الثقب الأبيض: التاريخ والنظرية وكيف يتم تشكيلها - جسدي - بدني - 2026

و ثقب أبيض هو التفرد من الفضاء - الزمن، الذين ينتمون إلى الحلول الصحيحة للمعادلات النسبية العامة. هذه التفردات لها ما يسمى أفق الحدث. هذا يعني وجود حاجز لا يمكن لأي شيء اختراقه من الخارج في الثقب الأبيض. من الناحية النظرية ، الثقب الأبيض هو حالة تفرد تعود إلى الماضي.

في الوقت الحالي لم يتمكن أحد من ملاحظة أي منها. لكن من الممكن أن ندين بوجودنا لأكثر الأشياء خصوصية على الإطلاق: يمكن اعتبار الانفجار العظيم قبل 13.8 مليار سنة حدثًا ناجمًا عن ثقب أبيض هائل.

كتلة كبيرة مثل كوكب يمكن أن تشوه الزمكان. المصدر: ميسيد

تعتبر نظرية النسبية العامة أن الزمكان يمكن أن يتشوه بتأثير التسارع أو بوجود أجسام ضخمة. إنها نفس النظرية التي تنبأت بوجود الثقوب السوداء ، والتي ستكون الثقوب البيضاء نظيرًا لها. لذلك ، يعتبر وجود هذه ممكنًا أيضًا.

الآن ، لتشكيل تفرد الزمكان ، يلزم وجود آلية فيزيائية. في حالة الثقوب السوداء ، من المعروف أن السبب هو الانهيار الثقالي لنجم فائق الكتلة.

لكن الآلية الفيزيائية التي يمكن أن تشكل تفردًا يشبه الثقب الأبيض ليست معروفة بعد. على الرغم من ظهور المرشحين بالتأكيد لشرح تدريبهم المحتمل ، كما سنرى قريبًا.

الاختلافات بين الثقوب السوداء والثقوب البيضاء

العديد من الثقوب السوداء المعروفة هي بقايا نجم عملاق عانى من انهيار داخلي.

عندما يحدث ذلك ، تزداد قوى الجاذبية لدرجة لا يمكن لأي شيء أن يقترب أن يفلت من تأثيرها ، ولا حتى الضوء.

هذا هو السبب في أن الثقوب السوداء قادرة على ابتلاع كل ما يقع فيها. على العكس من ذلك ، لا شيء يمكن أن يدخل الثقب الأبيض ، كل شيء سيرفض أو ينفر منه

هل وجود مثل هذا الشيء ممكن؟ بعد كل شيء ، بقيت الثقوب السوداء لفترة طويلة كحل رياضي لمعادلات أينشتاين الميدانية ، حتى تم اكتشافها بفضل تأثيرات الجاذبية والإشعاع التي تسببها في بيئتها ، وتم تصويرها مؤخرًا.

في المقابل ، لا تزال الثقوب البيضاء مخفية عن علماء الكونيات ، إذا كانت موجودة بالفعل.

تاريخ اكتشافه

بدأت نظرية وجود الثقوب البيضاء من عمل كارل شوارزشيلد (1873-1916) ، عالم الفيزياء الألماني وأول من وجد حلًا دقيقًا لمعادلات المجال النسبي لألبرت أينشتاين.

للقيام بذلك ، طور نموذجًا مع تناظر كروي له حلول متفردة ، وهي بالضبط الثقوب السوداء ونظيراتها البيضاء.

لم يكن عمل شوارزشيلد مشهورًا تمامًا ، ربما تم نشره خلال الحرب العالمية الأولى. استغرق الأمر بضع سنوات حتى قام اثنان من علماء الفيزياء بتناوله بشكل مستقل في الستينيات.

في عام 1965 حلل عالما الرياضيات إيغور نوفيكوف ويوفال نئمان حلول شوارزشيلد ، ولكن باستخدام نظام إحداثيات مختلف.

في ذلك الوقت لم يكن مصطلح الثقب الأبيض قد صاغ بعد. في الواقع ، كانت تُعرف باسم "النوى المتأخرة" ، وكانت تعتبر غير مستقرة.

ومع ذلك ، نظرًا لكونه نظيرًا للثقوب السوداء ، فقد حاول الباحثون العثور على جسم مادي تتوافق طبيعته مع تلك المتوقعة للثقوب البيضاء.

الكوازارات والثقوب البيضاء

يعتقد الباحثون أنهم عثروا عليها في الكوازارات ، وهي ألمع الأجسام في الكون. هذه تنبعث من تدفق شديد من الإشعاع يمكن اكتشافه بواسطة التلسكوبات الراديوية ، تمامًا كما ينبغي للثقب الأبيض.

ومع ذلك ، أعطيت طاقة الكوازارات في النهاية تفسيرًا أكثر جدوى ، يتعلق بالثقوب السوداء في مركز المجرات. وهكذا كانت الثقوب البيضاء مرة أخرى ككيانات رياضية مجردة.

لذلك على الرغم من أنها معروفة ، فقد حظيت الثقوب البيضاء باهتمام أقل بكثير من الثقوب السوداء. هذا لا يرجع فقط إلى حقيقة أنه يُعتقد أنهم غير مستقرين ، مما يجعل وجودهم الفعلي موضع شك ، ولكن أيضًا بسبب عدم وجود فرضية معقولة حول أصلهم المحتمل.

في المقابل ، تنشأ الثقوب السوداء من انهيار جاذبية النجوم ، وهي ظاهرة فيزيائية موثقة جيدًا.

اكتشاف محتمل لثقب أبيض

الباحثون مقتنعون بأنهم اكتشفوا أخيرًا ثقبًا أبيض في ظاهرة تسمى GRB 060614 ، والتي حدثت في عام 2006. وقد تم اقتراح هذه الظاهرة كأول ظهور موثق لثقب أبيض.

كان GRB 060614 انفجارًا لأشعة غاما تم اكتشافه بواسطة مرصد Neil Gehrels السريع في 14 يونيو 2006 ، مع خصائص غريبة. لقد تحدت الإجماع العلمي الذي تم إجراؤه سابقًا حول أصول رشقات أشعة جاما والثقوب السوداء.

قد يكون الانفجار العظيم ، الذي يعتقد البعض أنه ثقب أبيض هائل الحجم ، نتيجة لثقب أسود هائل في قلب مجرة ​​غير معروفة تقع في كوننا الأم.

تتمثل إحدى الصعوبات في ملاحظة الثقب الأبيض في طرد كل المادة منه في نبضة واحدة. لذلك يفتقر الثقب الأبيض إلى الاستمرارية اللازمة للرصد ، في حين أن الثقوب السوداء لديها ثبات كافٍ يمكن رؤيته.

نظرية

يفترض أينشتاين أن الكتلة والوقت والطول تعتمد بشكل كبير على سرعة الإطار المرجعي الذي يتم قياسها فيه.

بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الوقت متغيرًا آخر ، له نفس أهمية المتغيرات المكانية. وبالتالي ، يتم الحديث عن الزمكان ككيان يقع فيه أي حدث وكل الأحداث.

تتفاعل المادة مع نسيج الزمكان وتقوم بتعديله. يصف أينشتاين كيف يحدث هذا مع مجموعة من 10 معادلات موتر ، تُعرف باسم معادلات المجال.

بعض المفاهيم المهمة في نظرية النسبية

الموترات هي كيانات رياضية تسمح بالنظر إلى المتغير الزمني على نفس مستوى المتغيرات المكانية. النواقل المعروفة مثل القوة والسرعة والتسارع هي جزء من هذه المجموعة الموسعة من الكيانات الرياضية.

يتضمن الجانب الرياضي لمعادلات أينشتاين أيضًا مفاهيم مثل المقياس ، وهو المسافة في كل من المكان والزمان التي تفصل بين حدثين متقاربين في الصغر.

نقطتان في الزمكان جزء من منحنى يسمى الجيوديسية. هذه النقاط متحدة على مسافة الزمكان. ويلاحظ هذا التمثيل للزمكان في الشكل التالي:

يتم تحديد شكل المخروط بواسطة سرعة الضوء c ، وهي ثابتة في جميع الإطارات المرجعية. يجب أن تجري جميع الأحداث داخل الأقماع. إذا كانت هناك أحداث خارجها ، فلا توجد طريقة للمعرفة ، لأن المعلومات يجب أن تنتقل أسرع من الضوء حتى يتم إدراكها.

تقبل معادلات المجال لأينشتاين حلاً بفردين في منطقة فارغة (أي بدون كتلة). أحد هذين الفردين هو الثقب الأسود والآخر هو الثقب الأبيض. لكليهما يوجد أفق حدث ، وهو حد كروي من نصف قطر محدود يحيط بالتفرد.

في حالة الثقوب السوداء ، لا شيء ، ولا حتى الضوء ، يمكن أن يخرج من هذه المنطقة. وفي الثقوب البيضاء ، يعتبر أفق الحدث حاجزًا لا يمكن لأي شيء اختراقه من الخارج. يقع محلول الثقب الأسود في الفراغ في مخروط الضوء في المستقبل ، بينما يكون محلول الثقب الأبيض في المنطقة السابقة لمخروط الضوء.

تتطلب حلول معادلات أينشتاين التي تتضمن ثقبًا أسودًا حقيقيًا وجود المادة ، وفي هذه الحالة يختفي الحل الذي يحتوي على الثقب الأبيض. لذلك ، استنتج أنه كحل رياضي ، في نظرية الحلول الفردية بدون مادة ، توجد الثقوب البيضاء. لكن هذا ليس هو الحال عندما يتم تضمين المادة في معادلات أينشتاين.

كيف يتكون الثقب الأبيض؟

في عام 2014 ، اقترح عالم الفيزياء النظرية كارلو روفيلي وفريقه في جامعة إيكس مرسيليا في فرنسا أن الثقوب البيضاء يمكن أن تنشأ من موت الثقب الأسود.

في سبعينيات القرن الماضي ، قدر خبير الثقوب السوداء ، ستيفن هوكينج ، أن الثقب الأسود يفقد كتلته من خلال انبعاث إشعاع هوكينغ.

تشير الحسابات التي أجراها روفيلي وفريقه إلى أن مثل هذا الانكماش الناتج عن فقدان الإشعاع من الثقب الأسود يمكن ، في مرحلته النهائية ، أن ينتج عنه ارتداد يؤدي إلى تكوين ثقب أبيض.

لكن حسابات روفيلي تشير أيضًا إلى أنه في حالة وجود ثقب أسود كتلته تساوي كتلة الشمس ، فإن الأمر سيستغرق حوالي كوادريليون مرة من عمر الكون الحالي لتكوين ثقب أبيض.

الثقوب البيضاء والمادة المظلمة

بعد ثانية واحدة من الانفجار العظيم ، كانت التقلبات في الكثافة في كون سريع التوسع قادرة على إنتاج ثقوب سوداء بدائية (لا حاجة لانهيار نجمي).

هذه الثقوب السوداء البدائية كثيرة ، وأصغر كثيرًا من الثقوب ذات الأصل النجمي ويمكن أن تتبخر حتى تموت لتفسح المجال لثقب أبيض في وقت مشمول في حياة الكون.

يمكن أن تكون الثقوب البيضاء المجهرية ضخمة جدًا. على سبيل المثال ، قد يكون حجم كتلة واحدة بحجم حبة غبار أكبر من كتلة القمر.

حتى أن فريق روفيلي يقترح أن هذه الثقوب البيضاء المجهرية يمكنها تفسير المادة المظلمة ، وهي من أهم الألغاز الكونية.

الثقوب البيضاء المجهرية لن تصدر إشعاع وبما أنها أصغر من طول موجي واحد ، فقد تبين أنها غير مرئية. قد يكون هذا سببًا آخر من شأنه أن يفسر سبب عدم اكتشافهم بعد.

المراجع

1. باترسبي ، S. 2010. الثقوب السوداء الأبدية هي أقصى أمان كوني. تم الاسترجاع من: newscientist.com.
2. Choi، C. 2018. قد تكون الثقوب البيضاء المكون السري في المادة المظلمة الغامضة. تم الاسترجاع من: space.com.
3. Fraser، C. 2015. ما هي الثقوب البيضاء ؟. تم الاسترجاع من: phys.org.
4. سادة ، كارين. 2015. ما هو الثقب الأبيض ؟. تعافى من curious.astro.cornell.edu
5. ويكي واند. الثقب الأبيض. تم الاسترجاع من: wikiwand.com