این مطلب، یک مقاله تحقیق دانش‌آموزی است که توسط سرکار خانم «کمند حسن‌نژاد» از شهرستان سردشت، زمانی که در پایه هشتم تحصیل می‌کرده آماده شده‌است. نویسنده در بین مطلب، نظریات خودش را هم بیان کرده، که این نظریات با رنگ نارنجی مشخص شده‌اند.

کمند، دانشجوی دوره‌های آنلاین آموزش نجوم در همین سایت است و منتظر انجام تحقیق‌های بیشتری از او هستم.

در باب سیاهچاله

شناسنامه تحقیق:

عنوان پژوهش: در باب سیاهچاله

پژوهشگر: کمند حسن‌نژاد

پایه تحصیلی: کلاس هشتم ـ سال تحصیلی: ۹۸-۱۳۹۷

موضوع انتخابی: سیاهچاله

نام مدرسه: فاطمیه (دوره اول متوسطه) ـ شهرستان سردشت

چکیده تحقیق

سیاهچاله موضوعی تخیلی بود. در زمان‌های گذشته اگر دانشمندان در این مورد بحث می‌کردند مورد تمسخر قرار می‌گرفتند زیرا سیاهچاله قوانین فیزیک را نابود می‌کرد و همیشه در فیلم‌های تخیلی از آن بحث می‌شد به همین دلیل هیچکس به آن باور نداشت، اما در قرن بیستم شواهدی مبنی بر وجود سیاهچاله  به دست آمد.

موضوع سیاهچاله یک موضوع غیرممکن و جدید بود و همین باعث شد که من نیز در این مورد بیشتر تحقیق کنم  و علاقمند شوم. سیاهچاله باعث شد به نظریه‌هایی مانند کرم‌چاله و سفر در زمان و … توجه بیشتری کنم. در این مطالبی که آماده شده علاوه بر اینکه مطالعه و تحقیق من در مورد سیاهچاله است نظرات شخص خودم نیز بیان شده است.

پیش گفتار

کیهان، همواره ما را با شگفتی‌هایش متعجب می‌کند از تپ‌اخترها تا سیاهچاله‌ها  و سفر در زمان، تک‌تک این موضوعات خیالاتی بیش نبودند؛ اما زمان در حال گذر به تدریج  وجود هر یک از آنها را اثبات خواهد کرد. داستان کیهان از ارسطو و بطلمیوس شروع شد و تا استیون هاوکینگ ادامه داشت و تا ابد ادامه خواهد داشت.

چه کسی باور می‌کرد که کیهان به این بزرگی و عظمت از دو ذره به وجود بیاید و این دو ذره ستاره‌ای را بسازند و ستاره  با  مرگش سیاهچاله را بسازد. ما در گوشه‌ای از جهان هستی قرار داریم و در کهکشانی به نام راه شیری که در مرکز آن سیاهچاله‌ای عظیم است زندگی می‌کنیم.  این چاله‌های سیاه، ذهن فیزیکدانان را به چالش کشیدند و آنها را به حل مسائل مربوط به سیاهچاله و بررسی آن واداشته‌اند.

اهداف تحقیق

در آسمان شب هزاران ستاره را می‌توان دید که هر یک از آنها داستانی برای خود دارد و ما را به جستجوی آن وادار می‌کند.

این تحقیق از دیدن ستاره‌ای شروع شد، پس از دیدن آن تصمیم گرفتم تا مطالعاتم را در مورد ستارگان و کهکشان‌ها افزایش دهم. ستارگان مانند انسان‌ها متولد می‌شوند و زندگی می‌کنند و در نهایت می‌میرند اما مرگ هر یک از آنها با دیگری متفاوت است. هدف من منتشر کردن نظرات خودم در مورد مرگ ستارگان و به وجود آمدن سیاهچاله‌ها بود.

روش جمع آوری اطلاعات

کتاب‌ها گنجینه‌های دانش هستند و تمامی اطلاعات گذشته از کتاب‌ها به دست بشر رسیده است و البته در عصر امروزه اینترنت و سایت‌های علمی نیز جایگاه ویژه‌ای دارند و اطلاعات این مقاله نیز از این روش‌ها به دست آمده است.

فصل اول: چاله‌ی سیاه

بخش ۱ ـ تونل زمان

زمان یکی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین موضوع در فیزیک به شمار می‌آید که مهم‌ترین بخش آن سفر در زمان است.

بسیاری از فیزیکدانان بر این باوراند که زمان وجود ندارد و همچنین باور دارند که زمان در یک جهت حرکت می‌کند که به آن پیکان زمان می‌گویند.

برخی دیگر نیز به شدت به موضوع سفر در زمان باور دارند و سفر در زمان را امکان پذیر می‌دانند بنابراین آن را به دو دسته گذشته و آینده تقسیم کرده‌اند.

بررسی سفر به گذشته:

سفر به گذشته از نظر فیزیکدانان تقریبا امکان ناپذیر است، به دلیل وجود پارادوکس پدربزرگ.

بر اساس پارادوکس پدربزرگ اگر به گذشته سفر کنید و پدربزرگ خود را بکشید یعنی مادر یا پدر شما به دنیا نیامده است در نتیجه شما نیز به دنیا نمی‌آیید پس چگونه در زمان سفر کرده‌اید و وجود دارید!

البته بسیاری نیز این پارادوکس را رد کرده و با وجود آن به طور بسیار جدی بر سر سفر در زمان  با دیگر نظریات در بحث هستند.

بررسی سفر به آینده:

مثل اینکه برای سفر به آینده مشکلی وجود ندارد و حتی شاید تمامی فیزیکدانان به سفر در آینده باور داشته باشند و به فکر راه حلی برای سفر به آینده باشند اما چگونه می‌توان به آینده یا گذشته سفر کرد؟

همه‌ی ما کلمه ماشین زمان را شنیده‌ایم و یا حداقل آن را در داستان‌های علمی‌تخیلی خوانده‌ایم.

بررسی ماشین زمان: برای سفر در زمان نیاز به وسیله‌ای بود که آن را ماشین زمان نامیدند و همیشه تصور می‌شد که به وسیله‌ی یک ماشین که توسط انسان ساخته شده است می‌توان سفر کرد ولی آیا در واقعیت نیز اینگونه است؟

خیر!

تونل زمان: سیاهچاله‌ها

وقتی ستاره‌ای سوخت هیدروژنی‌اش به پایان می‌رسد اگر به اندازه‌ی خورشید باشد به یک کوتوله‌ی سفید تبدیل می‌شود  ولی اگر ۲۰ برابر خورشید جرم داشته باشد، به حدی در خود می‌رُمبد که به یک سیاهچاله تبدیل خواهد شود.

و اما چه اتفاقی برای سیاهچاله می‌افتد؟

این ستاره که بسیار بزرگ است به حدی می‌رمبد که قطرش حدود ۱۲مایل می‌شود و در نتیجه گرانش عظیمی در ستاره به وجود می‌آید. ستاره با رمبش خود هر چیزی که در اطرافش باشد را می‌بلعد و همه‌ی آنها را در گرانش خود گرفتار می‌کند، در واقع از گرانش یک سیاهچاله گریزی نیست!

حال این سیاهچاله چه ربطی به سفر در زمان دارد؟

سیاهچاله با گرانش عظیم خود ابعاد فضا-زمان را در هم می‌شکند و در فضا- زمان انحنا تشکیل می‌دهد. بنابراین می‌توان  با استفاده از آن به زمان یا مکانی دیگر سفر کرد.

سیاهچاله دارای دو سر سفیدچاله و سیاهچاله است. مواد از سیاهچاله بلعیده شده و از سفیدچاله خارج می‌شوند و اگر شما نیز درون آن بیفتید از سفیدچاله بیرون می‌آیید و بدون آنکه متوجه شوید از زمان و مکان دیگری سر در می‌آورید. این فقط یک احتمال است.

اما چگونه می‌توان به درون آن سفر کرد؟

سیاه‌چاله‌های زیادی در کهکشان وجود دارند که خدا را شکر از ما بسیار دور هستند. یکی از آن‌ها که بسیار هم بزرگ و سنگین است، سیاه‌چاله‌ی ابرسنگین موجود در مرکز کهکشان خودمان یعنی راه‌شیری است که حدود ۲۶ هزار سال نوری از ما فاصله دارد.

اما اگر به ما نزدیک بود آیا می‌توانستیم به درون آن سفر کنیم و وارد تونل زمان شویم؟

برای پاسخ به این سوال ابتدا باید تمام ناحیه‌های سیاهچاله را بررسی کنیم.

ساختار یک سیاهچاله

ناحیه اول: ارگوسفر

«سیاهچاله‌های چرخان در درون ناحیه‌ای از فضا-زمان محصورند که در آن ثابت ماندن غیر ممکن است. این ناحیه را «ارگوسفر» می‌نامند. این پدیده ناشی از فرایندی به نام کشش چارچوب است. اجسام و تابش می‌توانند به  طور عادی از ارگوسفر بگریزند.» منبع: ویکی پدیا

ناحیه دوم: افق رویداد

«افق رویداد» ناحیه‌ای است که کشش جاذبه به حدی می‌رسد که در آن نور و ذرات الکترومغناطیسی از گرانش آن گریزی ندارند و در گرانش آن غرق می‌شوند در واقع  هر چیزی که وارد ناحیه‌ی افق رویداد شود دیگر نمی‌تواند از گرانش سیاهچاله خارج شود و سیاهچاله آن را به درون خود می‌کشد.

ناحیه سوم:  تکینگی

«تکینگی» ناحیه‌ای است که در آن خمیدگی فضا- زمان به بی‌نهایت می‌رسد و جسم به درون سیاهچاله به سرعت سقوط می‌کند. درواقع خمیدگی به حدی است که مرز بین فضا _زمان گسسته می‌شود و راهی برای ابعاد دیگر باز می‌شود.

پس اگر جسمی بتواند از گرانش افق رویداد رد شود و وارد تکینگی شود (چون گرانش سیاهچاله بسیار زیاد است قبل از اینکه جسم وارد تکینگی شود نابود می‌شود در واقع تا حد زیادی کشیده می‌شود) می‌تواند به راحتی مرز زمان را در هم شکسته و وارد زمان دیگری شود البته اگر جسمی بتواند از آن عبور کند!

اگر کسی با سر وارد سیاهچاله شود از دو جهت بالا و پایین کشیده می‌شود در غیر این صورت مانند یک اسپاگتی می‌شود!

چون هیچ ماده‌ای نمی‌تواند در مقابل گرانش و کشش آن طاقت بیاورد و تمام اجسام قبل از ورود به آن  نابود می‌شوند.

بخش ۲ ـ خمیدگی فضا_زمان و گرفتاری در دام گرانش

از به هم پیوستن سه بعد فضا و یک بعد زمان، چهار بعدی پیوسته‌ای به وجود می‌آید که فضا-زمان  نامیده می‌شود.

بر اساس نظریه نسبیت عام انیشتین گرانش و انرژی و جرم سبب انحنای فضا-زمان می‌شوند. برای مثال یک ستاره سبب انحنا می‌شود.

به عقیده من تنها اجسامی که حجم فشرده‌ای داشته باشند مانند سیاهچاله‌ها و ستارگان نوترونی سبب انحنا می‌شود و اجسام دیگر مانند ستارگان تنها خطوط فضا –زمان را خمیده می‌کنند نه کل بافت فضا-زمان را!

بر اساس نظر من فضا-زمان می‌تواند یک بافت ۱۸۰ درجه باشد که نصف آن ۹۰ درجه است. پس تنها اجسامی که از بافت ۹۰ درجه فضا- زمان بگذرند سبب انحنا می‌شوند و فضا-زمان را منحنی می‌کنند.

آیا این نظریه قانون بعدی نسبیت عام یعنی (اگر جسمی سبب انحنا شود اجسام را به درون خود می‌کشد) را نقص می‌کند؟

خیر؛ بلکه توضیح بهتری برای آن ارائه می‌کند.

پس شاید خطوط فضا زمان و بافت فضا زمان  دو موضوع جدا از هم باشند.

بر اساس نظر من اجسامی که سبب خمیدگی خطوط فضا-زمان می‌شوند مانند ستارگان یا سیارات اجسام را در اطراف یا مدار خود قرار می‌دهند و اجسامی‌که از بافت ۹۰ درجه عبور می‌کنند اجسام را به درون خود می‌کشند مانند سیاهچاله‌ها.

این نظریه حتی می‌تواند یک قانون را بیان کند: قانونی که می‌گوید تنها سیاهچاله‌ها سبب انحنای بافت فضا-زمان می‌شوند و اجسام دیگر خطوط را منحنی می‌کنند.

پس باید توجه کرد که هم اکنون تنها جسم شناسایی شده که بافت فضا-زمان را خمیده می‌کند سیاهچاله‌ها هستند. آنها گرانش قوی دارند، جرم فوق العاده فشرده و در نهایت با این ویژگی‌هایشان سبب انحنا می‌شوند.

خطوط فضا-زمان به راحتی خمیده می‌شود ولی بافت آن هرگز مگر با اعجوبه‌ای به نام سیاهچاله!

سیاهچاله‌ها هنوز نیز رازهای زیادی برای گفتن دارند و آنها مرموزند و باید با تلاش و کوشش خودمان تمام رازهایشان را بررسی کنیم و آنها را کشف کنیم.

گرانش جزو چهار نیروی بنیادی فیزیک به شمار می‌آید در واقع گرانش نیرویی است که بر گیتی حاکم است.

هر چیزی اگر زیاد باشد، از حد خارج شده و تعادل خود را از دست می‌دهد گرانش نیز این چنین است. در بعضی از مکان‌ها گرانش بسیار زیاد است و تمام اجسام را به سرعت شدیدی به خود جذب می‌کند. این همان اتفاقی است که در یک سیاهچاله روی می‌دهد!

سیاهچاله به حدی فضا-زمان را خمیده می‌کند که همه‌ی اجسام را به درون خود کشیده و در گرانش خود غرق می‌کند.

گرانش آن به حدی است که هیچ چیزی توان مقابله با آن را ندارد و این گرانش زیاد در ناحیه‌ای رخ می‌دهد که خمیدگی فضا-زمان به درجه بینهایت می‌رسد. یعنی در تکینگی!

برخی باور دارند که اگر جسمی وارد افق رویداد شود امکان دارد که از گرانش آن بگریزد و از سیاهچاله دور شود.

هیچ چیزی غیر ممکن نیست شاید در کیهان چیزی وجود داشته باشد که از گرانش افق رویداد بگریزد ولی باید با اطمینان گفت که اگر جسمی از افق رویداد هم خارج شود از گرانش تکینگی در امان نخواهد بود.

بخش ۳ ـ چاله‌های عظیم

همان گونه که در صفحه‌های قبل اشاره کردیم اگر ستاره‌ای ۲۰ برابر خورشید باشد به سیاهچاله تبدیل می‌شود، ولی باید دانست که برخی ستارگان بسیار از این اندازه بزرگ‌تر هستند، پس آنها به سیاهچاله‌ای عظیم‌تر تبدیل می‌شوند.

در واقع  بزرگ‌ترین سیاهچاله‌ها در مرکز کهکشان‌ها وجود دارند. که ممکن است در برخی از کهکشان‌ها، این سیاه‌چاله، همه‌ی کهکشان خودش را ببلعد!

جرم این سیاهچاله‌ها چند میلیون تا چندین میلیارد برابر خورشید است و در واقع پرجرم‌ترین نوع سیاهچاله هستند. یکی از اصلی‌ترین تفاوت این سیاهچاله‌ها با دیگر سیاهچاله‌ها چگالی آنهاست.

چگالی سیاهچاله‌های کلان جرم بسیار کم است: این مقدار می‌تواند کمتر از چگالی آب باشد!

هرچه سیاهچاله جرم بیشتری داشته باشد چگالی کمتری خواهد داشت. پس در سیاهچاله‌های کلان جرم چگالی بسیار کم است.

در کیهان هر اتفاقی که رخ می‌دهد غیرقابل باور است، از انفجار ابرنواختری تا تشکیل سیاهچاله‌ها. کیهان همواره ما را شگفت‌زده می‌کند و انگار عادت دارد تا آخر عمرش نیز به این کار ادامه دهد.

در کل گرانش و کشش در یک سیاهچاله زیاد است ولی اگر این سیاهچاله کلان جرم باشد گرانش آن بیشتر است و گریزی از آن نیست.

فصل دوم: سفیدچاله

بخش ۱ ـ خروج اجسام

مواد توسط سیاهچاله بلعیده می‌شوند و توسط سفیدچاله نیز از آن خارج می‌شوند. برخی باور دارند که سفیدچاله وجود ندارد و سیاهچاله موادی را که می‌بلعد در خود ذخیره می‌کند و لازم نیست آنها را خارج کند.

لیکن اینگونه نیست. چون این حجم از اطلاعات نمی‌توانند در سیاهچاله ذخیره شوند و بالاخره باید راه خروجی داشته باشند.که این راه خروج سفیدچاله است.

در واقع سفیدچاله یک منطقه فرضی به حساب می‌آید که هیچ چیز نمی‌تواند وارد آن شود ولی نور و موادی که توسط سیاهچاله بلعیده شده‌اند توسط  سفیدچاله خارج می‌شوند.

سفیدچاله‌ها دارای جرم و بارالکتریکی و حتی تکان زاویه‌ای هستند. در واقع آن‌ها مانند سیاهچاله‌ها هستند ولی به جای اینکه مواد را ببلعد آن‌ها را خارج می‌کند.

سفیدچاله نیز گرانش زیادی دارد ولی اجسامی که به سوی سفیدچاله جذب می‌شوند قبل از ورود به افق رویداد نابود می‌شوند و به افق رویداد سفیدچاله وارد نمی‌شوند.

اگر سفیدچاله وجود داشته باشد بسیار منطقی‌تر است چون به نظر من سیاهچاله تا حدی می‌تواند مواد را ببلعد.

بخش ۲ ـ پایانی برای چاله‌ی سیاه

هر چیزی که آغاز می‌شود پایانی نیز خواهد داشت. این یک قانون در طبیعت به شمار می‌آید.

همانگونه که ستارگان در یک سحابی متولد می‌شوند و سپس در اثر پایان سوخت هیدروژنی خود به یک سیاهچاله یا کوتوله‌ی سفید و… تبدیل می‌شوند.

سیاهچاله‌ها نیز اینگونه هستند آنها در اثر رمبیدن ستاره‌ای در خود به وجود می‌آیند ولی چگونه می‌میرند؟

در دهه‌ی ۱۹۷۰م استیون هاوکینگ (فیزیکدان نظری) نظریه‌ی فوق العاده‌ای ارائه داد: سیاهچاله‌ها دارای تابش هستند و همچنین اگر چه به آرامی اما در زمان مناسبی سیاهچاله‌ها نیز از بین می‌روند!

بر اساس نظریه‌ی  وی سیاهچاله هر بار که مواد را می‌بلعد بخشی از حجم خود را از دست می‌دهد و در نهایت در مدت زمان بسیار زیادی سیاهچاله نیز از بین می‌رود. در واقع چون از خود تابش ساطع می‌کنند به آرامی جرم خود را از دست داده و تبخیر می‌شوند.

البته بسیاری بر سر این نظریه شک و تردید دارند و بر این باورند که پایان سیاهچاله‌ای عظیم اینگونه نیست و شاید با روش دیگری که هنوز کسی نمی‌داند سیاهچاله به پایان برسد ولی در هر صورت سیاهچاله باید مانند تمام اجسام دیگر گیتی از بین برود!

اما چه اتفاقی برای مواد درون سیاهچاله می‌افتد؟

تنها توضیح دقیق و منطقی سفیدچاله است. چون سفیدچاله مواد را خارج می‌کند. لیکن بعضی باور دارند که خود اجسام بلعیده شده با سیاهچاله تبخیر شده و ناپدید می‌شوند. اما آیا اینگونه است؟

کریس آدام پروفسور فیزیک و ستاره شناسی بر این باور است که هیچ کس قادر به اثبات نظریه هاوکینگ نیست. (تابش هاوکینگ: نظریه‌ای که می‌گوید سیاهچاله هر بار با تابشی که از خود گسیل می‌کند مقداری از حجم خود را از دست می‌دهد و سیاهچاله کوچک‌تر می‌شود و در نهایت از بین می‌رود.)

او بر این باور است که نمی‌توان این نظریه را ثابت کرد و اینکه محاسبه‌ی تبخیر یک سیاهچاله غیر ممکن است.

و اما سوالی که همه‌ی فیزیکدانان را وا داشته است و آنها را به فکر فرو برده است: آیا با مرگ یک سیاهچاله یک سفیدچاله متولد می‌شود؟

دو دانشمند به نام های هال هاگارد و کارلو رولی از دانشگاه ماکس-مارسی بر این باورند که به محض مرگ یک سیاهچاله یک سفیدچاله به وجود می‌آید. سیاهچاله بر اثر بلعیدن اجرام در مدت زیادی سبب مرگ و انفجار خود می‌شود و بر اساس این تئوری جدید جایگزین سیاهچاله یک سفیدچاله می‌شود.

سیاهچاله‌ها اسرارآمیز ترین اجرام در کیهان هستند. تولد آنها شگفت‌انگیز است و با انفجار ستاره‌ای آغاز می‌شود و در نهایت با رمبیدن ستاره در خود به وجود می‌آیند. همانطور که تولد آنها شگفت‌انگیز است مرگ آنها نیز چنین خواهد بود و حتی شاید بر اساس این نظریه  با همان انفجار که آغاز شده‌اند به وسیله‌ی همان نیز به کیهان بدرود بگویند و چیزی که از خود باقی می‌گذارند یک سفیدچاله باشد!

اگر نظریه تابش هاوکینگ درست باشد دیگر سفیدچاله‌ای در کار نخواهد بود و تمام اجرامی که با استفاده از سیاهچاله بلعیده شده‌اند با همان سیاهچاله نیز تبخیر می‌شوند و این پایان زندگی یک سیاهچاله است.

اگر چه هنوز بر سر نوع مرگ سیاهچاله فیزیکدانان در بحث با یکدیگر هستند ولی هنوز هم  سیاهچاله‌ها رازهای زیادی برای گفتن دارند که شاید با کشف آنها نظریه‌های دیگری در مورد مرگ سیاهچاله‌ها مطرح شود.

بخش ۳ ـ شاید سیاهچاله‌ها زندگی ابدی داشته باشند

اگرچه زندگی سیاهچاله‌ها قابل پیش‌بینی نیست و کسی نمی‌داند تا کی در کیهان می‌مانند اما شاید برای آنها مرگی وجود نداشته باشد!

شاید زندگی آنها ابدی باشد. البته این موضوع نیز مانند دیگر نظریات فقط در حد فرضیه است و هنوز معلوم نیست که سیاهچاله می‌میرد یا تا ابد در کیهان باقی می‌ماند.

اما هر چه سیاهچاله اجرام کیهانی بیشتری ببلعد جرمش بیشتر می‌شود اصلا شاید جرمش به مرور زمان به حدی برسد که تمام اجسام موجود در عالم را ببلعد و به کیهان پایان دهد. (این جمله حتی در حد فرضیه هم نیست و اگر باشد بسیار عجیب می‌شود.)

در هر صورت اینکه پایانی برای سیاهچاله وجود داشته باشد منطقی‌تر به حساب می‌آید چون این مکش غول‌آسا نمی‌تواند تا ابد به مکش اجرام اطراف خود ادامه بدهد.

امکان دارد سیاهچاله‌ها پلی به ابعاد دیگر در کیهان باشند و به محض بلعیدن، آنها را به ابعاد دیگر ارسال کنند و این اطلاعات را در خود ذخیره نکنند بلکه یک پل در فضا- زمان باشند.

هنوز کسی به چگونگی مرگ سیاهچاله پاسخ منطقی نداده و همه‌ی جواب ها فقط در حد یک فرضیه است.

تنها هنگامی جواب این سوال ها را خواهیم گرفت که به درون یک سیاهچاله سقوط کنیم و اسرار آن را آشکار کنیم.  البته اگر کسی جرئت مقابله با گرانش آن را داشته باشد.

فصل سوم: کاوشی در سیاهچاله

بخش ۱ ـ غلبه بر گرانش و ورود به درون سیاه چاله

سیاهچاله‌ها از بیرون آنقدر تاریک هستتند که دیده نمی‌شوند ولی آیا از درون نیز این طور است؟

جواب سوال در حال حاضر اثبات نشده است. چون هیچکس از تکینگی، یعنی ناحیه‌ای که خمیدگی فضا-زمان بینهایت می‌شود عبور نکرده است. در واقع کسی تا به حال وارد سیاهچاله نشده است و تمام گفته‌ها در مورد سیاهچاله یک احتمال به حساب می‌آید و تا وقتی که کسی وارد آن نشود جواب واقعی را پیدا نخواهیم کرد.

شاید وقتی وارد آن شویم شگفت‌زده شویم و تمام تصورات خود نسبت به یک سیاهچاله را تغییر دهیم. امکان دارد سیاهچاله اصلا تونل فضا-زمان نباشد!

عده‌ی زیادی بر این باور هستند که شاید با سیاهچاله سفر در زمان انجام شود (در فصل ۱ به این موضوع اشاره کردیم) یا سفر در فضا و رفتن به مکانی دیگر در کیهان و یا حتی رفتن به جهان‌های موازی و… ولی آیا اینگونه است؟

امکان دارد و بسیاری نیز در باره‌ی همین موضوع که سیاهچاله یک پل به حساب می‌آید که با استفاده از آن به مکان و زمان دیگری سفر کرد بحث‌های زیادی داشته‌اند و در کنفرانس‌ها بر سر عقیده‌ی خود به بحث با یکدیگر پرداخته‌اند. اما کسی جواب این سوال را نمی‌داند. کسی نمی‌داند که پس از تکینگی چیست و شاید هیچوقت جواب این سوال را پیدا نکنیم در نتیجه خودمان دست به کار شده و نظریات خود را ارائه می‌دهیم.

نظریه‌های زیادی وجود دارد. برخی باور دارند که اگر از تکینگی عبور کنیم به مکان دیگری از فضا می‌رویم و یا زمان دیگری و جهانی دیگر و حتی ابعاد دیگر. باید در نظر گرفت که با توجه به نظریه نسبیت عام فضا-زمان به راحتی دچار انحنا می‌شود (که در فصل یک در مورد این موضوع توضیح کاملی داده شد) و این انحنا اگر بسیار زیاد باشد مرز بین فضا-زمان و ابعاد از بین رفته و سیاهچاله مانند یک پل ارتباطی در فضا عمل خواهد کرد. پلی که به  اجرام کیهانی اجازه ورود به ابعاد دیگر را می‌دهد و در واقع هر چیزی را که می‌بلعد به ابعاد دیگر ارسال می‌کند.

نام سیاهچاله واقعا برازنده‌ی خود اوست ولی پس از تکینگی دیگر چاله سیاه نیست و شاید می‌توان جهان دیگری را دید و از مرز فضا عبور کرد. شاید نتوانیم با سرعت نور حرکت کنیم و با استفاده از سیاهچاله به سفر در زمان برویم ولی می‌توانیم تمام تلاش خود را بکنیم که جسم بسیار قوی بسازیم. جسمی که بتواند از گرانش افق رویداد عبور کند و وقتی از افق رویداد عبور کنیم شکی نیست که از تکینگی نیز عبور خواهیم کرد و به جواب تمام سوالات خواهیم رسید فقط باید بر این باور باشیم که هیچ چیزی غیرممکن نیست.

هیچ انسانی در برابر گرانش زیاد افق رویداد و کشش آن زنده نمی‌ماند و قبل از ورود به ناحیه‌ی افق رویداد از بین می‌رود. اما شاید چیزی غیر از یک انسان به درون سیاهچاله نفوذ کند و رازهای آن را آشکار کند.

برخی باور دارند که امیدی برای عبور از افق رویداد نیست و هیچ ماده‌ای نمی‌تواند در برابر خمیدگی و گرانش سیاهچاله طاقت بیاورد ولی نباید امید را از دست داد چون بالاخره آن را کشف خواهیم کرد و تا راز سیاهچاله‌ها را کشف نکرده‌ایم دست از تلاش بر نمی‌داریم.

وقتی به سفری می‌رویم تمام وسایل خود را نمی‌بریم چون می‌دانیم که این آخرین باری نیست که خانه را می‌بینیم و حتما بازمی‌گردیم ولی برای سفر به درون یک سیاه چال تنها به فکر رفتن باشد چون هیچ امیدی برای بازگشت نیست تنها دو امکان وجود دارد:

۱- اینکه در افق رویداد مانند یک اسپاگتی رشته رشته خواهد شد و در دام گرانش گرفتار می‌شود و

۲- اینکه اگر بتوانیم با وسیله‌ای به درون آن نفوذ کنیم و از سیاهچاله خارج شویم و در تونلی در فضا که آخرآن به سفیدچاله ختم می‌شود بگذریم باز هم امیدی نخواهد بود چون نمی‌توان وارد یک سفیدچاله شد بلکه فقط می‌توانیم از آن خارج شویم.

بخش ۲ ـ انحنا یا گرانش!

آیا گرانش است که باعث می‌شود اجسام به سیاهچاله جذب شوند و در آن گرفتار شوند  یا انحنای فضا-زمان باعث می‌شود؟

بر اساس نظریه‌ی نسبیت عام انیشتین اینکه اجسام درون سیاهچاله سقوط می‌کنند به دلیل انحنایی است که سیاهچاله در فضا-زمان ایجاد کرده است. در واقع هر جسمی که انحنا در فضا-زمان ایجاد کند اجرام اطراف خود به درون خود می‌کشد و این به دلیل گرانش نیست بلکه به دلیل این است که سیاهچاله بافت فضا-زمان را خمیده کرده است و شاید تنها چیزی که بافت فضا-زمان را خم می‌کند سیاهچاله است.

مثال درست برای این موضوع تنها یک چیز است. سینک! وقتی حیاط را تمیز می‌کنید و آن را با آب می‌شویید تمام آب به طرف سینکی که در حیاط وجود دارد می‌رود و این جاذبه است اما همین مثال برای سیاهچاله و فضا-زمان انحنا است .

این به این معنا نیست که گرانش در یک سیاهچاله وجود ندارد بلکه به این معنی است که گرانش اجرام کیهانی را به طرف خود می‌کشد البته اگر آن جرم سبب انحنای بافت فضا-زمان شود و اگر سبب انحنای خطوط شود مانند جاذبه عمل می‌کند و اجرام را در مدار خود قرار می‌دهند .

گرانش وجود دارد و این ثابت شده است ولی فرضیه‌ای نیز وجود دارد که می‌گوید شاید گرانش از ذره‌ای فرضی  به نام گراویتون تشکیل شده باشد .

بخش ۳ ـ ورود به گیتی‌های دیگر!

ما در جهان تنها نیستیم. هرچند که این ثابت نشده است و مدرک قابل توجهی در دست نداریم اما آیا در این کیهان بزرگ ما تنها هستیم؟ اگرجوابش خیر باشد بسیار منطقی‌تر به نظر می‌رسد .

به این دلیل که میلیاردها کهکشان وجود دارد در این کهکشان‌ها هم میلیاردها ستاره وجود دارد که برخی از این ستارگان برای خود منظومه دارند و سیارات متفاوتی را در خود جای داده‌اند. بنابراین منطقی است که تصور کنیم در این کیهان، موجودات دیگری هم وجود دارند.

اما این موجودات در گیتی ما وجود دارند یا گیتی‌های دیگر؟  (این سؤال در حد فرضیه است.) اگر از طریق سیاهچاله بتوانیم از فضا-زمان عبور کنیم و از سفیدچاله خارج شویم احتمالا از گیتی دیگری بیرون می‌آییم .

دو احتمال وجود دارد یا گیتی مورد نظر درست شبیه گیتی خودمان است و هیچ تفاوتی ندارد و یا این گیتی از هیچ نظر شبیه ما نیست و زمان در آن نیز شاید متفاوت باشد.

تمامی این ها فرضیه‌هایی بیش نیستند و هنوز هیچ کدام از آنها اثبات نشده‌اند. شاید در تکینگی چیز دیگری وجود داشته باشد! شاید سفیدچاله‌ای وجود نداشته باشد و تمام اطلاعات در خود سیاهچاله ذخیره شوند وسپس سیاهچاله که نمی‌تواند این حجم از اطلاعات را ذخیره کند بمیرد و یا شاید هم منفجر شود!

بر اساس قوانین فیزیک اطلاعات نابود نمی‌شوند پس شاید با استفاده از سفیدچاله از سیاهچاله خارج شوند و همین امر موجب می‌شود که اطلاعاتی که از سفیدچاله خارج می‌شوند به گیتی دیگری راه پیدا کنند!

بخش ۴ ـ تپ‌اختر

تپ‌اختر ستاره‌ای نوترونی است که به اندازه سیاهچاله فضا-زمان را خمیده نکرده است و پرتو ایکس تابش می‌کند و از دو قطب خود امواج رادیویی گسیل می‌کند و میدان مغناطیسی بسیار قوی دارد.

نخستین بار دو اخترشناس از دانشگاه کمبریج به نام‌های ژاکلین بل برنر و آنتونی هیوش در اواخر سال ۱۹۶۸ تپ‌اخترها را به صورت منابع رادیویی کشف کردند.

اگر تپ‌اختراز ستاره همسایه‌ی خود گاز جذب کند در سطح آن نقطه‌ای ایجاد می‌شود که پرتو ایکس را تابش خواهد کرد که به آن تپ‌اختر پرتو ایکس می‌گویند. سحابی خرچنگ واقع در صورت فلکی خرچنگ منبع عظیمی از پرتو ایکس را تابش می‌کند. تپ‌اختر در یک ثانیه سی بار به دور خود می‌گردد.

جمع بندی:

با وجود تمام اطلاعات موجود درباره کیهان هنوز هم اطلاعات ما کافی نیست و مطالب زیادی وجود دارد که هنوز کشف نشده‌اند به همین دلیل نمی‌توانیم به تمامی سوالات پاسخ کامل و قطعی دهیم.

اکنون تنها نظرات دانشمندان وجود دارد که قوانین مربوط به سیاهچاله را توضیح می‌دهد ولی تعداد کمی از این نظرات ثابت شده‌اند. سیاهچاله مرز فضا-زمان را از بین برد و توانست انسان را وادار به وجود غیرممکن‌هایی مانند سفیدچاله و کرمچاله کند و دید پژوهشگران را نسبت به غیرممکن‌ها بازکند. تا وقتی سیاهچاله کشف نشده بود هیچکس فکر نمی‌کرد که گاهی باید به تخیلات‌مان ایمان داشت.

پیشنهاد:

به نظر من باید برای دانش آموزانی که علاقه مند به تحقیق و اثبات نظریه‌ها هستند منابع تحقیقی و امکانات و بستر مناسب برای شکوفایی استعدادها فراهم شود و افراد برجسته و اندیشمند آنها را رهنمایی کنند. متاسفانه برای ما علاوه بر نبود امکانات و منابع هیچ فرد خاصی نیست تا بتواند ما را راهنمایی کند تا به اهدافمان نزدیک‌تر شویم که این غیرممکن همت و پیگیری  مسئولین را می‌طلبد.

فهرست منابع:

سایت‌ها:

۱-  وب سایت علمی بیگ بنگ

۲- ویکی پدیا

کتاب‌ها:

۱-  سیاهچاله – نویسنده: مارسیا بارتوزیاک – مترجم: رامین رامبد – سال نشر:۱۳۹۴

۲- دنیای انیشتین نویسنده: میچیو کاکو – مترجم: سروش آتشی – سال نشر: ۱۳۹۶

۳- جهان در پوست گردو – نویسنده: استیون هاوکینگ – مترجم: محمد رضا محجوب – سال نشر:۱۳۹۲

نویسنده: کمند حسن‌نژاد

پایان مقاله