التصور السادس: الأنفاق الزمنية للمبتدئين

«تنشأ الثقوب السوداء من زمان منثن ومكان منثن. لا شيء آخر، أيا ما كان.»

كيب إس ثورن، كتاب «علم البينجميات»

يشتمل النوع الثاني من آلات السفر عبر الزمن على أكثر الأجسام تطرفا في الكون، وهي الثقوب السوداء. معظم التصورات الوصفية للثقوب السوداء تصورها كثقوب في الفضاء؛ بوابات هلاك تقدم رحلة بلا رجعة نحو الانقراض. وتقترح بعض السيناريوهات الأكثر تعقيدا بعض الشيء أن هذه الثقوب تعمل بمثابة أنفاق عبر الفضاء، ما يسمح للمسافرين البواسل بالتحايل على حاجز سرعة الضوء، وذلك من خلال سلك طريق مختصر عبر «الفضاء الفائق». لكن نظرية أينشتاين هي نظرية عن الزمان والمكان، ولا عجب أنها تقدم - من حيث المبدأ - طريقة للسفر عبرهما كليهما.

والثقب الأسود، في أبسط أشكاله، هو منطقة من الفراغ تشتد فيها قوة الجاذبية لدرجة أن لا شيء يمكن له أن يهرب منها - ولا حتى الضوء - ومن هنا جاءت التسمية. إن قوة جذب الثقب الأسود قوية جدا؛ حتى إن الضوء الذي يخرج منه يفقد كل ما لديه من طاقة. وترتبط قوة الجذب الشديدة بالطبع بانثناء شديد في نسيج الزمكان. ويحدث هذا حين ينضغط قدر كاف من المادة في مساحة صغيرة بما يكفي من الفراغ. وبالنسبة إلى نوعية الثقوب السوداء التي نتحدث عنها هنا، قد يكون مقدار الكتلة التي ينطوي عليها الأمر أكبر، تعادل نحو عشرة أضعاف كتلة الشمس، مضغوطة في حيز عرضه بضعة كيلومترات.

1

ثمة منطقة لا عودة حول الثقب الأسود تدعى أفق الحدث، وأي شيء يسقط في هذا الأفق لا يمكن أن يخرج ثانية أبدا. لكن بداخل ذلك الأفق لا يوجد شيء سوى نقطة من الكثافة اللانهائية في مركزه؛ أي متفردة.

لكن في تطور تاريخي غريب وغير متوقع، بحث أنصار النسبية في واقع الأمر فيما يعرف الآن بالثقوب الدودية في الزمكان، وذلك قبل فترة طويلة للغاية من إقدام أحد على أخذ فكرة الثقوب السوداء الفيزيائية على محمل الجد. ففي مطلع عام 1916 - أي قبل أقل من عام من نشر أينشتاين لنظرية النسبية - وجد الألماني كارل شفارتسشيلد حلا لمعادلات أينشتاين يصف ما نطلق عليه اليوم ثقبا أسود، وسرعان ما أشار العالم النمساوي لودفيج فلام إلى أن الحل الذي توصل إليه شفارتسشيلد لمعادلات أينشتاين يعمل أيضا بالعكس، ما يشير ضمنيا إلى احتمالية وجود ثقب دودي يربط بين منطقتين من نسيج الزمكان المنبسط، قد تكون هاتان المنطقتان كونين مختلفين أو جزأين مختلفين من الكون نفسه. واستمر التخمين والتنظير بشأن طبيعة الثقوب الدودية على فترات متقطعة طيلة عقود، كما وضع أينشتاين نفسه - بالاشتراك مع زميله ناثان روزين - وصفا رياضيا حاسما لمثل هذا الطريق المختصر عبر الفضاء، الذي صار يعرف باسم جسر أينشتاين-روزين. لكن بالرغم من أن الرياضيات تضع في الاعتبار وجود مثل هذه الجسور، فإن أنصار النسبية برهنوا في وقت مبكر للغاية على أن ثقوب شفارتسشيلد الدودية لا توفر طريقة للانتقال من أحد أجزاء الكون إلى جزء آخر.

تكمن المشكلة الأولى في أن المسافر عبر الفضاء سيكون عليه أن يتحرك بأسرع من الضوء في مرحلة ما من الرحلة من أجل اجتياز جسر أينشتاين-روزين من طرفه إلى طرفه الآخر. ثمة مشكلة أخرى أيضا مع هذا النوع من الثقوب الدودية، وهي أنه غير مستقر. فهذا النفق المفتوح (والذي يطلق عليه في بعض الأحيان «حلق») يوجد فقط لجزء ضئيل للغاية من الثانية قبل أن ينغلق بسرعة. ولا يوجد الثقب الدودي نفسه طويلا بما يكفي لعبور الضوء من أحد طرفيه إلى طرفه الآخر.

لكن ليست هذه نهاية القصة. إن ثقب شفارتسشيلد الأسود البسيط ليس له شحنة كهربائية كلية، ولا يدور كذلك. والمثير في الأمر أن إضافة شحنة كهربائية أو دوران إلى الثقب الأسود تغير طبيعة المتفردة، مما يفتح بوابة إلى أكوان أخرى، ويجعل الرحلة ممكنة عند السفر بسرعات أقل من سرعة الضوء. فالشحنة الكهربائية تمد الثقب الأسود بقوة ثانية، إضافة إلى قوة الجاذبية. ونظرا إلى أن الشحنات التي تحمل الإشارة نفسها تتنافر، تحاول هذه الشحنة تدمير الثقب الأسود. والدوران يؤتي الأثر نفسه إلى حد كبير. ففي كلتا الحالتين توجد قوة تقاوم الجاذبية.

ناپیژندل شوی مخ