سفید چاله چیست؟ – به زبان ساده + تفاوت با سیاه چاله

در این مطلب از مجله فرادرس، ابتدا سفید چاله را به زبان ساده تعریف می‌کنیم. در ادامه و پس از تعریف سیاه‌چاله، تفاوت سفید چاله را با آن توضیح می‌دهیم. در پایان، خواهیم فهمید که آیا می‌توان سفید چاله را همان بیگ‌بنگ در نظر گرفت یا خیر و به چند پرسش در مورد این جسم فضایی پاسخ خواهیم داد.

سفید چاله چیست؟

سال‌ها بعد، فیزیک‌دان‌ها چگونگی خمیدگی فضا زمان را در اطراف توپی فرضی با جرم بسیار زیاد محاسبه کردند. امروزه به این توپ فرضی با جرم بسیار زیاد، نقطه تکینه یا «تکینگی» (Singularity) گفته می‌شود. فیزیک‌دان‌ها نشان دادند که توپ کروی با جرم زیاد چگونه می‌تواند به نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت تبدیل شود. در این حالت، میزان خمیدگی فضا زمان در اطراف این نقطه به اندازه‌ای زیاد خواهد بود که گویی این نقطه از تمام کیهان جدا شده است. برای درک بهتر این حالت ظرفی پر شده از ماسه را در نظر بگیرید. شست خود را در نقطه‌ای دلخواه قرار دهید و آن را داخل ماسه فرو ببرید. در محل فرورفتگی، حفره‌ای کوچک ایجاد می‌شود. این حفره همانند نقطه توصیف شده با چگالی بسیار زیاد در فضا زمان است.

به طور معمول، این سیاه‌چاله‌ها را می‌توان در مرکز کهکشان‌های مختلف، مانند کهکشان راه شیری، یافت. سیاه‌چاله مرکزی کهکشان راه شیری $$Sagittarius A^*$$ نام دارد. جرم این سیاه‌چاله در حدود ۴۰ میلیون برابر جرم خورشید است.

جسم پس از عبور از افق رویداد به صورت ناخواسته به سمت نقطه تکینه سقوط می‌کند. اگر جسمی از افق رویداد سیاه‌چاله عبور کند، دچار پدیده‌ای به نام اسپاگتی می‌شود. به زبان عامیانه، جسم پس از عبور از مرز سیاه‌چاله، کش می‌آید.

دانشمندان چندین سال است که سیاه‌چاله را مطالعه می‌کنند و در سال‌های اخیر توانسته‌اند بسیاری از ویژگی‌های مهم آن را کشف کنند. سیاه‌چاله، دوقلویی به نام سفید چاله دارد که تا چند سال قبل نادیده گرفته شده بود. سیاه‌چاله و سفید چاله به هنگام مشاهده از فاصله‌ای بسیار دور کاملا یکسان به نظر می‌رسند. سفید چاله نیز همانند سیاه‌چاله ممکن است بزرگ، کوچک یا از نظر الکتریکی، باردار باشد. همچنین، این دوقلوی نادیده گرفته شده ممکن است ساکن در گوشه‌ای نشسته باشد یا به دور خود بچرخد. سفید چاله ممکن است توسط حلقه‌های گردوغبار و ابرهای گازی محاصره شده باشد. این ابرهای گازی و گردوغبار در افق رویداد سفید چاله جمع شده‌اند.

اما مواد به سمت سیاه‌چاله جذب می‌شوند و پس از عبور از افق رویدادِ سیاه‌چاله، هرگز نمی‌توانند از آن خارج شوند. مواد داخل سیاه‌چاله هرگز نمی‌توانند دوباره با فضای خارج از سیاه‌چاله ارتباط داشته باشند. برعکس این مورد در سفید چاله رخ می‌دهد. مواد داخل سفید چاله می‌توانند پس از عبور از افق رویداد، با فضای خارج از سفید چاله ارتباط داشته باشند.

هر ماده‌ای خارج از سفید چاله هرگز نمی‌تواند وارد آن شود یا فضای داخلی آن را تحت‌تاثیر قرار دهد. دلیل این موضوع آن است که سفید چاله معکوس زمانی سیاه‌چاله است. تکینگی سیاه‌چاله در آینده، اما تکینگی سفید چاله در گذشته وجود دارد. از آنجا که فضای داخلی سفید چاله توسط افق رویداد از گذشته جهان جدا شده است، هیچ جسم یا اتفاقِ خارجی نمی‌تواند بر فضای داخلی آن تاثیر بگذارد. فیزیک‌دان‌ها سال‌ها قبل از بیان نظریه نسبیت عام توسط اینشتین، وجود سیاه‌چاله را پیش‌بینی کرده بودند. از آنجا که هیچ نوری نمی‌تواند از دام سیاه‌چاله فرار کند، با استفاده از چشم غیرمسلح نمی‌توان آن را مشاهده کرد.

فیزیک‌دان‌ها با استفاده از این کار می‌توانند مکان سیاه‌چاله را در کیهان پیدا کنند. سرانجام در سال ۲۰۱۹ میلادی دانشمندان گام بزرگی در مطالعه سیاه‌چاله برداشتند. آن‌ها در این سال توانستند نخستین تصویر از سیاه‌چاله را به‌دست آورند. در واقع، تصویر به‌دست آمده، سایه سیاه‌چاله بود نه خود آن. سوال مهمی که ممکن است مطرح شود آن است که آیا اثبات وجود سیاه‌چاله می‌تواند وجود سفید چاله را نیز اثبات کند. نمی‌توان به طور دقیق به این پرسش پاسخ داد. اینشتین وجود سیاه‌چاله و سفید چاله را پیش‌بینی کرد، اما توضیحی در مورد چگونگی تشکیل آن‌ها نداد. در ادامه، چگونگی تشکیل آن‌ها را به اختصار توضیح می‌دهیم.

سیاه‌ چاله چگونه تشکیل می شود؟

در هر لایه، نوع خاصی از همجوشی رخ می‌دهد تا جایی که هیچ سوختی باقی نماند. در این حالت، ستاره با هسته آهنی بسیار پایدار باقی می‌ماند. بنابراین، همجوشی بیشتر نمی‌تواند انرژی بیشتری را آزاد کند. در این مرحله، گرانش پیروز می‌شود و ستاره در کسری از ثانیه فرو می‌پاشد. لایه‌های خارجی به بیرون پرتاب می‌شوند و انفجار مهیبی رخ می‌دهد. این رخداد یکی از مهیب‌ترین و پرانرژی‌ترین پدیده‌های جهان است و به آن ابرنواختر می‌گوییم. انرژی حاصل از انفجار ابرنواختر به اندازه‌ای زیاد است که در همان لحظه کوتاه، ده‌ها عنصرِ سنگین‌تر از آهن ساخته می‌شوند. درخشش ابرنواخترها حتی از درخشش کهکشانِ محل زندگی آن‌ها، بیشتر است. سوال مهمی که به دنبال پاسخ آن هستیم آن است که سفید چاله چگونه به وجود می‌آید.

سفید چاله چگونه تشکیل می شود؟

فیلم آموزش ترمودینامیک آماری 1 در فرادرس

کلیک کنید

فیزیک‌دان‌های دیگر نظریه‌های متفاوتی در مورد سفید چاله دارند که با استفاده از آن‌ها می‌توانند برخی ناسازگاری‌ها را توضیح دهند. «استفان هاوکینگ» (Stephen Hawking) یکی از بزرگ‌ترین فیزیک‌دان‌های قرن حاضر بود که سعی در توضیح بسیاری از واقعیت‌های جهان هستی داشت. بر طبق نظریه نسبیت عام، فضا و زمان در حضور میدان گرانشی بسیار قوی به قدری خمیده می‌شود که حفره‌ای را در جهان به وجود می‌آورند. در اثر وجود این حفره، مرزی در فضا-زمان به نام افق رویداد ایجاد خواهد شد. هر جسمی از این مرز بگذرد، بازگشتی به سمت بیرون نخواهد داشت.

همچنین، فیزیک کوانتوم از پاک شدن اطلاعات داخل سیاه‌چاله جلوگیری می‌کند. سوالی که ممکن است مطرح شود آن است که اطلاعات داخل سیاه‌چاله پس از نابودی آن به کجا می‌رود. برخی فیزیک‌دان‌ها معتقد هستند که سفید چاله نتیجه مرگ سیاه‌چاله است.

در این حالت، سفیدچاله‌ای داریم که هیچ چیز را نمی‌تواند در خود نگه دارد. اگر این نظریه درست باشد و سفید چاله‌ها بتوانند از مرگ سیاه‌چاله‌ها تشکیل شوند، زمانی فرا خواهد رسید که کیهان پر از سفید چاله می‌شود. توجه به این نکته مهم است که تمام ستار‌گان در کیهان ابتدا به سیاه‌چاله تبدیل می‌شوند. سیاه‌چاله‌ها نیز پس از میلیون‌ها سال می‌میرند و سرانجام سراسر کیهان از سفید چاله پر می‌شود. این فرایند به اندازه‌ای طولانی است که حتی از سن کنونی کیهان، ۱۳/۸ میلیارد سال، بیشتر خواهد بود. به هنگام صحبت در مورد سفید چاله، تعداد پرسش‌های بی‌پاسخ بسیار بیشتر از پرسش‌های پاسخ داده شده است.

از این‌رو، فیزیک‌دان‌ها می‌توانند نظریه‌های جالب بسیاری را در این زمینه مطرح و برای اثبات آن‌ها تلاش کنند. برخی دانشمندان معتقد هستند که ما اکنون درون سفید‌ چاله‌ای بی‌نهایت زندگی می‌کنیم. از دید این فیزیک‌دان‌ها رفتار سفید چاله مشابه بیگ‌بنگ است. در حدود ۱۳/۸ میلیارد سال قبل نقطه‌ای با چگالی و جرم بسیار زیاد منفجر و ماده و انرژی آزاد شدند. خروج ماده از سفید چاله را می‌توان مشابه بیگ‌بنگ دانست. انتقادهای زیادی در مورد این نظریه وجود دارد، اما حامیان آن با قدرت به دنبال راهی برای اثبات آن هستند.

پس از ورود به سفید چاله چه اتفاقی رخ می‌ دهد؟

همان‌طور که در مطالب بالا اشاره شد سیاه‌چاله جسمی فضایی با گرانش بسیار زیاد است که هر چیزی را به درون خود می‌کشد. هر جسمی، حتی نور، پس از عبور از افق رویداد سیاه‌چاله، هیچ راه فراری ندارد. ماده می‌تواند به سیاه‌چاله وارد، اما نمی‌تواند از آن خارج شود. سفید چاله دوقلوی بسیار عجیب سیاه‌چاله است. در بخش‌های قبل با تفاوت اصلی سیاه‌چاله و سفید چاله آشنا شدیم. سیاه‌چاله با چگالی و جرم بسیار زیاد، در نقطه‌ای بسیار کوچک به نام تکینگی جمع شده‌ است. بیشتر سیاه‌چاله‌ها باقی‌مانده فروپاشی ستاره‌ای با جرم بسیار زیاد هستند.

انفجار گاما یکی از پرانرژی‌ترین پدیده‌های رخ داده در کیهان است. درخشش این انفجار می‌تواند چند صد برابر درخشش ابرنواختر باشد. انفجار گاما به هنگام تولد سیاه‌چاله رخ می‌دهد. اما دانشمندان انفجار گامای غیرمنتظره‌ای را کشف کردند. این‌گونه به نظر می‌رسید که این انفجار از هیچ به وجود آمد و به صورت خودبه‌خودی رخ داد. گرچه این انفجارِ مشاهده شده در حدود ۲۰۰ ثانیه طول کشید، رفتار آن مشابه انفجاری بسیار کوتاه‌تر بود. این انفجار گامای خاص به نام GRB 060614، پس‌درخششِ معمولی خارج شده از سیاه‌چاله را نداشت. بنابراین، دانشمندان فکر می‌کنند این انفجار ممکن است همان مدرکی باشد که سال‌ها برای اثبات وجود سفید چاله به دنبال آن می‌گشته‌اند.

این حالت مشابه زمانی است که می‌خواهید از تپه‌ای با شیب زیاد بالا بروید و باد با سرعت زیاد در خلاف جهت حرکت شما می‌وزد. برای بالا رفتن از تپه باید با صرف انرژی زیاد بر نیروی مقاومت هوا غلبه کنید. به طور مشابه، برای ورود به سفید چاله باید انرژی بسیار زیادی مصرف شود. مقدار انرژی موردنیاز با نزدیک شدن به سفید چاله به صورت چشم‌گیری افزایش می‌یابد.

هر چیزی می‌تواند در کوتاه‌ترین زمان ممکن در کرم‌چاله در خود فروپاشیده شود. اگر جرات کافی برای ورود به سیاه‌چاله را به‌دست آوردید باید از افق رویدادِ آن بگذرید. پس از ورود به سیاه‌چاله انفجار پرانرژی دیگری را مشاهده خواهید کرد. پس از آن این‌گونه به نظر می‌رسد که سیاه‌چاله در اطراف شما منبسط و با حلقه‌های نور محاصره می‌شود. پس از ورود به سیاه‌چاله حس می‌کنید به داخل آن سقوط آزاد می‌کنید. اما این اتفاق رخ نمی‌دهد و شما تنها خطایی اپتیکی به نام درخشش نسبیتی را دنبال می‌کنید. این تنها حالت عجیبی نیست که پس از ورود به سیاه‌چاله تجربه خواهید کرد. هنوز باید کاری غیرممکن انجام دهید و سریع‌تر از سرعت نور حرکت کنید.

اگر بتوانید با سرعتی سریع‌تر از سرعت نور حرکت کنید، بر قوی‌ترین نیروی جاذبه در کیهان که شما را از عقب می‌کشد غلبه خواهید کرد. به همین دلیل، تمام بدنتان کشیده و بسیار لاغر می‌شود. این حالت، اسپاگتی معکوس نام دارد. در نهایت، بر نیروی گرانش بسیار شدید غلبه می‌کنید و از طریق سفید چاله به سمت دیگر کیهان پرتاب می‌شوید. شاید هم به جهانی دیگر پرتاب شوید. سفر از طریق سیاه‌چاله و سفید چاله هر چیزی را ممکن می‌سازد. ۱۳/۸ میلیارد سال قبل تمام انرژی و ماده سازنده کیهان امروز از فضایی بسیار کوچک به نام نقطه تکینه خارج شدند. از این‌رو، شاید از سیاه‌چاله‌ای عبور کرده‌اید که جهان ما از آن به وجود آمده است.

آیا سفید چاله همان بیگ بنگ است؟

همان‌طور که در مطالب بالا اشاره شد سفید چاله، نقطه مقابل سیاه‌چاله است. سیاه‌چاله و سفید چاله حداقل از دید زمانی متضاد یکدیگر هستند. هر ماده‌ای نزدیک به سیاه‌چاله به داخل آن سقوط می‌کند و جزیی از سیاه‌چاله می‌شود. به بیان دیگر، برای ماده‌ای که وارد سیاه‌چاله می‌شود، سیاه‌چاله همواره در آینده قرار دارد. برای این حالت هیچ داستان دیگری وجود ندارد و نیروی گرانش همواره پیروز است. سفید چاله متضاد سیاه‌چاله است. ماده از سفید چاله خارج می‌شود و نمی‌تواند راهی برای ورود به آن پیدا کند. زمان در سفید چاله همواره در گذشته قرار دارد. از آنجا که ماده از سفید چاله خارج می‌شود، آیا می‌توانیم سفید چاله را همان بیگ‌بنگ در نظر بگیریم؟

فیلم آموزش کیهان‌شناسی و نجوم – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

در مطالب بالا با مفهومی به نام تکینگی آشنا شدیم. تکینگی، توصیف سیاه‌چاله به زبان ریاضی است. سیاه‌چاله هنگامی تشکیل می‌شود که سوخت ستاره‌ای کلان‌جرم تمام می‌شود و ستاره در خود فرو می‌پاشد و می‌میرد. مقدار ماده موجود در این ستاره‌ها بسیار زیاد است و نیروی گرانش بسیار قوی می‌خواهد ستاره را از بین ببرد. گزینه‌های زیادی می‌توانند در برابر این نیروی گرانش بسیار زیاد بایستند و از فروپاشی ستاره به داخل خود جلوگیری کنند. هنگامی‌که ستاره با خوشحالی هیدروژن را بسوزاند و به هلیوم تبدیل کند، انرژی آزاد شده از این واکنش می‌تواند در برابر نیروی گرانش بسیار زیاد بایستد و از فروپاشی ستاره جلوگیری کند.

پس از اتمام هیدروژن و سوخت، ستاره شروع به فروپاشی می‌کند. ستاره پس از فروپاشی می‌تواند به کوتوله سفید و پس از آن به ستاره نوترونی تبدیل شود.

بیگ بنگ چیست ؟

بیگ بنگ و سفید چاله

در بخش‌های قبل فهمیدیم سفید چاله چیست و چه تفاوتی با سیاه‌چاله دارد. همچنین، با نظریه بیگ‌بنگ به اختصار آشنا شدیم. در این بخش می‌خواهیم بدانیم آیا سفید چاله می‌تواند همان بیگ‌بنگ باشد یا خیر. بر طبق قانون هابل، کیهان در حال منبسط شدن است و کهکشان‌ها و هر آنچه در جهان وجود دارد، از یکدیگر دور می‌شوند. اگر زمان را برعکس کنیم، همه کهکشان‌ها و ستاره‌ها به یکدیگر نزدیک می‌شوند و سرانجام در نقطه‌ای بسیار کوچک، با دما و چگالی بسیار زیاد در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. این نقطه، همان لحظه‌ای است که بیگ‌بنگ رخ داد. این نقطه، تکینگی نام دارد. سیاه‌چاله نیز نقطه‌ای به نام تکینگی دارد. بنابراین، این‌گونه به نظر می‌رسد که کیهان در سیاه‌چاله محبوس شده بود.

بر طبق نظریه نسبیت عام، جرم، فضا و زمان اطراف خود را خمیده می‌کند. این بدان معنا است که زمان در نزدیکی سیاه‌چاله و داخل آن به کندی می‌گذرد. توجه به این نکته مهم است که علاوه بر جرم، انبساط فضا نیز بر خمیدگی فضا و زمان تاثیر می‌گذارد. بنابراین، سیاه‌چاله و بیگ‌بنگ هر دو نقطه‌ای به نام تکینگی دارند. سوال مهمی که باید به آن پاسخ دهیم آن است که چه تفاوتی بین تکینگی سیاه‌چاله و تکینگی بیگ‌بنگ وجود دارد. برای پاسخ به این پرسش به گذر زمان در هر دو تکینگی توجه می‌کنیم. این‌گونه به نظر می‌رسد که تکینگی در بیگ‌بنگ از نظر زمانی معکوس تکینگی در سیاه‌چاله است.

زیرا تکینگی سیاه‌چاله همه چیز، حتی نور، را به سمت خود می‌کشد، اما تکینگی در بیگ‌بنگ تمام آنچه در خود داشت را به سمت خارج پرتاب کرد. از این‌رو، شاید بتوان بیگ‌بنگ را سفید چاله و نقطه مقابل سیاه‌چاله در نظر گرفت. مواد نمی‌توانند از سیاه‌چاله فرار کنند اما از سوی دیگری راهی برای ورود به سفید چاله ندارند و از آن فرار می‌کنند. سیاه‌چاله پس از تولد تا زمانی بسیار طولانی وجود خواهد داشت، بنابراین زمان در آن به سمت آینده حرکت می‌کند. در مقابل، زمان در سفید چاله به سمت عقب در جریان است. در نتیجه، برخی فیزیک‌دان‌ها به این نتیجه رسیده‌اند که سفید چاله ممکن است همان بیگ‌بنگی باشد که کیهان از آن به وجود آمد.

توجه به این نکته مهم است در حال حاضر سفید چاله جسمی کاملا نظری است که هنوز وجود آن به صورت کامل به اثبات نرسیده، اما وجود سیاه‌چاله اثبات شده است.

فیزیک‌دان‌ها برای مدت زمان طولانی فکر می‌کردند که کوازارها ممکن است سفید چاله باشند. اما اکنون می‌دانیم که کوازارها سیاه‌چاله‌های کلان جرمی هستند که به دلیل وجود ماده بسیار در آن، تشعشع می‌کنند. گرچه سفید چاله تاکنون به صورت نظری و تنها روی کاغذ مطرح شده است، اما نظریه‌ای قطعی و مستند در مورد چگونگی شکل‌گیری آن وجود ندارد. همان‌طور که در مطالب بالا اشاره شد سیاه‌چاله پس از مرگ ستاره و فروپاشی آن در خود شکل می‌گیرد. از آنجا که سفید چاله از نظر زمانی معکوس سیاه‌چاله است، شاید افق رویدادی وجود داشته که ستاره زنده را به بیرون پرتاب کرده است.

در صورت برخورد سیاه‌ چاله با سفید چاله چه اتفاقی رخ خواهد داد؟

سیاه‌چاله یکی از ویرانگرترین اجسام در فضا است. سیاه‌چاله هر چیزی که به آن نزدیک می‌شود را می‌بلعد. این ناحیه کلان‌جرم در فضا حتی می‌تواند مسیر نور را منحرف یا آن را در خود محبوس کند. سفید چاله نیز همانند سیاه‌چاله مخرب و ویرانگر است. سوال مهمی که ممکن است مطرح شود آن است که اگر سیاه‌چاله و سفید چاله در فضا یکدیگر را ملاقات و به یکدیگر برخورد کنند چه اتفاقی رخ می‌دهد. آیا چنین اتفاقی امکان‌پذیر است؟ کدام یک از آن ها پیروز می‌شوند؟ در ادامه به هر یک از این پرسش‌ها پاسخ می‌دهیم. این امکان نیز وجود دارد که پس از عبور از سیاه‌چاله وارد جهانی با قوانین کاملا متفاوت فیزیک در آن شوید.

در مطالب بالا در مورد سیاه‌چاله و سفید چاله و تفاوت آن‌ها با یکدیگر صحبت کردیم. سفید چاله و سیاه‌چاله دو جسم کاملا متضاد با یکدیگر هستند. برخی فیزیک‌دان‌ها معتقد هستند که سفید چاله ابتدا سیاه‌چاله بوده است. همچنین، بر طبق این اعتقاد، سیاه‌چاله‌ها پس از میلیون‌های سال به سفید چاله‌ تبدیل خواهند شد. در این حالت، تمام انرژی و مواد بلعیده شده توسط سیاه‌چاله به فضا پرتان می‌شوند. هنگامی‌که سیاه‌چاله به سفید چاله تبدیل شود، برای مدت زمان زیادی نمی‌تواند به زندگی خود ادامه دهد.

بنابراین، سفید چاله برای جنگ با سیاه‌چاله باید بسیار سریع عمل کند. گرچه سفید چاله و سیاه‌چاله متضاد یکدیگر هستند، هر دو به یک اندازه می‌توانند ویرانگر باشند. مواد خارج شده از سفید چاله با سرعت نور حرکت می‌کنند. بنابراین، در جنگ بین سیاه‌چاله و سفید چاله، سفید چاله همانند مبارزی کهنه‌کار عمل می‌کند. میلیون‌ها سال پس از تخریب کیهان، این دو مبارز یکدیگر را ملاقات می‌کنند. هر یک از آن‌ها برای زنده ماندن تلاش می‌کنند. با نزدیک شدن این دو مبارز به یکدیگر، سیاه‌چاله سعی می‌کند از این فرصت کمال استفاده را ببرد و سفید چاله را به داخل خود بکشاند.

سفید چاله تمام سعی خود را می‌کند که وارد سیاه‌چاله نشود، اما متاسفانه هیچ شانسی ندارد. انرژی از سفید چاله خارج و به سمت سیاه‌چاله حرکت می‌کند. گرچه سفید چاله می‌تواند از خود در برابر هر چیزی در کیهان محافظت کند، سیاه‌چاله رقیبی سرسخت برای او به نظر می‌آید.

ماده بلعیده شده توسط سیاه‌چاله به انرژی داخلی آن تبدیل می‌شود. مبارزه بین سفید چاله و سیاه‌چاله می‌تواند تا هزاران سال طول بکشد و سیاه‌چاله از سفید چاله تغذیه کند. از این‌رو، سیاه‌چاله با گذشت سال‌های متمادی بزرگ‌تر می‌شود. سرانجام زمانی فرا خواهد رسید که سیاه‌چاله به طور کامل سفید چاله را می‌بلعد. سیاه‌چاله اکنون جرم و انرژی بسیار زیادی دارد، به گونه‌ای که ممکن است اندازه آن در حدود ۳۰ میلیون برابر زمین شود. این سیاه‌چاله عظیم می‌تواند هر چیزی در مقابل خود را ببلعد و از بین ببرد. برخورد سیاه‌چاله و سفید چاله را می‌توانیم به صورت تجربی و با آزمایشی ساده شبیه‌سازی کنیم.

شبیه سازی رفتار سیاه‌چاله و سفید چاله در زندگی روزمره

به طور حتم به هنگام شستن ظرف به ورود آب به داخل سینک ظرفشویی توجه کرده‌اید. سینک ظرفشویی همانند سیاه‌چاله عمل می‌کند. هرچه آب در فاصله نزدیک‌تری از سینک قرار داشته باشد، با سرعت بیشتری به داخل آن فرو می‌رود. به طور مشابه، هرچه ماده‌ای به مرکز سیاه‌چاله نزدیک‌تر باشد، با سرعت بیشتری به داخل آن سقوط می‌کند. سفید چاله نیز همانند سیاه‌چاله جرم و تکینگی دارد و اجسام را به سمت خود جذب می‌کند، اما اجسام هرگز نمی‌توانند وارد آن شوند. شیر آب بالای سینک ظرفشویی را باز کنید. با طرحی به صورت نشان داده شده در تصویر زیر روبرو می‌شوید.

همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید ناحیه‌ای با شعاعی برابر شعاع پرش تشکیل شده است که آب ریخته شده از شیر نمی‌تواند داخل آن قرار بگیرد. قطرات آب در این ناحیه سریع‌تر از سرعت انتشار موج حرکت می‌کنند. این حالت شبیه سفید چاله و شعاع پرش و دیوار آبی تشکیل شده همان افق رویداد است. بنابراین، هر قطره آب خارج شده از این ناحیه نمی‌تواند دوباره وارد آن شود. بشقابی را زیر شیر آب به صورت نشان داده شده در تصویر زیر قرار دهید.

برای نشان دادن رفتار سفید چاله از رنگ خوراکی آبی‌رنگ استفاده می‌کنیم. همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید رنگ آبی نمی‌تواند از شعاع پرش بگذرد و به محل ورود آب نزدیک شود.

با قراردادن دو حالت بالا در کنار یکدیگر به راحتی می‌توانیم برخورد سیاه‌چاله و سفید چاله را شبیه‌سازی کنیم.

برای آن‌که بدانیم به هنگام برخورد سیاه‌چاله و سفید چاله چه اتفاقی رخ می‌دهد، شیر آب را بالای سینک ظرفشویی به صورت نشان داده شده در تصویر زیر قرار می‌دهیم. سپس جریان آبِ خروجی از شیرِ آب را به سمت سینک می‌بریم و بالای آن قرار می‌دهیم. همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، سفید چاله توسط سیاه‌چاله بلعیده می‌شود.

در واقعیت، سیاه‌چاله با بلعیدن سفید چاله به طور کامل، بسیار بزرگ می‌شود. سوال مهمی که ممکن است مطرح شود آن است که اگر جرم سفید چاله بیشتر از جرم سیاه‌چاله باشد چه اتفاقی رخ می‌دهد. اگر جرم آن‌ها یکسان باشد چه اتفاقی خواهد افتاد؟ ‌سیاه‌چاله و سفید چاله در نگاه نخست بسیار متفاوت و حتی متضاد یکدیگر به نظر می‌رسند، اما هر یک از آن‌ها روی متفاوتی از سکه هستند. اگر به آن‌ها از دید گرانشی نگاه کنیم، هیچ‌ تفاوتی با یکدیگر نخواهند داشت. نظریه‌های زیادی در مورد سفید چاله و سیاه‌چاله وجود دارند.

بر طبق برخی از آن‌ها، سفید چاله می‌تواند به سیاه‌چاله و سیاه‌چاله می‌تواند به سفید چاله تبدیل شود. برای پاسخ به دو پرسش مطرح شده باید علاوه بر نسبیت عام، به فیزیک کوانتوم نیز توجه داشته باشیم.

تفاوت سفید چاله با سیاه‌ چاله چیست؟

سیاه‌چاله به دلیل وجود میدان گرانشی بسیار قوی در درون خود، همه چیز را به سمت خود می‌کشد. ماده و حتی نور پس از عبور از افق رویداد سیاه‌چاله هیچ راه بازگشتی ندارد. در مقابل، سفید چاله همانند جسمی ضد جاذبه عمل می‌کند. سفید چاله نیز همانند سیاه‌چاله افق رویداد دارد، با این تفاوت که هیچ ماده‌ای نمی‌تواند از آن عبور و به داخل سفید چاله رود. همچنین، مواد داخل سفید چاله پس از عبور از افق رویداد به بیرون از آن پرتاب می‌شوند. در نتیجه، به سیاه‌چاله می‌توانید وارد شوید و هیچ راهی برای خروج ندارید. اما از سفید چاله خارج می‌شوید و هیچ راهی برای ورود به آن وجود ندارد.

آیا مدرکی برای وجود سفید چاله وجود دارد؟

خیر، برخی مشاهدات عجیب در کیهان را به وجود سفید چاله ربط داده‌اند، اما هنوز هیچ مدرک قطعی برای وجود این جسم نظری وجود ندارد. به این نکته توجه داشته باشید که در حال حاضر وجود سفید چاله موضوعی کاملا نظری است و وجود آن هنوز از نظر تجربی به اثبات نرسیده است. وجود سفید چاله با مشکلاتی همراه است:

• سفید چاله‌ها از قانون دوم ترمودینامیک پیروی نمی‌کنند. در نسبیت عام به ترمودینامیک توجهی نشده است. بنابراین، برای معادلات اینشتین می‌توان راه‌حل‌هایی یافت که لزوما از قوانین ترمودینامیک پیروی نمی‌کنند. سفید چاله‌های یکی از این راه‌ حل‌ها هستند.
• سفید چاله بسیار ناپایدار است.

جمع‌بندی

در این مطلب از مجله فرادرس در مورد سفید چاله صحبت کردیم. برای آشنایی با مفهوم سفید چاله، ابتدا کمی در مورد سیاه‌چاله صحبت کردیم. سیاه‌چاله بخشی از فضا است که نیروی گرانشی بسیار قوی دارد و هیچ چیز حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند. سفید چاله از این نظر در مقابل سیاه‌چاله قرار دارد. نظریه‌هایی مختلفی در مورد سفید چاله وجود دارند، اما باید بدانیم که وجود آن به صورت تجربی هنوز به اثبات نرسیده است.