سفیدچاله‌ها عکس سیاه‌چاله‌اند؛ وجودشان تنها در معادلات اینشتین ثابت شده، در واقعیت رصد نشده
سفیدچاله‌ها نواحی نظری در کیهان هستند که برخلاف سیاه‌چاله‌ها عمل می‌کنند. همان‌طور که هیچ‌چیز نمی‌تواند از سیاه‌چاله فرار کند، هیچ‌چیز نمی‌تواند داخل سفیدچاله شود. در این مقاله با ماهیت سفیدچاله‌ها، نحوه پیدایش آن‌ها در معادلات فیزیک و تفاوت‌های بنیادین با سیاه‌چاله‌ها آشنا می‌شویم.
سفیدچاله چیست؟
سفیدچاله‌ها اجرامی نظری در کیهان‌اند که از حل معادلات می‌دان نظریه نسبیت عام اینشتین نتیجه گرفته شده‌اند. این معادلات را نخستین بار کارل شوارتزشیلد در سال ۱۹۱۶ حل کرد. شوارتزشیلد ریاضیاتی را تدوین کرد که سیاه‌چاله‌ها را به‌عنوان اجرامی توصیف می‌کرد که در خود فروریخته‌اند. در این چارچوب، سفیدچاله عکس‌العمل ریاضی سیاه‌چاله محسوب می‌شود.
از سیاه‌چاله تا سفیدچاله
ایده سیاه‌چاله برای نخستین بار در قرن هجدهم توسط جان می‌شل با نام ستاره‌های تاریک مطرح شد. او دریافت که اگر جرم زیادی در حجمی بسیار کوچک فشرده شود، سرعت فرار از آن به سرعت نور می‌رسد و هیچ‌چیز نمی‌تواند از آن خارج شود. معادلات می‌دان اینشتین در سال ۱۹۱۵ این پیش‌بینی را تایید کرد و نشان داد که فضا-زمان توسط جرم و انرژی خمیده می‌شود.
کارل شوارتزشیلد اولین راه‌حل دقیق برای معادلات می‌دان اینشتین را ارائه داد و محاسبه کرد که فضا-زمان چگونه حول یک جسم سنگین خمیده می‌شود. این راه‌حل‌ها به مفهوم تکینگی منجر شدند؛ نقطه‌ای که فضا-زمان تا بی‌نهایت کشیده شده و روابط علت و معلول نقض می‌گردند. سیاه‌چاله‌ها معروف‌ترین تکینگی‌های کیهان‌اند.
در سال ۱۹۶۰، مارتین دیوید کروسکال توصیف شوارتزشیلد را گسترش داد و در جواب‌های معادلات به دوقلوی نظری سیاه‌چاله رسید تکینگی جدیدی به نام سفیدچاله. درک این مفهوم نزدیک به چهل سال طول کشید تا در میان دانشمندان پذیرفته شود.
دانشمندان فکر می‌کردند معادلاتی که وجود سیاه‌چاله را پیش‌بینی می‌کنند، باید برای سفیدچاله نیز صدق کنند. اگر یک فضاپیما سفیدچاله‌ای را از دور تماشا کند، ظاهری مشابه سیاه‌چاله خواهد داشت جرم و ساختار مشخص، و احتمالا حلقه‌ای از گاز و غبار دور افق اتفاقات. اما تفاوت اساسی در رفتار است سفیدچاله برخلاف سیاه‌چاله چیزی را نمی‌بلعد، بلکه همه‌چیز را بیرون می‌ریزد.
فیزیک‌دانان سفیدچاله را برگشت زمان سیاه‌چاله توصیف می‌کنند. افق اتفاقات سیاه‌چاله مرزی بدون بازگشت است، در حالی که افق اتفاقات سفیدچاله مرزی بدون پذیرش است؛ هیچ‌چیز نمی‌تواند به آن نزدیک شود یا داخل آن برود. سفیدچاله هرچه در ساختار خود دارد به بیرون پرتاب می‌کند، اما از آنجا که هیچ‌چیز نمی‌تواند وارد شود، درون آن دنیایی کاملا جدا از جهان بیرون محسوب می‌شود.
تفاوت سفیدچاله با سیاه‌چاله چیست؟
در سیاه‌چاله، می‌دان گرانشی شدید اشیا را به داخل می‌کشد و غشای یک‌طرفه‌ای به نام افق اتفاقات مرز این ناحیه را از جهان بیرون جدا می‌کند. هرچه از افق اتفاقات عبور کند، اسیر گرانش شده و سرنوشتش در مرکز سیاه‌چاله رقم می‌خورد.
سفیدچاله دقیقا عکس این رفتار را دارد. آن ناحیه‌ای است با اثر ضد‌گرانش که به‌صورت بی‌پایانه مواد را به بیرون پرتاب می‌کند. افق اتفاقات در اینجا مانع ورود است، نه مانع خروج. در سیاه‌چاله به درون کشیده می‌شویم، در سفیدچاله به بیرون پرتاب می‌شویم و اجازه ورود نداریم.
شواهد وجود سفیدچاله
تا کنون هیچ شاهد رصدی مستقیم از وجود سفیدچاله در کیهان وجود ندارد. تمام یافته‌ها محدود به محاسبات نظری روی کاغذ می‌مانند. برخی دانشمندان نظیر راجر پنروز نظریه دارند که سفیدچاله‌ها می‌توانند خروجی سیاه‌چاله‌ها در یک جهان دیگر باشند؛ موادی که سیاه‌چاله در جهان ما بلعیده، از طریق سفیدچاله در جهان دیگر خارج می‌شوند. اما اثبات وجود جهان‌های دیگر پیش‌شرط این نظریه است.
مکانیک کوانتومی چه می‌گوید؟
مکانیک کوانتومی با پشتیبانی از پدیده تابش هاوکینگ می‌تواند وجود و رفتار سیاه‌چاله‌ها را توصیف کند. بر اساس این نظریه، اثرات کوانتومی در نزدیکی افق اتفاقات باعث می‌شود سیاه‌چاله‌ها تابش داشته باشند، همانند یک جسم سیاه ایده‌آل. دمای سیاه‌چاله با جرم آن رابطه معکوس دارد هرچه سیاه‌چاله کوچک‌تر باشد، درخشان‌تر است. این تابش تا کنون مستقیما رصد نشده، اما نظریه‌ای پذیرفته‌شده است.
با اعمال معکوس این فرآیند، برخی دانشمندان معتقدند سفیدچاله‌ها می‌توانند ماده و نور را به‌صورت تابش هاوکینگ جذب کنند. در سفیدچاله، ذرات در افق اتفاقات به‌جای تابش، ماده و نور را در مرز جذب می‌کنند، که با حرکت کلی پرتاب مواد به بیرون تداخل ندارد.
کشف‌نکردن سفیدچاله احتمالا به سود کیهان است
اگرچه نسبیت عام سفیدچاله‌ها را در معادلات خود توصیف می‌کند، هیچ سناریوی فیزیکی برای شکل‌گیری طبیعی آن‌ها وجود ندارد. شکل‌گیری سیاه‌چاله از فروپاشی ستاره‌های سنگین قابل توضیح است، اما معکوس این فرآیند برای تولد سفیدچاله محال به نظر می‌رسد. حتی اگر سفیدچاله‌ای به نحوی شکل بگیرد، پایداری نخواهد داشت؛ چون پرتاب مداوم مواد آشوب در کهکشان ایجاد کرده و اعتدال دینامیکی را برهم می‌زند. از این رو، نیافتن سفیدچاله می‌تواند از برهم‌خوردن تعادل کیهان جلوگیری کرده باشد.
جمع‌بندی
سفیدچاله‌ها اجرام نظری هستند که وجودشان از حل معادلات می‌دان اینشتین برمی‌آید. کارل شوارتزشیلد اولین بار این معادلات را در ۱۹۱۶ حل کرد. سفیدچاله‌ها دوقلوی نظری سیاه‌چاله‌هستند سیاه‌چاله‌ها همه‌چیز را به درون می‌کشند، سفیدچاله‌ها همه‌چیز را به بیرون می‌ریزند و ورود به آن‌ها غیر‌ممکن است. تا به امروز هیچ سفیدچاله‌ای در کیهان رصد نشده و هیچ شاهد تجربی برای وجود آن‌ها وجود ندارد.
سفیدچاله چیست؟ سفیدچاله‌ها اجرامی نظری در کیهان‌اند که از حل معادلات می‌دان نظریه نسبیت عام اینشتین نتیجه گرفته شده‌اند. سفیدچاله عکس سیاه‌چاله است. در حالی که سیاه‌چاله افق رویدادی بدون بازگشت است و هیچ‌چیز از آن نمی‌تواند خارج شود، افق اتفاقات سفیدچاله رفتاری عکس دارد و مرزی بدون پذیرش است؛ هیچ‌چیز نمی‌تواند به آن نزدیک شده و وارد شود.
آیا تا بحال سفیدچاله رصد شده است؟ خیر. تا به امروز هیچ سفیدچاله‌ای در کیهان مشاهده نشده است. بشر شواهد رصدی مبنی بر وجود آن‌ها را به دست نیاورده است.
چه فردی اولین معادلات اینشتین را حل کرد؟ معادلات می‌دان اینشتین را نخستین بار کارل شوارتزشیلد در ۱۹۱۶ حل کرد. او ریاضیاتی را تدوین کرد که سیاه‌چاله‌های کیهان را به‌عنوان اجرامی توصیف می‌کرد که در خود فروریخته‌اند.