طبق نظریه‌ای جدید می‌توان از کرمچاله‌ها عبور کرد

کرمچاله‌ها یکی از عناصر محبوب داستان‌های علمی‌تخیلی هستند. فضاپیماها با عبور از این تونل‌ها می‌توانند به سرعتی بیش از سرعت نور برسند و در کسری از ثانیه از نقطه‌ای در فضازمان به نقطه‌ای دیگر منتقل شوند. با اینکه طبق نظریه‌ی نسبیت وجود کرمچاله‌های پیمایش‌پذیر ناممکن است، پژوهش‌های جدید حوزه‌ی فیزیک کوانتوم این اجرام را عبور‌پذیر می‌دانند.

تنها عیب تعریف کرمچاله‌ها از دیدگاه فیزیک کوانتوم، کاهش سرعت است. دانشمندان آیوی لیگ (مجموعه‌ای شامل دانشگاه‌های خصوصی ایالات متحده) در پژوهشی جدید با استفاده از فیزیکی فراتر از مدل استاندارد ثابت می‌کنند که کرمچاله‌ها نه‌تنها به‌اندازه‌ی کافی بزرگ و عبور‌پذیر هستند؛ بلکه برای مسافران انسانی و انتقال از نقطه‌ی A به B ایمن هستند. نظریه‌ی کرمچاله‌ها در اوایل قرن بیستم و در واکنش به نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین ظهور کرد. کارل شوارتزشیلد، فیزیک‌دان آلمانی، اولین کسی بود که به وجود کرمچاله‌ها اشاره کرد.

طبق پژوهش جدید، کرمچاله‌های پیمایش‌پذیر به شرایط خاصی نیاز دارند. یکی از این شرایط وجود انرژی منفی است که در فیزیک کلاسیک مجاز نیست؛ اما در حوزه‌ی فیزیک کوانتوم می‌توان آن را تعریف کرد. اثر کاسیمیر نمونه‌ی مناسبی از این ادعا است. طبق تعریف اثر کاسیمیر، میدان‌های کوانتومی در دایره‌ای بسته انرژی منفی تولید می‌کنند. در فیزیک کوانتوم، این اثر کوچک و چشم‌پوشیدنی است؛ اما می‌تواند در سیاهچاله‌هایی با بار مغناطیسی بزرگ به‌شکل چشمگیری افزایش پیدا کند. در این پژوهش، از خاصیت‌های ویژه‌ی فرمیون‌های بدون جرم باردار (ذراتی مشابه الکترون با جرم صفر) استفاده می‌شود. این ذرات در مسیر خطوط میدان مغناطیسی سیاهچاله‌های باردار حرکت می‌کنند.

جابه‌جایی ذرات در یک دایره بدین‌معنی است که انرژی خلأ تغییر می‌یابد و می‌تواند منفی شود. انرژی منفی یکی از عوامل اصلی پایداری کرمچاله‌ها است که به‌عنوان پلی بین نقاط فضازمان عمل می‌کنند. احتمال وجود چنین کرمچاله‌هایی براساس مدل استاندارد فیزیک ذرات وجود دارد؛ اما براساس این تعریف، مقیاس کرمچاله‌ها بسیار کوچک می‌شود. برای عبور انسان، کرمچاله‌ها باید به‌اندازه‌ی کافی بزرگ باشند؛ به‌همین‌دلیل، به فیزیکی فراتر از مدل استاندارد نیاز است.

اینجا است که مدل راندال ساندروم ۲ (نظریه‌ی هندسه‌ی پیچشی پنج‌بُعدی) مطرح می‌شود. این نظریه که براساس فیزیک‌دانان نظری، لیزا راندال و رامان ساندروم، نام‌گذاری شده است، جهان را در پنج بُعد تعریف می‌کند. طبق تعریف جدید، کرمچاله‌ها را می‌توان به سیاهچاله‌هایی متوسط و باردار تشبیه کرد که با تولید نیروهای قدرتمند جزرومدی، امکان عبور فضاپیما را فراهم می‌کنند. مسافر احتمالی برای عبور از کرمچاله به نیروی کمکی نیاز دارد. با فرض عملی‌شدن این فرضیه، این پرسش هم مطرح می‌شود که آیا کرمچاله‌ها می‌توانند به‌عنوان میان‌بری بین دو نقطه از فضا زمان عمل کنند؟ طبق پژوهش دانیل جافریس، از دانشگاه هاروارد، زمان عبور از کرمچاله‌های پایدار درمقایسه‌با عبور از فضای عادی طولانی‌تر است.

از دید مسافر، زمان عبور از کرمچاله بسیار اندک است و از دید عامل بیرونی، زمان عبور می‌تواند طولانی‌تر باشد که این دیدگاه کاملا با نظریه‌ی نسبیت عام منطبق است. طبق این نظریه، افرادی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، انبساط زمانی را تجربه می‌کنند. پژوهشگران می‌گویند:

شاید زمان طی مسافت عادی ۱۰ هزار سال نوری برای فضانوردانی که وارد کرمچاله می‌شوند، تنها یک ثانیه به‌طول بینجامد؛ اما از دید ناظر خارج از کرمچاله، این زمان بسیار طولانی‌تر خواهد بود. در این فرضیه، از سوخت استفاده نمی‌شود؛ زیرا جاذبه سرعت و شتاب فضاپیما را کنترل می‌کند.

طبق نظریه‌ی جدید، مزیت دیگر کرمچاله‌ها این است که برای عبور از آن‌ها به سوخت نیاز نیست؛ زیرا نیروهای گرانشی کرمچاله، افزایش و کاهش سرعت فضاپیما را کنترل می‌کنند. در سناریو اکتشافات فضایی، خلبان باید نیروهای جزرومدی کرمچاله را با موقعیت‌یابی صحیح فضاپیما کنترل کند و سایر کار برعهده‌ی طبیعت است. یک ثانیه بعد، فضاپیما در آن سوی کهکشان ظاهر می‌شود.

مهم‌تر از هرچیز، سرعت تمام اشیای ورودی به کرمچاله افزایش می‌یابد و وجود تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی هم خطر بزرگی است. بااین‌حال، پژوهشگران تأکید کرده‌اند یافته‌های جدید صرفا عبورپذیربودن کرمچاله‌ها و تعامل بین نسبیت عام و فیزیک کوانتومی را اثبات می‌کنند. به‌طور خلاصه، بعید است کرمچاله‌ها به راهی کاربردی برای سفر در زمان تبدیل شود یا حداقل در آینده‌ای نزدیک، این مسئله محقق نخواهد شد.