بسیاری از ما نام سیاهچاله‌های فضایی را شنیده ایم و شاید کم و بیش اطلاعاتی درباره آن‌ها داشته‌باشیم. سیاهچاله‌ها یکی از پدیده‌های پیچیده، مرموز و شگفت انگیز طبیعت هستند که درک ماهیت آن‌ها کار آسانی نیست، اما شگفت انگیزتر از آن، پدیده دیگری به نام سفیدچاله است. سفیدچاله‌ها به لحاظ نظری درست در مقابل سیاهچاله‌ها قرار می‌گیرند و به آن‌ها «امکان غیر ممکن» هم گفته می‌شود. آن‌ها اجرامی سماوی هستند که به شیوه‌ای برعکس سیاهچاله‌ها از خود انرژی منتشر می‌کنند.
درحالی‌که شواهد زیادی مبنی بر وجود سیاهچاله‌ها یافت شده‌است، اما کیهان شناسان، شواهدی که وجود سفیدچاله‌ها را ثابت کند در دست ندارند. درواقع سفیدچاله ها، پدیده‌هایی فرضی هستند که فقط فرضیه‌هایی درباره آن‌ها وجود دارد. اگر علاقه‌مند هستید درباره این پدیده شگفت انگیز کیهانی بیشتر بدانید در ادامه با ما همراه شوید.
اگر درون یک سیاهچاله سقوط کنیم، چه اتفاقی می‌افتد؟
سیاهچاله یک منطقه در فضا-زمان با چگالی و کشش گرانشی بالاست که هیچ چیز حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند. اگر جسمی از افق رویداد (منطقه‌ای از فضا-زمان که تمام مرز‌های فضا به شدت تحت تأثیر سیاهچاله است) یک سیاهچاله عبورکند، سرانجام به درون سیاهچاله سقوط می‌کند و در فرایند هولناک «Spaghettification» (رشته‌رشته)، کش می‌آید و به رشته‌های استپاگتی مانند تبدیل می‌شود.
به‌عنوان مثال اگر یک ذره نور از افق رویداد سیاهچاله عبور کند، طول موج آن بلندتر و بلندتر می‌شود و انرژی خود را تا مرحله‌ای که دیگر قابل شناسایی نباشد، از دست می‌دهد. در مقابل، یک سفیدچاله همه چیز را مانند فواره‌ای از شکلات سفید به بیرون پرتاب می‌کند.
به‌عبارت دیگر سیاهچاله‌ها به هیچ ماده‌ای در صورت ورود، اجازه خروج نمی‌دهند درحالی‌که سفیدچاله‌ها فوران ماده و انرژی هستند و هیچ چیز نمی‌تواند وارد آن‌ها شود. هرچند انتظار می‌رود این چاله‌ها، جاذبه داشته‌باشند، اما شیئی که به سمت سفیدچاله جذب شود هیچ گاه به افق رویداد آن نخواهد رسید.
سفیدچاله‌ها درواقع توجیه‌های احتمالی قوانین نسبیت عام هستند. این قوانین می‌گویند؛ اگر سیاهچاله‌ها در جهان هستی وجود داشته‌باشند، سفیدچاله‌ها که عکس سیاهچاله‌ها عمل می‌کنند نیز باید در این جهان وجود خارجی داشته‌باشند. سفیدچاله‌ها درواقع مانند سیاهچاله‌ها مسیر‌هایی یک‌طرفه هستند. به‌عبارت دیگر اگر فرض کنیم سیاهچاله جایی است که می‌توانیم به آن وارد شویم، اما هرگز نمی‌توانیم از آن فرار کنیم.
سفیدچاله را باید جایی در نظر بگیریم که می‌توانیم آن را ترک کنیم، اما هرگز نمی‌توانیم به آن برگردیم. سفیدچاله‌ها و سیاهچاله‌ها از نظر ریاضی و هندسی ساختار مشابهی دارند. به این معنا که هردو ناحیه‌ای از فضا-زمان هستند که مقادیر زیادی ماده در کوچک‌ترین حجم ممکن فشرده شده‌است. سفیدچاله‌ها نیز مانند سیاهچاله‌ها دارای جرم، بار الکتریکی، تکانه زاویه‌ای (کمیتی بُرداری که برای بیان وضعیت سیستم‌های درحال حرکت دورانی استفاده می‌شود) و منطقه افق رویداد در اطراف خود هستند.
گذار از سیاهچاله به سفید چاله
بیشتر سیاهچاله‌ها طی انفجار ابرنواختری ستارگان بزرگ، پرجرم و داغی تشکیل می‌شوند که به پایان زندگی شان رسیده اند. فیزیک‌دانان معتقدند ممکن است سیاهچاله‌هایی که به این طریق تشکیل می‌شوند با تبدیل شدن به چیزی کاملا مخالف خودشان، زندگی شان را به پایان ببرند.
یعنی به سفیدچاله‌ها تبدیل شوند و تمام ماده‌ای را که بلعیده اند به طور انفجاری به فضا پرتاب کنند. بر اساس این نظریه، گذار از سیاهچاله به سفیدچاله بعد از شکل گیری اولیه سیاهچاله انجام می‌شود، اما چون گرانش باعث اتساع زمان می‌شود، ناظر خارجی می‌بیند که سیاهچاله، بسته به اندازه اش، میلیارد‌ها یا هزاران میلیارد سال و حتی بیشتر عمر می‌کند. سیاهچاله یا ستاره‌ای که تحت نیروی گرانش اش، به درون خود فرو می‌ریزد و به اصطلاح می‌رُمبد، به نقطه‌ای می‌رسد که دیگر نمی‌تواند بیشتر از آن فشرده شود.
در این مرحله تحت یک فشار بیرونی، به سفید چاله تبدیل می‌شود. براساس قانون دوم ترمودینامیک، انتروپی (بی نظمی) موجود در جهان هستی همواره درحال افزایش است. این قانون، امکان وجود سفیدچاله‌ها را زیر سوال می‌برد. سیاهچاله‌ها اجرامی کیهانی هستند که به خوبی در چارچوب این قانون عمل می‌کنند، زیرا می‌توانند اشیای فضایی را درطول دوره‌های زمانی به درون خود ببلعند و به این ترتیب با گسترانیدن ماده تشکیل‌دهنده خود در فضایی گسترده‌تر به آشفتگی اطراف خود بیفزایند.
درمقابل، سفیدچاله‌ها به لحاظ نظریه برخلاف قانون دوم ترمودینامیک به اشیا و مواد پراکنده در فضا نظم می‌دهند. به طور طبیعی هر پدیده‌ای که چنین قانون جهانی‌ای را نقض کند قطعا باید بسیار ناپایدار باشد بنابراین نمی‌تواند برای مدتی بیشتر از چند ثانیه دوام بیاورد.
سفر در زمان باسفیدچاله‌ها
طبق فرضیه «پل اینشتین-روزن» که در سال 1935 میلادی مطرح شد، میان سیاهچاله و سفیدچاله در فضا-زمان یک کانال فضا-زمانی به نام کرم چاله وجود دارد که این دو را به هم متصل می‌کند. به‌طوری‌که ورودی سیاهچاله و خروجی سفیدچاله در دو جهان کاملا متفاوت قرار می‌گیرد.
بر اساس این فرضیه یک کرم چاله در موارد خاص، به‌جای دو نقطه از فضا، دو نقطه از زمان یا مکان بسیار دور تراما در زمانی کوتاه را به هم متصل می‌کند بنابراین یک سفیدچاله می‌تواند جرمی را که در یک سیاهچاله سقوط می‌کند بعد از سفر در طول یک کرم چاله بیرون بیندازد و از منطقه دیگری در فضا یا زمان سر دربیاورد.
این فرضیه نقص‌هایی دارد. یک کرم چاله آن‌قدر بی ثبات است که بلافاصله روی خودش فرو می‌ریزد. همچنین هر جرمی که وارد یک سیاهچاله شود بر اثر نیرو‌های گرانشی بسیار بزرگ، تکه تکه می‌شود. با این وجود شاید ما هرگز – دست کم تا چند صد سال آینده- ندانیم که آیا این سه پدیده واقعا امکان جلو و عقب رفتن در زمان را به انسان‌ها می‌دهند یا نه!
سفیدچاله‌ها عامل بیگ‌بنگ؟
بیشتر ما دیدگاهی بسیار ابتدایی درباره فرضیه بیگ‌بنگ داریم. تقریبا 13.7 میلیارد سال پیش، ماده موجود در جهان هستی به یک نقطه بی نهایت کوچک و فشرده تبدیل شد. این نقطه پس از یک انفجار داغ، گسترش یافت و تا امروز همچنان درحال گسترش است. شواهد زیادی همچون مشاهداتی که نشان می‌دهند همه کهکشان‌ها درحال دور شدن از ما هستند، این نظریه را تقویت می‌کند.
فیزیک‌دانان و کیهان‌شناسان، ایده هیجان‌انگیز دیگری ارائه کرده‌اند که حول مفهوم سفیدچاله‌هاست. بر اساس این ایده، ممکن است یک سفیدچاله دلیل پشت پرده انفجار بیگ‌بنگ باشد. دانشمندان این‌گونه استدلال می‌کنند که یک سفیدچاله عامل انفجار بیگ‌بنگ بوده‌است. با این فرض که یک سفیدچاله همه ماده و اطلاعاتی را که یک سیاهچاله بلعیده، بیرون ریخته‌است البته درستی این فرضیه قطعی نیست.
داستانی تخیلی در دنیای ریاضیات
مریم ملی: بر خلاف سیاهچاله‌ها که شواهد رصدی زیادی مبنی بر وجودشان در دسترس است، درباره سفیدچاله‌ها هیچ رصد دقیقی وجود ندارد. انگار سفیدچاله‌ها فقط در دل فرمول‌های پیچیده ریاضی معنا می‌یابند و در دنیای واقعی یا اصلا وجود ندارند یا آن‌قدر ناپایدار هستند که به سرعت از بین می‌روند و نمی‌شود موجودیت‌شان را با مشاهده و رصد اثبات کرد البته بعضی از فیزیک‌دانان نظری همیشه به «اگر»، «شاید» و «اما» در این دانش علاقه دارند.
آن‌ها ریاضیات نظری را بررسی می‌کنند و احتمال وجود نتایج این روابط را در دنیای واقعی توضیح می‌دهند. بعضی وقت‌ها این نظریه‌ها با پیدا شدن یک مورد رصدی تایید می‌شوند و گاهی با مشاهده موردی که با تئوری در تضاد است به فراموشی سپرده می‌شوند البته در این میان بعضی نظریات هم هستند که تکلیف‌شان به این راحتی‌ها روشن نمی‌شود، چون هیچ مورد رصدی دقیقی آن‌ها را تایید یا رد نمی‌کند. اگر واقعا سفیدچاله‌ای به‌طور طبیعی وجود داشته‌باشد، آیا می‌توانیم آن را رصد کنیم؟
در حقیقت تا جایی که دانش فعلی بشر می‌گوید، ظاهرا مشاهده‌شان غیرممکن است، چون یکی از پیامد‌های ریاضیاتی سفیدچاله‌ها این است که فقط تا زمانی وجود دارند که هیچ ذره‌ای از ماده به افق رویداد آن هاوارد نشود. به محض این که یک اتم وارد منطقه شود همه چیز نابود خواهد شد. هم اکنون هیچ فرایند شناخته‌شده‌ای در کیهان وجود ندارد که بتواند آن‌ها را پدید بیاورد.
حتی اگر از طریقی به وجود بیایند، ناپایداری‌شان آن‌قدر زیاد است که بلافاصله دوباره از بین می‌روند. به‌گفته «استیون هاوکینگ» حتی اگر سفیدچاله‌ها خیلی قبل‌تر در کیهان اولیه وجود داشته‌اند، حالا پس از چند میلیاد سال احتمالا از بین رفته‌اند، چون کیهان پر است از ماده.
علم به مدد دانشمندانی که نظریات را راستی‌آزمایی کردند و روش پیشنهاد دادند، راه‌هایی پیش پای ما می‌گذارد تا بتوانیم بگوییم با دانش فعلی بشر بالاخره چه تصمیمی درباره وجود یا نبود سفیدچاله‌ها بگیریم. روش علمی در برخورد با نظریات می‌گوید؛ نظریه باید ابطال‌پذیر باشد. یعنی باید بشود با روشی وجودش را رد کرد.
به‌طور مثال وقتی می‌گویید آب در 100 درجه و در یک فشار مشخص به جوش می‌آید، برای این‌که نظرتان ابطال‌پذیر باشد، باید بتوانید نشان دهید آب در 90 درجه در همان فشار مشخص (منظور میزان فشار هواست که در ارتفاعات و سطح دریا متفاوت است) به جوش نمی‌آید. وقتی حرف از سفید چاله‌ها به میان می‌آید، دانشمندان درباره ناپایداری این اجرام صحبت می‌کنند که آن هم به دلیل تقابل ذرات با جرم منفی و مثبت است.
در نهایت هم می‌گویند این اجرام وجود داشته‌اند حالا با گذشت زمان زیادی از بین رفته‌اند. چنین مسئله‌ای در کاغذ وجود دارد و کاملا درست است، اما تا زمانی‌که اثری از وجود آن مشاهده نشود، سفیدچاله‌ها کاملا تخیلی باقی خواهند ماند. بعضی از علوم مثل فیزیک کوانتوم با روش ابطال‌پذیری قابل بررسی نیستند، اما با روش‌های دیگری تایید می‌شوند. روش ابطال‌پذیری یکی از روش‌های بررسی صحت نظریات علمی است که در این جا مطرح شد.
منبع: روزنامه خراسان
