آکاایران: بیگ بنگ: آیا سفر به گذشته و آینده وجود دارد؟ آیا افرادی در گذشته موفق به این کار شده اند؟ و آیا در آینده علم و تکنولوژی در حدی پیشرفت خواهد کرد که امکان سفر در زمان را برای انسان به واقعیت تبدیل کند؟

با این حال سفر در زمان رویای دیرینۀ بشر بوده و هست و همین طور رویای دانشمندان بزرگی همچون آلبرت اینشتین. با همه اینها باید دید در آینده چه اتفاقی خواهد افتاد. در سال ۱۹۰۳ برادران رایت موفق به ساخت و آزمایش اولین هواپیمای تاریخ شدند و توانستند به یکی از بزرگترین اختراع تاریخ دست پیدا کنند، با این حال در سال های قبل از آن هیچکس باور نمی کرد که روزی انسان بتواند از طریق این وسیله مسافت های طولانی را در کمترین زمان طی کند. مسئله سفر در زمان در حال حاظر دقیقا مشابه این مثال است، چه بسا اختراعاتی که باعث تغییری چشمگیر در تکنولوژی شده اند که سال های قبل از اختراع آن وقتی حرف از وجود همچین چیزی می شد خیلی ها به وجود آمدنش را انکار می کردند و ساخته شدن آنها را غیرممکن می دانستند.

گردشی در زمان

زمان در فیزیک در واقع بُعدی است که تمامی اتفاقات در آن از گذشته، حال و آینده رخ می دهد. همۀ ما در حال پیش روی در زمان با سرعت ثابتی هستیم، یعنی ۶۰ ثانیه در هر دقیقه. اما آیا روزی انسان می تواند به طور عادی در زمان سفر کند؟ یا می تواند گذشته یا آینده را با چشمان خود ببینید؟ در حال حاظر از نظر دانشمندان سفر در زمان ممکن است و آنها معتقد هستند که سفر در زمان روزی به واقعیت بدل می شود.

در ادامه این مقاله به بررسی امکان پذیری سفر در زمان و بررسی نظریه دانشمندان مطرح در این زمینه خواهیم پرداخت. شاید امکان سفر به آینده وجود داشه باشد. در سال ۱۹۰۵ آلبرت اینشتین در نظریه نسبیت خاص خود که دیدگاهی نوین برای در نظر گرفتن حرکت اجسامی که دارای سرعتی تقریبا سرعت نور دارند را ارائه نمود. پیش بینی اصلی نظریه نسبیت خاص پدیده ای به نام اتساع زمان بود. مفهوم این پدیده یعنی گذشت یک ساعت در حال حرکت آهسته تر از گذشت یک ساعت در حال سکون می باشد.

در سرعتی تقریبا سرعت نور زمان عملا متوقف می شود. یعنی اگر فضانوردی در یک فضاپیمایی که توانایی نزدیک شدن به سرعت نور را دارد، باشد. اگر حتی از نظر کره زمین این فضانورد یک سال در فضا باشد در ساعت او تنها یک ثانیه سپری شده. حال اگر اول از نظر ساعت خود یک سال با سرعتی تقریبا سرعت نور باشد زمانی که به زمین برسد او بعد از گذشت بیش از ۳۱ میلیون سال به زمین برمیگردد. اتساع زمان نه تنها یک نظریه نیست بلکه تمامی شواهد و آزمایش های مختلف اندازه گیری شده و یک پدیده واقعی است.

در واقع از نظر علمی همه چیز ممکن است و بحث فقط بر سر توانستن است و وجود تکنولوژی ِ آن. مشکل تنها فقط این است که در حال حاظر هیچکس به طور قطعی و کامل نمی داند که چگونه می توان در زمان سفر کرد. سفر به گذشته نیز سخت تر از سفر به آینده است با اینکه دانشمندان تئوری هایی در این زمینه داده اند، اما این طرح ها هم غیر قابل اجرا بودند.

آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟ آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟

نسبیت عام و سفر در زمان

بسیاری از این طرح ها حول نظریه نسبیت عام اینشتین که در سال ۱۹۱۵ منتشر شد، می چرخد. بر خلاف نظریه نسبیت خاص که فضا-زمان را (صاف و فاقد انحنا) توصیف می کرد و نیروی گرانش را در نظر نمی گرفت، نظریه نسبیت عام نیروی گرانش را در نظریه می گیرد و در نتیجه در نظریه نسبیت عام، فضا و زمان دارای انحنا و خمیدگی تصور می شوند. مهمترین قسمت نظریه نسبیت عام اینشتین مجموعه ای از معادلات هستند که میزان انحنای فضا-زمان را به مقدار ماده درون آنها ارتباط می دهند. تنها یک سال پس از انتشار نظریه نسبیت عام اینشتین یک دانشمند اتریشی به نام لودویگ فلام یک راه حل ریاضی برای معادلاتی که پدیده ای به نام کرم چاله را توصیف می نمودند، ارائه داد.

کرم چاله یک تونل در درون کیهان است که مناطقی در فضا را که فاصله زیادی از یکدیگر دارند، به هم متصل می کند. اصطلاح(کرم چاله) تا سال ها بعد که یک فیزیکدان آمریکایی به نام جان ویلر این پدیده را به سوراخی که یک کرم درون سیب ایجاد می کند تشبیه نمود، عملا استفاده نمی شد. دو نقطه در روی سطح یک سیب کرم خورده در نظر بگیرید.

که در مقابل یکدیگر قرار دارا باشند. اگر بخواهیم با گذشتن از حفره ای که کرم درون سیب ایجاد کرده است از نقطه اول به نقطه مقابلش حرکت کنیم، مسافت کمتری طی خواهد شد تا این که بخواهیم همین مسافت را از روی سطح سیب طی کنیم. این مسئله که از کرم چاله ها می توان برای سفر در زمان استفاده کرد تا مدت ها بعد مورد توجه قرار نگرفته بود، تا اینکه در سال ۱۹۸۶ گروهی از محققان به سرپرستی یک فیزیکدان امریکایی به نام پروفسور کیپ تورن محاسبه نمودند، که چگونه میتوان از ایدۀ قدیمی اتساع زمان اینشتین استفاده کرد تا بتوان یک کرم چاله را علاوه بر اینکه یک تونل مکانی است به یک تونل زمانی تبدیل کرد.

اصل ایدۀ تورن این بود که یک دهانه کرم چاله بر روی زمین و دهانه دیگر آن در یک فضاپیما قرار داشته باشد و این فضاپیما با سرعتی تقریبا سرعت نور به مدت یک سال حرکت کند. فضاپیما که یک دهانه کرم چاله بر روی آن قرار دارد درست همانند فضانوردی که در پاراگراف های قبل ذکر شد به ۳۱ میلیون سال بعد سفر خواهد کرد، اما خود دهانه کرم چاله به دلیل اتساع زمان فقط یک سال را سپری خواهد کرد. و از همه مهمتر دهانه دیگر کرم چاله دیگر بر روی زمین قرار دارد نیز فقط یک ساعت را سپری می کند. اما نکته مهم اینجاست هر کسی که در ۳۱ میلیون سال بعد وجود داشته باشد اگر وارد دهانه این کرم چاله بر روی فضاپیما شود و پس از آنکه در این فضاپیما به مدت یک سال با سرعت نور حرکت کند به ۳۱ میلیون سال قبل سفر خواهد کرد.

آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟ آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟
سفر در زمان از طریق کرم چاله بر روی کاغذ بسیار عالی به نظر می رسد. اما مشکل زمانی شروع می شود که شما بخواهید جزییات مهندسی مورد نیاز را برای تبدیل این تئوری به واقعیت طراحی کنید. معادلات نسبیت عام اینشتین نوع ماده مورد نیاز برای ایجاد و باز نگه داشتن یک کرم چاله را که اندازه ای بزرگ باشد که یک فرد بتواند به سختی از درون آن بگذرد مشخص می کند. این نوع ماده باید در کنار فضاپیما قرار گیرد در همین حال اینشتین متوجه شد که این ماده در واقع بسیار عجیب و غریب است همین طور او متوجه شد این ماده باید فشار و جرم منفی داشته باشد و به قدری عجیب است که حتی فیزیکدانان هم آن را ماده شگفت انگیز می نامند.

جستجوی یک ماده عجیب

دانشمندان تاکنون توانسته اند مقادیر بسیار کمی ماده شگفت انگیز را به صورت آزمایشگاهی بسازند اما محاسبات نشان داده است که مقدار ماده شگفت انگیز مورد نیاز برای ساخت یک ماشین وارپ واقعی برابر یک سوم جرم خورشید می باشد. بنابراین با وجود اینکه دانشمندان ممکن است روزی بتوانند وسایل نقلیه خاصی طراحی کنند که سریع تر از سرعت نور حرکت کند اما به نظر می رسد که این وسایل نقلیه نیز همانند موشک های فضایی امروزی به مقدار بسیار زیادی سوخت نیاز خواهند داشت که همین عامل باعث عدم موفقتیت آنها خواهد شد و تحقق رسیدن به همچین موشکی را غیرممکن ساخت.

به طور مثال اگر سعی کنید یک بادکنک را با فشار پر کنید بادکنک عملا خالی خواهد شد انرژی حاصل از این فشار منفی نوعی گرانش منفی می باشد. (دافعه) ایجاد خواهد و این دافعه همان چیزی است که یک کرم چاله را باز نگه می دارد. ماده شگفت انگیز مانند موادی که شما در روزمره در اطراف خود می بینید نیست و در مقادیر زیاد موجود نیست. اما مقادیر ناچیزی از این نوع ماده در طی وقوع پدیده ای به نام کاسیمیر مشاهده شده است. این پدیده باعث می شود دو صفحه فلزی موازی واقع در خلا که تنها چند نانومتر با هم فاصله دارند احساس کنند که یک نیرو سبب می شود آنها از یک دیگر دور شوند. این نیرو به خاطر فشار منفی حاصل از ماده شگفت انگیزی که بین این دو تا صفحه به وجود آمده به وجود می آید.

اثر کاسیمیر بدین دلیل اتفاق می افتد که فضای خالی کیهان(خلا) واقعاً خالی نیست. فضای خالی کیهان در اصل مملو از ذرات اصطلاحا مجازی می باشد. ذرات مجازی ذراتی زیر اتمی هستند که در زمانی بسیار کوتاه طبق اصل عدم قطعیت نظریه کوانتوم به وجود می آیند. و از بین می روند. جنبه دیگر نظریه کوانتوم که اصطلاحا مجازی می باشد ذرات مجازی ذرات زیر اتمی هستند که در زمانی بسیار کوتاه طبق اصل عدم قطعیت نظریه کوانتوم به وجود می آیند و از بین می روند. جنبه دیگر نظریه کوانتوم که اصطلاحا دوگانگی موج-ذره نامیده می شود، می گوید که این ذرات زیر اتمی را می توان مانند یک سری موج نیز در نظر گرفت. این امواج در بین این دو صفحه فلزی تقریبا مثل امواج حاصل از سیم های مرتعش یک گیتار می باشند (امواجی که از ارتعاش یک سیم گیتار به وجود می آیند به گونه ای هستند که حاصل تقسیم طول سیم گیتار بر نصف طول موج آنها همیشه یک عدد طبیعی می شود).

این قضیه بدین معناست که در پدیده اثر کاسیمیر در بین دو صفحه فلزی تنها امواجی می توانند وجود دارا باشند که فاصله بین دو صفحه فلزی تقسیم بر نصف طول موج آنها یک عدد طبیعی شود. البته در اطراف این صفحه های فلزی هر نوع موجی می تواند وجود داشته باشد این قضیه به این معناست که تعداد ذرات در بین دو صفحه فلزی کمتر از تعداد ذراتی است که در اطراف این صفحات فلزی وجود دارد. به عبارت دیگر فشار بین صفحات فلزی کمتر از فشار اطراف این صفحات می باشد. اگر فضای اطراف این صفحات فلزی خلا باشد (که دارای فشار صفر است) فشار بین این صفحات باید منفی باشد.

اثر کاسیمیر به خاطر پاسداشت دانشمند هلندی هندریک کاسیمیر که برای اولین بار وقوع این پدیده را در سال ۱۹۴۸ توسط فیزیکدانی به نام استیو لاموراکس در نیومکزیکو به صورت تجربی به اثبات رسید. مقدار ماده شگفت انگیزی که در طی پدیده اثر کاسیمیر تولید می شود. بسیار بسیار کم است (تقریبا یک میلیارد میلیارد میلیاردم گرم) برای باز نگه داشتن کرم چاله ای به اندازه یک انسان تقریبا به اندازه جرم سیاره مشتری ماده شگفت انگیز نیاز داریم. وقتی فاصله بین دو صفحه فلزی بسیار ناچیز باشد تعداد امواجی که می توانند بین این دو صفحه قرار گیرد کمتر از تعداد امواجی خواهد شد که می توانند در اطراف این صفحات قرار گیرند و این مسئله باعث ایجاد یک فشار منفی در بین این صفحات می شود، به این پدیده اثر کاسیمیر می گویند.

مشکل دیگری که در استفاده از کرم چاله ها برای سفر در زمان وجود دارد این است که بازگشت به زمانی قبل از زمان به وجود آمدن این ماشین زمان غیرممکن می باشد. این مسئله بدین معناست که اگر فرض کنیم فضاپیمای شما که یک کرم چاله در درون خود دارد امروز با سرعتی تقریبا سرعت نور زمین را ترک کرده باشد شما هرگز نمیتوانید از آن استفاده کنید تا حتی به بعد از ظهر دیروز برگردید.

چند پارادوکس در خصوص سفر در زمان

علاوه بر مشکلات فنی ساخت یک ماشین زمان برخی از فیزیکدانان و منطقدانان ایرادهایی به مسئله امکان سفر به گذشته وارد کردند، که این ایرادها مبتنی بر پارادوکس ها علت و معلولی است که مسئله سفر به گذشته ممکن است ایجاد نماید. به عنوان مثال یکی از پارادوکس ها (پارادوکس پدربزرگ) می باشد. این پارادوکس می گوید فرض کنید شما بتوانید به گذشته دور سفر کنید و در آن جا پدربزرگ فعلی خود را قبل از این که با مادربزرگ تان آشنا شود بکشید، این به این معنی است که شما نمی توانید وجود داشته باشید، در حالی که شما متولد شده اید و به گذشته رفته اید و پدربزرگ خود را کشته اید!

آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟ آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟
یکی دیگر از پارادوکس های سفر به گذشته (پارادوکس نهار رایگان) می باشد. این پارادوکس چنین می گوید که اگر یک فرد سخاوتمند از هر هفت رمان هری پاتر نسخه هایی تهیه کند و به گذشته سفر کند و آنها را به جی کی رولینگ (نویسنده رمان های هری پاتر) جوان گدای گرسنه هدیه دهد او فورا آنها را تکثیر خواهد نمود و خواهد فروخت و دیگر هرگز یک گدای گرسنه نخواهد ماند که به خاطر گرسنگی جرقه داستان های هری پاتر به ذهنش برسد!

به نظر می رسد پارادوکس های سفر در زمان باعث می شود که نتوان به گذشته سفر کرد. با این حال دانشمندان متوجه شده اند راهی وجود دارد که با استفاده از آن می توان به گذشته سفر کرد فاقد اینکه در نظام علت و معلولی اشکالی ایجاد شود. این راه استفاده از تفسیر جهان های چندگانه فیزیک کوانتوم می باشد. اگر بخواهیم خیلی خلاصه صحبت کنیم تفسیر جهان های چندگانه بیان می دارد که کیهان ما تنها یکی از کیهان های متعدد یک ساختار بزرگ است که جهان چندگانه نامیده می شود. جهان ما در هر لحظه با احتمال وقوع اتفاقات متعددی مواجه است که اگر یکی از آن اتفاقات روی دهد اتفاقات دیگر عملا رخ نداده اند. طبق تفسیر جهان های متعدد هر یک از این احتمالات یک جهان نوین ایجاد می کند که در هر کدام از این جهان ها یکی از آن اتفاقات واقعاً اتفاق می افتد.

اگر شما تفسیر جهان های متعدد را قبول داشته باشید پارادوکس های سفر به گذشته خود به خود از بین خواهد رفت. این مسئله به این دلیل می باشد که طبق تفسیر شما با سفر به گذشته به جهانی غیر از جهانی که در آن به دنیا آمدید و در آن بزرگ شدید منتقل می شوید. اگر شما در آن جهان پدربزرگتان را به قتل برسانید هیچ تاثیری بر اتفاقات جهانی که در آن پدربزرگتان دارای فرزدانی است، نخواهد داشت. این امر در مورد سفر به گذشته و هدیه دادن کتاب هری پاتر نیز صدق می کند. ایدۀ دیگری وجود دارد و به نام خودسازگاری معروف است. می گوید که اگر کسی به گذشته سفر کند همیشه حداقل یک توالی از رویدادهای مختلف وجود خواهد داشت که اگر این فرد آن را انجام دهد هیچ پارادوکسی پیش نخواهد آمد.

به دنبال مسافران زمان

با این وجود برخی از فیزیکدانان قاطعانه مخالف ایدۀ امکان ِ سفر در زمان هستند. یکی از شناخته شده ترین افراد در این دسته از دانشمندان فیزیکدان و ریاضیدان بریتانیایی “استیون هاوکینگ” می باشد. او مفهوم سفر به گذشته را چنان غیرمنطقی می داند که طرحی به نام حدس (حدس حفاظت از تاریخ) ارائه کرده است. این طرح چنین بیان می کند که باید مکانیزمی وجود داشته باشد که ماشین زمان را نابود کند و یا فرد یا چیزی را که تلاش می کند از ماشین زمان استفاده کند و بدین ترتیب سفر در زمان غیرممکن شود، هاوکینگ نتوانست از طریق قوانین ثابت شده فیزیک چنین مکانیزمی را پیدا کند. هرچند ممکن است ذرات مجازی پدیده اثر کاسیمیر به هنگام چرخش چندین باره در یک ماشین زمان تبدیل به یک انرژی بسیار مخرب شوند که ماشین زمان یا مسافر زمان را نابود کند.

آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟ آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟
اگر حق با هاوکینگ باشد آنگاه سفر در زمان در جهان ما غیرممکن خواهد بود اما اگر او اشتباه کرده باشد (همانند بعضی از ادعاهای پیشینش) ما باید تنها منتظر بمانیم که فناوری به علم برسد (یعنی این که وسیله ای اختراع شود که با استفاده از آن بتوان امکان سفر در زمان را به مرحله ی اجرا در آورد). البته این اولین مسئله ای نیست که در آن علم جلوتر از فناوری قرار دارد. پانصد سال پیش لئوناردو داوینچی طرحی برای تولید یک هواپیمای فاقد موتور (گلایدر) تهیه نمود. آن هواپیمای فاقد موتور هرگز ساخته نشد. اما دانشمندان با بازسازی این طرح فهمیده اند که اگر داوینچی در آن زمان مواد و فنون پیشرفتۀ تولیدی را که امروزه در اختیار مهندسان حمل و نقل هوایی می باشد در اختیار داشت، قطعا می توانست این وسیله را تولید کند و به پرواز در آورد. سفر در زمان نیز ممکن است یکی از همان مواردی که از لحاظ تئوری درست است اما در زمانی اشتباه (زمانی که امکان اجرایی شدن آن موجود نیست) مطرح شده است.

ایده حل پارادوکس های زمان

خودسازگاری نیز ایده ای برای حل کردن پارادوکس های سفر در زمان می باشد. این ایده با استفاده از توپ های بیلیارد توضیح داده شده است. پارادوکسی که ممکن است پیش اید این است که ممکن است توپ بیلیارد به خودش در زمان گذشته طوری برخورد کند تا مانع رسیدن آن به ورودی ماشین زمان در گذشته شود. اما خودسازگاری چنین می گوید که شما به هر شکلی که به توپ بیلیارد ضربه بزنید همیشه مسیری وجود خواهد داشت که توپ بیلیارد به گونه ای به خودش در زمان گذشته ضربه ای وارد کند که به نحوی وارد ماشین زمان شود که پس از پدیدار شدن در زمان حال بتواند این ضربه ناگهانی را به وجود آورد و در نتیجه پارادوکس ذکر شده رفع می شود.

با دانستن این موضوعات اگر به کسی بگویید که خورشید در پنج میلیارد سال دیگر از بین خواهد رفت (مراحل تبدیل شدن خورشید به غول سرخ). او حتما در جواب این حرف شما خواهد گفت که تا آن زمان هیچکس زنده نیست. اما چنین تفکری از نظر علمی به هیچ وجه درست نیست در حال حاظر با پیشرفت روز به روز و هر لحظه علم و تکنولوژی به انسان این امکان را می دهد که علاوه بر سفر در زمان، طول عمری بیشتر نیز داشته باشد.

آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟ آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟
بر اساس دستاوردهای نوین دانشمندان تا چند سال آینده شاهد پیشرفت چشم گیری در علم پزشکی خواهیم بود تا جایی که قادر است کاری کند تا عمر انسان بسیار طولانی تر شود. همانطور دستگاهی مانند آنچه در فیلم میان ستاره ای دیدید در طی سال های آینده ساخته خواهد شد، که قادر است شما را در خواب تا هرچند سال که شما بخواهید زنده نگه دارد و وقتی از خواب بیدار شدید به طور مثال ۲۰ سال گذشته، اما از سن شما تنها چند روز و یا هفته سپری شده است.

تلاش دانشمندان این است که تکنولوژی اینگونه پیشرفت کند، همانطور به لطف دانشمندانی نظیر آلبرت اینشتین و … در برداشتن این گام بزرگ بسیار کمک کرده اند. شاید هم اکنون که اینها را می خوانید باور نکنید و شاید برایتان سخت باشد، اما در صورت باور نکردن این موضوع نیز سخت در اشتباه هستید. اگر شما در ده سال گذشته برای کسی از تلفن های هوشمند حال حاظر که وجود دارند صحبت می کردید کمی برایش سخت بود که باور کند در ده سال آینده چنین تلفن های هوشمندی پا به عرصه بگذارد، اما اکنون ما به تکنولوژی تشخیص چهره در تلفن های هوشمند کنونی از همین حالا مشخص است که تکنولوژی در ده سال آینده تا چه اندازه قابل پیشرفت است.

اما شاید مسافرانی در آینده در میان ما وجود دارا باشند و یا در سال های گذشته وجود دارند و یا این که شاید ما در آینده به این تکنولوژی دست پیدا کرده ایم و اکنون در حال زندگی و یا سپری کردن روزهای خود در زمان گذشته هستیم. با این حال هنوز هم هیچکس نمی داند در آینده چه پیش خواهد آمد، همینطور در مسئله سفر در زمان نیز هنوز دانشمندان در تلاش هستند تا راهی برای عملی کردن آن پیدا کنند. اما باید دید در سال های آینده به چه اندازه به عملی کردن آن نزدیک خواهیم شد.

نویسنده: امیرمهدی زمانی/ سایت علمی بیگ بنگ

برگرفته از کتاب: فیزیک و جهان ما – نویسنده: پائول پارسونز

.

منبع : bigbangpage.com