ما هو الثقب الدودي

الثقوب الدودية هي حلول لمعادلات حقلأينشتاينللجاذبية التي تعمل على شكل أنفاق ، وهي نقاط اتصال في الزمان والمكان بطريقة تجعل الرحلة بين النقاط عبر الثقب يمكن أن تستغرق وقتاً أقل .تفترض نظرية الثقب الدودي أن المرور النظري عبر الزمكان يمكن أن يخلق اختصارات للرحلات الطويلة عبر الكون. يتم توقع الثقوب الدودية من قبل نظرية النسبية العامة. لكن كن حذرًا: تجلب الثقوب الدودية معهم مخاطر الانهيار المفاجئ والإشعاع العالي والاتصال الخطير بالمادة الغريبة.

نظرية الثقب الدودي

تم وضع الثقوب الدودية لأول مرة في عام 1916 ، على الرغم من أن ذلك لم يكن ما أطلق عليه في ذلك الوقت. أثناء مراجعة حل فيزيائي آخر للمعادلات في نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة ، أدرك الفيزيائي النمساوي لودفيج فلام أن حلًا آخر ممكنًا. ووصف ” الثقب الأبيض ” ، وهو انعكاس زمني نظري لثقب أسود. يمكن توصيل مداخلالثقوب السوداءوالبيضاء عن طريق قناة الزمكان.في عام 1935 ، استخدم أينشتاين والفيزيائي ناثان روزين نظرية النسبية العامة للتوسع في الفكرة ، مقترحين وجود “جسور” عبر الزمكان. تربط هذه الجسور نقطتين مختلفتين في الزمكان ، مما يؤدي نظريًا إلى إنشاء اختصار يمكن أن يقلل وقت السفر والمسافة. أصبحت الاختصارات تسمى جسور آينشتاين روزين ، أو الثقوب الدودية.قال ستيفن هسو أستاذ الفيزياء النظرية في جامعة أوريغون : الأمر برمته افتراضي للغاية في هذه المرحلة. لا أحد يعتقد أننا سنجد حفرة دودة في أي وقت قريب.تحتوي الثقوب الدودية على فَمّين ، مع وجود حلق يربط بين الاثنين. من المرجح أن تكون الأفواه كروية. قد يكون الحلق امتدادًا مستقيمًا ، ولكن يمكن أن يلف أيضًا ، ويأخذ مسارًا أطول مما قد يتطلبه المسار التقليدي.تتنبأ نظرية آينشتاين النسبية العامة رياضياً بوجود ثقوب دودية ، ولكن لم يتم اكتشاف أي منها حتى الآن. قد يتم رصد ثقب دودي ذو كتلة سلبية بالطريقة التي تؤثر بها جاذبيتها على الضوء الذي يمر.تسمح بعض حلول النسبية العامة بوجود الثقوب الدودية حيث يكون فم كل منها ثقبًا أسود . ومع ذلك ، فإن الثقب الأسود الذي يحدث بشكل طبيعي ، والذي شكله انهيار نجم يحتضر ، لا يخلق في حد ذاته ثقبًا دوديًا.[1]

الثقب الدودي والسفر عبر الزمن

الخيال العلمي مليء بحكايات السفر عبر الثقوب الدودية . لكن واقع مثل هذا السفر أكثر تعقيدًا ، وليس فقط لأننا لم نكتشفه بعد.المشكلة الأولى هيالحجم؛ من المتوقع أن توجد الثقوب الدودية البدائية على مستويات مجهرية ، حوالي 10–33 سم. ومع ذلك ، مع توسع الكون ، من الممكن أن يكون البعض قد تمدد إلى أحجام أكبر.مشكلة أخرى تأتي منالاستقرار؛ سوف تكون الثقوب الدودية المتوقعة لأينشتاين روزن عديمة الفائدة للسفر لأنها تنهار بسرعة.قال هسو: “ستحتاج إلى نوع غريب من المادة من أجل تثبيت الثقب الدودي ، وليس من الواضح ما إذا كانت هذه المادة موجودة في الكون” ، لكن الأبحاث الحديثة وجدت أن الثقب الدودي الذي يحتوي على مادة “غريبة” يمكن أن يظل مفتوحًا وغير متغير لفترات زمنية أطول.تحتوي المادة الغريبة ، التي يجب عدم الخلط بينها وبين المادة المظلمة أو المادة المضادة ، على كثافة طاقة سالبة وضغط سلبي كبير. لم يُنظر إلى هذه المادة إلا في سلوك حالات فراغ معينة كجزء من نظرية المجال الكمي.إذا احتوى ثقب دودي على مادة غريبة كافية ، سواء كانت تحدث بشكل طبيعي أو تمت إضافتها بشكل مصطنع ، فيمكن استخدامه نظريًا كطريقة لإرسال المعلومات أو المسافرين عبر الفضاء . لسوء الحظ ، قد تكون الرحلات البشرية عبر الأنفاق الفضائية صعبة.وقال الفيزيائي كيب ثورن , أحد كبار السلطات في العالم حول النسبية والثقوب السوداء والديدان: هيئة المحلفين ليست موجودة, لذلك نحن لانعرف ، لكن هناك مؤشرات قوية للغاية على أن الثقوب الدودية التي يمكن للإنسان المرور فيها ممنوعة بموجب قوانين الفيزياء. هذا أمر محزن ، هذا مؤسف ، ولكن هذا هو الاتجاه الذي تشير إليه الأشياء.”قد لا تربط الثقوب الدودية منطقتين منفصلتين فقط داخل الكون ، بل يمكنها أيضًا ربط كونين مختلفين. وبالمثل ، افترض بعض العلماء أنه إذا تم تحريك فم واحد من ثقب دودي بطريقة محددة ، فقد يسمح بالسفر عبر الزمن.وقال عالم الفيزياء الفلكية إريك ديفيس : يمكنك الذهاب إلى المستقبل أو إلى الماضي باستخدام ثقوب دودية يمكن اجتيازها . ولكن لن يكون الأمر سهلاً سوف يتطلب الأمر جهداً هائلاً لتحويل الثقب إلى آلة زمنية . سيكون الأمر صعب بما يكفي لاستخراج الثقب.ومع ذلك جادل عالم الكونيات البريطاني ستيفن هوكينج أن مثل هذا الاستخدام غير ممكن ، كما كتب إريك كريستيان من وكالة ناسا: إن الثقب الدودي ليس حقًا وسيلة للعودة في الوقت المناسب ، إنه طريق قصير ، بحيث يكون هناك شيء بعيد جدًا.على الرغم من أن إضافة مادة غريبة إلى ثقب دودي قد يؤدي إلى استقرارها لدرجة أنه يمكن للمسافرين من البشر السفر بأمان عبرها ، فلا يزال هناك احتمال أن تكون إضافة مادة عادية كافية لزعزعة استقرار البوابة.تكنولوجيا اليوم غير كافية لتوسيع أو تثبيت الثقوب الدودية ، حتى لو كان من الممكن العثور عليها. ومع ذلك ، يواصل العلماء استكشاف المفهوم كوسيلة للسفر في الفضاء على أمل أن تتمكن التكنولوجيا في نهاية المطاف من الاستفادة منها  ، قال هسو: ستحتاج إلى بعض التكنولوجيا فائقة التقدم. لن يفعل البشر ذلك في أي وقت في المستقبل القريب.[2]

التمييز الطوبولوجي و الثقب الدودي

إذا كانت النملة ترغب في الزحف من جانب تفاحة إلى آخر ، فهناك العديد من المسارات المحتملة على السطح التي تربط نقطة البداية بالوجهة. هذه المسارات ليست متميزة طبولوجيا: قطعة من سلسلة مرنة مثبتة عند نقطتي البداية والنهاية ، وتقع على أحد هذه المسارات ، يمكن أن تنزلق وتمتد على السطح لتستقر على أي مسار آخر من هذا القبيل.تخيل الآن أن النملة تزحف بدلاً من ذلك من خلال ثقب دودي في التفاح. لا يمكن تحريك قطعة من الخيوط التي تمر عبر الثقب الدودي بسلاسة بطريقة تكمن على طول أحد المسارات السطحية (أو من خلال ثقب دودي آخر بنفس نقاط النهاية ولكن بمسار مختلف).

ما هي نظرية الزمكان

الزمكان أو الزمان المكاني هو دمج لكلمتي الزمان والمكان ؛ نظرية الزمكان هو نموذج مفاهيمي يجمع بين الأبعاد الثلاثة للفضاء وهي الطول والعرض والارتفاع والبعد الرابع للزمان ، وفقًا لأفضل النظريات الفيزيائية الحالية ، يفسر الزمكان التأثيرات النسبية غير العادية التي تنشأ عن السفر بالقرب من سرعة الضوء وكذلك حركة الأجسام الضخمة في الكون.

اكتشاف الزمكان و الثقب الدودي

الزمكان هو نموذج مفاهيمي يجمع بين الأبعاد الثلاثة للفضاء والبعد الرابع للزمان. وفقًا لأفضل النظريات الفيزيائية الحالية ، يفسر الزمكان التأثيرات النسبية غير العادية التي تنشأ عن السفر بالقرب من سرعة الضوء وكذلك حركة الأجسام الضخمة في الكون.لكن التجارب التي أجريت في نهاية القرن التاسع عشر أشارت إلى وجود شيء خاص بالضوء . أظهرت القياسات أن الضوء يسير دائمًا بنفس السرعة مهما كان. وفي عام 1898 ، تكهن الفيزيائي وعالم الرياضيات الفرنسي هنري بوانكاريه بأن سرعة الضوء قد تكون حدودًا لا يمكن تجاوزها. في نفس الوقت تقريبًا ، كان باحثون آخرون يفكرون في إمكانية تغير الأشياء من حيث الحجم والكتلة ، اعتمادًا على سرعتها.جمع أينشتاين كل هذه الأفكار معًا في نظريته النسبية الخاصة لعام 1905 ، التي افترضت أن سرعة الضوء كانت ثابتة. لكي يكون هذا صحيحًا ، يجب الجمع بين المكان والزمان في إطار واحد تآمر للحفاظ على سرعة الضوء كما هي لجميع المراقبين.[3]