ماذا يحدث في الثقوب السوداء. إلى أين تقود الثقوب السوداء الكونية؟ تتبخر الثقوب السوداء مع مرور الوقت

وكجزء من دمية كونية، قد يكون كوننا موجودًا داخل ثقب أسود، والذي يعد في حد ذاته جزءًا من الكون الأكبر. جميع الثقوب السوداء المكتشفة في عالمنا - من المجهرية إلى فائقة الكتلة - قد تكون مداخل لحقائق بديلة.

تقول إحدى أحدث النظريات "المهلوسة" أن الثقب الأسود هو نفق بين الأكوان - يشبه الثقب الدودي. ولا ينهار الثقب الأسود إلى نقطة واحدة كما هو متوقع، بل يصبح "ثقبًا أبيض" في الطرف الآخر من الثقب الأسود.

في ورقة بحثية نشرت في مجلة Physics Letters B، قدم الفيزيائي نيكوديم بوبلافسكي من جامعة إنديانا نظرية جديدة نموذج رياضيالحركة الحلزونية للمادة التي تسقط في الثقب الأسود. تُظهر معادلاته أن مثل هذه الثقوب الدودية هي بدائل قابلة للتطبيق لتفردات الزمكان التي افترض ألبرت أينشتاين أنها مركز الثقوب السوداء.

وفقا لمعادلات النظرية النسبية العامة لأينشتاين، يتم إنشاء التفردات عندما تصبح المادة في منطقة ما كثيفة للغاية، كما هو الحال في قلب الثقب الأسود فائق الكثافة.

تشير نظرية أينشتاين إلى أن المتفردات لا تشغل مساحة، وأنها كثيفة للغاية وساخنة للغاية - وهو ما يدعمه، من حيث المبدأ، العديد من الأدلة غير المباشرة، لكنه يظل صعب الفهم بالنسبة للعديد من العلماء.

إذا كان بوبلافسكي على حق، فقد لا تكون هناك حاجة للفهم.

وبحسب المعادلات الجديدة، تصبح المادة التي يمتصها الثقب الأسود ويدمرها ظاهريا مواد بناءللمجرات والنجوم والكواكب في واقع آخر.

هل يمكن للثقوب الدودية أن تحل لغز الانفجار الكبير؟

يقول بوبلافسكي إن فهم الثقوب السوداء كثقوب دودية يمكن أن يفسر بعض الألغاز في علم الكونيات الحديث. على سبيل المثال، تنص نظرية الانفجار الأعظم على أن الكون بدأ بوحدة متفردة. لكن العلماء غير راضين عن تفسير كيفية تشكل مثل هذا التفرد في المقام الأول. وبالتالي، إذا كان كوننا قد ولد من ثقب أبيض وليس من متفردة، فإن "هذا يحل مشكلة متفردات الثقب الأسود وتفرد الانفجار الكبير".

قد تفسر الثقوب الدودية أيضًا انفجارات أشعة جاما، وهي ثاني أقوى انفجارات في الكون بعد الانفجار الكبير. تحدث انفجارات أشعة جاما في محيط الكون المعروف. وقد تم ربطها بالمستعرات الأعظمية، أو موت النجوم، في المجرات البعيدة، لكن مصادرها الدقيقة لا تزال غامضة. يقترح بوبلافسكي أن الانفجارات قد تكون عبارة عن قذف للمادة من أكوان بديلة. تدخل المادة إلى كوننا من خلال الثقوب السوداء الهائلة -الثقوب الدودية- الموجودة في قلوب المجرات، على الرغم من أنه ليس من الواضح كيف يكون ذلك ممكنًا.

يقول العالم: "الفكرة مجنونة، ولكن من يدري؟".

هناك طريقة واحدة على الأقل لاختبار نظرية بوبلافسكي. بعض الثقوب السوداء في كوننا تدور، وإذا ولد كوننا داخل نفس الثقب الأسود الدوار، فيجب أن يرث دوران الجسم الأصلي. وبالتالي، إذا أظهرت التجارب المستقبلية أن كوننا يدور في الاتجاه المتوقع، فقد يكون هذا دليلاً غير مباشر على نظرية الثقب الدودي.

هل يمكن للثقوب الدودية أن تنتج "مادة غريبة"؟

وقد تفسر نظرية الثقب الدودي أيضًا سبب انحراف بعض سمات كوننا عما تتنبأ به النظرية، وفقًا لعلماء الفيزياء. بناءً على النموذج القياسي للفيزياء، بعد الانفجار الكبير، يجب أن يزداد انحناء الكون بمرور الوقت، لذلك بعد 13.7 مليار سنة، وهو اليوم، يجب أن نجلس على سطح كون كروي مغلق.

ومع ذلك، تظهر الملاحظات أن الكون مسطح في جميع الاتجاهات. بالإضافة إلى ذلك، تظهر البيانات الضوئية من الكون الشاب أن درجة الحرارة بعد الانفجار الكبير كانت نفسها تقريبًا في كل مكان. وهذا يعني أن الأجسام البعيدة التي نراها في الطرف الآخر من الكون كانت قريبة بما يكفي من بعضها البعض بحيث كانت في حالة توازن، مثل جزيئات الغاز في غرفة مغلقة.

مرة أخرى، الملاحظات لا تتطابق مع التوقعات لأن الأجسام المتقابلة في الكون المعروف متباعدة جدًا لدرجة أن الوقت الذي يستغرقه الانتقال بينها بسرعة الضوء يتجاوز عمر الكون.

ولتفسير هذه التناقضات، طور علماء الفلك النظرية التضخمية.

ويشير التضخم إلى أنه بعد وقت قصير من خلق الكون، شهد طفرة نمو سريعة توسع خلالها الفضاء نفسه بسرعة أكبر من سرعة الضوء. امتد الكون من حجم الذرة إلى أبعاد فلكية في جزء من الثانية.

ولذلك يبدو الكون مسطحًا لأننا نتواجد على كرة كبيرة جدًا من وجهة نظرنا؛ هكذا تبدو الأرض مسطحة لمن يقف في الحقل.

يشرح التضخم أيضًا كيف يمكن للأشياء المتباعدة أن تكون قريبة بدرجة كافية للتفاعل. ولكن حتى لو افترضنا أن التضخم حقيقي، فإن علماء الفلك يجدون صعوبة في تفسير سببه. وهذا هو المكان الذي تأتي فيه نظرية جديدة للثقوب الدودية للإنقاذ.

ووفقا لبوبلافسكي، فإن بعض النظريات التضخمية تقول إن الحدث نتج عن "المادة الغريبة"، وهي مادة نظرية تختلف جزئيا عن المادة العادية لأنها تصدها الجاذبية ولا تنجذب إليها. بناءً على هذه المعادلات، استنتج بوبلافسكي أن مثل هذه المادة الغريبة يمكن أن تكون قد نشأت عندما انهارت بعض النجوم الضخمة الأولى في الثقوب الدودية.

ويقول: "ربما كان هناك بعض التفاعل بين المادة الغريبة التي شكلت الثقوب الدودية والمادة الغريبة التي تسببت في التضخم".

معادلات الثقب الدودي – "الحل الجيد".

النموذج الجديد ليس الأول الذي يقترح وجود أكوان أخرى داخل الثقوب السوداء. وكان داميان إيسون، عالم الفيزياء النظرية بجامعة أريزونا، قد اقترح ذلك سابقًا.

يقول إيسون، الذي لم يشارك في بحث بوبلافسكي: "ما الجديد؟ حقيقة أن حل الثقوب الدودية في الأرض هو انتقال من خارج الثقب الأسود إلى داخل الكون الجديد". - "لقد افترضنا أن مثل هذا الحل يمكن أن يوجد، ولكن بوبلافسكي وجده."

ومع ذلك، تبدو الفكرة مثيرة للجدل للغاية بالنسبة لإيسون.

"هل هذا ممكن؟ نعم. هل مثل هذا السيناريو محتمل؟ لا أعرف حتى. لكنه بالتأكيد مثير للاهتمام."

إن العمل المستقبلي في الجاذبية الكمومية - دراسة الجاذبية على المستوى دون الذري - سيعمل على تحسين المعادلات وربما تأكيد أو دحض نظرية بوبلافسكي.

ليس هناك ما يثير الدهشة في نظرية الثقب الدودي.

وقال أندرياس ألبريشت، عالم الفيزياء بجامعة كاليفورنيا في ديفيس، والذي لم يشارك أيضًا في الدراسة، إن نظرية الثقب الدودي مثيرة للاهتمام بشكل عام، ولكنها ليست رائدة، ولا تلقي أي ضوء على أصول الكون.

ومن خلال التأكيد على أن كوننا خُلق من قطعة مادة من الكون الأم، فإن النظرية ببساطة تحول حدث أصل كل الأشياء إلى واقع بديل. وبعبارة أخرى، فإنه لا يفسر كيف نشأ الكون الأصلي أو لماذا يمتلك عالمنا الخصائص التي يمتلكها - علاوة على ذلك، يجب أن تكون الخصائص موروثة، مما يعني أن الكون الأصلي سيكون هو نفسه.

ويقول، مشيرًا إلى بحث بوبلافسكي: "هناك العديد من المشكلات الحالية التي نحاول حلها، وليس من الواضح إلى أين سيؤدي هذا".

ومع ذلك، لا يجد ألبريشت فكرة وجود ثقوب دودية تربط بين الأكوان "أغرب" من فكرة التفردات في الثقوب السوداء، ولن يتخلص من نظرية جديدة لمجرد أنها تبدو مجنونة بعض الشيء.

ويقول: "كل ما يفعله الناس في هذا المجال غريب للغاية". - "ليس من حقك أن تقول إن الفكرة الأقل غرابة ستنتصر، لأنها لن تحدث تحت أي ظرف من الظروف". المصدر: مرحبا نيوز.

منذ وقت ليس ببعيد (وفقًا للمعايير العلمية) كان الجسم المسمى بالثقب الأسود افتراضيًا بحتًا ولم يتم وصفه إلا من خلال حسابات نظرية سطحية. لكن التقدم التكنولوجي لا يقف ساكنا، والآن لا أحد يشك في وجود الثقوب السوداء. لقد كتب الكثير عن الثقوب السوداء، لكن وصفها غالبًا ما يكون صعبًا للغاية على الراصد العادي أن يفهمه. في هذه المقالة سنحاول فهم هذا الكائن المثير للاهتمام.
عادة ما يتشكل الثقب الأسود بسبب موت نجم نيوتروني. النجوم النيوترونيةعادةً ما يكون ضخمًا جدًا ومشرقًا وحارًا للغاية، بالمقارنة مع شمسنا، فهو يشبه مصباحًا يدويًا ومصباحًا كشافًا عملاقًا مع مجموعة من الميجاوات، والتي يتم استخدامها عند تصوير الأفلام. النجوم النيوترونية غير فعالة على الإطلاق؛ فهي تستخدم احتياطيات ضخمة من الوقود النووي في فترات زمنية قصيرة نسبيًا، مثل سيارة صغيرة أو نوع من أنواع الجيليك، إذا ما قورنت مرة أخرى بنجمنا. من خلال حرق الوقود النووي، تتشكل عناصر جديدة في القلب، وعناصر أثقل، ويمكنك إلقاء نظرة على الجدول الدوري، حيث يتحول الهيدروجين إلى هيليوم، والهيليوم إلى ليثيوم، وما إلى ذلك. تشبه منتجات الانشطار النووي دخان العادم، إلا أنه يمكن إعادة استخدامها. وهكذا يكتسب النجم زخمًا حتى يتعلق الأمر بالحديد. تراكم الحديد في القلب كالسرطان.. يبدأ بقتلها من الداخل. وبسبب الحديد فإن كتلة النواة تنمو بسرعة وفي النهاية تصبح قوة الجاذبية أكبر من قوى التفاعلات النووية ويسقط النواة حرفياً مما يؤدي إلى الانفجار. وفي لحظة مثل هذا الانفجار تنطلق كمية هائلة من الطاقة، ويظهر شعاعان موجهان من إشعاعات جاما، وكأن مسدس ليزر يطلق النار على الكون من كلا الطرفين، وكل ما في مسار هذه الحزم عند يخترق هذا الإشعاع مسافة حوالي 10 سنوات ضوئية. وبطبيعة الحال، لا شيء حي ينجو من مثل هذه الأشعة، وأي شيء قريب منها يحترق تمامًا. ويعتبر هذا الإشعاع هو الأقوى في الكون كله، إلا أن طاقة الانفجار الأعظم لها طاقة أكبر. ولكن ليس كل شيء سيئًا للغاية، فكل ما كان في القلب ينبعث إلى الفضاء ويستخدم لاحقًا لإنشاء الكواكب والنجوم وما إلى ذلك. يؤدي الضغط الناتج عن قوة الانفجار إلى ضغط النجم إلى حجم صغير؛ ونظرًا لحجمه السابق، تصبح الكثافة هائلة بشكل لا يصدق. إن كسرة الهامبرغر المصنوعة من هذه المادة تزن أكثر من كوكبنا. والنتيجة هي ثقب أسود له جاذبية لا تصدق ويسمى أسود لأنه حتى الضوء لا يستطيع الهروب منه.
لم تعد قوانين الفيزياء بالقرب من الثقب الأسود تعمل بالطريقة التي اعتدنا عليها. الزمكان منحني وجميع الأحداث تسير بشكل مختلف تمامًا. مثل المكنسة الكهربائية، يمتص الثقب الأسود كل ما حوله: الكواكب، والكويكبات، والضوء، وما إلى ذلك. في السابق، كان يُعتقد أن الثقب الأسود لا ينبعث منه أي شيء، ولكن كما أثبت ستيفن هوكينج، فإن الثقب الأسود يصدر مادة مضادة. أي أنها تأكل المادة وتطلق المادة المضادة. بالمناسبة، إذا قمت بدمج المادة والمادة المضادة، فستحصل على قنبلة تطلق الطاقة E=mc2، حسنًا، هذا كل شيء سلاح قويعلى الكوكب. أعتقد أنه تم بناء المصادم بعد ذلك لمحاولة تحقيق ذلك، لأنه عندما تصطدم البروتونات داخل هذه الآلة، تظهر أيضًا ثقوب سوداء مصغرة تتبخر بسرعة، وهو أمر جيد بالنسبة لنا، وإلا فقد يكون الأمر كما هو الحال في الأفلام التي تتحدث عن نهاية العالم.
في السابق، كانوا يعتقدون أنه إذا ألقيت شخصًا في ثقب أسود، فإن أنبوبه سوف يتمزق إلى ذرات فرعية، ولكن كما اتضح، وفقًا لبعض المعادلات، هناك مسارات معينة للسفر عبر الثقب الأسود لكي تشعر بأنك طبيعي، رغم أنه ليس من الواضح ما الذي سيحدث خلفه، سلام آخر أو لا شيء. المنطقة المحيطة بالثقب الأسود المثيرة للاهتمام تسمى أفق الحدث. إذا سافرت إلى هناك دون معرفة المعادلة السحرية، فمن المؤكد أنها لن تكون جيدة جدًا. سيرى الراصد كيف تطير المركبة الفضائية في أفق الحدث ثم تبتعد ببطء شديد حتى تتجمد في المركز. بالنسبة لرائد الفضاء نفسه، ستسير الأمور بشكل مختلف تمامًا، فالمساحة المنحنية ستشكله مثل البلاستيسين أشكال متعددةحتى يكسر أخيرًا كل شيء إلى ذرات فرعية. لكن بالنسبة للمراقب الخارجي، سيظل رائد الفضاء إلى الأبد مبتسمًا ويلوح من النافذة، كصورة مجمدة.

الثقب الأسود - شرح للأطفال: الوصف بالصور، كيفية العثور عليها في كون الكون، كيف تظهر، موت النجوم، الثقوب السوداء الهائلة للمجرات.

بالنسبة للصغار، يجب على الآباء أو في المدرسة أن يوضحوا أن تصور الثقب الأسود كمساحة فارغة يعد خطأً فادحًا. على العكس من ذلك، فهي تتركز كمية لا تصدق من المادة، وهي محصورة في مساحة صغيرة. لجعل الشرح أكثر حيوية للأطفال، تخيل فقط أنك أخذت نجمًا أكبر من الشمس بعشر مرات وحاولت ضغطه في منطقة بحجم مدينة نيويورك. وبسبب هذا الضغط، يصبح مجال الجاذبية قويًا جدًا لدرجة أنه لا يمكن لأحد، ولا حتى شعاع الضوء، الهروب منه. ومع تطور التكنولوجيا، أصبحت وكالة ناسا قادرة على معرفة المزيد والمزيد عن هذه الأجسام الغامضة.

مكان جيد للبدء به بالنسبة للأطفال هو أن مصطلح "الثقب الأسود" لم يكن موجودًا حتى عام 1967 (صاغه جون ويلر). ولكن قبل ذلك، لعدة قرون، تم ذكر وجود أجسام غريبة، بسبب كثافتها وكثافتها، لا تطلق الضوء. وقد تنبأ بها ألبرت أينشتاين في نظريته النسبية العامة. لقد أثبتت أنه عندما يموت نجم ضخم، تبقى نواة صغيرة كثيفة. فإذا كانت كتلة النجم ثلاثة أضعاف كتلة الشمس، فإن الجاذبية تتغلب على القوى الأخرى، ونحصل على ثقب أسود.

عملية تكوين النجم الأسود

بالطبع، من المهم أن نوضح للأطفال أن الباحثين غير قادرين على ملاحظة هذه الميزات بشكل مباشر (التلسكوبات تكتشف الضوء والأشعة السينية وغيرها من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي فقط)، لذلك ليست هناك حاجة لانتظار صورة للثقب الأسود. . ولكن من الممكن حساب موقعها وحتى تحديد حجمها بسبب تأثيرها على الأشياء المحيطة بها. على سبيل المثال، إذا مر عبر سحابة من المادة بين النجوم، فسيبدأ في هذه العملية في سحب المادة إلى الداخل - التراكم. سيحدث نفس الشيء إذا مر نجم بالقرب منك. صحيح أن النجم يمكن أن ينفجر.

وفي لحظة الجذب، تسخن المادة وتتسارع، وتطلق الأشعة السينية إلى الفضاء. وقد رصدت الاكتشافات الأخيرة عدة انفجارات قوية من أشعة غاما، مما يدل على أن الثقب يلتهم النجوم المجاورة. في هذه اللحظة، فإنها تحفز نمو البعض وتوقف البعض الآخر.

موت النجم هو بداية الثقب الأسود

تنشأ معظم الثقوب السوداء من المواد المتبقية من النجوم الكبيرة المحتضرة (انفجارات المستعرات الأعظم). تصبح النجوم الأصغر نجومًا نيوترونية كثيفة، والتي تفتقر إلى الكتلة اللازمة لاحتجاز الضوء. إذا كانت كتلة النجم أكبر بثلاث مرات من كتلة الشمس، فإنه يصبح مرشحًا للثقب الأسود. من المهم شرح شيء غريب للأطفال. عندما ينهار نجم، يقترب سطحه من سطح وهمي (أفق الحدث). الوقت على النجم نفسه يصبح أبطأ من وقت الراصد. عندما يصل السطح إلى أفق الحدث، يتجمد الوقت ولا يمكن للنجم أن ينهار - إنه جسم متجمد ومنهار.

الثقوب السوداء في مراكز اندماج المجرات

يمكن أن تظهر الثقوب السوداء الأكبر حجمًا بعد اصطدام النجوم. بعد إطلاقه في ديسمبر 2004، تمكن تلسكوب ناسا من اكتشاف ومضات ضوئية قوية وعابرة - أشعة جاما. بعد ذلك، قام شاندرا وهابل بجمع البيانات حول الحدث وأدركا أن هذه التوهجات يمكن أن تكون نتيجة اصطدام بين ثقب أسود ونجم نيوتروني، مما يؤدي إلى تكوين ثقب أسود جديد.

على الرغم من أن الأطفال وأولياء الأمور قد اكتشفوا ذلك بالفعل في عملية التعليم، إلا أن نقطة واحدة تظل لغزا. يبدو أن الثقوب موجودة على مقياسين مختلفين. هناك العديد من الثقوب السوداء - بقايا النجوم الضخمة. وعادة ما تكون أكبر من كتلة الشمس بـ 10 إلى 24 مرة. يراهم العلماء باستمرار إذا اقترب نجم فضائي بشكل خطير. لكن معظم الثقوب السوداء توجد في عزلة ولا يمكن رؤيتها ببساطة. ومع ذلك، إذا حكمنا من خلال عدد النجوم الكبيرة بما يكفي لتكون مرشحة للثقوب السوداء، فلا بد أن يكون هناك عشرات الملايين من المليارات من هذه الثقوب السوداء في درب التبانة.

هناك أيضًا ثقوب سوداء هائلة الحجم، وهي أكبر بمليون أو حتى مليار مرة من شمسنا. يُعتقد أن مثل هذه الوحوش تعيش في مراكز جميع المجرات الكبيرة تقريبًا (بما في ذلك مجرتنا).

سيكون من المثير للاهتمام بالنسبة للصغار أن يعرفوا أن العلماء اعتقدوا لفترة طويلة أنه لا يوجد حجم متوسط ​​للثقوب السوداء. لكن البيانات الواردة من شاندرا، وXMM-Newton، وهابل تظهر وجودهم هناك.

من الممكن أن تنشأ الثقوب السوداء فائقة الكتلة من تفاعل متسلسل ناتج عن اصطدام النجوم في مجموعات مدمجة. ولهذا السبب، تتراكم الكثير من النجوم الضخمة، والتي تنهار وتنتج ثقوبًا سوداء. ثم تحتل هذه العناقيد مركز المجرة، حيث تندمج الثقوب السوداء وتصبح عضوًا فائق الكتلة.

ربما تكون قد أدركت الآن أنك لن تتمكن من مشاهدة الثقب الأسود بجودة عالية عبر الإنترنت لأن هذه الأجسام لا ينبعث منها الضوء. لكن الأطفال سيكونون مهتمين بدراسة الصور الفوتوغرافية والرسوم البيانية التي تم إنشاؤها بناءً على ملامسة الثقوب السوداء والمادة العادية.

التفسير المقتضب لهذه الظاهرة يذهب على هذا النحو. الثقب الأسود هو منطقة زمانية تتميز جاذبيتها بقوة كبيرة لدرجة أنه لا يمكن لأي جسم، بما في ذلك الكمات الضوئية، أن يتركها.

كان الثقب الأسود ذات يوم نجمًا ضخمًا. الوداع التفاعلات النووية الحراريةفيحافظون على الضغط المرتفع في أعماقه، فيبقى كل شيء طبيعياً. ولكن مع مرور الوقت، يتم استنفاد إمدادات الطاقة و جسم سماوي، تحت تأثير جاذبيته، يبدأ في الضغط. المرحلة الأخيرة من هذه العملية هي انهيار قلب النجم وتشكيل ثقب أسود.

• 1. يقوم الثقب الأسود بإخراج نفاثات بسرعة عالية
• 2. يتطور قرص المادة إلى الثقب الأسود
• 3. الثقب الأسود
• 4. رسم تخطيطي تفصيلي لمنطقة الثقب الأسود
• 5. تم العثور على حجم الملاحظات الجديدة

النظرية الأكثر شيوعًا هي أن ظواهر مماثلة موجودة في كل مجرة، بما في ذلك مركز مجرتنا درب التبانة. إن قوة الجاذبية الهائلة للثقب قادرة على احتجاز عدة مجرات حوله، مما يمنعها من الابتعاد عن بعضها البعض. "مساحة التغطية" يمكن أن تكون مختلفة، كل هذا يتوقف على كتلة النجم الذي تحول إلى ثقب أسود، ويمكن أن تكون آلاف السنين الضوئية.

الضغط في الثقب الأسود. الإجابات

بوب بي

لا نعرف أي ضغط. في الواقع، نحن لا نعرف حقًا ما يوجد داخل الثقب الأسود (BH).

الحلول الكلاسيكية لـ BHs لها أفق (أو أفقان لحل BH Kerr الدوار) حيث ترتبط المنطقة الداخلية ارتباطًا سببيًا بالمنطقة الخارجية. في المنطقة الداخلية، الزمكان فارغ، ولا يوجد هناك سوى التفرد، حيث يصبح انحناء الزمكان لانهائيًا.

علاوة على ذلك، فإن الشخص (أو الجسيم) الذي يسير باتجاه الأفق (وفي الإطار الإحداثي لأحدهما، أو في الإطار الإحداثي للجسيم يفعل ذلك خلال فترة زمنية محددة) لا يرى أي شيء غريب يحدث نحو الأفق ( استثناء محتمل لاحقًا في هذه الإجابة)، وينتهي حتمًا في التفرد، ويفعل ذلك بسرعة كبيرة. ويزداد تأثير الجاذبية الذي يشعر به الراصد داخل الأفق حتى يصبح لانهائيًا في الحلول الكلاسيكية.

الاستثناءات أو التحذيرات لهذه القصة هي أنها لا تأخذ الجاذبية الكمومية بعين الاعتبار. ليس لدينا نظرية مقبولة للجاذبية الكمية حتى الآن (لدينا بعض النظريات الافتراضية مثل نظرية الأوتار وجاذبية الحلقة الكمومية) ونحن نقترب من التفرد. تصبح النسبية العامة غير صالحة ولا نعلم بعد أنها ستتولى زمام الأمور. في الواقع، هناك ادعاءات بأن هناك شيئًا ما في الأفق يسمى جدار الحماية، وكل شيء هناك قد تم تدميره. هناك مشاكل في تخزين المعلومات المادية في BHs، وتشير بعض الفرضيات إلى أن المعلومات تتجمد في الأفق ويتم تخزينها هناك. هذه القضية برمتها قيد البحث المستمر النشط.

ربما يمكن اعتبار قوى المد والجزر بمثابة نوع من الضغط. إذا انتهى بك الأمر بوجود ثقب أسود عند قدميك أولاً، فإن قوة الجاذبية الأخرى في أطراف مختلفة من جسمك ستتسبب في تمددك وسحبك مثل السباغيتي. جوجل "السباغيتي".

Spaggettification هي قوى المد والجزر، وسوف يكون مجال الجاذبية مع التدرج. الضغط ليس كذلك، فهو فقط يدفع أو يسحب، وهو مرتبط بالمجال أو المادة.

يتم تحديد الضغط عادة من خلال القوة لكل مساحة السطح. وبما أنه لا يوجد بعد فيزيائي "داخل" BH وبالتالي لا يوجد سطح، فلا توجد طريقة لتحديد الضغط. في الواقع، نحن لا نفهم أي شيء داخل الثقب الأسود.

فيديو ما هو الثقب الأسود؟

الثقب الأسود هو مجال جاذبية ذاتي الاستدامة يتركز في منطقة شديدة الانحناء من الزمكان (صورة من www.science.nasa.gov)

الثقب الأسود ليس مادة ولا إشعاعًا. مع بعض الاستعارة، يمكننا القول أن هذا مجال جاذبية ذاتي الاستدامة يتركز في منطقة شديدة الانحناء من الزمكان. يتم تحديد حدودها الخارجية بواسطة سطح مغلق، وهو أفق الحدث. إذا لم يدور النجم قبل الانهيار، فسيتبين أن هذا السطح عبارة عن كرة منتظمة، يتزامن نصف قطرها مع نصف قطر شفارتزشيلد.

المعنى المادي للأفق واضح جدا. يمكن للإشارة الضوئية المرسلة من محيطها الخارجي أن تنتقل لمسافة طويلة بلا حدود. لكن الإشارات المرسلة من المنطقة الداخلية لن تعبر الأفق فحسب، بل ستقع حتما في المتفردة. الأفق هو الحدود المكانية بين الأحداث التي يمكن أن تصبح معروفة لعلماء الفلك الأرضي (وغيرهم) والأحداث التي لن تظهر معلومات عنها تحت أي ظرف من الظروف.

كما هو متوقع "وفقًا لشوارزشيلد"، بعيدًا عن الأفق، فإن جاذبية الثقب تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة، لذلك بالنسبة للمراقب البعيد تتجلى كجسم ثقيل عادي. وبالإضافة إلى الكتلة، يرث الثقب لحظة القصور الذاتي للنجم المنهار وشحنته الكهربائية. وجميع الخصائص الأخرى للنجم السلف (البنية والتكوين والطبقة الطيفية وما إلى ذلك) تتلاشى في غياهب النسيان.

دعونا نرسل مسبارًا إلى الحفرة باستخدام محطة راديو ترسل إشارة مرة واحدة في الثانية وفقًا للوقت الموجود على متن السفينة. بالنسبة للمراقب عن بعد، مع اقتراب المسبار من الأفق، ستزداد الفواصل الزمنية بين الإشارات - من حيث المبدأ، بشكل غير محدود. بمجرد أن تعبر السفينة الأفق غير المرئي، فإنها ستصمت تمامًا بالنسبة لعالم "فوق الحفرة". لكن هذا الاختفاء لن يخلو من أثر، إذ سيتخلى المسبار عن كتلته وشحنته وعزم دورانه إلى الحفرة.

في فيلم الخيال العلمي الشهير Interstellar، تدور أحداث الفيلم حول "ثقب أسود" هائل. يظل وجود هذه الأجسام الكونية أحد أكثر أسرار الكون إثارة للاهتمام. وربما، بعد أن اكتشفوا كيفية عملهم، ستتمكن البشرية من الوصول إلى عوالم لا يعرفون عنها شيئًا حتى الآن.

وفاة نجم

ويرتبط اكتشاف «الثقوب السوداء» ارتباطًا مباشرًا بالرؤية الجديدة للبنية الفيزيائية للكون، التي اقترحها ألبرت أينشتاين عام 1915، والتي أظهرت أن الأجسام الضخمة تحني الزمان والمكان. وفي وقت لاحق، تلقت نظريته العديد من التأكيدات التجريبية. ليس من السهل تفسير شكل هذا الانحناء، لذلك يلجأ الفيزيائيون إلى التشبيه، ويتخيلون الفضاء كنوع من السطح المطاطي الذي تضغط عليه الكرات المعدنية. علاوة على ذلك، كلما كانت الكرة ضخمة، كلما زاد حجم الانبعاج تحتها. في الفضاء الحقيقي رباعي الأبعاد، يواجه "الانحناء" البعد الخامس، الذي نحدد وجوده بشكل غير مباشر فقط - عن طريق تشويه الشعاع أو تأخير إشارة الراديو التي تمر بالقرب من الشمس أو النجوم.

من الواضح أن "الانبعاج" الذي أحدثته الشمس صغير نسبيًا (نصف قطرها أكبر بـ 50 كيلومترًا فقط من نصف قطر نجمنا)، ولكن بعد أن صاغ أينشتاين افتراضاته مباشرة تقريبًا النظرية الثوريةأثبت عالم الفيزياء الفلكية الألماني كارل شوارزشيلد رياضيًا أنه في مكان ما في الكون يمكن أن توجد أجسام ذات كتلة تؤدي إلى انحناء الفضاء لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الهروب منه. وبمرور الوقت، بدأ يطلق على مثل هذه الأجسام اسم "الثقوب السوداء" باليد الخفيفة للأمريكي جون ويلر.

لفترة طويلة ظلت "الثقوب السوداء" في نظر العلماء فرضية جميلة. في عام 1939، ظهر الفيزيائي الشاب روبرت أوبنهايمر، "الأب" المستقبلي للأمريكيين قنبلة ذريةأظهر أنه في ظل ظروف معينة يمكن للنجم أن يتحول إلى "ثقب أسود" حقيقي. وفي الواقع، سرعان ما اكتشف علماء الفلك أن النجوم تتصرف بشكل مختلف في نهاية "حياتها". على سبيل المثال، ستبدأ الشمس، التي تحترق تدريجياً، في التوسع، ثم تتحول إلى قزم أبيض بحجم الأرض، والذي سيبرد على مدى مليارات السنين، ليصبح كتلة كثيفة داكنة من المادة. تلك النجوم التي تكون كتلتها أكبر بكثير من كتلة الشمس تحرق وقودها بشكل أسرع بكثير ثم تنفجر (تنهار) لتشكل نجمًا نيوترونيًا أو "ثقبًا أسود". تتكون النجوم النيوترونية بالكامل تقريبًا من نوى ذرية، وتتكون "الثقوب السوداء" من فضاء منحني وزمن منحني. على الرغم من أن "الثقب الأسود" لا يحتوي على مادة، إلا أنه يمتلك سطحًا - يُسمى "أفق الحدث"، والذي لا يمكن لأي شيء الهروب من خلاله.

وبمرور الوقت، تعلموا اكتشاف "الثقوب السوداء" من خلال تأثيرها على الفضاء المحيط. وقد تم العثور على حوالي ألف من هذه الأجسام، لكن علماء الفلك يقولون إن هناك مئات الملايين منها. وتبين أن هناك أيضًا "ثقوبًا سوداء" عملاقة في مراكز المجرات، ربما ظهرت نتيجة انهيار سحب الغاز الضخمة.

اكتشاف هوكينج

لقد حاول العديد من علماء الفيزياء فهم كيفية عمل "الثقوب السوداء". أعظم نجاح في هذا المجال حققه الإنجليزي ستيفن هوكينج. في عام 1975، لم يتمكن فقط من ربط وجود "الثقوب السوداء" بالموضة ميكانيكا الكمولكنها أظهرت أيضًا كيف يجب أن تتفاعل مع العالم الخارجي.

قبل هوكينج، كان يُعتقد أن "الثقب الأسود" يمتص المادة فقط دون أن يعيد أي شيء. من خلال دراسة سلوك الحقول الكمومية بالقرب من "الثقب الأسود"، اقترح هوكينج أنه بالضرورة يشع الجسيمات في الفضاء الخارجي وبالتالي يفقد كتلته. ويسمى هذا التأثير الآن "إشعاع هوكينج" (أو "تبخر هوكينج"). حسب هوكينج أن مثل هذا الإشعاع سيكون له طيف حراري، وبالتالي يمكن اكتشافه عند درجة حرارة معينة. ومع ذلك، فإن درجة الحرارة هذه منخفضة جدًا لدرجة أن علماء الفلك لا يستطيعون اكتشافها بالنسبة إلى "الثقوب السوداء" المرصودة، لذلك لم يتم تأكيد فرضية هوكينج من خلال الملاحظات.

إن نظرية "الثقوب السوداء" التي ابتكرها ستيفن هوكينج محل خلاف من قبل عدد من العلماء. والحقيقة هي أنه من وجهة النظر الكلاسيكية، لا يمكن للثقب الأسود إلا أن ينمو، ويمتص المزيد والمزيد من كتل المادة. ويترتب على ذلك أن المعلومات، باعتبارها إحدى خصائص المادة داخل "الثقب الأسود"، لا يتم تدميرها، بل يتم تخزينها إلى الأبد أو نقلها من كوننا إلى عالم آخر. يرى هوكينج أن "الثقب" يظل دائمًا في حالته الأصلية، مما يؤدي إلى تدمير المعلومات وإلقاء الكتلة الزائدة على شكل إشعاع. وهكذا يتعارض النموذجان، ويعتمد بناء نموذج الجاذبية الكمومية على من هو على حق، مما يؤدي بشكل مباشر إلى خلق "نظرية كل شيء" سيئة السمعة، والتي ستحدث ثورة في فهمنا للكون يومًا ما.

في عام 2004، ادعى ستيفن هوكينج أنه حل التناقض بين النماذج. يعتمد اكتشافه الجديد على حقيقة أنه في العمليات الحقيقية لتكوين وتبخر معلومات "الثقوب السوداء" لا يتم تدميرها. يحدث هذا لأن تلك "الثقوب" الموصوفة في إطار العديد من النظريات غير موجودة في الطبيعة. وما يلاحظه علماء الفلك في مراكز المجرات هو "ثقوب سوداء واضحة"، أي أجسام تشبه في كثير من النواحي النماذج التي اخترعها الفيزيائيون، لكنها لا تملك "أفق حدث" حقيقي. بشكل تقريبي، وفقًا للنظرية القديمة (وتسمى أيضًا “مفهوم جدار النار”)، فإن سقوط رائد الفضاء في “الثقب الأسود” سوف يتبخر على الفور في “أفق الحدث”، ووفقًا للنظرية الجديدة، فإنه سوف يخترق داخلها، ولكنها ستكتسب بعض الخصائص الفيزيائية الخاصة.

ومع ذلك، تسبب الاكتشاف الجديد أيضًا في انتقادات حادة من الزملاء. اتضح أن هوكينج أخذ عددًا من الافتراضات كأمر مسلم به، والتي لا تزال بحاجة إلى تبريرها، لذلك من السابق لأوانه القول بأن الموضوع مغلق تمامًا.

باب إلى عالم آخر

يُظهر فيلم الخيال العلمي الشهير Interstellar للمخرج كريستوفر نولان بوضوح كيفية اختراق الثقب الأسود ودراسته. الخصائص الداخليةسوف تؤثر على الفيزياء الحديثة. في الواقع، نحن نتحدث عن تقنيات التحكم بالجاذبية والطيران فائق السطوع. بالإضافة إلىيعرض الفيلم أيضًا أشخاصًا من المستقبل - مخلوقات أتقنت مساحة ذات أبعاد أكبر من أبعادنا.

تم تقديم كل هذه الأفكار إلى الفيلم من قبل الفيزيائي الشهير كيب ثورن (بالمناسبة، هو أحد أولئك الذين تمكنوا من إثبات الإمكانية النظرية لبناء "آلة الزمن"). وفي عام 1991، راهن مع ستيفن هوكينج على وجود «التفردات العارية»، أي الأجسام التي تمتلك كل خصائص مركز «الثقب الأسود»، ولكن ليس لديها «أفق الحدث». علاوة على ذلك، جادل ثورن بأن مثل هذه الأشياء يمكن أن توجد في الواقع، لكن هوكينج اعتبرها خيالًا. وبعد خمس سنوات فقط، تم حل النزاع لصالح ثورن: أثبت ماثيو تشوبتيوك، من تكساس، باستخدام النمذجة الرياضية، أنه عندما تنهار موجة الجاذبية، من الممكن تحقيق حالة ينشأ فيها شيء مثل غليان الفضاء والزمن. إنه يولد موجات جاذبية جديدة حتى يتم في النهاية تشكيل "تفرد عاري" متناهي الصغر.

يوضح كيب ثورن أنه لا توجد "تفردات عارية" في الطبيعة: فقوانين الفيزياء تحظر حدوثها تلقائيًا. ومع ذلك، فإن بعض الحضارات القوية التي درست "الثقوب السوداء" وتمكنت من بناء تقنية لتوليد موجات الجاذبية قد تخلق "تفردًا عاريًا" اصطناعيًا. وبعد ذلك، لن تتاح لهذه الحضارة الفرصة للسفر عبر كوننا بشكل أسرع من سرعة الضوء فحسب، بل ستخترق أيضًا أكوانًا أخرى. ربما، كما يقول ثورن، فإن مثل هذه الحضارة تعمل بالفعل في فضائنا، وتراقبنا ومستعدة للتدخل إذا حدث خطأ ما معنا. تبدو فكرته وكأنها خيال، ولكن من يستطيع أن يعرف على وجه اليقين؟..

انطون بيرفوشين

وكجزء من دمية كونية، قد يكون كوننا موجودًا داخل ثقب أسود، والذي يعد في حد ذاته جزءًا من الكون الأكبر. جميع الثقوب السوداء المكتشفة في كوننا - من المجهرية إلى فائقة الكتلة - قد تكون مدخلاً إلى حقائق بديلة.

تقول إحدى أحدث النظريات "المهلوسة" أن الثقب الأسود هو نفق بين الأكوان - يشبه الثقب الدودي. ولا ينهار الثقب الأسود إلى نقطة واحدة كما هو متوقع، بل يصبح "ثقبًا أبيض" في الطرف الآخر من الثقب الأسود.

في ورقة بحثية نشرت في مجلة Physics Letters B، قدم عالم الفيزياء في جامعة إنديانا نيكوديم بوبلافسكي نموذجًا رياضيًا جديدًا للحركة المتصاعدة للمادة التي تسقط في الثقب الأسود. تُظهر معادلاته أن مثل هذه الثقوب الدودية هي بدائل قابلة للتطبيق لتفردات الزمكان التي افترض ألبرت أينشتاين أنها مركز الثقوب السوداء.

وفقا لمعادلات النظرية النسبية العامة لأينشتاين، يتم إنشاء التفردات عندما تصبح المادة في منطقة ما كثيفة للغاية، كما هو الحال في قلب الثقب الأسود فائق الكثافة.

تشير نظرية أينشتاين إلى أن المتفردات لا تشغل مساحة، وأنها كثيفة للغاية وساخنة للغاية - وهو ما يدعمه، من حيث المبدأ، العديد من الأدلة غير المباشرة، لكنه يظل صعب الفهم بالنسبة للعديد من العلماء.

إذا كان بوبلافسكي على حق، فقد لا يضطر إلى أن يفهم.

وبحسب المعادلات الجديدة فإن المادة التي يمتصها الثقب الأسود ويدمرها ظاهريا تصبح مادة بناء للمجرات والنجوم والكواكب في واقع آخر.

هل تستطيع الثقوب الدودية حل لغز الانفجار الكبير؟

يقول بوبلافسكي إن فهم الثقوب السوداء كثقوب دودية يمكن أن يفسر بعض الألغاز في علم الكونيات الحديث. على سبيل المثال، تنص نظرية الانفجار الأعظم على أن الكون بدأ بوحدة متفردة. لكن العلماء غير راضين عن تفسير كيفية تشكل مثل هذا التفرد في المقام الأول. إذا كان كوننا قد وُلد من ثقب أبيض وليس من تفرد، فإن ذلك «يحل مشكلة تفردات الثقب الأسود وتفرد الانفجار الأعظم».

قد تفسر الثقوب الدودية أيضًا انفجارات أشعة جاما، وهي ثاني أقوى انفجارات في الكون بعد الانفجار الكبير. تحدث انفجارات أشعة جاما في محيط الكون المعروف. وقد تم ربطها بالمستعرات الأعظمية، أو موت النجوم، في المجرات البعيدة، لكن مصادرها الدقيقة لا تزال غامضة. يقترح بوبلافسكي أن الانفجارات قد تكون عبارة عن قذف للمادة من أكوان بديلة. تدخل المادة إلى كوننا من خلال الثقوب السوداء الهائلة -الثقوب الدودية- الموجودة في قلوب المجرات، على الرغم من أنه ليس من الواضح كيف يكون ذلك ممكنًا.

يقول العالم: "الفكرة مجنونة، ولكن من يدري؟".
هناك طريقة واحدة على الأقل لاختبار نظرية بوبلافسكي. بعض الثقوب السوداء في كوننا تدور، وإذا ولد كوننا داخل نفس الثقب الأسود الدوار، فيجب أن يرث دوران الجسم الأصلي. إذا أظهرت التجارب المستقبلية أن كوننا يدور في الاتجاه المتوقع، فقد يكون هذا دليلاً غير مباشر على نظرية الثقب الدودي.

هل يمكن للثقوب الدودية أن تنتج "مادة غريبة"؟

وقد تفسر نظرية الثقب الدودي أيضًا سبب انحراف بعض سمات كوننا عما تتنبأ به النظرية، وفقًا لعلماء الفيزياء. بناءً على النموذج القياسي للفيزياء، بعد الانفجار الكبير، يجب أن يزداد انحناء الكون بمرور الوقت، لذلك بعد 13.7 مليار سنة، أي اليوم، يجب أن نجلس على سطح كون كروي مغلق.

ومع ذلك، تظهر الملاحظات أن الكون مسطح في جميع الاتجاهات. بالإضافة إلى ذلك، تظهر البيانات الضوئية من الكون الفتي أن درجة الحرارة بعد الانفجار الكبير كانت نفسها تقريبًا في كل مكان. وهذا يعني أن الأجسام البعيدة التي نراها في الطرف الآخر من الكون كانت قريبة بما يكفي من بعضها البعض بحيث كانت في حالة توازن، مثل جزيئات الغاز في غرفة مغلقة.

مرة أخرى، الملاحظات لا تتطابق مع التوقعات لأن الأجسام المتقابلة في الكون المعروف متباعدة جدًا لدرجة أن الوقت الذي يستغرقه الانتقال بينها بسرعة الضوء يتجاوز عمر الكون.

ولتفسير هذه التناقضات، طور علماء الفلك النظرية التضخمية.

ويشير التضخم إلى أنه بعد وقت قصير من خلق الكون، شهد طفرة نمو سريعة توسع خلالها الفضاء نفسه بسرعة أكبر من سرعة الضوء. امتد الكون من حجم الذرة إلى أبعاد فلكية في جزء من الثانية.

ولذلك يبدو الكون مسطحًا لأننا نتواجد على كرة كبيرة جدًا من وجهة نظرنا؛ فتبدو الأرض مسطحة لشخص يقف في الحقل.

يشرح التضخم أيضًا كيف يمكن للأشياء المتباعدة أن تكون قريبة بدرجة كافية للتفاعل. ولكن حتى لو افترضنا أن التضخم حقيقي، فإن علماء الفلك يجدون صعوبة في تفسير سببه. وهنا تأتي نظرية الثقب الدودي الجديدة للإنقاذ.

وفقًا لبوبلافسكي، تقول بعض النظريات التضخمية إن الحدث كان سببه "مادة غريبة"، وهي مادة نظرية تختلف عن المادة العادية جزئيًا لأنها تصدها الجاذبية بدلاً من جذبها. بناءً على هذه المعادلات، استنتج بوبلافسكي أن مثل هذه المادة الغريبة يمكن أن تكون قد نشأت عندما انهارت بعض النجوم الضخمة الأولى في الثقوب الدودية.

ويقول: "ربما كان هناك بعض التفاعل بين المادة الغريبة التي شكلت الثقوب الدودية والمادة الغريبة التي تسببت في التضخم".
معادلات الثقب الدودي – "حل جيد"

النموذج الجديد ليس الأول الذي يقترح وجود أكوان أخرى داخل الثقوب السوداء. وقد اقترح داميان إيسون، عالم الفيزياء النظرية بجامعة أريزونا، هذا الأمر سابقًا.

"ما هو الجديد؟ يقول إيسون، الذي لم يشارك في بحث بوبلافسكي: “إن حل مشكلة الثقوب الدودية في النسبية العامة هو الانتقال من خارج الثقب الأسود إلى داخل الكون الجديد”. "لقد افترضنا ببساطة أن مثل هذا الحل يمكن أن يوجد، لكن بوبلافسكي وجده".
ومع ذلك، تبدو الفكرة مثيرة للجدل للغاية بالنسبة لإيسون.

"هل هو ممكن؟ نعم. فهل مثل هذا السيناريو محتمل؟ لا أعرف حتى. لكنه بالتأكيد مثير للاهتمام."
إن العمل المستقبلي في الجاذبية الكمومية - دراسة الجاذبية على المستوى دون الذري - سيعمل على تحسين المعادلات وربما تأكيد أو دحض نظرية بوبلافسكي.

ليس هناك ما يثير الدهشة في نظرية الثقب الدودي

وقال أندرياس ألبريشت، عالم الفيزياء في جامعة كاليفورنيا، ديفيس، والذي لم يشارك أيضًا في الدراسة، إن نظرية الثقب الدودي مثيرة للاهتمام بشكل عام، ولكنها ليست رائدة، ولا تلقي أي ضوء على أصول الكون.

ومن خلال التأكيد على أن كوننا خُلق من قطعة مادة من الكون الأم، فإن النظرية ببساطة تحول حدث أصل كل الأشياء إلى واقع بديل. وبعبارة أخرى، فإنه لا يفسر كيف نشأ الكون الأصلي أو لماذا يمتلك عالمنا الخصائص التي يمتلكها - علاوة على ذلك، يجب أن تكون الخصائص موروثة، مما يعني أن الكون الأصلي سيكون هو نفسه.

"هناك عدد قليل المشاكل الحالية"الذي نحاول حله، وليس من الواضح إلى أين سيؤدي كل هذا"، مشيرًا إلى بحث بوبلافسكي.
ومع ذلك، لا يجد ألبريشت فكرة وجود ثقوب دودية تربط بين الأكوان أكثر غرابة من فكرة التفردات في الثقوب السوداء، وهو ليس على وشك التخلص من نظرية جديدة لمجرد أنها تبدو مجنونة بعض الشيء.

يقول: "كل ما يفعله الناس في هذه الصناعة غريب جدًا". - "ليس من حقك أن تقول إن الفكرة الأقل غرابة ستفوز، لأن هذا لن يحدث تحت أي ظرف من الظروف".

وكجزء من دمية كونية، قد يكون كوننا موجودًا داخل ثقب أسود، والذي يعد في حد ذاته جزءًا من الكون الأكبر. جميع الثقوب السوداء المكتشفة في كوننا - من المجهرية إلى فائقة الكتلة - قد تكون مدخلاً إلى حقائق بديلة.

تقول إحدى أحدث النظريات "المهلوسة" أن الثقب الأسود هو نفق بين الأكوان - يشبه الثقب الدودي. ولا ينهار الثقب الأسود إلى نقطة واحدة كما هو متوقع، بل يصبح "ثقبًا أبيض" في الطرف الآخر من الثقب الأسود.

في ورقة بحثية نشرت في مجلة Physics Letters B، قدم عالم الفيزياء في جامعة إنديانا نيكوديم بوبلافسكي نموذجًا رياضيًا جديدًا للحركة المتصاعدة للمادة التي تسقط في الثقب الأسود. تُظهر معادلاته أن مثل هذه الثقوب الدودية هي بدائل قابلة للتطبيق لتفردات الزمكان التي افترض ألبرت أينشتاين أنها مركز الثقوب السوداء.

وفقا لمعادلات النظرية النسبية العامة لأينشتاين، يتم إنشاء التفردات عندما تصبح المادة في منطقة ما كثيفة للغاية، كما هو الحال في قلب الثقب الأسود فائق الكثافة.

تشير نظرية أينشتاين إلى أن المتفردات لا تشغل مساحة، وأنها كثيفة للغاية وساخنة للغاية - وهو ما يدعمه، من حيث المبدأ، العديد من الأدلة غير المباشرة، لكنه يظل صعب الفهم بالنسبة للعديد من العلماء.

إذا كان بوبلافسكي على حق، فقد لا يضطر إلى أن يفهم.

وبحسب المعادلات الجديدة فإن المادة التي يمتصها الثقب الأسود ويدمرها ظاهريا تصبح مادة بناء للمجرات والنجوم والكواكب في واقع آخر.

هل تستطيع الثقوب الدودية حل لغز الانفجار الكبير؟

يقول بوبلافسكي إن فهم الثقوب السوداء كثقوب دودية يمكن أن يفسر بعض الألغاز في علم الكونيات الحديث. على سبيل المثال، تنص نظرية الانفجار الأعظم على أن الكون بدأ بوحدة متفردة. لكن العلماء غير راضين عن تفسير كيفية تشكل مثل هذا التفرد في المقام الأول. إذا كان كوننا قد وُلد من ثقب أبيض وليس من تفرد، فإن ذلك «يحل مشكلة تفردات الثقب الأسود وتفرد الانفجار الأعظم».

قد تفسر الثقوب الدودية أيضًا انفجارات أشعة جاما، وهي ثاني أقوى انفجارات في الكون بعد الانفجار الكبير. تحدث انفجارات أشعة جاما في محيط الكون المعروف. وقد تم ربطها بالمستعرات الأعظمية، أو موت النجوم، في المجرات البعيدة، لكن مصادرها الدقيقة لا تزال غامضة. يقترح بوبلافسكي أن الانفجارات قد تكون عبارة عن قذف للمادة من أكوان بديلة. تدخل المادة إلى كوننا من خلال الثقوب السوداء الهائلة -الثقوب الدودية- الموجودة في قلوب المجرات، على الرغم من أنه ليس من الواضح كيف يكون ذلك ممكنًا.

يقول العالم: "الفكرة مجنونة، ولكن من يدري؟".
هناك طريقة واحدة على الأقل لاختبار نظرية بوبلافسكي. بعض الثقوب السوداء في كوننا تدور، وإذا ولد كوننا داخل نفس الثقب الأسود الدوار، فيجب أن يرث دوران الجسم الأصلي. إذا أظهرت التجارب المستقبلية أن كوننا يدور في الاتجاه المتوقع، فقد يكون هذا دليلاً غير مباشر على نظرية الثقب الدودي.

هل يمكن للثقوب الدودية أن تنتج "مادة غريبة"؟

وقد تفسر نظرية الثقب الدودي أيضًا سبب انحراف بعض سمات كوننا عما تتنبأ به النظرية، وفقًا لعلماء الفيزياء. بناءً على النموذج القياسي للفيزياء، بعد الانفجار الكبير، يجب أن يزداد انحناء الكون بمرور الوقت، لذلك بعد 13.7 مليار سنة، أي اليوم، يجب أن نجلس على سطح كون كروي مغلق.

ومع ذلك، تظهر الملاحظات أن الكون مسطح في جميع الاتجاهات. بالإضافة إلى ذلك، تظهر البيانات الضوئية من الكون الفتي أن درجة الحرارة بعد الانفجار الكبير كانت نفسها تقريبًا في كل مكان. وهذا يعني أن الأجسام البعيدة التي نراها في الطرف الآخر من الكون كانت قريبة بما يكفي من بعضها البعض بحيث كانت في حالة توازن، مثل جزيئات الغاز في غرفة مغلقة.

مرة أخرى، الملاحظات لا تتطابق مع التوقعات لأن الأجسام المتقابلة في الكون المعروف متباعدة جدًا لدرجة أن الوقت الذي يستغرقه الانتقال بينها بسرعة الضوء يتجاوز عمر الكون.

ولتفسير هذه التناقضات، طور علماء الفلك النظرية التضخمية.

ويشير التضخم إلى أنه بعد وقت قصير من خلق الكون، شهد طفرة نمو سريعة توسع خلالها الفضاء نفسه بسرعة أكبر من سرعة الضوء. امتد الكون من حجم الذرة إلى أبعاد فلكية في جزء من الثانية.

ولذلك يبدو الكون مسطحًا لأننا نتواجد على كرة كبيرة جدًا من وجهة نظرنا؛ فتبدو الأرض مسطحة لشخص يقف في الحقل.

يشرح التضخم أيضًا كيف يمكن للأشياء المتباعدة أن تكون قريبة بدرجة كافية للتفاعل. ولكن حتى لو افترضنا أن التضخم حقيقي، فإن علماء الفلك يجدون صعوبة في تفسير سببه. وهنا تأتي نظرية الثقب الدودي الجديدة للإنقاذ.

وفقًا لبوبلافسكي، تقول بعض النظريات التضخمية إن الحدث كان سببه "مادة غريبة"، وهي مادة نظرية تختلف عن المادة العادية جزئيًا لأنها تصدها الجاذبية بدلاً من جذبها. بناءً على هذه المعادلات، استنتج بوبلافسكي أن مثل هذه المادة الغريبة يمكن أن تكون قد نشأت عندما انهارت بعض النجوم الضخمة الأولى في الثقوب الدودية.

ويقول: "ربما كان هناك بعض التفاعل بين المادة الغريبة التي شكلت الثقوب الدودية والمادة الغريبة التي تسببت في التضخم".
معادلات الثقب الدودي – "حل جيد"

النموذج الجديد ليس الأول الذي يقترح وجود أكوان أخرى داخل الثقوب السوداء. وقد اقترح داميان إيسون، عالم الفيزياء النظرية بجامعة أريزونا، هذا الأمر سابقًا.

"ما هو الجديد؟ يقول إيسون، الذي لم يشارك في بحث بوبلافسكي: “إن حل مشكلة الثقوب الدودية في النسبية العامة هو الانتقال من خارج الثقب الأسود إلى داخل الكون الجديد”. "لقد افترضنا ببساطة أن مثل هذا الحل يمكن أن يوجد، لكن بوبلافسكي وجده".
ومع ذلك، تبدو الفكرة مثيرة للجدل للغاية بالنسبة لإيسون.

"هل هو ممكن؟ نعم. فهل مثل هذا السيناريو محتمل؟ لا أعرف حتى. لكنه بالتأكيد مثير للاهتمام."
إن العمل المستقبلي في الجاذبية الكمومية - دراسة الجاذبية على المستوى دون الذري - سيعمل على تحسين المعادلات وربما تأكيد أو دحض نظرية بوبلافسكي.

ليس هناك ما يثير الدهشة في نظرية الثقب الدودي

وقال أندرياس ألبريشت، عالم الفيزياء في جامعة كاليفورنيا، ديفيس، والذي لم يشارك أيضًا في الدراسة، إن نظرية الثقب الدودي مثيرة للاهتمام بشكل عام، ولكنها ليست رائدة، ولا تلقي أي ضوء على أصول الكون.

ومن خلال التأكيد على أن كوننا خُلق من قطعة مادة من الكون الأم، فإن النظرية ببساطة تحول حدث أصل كل الأشياء إلى واقع بديل. وبعبارة أخرى، فإنه لا يفسر كيف نشأ الكون الأصلي أو لماذا يمتلك عالمنا الخصائص التي يمتلكها - علاوة على ذلك، يجب أن تكون الخصائص موروثة، مما يعني أن الكون الأصلي سيكون هو نفسه.

ويقول، مشيرًا إلى بحث بوبلافسكي: "هناك العديد من المشكلات الملحة التي نحاول حلها، وليس من الواضح إلى أين سيؤدي كل هذا".
ومع ذلك، لا يجد ألبريشت فكرة وجود ثقوب دودية تربط بين الأكوان أكثر غرابة من فكرة التفردات في الثقوب السوداء، وهو ليس على وشك التخلص من نظرية جديدة لمجرد أنها تبدو مجنونة بعض الشيء.

يقول: "كل ما يفعله الناس في هذه الصناعة غريب جدًا". - "ليس من حقك أن تقول إن الفكرة الأقل غرابة ستفوز، لأن هذا لن يحدث تحت أي ظرف من الظروف".