به گزارش روشنفکر
سفیدچاله‌ها نواحی نظری در کیهان می باشند که برخلاف سیاهچاله عمل می‌کنند. همان‌طورکه هیچ‌چیز نمی‌تواند از سیاهچاله فرار کند، هیچ‌چیز نمی‌تواند داخل سفیدچاله شود. در این مقاله، تصمیم داریم با سفیدچاله زیاد تر آشنا شویم، نحوه راه اندازی آن و تفاوت آن با سیاهچاله را بازدید کنیم و به این سوال جواب دهیم که آیا می‌توان سفیدچاله در عالم اشکار کرد؟
سفیدچاله چیست؟
سفیدچاله‌ها اجرامی نظری در کیهان می باشند که از حل معادلات میدان نظریه نسبیت عام اینشتین نتیجه گرفته خواهد شد. این معادلات را «کارل شوارتزشیلد» در سال ۱۹۱۶ حل کرد. شوارتزشیلد مردی می بود که ریاضیاتی را نوشت که سیاه‌چاله‌های عالم را اجرامی که در خود فروریخته‌‌اند، توصیف کرد. در این حالت، سفیدچاله عکس سیاهچاله است.
از سیاهچاله تا سفیدچاله
اولین بار در قرن هجدهم، «جان میشل» ایده‌ای نقل کرد و از سیاهچاله با نام «ستاره‌های تاریک» یاد کرد. او فهمید شد همان گونه که همه توده‌های جهان شدت فرار دارند؛ یعنی اگر جسمی به‌گفتن توده روی زمین قرار داشته باشد، برای آنکه بر نیروی گرانش آن تسلط کند، نیاز دارد با شدت خاصی حرکت کند که به آن شدت فرار می‌گویند؛ به‌این‌ترتیب، اگر جرم بسیاری در حجم زیاد کوچکی فشرده شود، شدت فرار هرچیزی در آن نزدیک شدت نور خواهد می بود. ازآنجایی‌که هیچ‌چیز نمی‌تواند سریع تر از نور حرکت کند، این ناحیه کوچک با جرم فشرده می‌تواند نور و ماده را جذب کند. این مفهوم سیاهچاله است که سال‌ها سپس معادلات اینشتین آن را پیش‌بینی کردند.
معادلات میدان اینشتین، همانند سونامی، در سال ۱۹۱۵ به سراغ علم فیزیک آمد و تحولاتی که این سونامی تشکیل کرد، به‌قدری اثرگذار می بود که تا این مدت دانشمندان می‌کوشند آن را تجزیه‌وتحلیل کنند. فراتر از توصیف نیروی گرانش، فرضیه‌هایی که از حل معادلات میدان حاصل شدند، هنجارشکن بودند. اکنون می‌دانیم فضا-زمان به‌صورت بعد‌عرصه‌ای درهم‌تنیده، همه اجرام را در دل خود جا داده و وجود این اجرام جهت می‌شود فضا-زمان که همانند تاروپود فرش درهم آمیخته‌اند، دچار اعوجاج شود.
آخرین مطالب
همان گونه که گفتیم کارل شوارتزشیلد فیزیک‌دان اولین کسی می بود که راه‌حلی دقیق برای معادلات میدان اینشتین ارایٔه داد. در حقیقت او محاسبه کرد که فضا-زمان چطور حول توپی سنگین خمیده می‌شود. راه‌حل‌های او تبدیل چیزی شد که امروزه فیزیک‌دانان آن را «تکینگی» می‌نامند. فکر کنید جرم توپ آن‌قدر زیاد باشد که فضا-زمان را تا نقطه‌ای بی‌نهایت بکشد؛ پارچه‌ای را فکر کنید که توپی روی آن بیندازیم. پارچه شکلی منحنی به خود می‌گیرد. اکنون فکر کنید توپ آن‌قدر سنگین باشد که پارچه تا بی‌نهایت پایین رفته و کشیده شود. به ناحیه اطراف این کشیدگی تا بی‌نهایت تکینگی می‌گویند. تکینگی رابطه علت‌ومعلول هر اتفاقی را نقض می‌کند.
سیاه‌چاله‌ها، معروف‌ترین تکینگی‌های عالم و مناطقی از فضا می باشند که به قدری کشیده شده (دچار اعواج شده یا منحرف شده‌اند) که اجازه نمی‌دهند هیچ‌چیز از آن‌ها خارج شود.
در کنار تلاش دیگر ریاضی‌دانان و فیزیک‌دانان برای حل معادلات اینشتین، «مارتین دیوید کروسکال» ریاضی‌دان سال ۱۹۶۰، شرح سیاهچاله شوارتزشیلد را گسترش داد و در جواب‌هایش به دوقلوی نظری سیاهچاله رسید: تکینگی جدیدی به نام سفیدچاله. یقیناً فهمیدن این تکینگی‌ها کار آسانی نبوده است؛ نزدیک به ۴۰ سال زمان برد تا مردم با مفهوم سیاهچاله ربط برقرار کنند. اکنون نوبت نقطه روبه رو سیاهچاله رسیده است.
زمان‌ها فکر می‌شد سفیدچاله‌ها نیز فقط حاصل حل معادلات نسبیت عام می باشند؛ با حل معادلات نسبیت عام به وجود ساختارهایی در عالم پی می‌بریم که سفیدچاله نامیده خواهد شد و انتظار داریم آن‌ها را در کیهان مشاهده کنیم. دانشمندان فکر می‌کردند همین معادلاتی که وجود سیاهچاله را پیش‌بینی کنند، باید برای سفیدچاله نیز کاربرد داشته باشند.
فکر کنید سفینه‌ای فضایی درحال گشت‌زدن در فضا است. برای خدمه این سفینه که سفیدچاله‌ای را از دور تماشا می‌کنند، سفیدچاله دقیقاً همانند سیاهچاله خواهد می بود. به این معنی که جرم و ساختار معینی در فضا خواهد داشت. امکان پذیر حلقه‌ای چرخان از گاز و غبار نیز اطراف افق اتفاقات (مرز جداکننده سفیدچاله / سیاهچاله از فضای بیرونی) وجود داشته باشد. اما آنچه سفیدچاله را از سیاهچاله متفاوت می‌کند، این است که به گمان زیادً خدمه فضاپیما با تماشای آن فهمید خواهد شد سفیدچاله برخلاف سیاهچاله چیزی را نمی‌بلعد، بلکه همه‌چیز را بیرون می‌ریزد!
فیزیک‌دان‌ها سفیدچاله را «برگشت زمان» سیاهچاله توصیف می‌کنند. درحالی‌که سیاهچاله افق رویدادی بدون برگشت است و هیچ‌چیز از آن نمی‌تواند خارج شود، افق اتفاقات سفیدچاله رفتاری برعکس دارد و مرزی بدون پذیرفتن است؛ یعنی هیچ‌چیز نمی‌تواند به آن نزدیک و داخل آن شود. هیچ فضاپیمایی به افق اتفاقات سفیدچاله نزدیک هم نمی‌شود.
سفیدچاله هرآنچه در ساختارش وجود داشته را هم به بیرون پرتاب می‌کند. بعد اجسام درون جرم کیهانی می‌توانند خارج شوند و با دنیای بیرون تعامل داشته باشند. اما ازآنجایی‌که هیچ‌چیز نمی‌تواند داخل آن شود، درون سفیدچاله را می‌توان عالمی بی همتا دانست که خبری از عالم بیرون و قبل ندارد.
تفاوت سفیدچاله با سیاهچاله چیست؟
هنگامی که داخل سیاهچاله می‌شوید، میدان گرانشی شدیدی وجود دارد که اشیا را به داخل می‌کشد. غشای یک‌طرفه‌ای به نام افق اتفاقات مرز میدان ناحیه وجود این میدان گرانشی را از عالم بیرون جدا می‌کند. هنگامی که از افق اتفاقات عبور کنیم، اسیر این گرانش قوی می‌شویم و هیچ زمان امکان فرار از آن را نداریم. گرانش ما را دربرمی‌گیرد و سرنوشت و آینده ما در مرکز سیاهچاله رقم خواهد خورد.
اما سفیدچاله دقیقا عکس سیاهچاله حرکت می‌کند. یک سفیدچاله را می‌توان ناحیه‌ای با حرکت ضدگرانش دانست که به‌صورت بی‌پایانی مواد را به بیرون پرتاب می‌کند. افق اتفاقات در اینجا ناحیه‌ای است که مواد را به بیرون پرتاب می‌کند و از آن مرز نمی‌توان به سفیدچاله نزدیک‌تر شد.
بعد در سیاهچاله ما به درون کشیده می‌شویم اما در یک سفیدچاله به بیرون پرتاب می‌شویم و اجازه ورود به آن را نداریم.
شواهد وجود سفیدچاله
اکنون که سفیدچاله را شناختیم، به گمان زیاد می‌خواهیم بدانیم شواهدی مبنی‌بر وجود سیاهچاله وجود دارد؟ جواب منفی است. هرچند شواهدی وجود دارد که غیرمستقیم از وجود سفیدچاله در عالم خبر خواهند داد، تا این مدت چیزی اشکار نشده که بتوانیم همانند سیاهچاله مستقیم به آن اشاره کنیم و بگوییم این سفیدچاله است.
متأسفانه هرآنچه تا بحال درمورد وجود این اجرام کیهانی کشف شده است، محدود به محاسبات روی کاغذ است و چیزی فراتر از آن وجود ندارد. بااین‌حال، برخی فکر می‌کنند اگر ناحیه‌ای در عالم یافت شود که در آن مواد با شدت به بیرون پرتاب خواهد شد، سفیدچاله کشف شده است. دانشمندانی همانند «راجر پنروز» این نظریه را نقل می‌کنند که سفیدچاله، همانند خروجی سیاهچاله، در عالم فرد دیگر است؛ به این علت موادی را که سیاهچاله در عالم ما بلعیده است، سفیدچاله در عالم فرد دیگر به بیرون می‌راند. آیا می‌توانیم در ابتدا وجود عالمی دیگر را ثابت کنیم، سپس به‌جستوجو جفت سیاه‌چاله‌های عالم خود در آنجا باشیم؟
مکانیک کوانتومی چه می‌گوید؟
مکانیک کوانتومی یکی دیگر از نظریه‌های مشهور دنیای فیزیک است که حرکت عالم در مقیاس کوچک را توصیف می‌کند. این نظریه هنگامی که پای سیاه‌چاله‌ها به بین می‌آید، می‌تواند با پشتیبانی اتفاق‌ای به نام «تابش هاوکینگ» وجود و حرکت سیاه‌چاله‌ها را توصیف کند. مطابق این نظریه، وجود اثرات کوانتومی در نزدیکی افق اتفاقات سیاهچاله جهت می‌شود سیاه‌چاله‌ها تابش داشته باشند؛ یعنی در این نظریه سیاهچاله همانند جسم سیاه ایده‌آلی در نظر گرفته می‌شود و ذراتی که در مرز سیاهچاله -افق اتفاقات- آن قرار دارند، تشعشعاتی دارند که نشان‌دهنده دمای سیاهچاله است. دمای سیاهچاله در این نظریه با جرم آن رابطه عکس دارد. مطابق تابش هاوکینگ، هرچه سیاه‌چاله‌ای کوچک‌تر باشد، درخشان‌تر است.
اگرچه این تابش تا این مدت مستقیم مشاهده نشده است، نظریه تابش هاوکینگ نظریه‌ای مقبول است.
اکنون عکس این فرایند را در نظر بگیرید. با اعمال معکوس وقتی این فرایند برخی دانشمندان باور دارند سفیدچاله‌ها می‌توانند ماده و نور را به‌صورت یکسان با گفتن فرایندی فیزیکی به‌صورت تابش هاوکینگ جذب کنند!
می‌دانیم مقداری گمراه‌کننده به نظر می‌رسد اما در نظر بگیرید که حرکت کلی سیاهچاله بلعیدن هر آن چیزی است که از افق اتفاقات آن عبور می‌کند. در کنار آن نیز برخی باور دارند ذرات در مرز سیاهچاله نیز تابش دارند. داستان سفیدچاله‌ها دقیقا برعکس است.
سفیدچاله‌ها همه مواد را به بیرون پرتاب می‌کنند و هیچ ماده‌ای اجازه ورود به داخل آن را ندارد. درحالی‌که ذرات در افق اتفاقات آن به‌جای آنکه مطابق قانون هاوکینگ تابش انجام بدهند، ماده و نور را در مرز جذب می‌کنند. این تداخلی با حرکت کلی سفیدچاله ندارد.
کشف‌نکردن سفیدچاله به گمان زیاد به سود ماست!
درحالی‌که نسبیت عام سفیدچاله‌ها را در معادلات خود توصیف می‌کند، تا این مدت هیچ‌کس نمی‌داند چطور امکان پذیر این اجرام در عالم شکل بگیرند. هنگامی که ستاره‌ای با جرمی چندین برابر جرم خورشید به انتهای زندگی‌اش می‌رسد و درون حجمی زیاد کوچک فروپاشی می‌کند، سیاهچاله شکل می‌گیرد. اما درمورد سفیدچاله‌ها تا این مدت هیچ سناریویی برای تولد آن وجود ندارد. اگر سفیدچاله عکس سیاهچاله است، بعد آیا باید این فرایند را معکوس کنیم تا سفیدچاله شکل بگیرد؟ عکس این چنین فرایندی در حقیقت محال است!
حتی اگر به‌نحوی که نمی‌دانیم سفیدچاله راه اندازی شود، به گمان زیادً بزرگ نیست و زمان بسیاری نیز عمر نمی‌کند؛ چون پرتاب مواد به بیرون توسط آن جهت تشکیل آشوب در کهکشان شده و اعتدال دینامیکی آن را برهم می‌زند.
ازاین‌رو برخی باور دارند نیافتن سفیدچاله را می‌توان به وجودنداشتن آن مرتبط دانست و این احتمالا به سود کیهان است؛ چون از برهم خوردن اعتدال آن جلوگیری می‌شود.
جمع‌بندی
سفیدچاله‌ها اجرام نظری می باشند که با حل معادلات میدان اینشتین می‌توان وجود آن‌ها را روی کاغذ اثبات کرد. این معادلات را اولین بار مردی به نام کارل شوارتزشیلد حل کرد. سفیدچاله‌ها را می‌توان دوقلوی نظری سیاه‌چاله‌ها دانست؛ یعنی سیاه‌چاله‌ها هرچیزی از افق اتفاقات آن‌ها عبور کند، به درون خودشان می‌کشند و می‌بلعند اما داستان درمورد سفیدچاله‌ها برعکس است. در حقیقت هیچ ماده‌ای نمی‌تواند از افق اتفاقات سفیدچاله عبور کند و به آن نزدیک‌تر شود. تا بحال سفیدچاله‌ای در عالم یافت نشده و هیچ شاهدی مبنی‌بر وجود آن نیز رصد نشده است.
سفیدچاله‌ها اجرامی نظری در کیهان می باشند که از حل معادلات میدان نظریه نسبیت عام اینشتین نتیجه گرفته خواهد شد. سفیدچاله عکس سیاهچاله است. درحالی‌که سیاهچاله افق رویدادی بدون برگشت است و هیچ‌چیز از آن نمی‌تواند خارج شود، افق اتفاقات سفیدچاله رفتاری عکس دارد و مرزی بدون پذیرفتن است؛ هیچ‌چیز نمی‌تواند به آن نزدیک شده و واردش شود.
جواب منفی است. تا بحال هیچ سفیدچاله‌ای در عالم مشاهده نشده است. متأسفانه بشر تا این مدت شواهد رصدی مبنی‌بر وجود آن‌ها به دست نیاورده است.
معادلات میدان اینشتین را اولین بار «کارل شوارتزشیلد» در ۱۹۱۶ حل کرد. شوارتزشیلد مردی می بود که ریاضیاتی را نوشت که سیاه‌چاله‌های عالم را اجرامی که در خود فروریخته‌‌اند، توصیف کرد.
دسته بندی مطالب