آیا واقعا کرم چاله ها برای سفر در فضا قابل استفاده هستند؟ احتمالا خیر!

کرم چاله ها را همیشه به عنوان میانبری برای سفرهای فضا زمانی برمی‌شمارند. مسیرهایی که با عبور از آنها می‌توان بدون آنکه لازم باشد به سرعت‌های نور نزدیک شد، از یک منظومه ستاره‌ای به منظومه دیگر رفت. فیلم اینتراستلار (میان ستاره‌ای) را به یاد آورید که مسافران فضایی آن، چگونه از طریق کرم چاله ای در نزدیکی سطح زحل، به مکان دوردستی در کهکشان سفر کردند.

اما به راستی امکان‌پذیر است تا با خم کردن و روی هم انداختن فضا زمان، تونلی ساخت تا به وسیله آن به رویاهای سفرهای فضایی خود دست یابیم؟پاسخ کوتاه: احتمالا خیر / پاسخ طولانی: بهتر است ادامه متن را بخوانید!

مشکل سفیدچاله ها

مفهوم کرم چاله ها از زمان فیزیکدان‌هایی چون Ludwig Flamm و بعدها Albert Einstein و همینطور Nathan Rosen آغاز شد. این افراد پی بردند که سیاهچاله‌ها می‌توانند تعمیم داده شوند. به این صورت که موقع حل معادلات پیچیده نسبیت عام انیشتین، علاوه بر سیاهچاله‌ها که از حل معادلات بدست می‌آیند، وجود اجرام دیگری به نام سفیدچاله نیز پیش‌بینی می‌شوند. پیش‌بینی خواص سفیدچاله خیلی سخت نیست و اگر فکر می‌کنید که برعکس سیاهچاله باشد، درست حدس زده‌اید. همانطور که اگر جسمی از افق رویداد سیاهچاله عبور کند، دیگر نمی‌تواند از آن خارج شود، وارد شدن به افق یک سفیدچاله هم ممکن نیست. به علاوه هر جسمی که درون سفیدچاله قرار گرفته باشد، می‌تواند از آن فرار کرده و به بیرون پرتاب شود.

ساز و کاری که در حل معادلات نسبیتی حکم‌فرماست، علاوه بر پیش‌بینی وجود سیاهچاله و سفیدچاله، بخش دیگری نیز دارد. و آن اینکه این اجرام می‌توانند به صورت طبیعی و از طریق نقاط تکینگی‌شان، به یکدیگر متصل باشند. به این صورت تونلی بین آنها ایجاد می‌شود که همان کرم‌چاله است.

اما مشکل بزرگی که هست بر سر شکل‌گیری و پایداری سفیدچاله‌هاست. در حالی که شواهد رصدی زیادی مبنی بر وجود سیاهچاله‌ها در دسترس است، در مورد سفیدچاله‌ها اصلا اینگونه نیست. به نظر می‌رسد این اجرام تنها نتیجه تئوری حل معادلات باشند و در دنیای ما اصلا شکل نگیرند و یا آن‌قدر ناپایدار باشند که به سرعت از بین بروند. آن‌چنان سریع که هیچ فرصتی نباشد تا از آنها و کرم چاله واصلشان برای سفر کردن در فضا زمان استفاده کرد.

مرگ در کرم چاله ها

با همه این تفاسیر، فیزیک‌دان‌ها از بازی کردن با اما و اگرها دست برنمی‌دارند. اگر سفیدچاله‌ها به طور طبیعی شکل بگیرند یا آنها را بسازیم، چه می‌شود؟ اگر بتوانیم آنها را پایدار کنیم چه؟ در صورت متصل کردن تکینگی‌های سیاهچاله و سفیدچاله و ساختن یک کرم‌چاله چه اتفاقی می‌افتد؟ و …

اما باید به یاد داشت که سفر کردن از طریق یک کرم چاله اصلا خوشایند نیست. چرا که آغاز این سفر با گذشتن از افق رویداد یک سیاهچاله باید شروع شود. جایی که به هیچ عنوان کسی خوشامدگویی گرمی به انسان نخواهد کرد!

به محض گذشتن از این افق، دیگر راه برگشتی در کار نیست. اهمیتی نخواهد داشت که در ادامه کرم چاله‌ای در انتظار ما باشد یا نه. سفر بی‌بازگشت از همین مکان آغاز شده است و در ادامه به نقطه تکینگی سیاهچاله خواهد رسید. جایی که گرانش فوق‌العاده شدید و چگالی بی‌نهایت آن را باید تحمل کرد.

می‌توان امیدوار بود که در ادامه وارد کرم‌ چاله شده و با ورود به مکانی دیگر از این کیهان، اجرام یا افراد دیگری را ملاقات کنیم. اما احتمال مردن در راه رسیدن به تکینگی‌ها اصلا کم نیست.

ویدیوی کوتاهی از نحوه بلعیده شدن یک ستاره در سیاهچاله مجاور آن را در زیر می‌توانید ببینید:

جرم مثبت و منفی

با همه این حرف‌ها، آیا راهی هست که کرم‌چاله‌ای ساخت که واقعا کار کند؟ به جای اینکه دروازه‌ای به سوی نابودی باشد؟ در کمال تعجب باید گفت که بله! هرچند این پاسخ مثبت صد در صد نیست، اما درست این است که پاسخ مثبت را قبول کنیم.

برای ساختن کرم‌چاله‌ای که بتوان از طریق آن هم رفت و هم آمد داشت، باید به دو مشکل فائق آمد. اول اینکه ورودی به یک کرم‌چاله باید خارج از افق رویداد سیاهچاله باشد. به این صورت می‌توان وارد کرم‌چاله شد، بدون اینکه مجبور باشیم با نقطه فوق‌العاده چگال تکینگی سیاهچاله برخوردی داشته باشیم.

دیگر اینکه این تونل باید پایدار و قوی باشد. کرم‌چاله‌ای که ساخته شود بایستی بتواند در برابر گرانش شدید تکینگی‌ها مقاومت کرده و پس از عبور جسمی از آن، از هم گسیخته نشود.

باید گفت ماده‌ای وجود دارد که هر دوی این مشکلات را حل کند. اما مشکلی در ذات خود این ماده هست! چنین ماده‌ای دارای جرم منفی است.

درست است، جرم اما منفی. حلقه‌ای از جنس ماده‌ای با جرم منفی می‌تواند برای ساخت کرم‌چاله‌ای که به درستی کار کند، استفاده شود. خواص عجیب و غریب جرم منفی، باعث پیچیدن فضا زمان به شکلی منحصر به فرد می‌شود. به این صورت ورودی کرم‌چاله خارج از افق رویداد قرار گرفته و موجب پایداری آن نیز می‌شود. هرچند این ویژگی‌ها به صورت واقعی آزمایش نشده‌اند، با این حال محاسبات ریاضی درستی آنها را تایید می‌کنند.

اما به راستی جرم منفی وجود خارجی دارد؟ ما در حال حاضر بخش‌های نسبتا زیادی از آسمان را رصد کرده‌ایم و هیچگاه به چنین جرمی برخورد نکرده‌ایم. اگر ماده‌ای با جرم منفی وجود داشته باشد، خواص بسیار عجیبی خواهد داشت. به عنوان مثال قانون جاذبه نیوتون را در نظر بگیرید که این بار یکی از اجرام با جرم منفی در این رابطه ظاهر شود. ذره با جرم منفی، ذره دیگر با جرم مثبت را دفع خواهد کرد و از آن طرف، ذره با جرم مثبت، ذره با جرم منفی را جذب می‌کند. حالا اگر دو ذره را به صورتی کاملا ثابت در فضا و کنار هم قرار دهیم، هر دو با هم شروع به شتاب گرفتن می‌کنند. بدون آنکه هیچ نیروی خارجی به آنها وارد شود.

می‌بینید که مشکلات زیادی بر سر ساختن کرم چاله ها وجود دارد که بسیاری از مشاهدات فیزیکی ما را به هم می‌ریزد. شاید بهتر است کمی از مسئله کرم چاله ها دست بکشیم و روی موضوعات دیگری تمرکز کنیم. ممکن است بگویید ذهن بشر خلاق‌تر از این است و بلاخره روزی به این مشکلات فائق خواهد آمد. اما باید قبول کرد که اگر ایده‌ای اصلا کار نمی‌کند، تنها باید آن را قبول کرد. سوال‌های زیبای بسیاری در مورد کیهان وجود دارد که هنوز پاسخ داده نشده‌اند، اما احتمالا مسئله کرم چاله ها جزو این سوال‌ها نیست.