بیرون شد از دایره ابدیت

آیا سفر به درون یک سیاهچاله امکان پذیر است برای چنین سفری پیش از هر چیز باید راهی پیدا کنید برای جان سالم به در بردن از نیروی گرانش شدید سیاهچاله که اجزای بدنتان را ریز ریز می کند

● نگاهی به خواص سیاهچاله های چرخان

آیا سفر به درون یک سیاهچاله امکان پذیر است؟ برای چنین سفری پیش از هر چیز باید راهی پیدا کنید برای جان سالم به در بردن از نیروی گرانش شدید سیاهچاله که اجزای بدنتان را ریز ریز می کند. از آنجایی که تمامی قوانین فیزیک در قلب سیاهچاله ها از هم می پاشند، حتی تصور آنکه در اعماق این پدیده های حیرت انگیز کیهانی چه می گذرد نیز غیرممکن می نماید. اما فیزیکدانی به نام ایگور نوویکوف (Igor Novikov) معتقد است که انجام چنین سفری به خطراتش می ارزد. نوویکوف با بررسی دقیق تر نحوه فروپاشی قوانین فیزیک در قلب سیاهچاله ها، تصور موجود را که سفر به درون سیاهچاله ها مرگ حتمی را در پی خواهد داشت به چالش کشیده است.

البته نوویکوف که مدیر مرکز تحقیقات اخترفیزیک نظری در کپنهاگ دانمارک است به خوبی می داند که هنوز هیچ یک از سفینه های فضایی ساخته شده توسط بشر، توانایی رساندن ما را به نزدیک ترین سیاهچاله از زمین هم ندارند. با این حال از نظر فیزیکدان ها حتی اندیشیدن صرف به این مساله نیز بسیار حائز اهمیت است، چرا که نتایج این اندیشه می تواند ما را در حل برخی از بنیادی ترین مسائل مطرح در حوزه فیزیک یاری بخشد.

به عنوان مثال وقتی تار و پود فضازمان در قلب سیاهچاله ها آنچنان انحنا می یابد که متلاشی شده و به کوآنتوم های فضازمانی مجزایی تبدیل می شود، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ اریک پویسون (Eric Poisson) از دانشگاه گولف (Guelph) در اونتاریوی کانادا در این باره می گوید؛ «در اینجا نظریه نسبیت عام اینشتین اعتبار خود را از دست می دهد و ما وارد حوزه اسرارآمیز گرانش کوآنتومی خواهیم شد. متاسفانه بشر هنوز هیچ نظریه ای برای تبیین آنچه ممکن است در این حوزه رخ دهد، در اختیار ندارد. بنابراین، اندیشیدن در مورد ساختار درونی سیاهچاله ها می تواند ما را در فرمول بندی نظریه ای جامع و بنیادین درباره جهان یاری بخشد.

وجود سیاهچاله ها از نظریه نسبیت عام اینشتین نتیجه شده است. اندکی پس از آنکه اینشتین، نظریه خود را برای تبیین گرانش برمبنای وجود انحنا در ساختار فضازمان ارائه کرد، اخترشناسی آلمانی به نام کارل شوارتزشیلد (Karl Schwarzschild) با استفاده از نظریه اینشتین نشان داد، چنانچه تمامی جرم یک ستاره تا ابعاد مشخصی متراکم شود، حوزه ای در فضازمان اطراف آن شکل می گیرد که هیچ چیز حتی نور هم قادر به فرار از آن نخواهد بود. او این حوزه را افق رویداد نامید.

در درون افق رویداد یک سیاهچاله، رفتار فضازمان اساساً متحول می شود. اینشتین نشان داد که حضور ماده یا انرژی منجر به انحنا یافتن و کشیده شدن تار و پود فضازمان خواهد شد. اما این انحنای فضازمان همواره به گونه ای خواهد بود که سرعت انتشار نور را در خود ثابت نگاه دارد . اما گرانش فوق العاده حاکم بر فضازمان درون یک سیاهچاله به حدی است که تنها راه برای ثابت ماندن سرعت انتشار نور در این حوزه آن است که فضا و زمان، نقش خود را در درون سیاهچاله با همدیگر عوض کنند. این تعویض نقش، پیامد خارق العاده ای خواهد داشت؛ قلب یک سیاهچاله به جای آنکه حوزه ای مکانی باشد، حوزه ای در بعد زمان و در آینده خواهد بود.

به همین دلیل همان گونه که نمی توان از آینده اجتناب کرد، امکان جلوگیری از جذب شدن به قلب سیاهچاله هم غیرممکن خواهد بود و در انتهای این سفر به یک تکینگی خواهیم رسید، نقطه ای با چگالی بی نهایت که هر چیزی را که به آن برسد، محو و نابود خواهد کرد. عامل اصلی نابودکننده در نزدیکی نقطه تکینگی، وجود نیروهایی موسوم به نیروهای کشندی است. تغییرات شدت نیروی گرانش در اطراف یک سیاهچاله به حدی است که نیرویی که پاهای شما را در هنگام سقوط به سوی سیاهچاله می کشاند، به مراتب بیش از نیرویی است که سر شما را جذب می کند. همین اختلاف نیروست که به شکل نیروهای کشندی بروز می کند. محاسبات نظریه پردازان نشان می دهد که با نزدیک شدن به نقطه تکینگی، شدت نیروهای کشندی به طور نامحدودی افزایش می یابد تا جایی که تمامی اجزای ماده را ریز ریز کرده و حتی ساختار خود فضازمان را پاره پاره می کند و شما را نیز با خود محو خواهد کرد.

اما خوشبختانه وجود چنین تکینگی مرگباری برای مسافرانی که به درون سیاهچاله وارد می شوند، الزاماً به معنای یک سرنوشت دلخراش نخواهد بود. از آنجایی که تمامی ستاره ها در حال چرخش هستند، سیاهچاله هایی که از مرگ ستاره ها شکل می گیرند نیز در حال چرخش خواهند بود.

در اوایل دهه ۱۹۶۰، روی کر(Roy Kerr)، ریاضی دان نیوزیلندی کشف کرد که این چرخش، فضازمان اطراف سیاهچاله را همانند یک گردباد عظیم کیهانی به دور خود پیچانده و در نتیجه ساختار درونی سیاهچاله را به شدت تغییر می دهد. تحقیقات «کر» نشان داد که در درون سیاهچاله های چرخان، افق رویداد دیگری نیز شکل می گیرد. اینک نوویکوف دریافته است که وجود همین افق رویداد دوم، سفر غیرممکن به درون سیاهچاله ها را ممکن خواهد ساخت.

اگر یک سیاهچاله چرخان به تازگی شکل گرفته باشد، افق رویداد داخلی آن هنوز انحنای فضازمانی چندانی نخواهد داشت. موقعیت دقیق این افق رویداد داخلی در چنین سیاهچاله ای به سرعت چرخش سیاهچاله وابسته است.

در سیاهچاله هایی که با بیشترین سرعت ممکن در حال چرخشند، افق رویداد داخلی در وسط فاصله بین افق رویداد بیرونی و تکینگی مرکزی سیاهچاله شکل می گیرد. اما افق رویداد داخلی برای همیشه به همین صورت باقی نخواهد ماند. میدان گرانشی فوق العاده شدید حاکم بر حوزه درونی سیاهچاله، انبوه ذرات ماده و پرتوهای نوری سقوط کرده به درون آن را به انرژی های بسیار زیادی خواهد رساند.

این انرژی عظیم ذرات سقوط کرده به داخل سیاهچاله، ویژگی های افق رویداد درونی را آنچنان تغییر می دهد که افق رویداد مزبور که در آغاز از انحنای فضازمانی اندکی برخوردار بود، به شدت در خود پیچیده خواهد شد، اما برای آنکه سرعت انتشار نور در این حوزه نیز همچنان ثابت بماند، زمان، شروع به شتاب گرفتن می کند. سیر گذشت زمان در این حوزه سیاهچاله آنچنان سریع می شود که از آنجا می تـوان تمامی رویدادهایی را که در تاریخ آینده جهان رخ خواهند داد، مشاهده کرد. به واسطه همین پدیده، مقدار نامحدودی انرژی از آنچه از زمان حال تا ابد به درون سیاهچاله سقوط خواهد کرد در حوزه افق رویداد درونی متمرکز می شود.

به واسطه این امر، افق رویداد داخلی به نوبه خود به ناگهان تبدیل به یک تکینگی خواهد شد اما این نوع تکینگی با تکینگی ای که از ابتدا در مرکز سیاهچاله وجود داشت، کاملاً متفاوت خواهد بود. در این نوع تکینگی، مقدار انرژی نامحدودی در حجم محدودی از فضا متمرکز می شود. اخترفیزیکدانان این نوع تکینگی اسرارآمیز را اصطلاحاً تکینگی جرمی- تورمی نامیده اند. وجود همین تکینگی جرمی- تورمی است که می تواند منجر به زنده ماندن بشر در سفر به درون سیاهچاله شود.

نوویکوف معتقد است که افق رویداد درونی، ذرات زیراتمی سقوط کرده به اعماق سیاهچاله را همچون گردبادی به شدت در درون خود به این سو و آن سو پرتاب می کند. اما برهم کنش این ذرات با ذرات جدید درحال سقوط به درون سیاهچاله منجر به شکل گیری یک سازوکار «پسخورد گرانشی» می شود که به تدریج، شعاع افق رویداد درونی را کاهش خواهد داد. بدین ترتیب با گذشت زمان نهایتاً تکینگی جرمی- تورمی، تکینگی اصلی و مرکزی سیاهچاله را بلعیده و یک سیاهچاله رام و کم خطر در پهنه کیهان شکل خواهد گرفت.

New Scientist, Sep.۶.۲۰۰۳

---