نظریه کرم‌چاله چیست؟

ایتنا - نظریه کرم‌چاله فرض می‌کند که یک عبور نظری از فضا-زمان می‌تواند میانبرهایی برای سفرهای طولانی در سراسر جهان ایجاد کند.

کرم‌چاله‌ها از طریق نظریه نسبیت عام پیش‌بینی می‌شوند. اما مراقب باشید: کرم‌چاله‌ها خطر فروپاشی ناگهانی، تشعشع زیاد و تماس خطرناک با مواد عجیب و غریب را نیز به همراه دارند. کرم‌چاله‌ها نخستین بار در سال ۱۹۱۶ نظریه پردازی شدند، اگرچه در آن زمان صحبتی از «کرم‌چاله» نبود.

به گزارش ایتنا و به نقل از اسپیس، لودویگ فلام (فیزیکدان اتریشی)، در حین بررسی راه حل فیزیکدان دیگری برای معادلات نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین، متوجه شد که راه حل دیگری نیز وجود دارد. او یک توصیف «سفیدچاله» را به کار برد؛ یک وارونه زمانی و نظری درباره یک سیاهچاله. ورودی‌های سیاه‌چاله‌ها و سفیدچاله‌ها می‌توانند توسط یک مجرای فضا-زمان به هم متصل شوند.

در سال ۱۹۳۵ انیشتین و فیزیکدان ناتان روزن از نظریه نسبیت عام برای توضیح بیشتر این ایده استفاده کردند و وجود «پل» را در فضا-زمان پیشنهاد کردند. این پل‌ها دو نقطه مختلف در فضا-زمان را به هم متصل می‌کنند و از نظر تئوری میانبری به دست می‌دادند که می‌توانست زمان و مسافت سفر را کاهش دهد. این میانبرها پل‌های انیشتین-رزن یا کرمچاله نامیده شدند.

استفان هسو (استاد فیزیک نظری در دانشگاه اورگان) می‌گوید: «در این مرحله تمام مسائل کاملاً فرضی هستند. هیچ کس فکر نمی‌کند ما به زودی بتوانیم یک کرم‌چاله پیدا کنیم».

بر اساس مقاله‌ای که در سال ۲۰۲۰ در مجله فیزیک انرژی بالا منتشر شد، کرمچاله‌ها حاوی دو دهان هستند که یک گلو آن دو را به هم متصل می‌کند. دهان‌ها به احتمال زیاد کروی‌شکل هستند. گلو ممکن است یک مسیر مستقیم باشد، اما همچنین می‌تواند به اطراف بپیچد و مسیری طولانی‌تر از مسیر معمولی را طی کند.

نظریه نسبیت عام اینشتین وجود کرم‌چاله‌ها را به صورت ریاضی پیش‌بینی می‌کند، اما هیچ کدام تا به امروز کشف نشده‌اند. یک کرم‌چاله با جرم منفی می‌تواند از طریق تأثیر گرانش بر نوری که از آن عبور می‌کند، شناسایی شود.

راه‌حل‌های خاصی از نسبیت عام امکان وجود کرم‌چاله‌هایی را فراهم می‌کنند که دهانه هر کدام یک سیاه‌چاله است. با این حال، یک سیاهچاله طبیعی که در اثر فروپاشی یک ستاره در حال مرگ ایجاد شده است، به خودی خود یک کرم‌چاله ایجاد نمی‌کند.

گذر از میان کرم‌چاله

داستان‌های علمی تخیلی مملو از داستان‌های سفر در کرم‌چاله‌ها است. اما واقعیت چنین سفرهایی پیچیده‌تر است؛ البته نه فقط به این دلیل که ما هنوز آنها را شناسایی نکرده‌ایم.

اولین مشکل اندازه است. پیش‌بینی می‌شود که کرم‌چاله‌های اولیه در سطوح میکروسکوپی، حدود ۱۰ تا ۳۳ سانتی‌متر وجود داشته باشند. با این حال، با انبساط جهان، ممکن است برخی از آنها بزرگتر شده باشند.

مشکل دیگر ناشی از ثبات است. کرمچاله‌های انیشتین-رزن برای سفر بی‌فایده خواهند بود؛ زیرا به سرعت فرو می‌ریزند. هسو می‌گوید: «برای تثبیت کرم‌چاله به نوعی ماده بسیار عجیب و غریب نیاز داریم و مشخص نیست که آیا چنین ماده‌ای در جهان وجود دارد یا نه».

اما تحقیقات جدیدتر نشان دادند که یک کرم‌چاله حاوی ماده «عجیب» می‌تواند برای مدت زمان طولانی‌تری باز و بدون تغییر بماند.

البته این ماده عجیب و غریب که نباید با ماده تاریک یا پادماده اشتباه گرفته شود، دارای چگالی انرژی منفی و فشار منفی زیادی است. چنین ماده‌ای تنها در رفتار برخی از حالات خلاء و به عنوان بخشی از نظریه میدان کوانتومی دیده شده است.

اگر یک کرم‌چاله حاوی مواد عجیب و غریب کافی باشد، چه به صورت طبیعی یا مصنوعی، از نظر تئوری می‌تواند به عنوان روشی برای ارسال اطلاعات یا مسافران در فضا استفاده شود. اما متاسفانه، سفر انسان از طریق تونل‌های فضایی ممکن است چالش برانگیز باشد.

کیپ تورن (یکی از فیزیکدان برجسته جهان در زمینه نسبیت، سیاه‌چاله‌ها و کرم‌چاله‌ها) می‌گوید: «نشانه‌های بسیار قوی وجود دارد که قوانین فیزیک کرم‌چاله‌هایی را که انسان می‌تواند از آن عبور کند، ممنوع می‌کنند. این مسأله بسیار ناراحت‌کننده است، اما کاری نمی‌شود کرد و مسیر طبیعت است».

کرمچاله‌ها چگونه عمل می‌کنند؟

به گزارش ایتنا، کرمچاله‌ها نه تنها ممکن است دو منطقه مجزا در جهان را به هم متصل کنند، بلکه می‌توانند دو جهان مختلف را نیز به هم پیوند دهند. به طور مشابه، برخی از دانشمندان حدس زده‌اند که اگر یک دهانه کرم‌چاله به روش خاصی حرکت کند، می‌تواند امکان سفر در زمان را نیز فراهم کند.

اریک دیویس (یک اخترفیزیکدان) می‌گوید: «شما می‌توانید با استفاده از کرم‌چاله‌های قابل‌عبور، به آینده یا گذشته بروید؛ هرچند که این کار آسانی نخواهد بود. تبدیل کرم‌چاله به ماشین زمان به تلاش بسیار زیادی نیاز دارد».

با این حال، استیون هاوکینگ (کیهان‌شناس بریتانیایی) استدلال کرده است که چنین استفاده‌ای امکان‌پذیر نیست. به گفته اریک کریستین از ناسا، «کرم‌چاله در واقع وسیله‌ای برای بازگشت به گذشته نیست، بلکه یک راه کوتاه است، به طوری که چیزی که پیش‌تر دورتر ما بود، بسیار نزدیک‌تر باشد».

اگرچه افزودن ماده عجیب و غریب به یک کرم‌چاله ممکن است آن را تا حدی تثبیت کند که مسافران انسانی بتوانند با خیال راحت از طریق آن عبور کنند، اما همچنان این احتمال وجود دارد که افزودن ماده «عادی» می‌تواند این پورتال را به اندازه کافی بی‌ثبات کند.

فناوری امروزی برای بزرگ کردن یا تثبیت کرم‌چاله‌ها (حتی اگر بتوان آنها را پیدا کرد)، کفایت نمی‌کند. با این وجود، دانشمندان به کاوش این مفهوم به عنوان روشی برای سفر فضایی همچنان ادامه می‌دهند؛ با این امید که فناوری در نهایت بتواند از آنها استفاده کند. هسو در پایان می‌گوید: «ما به فناوری فوق پیشرفته نیاز داریم. انسان‌ها در آینده نزدیک این کار را انجام نخواهند داد».