بیگ بنگ: نظریه‌ی نسبیت عام آلبرت اینشتین تفکر ما دربارۀ مفاهیم بنیادی فیزیک مثل فضا و زمان را عمیقاً تغییر داده است. اما همچنان اسراری عمیق را با خود بجا گذاشته است. یکی از این اسرار «سیاهچاله‌ها» بود که در چند سال اخیر به طور بی‌چون و چرایی کشف شدند. دیگری «کرمچاله‎ها» هستند– پل‌هایی که نقاط مختلف در فضا-زمان را به هم متصل می‌کنند و میانبرهایی برای مسافران فضایی، فراهم می‌کنند.

به گزارش بیگ بنگ، کرمچاله‌ها هنوز در قلمرو تخیل ما قرار دارند. اما برخی دانشمندان تصور می‌کنند که به زودی می‌توانیم راز آنها را نیز کشف کنیم. طی چند ماه گذشته، چند مطالعه‌ی جدید روش‌هایی جذاب برای کشف آنها ارائه دادند. سیاهچاله‌ها و کرمچاله‌ها انواع خاصی از راه‌حل‌ها برای معادلات اینشتین هستند. این معادلات زمانی ایجاد می‌شوند که ساختار فضا-زمان به شدت توسط گرانش خمیده می‌شود. مثلأ وقتی ماده به شدت متراکم می‌شود، تار و پود فضا-زمان می‌تواند به حدی خمیده شود که حتی نور نیز نتواند از آن فرار کند. این همان «سیاهچاله» است.

همانطور که این نظریه بیان می‌کند، تار و پود فضا-زمان می‌تواند کشیده و خمیده شود و می‌توان هرگونه پیکربندی را انتظار داشت. در سال 1935، آلبرت اینشتین و فیزیکدان “ناتان روزن” توصیف کردند که چگونه دو ورق فضا-زمان می‌توانند به یکدیگر متصل شوند و یک پل بین دو جهان بسازند. این یک نوع «کرمچاله» است – و از آن زمان به بعد انواع دیگری نیز تصور شده‌اند.

برخی از کرمچاله‌ها ممکن است «قابل‌عبور» باشند؛ یعنی انسان‌ها ممکن است بتوانند از میان آنها عبور کنند. برای این کار، آنها باید به اندازه‌ی کافی بزرگ باشند و در برابر نیروی گرانش که سعی در بستن آنها دارد، مقاومت نشان دهد و همچنان باز باقی بمانند. برای فشار دادن فضا-زمان به بیرون، به مقدار زیادی «انرژی منفی» نیاز داریم.

این مثل فیلم‌های علمی-تخیلی است؟ می‌دانیم که انرژی منفی وجود دارد و مقادیر کوچکی از آن قبلأ در آزمایشگاه تولید شده است. همچنین می‌دانیم که انرژی منفی در پشت انبساطِ تسریع یافته‌ی جهان وجود دارد. بنابراین، طبیعت ممکن است راهی برای ساختن کرمچاله‌ها پیدا کرده باشد.

کشف کرمچاله‌ها در آسمان

چگونه می‌توانیم ثابت کنیم که کرمچاله‌ها وجود دارند؟ در یک مقاله‌ی جدید، اخترشناسان روسی بیان کردند که کرمچاله‌ها ممکن است در مرکز برخی از کهکشان‌های بسیار درخشان، وجود داشته باشند و پیشنهاداتی برای یافتن آنها مطرح کردند.

گفته‌های آنها بر اساس این جمله است که چه اتفاقی می‌افتد اگر ماده‌ای که از یک طرف کرمچاله بیرون می‌آید به ماده‌ای که به درون کرمچاله وارد می‌شود، برخورد کند. محاسبات دانشمندان نشان می‌دهد، این برخورد منجر به یک نمایش خارق‌العاده از پرتو گاما می‌شود که می‌توانیم آن را با تلسکوپ رصد کنیم.

این تابش کلیدِ تمایز بین یک کرمچاله و یک سیاهچاله است که قبلاً تصور می‌شد قابل تفکیک نباشند. اما سیاهچاله‌ها باید پرتو گامای کمتری تولید کنند و آنها را در یک جت دفع کنند، در حالیکه تابشِ تولید شده توسط یک کرمچاله باید در یک کرۀ غول‌پیکر محدود شود. اگرچه نوع کرمچاله‌ی در نظر گرفته شده در این مطالعه «قابل‌عبور» است، اما سفر خوشایندی را فراهم نمی‌کند. از آنجایی که این کرمچاله نزدیک مرکز یک کهکشان ِ فعال است، دمای بالا هر چیزی که درون آن باشد را جزغاله می‌کند. اما این رویداد برای تمام کرمچاله‌ها رخ نمی‌دهد، مثل آنهایی که از مرکز کهکشانی دورتر هستند.

این ایده که کهکشان‌ها می‌توانند منزلگاه کرمچاله‌ها در مراکز خود باشند، ایدۀ جدیدی نیست. نمونه‌ی سیاهچاله‌ی پرجرم در قلب کهکشان راه شیری را در نظر بگیرید. این پدیده با ردیابیِ دقیق و پرزحمتِ مدارهای ستارگان در نزدیکی سیاهچاله کشف شد که دستاورد بزرگی بود و جایزه‌ی نوبل فیزیک را در سال 2020 از آنِ خود کرد.

اما یک مقاله‌ی جدید بیان می‌کند که این کشش گرانشی می‌تواند از یک کرمچاله ناشی شده باشد. یک کرمچاله، برخلاف یک سیاهچاله، می‌تواند مقداری گرانش را از اجرامِ واقع در طرف دیگر خود «نشت دهد». این فعالیت گرانشی شبح‌وار یک برخورد کوچک در حرکات ستارگان در نزدیکی مرکز کهکشانی ایجاد می‌کند. بر اساس این مطالعه، این اثر ویژه باید در مشاهدات آتی قابل‌اندازه‌گیری باشد، یعنی زمانی که حساسیت ابزار ما کمی پیشرفته‌تر خواهد شد.

به طور قابل‌توجهی، هنوز یک مطالعه‌ی جدید دیگر از کشف «دایره‌های رادیویی عجیب و غریب» در آسمان خبر داده است. این دایره‌ها عجیب و غریب‌اند، زیرا تعداد آنها خیلی زیاد است و در عین حال هیچ ارتباطی با هیچ شیِ مرئی ندارند. فعلاً آنها قابل‌توضیح نبوده‌اند، بنابراین کرمچاله‌ها به عنوان یک علت احتمالی مطرح شده‌اند.

یک قوطی کِرم

کرمچاله‌ها قدرت زیادی در تخیل ما دارند. آنها به طریقی یک شکل لذت‌بخش از فرار از واقعیت هستند. برخلاف “سیاهچاله‌ها” که کمی ترسناک هستند، چون هر چیزی که از نزدیکی آنها عبور کند را به دام می‌اندازند، “کرمچاله‎ها” با سرعتی بیشتر از سرعت نور، به ما اجازه‌ی عبور به مکان‌های دیگر را می‌دهند. براساس گفته‌های استیون هاوکینگ: کرمچاله‌ها در واقع ماشین‌های زمان هستند که سفر به گذشته و آینده را فراهم می‌کنند.

همچنین کرمچاله‌ها محصول فیزیک کوانتومی هستند که در دنیای اتم‌ها و ذرات، حکمرانی می‌کند. بر اساس مکانیک کوانتومی، ذرات می‌توانند از فضای خالی بیرون بیایند و لحظه‌ای بعد ناپدید شوند. این پدیده در آزمایشات بیشماری مشاهده شده است. و اگر بتوان ذرات را تولید کرد، چرا نتوانیم کرمچاله‌ها را تولید کنیم؟

فیزیکدانان معتقدند که کرمچاله‌ها در اوایل جهان از یک حبابِ ذرات کوانتومی تشکیل شده‌اند. برخی از این «کرمچاله‌های بسیار کهن» ممکن است امروزه هنوز وجود داشته باشند. آزمایشات اخیر در مورد «انتقال اطلاعات کوانتومی» – یک انتقال «تجزیه شدۀ» اطلاعات کوانتومی از یک مکان به مکان دیگر – برای دو سیاهچاله‌ای که از طریق یک کرمچاله به هم وصل شده‌اند، قابل دستیابی است.

به نظر می‌رسد این آزمایشات «تناقض اطلاعات کوانتومی» را حل کرده باشند؛ این تناقض بیان می‌کند که اطلاعات فیزیکی می‌تواند برای همیشه در یک سیاهچاله ناپدید شود. اما آنها ارتباط عمیقی بین دو نظریه‌ ناسازگار فیزیک کوانتومی و گرانش نشان می‌دهند – کرمچاله‌ها به هر دو مربوط می‌شوند – که ممکن است در ساخت یک «نظریه‌ی همه چیز» بکار گرفته شود.

این حقیقت که کرمچاله‌ها در این پیشرفت‌های ِ جذاب نقش دارند به نظر روزی اثبات خواهد شد. ممکن است آنها را ندیده باشیم، اما قطعأ می‌توانند در جایی وجود داشته باشند. آنها همچنین به ما کمک می‌کنند تا برخی از عمیق‌ترین اسرار کیهانی را درک کنیم، مثلأ آیا فقط یکی از جهان ما وجود دارد؟

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com