احتمالي جديد در دنياي سياهچالهها
شايد پُلي به آينده باشند
فيزيکدانان نظري اخيراً به اين نتيجه رسيده‌اند که شايد هسته‌هاي سياهچالهها به سمت بينهايت ميل نکنند، ولي راهي به هرجاي عالم براي ما باز کنند. يک سياه‌چاله ميدان گرانشي آنچنان قوي دارد که حتي نور هم از آن نمي‌تواند بگريزد. يک سياه‌چاله عموماً بعد از مرگ يک ستاره در يک انفجار عظيم به‌نام ابرنواختر که آن را به يک چراع چگال بسيار نوراني تبديل مي‌کند. اين معماي هيولايي، که تکينگي نام دارد، منطقه‌اي بينهايت چگال در قلب هر سياه‌چاله نهفته است. اين پيش بيني است که نسبيت عام از نظريه مدرن گرانش دارد. طبيعت بي‌نهايتِ تکينگي‌ها به اين معني است که فضا و زماني که ما مي‌شناسيم ديگر آنجا وجود ندارند!
فيزيکدانان مدت‌هاي طولاني است که از شکسته شدن قوانين طبيعت در شرايط نزديک شدن به بي‌نهايت‌ها دوري مي‌کنند. حالا پيشنهاد مي‌کنند که مرکز سياهچالهها به هيج وجه تکينگي ندارد. اين يافته‌هاي جديد نظري براساس نظريه‌ي کوانتم گرانشي چبنره‌اي (Loop Quantum Gravity) است. اين نظريه يکي از پيشروترين نظريه‌هايي‌ست که مکانيک کوانتم و نسبيت عام را در قالب يک نظريه واحد مي‌خواهد بيان کند. و اين نظريه واحد همان توصيف نيروهاي عالم در قالب مدل وحدت بزرگ است. در کوانتم گرانش چنبره‌اي، چهار بُعد فضا-زمان از چبنره‌هاي متقاطع شبکه‌اي تشکيل شده‌اند که ميدان گرانشي را مواج مي‌کند.
نمايي خيالي از يک انفجار بزرگ بدون تکينگي
پژوهشگران اين عرصه نظريه کوانتم گراشي چنبره‌اي را روي ساده‌ترين مدل سياه‌چاله اعمال کردند؛ يعني کروي، خنثي و غيرچرخشي که با نام سياه چاله شوارتزشيلد مي‌شناسيم. جُرجي پولين مي‌گويد:«سال‌هاست رهيافت‌هاي متعددي را از مدل‌هاي کروي مورد بررسي قرار داده‌ايم. آنها را دوست داريم چون سرحد آن چيزي ست که در کوانتم گرانشي مدرن امکانش هست. البته اين کمي پيچيده‌تر از چيزي ست که کيهاشناسان در دهه‌هاي اخير مورد بررسي قرار داده‌اند. ولي آنقدر هم پيچيده نيست که قابل اندرکنش باشد. در يک لحظه واقعاً ما متوجه شديم که مي‌توانيم ساده‌سازي مهمي روي معادلاتمان در اين مدل انجام دهيم.» جرجي فيزيکدان نظري دانشگاه لوئيزيانا در بيُتن ريج است.
آنها به جاي يک تکينگي، منطقه‌اي بسيار خميده را پيدا کردند. کارلو روولي نويسنده و يکي از مشهورترين فيزيکدان نظري بخصوص در کوانتم گرانشي، از دانشگاه مارسي در فرانسه، مي‌گويد:«اين راه حل تميزي براي آنچه در يک سياه‌چاله اتفاق مي‌افتد، آنهم در نظريه‌ي کوانتمي گرانش بوده. از خيلي وقت پيش انتظار مي‌رفت تکنيگي‌ها در مراکز سياهچالهها با کوانتم گرانشي خميده شده‌اند. و اين نتيجه مي‌تواند اين کار چند ده‌اي را پشتيباني کند.» روولي در اين پژوهش اخير شخصاً حضور فکري و محاسباتي نداشته.
قبلاً فيزيکدانان نظري نشان داده بودند که کوانتم گرانشي چنبره‌اي مي‌تواند مسئول يک اتفاق جالب باشد. به جاي اينکه در انفجار بزرگ تکينگي بوده باشد، يک جهش بزرگ بوده و عالم بعد از فروريزي عالم قبلي به وجود آمده است. به عبارت ديگر اين نظريه، خود به خود، تکينگي عالم را هم برطرف کرده. پولين مي‌گويد:«شايد درآينده بتوانيم تمام تکينگي‌هايي که يک نظريه مي‌دهد برطرف کنيم. دقيقاً وقتي به جاي تکينگي‌ها از يک پُل در مدل چنبره‌اي در انفجار بزرگ استفاده کرديم، به جاي تکينگي‌هاي سياه چاله‌ها يک پُل بين آينده و حال زديم.»
اگرچه پژوهش‌هاي قبلي نشان داده بود که سياه‌چاله چنين پُل‌هاي ارتباطي دارند، ولي پژوهشگران براين بوده‌اند که تکنيگي‌ها ارتباط بين دو سمت فضا زماني سياه چاله‌ها را قطع مي‌کند و چنين پُلي با وجود آنها شکل نمي‌گيرد. روولي مي‌گويد:«فکر مي‌کنم اين نشان مي‌دهد که کوانتم گرانشي چنبره‌اي بسيار حياتي و مهم است، و نتايج و ايده‌هاي جديدي در بر خواهد داشت.» پولين تأکيد مي‌کند که در اين پژوهش از يک مدل ساده استفاده کرده‌اند ، که براساس خشم فضا زمان، بدون در نظر گرفتن ماده واقعي در يک سياه‌چاله بوده. مدل‌هاي مورد استفاده، کروي بودند که برخلاف واقعيت نظري بسياري از سياه‌چاله‌هاست. آنها اسپين دارند و سطح مقطع‌شان هم متفاوت است. در نهايت، در اين مدل جديد گرانش کوانتمي، سياهچالهها هميشه وجود داشته‌اند و خواهد داشت و در واقعيت، آنها از انهدام ستاره‌ها به وجود مي‌آيندو روزي هم (اگر ماده و انرژي به آنها نرسد) بخار خواهند شد. پولين مي‌گويد:«هدف بعدي ما اضافه کردن ماده و داشتن يک سياه‌چاله مدل و تحول آن است.»
منبع:
Charles Q. Choi