الثقوب السوداء

:9856:


الثقوب السوداء

عندما تكبر النجوم في السن وتصل إلى نهاية عمرها بعد أن تكون قد استنفدت كل وقودها، فإنها تنهار إلى الداخل تحت تأثير وزنها الكبير، يحدث هذا للنجوم التي يزيد حجمها عن أربعة أمثال شمسنا
هذا الانكماش أو الانفجار إلى الداخل يؤدي إلى خلق ما يعرف بالثقوب السوداء. هذه الثقوب السوداء لها طاقة جذب رهيبة لدرجة أن الضوء نفسه لا يستطيع أن يفلت منها.

إن شكل الثقب الأسود يشبه قمع الأيس كريم؛ واسع وعريض عند القمة، ثم يضيق ليتحول إلى نقطة صغيرة. عند هذه النقطة فإن قوانين الفيزياء تتوقف عن الوجود، وتتحطم المواد وتخرج خارج حدود الإدراك البشري
هذا النوع من الثقوب السوداء يسمى ثقب شفارزتشايلد، على اسم الفلكي الألماني
Karl Schwarzschild
الذي اكتشفه

هناك نوع آخر من الثقوب السوداء يسمى ثقب كير
Kerr hole
وهو ثقب أسود يدور حول نفسه ويمكن استخدامه كبوابة للسفر عبر الزمن،

أو إلى العوالم الموازية التي سنعود إليها بعد قليل

عام 1963 قام الرياضي النيوزيلاندي روي كير بوضع أول نظرية واقعية عن الثقوب السوداء الدوارة. تقول النظرية إن النجوم المحتضرة تنكمش إلى الداخل فتتكون حلقة من النيوترونات تدور حول نفسها لتكون قوة طاردة مركزية تمنع إغلاق الشكل القمعي، بمعنى أنها تمنع تكون النقطة التي تغلق قمع الأيس كريم، أي أن هذا الثقب غير مغلق. وهكذا فإن كير يفترض أنه من الأمان الدخول إلى قمع هذا الثقب دون التعرض لخطر تحطم المادة تحت تأثير الجاذبية اللانهائية لمركز الثقب

*******
يقول كير إنه من الممكن الدخول إلى هذا الثقب الأسود والخروج في مكان آخر من أحد الثقوب البيضاء
حسنا، إن الثقب الأبيض هو تماما عكس الثقب الأسود.

فإذا كان الثقب الأسود يجذب كل شيء بمجاله الجذبي الرهيب، فإن الثقب الأبيض لديه قوة طاردة تدفع أي شيء بعيدا عنه، وعليه فإن الثقوب البيضاء قد تكون هي طريقنا للوصول إلى أزمنة أخرى، وعوالم أخرى
الفيزيائي كيب ثورن من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا يعترض على هذا الكلام،

وينفي إمكانية دخول الثقب والخروج سالما من مكان آخر، لأن أية مادة تتعرض لمجال جاذبية الثقب ستتعرض للتدمير لا محالة حتى قبل أن تصل إلى رأس القمع

*******

الثقوب الدودية

يعتقد ثورن أنه ربما كان هناك في الكون نوع آخر من الثقوب يشبه النفق في تكوينه، ويمكن استخدامه للسفر عبر الزمن تسمى بـ الثقوب الدودية، ويطلق عليها أيضا اسم جسور أينشتين– روزين، وهي تعتبر الوسيلة الأكثر احتمالية للسفر عبر الزمن، هذا إذا كان لها وجود في الطبيعة كما في النظريات.

هذه الأنفاق ليس بإمكانها فقط أن تحملنا من مكان إلى آخر على خط الزمن، وإنما أن تنقلنا لعشرات السنين الضوئية في المكان
ومرة أخرى فإن نظرية النسبية تؤكد على وجود مثل هذه الأنفاق، حيث إنها تنص على أن وجود أي كتلة تستطيع أن تؤدي إلى انحناء الزمكان.

ولكي نفهم ماذا يعني هذا، يمكننا أن نفكر في رجلين يمسكان ملاءة مطاطية، بحيث تظل مفرودة. إذا وضعنا كرة على الملاءة فإنها ستتدحرج حتى المركز، وتؤدي إلى انحناء خفيف في الملاءة إلى أسفل.

إذا وضعنا الآن بلية صغيرة على الملاءة فإنها ستنجذب ناحية الكرة نتيجة لهذا الانحناء


*******
لكننا نفترض في هذا المثال أن الكون له بعدان فقط هما الطول والعرض. دعنا الآن نتخيل أن الملاءة منثنية إلى طبقتين بحيث تكون هناك مسافة بين الطبقة العليا والسفلى.

عندما نضع كرة على الطبقة العليا فإن الملاءة تنحنى إلى أسفل. إذا أمكننا وضع كرة أخرى على الطبقة السفلى من الناحية الأخرى في نقطة مقابلة للكرة الأولى فإن الكرتين قد تتلامسان،
وهنا تتكون بينهما الثقوب الدودية
في الفضاء، توجد العديد من الكتل التي تؤدي إلى إحداث انحناءات في الزمكان، بعض هذه الكتل تتكون بينها الأنفاق/الثقوب الدودية. بتحديد أماكن هذه الأنفاق يمكننا السفر من الأرض إلى المجرات الأخرى دون أن تضيع حيوات كثيرة خلال الزمن اللازم لذلك

دعونا مثلا نفكر في أننا نريد السفر إلى سيريوس، وهو نجم يقع على بعد حوالى 9 سنوات ضوئية من الأرض. هذا يعنى حوالي 90 تريليون كيلومتر!‍ إن هذه المسافة عظيمة جدا بالنسبة لرائد فضاء نريد منه أن يذهب إلى هناك، ويعود ليخبرنا ماذا رأى. إن أبعد مسافة قطعها الإنسان في الفضاء هي المسافة التي قطعتها رحلات أبولو إلى القمر، وهي 400 ألف كيلومتر.

إذن لا مجال للتفكير في الوصول إلى هناك بالطرق التقليدية. الحل الوحيد هو العثور على نفق يوصلنا إلى الفضاء المحيط بسيريوس، حيث يمكننا إكمال الرحلة بعد ذلك بالطرق التقليدية
لكن ما علاقة هذا بالسفر عبر الزمن؟
*******
كما قلنا من قبل، فإن نظرية النسبية تنص على أنه عندما يتحرك جسم بسرعة قريبة من سرعة الضوء، فإن الزمن يبطئ من سيره بالنسبة لهذا الجسم. وجد العلماء بالتجربة أنه عند السرعة التي تتحرك بها صواريخ الفضاء فإن رواد الفضاء يسافرون بالفعل إلى المستقبل بمقدار عدد من النانو ثانية النانو ثانية تساوى واحدا على مليار من الثانية
تخيل مثلا شخصين هما أشرف وشريف.

أشرف يبقى على الأرض بينما يقلع شريف بمركبة فضائية. قبل أن تقلع المركبة فإن ساعتي اليد الخاصتين بكل من أشرف وشريف تسيران بشكل متزامن. كلما اقتربت مركبة شريف من سرعة الضوء فإن مرور الوقت يبطئ بالنسبة له بالمقارنة بأشرف. فإذا سافر شريف لعدة ساعات بسرعة تساوي نصف سرعة الضوء، فعندما يعود إلى الأرض سيجد أن أشرف قد تقدم في السن أكثر منه. وهذا الفرق في السن نتج من أن الوقت قد مر أسرع على أشرف، بينما مر أبطأ على شريف. قد يكون شريف أمضى عدة ساعات في المركبة الفضائية لكنه سيعود ليجد أن أشرف قد مضت عليه بضعة سنوات


*******
إن الأمل ينعقد الآن على اكتشاف هذه الأنفاق أو الثقوب الدودية، بعدها يمكننا تخيل السفر عبر الزمن من خلال سيناريو، يمكن أن يحدث كالتالي
إذا افترضنا أن فوهات هذه الأنفاق يمكن نقلها من مكان إلى آخر، فإذا سافر شريف في المركبة الفضائية بسرعته التي تبلغ نصف سرعة الضوء، وقد حمل معه إحدى فوهتي النفق الزمني بينما ظلت الفوهة الأخرى مع أشرف على الأرض، فعندما يعود شريف بعد قضاء عدة ساعات من السفر في الفضاء،

سيجد أن عدة سنوات قد مرت على أشرف على الأرض. الآن يستطيع أشرف أن ينظر من خلال النفق ليرى نفسه في عمر أصغر، وهو عمره عندما بدأ شريف رحلته، يستطيع أشرف أن يدخل النفق ليخطو نحو الماضي، بينما يدخله شريف ليخطو نحو المستقبل
يبدو الأمر مثيرا للأعصاب، ومستعصيا على الفهم، لكن هناك نظرية ثالثة


*******
الأوتار الكونية
وضع هذه النظرية العالم الفيزيائي ج. ريتشارد جوت عام 1991 ، يرى جوت هو وآخرون أن هناك أجساما في الفضاء شبيهة بالأوتار تكونت في بداية عمر الكون. هذه الأوتار تمتد عبر الكون كله، وهي معرضة لضغط هائل يبلغ ملايين الأطنان. هذه الأوتار – التي يبلغ سمكها أقل من سمك ذرة – لديها القدرة على توليد طاقة جاذبية هائلة تستطيع أن تسحب أي جسم يتحرك قريبا منها. لذا فالأجسام التي تلتصق بهذه الأوتار تستطيع أن تتحرك بسرعات لا تصدق، لكن لأن قوتها الجاذبة تحدث تشويها في الزمكان،

فإنه يمكن استخدامها للسفر عبر الزمن
إذا أمكن سحب وترين ليصبحا قريبين من بعضهما، أو إذا أمكن توصيل وتر كوني بثقب أسود، فإنه يمكن توليد منحنى زمني مغلق في الزمكان، وعندها يمكن للمركبة الفضائية أن تتحول إلى آلة زمن باستخدام الجاذبية المتولدة عندئذ، لتندفع إلى الماضي عندما تسير على الخط المنحني للوتر

لا زال هناك الكثير من الشك حول وجود هذه الأوتار في الكون، جوت نفسه يقول إنه من أجل السفر إلى الماضي لسنة واحدة فقط، فإن هذا الأمر يحتاج إلى منحنى من الوتر تساوي كتلته وطاقته نصف كتلة وطاقة مجرة كاملة، كما أنك وباستخدام أية آلة زمن، لا يمكنك أن تعود إلى الوراء، إلى ما هو أبعد من الزمن الذى صنعت عنده هذه الآلة


*******
مزيد من المشاكل
حتى إذا أصبح بالإمكان السفر عبر الزمن، فإن هذا سيخلق العديد من التناقضات العجيبة، مثلا
إذا كنت قد ولدت عام 1977 وسافرت لتعود إلى العام 1955، فكيف يمكن أن تظهر في هذا الزمان بينما أنت لم تولد بعد؟


ما الذى يحدث مثلا إذا قام مسافر عبر الزمن بقتل جده قبل أن يتزوج؟ وكيف يمكن أن يوجد هذا الشخص بعد ذلك ليعود إلى الماضي ويتمكن من قتل جده؟
وبالمثل فالأمر يقود إلى عدد لا نهائي من المتناقضات غير القابلة للحل، وقد تمت مناقشة الكثير من تناقضات السفر عبر الزمن في الفيلم الجميل
Back to the Future
بأجزائه الثلاثة
هناك نظرية أخرى للسفر عبر الزمن تدعى نظرية العوالم الموازية
Parallel Universes
أو التواريخ التبادلية
Alternative Histories
فلنقل مثلا إنك سافرت لتقابل جدك في الماضي عندما كان طفلا. هذه النظرية تفترض أنك سافرت إلى عالم آخر مواز مشابه لعالمنا لكنه قد يختلف في أحداثه. فإذا قتلت جدك مثلا فإن هذا يعني أنك قتلته في عالم واحد فقط، لكنه لايزال موجودا في العوالم الأخرى بما فيها عالمك الخاص الذي جئت منه


*******
الفكرة هنا هي أن كل فعل يؤدي إلى سلسلة من الأفعال التي تؤدي إلى خلق عالم جديد مختلف، لذا فإنه من الممكن أن يكون هناك عدد لا نهائي من العوالم. عندما قتلت جدك فإنك خلقت عالما جديدا مختلفا عن عالمك بعد أن كان مشابها له تماما، والسبب هو أنك قمت بتغيير التسلسل الصحيح للأحداث


*******
تعريفات ومصطلحات
السنة الضوئية: هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة
سرعة الضوء: 300 ألف كيلومتر في الثانية
ألبرت أينشتين: 1879- 1955 واحد من ألمع العلماء وأكثرهم شعبية عبر التاريخ. شرح الطبيعة الكمية للضوء. أشهر أعماله نظريتا النسبية العامة والخاصة، ومعادلته الشهيرة الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء، والتي قادت إلى صنع القنبلة الذرية