إذا شددت غشاء من المطاط بقوة فعاجلاً أو آجلاً سيتمزق. وقد أوحت هذه الحقيقة البسيطة للعديد من الفيزيائيين على مر السنين أن يتساءلوا ما إذا كان من أن يحدث نفس الشيء للنسيج الفضائي المصنوع منه الكون. أي أنه، هل من الممكن أن يتمزق النسيج الفضائي إرباً، أم أن هذه مجرد فكرة خادعة نشأت عن اتخاذ مثال غشاء المطاط بجدية أكثر من اللازم؟

تجيب النسبية العامة لآينشتاين على هذا التساؤل بلا، فالنسيج الفضائي لا يمكن أن يتمزق ) . فمعادلات النسبية العامة تمد جذورها بقوة في هندسة ريمان، وكما أشرنا في الفصل السابق، فإن هذا إطار يتناول الاضطراب في علاقات بين المسافات بين المواقع في الفضاء. وحتى يصبح الكلام ذا معنى حول هذه العلاقة المسافات فإن الصياغة الرياضية تتطلب أن يكون نسيج الفضاء ناعماً. وهو مصطلح له معنى تقني رياضي، لكن استخداماته اليومية تشكل خلاصته: لا تجعدات ولا ثقوب ولا قطع منفصلة ملتصقة" بعضها ببعض ولا تمزقات. فإذا كان لنسيج الفضاء مثل هذه الصفات غير المنتظمة، فإن معادلات النسبية العامة كانت ستفشل تماماً، مشيرة إلى بعض الكوارث الكونية المختلفة -  وستحدث  نتيجة كارثية، يبدو أن عالمنا حسن السلوك قد تجنبها.

ولم يمنع ذلك النظريين ذوي الخيال الواسع على مدار السنين من التفكير ملياً في احتمال وجود صياغة جديدة للفيزياء تتخطى نظرية آينشتاين الكلاسيكية، وتتضمن فيزياء الكم بحيث يمكن أن تبين حدوث قطع وتمزيق ودمج للنسيج الفضائي. وفي الحقيقة إن إدراك أن فيزياء الكم تؤدي إلى تموجات عنيفة على المسافات القصيرة، أدى إلى جعل البعض يفترضون أن التمزق صفة مجهرية شائعة في نسيج الفضاء ويستغل مفهوم ثقب الدودة هذه المقولة الخاطئة (مفهوم معروف بين المغرمين بأفلام الخيال العلمي Star Trek Deep Space Nine) والفكرة هنا بسيطة: تخيل أنك رئيس مجلس إدارة شركة كبرى مقرها بالطابق التسعين بأحد برجي مركز التجارة العالمية في نيويورك . ويوجد في البرج الآخر في الطابق التسعين أيضا فرع من فروع الشركة يستلزم الأمر الاتصال به بصورة مستمرة وحيث أنه ليس عملياً أن ينتقل أحد المكتبين إلى مكان الآخر، فقد توصلت إلى اقتراح معقول، وهو بناء جسر بين المكتبين يصل بين البرجين، الأمر الذي يمكن العاملين من التحرك بحرية بين المكتبين من دون أن يقطعوا صعوداً وهبوطاً تسعين طابقاً.

ويلعب ثقب الدودة نفس الدور : فهو جسر أو نفق يختصر المسافة ويصل بين منطقتين في الكون. ولتتخيل عالماً على الشكل الموجود في الشكل رقم (11-1) مستخدما نموذجاً ذا بعدين. فإذا كان مقر شركتك يقع بالقرب من الدائرة السفلى في الشكل رقم (11-1) ، (a) فإنك من الممكن أن تصل إلى المكتب الفرعي الذي يقع بالقرب من الدائرة العليا فقط بأن تقطع كل الطريق الذي على شكل الحرف U . لكن إذا كان في استطاعة نسيج الفضاء أن يتمزق مكوناً ثقوباً كما في الشكل رقم (11-1)، (b)، وأن هذه الثقوب يمكن أن تنمو على الشكل مجسات لتندمج معاً كما في الشكل رقم (11-1)، (c)، فسيصل جسر فضائي بين الموقعين اللذين كانا منفصلين وهذا هو الثقب الدودي. وعليك أن تتذكر أن هناك تشابهاً بين هذا الثقب الدودي وجسر مركز التجارة العالمي، لكن هناك فرق أساسي فجسر مركز التجارة العالمي سيقطع منطقة من الفراغ الموجود - الفراغ بين البرجين وعلى النقيض، فإن الثقب الدودي يكون منطقة جديدة في الفراغ، حيث أن الفراغ المحدب ذا البعدين في الشكل رقم (11-1)، (a) هو كل ما هناك (في المحاكاة ذات البعدين). أما المناطق التي تقع خارج الغشاء فإنها تبين عدم تطابق هذا التصور الذي يمثل عالم الحرف U وكأنه جسم داخل عالمنا ذي الأبعاد الأكثر. ويخلق الثقب الدودي فضاء جديداً، ومن ثم يتألق بمنطقة فضائية جديدة.

هل توجد فعلاً ثقوب دودية في العالم؟ لا يعرف أحد. وإن وجدت، فهي بعيدة كل البعد عن الوضوح فليس من المعروف ما إذا كانت شكلاً مجهرياً فقط أم أنها ستغطي مناطق شاسعة من الكون (كما في Deep Space Nine). لكن العنصر الأساسي في تحديد ما إذا كانت حقيقة أم خيالاً هو تحديد ما إذا كان نسيج الفضاء يتمزق أم لا.

الشكل رقم (11-1)

)a) في عالم على الشكل حرف U فإن الطريقة الوحيدة للانتقال من طرف إلى الطرف الآخر هو أن تقطع طول كل الكون. (b) يتمزق نسيج الكون ويبدأ طرفا ثقب دودي في النمو. (c) يندمج طرفا الثقب الدودي مكونين جسراً جديداً - وصلة تختصر المسافة - بين طرفي الكون.

 وتقدم الثقوب السوداء مثالاً صارخاً آخر يتمدد فيه نسيج الفضاء حتى آخر مداه. وقد رأينا في الشكل رقم (3-7) أن مجال الجاذبية الهائل لثقب أسود يؤدي إلى تحدب أقصى، الأمر الذي يتسبب في ظهور النسيج الفضائي، وقد أصابته انبعاجات ونتوءات عند مركز الثقب الأسود. وعلى عكس حالة الثقب الدودي، فإن هناك دليلاً تجريبياً قوياً يعضد وجود الثقوب السوداء، ولذا فإن السؤال عما يحدث فعلاً في النقطة المركزية للثقب الأسود هو سؤال علمي وليس مجرد تخمينات ومرة أخرى تفشل معادلات النسبية العامة تحت مثل هذه الظروف. وقد اقترح بعض الفيزيائيين وجود ثقوب بالفعل، لكننا محميون من هذه الأمور الكونية "المتفردة" بواسطة أفق الحدث للثقب الأسود، الذي يحجب أي شيء من الهروب من قبضة جاذبيته، وقد قاد هذا المنطق روجر بنروز من جامعة أوكسفورد ليفكر في فرض رقابة كونية تسمح بحدوث مثل عدم الانتظام الفضائي هذا فقط إذا كانت محجوبة تماماً عن أعيننا خلف حجاب أفق الحدث. ومن جهة أخرى، وقبل اكتشاف نظرية الأوتار، ظن بعض الفيزيائيين أن المزج الملائم بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة يمكن أن يظهر أن ثقوب الفضاء الظاهرية " قد تمت معالجتها - "حياكتها " - بواسطة الاعتبارات الكمية.

وباكتشاف نظرية الأوتار والدمج المتجانس لميكانيكا الكم والجاذبية، فإننا في وضع يسمح بدراسة هذه الموضوعات حيث أن منظري نظرية الأوتار لم يتمكنوا من الإجابة بعد كلية عن هذه الموضوعات غير أنهم استطاعوا خلال السنوات القليلة الماضية حل موضوعات أخرى قريبة جداً منها. وفي هذا الفصل سنناقش كيف أظهرت نظرية الأوتار للمرة الأولى، وبصورة مؤكدة أن هناك ظروفاً فيزيائية تختلف عن الثقوب الدودية والثقوب السوداء في أمور معينة يمكن في وجودها أن يتمزق نسيج الفضاء.

مواضيع ذات صلة

لصورة الشاملة ( تمهيد رياضي لنظرية-M)

هل يجيب أي مما سبق عن الأسئلة التي ما زالت بدون حل في نظرية الأوتار؟

الثقوب السوداء: منظور وتر/ نظرية - M

نظرية - M وشبكة الترابطات

السمة المفاجئة لنظرية -M: ديمقراطية متوسعة (نهاية احتكار الأوتار كبُنى أساسية)

بصيص من نظرية .M

الثنائية في نظرية الأوتار( ازدواج قوي-ضعيف وفهم الترابط بين نظريات الأوتار المختلفة)

الثنائية في نظرية الأوتار: من تعدد النظريات إلى وحدة الفيزياء

هل التقريب في الحدود المناسبة؟(ثابت ازدواج الوتر ومعضلة التقريب الاضطرابي)

موجز ما تم حتى الآن(الازدواجية في نظريات الأوتار)

نظرية الأوتار في فيزياء الكم: معادلات وتقنيات غير اضطرابية(معادلات نظرية الأوتار)

مقدرة التناظر (مقدرة التناظر والتناظر الفائق: مفاتيح فهم الازدواج القوي في نظريات الأوتار)