سیاهچاله‌ها ماشین‌های زمان هستند!!

سیاهچاله‌ها ماشین‌های زمان هستند که می‌توانند به آینده و گذشته سفر کنند. اما به این سادگی هم نیست.

این تصویر ظاهر یک سیاهچاله را شبیه‌سازی می‌کند، جایی که ماده در حال ریزش در یک ساختار نازک و داغ به نام دیسک برافزایش جمع شده است. گرانش شدید سیاهچاله نور ساطع شده از نواحی مختلف دیسک را منحرف می‌کند و ظاهری بدشکل ایجاد می‌کند. سیاهچاله‌هایی مانند آنچه در اینجا به تصویر کشیده شده است ماشین‌های زمان هم به گذشته و هم به آینده… هستند، اما یک نکته وجود دارد. تصویر از مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا/ جرمی اشنیتمن.

سیاهچاله‌ها ماشین‌های زمان طبیعی را تشکیل می‌دهند که امکان سفر به گذشته و آینده را فراهم می‌کنند. اما انتظار نداشته باشید که به این زودی‌ها برای بازدید از دایناسورها به آن زمان برگردید. در حال حاضر، ما فضاپیمایی نداریم که بتواند ما را به یک سیاهچاله نزدیک کند. اما، حتی اگر این جزئیات کوچک را کنار بگذاریم، تلاش برای سفر به گذشته با استفاده از سیاهچاله ممکن است آخرین کاری باشد که انجام می‌دهید.

سیاهچاله‌ چیست؟

سیاهچاله یک جرم بسیار پرجرم است که معمولاً زمانی تشکیل می‌شود که یک ستاره در حال مرگ فرو می‌ریزد. سیاهچاله‌ها مانند سیارات و ستاره‌ها میدان گرانشی در اطراف خود دارند. میدان گرانشی چیزی است که ما را به زمین چسبیده نگه می‌دارد و باعث می‌شود زمین به دور خورشید بچرخد.

به عنوان یک قاعده کلی، هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، میدان گرانشی آن قوی‌تر است. میدان گرانشی زمین رسیدن به فضا را بسیار دشوار می‌کند. به همین دلیل است که ما موشک می‌سازیم: ما باید خیلی سریع سفر کنیم تا از گرانش زمین خارج شویم. میدان گرانشی یک سیاهچاله آنقدر قوی است که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن فرار کند. این قابل توجه است، زیرا نور سریع‌ترین چیزی است که علم شناخته است!

اتفاقاً به همین دلیل است که سیاه‌چاله‌ها سیاه هستند: ما نمی‌توانیم نور را از یک سیاهچاله به همان صورتی که ممکن است چراغ قوه را از روی درخت به سمت تاریکی بگیریم.

نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین به ما می‌گوید که ماده و انرژی تأثیر عجیبی بر جهان دارند. ماده و انرژی فضا را خم و کش می‌دهد. هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، فضای اطراف خود را بیشتر کشیده و خم می‌کند.

یک جسم پرجرم نوعی دره در فضا ایجاد می‌کند. وقتی اجسام نزدیک می‌شوند، به دره می‌افتند. به همین دلیل است که وقتی به اندازه کافی به هر جسم پرجرمی از جمله سیاهچاله نزدیک می‌شوید، به سمت آن کشیده می‌شوید. همچنین به همین دلیل است که نور نمی‌تواند از سیاهچاله بگریزد: طرفین دره آنقدر شیب‌دار هستند که نور به اندازه کافی سریع نمی‌رود تا از آن خارج شود.

دره‌ای که توسط یک سیاهچاله ایجاد شده است، هر چه از فاصله دور به آن نزدیک می‌شوید، شیب تندتر و تندتر می‌شود. نقطه‌ای که در آن آنقدر شیب دارد که نور نمی‌تواند از آن فرار کند، افق رویداد است. افق رویداد فقط برای مسافران احتمالی زمان جالب نیست: آنها برای فیلسوفان نیز جالب هستند، زیرا پیامدهایی برای درک ما از ماهیت زمان دارند.

زمان کشش سیاهچاله‌ها

وقتی فضا کشیده می شود، زمان نیز کشیده می‌شود. ساعتی که نزدیک یک جسم پرجرم است کندتر از ساعتی که نزدیک یک جسم بسیار کم جرم است کار می‌کند. یک ساعت در نزدیکی یک سیاهچاله در مقایسه با ساعت روی زمین بسیار آهسته کار می‌کند. یک سال نزدیک به یک سیاهچاله می‌تواند به معنای 80 سال روی زمین باشد (همانطور که ممکن است در فیلم بین ستاره‌ای مشاهده کرده باشید).

به این ترتیب می‌توانید از سیاهچاله‌ها برای سفر به آینده استفاده کنید. اگر می‌خواهید به آینده زمین بروید، به سادگی نزدیک یک سیاهچاله پرواز کنید و سپس به زمین بازگردید. اگر به اندازه کافی به مرکز سیاهچاله نزدیک شوید، ساعت شما کندتر کار می‌کند، اما تا زمانی که از افق رویداد عبور نکنید، همچنان باید بتوانید فرار کنید.

حلقه در زمان

در مورد گذشته چطور؟ اینجاست که همه چیز واقعاً جالب می‌شود. یک سیاهچاله زمان را چنان خم می‌کند که می‌تواند به خود بپیچد.

تصور کنید یک ورق کاغذ بردارید و دو انتهای آن را به هم وصل کنید تا یک حلقه تشکیل شود. این همان کاری است که به نظر می‌رسد یک سیاهچاله با زمان انجام می‌دهد و یک ماشین زمان طبیعی ایجاد می‌کند. اگر می‌توانستید به نحوی وارد حلقه شوید، خود را در مسیری از فضا می‌بینید که از آینده شروع می‌شود و به گذشته ختم می‌شود.

در داخل حلقه، همچنین متوجه خواهید شد که گره گشایی علت و معلول دشوار است. چیزهایی که در گذشته هستند باعث اتفاقاتی در آینده می‌شوند که به نوبه خود باعث اتفاقاتی در گذشته می‌شوند!

بنابراین، شما که یک سیاهچاله پیدا کرده‌اید و می‌خواهید از سفینه فضایی قابل اعتماد خود برای بازگشت و بازدید از دایناسورها استفاده کنید. موفق باشید.

سه مشکل وجود دارد. اول، شما فقط می‌توانید به گذشته سیاهچاله سفر کنید. این بدان معناست که اگر سیاهچاله پس از مرگ دایناسورها ایجاد شده باشد، دیگر نمی‌توانید به اندازه کافی به عقب برگردید.

دوم، احتمالاً باید از افق رویداد عبور کنید تا وارد حلقه شوید. این بدان معناست که برای خارج شدن از حلقه در یک زمان خاص در گذشته، باید از افق رویداد خارج شوید. این بدان معناست که سریعتر از نور سفر کنید که ما تقریباً مطمئن هستیم غیرممکن است.

سوم، و احتمالاً بدتر از همه، شما و کشتی‌تان در معرض اسپاگتی شدن قرار می‌گیرید. خوشمزه به نظر می‌رسد، درست است؟ متأسفانه اینطور نیست. همانطور که از افق رویداد عبور می‌کردید، مانند رشته فرنگی صاف کشیده می‌شدید. در واقع، احتمالاً آنقدر نازک خواهید بود که فقط رشته‌ای از اتم‌های مارپیچ در فضای خالی باشید.

بنابراین، اگرچه فکر کردن به ویژگی‌های تاب‌آوری زمان سیاه‌چاله‌ها سرگرم‌کننده است، اما برای آینده‌ای قابل پیش‌بینی، بازدید از دایناسورها باید در قلمرو فانتزی باقی بماند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Black holes are time machines, with a catch

Posted by EarthSky Voices   January 5, 2023

https://earthsky.org/space/black-holes-are-time-machines-with-a-catch/