سفر در زمان همواره یکی از موضوعات مورد علاقه‌ی بشر بوده است. بهترين مغزهاي متفکر ده‌ها سال است که در تلاش براي به واقعيت پيوستن اين رويا بوده‌اند، بدون اينکه هيچ موفقيتي به دست آورده باشند.
برای همه‌ی ما پیش آمده است که بخواهیم به گذشته برگردیم و چیزی را تغییر دهیم، یا به آینده برویم و از سرنوشت خود و بشر مطلع شویم. هر مرد و زن و بچه اي روي زمين يک مسافر زمان است. چه بخواهيم و چه نخواهيم همه ما با بي‌رحمي به جلو رانده مي‌شویم تا سفر تولد تا مرگ را به پایان برسانیم. بدون اینکه راه برگشتی پیش روی ما باشد و همینطور هیچ راهی برای جلو رفتن! یا شاید هم هست؟!
با اینکه بررسی این موضوع پیچیده و در حوزه‌ی فیزیک پیشرفته است، اما مفهوم ساده‌ای از این رؤیا را در سری مقالات نظریات بزرگ به زبان ساده بررسی خواهیم کرد. با دکتر مجازی همراه باشید!
جذاب‌ترین و جدیدترین مقالات فیزیک را اینجا بخوانید
چه اتفاقی می‌افتاد اگر برگ برگ تاریخ در مقابل چشمانتان ورق می‌خورد؟ یا می‌توانستید شاهد آینده‌ی خود باشید؟ همه‌ی این‌ها مستلزم سفر در زمان است. آیا علم خواهد توانست دیوارهای بین گذشته و آینده را فرو ریزد؟ به نظر می‌رسد که دانش جدید راهی یافته است! اما اصلا زمان چیست؟
همه‌ی ما درک درونی از زمان داریم. زمان از درون ما می‌گذرد، پیرتر می‌شویم و نهایتاً این دنیا را ترک می‌کنیم. اما زمان مفهوم بسیار پیچیده‌ای دارد که واقعا شاید هیچ کس واقعا نتواند ماهیت آن را درک کند! هرچقدر که ابزارهای مورد استفاده برای اندازه‌گیری زمان دقیق‌تر می‌شوند، به همان میزان درمی‌یابیم که زمان به شکلی که تصور می‌کنیم در جریان نمی‌باشد.
زمان جهانی نیست، بلکه کاملاً شخصی است! ساعت چند است؟ خب پاسخ این سوال به موقعیت شما و وضعیت زمین زیر پایتان بستگی دارد. روی زمین هر چقدر که قدرت مغناطیسی کمتر باشد زمان سریع‌تر می‌گذرد. حتی اینکه ساعتتان روی میز باشد یا روی زمین، زمان متفاوت خواهد بود! البته انسان‌ها این تفاوت جزئی را متوجه نمی‌شوند اما اگر ساعتی با دقت ده با صد صفر در جلوی آن داشته باشید قضیه کمی فرق میکند! جاذبه زمان را کُند میکند و کلید سفر در زمان نیز همین است!
نسبیت خاص به ما می‌آموزد که سه بعد فضا و ابعاد انحصاری زمان مانند طنابی به هم بافته شده‌اند. تفکیک این دو از هم غیرممکن است و تنها یک موجودیت انحصاری به نام فضا-زمان وجود دارد. نمی‌توان حرکت در فضا را بدون حرکت در زمان و برعکس تصور کرد. چپ و راست، بالا و پایین، عقب و جلو و آینده و گذشته، همه در مقیاس برابر هستند.
ولی با این حال، زمان کمی متفاوت به نظر می‌رسد. می‌توان با آزادی کامل در فضا جنبش و حرکت داشت، اما به هیچ وجه نمی‌توانیم از آینده اجتناب کنیم! به نظر می‌رسد که زمان مانند فلشی یک طرفه باشد، در حالی که ابعاد فضایی دوسویه هستند. با توجه به وحدت بین زمان و فضا، این سوال مطرح می‌شود که آیا سفر در زمان، از هر نوعی، ممکن است؟ تحت هر شرایطی؟
سفر به آینده؟
شاید عجیب باشد ولی البته! نمی‌توان جلوی حرکت به سوی آینده را گرفت اما می‌توان سرعتی را که از طریق آن در زمان حرکت می‌کنیم، کنترل کرد. یکی دیگراز نتایج نسبیت خاص: همه‌ی ساعت‌ها یکسان نیستند! سرعتی که در فضا حرکت می‌کنید، سرعت حرکت در زمان را تعیین خواهد کرد. به زبان ساده، ساعت‌های متحرک کندتر خواهند بود!
مقاله مرتبط:نظریه‌ی نسبیت خاص؛ هم‌ارزی جرم و انرژی
اگر بتوانید یک موشک به اندازه‌ی کافی بزرگ بسازید که شتاب ثابتی برابر با شتاب گرانشی زمین(۹.۸ m/S۲) داشته باشد، در دو دهه از زمان شخصی خود می‌توانید به مرکز کهکشان راه شیری برسید؛ جایی که ۲۰۰۰۰ سال نوری با ما فاصله دارد! می‌توانید چند ساعت توقف داشته باشید، چرخی در اطراف Sagittarius A (سیاه چاله‌ی مرکز کهکشان) بزنید، سپس سوار موشک خود شوید و به زمین برگردید! زمانی که به زمین بازمی‌گردید، واجد شرایط مزایای بازنشستگی خواهید بود، البته اگر موسسه‌ای که این مزایا را در اختیار شما قرار می‌دهد هنوز هم وجود داشته باشد! زیرا با اینکه طبق ساعت درون فضای پیمایتان تنها چند دهه از عمر شما سپری شده است اما از عمر زمین ۴۰۰۰۰ سال می‌گذرد!
مقاله مرتبط:دومین سیاهچاله‌ی بزرگ راه شیری کشف شد!
زمان می‌تواند مانند یک لوپ بسته باشد؟
زمان نسبي است، اما همیشه و برای همه در همان جهت می‌گذرد. نور با سرعت ۱۸۶ هزار میل در ثانیه حرکت میکند. وقتی به نوری که یک متر از شما فاصله دارد نگاه می‌کنید، در واقع به گذشته چشم دوخته‌اید! زیرا حرکت نور زمان می‌برد. یک میلیونم ثانیه زمان می‌برد تا نور یک فوت جابجا شود، پس دوستی را که در کنار شما نشسته است، یک میلیونم ثانیه نسبت به شما در گذشته قرار دارد. و به همین نسبت هر چقدر که به اعماق فضا می‌نگریم در واقع این گذشته است که در مقابل ماست!
فضا-زمان به هم پیوسته‌اند. همانطور که گذشته و آینده همین حالا کنار شما قرار دارند، آینده هم همان جاست!
اما پاسخ این سوال که آیا می‌توان به صورت معکوس سفر کرد در دامنه‌ی نسبیت عام قرار دارد.
در واقع زمان بعد چهارم ماست! انیشتین نشان داد که فضا-زمان دارای انحنا است. پس باید راهی برای ساختن پلی میان دو قسمت این انحنا وجود داشته باشد، لوپ‌های بسته‌ی زمان یا CTCها.
احتمالات نا محدودند!
نتایج زیادی از وجود فضا-زمان، اجاز‌ه‌ی وجود CTCها یا سفر به گذشته را می‌دهد. به عنوان مثال، کورت گودل کشف کرد که اگر انبساط جهان شتاب یابد (که همین‌گونه نیز هست) و جهان نیز در حال چرخش باشد، وجود CTC ها و سفر به گذشته ممکن خواهد بود.
اما همه‌ی مشاهدات نشان می‌دهد که جهان ما در حال چرخش نیست. بنابراین معادله‌ی Godel در این جهان صدق نمی‌کند و سفر به گذشته همچنان ممنوع است!
صبر کنید! اما اگر سیلندری بی‌نهایت طولانی را بسازیم و آن را حول محور خود با سرعت نزدیک به نور بچرخانیم چه می‌شود؟ این سیلندر ساختار فضا-زمان را اطراف خود خواهد کشید و مسیرهای خاصی در اطراف این سیلندر چرخشی ایجاد خواهند شد که نقطه‌ی آغاز و پایانشان بر هم منطبق خواهد بود، یعنی همان منحنی مورد نیاز ما برای سفر به گذشته! اگرچه ساختن چنین سیلندری به اندازه‌ی ساخت جهانی دیگر سخت است. اینکه چنین چیزی در جهان ما وجود ندارد، خوشجال‌کننده است یا نگران‌کننده؟! کسی چه می‌داند…
اما صبر کنید، انگار چنین چیزی وجود دارد؛ سیاهچاله! این سیاهچالهها می‌توانند فضا-زمان را بیش از هر چیز شناخته‌شده‌ی دیگری انحنا بخشند! اما آیا سیاهچالهها می‌توانند ماشین زمان باشند؟
باید بگوییم خیر؛ سیاهچاله مانند یک خیابان یکطرفه عمل میکند. شاید بتوانید وارد سیاهچاله شوید اما هرگز قادر به خروج از آن نخواهید بود و در اثر گرانش سیاهچاله له می‌شوید. در مرکز سیاهچاله اتفاقاتی می‌افتد که هنوز قادر به درک آن نیستیم و هیچ دلیلی وجود ندارد که فکر کنید سیاهچاله شما را به گذشته می‌برد. پس سیاهچاله به کار نمی‌آید.
اما شاید کرمچاله‌ها بتوانند این کار را انجام دهند. کرمچاله‌ها معبرهای جادویی هستند که دو مکان دور از هم راه به هم مرتبط می‌سازند و به ما فرصت سفر در فضا و زمان را می‌دهند. با اینکه هیچ راهی برای اثبات وجود کرمچاله‌ها نداریم، اما پشتوانه‌ی علمی زیادی در پس آن‌ها نهفته است.
اگرجهان را مانند سیبی تصور کنید، کرمچاله حکم همان کِرمی را خواهد داشت که از یک سمت وارد و از سمت دیگر خارج می‌شود. اگر کرمچاله وجود داشته باشد ابعادی کوچکتر از یک اتم خواهد داشت! برای عبور از این فضا باید آن را بزرگ کنیم و دهانه‌ی آن را باز نگه داریم. باز نگه داشتن دهانه‌ی کرمچاله به مقدار عظیمی “انرژی منفی” نیاز دارد.
انرژی منفی، ضدجاذبه است و با بستر فضا-زمان مقابله کرده و مانع انهدام کرمچاله توسط جاذبه می‌شود. اما مشکلی وجود دارد: انرژی منفی به مقدار بسیار بسیار کم در آزمایشگاه‌‌ها تولید می‌شود بنابراین نمی‌توان گفت که این انرژی وجود ندارد اما این انرژی به هیچ وجه نمی‌تواند برای بازنگه داشتن دهانه‌ی کرمچاله کافی باشد. شاید تمدن پیشرفته‌ای وجود داشته باشد که بتواند این انرژی عظیم را در یک جا جمع کند. شاید، ولی به هر حال ما نمی‌دانیم! پس سفر به گذشته منتفی است؟
مقاله مرتبط:باز‌سازی گذشته: چگونه با یادآوری خاطرات، آن‌ها را تغییر می‌دهیم
سفر به گذشته؟
همیشه داستان همین است. برای هر سناریو به نسبیت عام متوسل می‌شویم تا وجود CTC و سفر به گذشته را اثبات کنیم، اما طبیعت راهی برای غلبه بر برنامه‌های ما و رد کردن این سناریوها پیدا میکند.
چه اتفاقی می‌افتد؟ در اصل نسبیت عام اجازه سفر به گذشته را می‌دهد، اما به نظر می‌رسد که هر بار مردود می‌شود! نکته‌ی جالب اینجاست که باید قانون اساسی برای ممنوع بودن سفر به گذشته وجود داشته باشد. اما هیچ چیزی وجود ندارد! ما نمی‌توانیم به هیچ گونه تعامل ذره‌ای در سطح زیراتمی اشاره کنیم که به وضوح از تشکیل CTC ها جلوگیری کند. اگر بخواهید به گذشته سفر کنید، باید به آینده‌ی بسیار دور بروید. شاید آن‌ها تکنولوژی لازم برای بازیافت زمان را داشته باشند!
پیشرفت اجتناب‌ناپذیر زمان از گذشته به آینده شاید یکی دیگر از قوانین تسلط ناپذیر طبیعت باشد؛ یعنی آنتروپی. آنتروپی یکی از قوانین ترمودینامیک است که بیان میکند که سیستم‌های بسته به سوی بی‌نظمی پیش می‌روند. آیا زمان با آنتروپی مرتبط است؟ شاید، اما در بحث این مقاله نمی‌گنجد.
دیدیم که سفر به آینده‌های دور “ممکن” است اما سفری یکطرفه خواهد بود. سفر به گذشته هم شاید به لحاظ تئوریک امکان‌پذیر باشد اما نیازمند انرژی عظیم و تکنولوژی خواهد بود که شاید هرگز قادر به دستیابی به آن نباشیم.
شاید در طول حیات شما هیچ پیشرفتی در این زمینه حاصل نشود یا چنین چیزی هرگز ممکن نشود اما هنوز هم زمان حال در اختیار شماست!
منابع:
space.com
مستند Through the wormhole
