หลุมดำก่อตัวเป็นไทม์แมชชีนธรรมชาติที่ช่วยให้สามารถเดินทางได้ทั้งในอดีตและอนาคต แต่อย่าคาดหวังว่าจะได้กลับไปเยี่ยมไดโนเสาร์ในเร็ว ๆ นี้
ปัจจุบัน เราไม่มียานอวกาศที่จะพาเราไปใกล้หลุมดำได้เลย แต่ถึงแม้จะทิ้งรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ นั้นไว้ การพยายามเดินทางสู่อดีตโดยใช้หลุมดำอาจเป็นสิ่งสุดท้ายที่คุณเคยทำ
หลุมดำคืออะไร?
หลุมดำเป็นวัตถุขนาดใหญ่มากที่มักก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายชนเข้ากับตัวมันเอง
เช่นเดียวกับดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ หลุมดำมีสนามโน้มถ่วงอยู่รอบๆ สนามโน้มถ่วงคือสิ่งที่ทำให้เราติดอยู่กับโลก และสิ่งที่ทำให้โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์
ตามหลักการแล้ว ยิ่งวัตถุมีมวลมากเท่าไร สนามโน้มถ่วงของวัตถุก็ยิ่งแข็งแกร่งเท่านั้น
สนามโน้มถ่วงของโลกทำให้ยากต่อการขึ้นสู่อวกาศ นั่นเป็นเหตุผลที่เราสร้างจรวด: เราต้องเดินทางเร็วมากเพื่อแยกออกจากแรงโน้มถ่วงของโลก
สนามโน้มถ่วงของหลุมดำนั้นแรงมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหนีออกมาได้ นั่นเป็นเรื่องที่น่าประทับใจ เนื่องจากแสงเป็นสิ่งที่วิทยาศาสตร์รู้จักได้เร็วที่สุด!
บังเอิญว่าเหตุใดหลุมดำจึงเป็นสีดำ เราไม่สามารถสะท้อนแสงออกจากหลุมดำได้เหมือนกับที่เราอาจส่องคบไฟจากต้นไม้ในความมืด
พื้นที่ยืด
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป บอกเราว่าสสารและพลังงานมีผลกระทบต่อเอกภพอย่างแปลกประหลาด สสารและพลังงานโค้งงอและยืดอวกาศ ยิ่งวัตถุมีมวลมากเท่าใด พื้นที่ก็ยิ่งยืดออกและโค้งงอมากขึ้นเท่านั้น
วัตถุขนาดใหญ่สร้างหุบเขาในอวกาศ เมื่อวัตถุเข้ามาใกล้จะตกลงไปในหุบเขา นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไม เมื่อคุณเข้าใกล้วัตถุขนาดใหญ่มากพอ รวมทั้งหลุมดำ คุณจึงตกลงไป นั่นเป็นเหตุผลที่แสงไม่สามารถหนีออกจากหลุมดำได้: ด้านข้างของหุบเขาสูงชันมากจนแสงไม่สามารถพุ่งออกไปได้เร็วพอ
หุบเขาที่เกิดจากหลุมดำจะชันขึ้นเรื่อยๆ เมื่อคุณเข้าใกล้จากระยะไกล จุดที่ชันมากจนแสงไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ ขอบเขตของเหตุการณ์ไม่เพียงแค่น่าสนใจสำหรับนักเดินทางข้ามเวลาเท่านั้น แต่ยังน่าสนใจสำหรับนักปรัชญาอีกด้วย เพราะมันมีความหมายถึง วิธีที่เราเข้าใจธรรมชาติของเวลา.
ยืดเวลา
เมื่ออวกาศยืดออก เวลาก็เช่นกัน นาฬิกาที่อยู่ใกล้วัตถุขนาดใหญ่จะเดินช้ากว่านาฬิกาที่อยู่ใกล้วัตถุที่มีมวลน้อยกว่ามาก
นาฬิกาที่อยู่ใกล้หลุมดำจะเดินช้ามากเมื่อเทียบกับนาฬิกาบนโลก หนึ่งปีที่อยู่ใกล้หลุมดำอาจหมายถึง 80 ปีบนโลก ดังที่คุณอาจเคยเห็นในภาพยนตร์ ระหว่างดวงดาว.
ด้วยวิธีนี้สามารถใช้หลุมดำเพื่อเดินทางไปยังอนาคตได้ หากคุณต้องการกระโดดไปสู่อนาคตของโลก เพียงบินไปใกล้หลุมดำแล้วกลับมายังโลก หากคุณเข้าไปใกล้ใจกลางหลุมดำมากพอ นาฬิกาของคุณจะเดินช้าลง แต่คุณควรจะยังสามารถหลบหนีได้ตราบเท่าที่คุณไม่ข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์
ลูปในเวลา
แล้วที่ผ่านมาล่ะ? นี่คือสิ่งที่น่าสนใจอย่างแท้จริง หลุมดำโค้งงอเวลามากจนสามารถหมุนรอบตัวเองได้
ลองจินตนาการถึงการหยิบกระดาษหนึ่งแผ่นแล้วรวมปลายทั้งสองเข้าด้วยกันเพื่อสร้างห่วง นั่นคือสิ่งที่หลุมดำดูเหมือนจะทำไปตามกาลเวลา สิ่งนี้สร้างไทม์แมชชีนตามธรรมชาติ หากคุณสามารถเข้าไปในวงโคจรซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่าเส้นโค้งเวลาแบบปิดได้ คุณจะพบว่าตัวเองอยู่บนเส้นทางโคจรผ่านอวกาศที่เริ่มต้นในอนาคตและสิ้นสุดในอดีต
ภายในลูปคุณจะพบว่าเหตุและผลยากที่จะคลี่คลาย สิ่งที่เกิดขึ้นในอดีตทำให้เกิดสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอนาคตซึ่งจะทำให้สิ่งที่เกิดขึ้นในอดีต
จับ
คุณพบหลุมดำแล้วและต้องการใช้ยานอวกาศคู่ใจของคุณเพื่อกลับไปเยี่ยมไดโนเสาร์ ขอให้โชคดี.
มีปัญหาสามประการ อย่างแรก คุณสามารถเดินทางเข้าไปในอดีตของหลุมดำได้เท่านั้น นั่นหมายความว่าหากหลุมดำถูกสร้างขึ้นหลังจากที่ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ คุณจะไม่สามารถย้อนกลับไปได้ไกลพอ
ประการที่สอง คุณอาจต้องข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์เพื่อเข้าสู่ลูป ซึ่งหมายความว่าหากต้องการออกจากวงในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งในอดีต คุณจะต้องออกจากขอบฟ้าเหตุการณ์ นั่นหมายถึงการเดินทางเร็วกว่าแสง ซึ่งเราค่อนข้างมั่นใจว่าเป็นไปไม่ได้
ประการที่สาม และอาจแย่ที่สุดคือ คุณและเรือของคุณจะต้องประสบกับปัญหา “spaghettification” ฟังดูน่าอร่อยใช่ไหม?
น่าเศร้าที่มันไม่ใช่ เมื่อคุณก้าวข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ คุณจะถูกเหยียดให้แบนเหมือนเส้นก๋วยเตี๋ยว ในความเป็นจริง คุณอาจถูกยืดจนบางจนคุณเป็นเพียงสายของอะตอมที่หมุนวนอยู่ในความว่างเปล่า
ดังนั้น แม้ว่าการคิดถึงคุณสมบัติการแปรปรวนของเวลาของหลุมดำเป็นเรื่องสนุก แต่ในอนาคตอันใกล้นี้ การมาเยือนของไดโนเสาร์จะต้องอยู่ในดินแดนแห่งจินตนาการ
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
เครดิตภาพ: NASA / ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด / Jeremy Schnittman
