من الممكن عبور الثقوب الدودية في ظل ظروف جاذبية معينة

بالعربي/ إذا كنت تريد العودة من رحلة عبر ثقب دودي ، فستحتاج إلى بعض الجاذبية الغريبة.

هل أنت مهتم بالتجول عبر ثقب دودي ، رمز الغش النهائي عبر المكان والزمان؟ ربما ترغب في الانتقال من نظام النجوم إلى نظام النجوم عبر الكون دون كسر عرق؟ لكن أولاً ، من الأفضل أن تتأكد من أن الثقب الدودي يمكن اجتيازه.

قال جواو روزا ، الفيزيائي بجامعة تارتو في إستونيا ، لـ Live Science: “أي مسافر يحاول عبور ثقب دودي لا يرضي ذلك سيتم سحقه من الداخل مع انهيار النفق”.

روزا تحاول عمليا “بناء” ثقب دودي مستقر ، يمكن عبوره ، يمكن عبوره بأمان دون أن ينهار الممر النظري أو يحاصر راكبه. وقد وجد مؤخرًا أن هذا ممكن بالفعل ، ولكن فقط إذا قمنا بتعديل فهمنا للجاذبية . 

مشكلة العبور

من السهل بشكل مخادع بناء الثقوب الدودية – على الورق. تبدأ بنظرية الجاذبية. في نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، تحدد الجاذبية العلاقة بين المادة والطاقة ، والمكان والزمان. الحيلة لبناء ثقب دودي هي العثور على تكوين للمادة والطاقة يسمح لك بتكوين نفق – يسمى عادة “الحلق” في أبحاث الثقوب الدودية – يربط بين نقطتين بعيدتين في الفضاء.

من حيث المبدأ ، يمكن أن يكون هذا الحلق طويلًا أو قصيرًا كما تريد ، ولكن تحدث الثقوب الدودية الأكثر إثارة عندما يكون الحلق أقصر بكثير من المسافة العادية بين نقطتين ، مما يجعل الثقب الدودي اختصارًا مناسبًا. أوه ، يمكن أن تعمل الثقوب الدودية أيضًا كآلات زمنية ، وترسلك إلى المستقبل أو الماضي ، اعتمادًا على كيفية بنائها.

استحوذت فكرة مثل هذا الاختصار غريب الأطوار على خيال العلماء وكتاب الخيال العلمي لعقود. 

“إمكانية زيارة النجوم الأخرى (أو حتى المجرات الأخرى) ، وإمكانية العثور على حضارات فضائية ، وإمكانية إعادة زيارة الماضي أو عدم الاضطرار إلى انتظار المستقبل ، كانت جزءًا من خيال الإنسان وخياله لفترة طويلة ، وكذلك الثقوب الدودية توفر حلاً بسيطًا وموحدًا (نسبيًا) لكل من هاتين المشكلتين ، “قالت روزا لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني.

لكن الثقوب الدودية التي شُيدت بناءً على المعايير التي وضعتها النسبية العامة تعاني من مشكلة كبيرة: لا يمكن عبورها في الواقع. مخبأة مداخل الثقوب الدودية النسبية العامة وراء آفاق الحدث ، وهي حواجز أحادية الاتجاه في الفضاء. هذا يعني أنه إذا كنت ستدخل الثقب الدودي ، فلن تتمكن من المغادرة أبدًا ، مما قد يؤدي إلى إبطال الهدف.

المشكلة الأخرى هي أنهم غير مستقرين بشكل يبعث على السخرية. في اللحظة التي يدخل فيها فوتون واحد ، أو جسيم خفيف ، إلى الحلق ، ينهار الثقب الدودي بأكمله بشكل كارثي قبل أن تتمكن حزمة الضوء تلك من الهروب.

المشكله. 

جاذبية جديدة

من أجل حل هذه المشكلات في النسبية العامة وتثبيت الثقب الدودي ، يجب على المسافر الكوني أن يصنع الثقب الدودي من مكون غريب بشكل لا يصدق ، وهو شكل من أشكال المادة التي لها طاقة سلبية أو كتلة سالبة. الكتلة السالبة (المعروفة أيضًا باسم المادة الغريبة) هي بالضبط ما تبدو عليه: إذا كان وزن شيء ما سالب 10 أرطال ، فسيكون له كتلة سالبة. لم يلاحظ العلماء كتلة سالبة في أي مكان في الكون. يمكن تحقيق الطاقة السالبة بشكل أكبر ، وهي مجرد حالة تكون فيها الطاقة في موقع معين سلبية بالنسبة لمحيطها ، ولكن لا يمكن تحقيق ذلك إلا على المقاييس الكمومية الميكروسكوبية.

“ما يحدث هو أن هذه التأثيرات الجاذبية اللازمة لضمان اجتياز الثقب الدودي تحدث بشكل طبيعي إذا عدل المرء الجاذبية.”جواو روزا

وأوضحت روزا أن “وجود هذا الأمر ضروري لأنه يمنع ثقب الحلق من الانهيار على المسافر ، ولكنه أيضًا يمثل مشكلة”. “إنها تقدم متوسط ​​كثافة طاقة سالبة ، وهي خاصية نادرة للغاية للمادة في الكون لا يتم ملاحظتها إلا في مواقف محددة جدًا على المستوى الكمي.”

نظرًا لأن هذه المادة نادرة جدًا ، فإن بناء ثقب دودي كامل من المادة الغريبة قد يبدو مستحيلًا في كوننا.

لكن كل هذا الحديث عن الثقوب الدودية يستند إلى النسبية العامة. وعلى الرغم من أن نظرية الجاذبية هذه قد نجت من كل اختبار رصدي وتجريبي تم إجراؤه عليها خلال القرن الماضي ، فإننا نعلم أن النسبية العامة ليست الكلمة الأخيرة في الجاذبية. النسبية غير قادرة على وصف مراكز الثقوب السوداء ، واللحظات الأولى للكون ، والصلة بينها وبين فيزياء الكم.

لذلك ربما تسمح نظرية الجاذبية الجديدة المحسنة بوجود ثقوب دودية.

القيام بالرحلة

هذا بالضبط ما حققته روزا في ورقة بحثية جديدة نُشرت على الإنترنت في 29 يوليو / تموز في مجلة ما قبل الطباعة arXiv ، مما يعني أن الدراسة لم تتم مراجعتها بعد من قبل أقرانها في هذا المجال.

استخدمت روزا شكلاً معدلاً من الجاذبية يسمى جاذبية الهجين المتري-بالاتيني المعمم. نظرية الجاذبية هذه مبنية على النسبية العامة ، ولكنها تسمح بمزيد من المرونة في العلاقات بين المادة والطاقة ، والمكان والزمان.

وجد بحث سابق أن الثقوب الدودية التي يمكن عبورها قد تكون ممكنة في نظرية الجاذبية المعدلة هذه ، لكنها لا تزال تتطلب طاقة سالبة خارج الحلق الدودي. وجدت روزا أنه من خلال تغطية مداخل الثقوب الدودية بقذائف مزدوجة رقيقة من مادة عادية ، يصبح الثقب الدودي قابلاً للعبور دون أي طاقة سالبة. 

وأوضحت روزا: “ما يحدث هو أن تأثيرات الجاذبية اللازمة لضمان اجتياز الثقب الدودي تحدث بشكل طبيعي إذا عدل المرء الجاذبية ، ولم تعد هناك حاجة للمادة الغريبة [المادة ذات الكتلة السالبة] لخدمة هذا الغرض”.

ماذا بعد؟ روزا تريد اختبار هذه النظرية الخاصة للجاذبية المعدلة. “هذه مجرد خطوة صغيرة جدًا نحو الهدف النهائي: يجب على المرء الآن استخدام البيانات والملاحظات التجريبية (مثل موجات الجاذبية ومسارات النجوم بالقرب من مركز درب التبانة ) لاختبار و (نأمل) تأكيد صحة هذه النظريات ، كتبت روزا.

في حين أوضحت النسبية العامة حتى الآن جميع قياسات الجاذبية (بما في ذلك موجات الجاذبية والمناطق المجاورة للثقوب السوداء) ، فإن القصة لم تنته بعد. قد تجد الملاحظات المستقبلية صدعًا في تلك النظرية الموقرة ، وإذا كانت الجاذبية الهجينة المتري-بالاتيني المعممة تفسر الملاحظات الكونية بشكل أفضل ، فقد تكون الثقوب الدودية المصممة للسفر ممكنة.

لكن الأسئلة لن تنتهي عند هذا الحد. يمكن أن تعمل الثقوب الدودية أيضًا كآلات زمنية ، لذا فإن حل الثقب الدودي القابل للتطبيق يعني أن السفر عبر الزمن إلى الماضي ممكن ؛ هذا ، بالطبع ، يثير كل أنواع المشاكل الصعبة (مثل ما يسمى “مفارقة الجد” والأسئلة حول السببية). إن العلم على وجه اليقين بأن الثقوب الدودية التي يمكن اجتيازها لن تجعل أحلام الخيال العلمي تتحقق فحسب ، بل ستقلب تمامًا فهمنا للفيزياء.

لمصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com