هل سنكتشف الثقوب الدودية الكونية كما تنبأ عبقور؟

يسافر أيقونة البوب ​​Otaku Doraemon عبر الزمن دون أن يبذل أي جهد من القرن الثاني والعشرين حتى يومنا هذا لرعاية Nobita. آلة الزمن الخاصة بك، الباب السحريالثقوب الدودية الكونية في الكون تفسح المجال للاختصارات.

لم يكن دورايمون هو الوحيد الذي رأى الوصول. روي بهاتي، المتهم بليد عداءعبر بوابة تانهاوسرالذي يفصل العالم عن الخير والشر. ويمكننا أن نسرد الأمثلة إلى ما لا نهاية.

يستحضر الخيال العلمي ذو الخلفية العلمية هياكل زمكانية مجنونة تسمى الثقوب الدودية في رؤوسنا. لكن هل هم مجانين حقًا؟

بدعة اتصالألهم كارل ساجان تطورات كبيرة في فيزياء الجاذبية. الفكرة هي أن هذا الأمر ليس بعيد المنال من الناحية العلمية، نظرًا لأن الثقوب الدودية تتناسب تمامًا مع نظرية النسبية لأينشتاين. من ذلك الطريق كيب ثورن، عالم فيزياء نظرية أمريكي، حائز على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2017 وهذا فيلم دماغ العالم واقع بين النجوموأقنع أحد طلابه تشارلز دبليو. ميزنر، لإجراء العمليات الحسابية التي من المتوقع أن تكون بسيطة نسبيًا. لقد وجدوا على الورق بعض الأمثلة الرائعة للثقوب الدودية.

الاختصارات في الكون

هل ستسافر إلى كين مايور, ال مجرة قريبة؟ إن معرفة أن الأمر سيستغرق أكثر من 25000 عام للوصول إلى هناك لا يبدو فكرة جيدة. إلا إذا سلكنا طريقًا مختصرًا للثقب الدودي!

هل سنجد يومًا واحدة من هذه النوادر؟ هل سنجد ثقبًا دوديًا في المستقبل؟

بعد كل شيء، كنا نفكر في الثقوب السوداء منذ وقت ليس ببعيد. و تم اكتشاف المئات من الثقوب السوداء وحتى تصويرها.

الثقب الدودي هو، في الأساس، نتيجة لضم مسارين معًا عند نهايتهما الضيقة بنوع من “الغراء غير القابل للكسر”. يتم فتح حناجر كلا المسارين بواسطة نسخة ما من الجسم غير العادي. هذه المادة، على وجه التحديد، ستكون الغراء.

وكما هو الحال مع إشارات DGT، فإن النسبية العامة ليست كل شيء

تعتبر نظرية النسبية العامة لأينشتاين نظرية قوية جدًا، لكنها ليست كلية القدرة. أعني أنه لا يفسر كل شيء بشكل كامل. ويحدث الشيء نفسه مع النظريات المقترحة لتعميمها. بشكل عام، فهي تخبرنا فقط عن هندسة الثقب الدودي، ولا شيء آخر.

بطريقة ما، يمكننا القول أن النسبية العامة تشبه رمز الطريق السريع. دعونا نتخيل أننا صادفنا تلك العلامة الرمزية أثناء سفرنا على الطريق السريع بين الجبال. هناك طريقتان لمعرفة أين سنصل عندما نعبره. ومن الواضح أن الأول هو التغلب عليه. ثانياً، معرفة ما إذا كان هناك طريق بديل على الطريق الوطني الطويل والممل المؤدي إلى الميناء. النسبية العامة تحذر فقط من وجود النفق. لكنها لا تبلغنا مقدما.

هل يمكن أن يؤدي النفق إلى نقطة أخرى في عالمنا؟ أم على العكس من ذلك، هل سنظهر على حين غرة في عالم آخر متصل بكوننا؟

سبب عدم اليقين بشأن وجهة رحلتنا هو أن النسبية العامة لا تتحدث عن طوبولوجيا الكون. إن معرفة أن لدينا نفقًا هو مجال الهندسة، حيث يتم التعامل مع نظرية أينشتاين بشكل جيد. ومن ناحية أخرى، يجب أن نلجأ إلى الطوبولوجيا لنعرف إلى أين يأخذنا الثقب.

وهذا يعني، لدراسة الثقوب الدودية، أنك بحاجة إلى إضافة القليل من صلصة الرياضيات الإضافية إلى النظرية النسبية.

ما مدى احتمال وجود الثقوب الدودية؟

الثقوب الدودية أنيقة جدًا في متطلباتها. علينا أن نكسر أفكارنا المسبقة لإفساح المجال لها. هذه الهياكل لديها عادة الرغبة في إغلاق حناجرهم. أي اضطراب صغير يرسل الهيكل إلى أسفل. وهذا بالضبط ما يحدث في نماذج الثقوب الدودية الأولى التي رسمها ألبرت أينشتاين مع زميله. ناثان روزين.

جسم ذو كتلة سالبة

أحد الاحتمالات لمواجهة عدم الاستقرار هذا وجعل الثقب الدودي أقوى هو أن تظهر المادة الموجودة في ذلك الكون خصائص جذابة. على سبيل المثال، النوع الذي يظهر في النيوترينو (السريع) الذي يمر عبر الثقب الدودي مادة ذات كتلة سالبة. لكن هذا شيء لا يمكننا تصوره. إذا أمسكنا تفاحة ذات كتلة سالبة وتركناها، فلن نراها تسقط. سأرتفع بدلاً من السقوط! على ما يبدو، تم التغاضي عن مثل هذا الشيء. ولهذا السبب من الصعب قبول أن هناك حاجة إلى شيء غريب جدًا في الكون.

تطور في الكون

والاحتمال الآخر هو التخلي عن نظرية أينشتاين والسماح لها بذلك توازن عزم الدوران في الكون. لفهم ما يحدث في الكون بهذه الخاصية، يمكننا أن نتخيله كحزام، لذا فهو ذو بعدين. إذا ربطته بشكل خاطئ عند الخصر لتنظر إلى الأمام والخلف، فهو عالم ملتوي. إذا مشت نملة على الحزام، فلا يمكنها أن تحذرنا من أننا ربطناه بشكل غير صحيح. لا يمكنك الوصول إلى البعد المكاني الثالث إلا إذا نظرت إليه من الخارج ورأيت أن الحزام (أو الكون) قد دار.

إذا كان الكون لديه هذا الالتواء، فيمكن للثقوب الدودية أن تتفاعل مع زمكانات مختلفة، وأبعاد مختلفة، على جانب واحد والجانب الآخر من الالتواء.

إن السماح للكون بأخذ مثل هذه الحريات في خصائصه الرياضية هو أمر جريء للغاية. لكن هذا لا يوقف الفيزيائيين.

تفضيل جسيمات الجاذبية المتحولة

نظريات الجاذبية، التي لم يشرحها أينشتاين فحسب، بل أيضًا كتعبير هندسي لجسيمات لم يتم اكتشافها بعد: قوى الجاذبية الافتراضية. ومن هذا المنظور، يتم استكشافه باهتمام فرصة جديدةمرة أخرى، على الورق. في هذه المقترحات، القوانين التي تحكم حماية المادة ليست تقليدية. على وجه الخصوص، تعمل الجرافيتونات في بعض مناطق الزمكان ولكنها تصبح جسيمات أكثر انتظامًا في مناطق أخرى. أي أنهم سوف يتغيرون. لا يزال مجنونًا بشكل لذيذ. و إذا مما يؤدي إلى الثقوب الدوديةلماذا لا نسلي أنفسنا بالتحقيق معهم؟

ولا تنتهي التحديات التي تفرضها هذه الهياكل عند هذا الحد. إن دراسة الثقوب الدودية هي تمرين فكري يتطلب عقلًا متفتحًا في اتجاهات عديدة. التحدي لا يكمن في فتح العقل فحسب، بل في فتح حنجرة الثقب الدودي أيضًا. لكنه يذكرنا إلى حد كبير بالتحدي الذي سمح لنا بالتوقف عن التكهنات حول الثقوب السوداء بعد عقود من التكهنات.

ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى الدافع الذي يأتي إذا واصلنا نحن الفيزيائيون استكشاف التحدي. العلم-(ليس كذلك)-الخيال.

رحلات سعيدة يا عبقور!

روث لاسكوسأستاذ الفيزياء النظرية، جامعة ديل بايس فاسكو / جامعة إقليم الباسك و إسماعيل أيوزو مارازويلاباحث في جامعة إقليم الباسك في مجال الفيزياء النظرية، جامعة ديل بايس فاسكو / جامعة إقليم الباسك

تم نشر هذه المقالة في الأصل محادثة. ليقرأ إبداعي.