آیا می‌توانیم “کرمچاله‌ها” را پیدا کنیم؟

بيگ بنگ

بروزرسانی 1399/11/13 - 13:55

آیا می‌توانیم “کرمچاله‌ها” را پیدا کنیم؟

بيگ بنگ/ نظريه‌ي نسبيت عام آلبرت اينشتين تفکر ما دربارۀ مفاهيم بنيادي فيزيک مثل فضا و زمان را عميقاً تغيير داده است. اما همچنان اسراري عميق را با خود بجا گذاشته است. يکي از اين اسرار «سياهچاله‌ها» بود که در چند سال اخير به طور بي‌چون و چرايي کشف شدند. ديگري «کرمچاله‎ها» هستند– پل‌هايي که نقاط مختلف در فضا-زمان را به هم متصل مي‌کنند و ميانبرهايي براي مسافران فضايي، فراهم مي‌کنند.

کرمچاله‌ها هنوز در قلمرو تخيل ما قرار دارند. اما برخي دانشمندان تصور مي‌کنند که به زودي مي‌توانيم راز آنها را نيز کشف کنيم. طي چند ماه گذشته، چند مطالعه‌ي جديد روش‌هايي جذاب براي کشف آنها ارائه دادند. سياهچاله‌ها و کرمچاله‌ها انواع خاصي از راه‌حل‌ها براي معادلات اينشتين هستند. اين معادلات زماني ايجاد مي‌شوند که ساختار فضا-زمان به شدت توسط گرانش خميده مي‌شود. مثلأ وقتي ماده به شدت متراکم مي‌شود، تار و پود فضا-زمان مي‌تواند به حدي خميده شود که حتي نور نيز نتواند از آن فرار کند. اين همان «سياهچاله» است.
همانطور که اين نظريه بيان مي‌کند، تار و پود فضا-زمان مي‌تواند کشيده و خميده شود و مي‌توان هرگونه پيکربندي را انتظار داشت. در سال 1935، آلبرت اينشتين و فيزيکدان “ناتان روزن” توصيف کردند که چگونه دو ورق فضا-زمان مي‌توانند به يکديگر متصل شوند و يک پل بين دو جهان بسازند. اين يک نوع «کرمچاله» است – و از آن زمان به بعد انواع ديگري نيز تصور شده‌اند.
برخي از کرمچاله‌ها ممکن است «قابل‌عبور» باشند؛ يعني انسان‌ها ممکن است بتوانند از ميان آنها عبور کنند. براي اين کار، آنها بايد به اندازه‌ي کافي بزرگ باشند و در برابر نيروي گرانش که سعي در بستن آنها دارد، مقاومت نشان دهد و همچنان باز باقي بمانند. براي فشار دادن فضا-زمان به بيرون، به مقدار زيادي «انرژي منفي» نياز داريم.
اين مثل فيلم‌هاي علمي-تخيلي است؟ مي‌دانيم که انرژي منفي وجود دارد و مقادير کوچکي از آن قبلأ در آزمايشگاه توليد شده است. همچنين مي‌دانيم که انرژي منفي در پشت انبساطِ تسريع يافته‌ي جهان وجود دارد. بنابراين، طبيعت ممکن است راهي براي ساختن کرمچاله‌ها پيدا کرده باشد.

کشف کرمچاله‌ها در آسمان
چگونه مي‌توانيم ثابت کنيم که کرمچاله‌ها وجود دارند؟ در يک مقاله‌ي جديد، اخترشناسان روسي بيان کردند که کرمچاله‌ها ممکن است در مرکز برخي از کهکشان‌هاي بسيار درخشان، وجود داشته باشند و پيشنهاداتي براي يافتن آنها مطرح کردند.
گفته‌هاي آنها بر اساس اين جمله است که چه اتفاقي مي‌افتد اگر ماده‌اي که از يک طرف کرمچاله بيرون مي‌آيد به ماده‌اي که به درون کرمچاله وارد مي‌شود، برخورد کند. محاسبات دانشمندان نشان مي‌دهد، اين برخورد منجر به يک نمايش خارق‌العاده از پرتو گاما مي‌شود که مي‌توانيم آن را با تلسکوپ رصد کنيم.
اين تابش کليدِ تمايز بين يک کرمچاله و يک سياهچاله است که قبلاً تصور مي‌شد قابل تفکيک نباشند. اما سياهچاله‌ها بايد پرتو گاماي کمتري توليد کنند و آنها را در يک جت دفع کنند، در حاليکه تابشِ توليد شده توسط يک کرمچاله بايد در يک کرۀ غول‌پيکر محدود شود. اگرچه نوع کرمچاله‌ي در نظر گرفته شده در اين مطالعه «قابل‌عبور» است، اما سفر خوشايندي را فراهم نمي‌کند. از آنجايي که اين کرمچاله نزديک مرکز يک کهکشان ِ فعال است، دماي بالا هر چيزي که درون آن باشد را جزغاله مي‌کند. اما اين رويداد براي تمام کرمچاله‌ها رخ نمي‌دهد، مثل آنهايي که از مرکز کهکشاني دورتر هستند.

اين ايده که کهکشان‌ها مي‌توانند منزلگاه کرمچاله‌ها در مراکز خود باشند، ايدۀ جديدي نيست. نمونه‌ي سياهچاله‌ي پرجرم در قلب کهکشان راه شيري را در نظر بگيريد. اين پديده با رديابيِ دقيق و پرزحمتِ مدارهاي ستارگان در نزديکي سياهچاله کشف شد که دستاورد بزرگي بود و جايزه‌ي نوبل فيزيک را در سال 2020 از آنِ خود کرد.

اما يک مقاله‌ي جديد بيان مي‌کند که اين کشش گرانشي مي‌تواند از يک کرمچاله ناشي شده باشد. يک کرمچاله، برخلاف يک سياهچاله، مي‌تواند مقداري گرانش را از اجرامِ واقع در طرف ديگر خود «نشت دهد». اين فعاليت گرانشي شبح‌وار يک برخورد کوچک در حرکات ستارگان در نزديکي مرکز کهکشاني ايجاد مي‌کند. بر اساس اين مطالعه، اين اثر ويژه بايد در مشاهدات آتي قابل‌اندازه‌گيري باشد، يعني زماني که حساسيت ابزار ما کمي پيشرفته‌تر خواهد شد.

به طور قابل‌توجهي، هنوز يک مطالعه‌ي جديد ديگر از کشف «دايره‌هاي راديويي عجيب و غريب» در آسمان خبر داده است. اين دايره‌ها عجيب و غريب‌اند، زيرا تعداد آنها خيلي زياد است و در عين حال هيچ ارتباطي با هيچ شيِ مرئي ندارند. فعلاً آنها قابل‌توضيح نبوده‌اند، بنابراين کرمچاله‌ها به عنوان يک علت احتمالي مطرح شده‌اند.

يک قوطي کِرم
کرمچاله‌ها قدرت زيادي در تخيل ما دارند. آنها به طريقي يک شکل لذت‌بخش از فرار از واقعيت هستند. برخلاف “سياهچاله‌ها” که کمي ترسناک هستند، چون هر چيزي که از نزديکي آنها عبور کند را به دام مي‌اندازند، “کرمچاله‎ها” با سرعتي بيشتر از سرعت نور، به ما اجازه‌ي عبور به مکان‌هاي ديگر را مي‌دهند. براساس گفته‌هاي استيون هاوکينگ: کرمچاله‌ها در واقع ماشين‌هاي زمان هستند که سفر به گذشته و آينده را فراهم مي‌کنند.
همچنين کرمچاله‌ها محصول فيزيک کوانتومي هستند که در دنياي اتم‌ها و ذرات، حکمراني مي‌کند. بر اساس مکانيک کوانتومي، ذرات مي‌توانند از فضاي خالي بيرون بيايند و لحظه‌اي بعد ناپديد شوند. اين پديده در آزمايشات بيشماري مشاهده شده است. و اگر بتوان ذرات را توليد کرد، چرا نتوانيم کرمچاله‌ها را توليد کنيم؟

فيزيکدانان معتقدند که کرمچاله‌ها در اوايل جهان از يک حبابِ ذرات کوانتومي تشکيل شده‌اند. برخي از اين «کرمچاله‌هاي بسيار کهن» ممکن است امروزه هنوز وجود داشته باشند. آزمايشات اخير در مورد «انتقال اطلاعات کوانتومي» – يک انتقال «تجزيه شدۀ» اطلاعات کوانتومي از يک مکان به مکان ديگر – براي دو سياهچاله‌اي که از طريق يک کرمچاله به هم وصل شده‌اند، قابل دستيابي است.

به نظر مي‌رسد اين آزمايشات «تناقض اطلاعات کوانتومي» را حل کرده باشند؛ اين تناقض بيان مي‌کند که اطلاعات فيزيکي مي‌تواند براي هميشه در يک سياهچاله ناپديد شود. اما آنها ارتباط عميقي بين دو نظريه‌ ناسازگار فيزيک کوانتومي و گرانش نشان مي‌دهند – کرمچاله‌ها به هر دو مربوط مي‌شوند – که ممکن است در ساخت يک «نظريه‌ي همه چيز» بکار گرفته شود.

اين حقيقت که کرمچاله‌ها در اين پيشرفت‌هاي ِ جذاب نقش دارند به نظر روزي اثبات خواهد شد. ممکن است آنها را نديده باشيم، اما قطعأ مي‌توانند در جايي وجود داشته باشند. آنها همچنين به ما کمک مي‌کنند تا برخي از عميق‌ترين اسرار کيهاني را درک کنيم، مثلأ آيا فقط يکي از جهان ما وجود دارد؟