برای ساخت کرم چاله و سفر در فضا زمان به چه چیزهایی نیاز داریم؟

ساخت کرم چاله (Wormhole) موضوع تحقیق جدید و شگفت‌انگیز گروهی از فیزیکدانان بوده که در آن مواد لازم و روشی برای به وجود آوردن یک تونل برای سفر در فضا زمان ارائه شده است؛ با گجت نیوز همراه باشید.

ساخت کرم چاله چگونه ممکن است؟ کرم چاله (Wormhole) پدیده‌ای تئوری در علم فیزیک بوده که به عنوان نوعی خمیدگی در تار پود فضا زمان در نظر گرفته می‌شود و بر اساس محاسبات و پیش بینی‌ها، طی کردن مسافت‌های فوق‌العاده طولانی در زمانی فوق‌العاده کوتاه از طریق آن‌ها ممکن است.

با این حال مشکل بزرگ کرم چاله‌ها ناپایداری این پدیده بوده که حتی با ورود یک فوتون نور به داخل آن، شرایطی به وجود می‌آید که فروپاشی کرم چاله سریع‌تر از سرعت نور اتفاق می‌افتد.

در همین رابطه، ژورنال “arXiv” در 29 جولای مقاله‌ای مربوط به ساخت کرم چاله را منتشر کرد که در آن روش به وجود آوردن و مواد مورد نیاز برای عملی کردن این پدیده تئوری ارائه شده است. نویسندگان این مقاله گفته‌اند که برای ساخت کرم چاله‌ای که قبل از عبور مواد از داخل آن، فروپاشی رخ ندهد، تنها نیاز به چند سیاه چاله (Black hole) ‌و تعدادی ریسمان بی‌نهایت بلند کیهانی داریم؛ در ادامه جزئیات این تحقیق را بررسی می‌کنیم.

مشکل ساخت کرم چاله

بر اساس نظریه نسبیت عام انیشتین، جرم و انرژی باعث خم شدن تار و پود فضا زمان می‌شوند و به همین ترتیب، چینش خاصی از جرم و انرژی می‌تواند ساخت کرم چاله و استفاده از آن به عنوان تونلی برای سفر در بین مسافت‌های دور در فضا را بر روی کاغذ و در حالت تئوری، ممکن کند. با این وجود، همانطور که اشاره شد این پدیده حتی بر روی کاغذ هم بسیار ناپایدار است و برای جلوگیری از فروپاشی آن در هنگام عبور جرم و انرژی از داخل تونل، نیاز به استفاده از ماده‌ای به نام «جرم منفی» (Negative mass)‌ وجود دارد.

جرم منفی برخلاف اجرامی که در اطراف ماست جاذبه ایجاد نمی‌کند و خواصی عکس اجرام معمولی دارد. با این حال نکته اینجاست که چیزی به نام جرم منفی کشف نشده و می‌توان گفت که وجود ندارد.

بنابراین روش دیگری که برای ساخت کرم چاله پیشنهاد می‌شود، متصل کردن یک سیاه چاله با یک سفید چاله (white hole)‌ است؛ سیاه چاله به صورت کلی پس از عبور از محدوده‌ای مشخص، به اجرام نزدیک شده به خود اجازه فرار نمی‌دهند و با جاذبه فوق‌العاده قوی همه چیز را به درون می‌کشند. از طرف دیگر سفید چاله‌ها برعکس سیاه چاله‌ها اجازه ورود به هیچ جرمی را نمی‌دهند و گفته شده که با اتصال این دو پدیده به هم می‌توان یک کرم چاله ساخت؛ اما همانطور که حدس می‌زنیم چیزی به نام سفید چاله هم وجود ندارد.

باردار کردن سیاه چاله‌ها!

وقتی که جرم منفی و سفید چاله کشف نشده باشند، برای ساخت کرم چاله باید سراغ پدیده‌هایی برویم که وجود خارجی دارند؛ اینجاست که محاسبات هوشمندانه ریاضی ما را به پاسخی دیگر، یعنی سیاه چاله باردار شده، می‌رساند. سیاه چاله‌ها به صورت طبیعی بدون بار هستند و پدیده سیاه چاله دارای بار الکتریکی کمیاب به حساب می‌آید. با این حال گفته شده که داخل یک سیاه چاله باردار به‌‌ گونه‌ای است که قسمت نقطه مانند تکینگی کشیده و دفرمه شده و به این ترتیب به یک سیاه چاله دیگر با بار مخالف، متصل است.

بنابراین با استفاده از موادی که وجود خارجی دارند می‌توان یک کرم چاله به وجود آورد؛ اما این روش هم مشکلات خاص خود را دارد. اول از همه که تونل کرم چاله مانند بین دو سیاه چاله با بار مخالف همچنان ناپایدار است و عبور از آن منجر به فروپاشی ساختار می‌شود. از طرف دیگر این دو نوع سیاه چاله باید به واسطه نیروهای گرانشی و الکتریکی همدیگر را جذب کنند و در این صورت می‌توان گفت که رسیدن دو سیاه چاله به هم منجر به خنثی شدن بار و به وجود آمدن یک سیاه چاله بزرگ‌تر و به همان اندازه بی‌مصرف‌تر می‌شود.

تزئین با ریسمان کیهانی

راه حلی که برای جلوگیری از جذب شدن سیاه چاله‌های با بار مخالف به ذهن فیزیکدانان رسیده، استفاده از ریسمان‌های کیهانی است؛ این پدیده‌های عجیب و شگفت‌انگیز به عنوان اشتباهاتی در تار و پود فضا زمان شناخته می‌شوند و می‌توان آن‌ها را به ترک‌هایی تشبیه کرد که در هنگام یخ بستن آب به وجود می‌آیند.

این ریسمان‌ها اگر وجود داشته باشند، عرضی در اندازه یک پروتون دارند و گفته شده که طولی از ریسمان کیهانی به اندازه یک اینچ، از کوه اورست هم سنگین‌تر است! راه حل مدنظر محققان به‌کارگیری ریسمان‌ها برای دور نگه‌داشتن سیاه چاله‌ها و همچنین جلوگیری از فروپاشی کرم چاله به وجود آمده است.

این ریسمان‌ها به دلیل تنش فوق‌العاده زیاد شهرت دارند و عبور دادن یک ریسمان از داخل سیاه چاله‌های موردنظر باعث می‌شود که سیاه چاله‌ها به هیچ وجه به هم نزدیک نشوند و ساخت کرم چاله ممکن شود. گفته شده که وجود ریسمان‌های کیهانی هنوز به ثبت نرسیده و پیدایش این پدیده به اولین مراحل بعد از بیگ بنگ مربوط می‌شود؛ اما کشف نشدن ریسمان‌ها دلیلی بر وجود نداشتن آن‌ها نیست.

جلوگیری از فروپاشی

همانطور که گفته شد، صرفا دور نگه داشتن سیاه چاله‌ها کافی نبوده و فروپاشی کرم چاله به وجود آمده چالش بعدی است؛ برای این منظور می‌توان از یک ریسمان کیهانی دیگر که به صورت یک حلقه در بین دو سیاه چاله قرار گرفته، استفاده کرد. بر اساس محاسبات انجام شده، درست کردن حلقه با ریسمان کیهانی ارتعاشات شدیدی را به وجود می‌آورد و اگر این ارتعاشات در حالت درست قرار بگیرند، انرژی منفی مشابه خاصیت جرم منفی مورد نظر ما به وجود می‌آید.

در تحقیق اخیر هم با در نظر گرفتن تمام پیچیدگی‌های اشاره شده، روشی قدم به قدم برای ساخت کرم چاله از این طریق ارائه شده است. البته راه حل مورد نظر نقص‌هایی هم دارد و نمی‌توان با آن یک کرم چاله دائمی ساخت؛ ارتعاشات حاصل حلقه کردن ریسمان کیهانی انرژی و در نتیجه، جرم مصرف می‌کند و پس از مدتی حلقه کیهانی مورد نظر محو می‌شود و باعث فروپاشی کرم چاله می‌شود.

با این وجود از بین رفتن حلقه ریسمان کیهانی مدتی زمان می‌برد و محققان پژوهش اخیر گفته‌اند که چنین زمانی برای انتقال پیغام و یا ماده بین دو طرف سیاه چاله‌ها کافی است. حداقل می‌توان گفت که این روش عملی کردن ایده مسافرت در مسافت‌های طولانی فضایی را یک قدم به واقعیت نزدیک کرده، اما همچنان یک چالش باقی می‌ماند؛ هنوز هیچ ریسمان کیهانی برای دوختن سیاه چاله‌ها به هم کشف نشده است.