ما هو الثقب الدودي ؟ وماذا تعرف عن الثقوب الدودية ؟

لابد أن الكثيرين منا؛ قد شاهد فيلم الخيال العلمي(بين النجوم interstellar)؛ والذي تناول بشكل موجز المفهوم الفيزيائي للثقب الدودي، ما أثار ضجة في الساحة العلمية؛ و طرح العديد من التساؤلات حول هذا المصطلح، فما هو الثقب الدودي؟

ما هو الثقب الدودي ؟

بدايةً الثقب الدودي ليس ضرباً من الخيال العلمي، إنما هو مفهوم نظري أبرزته النظرية النسبية العامة من خلال فكرة تحدب وتقوس الزمكان، فقد تحدث العالم الشهير ألبرت أينشتاين لأول مرة عن الثقوب الدودية في عام 1935م كجزء من نظريته النسبية العامة، والثقوب الدودية تُعرف أصلاً باِسم جسور (أينشتاين-روزين) ويعتقد بأنها فجوات في الزمكان.

تعريف الثقب الدودي

والثقب الدودي (wormhole) هو نظرياً عبارة عن أنبوبة رقيقة أو ممر ذو فتحتين عبر نسيج الزمكان؛ لذا يفترض في الثقب الدودي أن لديه فتحتان على الأقل تتصلان مع بعضهما بواسطة ممر واحد، ولكن هذا الثقب ليس كما يعتقد البعض بأنه فقط للسفر عبر الزمن، بل يصل فرضياً أيضاً بين نقطتين مختلفتين في الفضاء، ويشكل طريقاً مختصراً للمسافات الشاسعة، وهذا ما شاهدناه في فيلم (بين النجوم). وهو كذلك افتراض فيزيائي معروف كحل صحيح لمعادلات أينشتاين في النسبية العامة، وعلى الرغم من أن الرياضيات برهنت على إمكانية وجود الثقوب الدودية، إلا أنه لم يسبق أن تم ملاحظتها أو رصدها في أي مكان في الكون.

‏كيف ينشأ‬ الثقب الدودي ؟

نعلم أن الكتل العملاقة في الفضاء كالثقوب السوداء مثلاً، تتسبب بانحناء أو تقويس نسيج الزمكان، وبوجود كتلتين متماثلتين سنحصل على تقوسين متماثلين بعد طي الزمكان ليشكلا ممراً موحداً بينهما؛ هذا هو الثقب الدودي، ولتبسيط الفكرة أكثر صديقي، خُذ قطعة من الورق وحدد عليه نقطتين، وارسُم مستقيماً يصل بين النقطتين و قم بطي الورقة حيث تنطبق النقطتان على بعضهما، اثقبها الآن بالقلم، وبذلك تكون قد اختصرت الطريق بين النقطتين بعد الطي، والثقب الذي صنعه قلمك هو ثقب دودي !

ما العلاقة بين سرعة الضوء وسرعة السفر في الثقوب الدودية ؟

ربما سمعت أحدهم يقول أنه يمكن السفر عبر الثقب الدودي بسرعة أكبر من سرعة الضوء ولكن هل هذا صحيح؟ في الحقيقة؛ تفترض النظرية النسبية أن تجاوز سرعة الضوء مستحيل، بينما يمكننا من خلال الثقب الدودي أن نختصر المسافة فقط بين النقطتين، وليس تجاوز سرعة الضوء، وبذلك نكون قد اختصرنا المسافة وليس زيادة في السرعة كما هو شائع !

فلو أردنا السفر إلى النجم سيريس الموجود على بعد 9 سنوات ضوئية من الأرض؛ فسيكون من المحال بلوغه دون ثقب دودي، ليس لأننا سنسير بسرعة ضوء بل لأن الثقب الدودي سيقوم بطي هذه المسافة الشاسعة !

ما هي أنواع‬ الثقوب الدودية ؟

ثقب دودي زمكاني وهذا النوع موجود فقط في كون واحد، ويوصل من موقع إلى موقع آخر ضمن نفس الكون بتوليد طريقاً مختصراً خلال المكان والزمان.
ثقب سوارزشيلد وهو ثقب دودي افتراضي ويقوم على فكرة الربط بين كون وكون موازي آخر، ولكن تبين أن هذا النوع من الثقوب ستنهار بسرعة شديدة عند عبور أي شيء من نهاية إلى أخرى.
ثقب دودي لورنزي و ثقب إقليدي الثقب اللورنزي يتعامل مع النسبية العامة والجاذبية الكلاسيكية؛ بينما الاقليدي يتعامل مع فيزياء الجسيمات.
ثقوب دودية مغناطيسية، وهي تختلف عن الثقوب الدودية الزمكانية.

و‏لكن‬ السؤال الأكبر ما الذي يبقي الثقوب الدودية مفتوحة ؟

في الحقيقة أوضح هذا الأمر الأب الروحي للثقوب الدودية و مدير مرصد ليغو (LIGO) المكتشف للأمواج الثقالية، الفيزيائي كيب ثورن: أن ما يبقي هذه الثقوب مفتوحة هي ‏الطاقة السالبة، والطاقة السالبة هي نوع من الطاقة مضاد للجاذبية، وتمنع نسيج الزمكان من سحق الثقب وإغلاقه، وفي الواقع هذه الطاقة موجودة ويتم ابتكارها في مختبرات متقدمة جداً جداً وبكميات عابرة وضئيلة جداً.

نظرياً وطبقاً للنظرية النسبية العامة والخاصة؛ فإنه من المحتمل عند تمكن أي حضارة متقدمة من استحضار كمية كافية من الطاقة السالبة؛ أن يتم فتح ثغرات في نسيج الزمكان يقل حجمها عن حجم الجسيمات دون الذرية، وبزيادة ضخ الطاقة يمكن خلق ثقب دودي زمكاني، ولكن حتى الآن نحن لا نملك طاقة سالبة تمكننا من توليد هذا الثقب الدودي، ولكن المستقبل في جعبته الكثير ومستحيل اليوم قد يغدو حقيقة الغد.