کرم‌چاله چیست و آیا سفر از طریق آن ممکن است؟

تئوری کرم‌چاله‌

در سال ۱۹۳۵ فیزیکدانان آلبرت اینشتین و نیتن روزن با استفاده از نظریه‌ی نسبیت عام پیشنهاد وجود پلی را از میان فضا-زمان مطرح کردند، این مسیر به افتخار این دو دانشمند بزرگ پل اینشتین-روزن نامگذاری شد. طبق این نظریه پل اینشتین-روزن یا کرم‌چاله‌ دو قسمت مختلف از فضا-زمان را به یکدیگر متصل می‌سازد. به لحاظ تئوری با عبور از این میانبر می‌توان از نقطه‌ای در فضا-زمان به نقطه‌‌ای دیگر منتقل شد. کرم‌چاله شامل دو دهانه و یک گلو است که دهانه گرد بوده و گلو حالتی صاف و کشیده دارد اما ممکن است گلو نیز بپیچد و حتی مسیری را طولانی‌تر کند.

معادلات ریاضی نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین وجود کرم‌چاله‌‌ها را پیش‌بینی می‌کنند اما تا کنون هیچ کرم‌چاله‌ای کشف نشده است، جرم منفی از طریق نیروی گرانش بر نور تأثیر گذاشته و مانع خروج نور از کرم‌چاله می‌شود. احتمالاً دهانه‌ی کرم‌چاله از دو سیاه‌چاله تشکیل شده باشد اگرچه تبدیل یک ستاره‌ی در حال مرگ به سیاه‌چاله نمی‌تواند کرم‌چاله‌ای تولید کند.

از میان کرم‌چاله‌ها

داستان‌های علمی-تخیلی زیادی در باره‌ی کرم‌چاله‌ها و عبور از این پرتال‌های فضایی ساخته شده است، اما در واقعیت چنین سفری بسیار پیچیده‌تر از فیلم‌های هالیوودی است. اولین مشکل در برابر چنین سفرهایی این است که پیش‌بینی‌ها اندازه‌ی کرم‌چاله را چیزی حدود ۱۰ تا ۳۳ سانتی‌متر می‌دانند؛ البته با گسترش جهان ممکن است تا اندازه‌های بزرگتری نیز کشیده شوند. مشکل دیگر ثبات درونی این پل‌های فضایی خواهد بود، طبق نظریه‌ی اینشتین-روزن کرم‌چاله‌ها برای سفرهای فضایی بی‌فایده‌اند زیرا شدیداً بی‌ثبات هستند و دچار فروپاشی خواهند شد. تحقیقات جدید وجود ماده‌ای مرموز را نشان می‌دهند که با ورود به کرم‌چاله‌ها آن‌ها را برای مدت زمان طولانی باز نگه می‌دارد، این ماده‌ی مرموز با ماده‌ی تاریک و ضد ماده تفاوت داشته و شامل چگالی انرژی منفی و فشار منفی بزرگی است. این ماده فقط از طریق تأثیر بر بعضی از رفتارهای محیط خلاء به عنوان بخشی از تحقیقات میدان کوانتومی دیده شده است. اگر به یک کرم‌چاله‌ مقدار کافی از این ماده چه به صورت طبیعی و چه به صورت مصنوعی اضافه شود شاید به حدی از ثبات برسد که به عنوان روشی برای ارسال اطلاعات و یا حتی انتقال مسافران مورد استفاده قرار گیرد، اما با اضافه شدن ماده‌ی معمولی مانند انسان به آن باز هم دچار بی ثباتی و فروپاشی خواهد شد.

کرم‌چاله‌ها فقط دو نقطه‌ی مختلف در فضا را به یکدیگر وصل نمی‌کنند بلکه ممکن است حتی دو جهان مختلف را به هم ارتباط دهند؛ حتی بعضی از دانشمندان معتقدند اگر یکی از دهانه‌های کرم‌چاله به شیوه‌ای خاص حرکت کند سفر زمان نیز از این طریق میسر خواهد بود، با این حال استیون هاوکینگ استفاده از چنین امکانی را ناممکن می‌داند.

سیاه‌چاله‌ها، دری به دنیاهای دیگر

آن‌گونه که نظریه‌ی نسبیت اینشتین می‌گوید سیاه‌چاله‌ها نقاطی از فضا هستند که تکینگی آن‌ها در بالاترین حد بوده و حتی قوانین فیزیک نیز در آن‌ها می‌شکند. این نقاط عجیب تنها کاندیدا برای دهانه‌ی ورودی کرم‌چاله‌ها هستند. نظریه‌ی جدیدی با نام گرانش کوانتومی حلقوی یا LQG برای اولین بار به عنوان روشی برای ادغام قوانین مکانیک کوانتوم و نسبیت عام مطرح شده است. طبق این نظریه در یک سیاه‌چاله با جمع شدن مواد و ریختن آن‌ها در گرانش قوی، فضا از طریقی دیگر باز می‌شود، به عنوان مثال اگر شما درون یک سیاه‌چاله سقوط کنید، طبق نظریه‌ی نسبیت عام، درون چاهی عمیق سقوط کرده‌اید اما به جای آنکه به ته چاه برخورد کنید در فضایی بسیار کوچک فشرده می‌شوید. در حقیقت شما به ته چاه سقوط نمی‌کنید اما تکینگی شما زیاد می‌شود تا بی‌نهایت. در اینجا افزایش تکینگی در نقش سقوط به ته چاه عمل می‌کند اما در نظریه‌ی LQG با سقوط شما به درون سیاه‌چاله و نزدیک شدن به مرکز آن، گرانش به جای افزایش، کاهش خواهد یافت و همانگونه که شما از طریق سیاه‌چاله بلعیده شدید از جایی دیگر به فضا-زمان پرتاب می‌شوید. شاید سیاه‌چاله‌ها تونل‌هایی به نقاط دیگر فضا زمان باشند اما به کجا؟ جالب اینکه نظریه‌ی LQG به عنوان رقیبی برای نظریه‌ی انفجار بزرگ یا مهبانگ مطرح می‌شود. طبق این نظریه دنیا نه از انفجار یک نقطه با چگالی بی‌نهایت ایجاد شده بلکه جهانی دیگر از بعدی دیگر در تونلی فرو ریخته و در این بعد جهان ما را به وجود آورده است. شواهد کافی برای اثبات این نظریه وجود ندارد اما دانشمندان در تلاش برای یافتن حلقه‌های ناشناخته‌ی این نظریه‌ی زیبا هستند.

با تکنولوژی کنونی ما قادر به بزرگ و با ثبات کردن کرم‌چاله‌ها نیستیم حتی اگر بتوانیم آن‌ها را ببینیم، اما دانشمندان به تحقیقات خود ادامه می‌دهند به این امید که روزی روشی برای استفاده از این میانبرهای فضایی پیدا شود و انسان کائنات را مستعمره‌ی خویش سازد، اگرچه آن روز نزدیک نیست.