سفیدچاله

سفیدچاله منطقه‌ای فرضی در فضا است که ویژگی‌هایش آن را در نقطه مقابل سیاهچاله قرار می‌دهد. سیاهچاله‌ها اجازه خروج هیچ چیزی را از سطح خود به خارج نمی‌دهد؛ اما برعکس، سفیدچاله‌ها همواره در حال فوران ماده و انرژی هستند و هیچ چیز امکان ورود به آنها را ندارد.

وجود سفیدچاله‌ راه‌حلی ممکن از نظر قانون نسبیت عام است. این قانون اشاره می‌کند که مادامی که یک سیاه‌چاله در نقطه‌ای از جهان وجود دارد، یک سفیدچاله نیز همواره باید در همان حوالی حضور داشته باشد. سفیدچاله ها از نظر زمانی برعکس سیاهچاله ها هستند.


بیشتر بخوانید:  سیاهچاله چیست؟ تعاریف، نظریات و حقایقی درباره Black hole


انتظار می‌رود آنها دارای گرانش باشند، بنابراین اجرام را جذب می‌کنند، این امکان وجود دارد که هر چیزی در وضعیت برخورد با سفیدچاله قرار بگیرد، اما درنهایت هرگز به آن برخورد نمی‌کند.

سفیدچاله چیست

در تعریف سفیدچاله آمده است که یک منطقه فرضی در فضا-زمان است که امکان ورود چیزی به آن وجود ندارد، اما ماده و نور می‌توانند از آن خارج شوند. از لحاظ تئوری، اگر شما بتوانید با یک فضاپیما به یک سفیدچاله نزدیک شوید، توسط  حجم عظیمی از انرژی خارج شده از آن احاطه خواهید شد و به احتمال قوی فضاپیما شما نابود خواهد شد.

حتی اگر فضاپیما شما بتواند در برابر امواج گاما ایستادگی کند، نور به تنهایی منجر به کاهش سرعت شما می‌شود. درست مانند حالتی که مقاومت هوا می‌تواند یک وسیله نقلیه را روی زمین متوقف کند.

حتی اگر فضاپیما طوری ساخته شده باشد که در مقابل انتشار انرژی تاثیر نپذیرد، صفحه فضا-زمان در اطراف سفیدچاله به طرز عجیبی انحنا دارد به طوری که نزدیک شدن به آن مانند بالارفتن از یک سربالایی ای است که هر لحظه شیب آن بیشتر می شود.

در این حالت شتاب حرکتی شما رفته رفته بیشتر و حرکت شما کمتر و کمتر می‌شود. به طور کلی در سراسر کائنات انرژی کافی برای ورود به سفیدچاله‌ها وجود ندارد.

سفیدچاله
یک سفیدچاله جایی فرضی در کائنات است که مقدار و چگالی ماده و انرژی در‌ آن بسیار زیاد است. گفته می‌شود سرعت فرار ماده و انرژی در سفیدچاله‌ها باید بسیار بیشتر از سرعت نور باشد. تاکنون هیچ سفیدچاله به صورت مستقیم و یا غیرمستقیم مورد مشاهده قرار نگرفته و وجود آنها تنها به طریق روابط پیچیده ریاضی توضیح داده می‌شود. اما فیزیکدانان بسیاری نیز هستند که در وجود سفیدچاله‌ ها به یقین رسیده‌اند. این فیزیکدانان که عموما در شاخه فیزیک کوانتوم حلقوی مطالعات خود را دنبال می‌کنند، با استفاده از مباحث تئوری به تبیین سفیدچاله‌ها می‌پردازند. بر این اساس، تکینگی یک سیاهچاله می‌تواند تا مینیمم حالت خود به سمت پایین فشرده شود و به صورت یک سفیدچاله در مکان اولیه ظاهر شود.

البته که وجود ساختار سفیدچاله نسبتا نامانوس است. این پرسش مطرح است که چگونه این مقدار انرژی از جایی نامعلوم غیر از فضا-زمان در سفیدچاله متمرکز شده است؟ به همین دلیل است که وجود آنها بسیار نامحتمل است. اگرچه تئوری‌هایی نیز وجود دارند که در آنها وجود سفیدچاله‌ها ممکن است و تعریف می‌شوند اما خب انگار در نظریه نسبیت عام بهترین توضیح‌ دهنده آن است.

آنطور که گفته می‌شود این اجرام نقطه مقابل سیاه‌چاله‌ها هستند، یعنی آنها در نتیجه پدیده‌ای به نام تکینگی گرانشی یا تکینگی فضا زمان بوجود می‌آیند. تکینگی یک ویژگی نقطه‌ای برای فضازمان است، جایی که میدان گرانشی به بی‌نهایت می‌رسد.

هرگاه در یک تعریف فیزیکی یا به طور کلی در فیزیکی از بی‌نهایت استفاده شده باشد، نشان‌دهنده فقدان قطعاتی از یک پازل است. بنابراین جای شگفتی نیست که فیزیک‌ کوانتوم یا نسبیت در توضیح جزئیات دقیق تکینگی دچار مشکل هستند.

نامزد‌های احتمالی عنوان سفیدچاله

پدید‌ه‌های زیادی به عنوان سفیدچاله پیشنهاد شده‌اند. عمده‌ی آنها به این دلیل انتخاب شده‌اند که پدیده‌های مرموزی هستند و بسیاری از جزئیات آنها قابل توضیح نیست. انفجارهای اشعه گاما، تپ‌اخترهایی به قابلیت چرخش سریع و نیز سیاهچاله‌هایی که به پایان حیات خود رسیده‌اند از جمله‌ی این موارد هستند.

حتی انفجار بیگ‌بنگ نیز به عنوان یک سفیدچاله مطرح شده است. اما نه تنها تاکنون هیچ سفیدچاله‌ای به طور مستقیم مشاهده نشده، بلکه وجود آنها به صورت تئوریک نیز با اشکالاتی همراه است. اینطور به نظر می‌رسد که سفیدچاله‌ها به عنوان یک جور نشانه استفاده می‌شوند تا آن زمانی که مشاهدات مستقیم یا تئوری‌هایی بهتر آنها را همراهی کنند.

انفجار بزرگ (بیگ‌بنگ) به عنوان یک سفیدچاله مثال واضحی از این روال است. تا زمانی که ما به طور قطع در مورد اندازه کائنات مطمئن نبودیم، گمانه‌زنی‌ها مبنی بر این بود که کائنات از چاله‌ای سفید بوجود آمده است که برای ما قابل مشاهده نیست. ما اکنون می‌دانیم که به احتمال قوی کائنات بی‌نهایت است. این موضوع تعریف سفیدچاله به عنوان پیش‌ساز کائنات را به طور قطع رد می‌کند.

محدودیت‌های تئوری

یک سفیدچاله نوعی خاص از تکینگی است؛ یک تکینگی برهنه. تکینگی‌ها همانند سیاهچاله‌ها به این دلیل که سرعت فرار آنها بیشتر از سرعت نور است، تاکنون به طور مستقیم مشاهده نشده‌اند (سرعتی که شما برای فرار از گرانش آنها نیاز دارید)؛بنابراین هیچ چیز امکان فرار از آنها را ندارد.

این تکینگی توسط افق رویداد محافظت می‌شود؛ سطحی که ما را از سیاهچاله جدا می‌کند. از لحاظ ریاضی، زمانی که ما تکینگی داریم، فضا-زمان شکسته است. برای جلوگیری از این مسئله، افق رویداد‌ها بوجود آمده‌اند.

یک تکینگی برهنه هیچگونه افق رویدادی ندارد. بر اساس اصول پایه‌ای نسبیت عام، کائنات اجازه وجود تکینگی‌های برهنه را ندارد. این ایده را فرضیه سانسور کیهانی (فرصیه مراقبت کیهانی) می‌نامند.

شبیه‌سازی‌های عددی و کانتوم گرانشی، وجود تکینگی‌های برهنه را محتمل می‌دانند. فرضیه سانسور کیهانی (Cosmic censorship hypothesis) مشتمل بر دو فرض قوی و ضعیف ریاضیاتی است که در مورد تکینگی و بر اساس نسبیت‌ عام انیشتین هستند.


بیشتر بخوانید:‌ نظریه نسبیت‌ عام اینشتین؛ داستان یک پیشگویی علمی


در توصیف ویژگی‌های یک سیاهچاله با رویکرد مکانیک کوانتوم، پدیده‌ای نادر رخ می‌دهد که شامل گرانش نمی‌شود. اگر شما از هر دو طرف در یک زمان به یک سیاهچاله نگاه کنید،‌ رفتار یکسانی خواهد داشت و از دو سو سیاهچاله خواهد بود. با این وجود که این مسئله موضوع مهمی است؛ اما مهمترین تضاد میان نظریه‌های کوانتوم و نسبیت نیست.

مهمترین محدودیت سفیدچاله موضوع آنتروپی است. آنتروپی به صورت کمیت سنجش نظم یک مجموعه تعریف می‌شود. بر اساس قوانین ترمودینامیک، آنتروپی خالص کائنات همواره در حال افزایش است.

آنتروپی می‌تواند به صورت محدود و منطقه‌ای کاهش یابد؛ به عنوان مثال یک فریزر با تبدیل آب به یخ، آنتروپی آن را کاهش می‌دهد؛ اما با در نظر داشتن گرمای زیادی که فریزر برای انجام این فرآیند تولید می‌کند، نتیجه می‌‌گیریم که آنتروپی مجموع (خالص) در حال افزایش است.

محدودیت‌های وجودی سفیدچاله‌ها

اکنون باید توجه داشت که سفیدچاله‌ها آنتروپی را کاهش می‌دهند و این ویژگی یکی از شواهد مهم در رد وجود آنهاست. در کائنات ما از قوانین ترمودینامیک تبعیت می‌کنیم و تاکنون نیز هیچ مورد نقضی در این خصوص تایید نشده است. اگر چه همواره ماشین‌های حرکتی دائمی و وقایع نامعمول با ادعای نقض این قوانین ظهور می‌کنند.

اگر در ناحیه‌ای از صفحه چهار بعدی فضا زمان انحنا چنان زیاد باشد که یک سیاهچاله باردار بواسطه افق رویداد خود به یک سفیدچاله متصل شود، ساختاری به نام کرمچاله پدید می‌آید. بواسطه ساختار کرمچاله‌ها امکان انتقال ماده و داده‌ها در دو نقطه کیهان وجود دارد، اما این موضوع با محدودیت‌هایی نیز مواجه است.


بیشتر بخوانید: کرم چاله چیست؟ توضیحی بر نظریه نسبیت عام انیشتین


از نظر تئوری عبور از کرمچاله‌ها فرآیند سفر در زمان را ممکن می‌کنند. اما پارادوکس‌های زمانی زیادی در مبحث سفر در زمان وجود دارد که مهم‌ترین آنها پاردوکس “مرگ پدربزرگ” است. به علاوه اینکه مطلعات نشان‌ داده‌اند کرمچاله‌ها ساختارهایی بسیار ناپایدار و کوچک هستند. بنابراین باید فکر گذر از آنها و سفر به دوران کودکی‌تان را از سر خارج کنید.

شاید سفر در زمان از نظر تئوری ممکن باشد، اما صرفا یک سری فرمول‌های ریاضی و تفکرات خلاق سفر در زمان را ممکن نمی‌کند. در مطلب زیر هرآنچه در مورد سفر در زمان باید دانست را دنبال کنید.


بیشتر بخوانید:  سفر در زمان ؛ نظریات، پارادوکس‌های زمانی و احتمالات آن


آینده سفیدچاله ها

سفیدچاله‌ها با القای حس تعادل و بالانس در جهان، بسیاری از مردم را به خود جذب کرده‌اند. مطالعه آنها همواره باید ادامه داشته باشد. درواقع، چندین ویژگی نسبیت عام به عنوان مثال سیاهچاله‌ها به عنوان نخستین کنجکاوی‌های نظری در نظر گرفته شده‌اند.

شواهد قابل اتکایی مبنی بر وجود سفیدچاله‌ها وجود ندارد، اما شاید در کیهان گسترده و پیچیده ما جایی برای آنها هم وجود داشته باشد.

.

منبع : IFLScience

جستجو براساس حروف الفبا