کرم‌چاله‌ها: کلیدهای سفر در فضا-زمان و رسیدن به سفرهای بین ستاره‌ای
ایده سفر فضایی از طریق کرم‌چاله‌ها (Wormholes) بسیار جذاب به نظر می‌رسد. چه کسی دوست ندارد سوار بر سفینه‌ای شود، نزدیک‌ترین کرم‌چاله را پیدا کند و در عرض چند لحظه به نقاط دوردست فضا سفر کند؟ این فناوری، سفر فضایی را به طرز باورنکردنی آسان می‌کند! این ایده، در فیلم‌ها و کتاب‌های علمی-تخیلی به وفور دیده می‌شود. این "تونل‌های فضایی-زمانی" به شخصیت‌ها اجازه می‌دهند تا در یک چشم به هم زدن در فضا و زمان حرکت کنند، بدون اینکه نگران قوانین فیزیک باشند.
آیا کرم‌چاله‌ها واقعاً وجود دارند یا صرفاً ابزاری ادبی برای پیشبرد داستان‌های علمی-تخیلی هستند؟ اگر وجود داشته باشند، توضیح علمی آن‌ها چیست؟ شاید پاسخ، ترکیبی از هر دو باشد. کرم‌چاله‌ها، نتیجه مستقیم نظریه نسبیت عام هستند که در اوایل قرن بیستم توسط آلبرت اینشتین ارائه شد. با این حال، این بدان معنا نیست که آن‌ها حتماً وجود دارند یا اینکه انسان‌ها می‌توانند با سفینه‌های فضایی از آن‌ها عبور کنند. برای درک اینکه چرا کرم‌چاله‌ها به عنوان یک ایده برای سفر فضایی مطرح می‌شوند، لازم است کمی با علمی که ممکن است آن‌ها را توضیح دهد، آشنا شویم.
کرم‌چاله چیست؟
به زبان ساده، کرم‌چاله راهی برای عبور از فضازمان است که دو نقطه دوردست در فضا را به هم متصل می‌کند. فیلم‌هایی مانند "بین ستاره‌ای" (Interstellar) نمونه‌ای از کاربرد کرم‌چاله‌ها به عنوان دروازه‌هایی برای سفر به نقاط دوردست کهکشان هستند. با این حال، تاکنون هیچ مدرک مشاهده‌ای مبنی بر وجود کرم‌چاله‌ها وجود ندارد، اما هیچ مدرکی هم وجود ندارد که ثابت کند در جایی وجود ندارند. مشکل اصلی، یافتن آن‌ها و درک چگونگی کارکردشان است.
یک فرضیه برای وجود کرم‌چاله‌های پایدار، این است که آن‌ها توسط نوعی ماده عجیب و غریب (Exotic matter) ایجاد و پشتیبانی می‌شوند. اما ماده عجیب و غریب چیست؟ چه ویژگی خاصی دارد که می‌تواند کرم‌چاله ایجاد کند؟ از نظر تئوری، این "ماده کرم‌چاله‌ای" باید دارای جرم "منفی" باشد. یعنی ماده‌ای که به جای جرم مثبت، دارای مقدار منفی است. این نوع ماده تاکنون توسط دانشمندان مشاهده نشده است.
حتی اگر ماده عجیب و غریب وجود داشته باشد و کرم‌چاله‌ها به طور خود به خود ایجاد شوند، باز هم یک مشکل دیگر وجود دارد: هیچ چیز از آن‌ها پشتیبانی نمی‌کند، بنابراین به سرعت روی خودشان فرو می‌ریزند. این اتفاق، برای سفینه‌ای که در آن لحظه از آن عبور می‌کند، اصلاً خوشایند نخواهد بود. در نتیجه، پایداری کرم چاله و استفاده از آن برای سفر فضایی ، همچنان چالش بزرگی محسوب می‌شود.
سیاه‌چاله‌ها و کرم‌چاله‌ها
اگر کرم‌چاله‌های خودبه‌خودی کارآمد نیستند، آیا راه دیگری برای ایجاد آن‌ها وجود دارد؟ از نظر تئوری، پاسخ مثبت است و باید از سیاه‌چاله‌ها تشکر کنیم. آن‌ها در پدیده‌ای به نام پل اینشتین-روزن (Einstein-Rosen bridge) نقش دارند. این پدیده، اساساً یک کرم‌چاله است که به دلیل انحنای شدید فضازمان توسط اثرات یک سیاه‌چاله ایجاد می‌شود. به طور خاص، باید یک سیاه‌چاله شوارتزشیلد (Schwarzschild black hole) باشد: سیاه‌چاله‌ای که جرم ثابتی دارد، نمی‌چرخد و بار الکتریکی ندارد.
این فرآیند چگونه کار می‌کند؟ اساساً با سقوط نور به داخل سیاه‌چاله، نور از طریق یک کرم‌چاله عبور کرده و از طرف دیگر، از طریق جسمی به نام سفیدچاله (White hole) خارج می‌شود. سفیدچاله شبیه به سیاه‌چاله است، اما به جای جذب مواد، آن‌ها را دفع می‌کند. نور با سرعت نور از "دروازه خروجی" سفیدچاله شتاب می‌گیرد و آن را به یک جسم درخشان تبدیل می‌کند؛ به همین دلیل به آن "سفیدچاله" می‌گویند.
البته، واقعیت اینجاست که تلاش برای عبور از این کرم‌چاله از همان ابتدا غیرعملی است. زیرا عبور از آن مستلزم سقوط به داخل یک سیاه‌چاله است که تجربه‌ای بسیار مرگبار است. هر چیزی که از افق رویداد (Event horizon) عبور کند، کشیده و له می‌شود، از جمله موجودات زنده. به عبارت ساده، هیچ راهی برای زنده ماندن از چنین سفری وجود ندارد. پس اگرچه سیاه چاله می‌تواند باعث ایجاد کرم چاله شود، اما استفاده از آن برای سفر فضایی غیرممکن است.
تکینگی کر (Kerr Singularity) و کرم‌چاله‌های قابل عبور
یک موقعیت دیگر نیز وجود دارد که در آن یک کرم‌چاله ممکن است پدید آید: از طریق چیزی به نام سیاه‌چاله کر (Kerr black hole). یک سیاه‌چاله کر، ظاهری کاملاً متفاوت از یک "تکینگی نقطه‌ای" معمولی دارد که ستاره‌شناسان معتقدند سیاه‌چاله‌ها را تشکیل می‌دهند. سیاه‌چاله کر، خود را به صورت حلقه‌ای مرتب می‌کند و به طور موثری نیروی گرانشی عظیم را با لختی دورانی تکینگی متعادل می‌کند.
از آنجایی که وسط این سیاه‌چاله "خالی" است، این احتمال وجود دارد که بتوان از آن نقطه عبور کرد. انحنای فضازمان در وسط حلقه می‌تواند به عنوان یک کرم‌چاله عمل کند و به مسافران اجازه دهد تا به نقطه دیگری در فضا، شاید در دورترین نقطه جهان یا حتی در یک جهان دیگر، سفر کنند. تکینگی‌های کر، نسبت به سایر کرم‌چاله‌های پیشنهادی، یک مزیت مشخص دارند: آن‌ها برای حفظ پایداری خود، نیازی به وجود و استفاده از "جرم منفی" عجیب و غریب ندارند. با این حال، آن‌ها هنوز مشاهده نشده‌اند و فقط به صورت تئوری مطرح هستند. بنابراین استفاده از سیاه چاله کر برای ایجاد کرم چاله قابل عبور فعلا در حد تئوری است و نیاز به تحقیقات بیشتری دارد تا امکان سفر فضایی از این طریق بررسی شود.
آیا روزی می‌توانیم از کرم‌چاله‌ها استفاده کنیم؟
با صرف نظر از جنبه‌های فنی مکانیک کرم‌چاله‌ها، حقایق فیزیکی سخت و غیرقابل انکاری نیز در مورد این اجرام وجود دارد. حتی اگر کرم‌چاله‌ها واقعاً وجود داشته باشند، دشوار است بگوییم که آیا انسان‌ها می‌توانند یاد بگیرند که آن‌ها را دستکاری کنند یا خیر. به علاوه، بشریت هنوز حتی سفینه‌های فضایی (Starships) ندارد، بنابراین تلاش برای یافتن راه‌های استفاده از کرم‌چاله‌ها برای سفر، واقعاً "کاه را پیش از خرمن نهادن" است.
همچنین، سؤال واضحی در مورد ایمنی وجود دارد. در حال حاضر، هیچ‌کس دقیقاً نمی‌داند که باید در داخل یک کرم‌چاله چه انتظاری داشته باشد. همچنین نمی‌دانیم که یک کرم‌چاله دقیقاً می‌تواند یک سفینه را به کجا بفرستد. ممکن است در کهکشان خودمان باشد، یا شاید در نقطه‌ای بسیار دور در جهان. یک نکته دیگر هم برای فکر کردن وجود دارد: اگر یک کرم‌چاله یک سفینه را از کهکشان ما به کهکشان دیگری در فاصله میلیاردها سال نوری ببرد، سؤال اساسی‌تری در مورد زمان مطرح می‌شود. آیا کرم‌چاله به طور آنی انتقال را انجام می‌دهد؟ اگر چنین است، چه زمانی به ساحل دوردست می‌رسیم؟ آیا این سفر، انبساط فضازمان را نادیده می‌گیرد؟
بنابراین، در حالی که ممکن است قطعاً وجود کرم‌چاله‌ها و عملکرد آن‌ها به عنوان دروازه‌هایی در سراسر جهان امکان‌پذیر باشد، بسیار بعید است که انسان‌ها بتوانند راهی برای استفاده از آن‌ها پیدا کنند. قوانین فیزیک، آن‌طور که باید، کار نمی‌کنند. حداقل فعلاً. در نتیجه، استفاده از کرم چاله برای سفر فضایی با موانع جدی روبرو است و نیازمند پیشرفت‌های چشمگیر در علم فیزیک و فناوری‌های فضایی است.
- نجوم
- علم
