کرمچاله چیست؟

کرمچاله چیست؟

کرم چاله نظریه گذر از طریق فضا زمان است که می‌تواند پل میانبری برای سفرهای طولانی در سراسر کیهان ایجاد کند. کرم چاله‌ها در نظریه نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی شده‌اند، اما سفر در این اجرام کیهانی خطرات زیادی چون فروریزی شدید و ناگهانی، پرتوهای پرانرژی و برخورد خطرناک با مواد ناشناخته را به همراه می‌آورد! به گفته محققان حتی اگر کوچکترین شکل ماده (در حد یک تک فوتون) بخواهد از طریق آن‌ها عبور کند،

کرم چاله‌ها به صورت آنی دچار فروپاشی می‌شوند. اتساع زمان گرانشی چیست؟ این موضوع بسیار جذاب را از دست ندهید.

کرم چاله به زبان ساده

برای درک ساده مفهوم کرم چاله، فضا را می‌توان به عنوان یک سطح دو بعدی تجسم کرد. در این حالت، یک کرمچاله به صورت سوراخ در سطح آن ظاهر می‌شود، به یک لوله سه بعدی (درون یک استوانه) هدایت شده، سپس دوباره در مکان دیگری روی سطح دو بعدی با سوراخی شبیه به ورودی ظاهر می‌گردد. حال باید همین مفهوم را در ابعادی بسیار عظیم در فضا تجسم کنید تا به درک مناسبی از این جرم کیهانی برسید.

به عنوان مثال، به جای سوراخ‌های دایره‌ای در یک صفحه دو بعدی، نقاط ورود و خروج را می توان به صورت سوراخ‌های کروی در فضای سه بعدی در نظر گرفت که به یک «استوانه کره‌ای در فضای چهار بعدی» (Spherinder) منتهی می‌شود.

راه دیگر برای تصور کرمچاله‌ها این است که یک ورق کاغذ بردارید و دو نقطه در یک طرف آن بکشید که تا حدی از هم فاصله دارند. ورق کاغذ نمایانگر صفحه‌ای در زنجیره فضا-زمان بوده و نقاط نیز نشان‌دهنده مسافتی است که باید طی شود. اما به لحاظ نظری یک کرم چاله می‌تواند این دو نقطه را با تا کردن آن صفحه (یعنی کاغذ) به هم متصل کند تا نقاط با هم تماس داشته باشند؛ به این ترتیب پیمودن مسافت بسیار آسان‌تر خواهد بود، چرا که اکنون دو نقطه با یکدیگر تماس دارند.

نظریه کرمچاله

تئوری کرمچاله‌ها در سال ۱۹۱۶ مطرح شد، هرچند که در آن زمان به این نام خوانده نمی‌شدند. در سال ۱۹۲۱ هرمن وایل (Hermann Weyl)، ریاضیدان آلمانی، برای توصیف آن از عبارت «تونل‌های یک بعدی» استفاده کرد و در سال ۱۹۵۷، جان آرچیبالد ویلر (John Archibald Wheeler) فیزیکدان آمریکایی، لغت کرم‌ چاله را برای این جرم گرانشی به کار برد.

زمانی که راه حل فیزیکدان دیگری برای تئوری نسبیت عام انیشتین در حال بررسی بود، لودویگ فلام (Ludwig Flamm)، فیزیکدان اتریشی، متوجه شد راه دیگری می‌تواند امکان‌پذیر باشد. او یک سفیدچاله را که معکوس سیاه‌چاله است، توصیف کرد. ورود به سیاه‌چاله و سفیدچاله می تواند توسط یک تونل فضا-زمان ممکن شود.

در سال ۱۹۳۵، اینشتین و ناتان رزن (Nathan Rosen)، فیزیکدان آمریکایی، از نظریه نسبیت عام استفاده و وجود پل‌های فضا-زمان را پیشنهاد کردند. این پل‌ها دو نقطه مختلف در فضا-زمان را به هم متصل می‌کنند و به لحاظ نظری میانبری هستند که می‌توانند زمان سفر و فاصله را کاهش دهند. این پل‌های میانبر به نام پل‌های انیشتین-رزن یا کرم چاله‌ها نامیده شدند.

به گفته استیون هاسو (Stephen Hsu)، فیزیکدان آمریکایی، همه چیز در این نقطه بسیار فرضی است. این کرم چاله‌ها دو حفره دارند که توسط مجرایی به هم متصلند؛ حفره‌هایی که به احتمال زیاد به صورت کروی هستند. نظریه نسبیت عام اینشتین  وجود کرم چاله‌ها را پیش‌بینی می‌کند، اما این اجرام تا به امروز رصد نشده‌اند. یک کرم چاله با جرم منفی ممکن است با توجه به اثر گرانشی که بر نور می‌گذارد، مشخص شود.

برخی از راه حل های نسبیت عام وجود کرم چاله‌هایی در دهانه هر سیاه‌چاله را اثبات می‌کند. با این حال، یک سیاه‌چاله طبیعی که در اثر فروپاشی ستاره‌ای در حال مرگ تشکیل شده است، به خودی خود کرم چاله ایجاد نمی‌کند.

نزدیکترین کرم چاله به زمین

کرم چاله‌ها تاکنون رصد نشده‌اند و دانشمندان آن‌ها را فقط به صورت نظری مطرح می‌کنند، بنابراین محققان هنوز نمی‌دانند که نزدیکترین کرمچاله به زمین در چه فاصله‌ای از کره خاکی قرار دارد.

کرمچاله و سفر در زمان

داستان‌های علمی‌تخیلی پر از سفر در زمان از طریق کرمچاله‌ها است. اما باید بدانیم که واقعیت چنین سفری بسیار پیچیده است. اولین مساله اندازه کرم چاله است؛ پیش بینی می‌شود کرمچاله‌های اولیه در سطوح میکروسکوپی، حدود ۱۰ تا ۳۳ سانتیمتر باشند، با این حال می‌توانند کشیده شده و به اندازه کافی بزرگ شوند.

مساله دیگر عدم پایداری است؛ پیش‌بینی شده پل‌های انیشتین-روزن برای مسافرت در زمان بی‌فایده‌اند، زیرا آن‌ها به شدت ناپایدار بوده به سرعت دچار واپاشی می‌شوند. به گفته پژوهشگران برای اینکه یک کرمچاله پایدار بماند نیازمند وجود یک ماده ناشناخته است و مشخص نیست آیا در کیهان چنین ماده‌ای وجود دارد یا نه. تحقیقات نشان داده‌اند که یک کرمچاله حاوی ماده ناشناخته می‌تواند برای مدت طولانی باز و پایدار باقی بماند.

این ماده، که نباید با ماده تاریک یا پادماده اشتباه گرفته شود، شامل تراکم بالای انرژی منفی و فشار منفی است. چنین ماده‌ای تنها در رفتار برخی حالات خاص خلا و به عنوان بخشی از نظریه میدان کوانتومی (QFT) دیده می‌شود. اگر یک کرمچاله حاوی میزان کافی از این ماده باشد، یا اگر علم بتواند این ماده را به طور مصنوعی به کرمچاله اضافه کند، شاید بتوان از آن برای ارسال اطلاعات یا سفر در فضا استفاه کرد.

آیا سفر در فضا توسط کرمچاله‌ها ممکن است؟

سفر انسان از طریق تونل‌های فضایی ممکن است چالش‌برانگیز باشد. به گفته دانشمندان، نشانه‌های قدرتمندی وجود دارد که انسان می‌تواند از طریق کرم چاله‌ها در فضا سفر کند، اما موضوع دیگر این است که قوانین فیزیکی مانع از چنین سفری می‌شوند!

کرمچاله‌ها نه تنها می‌توانند دو منطقه جداگانه درون جهان را به هم متصل کنند، بلکه قادرند دو جهان مختلف را نیز به یکدیگر اتصال دهند. به این ترتیب، برخی از دانشمندان معتقدند که اگر حفره یک کرم چاله به شیوه‌ای خاص منتقل شود، سفر در زمان ممکن می‌شود.

اریک دیویس (Eric Davis)، اخترفیزیکدان آمریکایی، می‌گوید: «شما می‌توانید با استفاده از کرم چاله‌های قابل عبور به آینده یا گذشته بروید، اما این کار آسان نخواهد بود. چنین امری در واقع تلاشی بزرگ برای تبدیل کرم چاله به ماشین زمان است؛ کاری بسیار سخت و دشوار.»

عکس کرمچاله

با این حال استیون هاوکینگ، کیهان‌شناس بریتانیایی، معتقد است که چنین استفاده‌ای از کرم چاله امکان‌پذیر نیست. اریک کریستین (Eric Christian)، دانشمند ناسا عنوان می‌کند: «یک کرم چاله واقعا به معنای راهی برای بازگشت به گذشته نیست، بلکه شکافی برای کاهش زمان سفرهای طولانی در فضا است.»

فناوری امروزی برای وسیع و یا پایدار کردن کرم چاله‌ها، حتی اگر بتوان آن‌ها را یافت، کافی نیستند. با این حال، دانشمندان همچنان در حال مطالعه این مفهوم به عنوان یک روش برای سفرهای فضایی بلندمدت هستند، با امید به اینکه روزی چنین امری محقق شود.

به گفته پژوهشگران، برای دستیابی به امکان سفر در فضا از طریق کرم چاله‌ها ، به فناوری فوق العاده پیشرفته‌ای نیاز داریم و انسان‌ها هرگز در آینده نزدیک نخواهند توانست در فضا سفر کنند. نظر شما چیست؟ آیا فکر می‌کنید روزی این اجرام فضایی کشف شوند و انسان بتواند از آن برای سفر در زمان استفاده کند؟ دیدگاه‌های خود را در قسمت نظرات با ما در میان بگذارید.