พร้อมจะเปิดวาร์ปกันหรือยัง ล่าสุดนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ พบว่าหลุมดำ อาจเป็นประตูมิติกาลเวลา

ฉากที่น่าตื่นตาในภาพยนตร์ Sci-fi แนวอวกาศหลายๆ เรื่องคือ การเดินทางทะลุมิติกาลเวลา หรือวาร์ปไปอีกสถานที่หนึ่งอย่างรวดเร็ว โดยการที่ยานอวกาศเดินทางเข้าไปในหลุมดำ ซึ่งศัพท์ทางวิชาการเขาเรียกการเดินทางในรูปแบบนี้ว่า Hyperspace travel แต่การเดินทางข้ามมิติโดยอาศัยหลุมดำเป็นสื่อนั้นจะเกิดขึ้นได้จริงหรือไม่?

หลุมดำ เป็นวัตถุที่มีความลึกลับมากที่สุดในจักรวาล มันมีแรงดึงดูดมหาศาลที่สามารดูดกลืนดวงดาวได้แบบไม่รู้จักอิ่ม โดยที่จุดศูนย์กลางของหลุมดำนั้น คาดกันว่ามันมีสภาวะแบบ Singularity (ซิงกูลาริตี) ซึ่งเป็นสภาวะพิเศษที่ทฤษฎีทางฟิสิกส์ต่างๆ ที่เรารู้จักนั้นไม่สามารถใช้งานได้ จุดที่มวลสารขนาดใหญ่ถูกบีบจนเหลือเป็นเพียงหน่วยที่มีขนาดเล็กเป็นอนันต์ แต่ในทางตรงข้ามก็มีมวลมากเป็นอนันต์เช่นกัน

ความหนาแน่นและความร้อนของ Singularity ทำให้หลุมดำมีคุณสมบัติที่สามารถทำให้กาลอวกาศ (Spacetime) เกิดความบิดเบี้ยว ทำให้มีความเป็นไปได้ที่เราจะใช้หลุมดำเป็นสื่อในการเดินทางข้ามมิติกาลเวลาแบบ Hyperspace travel มันอาจทำให้เราเดินทางข้ามระยะทางหลายล้านปีแสงได้ในระยะเวลาเพียงแว็บเดียวเท่านั้น

โดยแนวคิดดั้งเดิมนั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ายานอวกาศที่เดินทางผ่านหลุมดำต้องแหลกเป็นจุลด้วยความร้อน แรงดึงดูดและความหนาแน่นอย่างมหาศาลของ Singularity ทำให้ยานอวกาศโดนบีบจนบิดเบี้ยว ก่อนที่สลายหายไป

การบินผ่านหลุมดำ!

ทีมวิจัยจาก University of Massachusetts Dartmouth รวมถึงทีมงานจาก Georgia Gwinnett College ได้แสดงถึงความเป็นไปได้ในการใช้หลุมดำเป็นประตูมิติเวลา

ถ้าหลุมดำอย่าง Sagittarius A* (ซาจิททาริอัสเอ*) ที่อยู่ใจกลางกาแลคซี่ของเรา นั้นมีขนาดใหญ่และมีสภาพที่หมุน นั้นก็มีความเป็นไปได้สูงที่จะใช้หลุมดำเป็นประตูวาร์ปไปยังที่อันไกลโพ้น เนื่องจากสภาวะ Singularity ในหลุมดำที่มีขนาดใหญ่และมีสภาพหมุน นั้นอาจจะอ่อนแรงเอามากๆ จนทำให้ยานอวกาศสามารถเคลื่อนผ่านไปได้โดยไม่ถูกทำลาย

ซึ่งแนวความคิดในเรื่องนี้เป็นอะไรที่แปลกใหม่และค้านความเชื่อเดิมๆ เกี่ยวกับหลุมดำ แต่ลองคิดถึงปรากฏการณ์ง่ายๆ อย่างการที่เราสามารถเอานิ้วลากผ่านเปลวเทียนอย่างรวดเร็ว โดยที่นิ้วเราไม่เกิดอาการไหม้หรือพอง ทั้งๆ ที่เปลวเทียนนั้นมีอุณหภูมิสูงถึง 2,000 องศา

โดยในปี 2016 นักศึกษาระดับปริญญาเอกอย่างคุณ Caroline Mallary เกิดปิ๊งไอเดียจากการดูหนังดังของผู้กำกับ Christopher Nolan เรื่อง Interstellar ที่ว่าด้วยเรื่องการสำรวจอวกาศเพื่อหาดาวที่จะเป็นบ้านหลังใหม่ให้กับมนุษย์ โดยที่พระเอกของเรื่องอย่าง Cooper เป็นนักบินอวกาศที่สามารถรอดชีวิตจากการเข้าไปอยู่ในหลุมดำที่มีชื่อว่า Gargantua (เป็นหลุมดำที่ไม่มีอยู่ในความจริง) โดยหลุมดำนี้มีขนาดใหญ่ และมีสภาพที่หมุนอย่างรวดเร็ว และมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 100 ล้านเท่า

โดยหนัง Interstellar สร้างมาจากนิยายวิทยาศาสตร์ที่เขียนโดยคุณ Kip Thorne ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่เคยได้รับรางวัลโนเบล ดังนั้นสภาวะภายในของหลุมดำ Gargantua ที่ปรากฏในหนัง นั้นมีความน่าสนใจว่ามันจะเป็นแบบนั้นจริงหรือไม่

และการสร้างแบบจำลองสภาพภายในหลุมดำที่เป็นผลงานของนักฟิสิกส์อย่างคุณ Amos Ori ที่ใช้เวลานานถึง 20 ปี ร่วมกับเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการสร้างแบบจำลองที่มีพลังในการประมวลผลสูงส่ง อาจทำให้เราเข้าใจสิ่งที่สำคัญที่สุด เกี่ยวกับสภาวะทางกายภาพของยานอวกาศ หรือวัตถุขนาดใหญ่ ที่เดินทางเข้าไปในหลุมดำที่มีขนาดใหญ่ และมีสภาพหมุนอย่าง Sagittarius A*   

อาจเป็นการเดินทางที่ราบรื่น?

สิ่งคุณ Caroline Mallary ค้นพบคือ ไม่ว่าจะอยู่ในสภาวะใดก็ตาม วัตถุที่เดินทางเข้าไปในหลุมดำที่มีสภาพหมุน จะไม่ได้รับผลกระทบอย่างมากมายมหาศาลถึงแม้จะหลุดเข้าไปถึงโซนชั้นในของหลุมดำอย่าง Singularity ก็ตาม ซึ่ง Singularity เป็นโซนที่วัตถุที่เดินทางเข้าไปในหลุมดำที่มีสภาพหมุน ไม่สามารถหลีกเลี่ยงที่จะเข้าสู่โซนนี้ได้

และถ้าการคาดคำนวณถูกต้อง เอฟเฟคที่เกิดจากการเดินทางในโซน Singularity นั้นอาจจะบางเบามาก ทำให้ยานอวกาศสามารถเดินทางผ่านไปได้ ทำให้มีความเป็นไปได้สูงที่เราจะใช้หลุมดำขนาดใหญ่ที่มีสภาพหมุน เป็นประตูเพื่อเดินทางผ่านมิติเวลาได้เลย นอกจากนี้คุณ Caroline ยังค้นพบอีกว่า เอฟเฟคของ Singularity ในหลุมดำที่มีสภาพหมุนนั้นจะทำให้เกิดวัฏจักรของการบีบอัดที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วกับยานอวกาศ

ซึ่งต่างจากหลุมดำขนาดใหญ่มากๆ อย่าง Gargantua เอฟเฟคนี้จะเกิดขึ่นเพียงแผ่วเบาเท่านั้น ทำให้ทั้งยานอวกาศและผู้โดยสารในยานอาจไม่รู้สึกถึงเอฟเฟคนี้เลยด้วยซ้ำ

กราฟแสดงความเครียดเชิงกลที่เกิดขึ้นกับยานอวกาศ (Strain) ขณะที่เดินทางเข้าสู่หลุมดำ ความเครียดเกิดการขยายตัวอย่างรุนแรง แต่ก็ไม่ได้ขยายตัวอย่างไร้ขอบเขต เพราะฉะนั้น ยานอวกาศอาจสามารถอยู่รอด

แต่ด้วยความเป็นจริงที่ว่า โมเดลจำลองหลุมดำที่สร้างขึ้นในระบบคอมพิวเตอร์ของคุณ Caroline นั้น เป็นแบบจำลองอย่างง่าย ที่แยกเดี่ยวหลุมดำออกจากวัตถุอื่นๆ ในจักรวาล ไม่มีการนำผลกระทบจากวัตถุอื่นๆ ในจักรวาล อย่างเช่น ฝุ่นผง แก๊ส หรือการแผ่รังสีจากดาวดวงอื่นที่อยู่ใกล้เคียงกับหลุมดำมาคำนวณร่วมด้วย ดังนั้นควรมีการสร้างแบบจำลองหลุมดำที่มีความซับซ้อนขึ้นให้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากกว่านี้

และก็ต้องบอกว่าการใช้ระบบคอมพิวเตอร์สร้างแบบจำลองของหลุมดำ เพื่อค้นหาผลกระทบที่เกิดขึ้นกับวัตถุใดๆ ที่หลุดเข้าไปนั้นเป็นอะไรที่ถูกนำมาใช้งานบ่อยในแวดวงการศึกษาฟิสิกส์ของหลุมดำ

แต่อย่างไรก็ดี เรายังไม่มีศักยภาพมากพอที่จะทำการทดสอบใดๆ กับหลุมดำของจริงได้ในเวลานี้ สิ่งที่ทำได้คือการสร้างแบบจำลองบนคอมพิวเตอร์เพื่อทำให้เกิดการค้นพบใหม่ และความเข้าใจเกี่ยวกับมันให้มากขึ้น

ฉาก Hyperspace travel ในหนัง Contact ที่เดินทางไปยังดาว Vega ที่นางเอกเชื่อว่าดาวดวงนี้คือสวรรค์

แล้วคุณผู้อ่านหล่ะครับ ชอบหรือประทับใจกับการเดินข้ามมิติเวลาหรือ Hyperspace travel ในหนังแนวอวกาศ Sci-fi เรื่องไหนมากที่สุด สำหรับผมแล้วต้องยกให้ฉากในหนังเรื่อง Contact เลย