يدرس فيزيائيون من ألمانيا الإمكانية النظرية لوجود أنفاق في الزمكان، لكن الجسيمات فقط هي التي يمكنها المرور عبرها، وسوف تنغلق على الفور
تلعب الثقوب الدودية دورًا رئيسيًا في العديد من أفلام الخيال العلمي، وغالبًا ما تكون بمثابة طريق مختصر بين نقطتين بعيدتين في الفضاء. لكن في الفيزياء، تظل أنفاق الزمكان هذه افتراضية بحتة. قدم فريق دولي بقيادة الدكتور خوسيه لويس بالزكيز سالسيدو من جامعة أولدنبورغ نموذجًا نظريًا جديدًا في المجلة العلمية Physical Review Letters، والذي يجعل الثقوب الدودية المجهرية تبدو أقل احتمالاً من النظريات السابقة.
تظهر الثقوب الدودية، مثل الثقوب السوداء، في معادلات نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، التي نُشرت عام 1916. وبديهية نظرية أينشتاين هي أن الكون له أربعة أبعاد - ثلاثة أبعاد مكانية والزمن هو البعد الرابع. ويشكلون معًا ما يُعرف بـ "الزمكان". وفقًا للنظرية، يمكن تمديد الزمكان وإيقافه بواسطة أجسام ضخمة مثل النجوم، مثل لوح مطاطي ينحني عندما تغوص فيه كرة بالأسفل. يحدد انحناء الزمكان كيفية تحرك الأجسام مثل السفن الفضائية والكواكب، وكذلك الضوء، داخله.
يقول بالزاكيز سالسيدو، الذي انتقل منذ ذلك الحين إلى جامعة كومبلوتنسي في مدريد بإسبانيا: "من الناحية النظرية، يمكن أن ينحني الزمكان وينحني حتى بدون وجود أجسام ضخمة". في هذا السيناريو، سيكون الثقب الدودي عبارة عن منطقة منحنية للغاية من الزمكان تشبه مسارين مترابطين يربطان نقطتين بعيدتين في الفضاء، مثل النفق. "من وجهة نظر رياضية، مثل هذا الاختصار سيكون ممكنا، ولكن لم يرصد أحد من قبل ثقبا دوديا حقيقيا"، يشرح الفيزيائي.
ثقب دودي غير مستقر
علاوة على ذلك، فإن مثل هذا الثقب الدودي سيكون غير مستقر. على سبيل المثال، إذا حلقت سفينة فضائية في مثل هذا الثقب، فسوف تنهار على الفور إلى ثقب أسود. سيتم قطع الاتصال الذي توفره الدودة السوداء بأماكن أخرى في الكون. تشير النماذج السابقة إلى أن الطريقة الوحيدة لإبقاء الثقب الدودي مفتوحًا هي من خلال شكل غريب من المادة له كتلة سالبة، أو بمعنى آخر وزنه أقل من لا شيء، وهو موجود فقط من الناحية النظرية.
ومع ذلك، يوضح بلاسكيز سالسيدو وزملاؤه الدكتور كريستيان نول من جامعة أولدنبورغ ويوجين رادو من جامعة أفييرو في البرتغال في نموذجهم أنه يمكن أيضًا كشف الثقوب الدودية دون الحاجة لذلك.
اختار الباحثون نهجا "شبه كلاسيكي" بسيط نسبيا. لقد جمعوا عناصر النسبية مع عناصر نظرية الكم والديناميكا الكهربائية الكلاسيكية. في نموذجهم يرون بعض الجسيمات الأولية مثل الإلكترونات وشحنتها الكهربائية كمادة تمر عبر الثقب الدودي. كوصف رياضي اختاروا معادلة ديراك، وهي صيغة تصف دالة الكثافة الاحتمالية للجسيم وفقًا لنظرية الكم والنسبية كما يسمى بحقل ديراك.
وكما أفاد الفيزيائيون في دراستهم، فإن إدراج مجال ديراك في نموذجهم هو الذي يتيح وجود ثقب دودي يمكن عبوره في المادة، بشرط أن تتجاوز النسبة بين الشحنة الكهربائية وكتلة الثقب الدودي حدًا معينًا. بالإضافة إلى المادة، يمكن للإشارات – على سبيل المثال الموجات الكهرومغناطيسية – عبور الأنفاق الزمنية الصغيرة. ربما لن تكون هذه الثقوب الدودية المجهرية مناسبة للسفر بين النجوم. علاوة على ذلك، سيحتاج النموذج إلى التحسين لمعرفة ما إذا كان من الممكن وجود مثل هذه الهياكل غير العادية بالفعل. يقول بالزاكيز سالسيدو: "نعتقد أن الثقوب الدودية يمكن أن توجد أيضًا في نموذج كامل".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
من الممكن أن يكون الاستخدام المحتمل لمثل هذا الثقب الدودي هو التواصل بسرعة أعلى من سرعة الضوء.
"الثقوب الدودية، مثل الثقوب السوداء، تظهر في معادلات نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين" - غير صحيح.
"الثقوب الدودية، مثل الثقوب السوداء، تظهر *كحلول محتملة* لمعادلات نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين" - صحيح.