نمایش مبدأ برای کرم‌چاله

{{نسبیت عام}}
'''کِرم‌چاله''' یا '''کِرم‌چال''' {{انگلیسی|Wormhole}}، همچنین '''پُل اَینشتَین–روزِن''' (Einstein–Rosen bridge) یک ساختار فرضی است که نقاط نامتجانس در [[فضازمان|فضا-زمان]] را به هم پیوند داده و بر پایه [[پاسخ‌های معادلات میدان اینشتین|جواب خاص معادلات میدان اینشتین]] فرضیه‌سازی شده‌است.<ref>{{یادکرد خبر|عنوان=آیا می‌توان زمان را میان‌بُر زد؟|نشانی=https://www.bbc.com/persian/science-61620608|کوشش=بی‌بی‌سی فارسی|تاریخ بازبینی=2022-08-03|زبان=fa|نویسنده=موندو (بی‌بی‌سی جهانی)}}</ref>

کرم‌چاله را می‌توان به صورت [[تونل|تونلی]] تصور کرد که پایانه‌های آن در نقاط مجزایی از فضا-زمان قرار دارند (یعنی مکان‌های متفاوت یا نقاط متفاوتی از زمان یا هردو).

کرم‌چاله‌ها با نظریه [[نسبیت عام]] [[آلبرت اینشتین]] سازگاری داشته اما وجود کرم‌چاله در جهان واقعی هنوز مشاهده نشده‌است. بسیاری از دانشمندان فرضیه سازی کرده‌اند که کرم‌چاله‌ها صرفاً تصویری (افکنشی) از بعد چهارم فضا اند، همان‌طور که دو بعد را می‌توان تنها به عنوان بخشی از یک شیء سه بعدی تجربه نمود.<ref>{{Cite web |url=http://www.nbcnews.com/science/science-news/spooky-physics-phenomenon-may-link-universes-wormholes-f2D11690659 |title=Spooky physics phenomenon may link universe's wormholes |last=Choi |first=Charles Q. |date=2013-12-03 |publisher=NBC News |language=en|access-date=2019-07-30}}</ref>

کرم‌چاله‌ها قادر به اتصال فواصل بسیار طولانی (در مقیاس میلیارد [[سال نوری]] یا بیشتر)، فواصل کوتاه چند [[متر|متری]]، [[فرضیه چندجهانی|جهان‌های متفاوت]] یا نقاط متفاوتی از زمان‌اند.<ref>{{Cite journal |date=1998-08-03 |title=Focus: Wormhole Construction: Proceed with Caution |url=https://physics.aps.org/story/v2/st7 |journal=Physics|language=en-US |volume=2 |publisher=American Physical Society}}</ref>

== تصویرسازی ==
[[File:Wormhole-demo.png|thumb|تصوری از کرم‌چاله در رویه دو بعدی]]
برای بیان ساده مفهوم کرم‌چاله، [[فضا]] را می‌توان به صورت یک سطح [[فضای دوبعدی|دو-بعدی]] در نظر گرفت. در چنین حالتی، کرم‌چاله را می‌توان به صورت سوراخی در این سطح در نظر گرفت که منجر به ایجاد لولهٔ [[فضای سه‌بعدی|سه‌بعدی]] می‌گردد (سطح داخلی یک [[استوانه]])، آنگاه این لوله در مکان دیگری از همان سطح دو بعدی به صورت یک حفره مشابه با حفره ورودی ظهور خواهد کرد. کرم‌چاله حقیقی در صورت وجود مشابه با توصیف اخیر است، با این تفاوت که به ابعاد فضایی که در این توصیف به کار رفتند یکی اضافه می‌گردد. به عنوان مثال، به جای حفره‌های دایره‌ای روی [[صفحه|صفحه دو بعدی]]، نقاط ورودی و خروجی را می‌توان به صورت سوراخ‌های کروی در فضای سه بعدی تصور نمود که منجر به «لوله» چهار بعدی مشابه با اسفریندر (استوانه کره‌ای در فضای چهار بعدی، Spherinder) خواهد بود.

روش دیگر جهت تصور کرم‌چاله‌ها این است که ورقه کاغذی را برداشته و دو نقطه جدا از هم و فاصله دار را بر روی آن ترسیم نموده، آنگاه این ورق کاغذ نمایانگر صفحه ای از فضا-زمان پیوسته بوده و دو نقطه ترسیم شده فاصله ای که باید طی شود را مشخص می‌کنند، اما از لحاظ نظری، کرم‌چاله قادر به اتصال دو نقطه به وسیله خم کردن صفحه می‌باشد (یعنی خم کردن ورقه کاغذ)، چنان‌که نقاط همدیگر را لمس کنند. بدین طریق، مسافرت بین دو نقطه بسیار راحت‌تر خواهد بود؛ چون دو نقطه دیگر از هم فاصله‌ای ندارند.

== تاریخچه ==
از دههٔ ۱۹۳۰ به بعد فیزیکدان‌های نظری، فرضیهٔ وجود راه‌های میانبر از میان فضا را پیش کشیده‌اند. این میانبرها که در ابتدا «سفیدچاله» و بعد «پل انیشتین ـ روزِن» نامیده شدند، ناحیه‌ای فرضی در فضا ـ زمان هستند که از بیرون امکان وارد شدن به آن‌ها وجود ندارد، اما برخلاف سیاهچاله‌ها مجال می‌دهند که ماده و نور از آن‌ها بگریزند و بیرون بیایند. سفیدچاله‌ها برعکس سیاه‌چاله‌ها عمل می‌کنند، بدین معنی که انرژی را به بیرون انتشار می‌دهند ولی به هیچ چیز اجازهٔ ورود به درون خود را نمی‌دهند؛ بنابراین سفیدچاله‌ها همان کرم‌چاله‌ها هستند.

نظریهٔ کرم‌چاله نخستین بار در سال ۱۹۱۶ بنیان نهاده شد، اما نام دیگری برایش در نظر گرفته شده بود. «لودویگ فلَم»، فیزیکدان اتریشی هنگام مرور راه‌حل فیزیکدان دیگری برای معادلات نظریهٔ نسبیت عام آلبرت انیشتین به این نتیجه رسید که راه‌حل دیگری نیز امکان‌پذیر است. او از پدیده‌ای به نام سفیدچاله نام برد که از لحاظ نظری، بازگشت زمانی سیاهچاله بود. ورود به هر دوی آن‌ها با مجرای فضا ـ زمان میسر می‌شود.

ساختن واژهٔ ''کرم‌چاله''<ref>''Lifting the scientific veil: science appreciation for the nonscientist''. Paul Sukys. Rowman & Littlefield, 1999. {{ISBN|0-8476-9600-6|en}} pp.227</ref> و ''[[سیاه‌چاله فضایی]]''<ref>{{یادکرد وب |نشانی=http://physicsworld.com/cws/article/news/33768 |عنوان=John Wheeler: 1911-2008 - physicsworld.com<!-- عنوان تصحیح شده توسط ربات --> |بازبینی=۳ مه ۲۰۱۰ |archive-date=۱۳ ژانویه ۲۰۱۰ |archive-url=https://web.archive.org/web/20100113084835/http://physicsworld.com/cws/article/news/33768 |dead-url=yes }}</ref> به [[جان ویلر]] نسبت داده شده‌است. با این حال، در [[دهه ۱۹۳۰ (میلادی)|دههٔ ۱۹۳۰]] [[اینشتین]] و [[نیتان روزن|روزن]] با به‌کار بردن غوطه‌وری [[متریک شوارتزشیلد]] در فضای استوانه‌ای، معادلهٔ غوطه‌وری یک کرم‌چالهٔ گذرناپذیر و ناایستا که «پل اینشتین - روزن» نامیده می‌شود را به‌دست آوردند.<ref>Einstein, Albert and Rosen, Nathan. [http://link.aps.org/abstract/PR/v48/p73 The Particle Problem in the General Theory of Relativity]. ''Physical Review'' '''48''', 73 (1935).</ref> یک سال پس از ارائهٔ نظریهٔ [[نسبیت عام]] به‌وسیلهٔ [[آلبرت اینشتین]]، سال [[۱۹۱۶ (میلادی)|۱۹۱۶]] فلام دریافت که از بررسی [[کارل شوارتزشیلد|شوارتزشیلد]] [[معادلات میدان اینشتین]] می‌توان پاسخ کرم‌چاله‌ای به‌دست‌آورد. این‌گونه کرمچاله، «کرمچالهٔ شوارتزشیلد» نامیده شده‌است.

== هندسهٔ یک کرم‌چاله ==
یک کرم‌چاله در صورت وجود، خود بخشی از [[فضازمان]] چهار بُعدی عالم است. همان‌گونه که می‌دانید [[انیشتین]] در سال [[۱۹۰۵ (میلادی)|۱۹۰۵]] ثابت کرد که جهان تنها از سه بُعد فضایی تشکیل نشده و [[زمان]] صرفاً یک پارامتر در حال تغییر نیست. بلکه [[زمان]] خود نیز به عنوان بعد چهارم عالم به‌حساب می‌آید. در این [[فضازمان]] چهار بعدی، کرم‌چاله‌ها می‌توانند سوراخی به [[جهان]]ی دیگر یا ناحیه‌ای دیگر از همین [[جهان]] باشند. پس باید در نظر داشته باشیم که این اجسام چهاربعدی هستند و ما تنها برای ساده‌سازی آن‌ها را به صورت دوبعدی نشان می‌دهیم.

به‌عنوان مثالی ساده، یک صفحه کاغذ تخت را در نظر بگیرید که از چهار سو تا فواصل بسیار دور گسترده شده باشد. هر دو طرف صفحه که آن‌ها را «رو» و «زیر» صفحه می‌نامیم، به‌طور مستقل یک فضای دوبعدی را تشکیل می‌دهند که می‌توانیم آن را یک [[جهان]] دوبعدی بینگاریم. ساکنان این [[جهان]]‌ها خود موجودات دوبعدی هستند. آشکار است که این دو [[جهان]] هیچ پیوندی با هم ندارند و ساکنان آن‌ها از وجود همدیگر بی خبرند. اکنون بینگارید یک سوراخ دایره‌ای در این صفحه ایجاد شود. به این ترتیب دو [[جهان]] به‌طور پیوسته با هم ارتباط دارند. ما این حفرهٔ [[تونل]] مانند را یک کرم‌چاله می‌نامیم.

اکنون بیایید به‌جای یک سوراخ، دو سوراخ در صفحه ایجاد کنیم. سپس لبه‌های این دو سوراخ را بکشیم تا به صورت دو لوله درآید و با ادامه دادن این کار دو لوله را به‌هم وصل کنیم. این نیز یک کرم‌چاله است. با این تفاوت که نایکسانی در آن برخلاف حالت پیشین دو گستره از یک [[جهان]] را به هم وصل می‌کند. در حالتی که [[فضا]]ی ما خمیده باشد مسافرت از طریق این کرم‌چاله بسیار سریع‌تر شدنی است. چون مسافت کوتاه‌تر است.

اگر در هر یک از دو ورق تخت همراستا نیز یک سوراخ ایجاد کنیم، با کشیدن لبه‌های سوراخ و رساندن دو لولهٔ ایجادشده به هم می‌توانیم یک کرم‌چاله ایجاد کنیم که صفحه بالایی یکی از ورق‌ها را به صفحه پایینی ورق دیگر وصل کند.

فیزیکدان‌ها کرم‌چاله‌ها را سیاه‌چاله‌هایی تصور می‌کنند که از میانشان می‌توان نقطه‌ای دوردست از جهان هستی را به صورت چهاربعدی نظاره کرد. اختر فیزیکدان‌ها هنوز نمی‌توانند شکل و اندازهٔ دقیقی برای سیاهچاله‌ها در نظر بگیرند، چه برسد به کرم‌چاله‌ها که در حد نظریه باقی مانده‌اند.

== متریک‌ها ==
[[نظریه|نگره‌های]] [[تانسور متریک|متریک‌های]] کرم‌چاله، [[هندسه|اندازش]] [[فضازمان|اسپاشزمان]] یک کرم‌چاله را بازگو می‌کنند و به‌برنام مدل‌هایی برای [[سفر در زمان|نورد زمانی]] به‌کار گرفته می‌شوند. نمونه‌ای از یک متریک کرم‌چاله (گذرپذیر) در پی می‌آید:

:<math>ds^2= - c^2 dt^2 + dl^2 + (k^2 + l^2)(d \theta^2 + \sin^2 \theta \, d\phi^2).</math>

یک گونه از [[تانسور متریک|متریک]] کرم‌چاله گذرناپذیر پاسخ [[کارل شوارتزشیلد|شوارتزشیلد]] است:

:<math>ds^2= - c^2 \left(1 - \frac{2GM}{rc^2}\right)dt^2 + \frac{dr^2}{1 - \frac{2GM}{rc^2}} + r^2(d \theta^2 + \sin^2 \theta \, d\phi^2).</math>

== برای مطالعه بیشتر ==
* ''سیاه‌چاله‌ها، کرم‌چاله‌ها و ماشین‌های زمان''، نوشته [[جیم الخلیلی]]، ۲۰۰۷، ترجمه [[کامران بزرگزاد ایمانی]]، نشر واژه.<ref>{{cite book|title=خلاصه کتاب سیاه‌چاله‌ها، کرم‌چاله‌ها و ماشین‌های زمان، نوشته جیم الخلیلی|url=https://www.vazheh.com/books/blackh/%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D9%87%E2%80%8C%DA%86%D8%A7%D9%84%D9%87%E2%80%8C%D8%8C%20%DA%A9%D8%B1%D9%85%E2%80%8C%DA%86%D8%A7%D9%84%D9%87%E2%80%8C%20%D9%88%20%D9%85%D8%A7%D8%B4%DB%8C%D9%86%E2%80%8C%20%D8%B2%D9%85%D8%A7%D9%86#stcont|publisher=واژه|year=1386}}</ref>

== ارجاعات ==
{{پانویس|چپ‌چین=بله|۲}}

== منابع ==
{{چپ‌چین}}
{{refbegin|2}}
* {{cite journal |author=DeBenedictis, Andrew | author2=Das, A. |name-list-style=amp |title=On a General Class of Wormhole Geometries |doi=10.1088/0264-9381/18/7/304 |year=2001 |volume=18 |issue=7 |pages=1187–1204 |journal= [[Classical and Quantum Gravity]] |arxiv=gr-qc/0009072 |bibcode = 2001CQGra..18.1187D |citeseerx=10.1.1.339.8662 | s2cid=119107035}}
* {{cite journal | author= Dzhunushaliev, Vladimir |title = Strings in the Einstein's paradigm of matter |doi= 10.1088/0264-9381/19/19/302 |year = 2002 |volume= 19 |issue= 19 |pages = 4817–4824 |journal = [[Classical and Quantum Gravity]] |arxiv=gr-qc/0205055 |bibcode = 2002CQGra..19.4817D |citeseerx=10.1.1.339.1518 |s2cid = 976106}}
* {{cite journal |author1=Einstein, Albert |author2=Rosen, Nathan |name-list-style=amp |year=1935 |title = The Particle Problem in the General Theory of Relativity |journal=[[Physical Review]] |volume=48 |issue=1 |page=73 |doi=10.1103/PhysRev.48.73 |bibcode=1935PhRv...48...73E |doi-access=free}}
* {{cite journal |author1=Fuller, Robert W. |author2=Wheeler, John A. |name-list-style=amp |year=1962 |title=Causality and Multiply-Connected Space-Time |url=https://archive.org/details/sim_physical-review_1962-10-15_128_2/page/n426 |journal=[[Physical Review]] |volume=128 |issue=2 |page=919 |doi= 10.1103/PhysRev.128.919 |bibcode = 1962PhRv..128..919F}}
* {{cite journal | doi= 10.1142/S0217732304015658 | author= Garattini, Remo |title = How Spacetime Foam modifies the brick wall |year = 2004 | volume= 19 | issue= 36 | pages = 2673–2682 | journal = [[Modern Physics Letters A]] | arxiv=gr-qc/0409015 | bibcode= 2004MPLA...19.2673G | s2cid= 119094239}}
* {{cite journal | author=González-Díaz, Pedro F. |title = Quantum time machine |doi=10.1103/PhysRevD.58.124011 |year=1998 |volume=58 | issue=12 | page=124011 | journal=[[Physical Review D]] |arxiv=gr-qc/9712033|bibcode = 1998PhRvD..58l4011G |hdl=10261/100644 |s2cid = 28411713}}
* {{cite journal | author=González-Díaz, Pedro F. |title = Ringholes and closed timelike curves | doi=10.1103/PhysRevD.54.6122 |year=1996 |volume=54 |issue=10 |pages=6122–6131 |journal=[[Physical Review D]] |pmid = 10020617 |arxiv=gr-qc/9608059 |bibcode = 1996PhRvD..54.6122G |s2cid = 7183386}}
* {{cite journal | author=Khatsymosky, Vladimir M. | title=Towards possibility of self-maintained vacuum traversable wormhole |doi=10.1016/S0370-2693(97)00290-6 | year=1997 | pages=215–222 | issue=3–4 | volume=399 |journal=[[Physics Letters B]] | arxiv=gr-qc/9612013 |bibcode = 1997PhLB..399..215K | s2cid=13917471}}
* {{cite journal | author=Krasnikov, Serguei |title=Counter example to a quantum inequality |year=2006 | volume=46 | issue=2006 | page=195 |journal=[[Gravity and Cosmology]] |arxiv=gr-qc/0409007|bibcode = 2006GrCo...12..195K}}
* {{cite journal | author=Krasnikov, Serguei |title=The quantum inequalities do not forbid spacetime shortcuts |doi=10.1103/PhysRevD.67.104013 |year=2003 |volume=67 | issue=10 | page=104013 | journal=[[Physical Review D]] |arxiv=gr-qc/0207057 |bibcode = 2003PhRvD..67j4013K |s2cid=17498199}}
* {{cite journal | author=Li, Li-Xin | title=Two Open Universes Connected by a Wormhole: Exact Solutions | doi=10.1016/S0393-0440(01)00028-6 | year=2001 | volume=40 | issue=2 | pages=154–160 |journal=[[Journal of Geometry and Physics]] |arxiv=hep-th/0102143|bibcode = 2001JGP....40..154L | citeseerx=10.1.1.267.8664 | s2cid=44433480}}
* {{cite journal |author1=Morris, Michael S. |author2=Thorne, Kip S. |author3=Yurtsever, Ulvi |name-list-style=amp |year=1988 |title= Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=61 |issue=13 |pages=1446–1449 |doi=10.1103/PhysRevLett.61.1446 |bibcode=1988PhRvL..61.1446M |pmid=10038800 |url = https://authors.library.caltech.edu/9262/1/MORprl88.pdf}}
* {{cite journal |author1=Morris, Michael S. |author2=Thorne, Kip S. |name-list-style=amp |year=1988 |title=Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity |journal=[[American Journal of Physics]] |volume=56 |issue=5 |pages=395–412 |doi=10.1119/1.15620 |bibcode=1988AmJPh..56..395M}}
* {{cite journal | author1=Nandi, Kamal K. | author2=Zhang, Yuan-Zhong | name-list-style=amp |title = A Quantum Constraint for the Physical Viability of Classical Traversable Lorentzian Wormholes |year = 2006 | volume=9 | issue=2006 | pages=61–67 | journal=[[Journal of Nonlinear Phenomena in Complex Systems]] |arxiv=gr-qc/0409053 |bibcode = 2004gr.qc.....9053N}}
* {{cite journal | author= Ori, Amos | title=A new time-machine model with compact vacuum core | doi= 10.1103/PhysRevLett.95.021101 |pmid=16090670 | year = 2005 | journal= [[Physical Review Letters]] | volume= 95 |issue= 2 | pages=021101 |arxiv=gr-qc/0503077|bibcode = 2005PhRvL..95b1101O}}
* {{Cite journal | author=Roman, Thomas A. |title=Some Thoughts on Energy Conditions and Wormholes |arxiv=gr-qc/0409090 | year=2004 |doi=10.1142/9789812704030_0236 | journal=The Tenth Marcel Grossmann Meeting| pages=1909–1924 | isbn=978-981-256-667-6 |s2cid=18867900 }}
* {{cite journal | author=Teo, Edward | title=Rotating traversable wormholes | doi=10.1103/PhysRevD.58.024014 | year=1998 | issue=2 | pages=024014 | volume=58 | journal=[[Physical Review D]] | arxiv=gr-qc/9803098 |bibcode = 1998PhRvD..58b4014T | citeseerx=10.1.1.339.966 | s2cid=15316540}}
* {{cite arXiv | author=Visser, Matt |title = The quantum physics of chronology protection by Matt Visser |eprint=gr-qc/0204022 |year=2002}} An excellent and more concise review.
* {{cite journal |author=Visser, Matt |year=1989 |title=Traversable wormholes: Some simple examples |journal=[[Physical Review D]] |volume=39 |issue=10 |pages=3182–3184 |doi=10.1103/PhysRevD.39.3182 |pmid=9959561 |bibcode=1989PhRvD..39.3182V |arxiv = 0809.0907 |s2cid=17949528}}
{{refend}}
{{پایان چپ‌چین}}

{{سیاه‌چاله}}
{{سفر در زمان}}
{{داده‌های کتابخانه‌ای}}

[[رده:نظریه کرم‌چاله]]
[[رده:آلبرت اینشتین]]
[[رده:فرضیه‌های اخترشناسی]]
[[رده:سیاه‌چاله‌ها]]
[[رده:حدس‌ها]]
[[رده:التصاق (ریاضیات)]]
[[رده:ماده نامتعارف]]
[[رده:سفر سریع‌تر-از-نور]]
[[رده:نسبیت عام]]
[[رده:گرانش]]
[[رده:اجسام فرضی در اخترشناسی]]
[[رده:منیفلدهای لورنتزی]]
[[رده:فضا]]
[[رده:نظریه نسبیت]]
[[رده:سفر در زمان]]