کرمچاله‌ چیست؟

یک اخترفیزیکدان توضیح می‌دهد که کرم‌چاله چیست و چگونه این تونل‌های نظری فضا-زمان در راه‌حل‌های مجموعه‌ای از معادلات چندین دهه ظاهر شده‌اند.

راه‌حلهای معادلات معروف اینشتین در قرن بیستم «کرم‌چاله‌ها» یا تونل‌های فضا-زمان را توصیف می‌کنند.

مارک گارلیک/کتابخانه عکس علمی از طریق GettyImages

دو شهر را در دو طرف مقابل یک کوه تصور کنید. مردم این شهرها احتمالاً باید تمام مسیر کوه را برای دیدار یکدیگر طی کنند. اما اگر می‌خواستند سریع‌تر به آنجا برسند، می‌توانستند تونلی را مستقیماً از میان کوه حفر کنند تا میانبر ایجاد کنند. این ایده پشت بحث کرم‌چاله است.

کرم‌چاله مانند تونلی بین دو نقطه دور در جهان ما است که زمان سفر را از یک نقطه به نقطه دیگر کم می‌کند. به‌جای سفر میلیون‌ها سال از یک کهکشان به کهکشان دیگر، در شرایط مناسب می‌توان از یک کرم‌چاله برای کاهش زمان سفر به ساعت‌ها یا دقیقه‌ها استفاده کرد.

از آنجا که کرمچاله‌ها میانبرهایی را در فضا-زمان نشان می‌دهند، حتی می‌توانند مانند ماشین‌های زمان عمل کنند. ممکن است زمانی که وارد انتهای دیگر کرم‌چاله شده‌اید، از یک سر کرم چاله خارج شوید.

در حالی که دانشمندان هیچ مدرکی دال بر وجود کرمچاله‌ها در جهان ما ندارند، اما آنها ابزار خوبی برای کمک به اخترفیزیکدانانی مانند من هستند که در مورد فضا و زمان فکر کنند. آنها همچنین ممکن است به سؤالات قدیمی در مورد ظاهر کیهان پاسخ دهند.

واقعیت یا تخیل؟

دانشمندان به نقاطی که در آن از کرم‌چاله وارد و خارج می‌شوید «دهان» می‌گویند، در حالی که خود تونل را «گلو» می‌نامند.

Victor Habbick Visions/Science Photo Library از طریق گتی ایماژ

به دلیل این ویژگی‌های جالب، بسیاری از نویسندگان داستان‌های علمی تخیلی از کرم‌چاله‌ها در رمان‌ها و فیلم‌ها استفاده می‌کنند. با این حال، دانشمندان به همان اندازه نویسندگان مجذوب ایده کرم چاله‌ها شده‌اند.

در حالی که محققان هرگز کرم‌چاله‌ای در جهان ما پیدا نکرده‌اند، دانشمندان اغلب کرمچاله‌هایی را می‌بینند که در راه‌حل‌های معادلات مهم فیزیک توضیح داده شده است. راه‌حلهای معادلات پشت نظریه فضا-زمان و نسبیت عام اینشتین شامل کرم‌چاله‌ها است. این نظریه شکل جهان و نحوه حرکت ستارگان، سیارات و سایر اجرام در سراسر آن را توصیف می‌کند. از آنجایی که نظریه اینشتین بارها و بارها مورد آزمایش قرار گرفته و هر بار صحیح بوده است، برخی از دانشمندان انتظار دارند کرم‌چاله‌ها در جایی در جهان وجود داشته باشند.

اما، دانشمندان دیگر فکر می‌کنند که کرم‌چاله‌ها نمی‌توانند وجود داشته باشند، زیرا بیش از حد ناپایدار هستند.

کشش ثابت گرانش بر هر جسم در جهان، از جمله زمین تأثیر می‌گذارد. بنابراین گرانش روی کرم‌چاله‌ها نیز تأثیر می‌گذارد. دانشمندانی که در مورد کرمچاله‌ها شک دارند معتقدند که پس از مدت کوتاهی وسط کرمچاله تحت گرانش خود فرو می‌ریزد، مگر اینکه نیرویی برای مقابله با آن نیرو از داخل کرم‌چاله به بیرون فشار می‌آورد. محتمل‌ترین راه برای انجام این کار، استفاده از آنچه «انرژی‌های منفی» نامیده می‌شود، که با جاذبه مقابله می‌کند و کرم‌چاله را تثبیت می‌کند.

اما تا آنجایی که دانشمندان می‌دانند، انرژی‌های منفی را می‌توان تنها در مقادیر بسیار کم برای مقابله با گرانش خود کرم‌چاله ایجاد کرد. این احتمال وجود دارد که انفجار بزرگ کرمچاله‌های کوچک و کوچکی را با مقادیر کمی از انرژی‌های منفی در ابتدای جهان ایجاد کرده باشد و با گذشت زمان این کرم‌چاله‌ها با گسترش جهان گسترش یافته‌اند.

درست مثل سیاهچاله ها؟

در حالی که کرم‌چاله‌ها اشیاء جالبی برای فکر کردن هستند، اما هنوز در علم جریان اصلی پذیرفته نشده‌اند. اما این بدان معنا نیست که آنها واقعی نیستند – سیاهچاله‌ها که ما اخترفیزیکدانان می‌دانیم که در جهان ما به وفور وجود دارد، زمانی پذیرفته نشدند که دانشمندان برای اولین بار در دهه 1910 وجود آنها را پیشنهاد کردند.

اینشتین اولین بار معادلات میدان معروف خود را در سال 1915 فرموله کرد و دانشمند آلمانی کارل شوارتزشیلد تنها پس از یک سال راهی برای توصیف ریاضی سیاهچاله‌ها یافت. با این حال، این توصیف آنقدر عجیب و غریب بود که دانشمندان مشهور آن دوره از باور این امر خودداری کردند که سیاهچاله‌ها واقعاً در طبیعت وجود دارند. 50 سال طول کشید تا مردم شروع به جدی گرفتن سیاهچاله‌ها کنند – اصطلاح “سیاه چاله” حتی تا سال 1967 ابداع نشد.

همین امر می‌تواند در مورد کرم‌چاله‌ها نیز اتفاق بیفتد. ممکن است کمی طول بکشد تا دانشمندان به اجماع در مورد این مورد برسند که آیا می‌توانند وجود داشته باشند یا نه. اما اگر شواهد قوی دال بر وجود کرم‌چاله‌ها بیابند – که ممکن است با نگاه کردن به حرکات عجیب و غریب در مدار ستاره‌ها انجام دهند – این کشف چگونگی دیدن و درک جهان را توسط دانشمندان شکل خواهد داد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

What are wormholes? An astrophysicist explains these shortcuts through space-time

By Dejan Stojkovic, The Conversation  |  Published: Tuesday, August 23, 2022

https://astronomy.com/news/astro-for-kids/2022/08/what-are-wormholes-an-astrophysicist-explains-these-shortcuts-through-space-time