گذرگاه‌هایی به جهان‌های دیگر
سیاه‌چاله‌ها به روايت گرانش کوانتومی حلقوی
ترجمه: سیدامین مهناپور
طبق نتایج جدید کوانتومی، سیاه‌چاله‌ها دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر هستند. احتمال دارد سیاه‌چاله‌ها آن‌طور که نظریات پیشین می‌گفتند، در یک تکینگیِ له‌کننده پایان نیابند، بلکه بیشتر ممکن است گذرگاهی به چاله‌های جهان‌های دیگر باز کنند.
بر اساس نظریه نسبیت آلبرت اینشتین، سیاه‌چاله‌ها شکاف‌هایی غیرقابل سکونت در فضا-زمان هستند که در یک تکینگی پایان یافته یا چگالی جرمی بی‌نهایت دارند. این مکانی بسیار متروکه است که حتی قوانین فیزیک هم در آنجا در هم می‌شکنند. اما چه می‌شود اگر سیاه‌چاله‌ها چنین ترسناک نباشند؟ چه می‌شود اگر آنها تعدادی استارگیت بین کهکشانی یا حتی گذرگاهی به چاله‌های جهان‌های دیگر باشند؟ (استارگیت یا کرمچاله، یک اصطلاح علمی-تخیلی بر اساس فیلمی نوشته دِولین و رُلاند اِمِریچ است. این گذرگاه، بر پایه یک ایده عجیب و غریب به نام پل اینشتین-روزن بنا شده که قادر است مستقیما قسمت‌های دور از همِ کیهان را به هم متصل كند-م) این مسئله ممکن است شبیه طرحی ذهنی برای یک فیلم علمی-تخیلی هوشمندانه باشد، اما محاسبات جدید به وسیله فیزیک‌دانان کوانتومی اکنون پیشنهاد می‌کنند که ایده استارگیت ممکن است واقعا نظریه بهتری باشد. مطابق با نتایج جدیدِ تکان‌دهنده، سیاه‌چاله‌ها در یک تکینگی به پایان نرسیده، بلکه بیشتر دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر هستند. این نظریه جدید بر اساس یک مفهوم شناخته‌شده به نام «گرانش کوانتومی حلقوی» يا LQG است. گرانش کوانتومی
حلقوی، روشی برای ادغام مکانیک کوانتومی استاندارد و نسبیت عام استاندارد و اصلاح ناسازگاری‌های بین این دو حوزه فیزیک فرموله شد. گرانش کوانتومی حلقوی پیشنهاد می‌دهد که
فضا-زمان دانه‌دانه یا اتم‌اتم بوده و از تکه‌های رؤیت‌ناپذیر کوچک‌مقیاسی در حدود ده به توان منهای سی‌وپنج یا همان طول پلانک ساخته شده است. دو پژوهشگر به نام‌های جرج پولین از دانشگاه ایالتی لوزیانا و رُدُلفو گامبینی از دانشگاه جمهوری مونته ویدئوی اروگوئه، اعدادی را برای دیدن آنچه درون یک سیاه‌چاله تحت پارامترهای گرانش کوانتومی حلقوی رخ می‌دهد، خُرد کردند. آنچه آن دو یافتند از آنچه مطابق با نسبیت عام روی می‌دهد، بسیار متفاوت بود. هیچ تکینگی‌ای وجود نداشت. در عوض، همان‌طور که سیاه‌چاله شروع به فشرده‌شدن می‌کرد، ناگهان مچاله‌شدنش کم و کمتر شد؛ مانند دریچه‌ای که شروع به بازشدن کند. این مسئله ممکن است به تصور ذهنی شما درباره سفر به درون یک سیاه‌چاله کمک کند. مطابق نسبیت عام، سقوط به درون یک سیاه‌چاله، به نوعی، خیلی شبیه به افتادن درون یک گودال عمیق است که دارای یک ته بوده، فقط به جای برخورد به کف گودال، در نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت به نام تکینگی فشرده خواهید شد. هم در گودال عمیق و هم در سیاه‌چاله، هیچ سمت دیگری وجود ندارد. ته گودال، افتادن شما در گودال را متوقف می‌کند و تکینگی، سقوط شما را در سیاه‌چاله. اما طبق
گرانش کوانتومی حلقوی، تجربه شما در سفر به سیاه‌چاله بسیار متفاوت خواهد بود. در ابتدا ممکن است متوجه این تفاوت نشوید. گرانش به‌سرعت افزایش یافته، اما همان‌طور که در حال نزدیک‌شدن به آنچه باید مرکز سیاه‌چاله باشد، هستید و انتظار دارید که در تکینگی له شوید، ناگهان گرانش رو به کاهش می‌گذارد. مثل اینکه همان‌طور که بلعیده می‌شدید، از طرف دیگر بیرون انداخته شوید. به عبارت دیگر، سیاه‌چاله‌ها در گرانش کوانتومی حلقوی کمتر شبیه به سیاه‌چاله و بیشتر شبیه به تونل یا گذرگاه هستند. اما تونل به کجا؟ به گفته پژوهشگران، آنها می‌توانند میانبُرهایی به قسمت‌های دیگر جهان ما بوده یا به‌طور کلی دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر باشند. به صورت جالبی همین اصل را مشابها می‌توان به بیگ‌بنگ اِعمال کرد. بر اساس تئوری رایج، بیگ‌بنگ با یک تکینگی آغاز شد. اما اگر زمان طبق گرانش کوانتومی حلقوی به عقب برگردانده شود، جهان دیگر با تکینگی آغاز نمی‌شود، بلکه درون یک نوع تونل فرو می‌ریزد که به جهانی قدیمی‌تر منتهی می‌شود. این مسئله به عنوان سندی برای یکی از نظریه‌های رقیب بیگ‌بنگ یعنی نظریه جهش بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. دانشمندان شواهد کافی
برای تصمیم‌گیری درباره اینکه این نظریه جدید واقعا درست است یا نه، ندارند. اما گرانش کوانتومی حلقوی یک برگ برنده دارد و آن زیبایی خیره‌کننده‌اش است. به بیان دقیق‌تر، این نظریه از پارادوکس‌هایی دوری می‌کند که نظریه‌های سازگاری دیگر نتوانستند این کار را بکنند. طبق نسبیت، تکینگیِ درون یک سیاه‌چاله به عنوان نوعی دیوار آتش عمل می‌کند. به آن معنا که اطلاعاتی که به‌وسیله سیاه‌چاله بلعیده مي‌شوند، برای همیشه از بین می‌روند. یعنی اطلاعات گُم می‌شوند، چیزی که مطابق با فیزیک کوانتومی غیرممکن است. در گرانش کوانتومی حلقوی، سیاه‌چاله‌ها دارای تکینگی نبوده و اطلاعات هم از بین نمی‌روند. به قول جرج پولین: «اطلاعات ناپدید نشده و فقط به بیرون نشت می‌کنند».
www.mnn.com
طبق نتایج جدید کوانتومی، سیاه‌چاله‌ها دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر هستند. احتمال دارد سیاه‌چاله‌ها آن‌طور که نظریات پیشین می‌گفتند، در یک تکینگیِ له‌کننده پایان نیابند، بلکه بیشتر ممکن است گذرگاهی به چاله‌های جهان‌های دیگر باز کنند.
بر اساس نظریه نسبیت آلبرت اینشتین، سیاه‌چاله‌ها شکاف‌هایی غیرقابل سکونت در فضا-زمان هستند که در یک تکینگی پایان یافته یا چگالی جرمی بی‌نهایت دارند. این مکانی بسیار متروکه است که حتی قوانین فیزیک هم در آنجا در هم می‌شکنند. اما چه می‌شود اگر سیاه‌چاله‌ها چنین ترسناک نباشند؟ چه می‌شود اگر آنها تعدادی استارگیت بین کهکشانی یا حتی گذرگاهی به چاله‌های جهان‌های دیگر باشند؟ (استارگیت یا کرمچاله، یک اصطلاح علمی-تخیلی بر اساس فیلمی نوشته دِولین و رُلاند اِمِریچ است. این گذرگاه، بر پایه یک ایده عجیب و غریب به نام پل اینشتین-روزن بنا شده که قادر است مستقیما قسمت‌های دور از همِ کیهان را به هم متصل كند-م) این مسئله ممکن است شبیه طرحی ذهنی برای یک فیلم علمی-تخیلی هوشمندانه باشد، اما محاسبات جدید به وسیله فیزیک‌دانان کوانتومی اکنون پیشنهاد می‌کنند که ایده استارگیت ممکن است واقعا نظریه بهتری باشد. مطابق با نتایج جدیدِ تکان‌دهنده، سیاه‌چاله‌ها در یک تکینگی به پایان نرسیده، بلکه بیشتر دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر هستند. این نظریه جدید بر اساس یک مفهوم شناخته‌شده به نام «گرانش کوانتومی حلقوی» يا LQG است. گرانش کوانتومی
حلقوی، روشی برای ادغام مکانیک کوانتومی استاندارد و نسبیت عام استاندارد و اصلاح ناسازگاری‌های بین این دو حوزه فیزیک فرموله شد. گرانش کوانتومی حلقوی پیشنهاد می‌دهد که
فضا-زمان دانه‌دانه یا اتم‌اتم بوده و از تکه‌های رؤیت‌ناپذیر کوچک‌مقیاسی در حدود ده به توان منهای سی‌وپنج یا همان طول پلانک ساخته شده است. دو پژوهشگر به نام‌های جرج پولین از دانشگاه ایالتی لوزیانا و رُدُلفو گامبینی از دانشگاه جمهوری مونته ویدئوی اروگوئه، اعدادی را برای دیدن آنچه درون یک سیاه‌چاله تحت پارامترهای گرانش کوانتومی حلقوی رخ می‌دهد، خُرد کردند. آنچه آن دو یافتند از آنچه مطابق با نسبیت عام روی می‌دهد، بسیار متفاوت بود. هیچ تکینگی‌ای وجود نداشت. در عوض، همان‌طور که سیاه‌چاله شروع به فشرده‌شدن می‌کرد، ناگهان مچاله‌شدنش کم و کمتر شد؛ مانند دریچه‌ای که شروع به بازشدن کند. این مسئله ممکن است به تصور ذهنی شما درباره سفر به درون یک سیاه‌چاله کمک کند. مطابق نسبیت عام، سقوط به درون یک سیاه‌چاله، به نوعی، خیلی شبیه به افتادن درون یک گودال عمیق است که دارای یک ته بوده، فقط به جای برخورد به کف گودال، در نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت به نام تکینگی فشرده خواهید شد. هم در گودال عمیق و هم در سیاه‌چاله، هیچ سمت دیگری وجود ندارد. ته گودال، افتادن شما در گودال را متوقف می‌کند و تکینگی، سقوط شما را در سیاه‌چاله. اما طبق
گرانش کوانتومی حلقوی، تجربه شما در سفر به سیاه‌چاله بسیار متفاوت خواهد بود. در ابتدا ممکن است متوجه این تفاوت نشوید. گرانش به‌سرعت افزایش یافته، اما همان‌طور که در حال نزدیک‌شدن به آنچه باید مرکز سیاه‌چاله باشد، هستید و انتظار دارید که در تکینگی له شوید، ناگهان گرانش رو به کاهش می‌گذارد. مثل اینکه همان‌طور که بلعیده می‌شدید، از طرف دیگر بیرون انداخته شوید. به عبارت دیگر، سیاه‌چاله‌ها در گرانش کوانتومی حلقوی کمتر شبیه به سیاه‌چاله و بیشتر شبیه به تونل یا گذرگاه هستند. اما تونل به کجا؟ به گفته پژوهشگران، آنها می‌توانند میانبُرهایی به قسمت‌های دیگر جهان ما بوده یا به‌طور کلی دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر باشند. به صورت جالبی همین اصل را مشابها می‌توان به بیگ‌بنگ اِعمال کرد. بر اساس تئوری رایج، بیگ‌بنگ با یک تکینگی آغاز شد. اما اگر زمان طبق گرانش کوانتومی حلقوی به عقب برگردانده شود، جهان دیگر با تکینگی آغاز نمی‌شود، بلکه درون یک نوع تونل فرو می‌ریزد که به جهانی قدیمی‌تر منتهی می‌شود. این مسئله به عنوان سندی برای یکی از نظریه‌های رقیب بیگ‌بنگ یعنی نظریه جهش بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. دانشمندان شواهد کافی
برای تصمیم‌گیری درباره اینکه این نظریه جدید واقعا درست است یا نه، ندارند. اما گرانش کوانتومی حلقوی یک برگ برنده دارد و آن زیبایی خیره‌کننده‌اش است. به بیان دقیق‌تر، این نظریه از پارادوکس‌هایی دوری می‌کند که نظریه‌های سازگاری دیگر نتوانستند این کار را بکنند. طبق نسبیت، تکینگیِ درون یک سیاه‌چاله به عنوان نوعی دیوار آتش عمل می‌کند. به آن معنا که اطلاعاتی که به‌وسیله سیاه‌چاله بلعیده مي‌شوند، برای همیشه از بین می‌روند. یعنی اطلاعات گُم می‌شوند، چیزی که مطابق با فیزیک کوانتومی غیرممکن است. در گرانش کوانتومی حلقوی، سیاه‌چاله‌ها دارای تکینگی نبوده و اطلاعات هم از بین نمی‌روند. به قول جرج پولین: «اطلاعات ناپدید نشده و فقط به بیرون نشت می‌کنند».
www.mnn.com