صورة فنية لمركبة فضائية تمر عبر ثقب دودي إلى مجرة بعيدة. حقوق الصورة: ناسا. اضغط للتكبير.
الاستماع إلى المقابلة: Unlikely Wormholes (4.5 ميغابايت)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
فريزر كين: لقد شاهدت الآن حصتي من حلقات Star Trek. ما مدى استعدادي لهذا من أجل الفهم العلمي الفعلي لثقب دودي؟
دكتور ستيفن هسو: في Star Trek لا يستخدمون الثقوب الدودية ، ولكن ربما كان أفضل علاج في الخيال العلمي للثقوب الدودية هو في فيلم Contact ، الذي يستند إلى كتاب من تأليف Carl Sagan. وفي الواقع ، تاريخيًا ، عندما كان ساجان يكتب الرواية - كان ساجان أستاذًا في علم الفلك - اتصل بخبير في النسبية العامة ، وهو رجل يدعى كيب ثورن ، في Caltech ، وأراد التأكد من أن طريقة معالجة الثقوب الدودية في الاتصال كانت في الواقع كما على وشك أن تكون صحيحة علميا قدر الإمكان. وقد حفز ذلك في الواقع ثورن على إجراء الكثير من الأبحاث حول الثقوب الدودية. عملنا هو في الواقع امتداد للأشياء التي قام بها.
فريزر: إذا كنت تريد بناء ثقب دودي ، نظريًا ، ماذا ستفعل؟
هسو: أنت بحاجة إلى نوع غريب جدًا أو غريب من المادة ويجب أن يكون لهذه المادة ضغط سلبي للغاية. اتضح أنه من أجل استقرار الحلق أو أنبوب الثقب تحتاج إلى مادة غريبة للغاية ويتعلق عملنا بكيفية حدوث هذا النوع من المواد في نماذج فيزياء الجسيمات.
فريزر: لنفترض أنك تبني دمعة في الزمكان وتملأه بمواد غريبة لإبقائه مفتوحًا ، وبعد ذلك يمكنك تحريك نقطتي نهاية الثقب حول الكون وسوف يتم ربطهما في المكان والزمان.
هسو: ولكن في بعض قصص الخيال العلمي افترضوا أن هناك فقط بعض الثقوب الدودية المتبقية من الانفجار الكبير ، وسوف نكتشف واحدة ونبدأ في استخدامها. لكن النموذج البناء هو أن البشر ، أو بعض الحضارات الغريبة ، يبنون بالفعل أنفسهم ، وفي هذه الحالة من المحتمل أن يكون طرفا الثقب متقاربين جدًا في البداية ولكن بعد ذلك تفصلهما.
فريزر: أين قادك بحثك إلى النظر إلى الثقوب الدودية؟
هسو: كنا ندرس قيودًا أساسية على شيء يسمى "معادلة حالة المادة" - ما هي الخصائص ، مثل الضغط أو كثافة الطاقة التي يمكن أن تكون لها أهمية. وجدنا بعض القيود القوية جدًا ، وتبين أن هذه القيود سلبية جدًا بالنسبة لإمكانية بناء ثقب دودي.
فريزر: ما هو تأثيرها على الثقب الدودي؟
هسو: للحصول على المادة الغريبة الغريبة التي ذكرتها من قبل بضغط سلبي للغاية ، اتضح أن المعادلات تظهر أنه عندما تفرض الضغط ليكون سلبيًا ، فهناك دائمًا وضع غير مستقر في الأمر ، مما يعني أنه إذا كنت لتصطدم بجهازك ، قد تجد المادة الغريبة - التي تعمل على استقرار الثقب الدودي - تنهار فقط في مجموعة من الصور أو شيء من هذا القبيل.
فريزر: هل هي مسألة عدم اصطدام جهازك ، أم أنه من المستحيل نظريًا الوصول إلى نقطة مستقرة؟
هسو: أود أن أقول أنه من المستحيل نظريًا بناء مادة كلاسيكية مستقرة ويمكنها تثبيت الثقب الدودي. قد تسأل ، حسنًا ، ربما سأتجنب اصطدام الشيء ، ولكن إذا كنت سترسل شخصًا عبر الثقب الدودي ، فإن ذلك بحد ذاته سيوفر نتوءًا ومن المحتمل جدًا أن يتسبب في انهيار كل شيء.
فريزر: لنفترض أنك لم ترغب في إرسال أشخاص ، لقد أردت فقط طريقة لإرسال المعلومات - التحدث في الوقت المناسب.
هسو: لم يتم استبعاد ذلك. اتضح أن القيود التي نستنتجها تتعلق بالمادة التي تكون فيها التأثيرات الكمية صغيرة نسبيًا. إذا كانت لديك مسألة تكون فيها التأثيرات الكمية كبيرة جدًا ، فقد يظل لديك ثقب دودي مستقر. سيكون الثقب نفسه غامضًا بطريقة كمومية. سيكون أنبوب الثقب متقلبًا مثل حالة الكم. الآن ، هذا لا يمنعك من إرسال رسالة في الوقت المناسب ؛ قد تضطر إلى محاولة إرسال الرسالة عدة مرات لجعلها تذهب إلى حيث تريد أن تذهب. ولكن ، ربما لا يزال بإمكانك إرسال رسالة. قد يكون إرسال شخص ما أمرًا خطيرًا إذا كان الثقب الدائر يتذبذب لأن هذا الشخص قد ينتهي به المطاف في المكان الخطأ أو في الوقت الخطأ.
فريزر: سمعت تقديرات بأن بناء ثقب دودي يتطلب طاقة أكثر من الكون بأسره. هل لديك نوع من الحسابات لهذا الغرض؟
هسو: حساباتنا لا تظهر ذلك بالضرورة. يتطلب الأمر كمية هائلة من كثافة الطاقة لإنشاء ثقب دودي كبير بما يكفي ليتناسب معه الإنسان. ولكن ، بالنظر عادة إلى هذا النوع من المشاكل ، فإنك تفترض أن أي حضارة تحاول القيام بذلك لديها تكنولوجيا متقدمة بشكل تعسفي. ما نحاول فهمه هو ما إذا كان هناك قيود لا تأتي من التكنولوجيا ولكن تأتي بالفعل من القوانين الأساسية للفيزياء.
فريزر: وأين يقودك بحثك من هذه النقطة؟ هل هناك شيء ما زلت غير متأكد منه؟
هسو: يجب أن تتعامل نتيجتنا بشكل أساسي مع الثقوب الدودية الكلاسيكية ، أو الثقوب الدودية التي لا يكون الزمكان فيها ميكانيكيًا كمّيًا للغاية ، وما زلنا مهتمين لمعرفة ما إذا كان بإمكاننا توسيع نتائجنا لتغطية الثقوب الدودية التي يكون فيها الزمكان ضبابيًا.
فريزر: هناك بعض الأعمال الجديدة حول الطاقة المظلمة حيث يقولون أن تأثير الطاقة المظلمة يبدو أنه يحدث في الكون ، وهو يتسارع. إما أن هناك شكلًا جديدًا من الطاقة لم يسبق له مثيل ، أو ربما يكون انهيارًا في نظريات أينشتاين على مستوى كبير. إذا بدأ جزء من هذا العمل في إظهار أنه ربما لم تتمكن النسبية لأينشتاين من تفسيرها على المستوى الأكبر ، فهل سيكون لها تأثير على الفهم الكلاسيكي لما هو الثقب؟
هسو: في سياق الطاقة المظلمة ، بما أنه شيء يؤثر على البنية الواسعة النطاق للكون ، وسلوك الكون على المقاييس الطولية للموجات الضخمة ، فمن الممكن دائمًا أن يتم تعديل النسبية العامة كنظرية على مسافات كبيرة جدًا ولأن لم نتمكن من اختباره على تلك المسافات. لذلك من الممكن دائمًا ألا تكون الاستنتاجات التي تحصل عليها من النسبية غير قابلة للتطبيق. في حالتنا ، فإن مقياس الطول الذي نستخدم عليه النسبية العامة يكون على حجم الإنسان. لذا ، سيكون من المفاجئ إلى حد ما أن تنهار النسبية العامة بالفعل بمقاييس الطول هذه ، على الرغم من أن ذلك ممكن.
فريزر: إذن ، ما تبحث عنه أكثر من الجانب الصغير. لا يزال يشرح الأمور بشكل جيد للغاية على هذا النطاق.
هسو: حسنًا ، هناك اختبارات تجريبية أقوى للنسبية العامة ، أو على الأقل الجاذبية النيوتونية ، على مقاييس الطول بالأمتار من المقاييس العملاقة. لذلك نحن واثقون أكثر بقليل من أن الصيغة الرياضية للجاذبية التي نستخدمها صحيحة.
فريزر: إذا كنت أرغب في عبور الكون بسرعة كبيرة ، فيجب أن ننظر إلى محرك الالتواء بدلاً من ذلك ، أو ربما مجرد تحرك قديم في الفضاء العادي.
هسو: أنا من أشد المعجبين بالخيال العلمي ، وقد كنت منذ طفولتي ، ولكن بصفتي عالمًا ، أود أن أقول أنه يبدو وكأن الكون لا يبدو مبنيًا بطريقة ملائمة جدًا للبشر من نجمة إلى نجمة. والخيال العلمي الذي ينتهي بنا المطاف بالبقاء بالقرب من شمسنا ، لكننا نقوم بأشياء مذهلة مع الهندسة الحيوية أو تكنولوجيا المعلومات أو A.I. يبدو أكثر قابلية للتحقق من خلال قوانيننا الفيزيائية ، من Star Trek.
