفیدچاله‌ها به طور عادی شکل می‌گرفتند یا میشد آنها را ساخت؟ چه میشد اگر می‌توانستیم آنها را پایدار کنیم؟ چه میشد اگر می‌توانستیم تکینگی یک سفیدچاله را به تکینگی یک سیاهچاله وصل کنیم و یک کرمچاله بسازیم؟ و هزاران “چه میشد اگر” دیگر.

عبور از یک کرمچاله بسیار بسیار وحشتناک خواهد بود چرا که ورودی یک کرمچاله داخل افق رویداد سیاهچاله قرار دارد و این مشکل بزرگی است. افق رویداد جایی است که به محض ورود دیگر نمی‌توانید از آن خارج شوید. داخل افق رویداد یک سیاهچاله فقط یک مسیر پیش رو دارید و آن تکینگی سیاهچاله است جایی که چگالی بی‌نهایت و نیروهای گرانشی نابودکننده قرار گرفته‌اند.

فرض کنید وارد یک کرمچاله شده‌اید. در داخل کرمچاله می‌توانید نور قسمت دیگری از کیهان را مشاهده کنید که از سمت مخالف وارد می‌شود. اگر فرد دیگری وارد شود می‌توانید آنها را ملاقات کنید و ممکن است در هنگام رفتن به سمت تکینگی بمیرید. آیا راهی وجود دارد که به جای دروازه ای‌ وحشتناک به نابودی، کرمچاله‌ای بسازیم که واقعا کار کند؟ بله. هر چند به عنوان عنصری از کیهان وجود ندارد اما امکان آن وجود دارد. برای ساخت کرمچاله‌ای قابل عبور باید دو مشکل اساسی را حل کرد. اولا باید ورود به کرمچاله خارج از افق رویداد آن رخ دهد. به این طریق می‌توان بدون ترس از رویارویی با تکینگی وارد کرمچاله شده و به سمت مقصد دوری که دارید پرتاپ شوید.

دوما تونل باید پایدار و محکم باشد تا گرانش شدید تکینگی‌ها را تحمل کند و زمانی که چیزی از آن عبور می‌کند از هم نپاشد. در واقع ماده‌ای وجود دارد که می‌تواند هر دو مشکل را حل کند. اما این ماده نیز مشکل خود را دارد و آن این است که جرم آن منفی است. بله، جرم دارد اما جرم آن منفی است. از حلقه‌ای از مواد با جرم منفی می‌توان یک کرم‌چاله‌ی کاملا کاربردی ساخت. از آنجایی که ذات عجیب و غریب جرم منفی، فضازمان را به شیوه‌ای خاص خم می‌کند ورودی کرمچاله در خارج مرز افق رویداد متورم می‌شود و لوله‌ی کرمچاله را بر ضد ناپایداری‌ها، پایدار می‌کند.

اما آیا چنین ماده‌ای می‌تواند وجود داشته باشد؟ تا به امروز توانسته‌ایم مقدار قابل توجهی از کیهان را نقشه‌برداری کنیم و تاکنون جرم منفی را مشاهده نکرده‌ایم. اگر جرم منفی وجود داشته باشد ویژگی‌های عجیبی خواهد داشت. به طور مثال با ضرب کردن قوانین نیوتن در یک علامت منفی متوجه می‌شویم که ذره‌ی با جرم منفی، ذره‌ی با جرم مثبت را از خود می‌راند درحالی که ذره‌ی با جرم مثبت، ذره‌ی با جرم منفی را به خود جذب می‌کند. اگر دو ذره با جرم متفاوت را به طور ثابت (یکی مثبت و دیگری منفی) کنار هم قرار دهید  بدون وارد کردن هیچ نیرویی از بیرون دو ذره شتاب گرفته و به سرعت از هم دور می‌شوند. به نظر می‌رسد این برخلاف تعدادی از قوانین است.

در مورد اثر کازیمیر چطور؟ اثر کازیمیر جاذبه‌ی عجیب و شگفت انگیز دو صفحه‌ی فلزی  بر اثر انرژی خلاء است.  این اثر غالبا به عنوان مثالی از رفتار غیرعادی جهان و دلیلی بر وجود جرم منفی درنظر گرفته می‌شود. اما نیروی کازیمیر به دلیل وجود فشار منفی محلی (بیشتر از آنکه دفع کند، جذب می‌کند) است نه جرم منفی. البته ما همه چیز را در مورد گرانش کوانتومی و ذات فضا-زمان در مقیاس کوچک نمیدانیم. آیا یک تمدن پیشرفته می‌تواند راهی به جرم منفی و کنترل گرانش در مسیر درست بیابد؟ آیا یک پیشرفت در فیزیک می‌تواند راهی به ساخت کرمچاله‌ها به ما نشان دهد؟

ساتر می گوید: صادقانه بخواهم پاسخ دهم جواب “به احتمال زیاد نه” خواهد بود. چرا که چیزهای زیادی بر ضد آنها هستند. وجود کرمچاله بسیاری از فرضیات فیزیک را نقض خواهد کرد و به نظرم بهتر است بر روی مسائل دیگری کار کنیم. می‌دانم بسیاری مرا به خلاق نبودن متهم می‌کنند اما کیهان به خلاق بودن ما توجهی ندارد. ابزار علم خشن اما عادلند؛ اگر ایده‌ای کار نمی‌کند، یعنی کار نمی‌کند. رمزهای زیبا و متنوعی در جهان وجود دارد و قطعا تمامی آنها را رمزگشایی نکرده‌ایم، اما احتمالا کرمچاله‌ها یکی از این رمزها نیستند.

ترجمه: معصومه رحیمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com

image_pdfimage_print
(35 نفر , میانگین : 4٫66 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=62647
معصومه رحیمی

معصومه رحیمی

دانشجوی ارشد علوم کامپیوتر، علاقه‌مند به علوم اعصاب، علوم شناختی، کیهان شناسی، سیستم های هوشمند میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری دارد

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. ارش گفت:

    اگه عمر جهان سیزده و هشت میلیارد سال هست پس چرا بعضی ستاره‌ها فاصله نوری بسیار بیشتری با ما دارن؟ یعنی کهکشانها با سرعتی بیشتر از نور در حال دورر شدن و حرکت هستن؟ ممنون میشم اگه جوابمو بدید چون واقعا فکرم رو خیلی مشغول کرده

    • سمیر الله وردی گفت:

      درود، مقاله ی زیر را مطالعه بفرمایید:

      چگونه اندازۀ کیهان می تواند از سنش بیشتر باشد؟

    • بهنام گفت:

      چند نظریه در مورد این سوال وجود داره. معروفترینش پدیده ی inflation بعد از بیگ بنگه که فضا با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت نور متورم میشه. چون فضا جرم نیست میتونه با سرعت بیشتر از نور متورم بشه. به این دلیل جهان کنونی بسیار بزرگتر از عمرش هست.
      جالب اینجاست که در نظریه ای گفته میشه که به جز جهان قابل مشاهده ما که کهکشان های بسیار دور رو شامل میشه، کهکشان هایی دورتر وجود داره که به علت دور شدن اونها از ما با سرعت بیشتر از نور قابل مشاهده نیستند. این موضوع هم با انبساط فضا با سرعتی بیش از سرعت نور توجیه میشه.

  2. ارش گفت:

    ممنون از راهنمایی که کردید و از اینکه به سوالم توجه کردید سپاسگزارم،

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *