کرمچاله ها ، تونل های فضازمانی

مهدي اسحاقي

يك سال بعد از ارائه نظريه نسبيت عام توسط آلبرت اينشتين ،سال 1916م فلام متوجه شد كه ازحل شوارتزشيلد معادلات اينشتين ميتوا ن جواب كرمچاله اي بدست آورد . اين نوع كرمچاله ،«كرمچاله شوارتزشيلد » ناميده شد .

كرمچاله ها ساختارهاي فضازماني پل مانندي هستند كه دو ناحيه مجزا از يك فضا زمان يا دوفضا زمان مجزا را به يكديگر وصل مي كنند . كرمچاله ها باعث كوتاه شدن مسافت و زمان لازم براي رسيدن از يك نقطه به نقطه ديگر مي شوند .در دهه 1930م اينشتين و روزن با استفاده از غوطه وركردن متريك شوارتزشيلد در فضاي استوانه اي ، معادله غوطه وري يك كرمچاله گذر ناپذير وغير ايستا موسوم به « پل اينشتين - روزن » را بدست آوردند .

يكي از جنبه هاي جالب كرمچاله ها ، استفاده از آنها براي انجام سفر در فضازمان است . مي دانيم كه فاصله زمين تا نزديك ترين ستاره غير از خورشيد ، حدود 4سال نوري مي باشد . يعني نور با سرعت 300 هزار كيلومتر بر ثانيه حدود 4 سال طول مي كشد تا به اين ستاره برسد . حال ما با تكنولوژي امروزه ممكن است بيش از يك ميليون و سيصد هزار سال طول زمان نياز داشته باشيم تا به اين ستاره برويم كه براي انسان امر غير ممكني است . بنظر مي رسدكه با فرض وجود كرمچاله ، مي توان از يك طرف وارد آن شد و تقريبا بلافاصله پس از خروج از طرف ديگر ، در ناحيه اي دوردست از جهان سردرآورد . در اين طرح امكان سردرآوردن از جهاني ديگر نيز وجود دارد .

بعضي افراد به اشتباه سياهچاله ها را به عنوان ابزارهايي براي مسافرت هاي فضايي مي شناسند . اما بايد بدانيم كه سياهچاله ها داراي افق هستند و وقتي جسمي ، حتي نور ، وارد آنها شد ، علاوه بر نابودي ، امكان خروج برايش وجود ندارد . امم برخي از كرمچاله ها اين امكان را به ما مي دهند كه بدون صدمه ديدن از آنها عبور كنيم .

در اين مقاله ضمن آشنايي با اين ساختارها ، امكان عبور از آنها را نيز بررسي مي كنيم .

هندسه يك كرمچاله :

يك كرمچاله در صورت وجود ، خود بخشي از فضازمان چهار بعدي عالم مي باشد . همانطور كه مي دانيد اينشتين در سال 1905 م ثابت كرد كه جهان تنها از سه بعد فضايي تشكيل نشده و زمان صرفآ يك پارامتر در حال تغيير نيست . بلكه زمان خود نيز به عنوان بعد چهارم عالم به حساب مي آيد . در اين فضازمان چهار بعدي ، كرمچاله ها مي توانند سوراخي به جهاني ديگر يا ناحيه اي ديگر از همين جهان باشند . پس بايد در نظر داشته باشيم كه اين اجسام چهاربعدي هستند و ما تنها براي ساده سازي آنها را به صورت دو بعدي نشان مي دهيم .

به عنوان مثالي ساده ، يك صفحه كاغذ تخت را در نظر بگيريد كه از چهار طرف تا فواصل بسيار دور گسترده شده باشد . هر دو طرف صفحه كه آنها را « رو » و « زير » صفحه مي ناميم ، بطور مستقل يك فضاي دوبعدي راتشكيل مي دهند كه مي توانيم آن را يك جهان دوبعدي فرض كنيم . ساكنان اين جهانها خود موجودات دو بعدي هستند . واضح است كه اين دو جهان هيچ ارتباطي با هم ندارند و ساكنان آنها از وجود همديگر بي خبرند .اكنون تصور كنيد يك سوراخ دايره اي در اين صفحه ايجاد شود . به اين ترتيب دو جهان بطور پيوسته با هم ارتباط دارند . ما اين حفره تونل مانند را يك كرمچاله مي ناميم .

حال بيائيد به جاي يك سوراخ ، دو سوراخ درصفحه ايجاد كنيم . سپس لبه هاي اين دو سوراخ را بكشيم تا به صورت دو لوله درآيد وبا ادامه دادن اين كار دو لوله را به هم وصل كنيم. اين نيز يك كرمچاله است . با اين تفاوت كه بر خلاف حالت قبلي دو ناحيه از يك جهان را به هم وصل مي كند . در حالتي كه فضاي ما خميده باشد مسافرت از طريق اين كرمچاله بسيار سريع تر امكان پذير است . چون مسافت كوتاهتر است .

اگردر هر يك از دو ورق تخت موازي نيز يك سوراخ ايجادكنيم ، با كشيدن لبه هاي سوراخ و رساندن دو لوله ايجاد شده به هم مي توانيم يك كرمچاله ايجاد كنيم كه صفحه بالايي يكي از ورق ها را به صفحه پائيني ورق ديگر وصل كند . تا اينجا تا حدودي با هندسه كرمچاله آشنا شديم . در مقاله بعدي با ساختار يك كرمچاله آشنا خواهيم شد .