کاروتک
کرم‌چاله‌ها؛ میان‌بر‌هایی برای سفر در فضا و زمان!
کرم‌چاله‌ها دقیقا مانند تونل‌هایی هستند که یک نقطه از کیهان را به نقطه‌ی دیگری وصل می‌کنند. با کارو تک در راه کشف و شناخت این تونل‌های میان‌بر همراه باشید.
کرم‌چاله یک نظریه جالب برای معادلات نظریه نسبیت عام انیشتین است که دو نقطه دور از مکان یا زمان را از طریق یک تونل به هم متصل می‌کند. در حالت ایده‌آل، طول این تونل کم‌تر از فاصله بین آن دو نقطه است و کرم‌چاله را به نوعی میان‌بر تبدیل می‌کند. اگرچه کرم‌چاله‌ها جزء اصلی داستان‌های علمی-تخیلی هستند و تخیل عمومی را تسخیر کرده‌اند، اما تا آن‌جا که می‌دانیم، کرم‌چاله‌ها فعلا فقط در حد فرضیه هستند. آن‌ها زاده‌ی نظریه نسبیت عام هستند، اما دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند راهی را برای اثبات آن‌ها در جهان پیدا کنند.
تئوری کرم‌چاله‌ها
کرم‌چاله‌ها برای اولین‌بار در سال 1916 نظریه‌پردازی شدند و چون اطلاعات خیلی اندکی از آن‌ها در دسترس بود، «کرم‌چاله» نام گرفتند. لودویگ فلام، فیزیک‌دان اتریشی در حین بررسی راه‌حل فیزیک‌دان دیگری برای معادلات نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین، متوجه شد که راه‌حل دیگری نیز ممکن است. او سفیدچالهها را تعریف کرد که دقیقا معکوس زمانی سیاه‌چاله‌ها بودند. او گفت که می‌توان ورودی‌های سیاه‌چاله‌ها و سفیدچالهها را با یک مجرای فضا-زمان به هم متصل کرد.
سپس در سال 1935، انیشتین و یک فیزیک‌دان دیگر به‌نام ناتان روزن، از نظریه نسبیت عام برای توضیح بیش‌تر این ایده استفاده کردند و گفتند که ممکن است در فضا-زمان تونل‌های میان‌بر وجود داشته باشند. این تونل‌ها دو نقطه مختلف در فضا-زمان را به هم متصل می‌کنند و از نظر تئوری میان‌بری ایجاد می‌کنند که می‌تواند زمان و مسافت سفر را کاهش دهد. در نهایت، این میان‌برها پل‌های انیشتین-رزن یا کرم‌چاله‌ها نامیده شدند.
از نظر تئوری، کرم‌چاله‌ها دروازه‌هایی بین ستاره‌ای هستند که به‌لطف خم شدن جهان‌ها، می‌توانند به ما این امکان را می‌دهند که از یک نقطه در فضا و زمان به نقطه دیگر سفر کنیم.
استفان هسو، استاد فیزیک نظری در دانشگاه اورگان، به مجله علمی LiveScience گفت:
تمام چیز‌هایی که ما در این لحظه از کرم‌چاله‌ها می‌دانیم، کاملا فرضی است. در واقع، ممکن است ما به‌زودی نتوانیم در دنیای واقعی یک کرم‌چاله پیدا کنیم.
بر اساس مقاله‌ای که در High Energy Physics منتشر شده است، کرم‌چاله‌ها حاوی دو دهان هستند که یک گلو آن دو را به هم متصل می‌کند. دهان‌ها به احتمال زیاد کروی شکل هستند. گلو ممکن است یک مسیر کاملا مستقیم باشد، اما هم‌چنین می‌تواند به اطراف بپیچد و مسیری طولانی‌تر از مسیر معمولی را به‌وجود آورد.
نظریه نسبیت عام اینشتین وجود کرم‌چاله‌ها را به‌صورت ریاضی پیش‌بینی می‌کند، اما تا به امروز هیچ کرم‌چاله‌ای توسط انسان‌ها کشف نشده‌اند؛ ولی به‌طور کلی، یک کرم‌چاله ممکن است از طریق تأثیر گرانش آن بر نوری که از آن عبور می‌کند، قابل شناسایی باشد.
نظریه‌های خاصی از نسبیت عام امکان وجود کرم‌چاله‌هایی را فراهم می‌کنند که دهان هر کدام یک سیاه‌چاله است. با این حال، یک سیاه‌چاله طبیعی که در اثر فروپاشی یک ستاره در حال مرگ به وجود آمده است، به خودی خود یک کرم‌چاله ایجاد نمی‌کند.
ماشین زمانِ کرم‌چاله‌ها!
داستان‌های علمی-تخیلی مملو از داستان‌های سفر در کرم‌چاله‌ها هستند. اما واقعیت این است که جدا از این‌که ما تاکنون حتی یک کرم‌چاله هم شناسایی نکرده‌ایم، چنین سفرهایی بسیار پیچیده‌تر از آن‌چه به‌نظر می‌رسند هستند.
اولین مشکل اندازه است. پیش‌بینی می‌شود که کرم‌چاله‌های اولیه در سطوح میکروسکوپی، حدود 10 تا 33 سانتی‌متر وجود داشته باشند. با این حال، با انبساط جهان، ممکن است برخی از آن‌ها به اندازه‌های بزرگ‌تر کشیده شده باشند.
مشکل دیگر ناشی از ثبات است. کرم‌چاله‌های انیشتین-رزن پیش‌بینی‌شده برای سفر بی‌فایده خواهند بود، زیرا به سرعت فرو می‌ریزند.
هسو در این‌باره گفته است:
شما برای تثبیت کرم چاله به نوعی ماده بسیار عجیب‌و‌غریب نیاز دارید و مشخص نیست که آیا چنین ماده‌ای در جهان وجود دارد یا خیر.
اما تحقیقاتی کی به‌تازگی انجام شده‌اند نشان می‌دهند که یک کرم‌چاله حاوی ماده «عجیب» می‌تواند برای مدت زمان طولانی‌تری باز و بدون تغییر بماند.
ماده عجیب‌و‌غریب، 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 به‌عنوان بخشی از نظریه میدان کوانتومی دیده شده است.
بر اساس تحقیقات انجام‌شده توسط مجله علمی Live Science، اگر یک کرم‌چاله حاوی مواد عجیب‌و‌غریب کافی باشد، چه به‌طور طبیعی یا مصنوعی اضافه شده باشد، از نظر تئوری می‌تواند به‌عنوان روشی برای ارسال اطلاعات یا مسافران در فضا استفاده شود. اما خب متاسفانه، سفر انسان از طریق تونل‌های فضایی ممکن است چالش‌برانگیز و خطرناک باشد باشد.
کیپ تورن، فیزیک‌دان برجسته جهان در زمینه نسبیت، سیاه‌چاله‌ها و کرم‌چاله‌ها، در این‌باره گفته است:
هنوز هیچ‌کس تاکنون یک کرم‌چاله را مشاهده نکرده و از آن عبور نکرده است؛ بنابراین ما نمی‌توانیم که به‌صورت قطعی قضاوت کنیم. اما ما سرنخ‌هایی داریم که می‌گویند عبور انسان‌ها از کرم‌چاله‌ها، از نظر فیزیکی غیرممکن است. این موضوع غم‌انگیز و مایه تأسف است، اما با استفاده از همین موضوع ما می‌توانیم به اطلاعات بسیار بیش‌تری درباره‌ی این تونل‌های میان‌بر کیهان دست پیدا کنیم.
سفر در جهان‌های مختلف
کرم‌چاله‌ها نه تنها ممکن است دو منطقه مجزا در جهان را به هم متصل کنند، بلکه می‌توانند دو جهان مختلف را نیز به هم متصل کنند. به‌طور مشابه، برخی از دانشمندان حدس زده‌اند که اگر دهانه یک کرم‌چاله به شیوه‌‌ای خاص حرکت کند، می‌تواند امکان سفر در زمان را فراهم کند.
اریک دیویس، دانشمند اخترفیزیک، به مجله علمی LiveScience گفت:
شما ممکن است با استفاده از کرم‌چاله‌هایی که ماده‌ی موردنیار را دارند بتوانید به آینده یا گذشته بروید، اما این کار به‌طور قطع آسان نخواهد بود. تبدیل کردن یک کرم‌چاله به ماشین زمان، به عزم و اراده‌ی هرکول نیاز دارد. هم‌چنین بیرون کشیدن یک انسان از کرم‌چاله خودش به اندازه کافی سخت خواهد بود.
با این حال، استیون هاوکینگ کیهان‌‌شناس بریتانیایی استدلال کرده است که چنین استفاده‌ای از کرم‌چاله‌ها امکان‌پذیر نیست.
از طرفی دیگر، به گفته اریک کریستین از ناسا، کرم‌چاله‌ها نمی‌توانند نقش ماشین‌های زمان را بازی کنند. او در این‌باره گفته است:
کرم‌چاله در واقع وسیله‌ای برای بازگشت به گذشته نیست، بلکه یک راه کوتاه و میان‌بر است. در واقع، می‌توان مسافت بسیار زیادی مانند چندین سال نوری را با استفاده از کرم‌چاله‌ها در مدت زمان خیلی کم‌تری طی کرد.
اگرچه افزودن ماده عجیب‌و‌غریب به یک کرم‌چاله ممکن است آن را تا حدی تثبیت کند که مسافران انسانی بتوانند با خیال راحت از طریق آن عبور کنند، اما هنوز هم این احتمال وجود دارد که افزودن ماده معمولی نیز برای با‌ثبات کردن دهانه کرم‌چاله کافی باشد.
اگر بخواهیم صادق باشیم، فناوری امروزی برای بزرگ کردن یا تثبیت کرم‌چاله‌ها، حتی اگر بتوان آن‌ها را پیدا کرد، کافی نیست. با این حال، دانشمندان به کاوش این مفهوم به‌عنوان روشی برای سفر در فضا ادامه می‌دهند؛ با این امید که علم در نهایت بتواند کرم‌چاله‌ها را کشف و از آن‌ها استفاده کند. اما طبق گفته‌ی پروفسور استفان هسو، انسان‌ها به تکنولوژی و علم کرم‌چاله‌ها بیش‌تر از هر چیز دیگری نیاز دارند. به‌عقیده‌ی او، ممکن است در حال حاضر بشریت شناخت کاملی از کرم‌چاله‌ها نداشته باشد، اما در آینده‌ای دور یا حتی نزدیک، به‌طور قطع انسان‌ها می‌توانند از طریق کرم‌چاله‌ها در فضا و زمان سفر کنند.
پی‌نوشت
نظریه نسبیت: نظریه نسبت، به دو نظریه «نسبیت عام» و «نسبیت خاص» تقسیم می‌شود. پایه این نظریه بر اساس این است که زمان و فضا مانند دو برادر به یک‌دیگر متصل هستند و هیچ‌وقت از هم جدا نمی‌شوند.
انبساط جهان: فرض کنید که یک بادکنک باد نشده دارید و روی آن تعدادی نقطه را با خودکار مشخص می‌کنید. اکنون همان بادکنک را باد می‌کنید و همان‌طور که متوجه می‌شوید، نقاطی که مشخص کرده‌اید در حال فاصله گرفتن از یک‌دیگر هستند. انبساط جهان نیز یک چیزی مانند باد کردن بادکنک است؛ یعنی هر چقدر زمان بیش‌تری بگذرد، فاصله اجسام در کیهان از هم‌دیگر زیادتر می‌شود.
اخترفیزیک: به‌زبان ساده، اخترفیزیک شاخه‌ای از علوم نجمومی است که ما در آن از قوانین فیزیک و شیمی برای درک بهتر جهان خود استفاده می‌کنیم.
انتشار متن مطالب کاروتک در نشریات کاغذی یا رسانه‌های دیجیتال٬ بدون کسب اجازه از مدیر سایت ممنوع است.
کاری با 
در استودیو کارو
