کرمچاله ها ؛ تونل هایی در فضازمان که سیاهچاله ها را به هم می پیوندند.

شاید پیامد ویژگی شگفت آوری باشند که به نام "درهم تنیدگی" یا "هم پیچی" شناخته می شود. این بازتعریف کرمچاله ها می تواند راه حلی باشد برای یک پارادوکس مهم که می گوید: اگر کسی به درون یک سیاهچاله بیفتد، احتمالا به جای این که خُرد و له شود، می سوزد.

این که چه تابلوی هشداری باید بیرون یک سیاهچاله باشد، واقعا یک مشکل روزمره نیست. ولی برای فیزیکدانان نظری، این نمایانگر یک ناسازگاری میان مکانیک کوانتوم و نسبیت عام است. یافتن پاسخ این معما می تواند به نظریه ی کوانتومی گرانش که دانشمندان به دنبالش هستند بیانجامد.

نسبیت می گوید که اگر کسی به درون یک سیاهچاله بیفتد، به خاطر چیزی که به نام "ماکارونی شدن" یا "اثر ماکارونی" شناخته می‌شود، خواهد مُرد: در اثر نیروی شدید و فزاینده ی (رو به فزونی) گرانش، کم کم کش می آید.

ولی سال گذشته، هنگامی که جوزف پولچینسکی از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا به همراه همکارانش سرگرم کاوش پیامدهای کوانتومی سیاهچاله ها بودند، به یک مشکل برخوردند. سیاهچاله ها از راه چیزی که به نام تابش هاوکینگ شناخته می شود، فوتون هایی می گسیلند، و این فوتون ها با درون سیاهچاله و همچنین با یکدیگر "در هم تنیده اند". این یکی از قانون‌های کوانتوم را می شکند: قانونی که می گوید ذرات نمی توانند همزمان با دو چیز درهم بتنند (در هم تنیدگی داشته باشند).

پولچینسکی به منظور حفظ تک‌همسری کوانتومی، سال گذشته نشان داد که در هم تنیدگی سیاهچاله-فوتون فرو می پاشد. این باعث می شد یک دیوار انرژی در افق رویداد سیاهچاله پدید آید که نسبیت را نقض می کند، زیرا اگر کسی به درون سیاهچاله بیفتد به جای ماکارونی شدن، خواهد سوخت. اینجاست که پارادوکس دیوار آتش سیاهچاله پیش می آید.

راه حل های ممکن فراوانست ولی اکنون دو فیزیکدان بزرگ، خوان مالداسنا از بنیاد پژوهش های پیشرفته در پرینستون، و لنارد ساسکیند از دانشگاه استانفورد کالیفرنیا، با یکی از بی پرواترین نظریه هایی که تاکنون بیان شده به میدان آمده اند: گونه ی نوینی از کرمچاله که وجودش به معنای آنست که نیازی به شکستگی درهم تنیدگی از همان آغاز نیست.

نخست، مالداسنا و ساسکیند نشان دادند که این تونل های فضازمان (که معمولا با ریاضیات نسبیت عام توصیف می شوند) اگر دو سیاهچاله در هم تنیده باشند، از نظریه ی کوانتوم هم دریافت می شوند. این مانند آنست که کرمچاله را نمایش فیزیکی درهم تنیدگی بدانیم.

سپس این نظریه را به یک تک سیاهچاله و تابش هاوکینگِ آن گستردند (تعمیم دادند)، که دستاوردش، گونه ی تازه ای از کرمچاله ها بود (تصویر بالا را ببینید). مهم تر از همه، آنان نشان دادند که این کرمچاله، که یک سیاهچاله را به تابش هاوکینگش می پیوندد، مشکلی که درهم تنیدگی معمولی برای تک همسری کوانتومی ایجاد می کند را به وجود نمی آورد. در نتیجه، نیازی به پدید آمدن دیوار آتش نیست و نسبیت برقرار می ماند.

پاتریک هایدن از دانشگاه مک گیل در مونترآل کانادا، اندیشه ی کرمچاله ها از جفت سیاهچاله های درهم تنیده را قانع کننده می داند، ولی می گوید برای سیاهچاله و یک فوتون نیاز به بررسی و کار بیشتر است. در همین حال پولچینسکی خوشبینی احتیاط آمیزی نشان می دهد: "این بی شک به اندیشه های نوینی دامن می زند. ولی هنوز جاهای خالی بسیاری هست که نیاز به پر شدن دارند."

در تعریف تازه ی کرمچاله، هنوز جایی برای دیوار آتش وجود دارد. مالداسنا و ساسکیند هم طرح کلی این را می ریزند که یک بیننده در بیرون از سیاهچاله چگونه می تواند تابش هاوکینگ را دستکاری کند و موج شوکی پدید بیاورد که از راه کرمچاله پایین برود و مانند یک دیوار آتش دیده شود. این به نسبیت هم آسیبی نخواهد رساند زیرا دیوار آتش اختیاری است و پیوند ذاتی با سیاهچاله ندارد (در سرشت سیاهچاله نیست). مالداسنا امیدوار است بتوانیم با بررسی ژرف این گزینه ها، چیزهایی درباره ی گرانش کوانتومی بیاموزیم.

newscientist

نقل از یک ستاره در هفت آسمان

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات