ماشین زمان

ماشین زمان

                                                              

تاریخچه زمان

تقریبا همه آدمها شیفته ماهیت زمان هستند. هر چه برای درک آن سخت تر کوشش می کنیم اسرار آمیزتر و توهم انگیزتر جلوه می کند. آیا زمان را خود ما اختراع کرده ایم یا همواره در پیرامونمان وجود داشته است؟ آیا آینده از پیش رقم خورده است؟آیا هنوز می توان بر گذشته اثر گذاشت؟ آیا ممکن است بتوان مسیر زمان را تندتر یا کندتر کرد؟و آیا زمان آغاز و مبدائئ داشته است؟

شاید فکر کنید که برای این پرسشها پاسخهای مناسبی دارید. با ادامه مطالعه این پست در می یابید که آیا دیدگاه شما با دیدگاههای فیزیک نوین مطابقت دارد یا نه؟

                                               

زمان نیوتنی

نیوتن شرح داد که اشیاء به چه صورت تحت تاثیر نیروها حرکت می کنند. بر اساس تعریف او اندیشه زمان برای

مفهوم یافتن تمامی حرکتها و دگرگونیها ضروری است و لازم است که زمان به عنوان بخشی غیر قابل انفکاک از این توصیف ریاضی عالم واقع در آن ملحوظ شود.زمان نیوتنی مطلق و بی رحم است.همانند رودخانه ای که با سرعتی ثابت در همه جای کیهان جریان دارد. نیوتن زمان را به عنوان محیطی شرح داد که در خارج از فضا و مستقل از تمامی فرآیندهائی که در آن روی میدهند وجود دارد. گفته می شود که در این دیدگاه زمان به گونه ای می گذرد که گوئی یک ساعت کیهانی فرضی وجود داردکه بدون توجه به احساسات ذهنی ما در باره گذر زمان ثانیه ها ساعتها و سالها را رقم می زند. ما هیچ تاثیری بر سرعت جریان زمان نداریم و نمی توانیم آن را تندتر یا کندتر کنیم.

ولی آیا نیوتن درست می گفت؟ آیا چنین زمان کیهانی واقعا وجود دارد؟ فیزیک نوین نشان داده است که چنین نیست و در واقع آلبرت اینشتین نشان داد که وضع بدین گونه نمی باشد.

                                               

زمان اینشتینی

در سال 1905 میلادی اینشتین کشف کرد که زمان و فضا به هم وابسته اند و این واقعیت با عنوان نسبیت خاص شناخته شد. امروز در شرح های عامه پسندی که از نظریه نسبیت ارائه می شود کوشش بر این است که ذهن به این ادراک رهنمون گردد که نظریه اینشتین معادله معروف E=mc2 را در اختیار ما قرار داده است .این نکته واقعیت دارد و آنچه که مارا به عصر اتم وارد کرد خوب یا بد همین فرمول ساده بود ولی نسبیت بسیار عمیق تر از این حرفها ست.

این نظریه پیام آور انقلاب در دانش فیزیک بود و نشان داد که چگونه و به چه دلیل باید تصوراتکهن درباره فضا و زمان را دور انداخت و آنها را با مجموعه ای چنین جدید و نامانوس از تصورات جایگزین کرد – آن هم در شرایطی که هنوز نتوانسته ایم دیدگاه کهن نیوتنی را در باره زمان دگرگون سازیم. از اینجاست که اندیشه زمان به عنوان بعد چهارم نشات می گیرد.

اینشتین نشان داد که هر چیز ( یا هر کس ) که با سرعت نزدیک به نور (حدود شگفت انگیز سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه) سفر کند ، زمان به معنای واقعی کلمه برای آن سرعتی آهسته تر خواهد یافت.  مثلا هر چه یک ساعت با سرعتی نزدیک تر به سرعت سیر نور حرکت کند زمان تیک تیک آن کوتاه تر خواهد شد.

پیش از آن که این اندیشه را به تصور این که « فقط یک فرضیه است » ، کنار بگذارید ، باید خاطر نشان کرد که این روزها کند ساختن سیر زمان در شتاب دهنده های ذرات ، به طور عادی مورد تایید قرار می گیرد. شتاب دهنده های ذرات تاسیسات آزمایشگاهی عظیمی هستند که با برخورداری از مجاری زیر زمینی چندین کیلومتری ، ذرات تحت اتمی را با سرعت هایی در حد سرعت سیر نور شتاب می دهند و از نمونه های معروف آنها می توان به شتاب دهنده CERN در سوئیس اشاره کرد.

                                           

با سر به سوی آینده

این اندیشه کند سازی زمان ، به مفهوم واقعی کلمه وسیله ای را برای سفر در آینده در اختیار ما قرار می دهد که چگونگی آن را در اینجا شرح خواهیم داد : فرض کنید قرار بود در موشکی که می توانست سرعت خود را تا حدود سرعت سیر نور برساند سفر کنید و مثلا به مدت چهار سال در اقصاء نقاط کیهان گشت بزنید. در این صورت هنگام بازگشت به خانه خود ، با شگفتی مواجه می شدید.

اگر تقویم شما در عرشه فضاناو نشان دهد که مثلا در ژانویه سال 2000 رهسپار فضا شده اید و در ژانویه سال 2004 بازگشته اید ، بسته به سرعت دقیق و چگونگی مسیری که در میان ستارگان پیموده اید ممکن است دریابید که تاریخ بر حسب زمان زمینی سال 2040 میلادی است و همه کسانی که روی زمین زندگی کرده اند چهل سال مسن تر شده اند. همچنین ممکن است آنها هم به همین میزان از دیدن این که شما پس از این همه سال دوری ( البته از دیدگاه زمانی آنها ) تا این حد جوان مانده اید ، دچار شگفتی شوند. به این ترتیب داخل فضاناو چهارسال گذشته است در حالی که ساعت های روی زمین چهل سال کار کرده اند. این امر به مفهوم آن است که شما به هر دلیل و مقصودی ، سی و شش سال در زمان ، به سوی آینده جهش کرده اید. در این مثال شمار سالیان سپری شده در عرضه موشک و روی زمین به دلخواه انتخاب شده است. در واقع اگر کشتی فضایی شما بیشتر و بیشتر به سرعت سیر نور نزدیک شود شما متوجه خواهید شد که هزاران یا حتی میلیون ها سال از زمان آغاز سفر شما ،  روی زمین سپری شده است.

این اثر که اتساع زمان نام دارد در آزمون های مختلف تا حد اکثر دقت ، مورد آزمایش و تایید قرار گرفته است. دانشمندان دو ساعت اتمی بسیار دقیق را با هم تنظیم کرده و سپس یکی از آنها را در یک هواپیمای جت و دیگری را روی زمین قرار داده اند. پس از بازگشت هواپیمای جت ، آنان مجددا هر دو ساعت را با دقت نگاه کردند . مشخص شده است که ساعت سفر کرده ، نسبت به همتای خانه نشین خود به میزان کسر کوچکی از ثانیه عقب مانده است . این در حالی است که هواپیمای جت فقط با سرعت چند هزار کیلومتر در ساعت سفر می کند که چندین میلیون بار کنرد تر از سرعت نور است . از این رو تفاوت میان ساعت ها بسیار جزئی و تقریبا ناچیز است. با این حال ، تفاوت مذکور واقعیت دارد و ساعت های اتمی چنان دقیق عمل می کنند که ما درباره ارقام نشان داده شده توسط آنها و نتایج حاصل از این مقایسه هیچ تردیدی نداریم که :

حرکت با سرعت های بالا موجب سفر به آینده می شود. .

                                                

گذشته ها گذشته اند

    سفر به گذشته بسیار دشوار تر می نماید خیلی از مردم از اینکه سفر در زمان به سوی جلو آسانتر از بازگشت به عقب در آن است متعجب می شوند . دست کم ممکن است فکر کنید که اندیشه سفر به آینده مضحک تر بنظر می رسد. شاید گذشته کاملا دور از دسترس باشدولی حداقل گذشته به نحوی موجودیت یافته و واقع شده است. در حالی که آینده هنوز روی نداده است. چگونه می توان شاهد زمانی بود که هنوز روی نداده است؟با این حال سفر در زمان بسوی آینده و به وسیله سرعت زیاد مستلزم این نیست که آینده در جائی به انتظار دیدار ما باشد. مفهوم آن این است که ما از چهار چوب زمانی دیگران خارج می شویم و به چهار چوبی قدم می گذاریم که سیر زمان در آن کندتر است.زمانی که ما در چنین حالتی قرار می گیریم زمان در خارج از چهار چوب زمانی ما با سرعت بیشتری سپری می شودو آینده با سرعتی زیادتر فرا می رسد.وقتی که ما به چهار چوب زمانی اصلی خود باز می گردیم سریعتر از هر کس دیگری به آینده رسیده ایم.

    از سوی دیگر مثالهای ذهن آزار بسیار وجود دارد که نشان می دهد اگر سفر در زمان به گذشته امکان پذیر بوددر آن صورت چه وقایع مضحکی ممکن بود روی دهد. برای مثال اگر ما می توانستیم یک سال در زمان به عقب برویم و خودمان را که در آن زمان جوانتر بوده ایم بکشیم چه اتفاقی می افتاد ؟آیا وقتی خود جوانتر شما نقش بر زمین می شد شما هم مثل حبابی که می ترکد از صحنه گیتی محو می شدید ؟ و اگر شما در سال گذشته کشته شده باشید چه کسی شما را به قتل رسانده است؟ می دانم که این حرفها کمی دور از عقل بنظر می رسند ولی بیانگر یک پارادوکس معروفند.در باره آن بیندیشید .ظاهرا شما نمی توانید خودتان را کشته باشید زیرا برای آنکه خود کشی کنید باید از خود کشی جان سالم بدر برده باشید.

    آنچه که باید در باره سفر به گذشته بیاد داشته باشید این است که شما تا حدی مجاز به مداخله در تاریخیدکه نتیجه کار همان که هست از آب درآید.شما نمی توانید گذشته را دگرگون کنید. اصولا برای بازگشت به گذشته دو راه وجود دارد. یکی معکوس شدن سیر زمان به گونه ای که عقربه های ساعت مچی شما در خلاف جهت عادی گردش کنند که این امر مستلزم دستیابی به سرعتهای بالاتر از سرعت سیر  نور است و برای ما قابل حصول نیست. آنچه در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است این نوع از سفرهای زمانی نیست. راه دیگر سفر به گونه ای است که شما به ظاهر در زمان رو به جلو حرکت می کنید( ساعت مچی شما در جهت عادی کار می کند )ولی حرکتتان در امتداد مسیری از فضا – زمان که تاب برداشته است انجام می شود به گونه ای که این مسیر شما را به گذشته خودتان می برد . مثل قطارهای شهر بازی که روی ریلهای پیچ و تاب دار حرکت می کنند. در فیزیک به اینگونه مسیرهای حلقوی منحنی های بسته زمان مانند می گویند که در سالهای دهه 1990 موضوع پژهشهای نظری پیگیر و فراوانی بوده اند. آنچه که شاید به نظر شما شگفت انگیز باشد این است که تا 50 سال شهرت داشت که معادلات نسبیت عام اینشتین وجود اینگونه حلقه های زمانی را ممکن می دانند. در سال 1949 میلادی کورت گودل ریاضیدان آمریکائی نشان داد که اینگونه سفرهای زمانی به گذشته از دیدگاه نظری امکان پذیر می باشند .ولی فقط همین. اینکه امری تنها از دیدگاه نظری امکان پذیر باشد به مفهوم آن نیست که در عمل هم امکان پذیرمی باشد. و بالاخره اینکه ممکن است نظریات ما هم غلط یا ناقص باشند.

                                              

هیچ چیز تغییر نمی کند          

   نتیجه دیگر نظریه نسبیت اینشتین این است که باید فضا- زمان را به عنوان یک قالب ایستای چهار بعدی که تمام زمانها درون آن حالت جمود وجود دارند در نظر گرفت. برای ما کاملا آسان است که کل فضای سه بعدی را به صورت یک حجم احتمالا محدود به ذهن درآوریم. ولی وجود زمان به عنوان محور چهارم مارا ملزم به تجسم یک حجم چهار بعدی می کند که انجام این کار برای مغز بیچاره ما غیر ممکن است. در این صورت تمامی زمانها اعم از گذشته حال و آینده تنها نقاطی هستند که در امتداد یک محور ایستا قرار گرفته اندو همگی با هم داخل این قالب کیهانی چهار بعدی جای دارند. اینجا و اکنون ما تنها نقطه ای در داخل این قالب است.

  این نکته بسیار عجیب و غریب می نماید زیرا به مفهوم آن است و هر آنچه که روزگاری در آینده قرار است روی دهد در همانجا منتظر است تا ما روزی به آن برسیم! به این ترتیب در حالی که نیوتن ادعا می کرد که زمان در جریان می باشد.

 اینشتین به ما آموخت که تصور جریان داشتن زمان توهمی بیش نیست . زمان اصولا جریانی ندارد بلکه تنها می توان گفت که هست .