سفیدچاله‌ها نواحی نظری در کیهان هستند که برخلاف سیاه‌چاله‌ها عمل می‌کنند؛ همان‌طور که هیچ‌چیز نمی‌تواند از سیاه‌چاله فرار کند، هیچ‌چیز نمی‌تواند وارد سفیدچاله شود. این مقاله به بررسی ماهیت سفیدچاله‌ها، نحوه ظهور آن‌ها در معادلات فیزیک و تفاوت‌های بنیادین با سیاه‌چاله‌ها می‌پردازد.
سفیدچاله چیست؟
سفیدچاله‌ها اجرامی نظری هستند که از حل معادلات می‌دان نظریه نسبیت عام اینشتین حاصل می‌شوند. این معادلات را برای اولین بار کارل شوارتزشیلد در سال ۱۹۱۶ حل کرد. شوارتزشیلد ریاضیاتی را تدوین کرد که سیاه‌چاله‌ها را به‌عنوان اجرامی توصیف می‌کند که در خود فرو رفته‌اند؛ در این چارچوب، سفیدچاله عکس‌العمل سیاه‌چاله محسوب می‌شود.
از سیاه‌چاله تا سفیدچاله
ایده سیاه‌چاله برای اولین بار در قرن هجدهم توسط جان می‌شل با نام ستاره‌های تاریک مطرح شد. او دریافت که اگر جرم زیادی در حجم بسیار کوچکی فشرده شود، سرعت فرار از آن به سرعت نور می‌رسد و از آنجا که هیچ‌چیز نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند، این ناحیه نور و ماده را جذب می‌کند. معادلات می‌دان اینشتین در سال ۱۹۱۵ این پیش‌بینی را تایید کرد و نشان داد که فضا-زمان به‌صورت چهاربعدی درهم‌تنیده است و وجود اجرام باعث اعوجاج آن می‌شود.
شوارتزشیلد محاسبه کرد که فضا-زمان چگونه حول یک توده سنگین خمیده می‌شود. راه‌حل‌های او پایه چیزی شد که امروزه فیزیک‌دانان تکینگی می‌نامند؛ نقطه‌ای که فضا-زمان تا بی‌نهایت کشیده شده و رابطه علت‌ومعلول را نقض می‌کند. سیاه‌چاله‌ها معروف‌ترین تکینگی‌های کیهان هستند که هیچ‌چیز نمی‌تواند از آن‌ها خارج شود. در سال ۱۹۶۰، مارتین دیوید کروسکال راه‌حل شوارتزشیلد را گسترش داد و به دوقلوی نظری آن یعنی سفیدچاله رسید. درک این مفهوم نزدیک به چهل سال طول کشید تا در جامعه علمی پذیرفته شود.
فیزیک‌دانان سفیدچاله را برگشت زمان سیاه‌چاله توصیف می‌کنند. در حالی که افق رویداد سیاه‌چاله مرزی بدون بازگشت است، افق رویداد سفیدچاله مرزی بدون پذیرش است؛ یعنی هیچ‌چیز نمی‌تواند به آن نزدیک شود یا وارد آن گردد. سفیدچاله هر آنچه در ساختار خود دارد به بیرون پرتاب می‌کند، اما از آنجا که هیچ‌چیز نمی‌تواند وارد شود، درونی آن دنیایی جدا از جهان بیرون محسوب می‌شود.
تفاوت سفیدچاله با سیاه‌چاله چیست؟
در سیاه‌چاله، می‌دان گرانشی شدید اشیا را به داخل می‌کشد و افق رویداد مرز یک‌طرفه‌ای است که عبور از آن به معنای اسیر شدن در گرانش است. در مقابل، سفیدچاله ناحیه‌ای با رفتار ضد‌گرانش است که به‌صورت مداوم ماده را به بیرون پرتاب می‌کند. افق رویداد در اینجا مانعی است که از نزدیک‌شدن به سفیدچاله جلوگیری می‌کند. در سیاه‌چاله ما به درون کشیده می‌شویم، در حالی که در سفیدچاله به بیرون پرتاب می‌شویم و امکان ورود به آن وجود ندارد.
شواهد وجود سفیدچاله
تا به امروز هیچ شاهد رصدی مستقیم از وجود سفیدچاله‌ها در کیهان وجود ندارد. تمام یافته‌ها محدود به محاسبات نظری روی کاغذ می‌مانند. برخی دانشمندان نظیر راجر پنروز نظریه دارند که سفیدچاله‌ها خروجی سیاه‌چاله‌ها در یک جهان دیگر هستند و موادی که سیاه‌چاله در جهان ما بلعیده، از طریق سفیدچاله در جهان موازی به بیرون رانده می‌شوند. با این حال، اثبات وجود جهان‌های دیگر پیش‌زمینه‌ای است که هنوز محقق نشده است.
مکانیک کوانتومی چه می‌گوید؟
مکانیک کوانتومی با پشتیبانی از پدیده تابش هاوکینگ می‌تواند رفتار سیاه‌چاله‌ها را در مقیاس‌های کوچک توصیف کند. بر اساس این نظریه، اثرات کوانتومی در نزدیکی افق رویداد باعث می‌شود سیاه‌چاله‌ها تابش داشته باشند و دمایی متناسب با جرم خود نشان دهند. هرچه سیاه‌چاله کوچک‌تر باشد، درخشان‌تر است. اگرچه این تابش هنوز مستقیما رصد نشده، اما نظریه‌ای پذیرفته‌شده در فیزیک است.
برعکس این فرآیند، برخی دانشمندان معتقدند سفیدچاله‌ها می‌توانند ماده و نور را در مرز خود جذب کنند، در حالی که حرکت کلی آن‌ها پرتاب ماده به بیرون است. این تداخلی با طبیعت کلی سفیدچاله ندارد، چرا که در مرز افق رویداد آن‌ها، ذرات به‌جای تابش، ماده را جذب می‌کنند.
کشف‌نکردن سفیدچاله احتمالا به نفع کیهان است
با وجود اینکه نسبیت عام سفیدچاله‌ها را در معادلات خود پیش‌بینی می‌کند، هیچ سناریوی فیزیکی برای شکل‌گیری طبیعی آن‌ها وجود ندارد. ستاره‌ها با فروپاشی در پایان عمر خود سیاه‌چاله می‌سازند، اما فرآیند معکوس برای ایجاد سفیدچاله در طبیعت محال به نظر می‌رسد. حتی اگر به‌گونه‌ای سفیدچاله وجود داشته باشد، احتمالا کوچک و کوتاه‌عمر است، زیرا پرتاب مداوم ماده باعث اختلال در تعادل دینامیکی کهکشان می‌شود. از این رو برخی محققان عدم رصد سفیدچاله را عاملی برای حفظ ثبات کیهان می‌دانند.
جمع‌بندی
سفیدچاله‌ها اجرام نظری هستند که وجود آن‌ها از حل معادلات می‌دان اینشتین استنباط می‌شود. کارل شوارتزشیلد اولین کسی بود که این معادلات را در ۱۹۱۶ حل کرد. سفیدچاله‌ها را می‌توان دوقلوی نظری سیاه‌چاله‌ها دانست سیاه‌چاله‌ها همه چیز را به درون می‌کشند، در حالی که سفیدچاله‌ها همه چیز را به بیرون می‌ریزند و ورود به آن‌ها غیر‌ممکن است. تا کنون هیچ سفیدچاله‌ای در کیهان مشاهده نشده و هیچ شاهد رصدی از وجود آن‌ها ثبت نشده است.
سفیدچاله چیست؟ سفیدچاله‌ها اجرامی نظری در کیهان هستند که از حل معادلات می‌دان نظریه نسبیت عام اینشتین حاصل می‌شوند. سفیدچاله عکس‌العمل سیاه‌چاله است؛ در حالی که سیاه‌چاله افق رویدادی بدون بازگشت دارد و هیچ‌چیز از آن خارج نمی‌شود، افق رویداد سفیدچاله رفتاری برعکس دارد و مرزی بدون پذیرش است که هیچ‌چیز نمی‌تواند وارد آن شود.
آیا تا به امروز سفیدچاله رصد شده است؟ خیر. تا کنون هیچ سفیدچاله‌ای در کیهان مشاهده نشده است. متأسفانه بشر تاکنون شاهدی رصدی مبنی بر وجود آن‌ها نیافته است.
چه کسی اولین بار معادلات اینشتین را حل کرد؟ معادلات می‌دان اینشتین برای اولین بار توسط کارل شوارتزشیلد در سال ۱۹۱۶ حل شد. او ریاضیاتی را تدوین کرد که سیاه‌چاله‌های کیهان را به‌عنوان اجرامی توصیف می‌کند که در خود فرو رفته‌اند.
