کرمچاله ها ، تونل های فضازمانی

یک سال بعد از ارائه نظریه نسبیت عام توسط آلبرت اینشتین  ،سال 1916م فلام متوجه شد که ازحل شوارتزشیلد معادلات اینشتین میتوا ن جواب کرمچاله ای بدست آورد . این نوع کرمچاله ،«کرمچاله شوارتزشیلد » نامیده شد .

      کرمچاله ها ساختارهای فضازمانی پل مانندی هستند که دو ناحیه مجزا از یک فضا زمان یا دوفضا زمان مجزا را به یکدیگر وصل می کنند .  کرمچاله ها باعث کوتاه شدن مسافت و زمان لازم برای رسیدن از یک نقطه به نقطه دیگر می شوند .در دهه 1930م اینشتین و روزن با استفاده از غوطه ورکردن متریک شوارتزشیلد در فضای استوانه ای ، معادله غوطه وری یک کرمچاله گذر ناپذیر وغیر ایستا موسوم به «  پل اینشتین - روزن » را بدست آوردند .

      یکی از جنبه های جالب کرمچاله ها ، استفاده از آنها برای انجام سفر در فضازمان است . می دانیم که فاصله زمین تا نزدیک ترین ستاره غیر از خورشید ، حدود 4سال نوری می باشد . یعنی نور با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه حدود 4 سال طول می کشد تا به این ستاره برسد . حال ما با تکنولوژی امروزه ممکن است بیش از یک میلیون و سیصد هزار سال طول زمان نیاز داشته باشیم تا به این ستاره برویم که برای انسان امر غیر ممکنی است . بنظر می رسدکه با فرض وجود کرمچاله ، می توان از یک طرف وارد آن شد و تقریبا بلافاصله پس از خروج از طرف دیگر ، در ناحیه ای دوردست از جهان سردرآورد . در این طرح امکان سردرآوردن از جهانی دیگر نیز وجود دارد . در شکل ضمیمه تصویر دو بعدی از یک کرمچاله را مشاهده می کنید .

      بعضی افراد به اشتباه سیاهچاله ها را به عنوان ابزارهایی برای مسافرت های فضایی می شناسند . اما باید بدانیم که سیاهچاله ها دارای افق هستند و وقتی جسمی ، حتی نور ، وارد آنها شد ، علاوه بر نابودی ، امکان خروج برایش وجود ندارد . امم برخی از کرمچاله ها این امکان را به ما می دهند که بدون صدمه دیدن از آنها عبور کنیم .

      در این مقاله ضمن آشنایی با این ساختارها ، امکان عبور از آنها را نیز بررسی می کنیم .

هندسه یک کرمچاله :

      یک کرمچاله در صورت وجود ، خود بخشی از فضازمان چهار بعدی عالم می باشد . همانطور که می دانید اینشتین در سال 1905 م ثابت کرد که جهان تنها از سه بعد فضایی تشکیل نشده و زمان صرفآ یک پارامتر در حال تغییر نیست . بلکه زمان خود نیز به عنوان بعد چهارم عالم به حساب می آید . در این فضازمان چهار بعدی ، کرمچاله ها می توانند  سوراخی به جهانی دیگر یا ناحیه ای دیگر از همین جهان باشند . پس باید در نظر داشته باشیم که این اجسام چهاربعدی هستند و ما تنها برای ساده سازی آنها را به صورت دو بعدی نشان می دهیم .

    به عنوان مثالی ساده ، یک صفحه کاغذ تخت را در نظر بگیرید که از چهار طرف تا فواصل بسیار دور گسترده شده باشد . هر دو طرف صفحه که آنها را « رو » و « زیر » صفحه می نامیم ، بطور مستقل یک فضای دوبعدی راتشکیل می دهند که می توانیم آن را یک جهان دوبعدی فرض کنیم . ساکنان این جهانها خود موجودات دو بعدی هستند . واضح است که این دو جهان هیچ ارتباطی با هم ندارند و ساکنان آنها از وجود همدیگر بی خبرند .اکنون تصور کنید یک سوراخ دایره ای در این صفحه ایجاد شود . به این ترتیب دو جهان بطور پیوسته با هم ارتباط دارند . ما این حفره تونل مانند را یک کرمچاله می نامیم .

     حال بیائید به جای یک سوراخ ، دو سوراخ درصفحه ایجاد کنیم . سپس لبه های این دو سوراخ را بکشیم تا به صورت دو لوله درآید وبا ادامه دادن این کار دو لوله را به هم وصل کنیم. این نیز یک کرمچاله است . با این تفاوت که بر خلاف حالت قبلی دو ناحیه از یک جهان را به هم وصل می کند . در حالتی که فضای ما خمیده باشد مسافرت از طریق این کرمچاله بسیار سریع تر امکان پذیر است . چون مسافت کوتاهتر است .

      اگردر هر یک از دو ورق تخت موازی نیز یک سوراخ ایجادکنیم ، با کشیدن لبه های سوراخ و رساندن دو لوله ایجاد شده به هم می توانیم یک کرمچاله ایجاد کنیم که صفحه بالایی یکی از ورق ها را به صفحه پائینی ورق دیگر وصل کند . تا اینجا تا حدودی با هندسه کرمچاله آشنا شدیم . در مقاله بعدی با ساختار یک کرمچاله آشنا خواهیم شد .