معمای حل نشدنی زمان، سفر به آینده یا گذشته، امکان پذیر است؟

به گزارش مجله گیلاسفا، علم در دهه 1980 امکان سفر در زمان را جدی گرفت. مثلا در سال 1990، ایگور نوویکوف، فیزیکدان روسی و کیپ تورن، فیزیکدان آمریکایی، در یک مقاله تحقیقاتی درباره منحنی های زمان مانند بسته با یکدیگر همکاری کردند. کاستا می گوید: آنها در این کار نه تنها به مطالعه چگونگی ساخت یک ماشین زمان پرداختند، بلکه چگونگی کار آن را نیز آنالیز کردند.

معمای حل نشدنی زمان، سفر به آینده یا گذشته، امکان پذیر است؟

گر قوانین فیزیک اجازه سفر در زمان را به ما می دهند، پس چرا تا به امروز این اتفاق نیفتاده است؟

به گزارش خبرآنلاین، در فیلم ها می بینیم که معمولاً مسافران زمان وارد یک ماشین شده و ناگهان ناپدید می شوند. سپس فوراً در جایی میان گاوچران ها، شوالیه ها و یا دایناسورها ظاهر می شوند. چیزی که این فیلم ها نشان می دهند اساساً انتقال از راه دور در زمان است.

دانشمندان فکر نمی نمایند که احتمال انجام این کار در دنیای واقعی وجود داشته باشد، اما هیچ گاه آن را دست کم نمی گیرند و کار کردن بر روی این موضوع را متوقف نمی نمایند. در واقع، از نظر قوانین فیزیک ، شاید سفر در زمان امکان پذیر باشد، اما سخت ترین قسمت این موضوع، جزئیات آن است.

سفر در زمان و رفتن به آینده نزدیک آسان است: در حال حاضر شما با سرعت یک ثانیه در ثانیه مشغول انجام آن هستید، و فیزیکدانان می گویند که این سرعت می تواند تغییر کند. طبق نظریه نسبیت خاص انیشتین، جریان زمان به سرعت حرکت شما بستگی دارد. هر چه سریعتر حرکت کنید، ثانیه ها کندتر می گذرند. و طبق نظریه عام نسبیت اینشتین، گرانش بر ساعت ها نیز تأثیر می گذارد: هر چه گرانش بیشتر باشد، زمان کندتر می شود.

دیو گلدبرگ، کیهان شناس دانشگاه درکسل می گوید:نزدیک بودن به اجسامی که جرم زیادی دارند(نزدیک سطح ستاره های نوترونی یا حتی در سطح زمین، با اینکه تاثیر آن بسیار کم است) باعث می شود تا زمان کندتر سپری شود.

به گفته گلدبرگ اگر شخصی در نزدیکی لبه یک سیاهچاله که نیروی گرانش در آن بسیار زیاد است قرار گیرد، ممکن است زمانی که برای او سپری می شود تنها چند ساعت باشد، در حالی که برای افراد روی زمین، 1000 سال گذشته باشد. اگر شخصی که در نزدیکی این سیاهچاله است به زمین بازشود، عملا به آینده سفر نموده است. این یک اثر واقعی و غیرقابل بحث است.

با این حال، عقب رفتن در زمان سخت تر می شود (سخت تر از تکه تکه شدن در داخل یک سیاهچاله). دانشمندان دهه ها است که از پارادوکس های سفر در زمان در نسبیت عام مطلع بوده اند. فابیو کاستا، فیزیکدان موسسه نوردیک در فیزیک نظری، خاطرنشان می نماید که راهکار سفر در زمان برای اولین بار با سناریویی که در دهه 1920 نوشته شده بود، آغاز شد.

راهکار آنها شامل یک استوانه بزرگ و بلند بود که به سرعت می چرخید، درست مانند کاهی در کف دستان شما و فضا-زمان(spacetime) نیز همراه با آن می چرخید. ایده اصلی این کار که چنین دستگاهی می تواند به عنوان یک ماشین زمان عمل نموده و به شخص اجازه بدهد تا به گذشته سفر کند، به دهه 1970، یعنی چند دهه پس از اینکه دانشمندان پدیده ای به نام منحنی های زمان گونه بسته را کشف کردند، باز می شود.

کاستا می گوید: یک منحنی زمان گونه بسته، مسیر یک ناظر فرضی را توصیف می نماید که با وجودی که همواره از نظر خودش در زمان به جلو سفر می نماید، در نقطه ای خود را در همان مکان و زمانی می بیند که از آنجا آغاز نموده و یک حلقه ایجاد می نماید. این در منطقه ای از فضا-زمان که به وسیله گرانش منحرف شده و به درون خود، حلقه می شود امکان پذیر است.

او می افزاید: اینشتین [درباره منحنی های زمان گونه بسته] مطالعه کرد و از این ایده استقبال نکرد. با این وجود این پدیده باعث شکل گیری تحقیقات بعدی شد.

علم در دهه 1980 امکان سفر در زمان را جدی گرفت. مثلا در سال 1990، ایگور نوویکوف، فیزیکدان روسی و کیپ تورن، فیزیکدان آمریکایی، در یک مقاله تحقیقاتی درباره منحنی های زمان مانند بسته با یکدیگر همکاری کردند. کاستا می گوید: آنها در این کار نه تنها به مطالعه چگونگی ساخت یک ماشین زمان پرداختند، بلکه چگونگی کار آن را نیز آنالیز کردند.

کار بسیار مهم دیگری که آنها انجام دادند، آنالیز مسائل سفر در زمان بود. مثلا اینکه اگر یک توپ بیلیارد را داخل ماشین زمان بیاندازید، و این توپ به گذشته سفر کند و با گذشته خود روبرو شود و خود فعلی اش هرگز نتواند وارد ماشین زمان شود، چه اتفاقی می افتد؟ کاستا می گوید: به نظر می رسد که این یک پارادوکس است.

او می گوید از دهه 1990 علاقه زیادی به این موضوع ایجاد شده، اما پیشرفت بزرگی حاصل نشده است. اما در حال حاضر روی این موضوع زیاد کار نمی شود، زیرا تمام مدل های پیشنهادی ماشین زمان دارای مسائلی هستند. گاوراو خانا از دانشگاه رود آیلند می گوید: این کار جذابیت هایی دارد و پتانسیل احتمالی برای این کار وجود دارد، اما وقتی یکنفر آغاز به کشف جزئیات کار می نماید، با موانع زیادی روبرو می شود.

برای مثال، بیشتر مدل های سفر در زمان به جرم منفی و در نتیجه انرژی منفی احتیاج دارند، زیرا همانطور که آلبرت انیشتین هنگام کشف فرمول E = mc2 نشان داد، جرم و انرژی یکی هستند. حداقل در تئوری، همانطور که یک بار الکتریکی می تواند مثبت یا منفی باشد، جرم نیز می تواند همین خصوصیت را داشته باشد؛(اگرچه تا به امروز هیچکس نمونه ای از جرم منفی را پیدا ننموده است!). چرا سفر در زمان به چنین موضوع عجیب و غریبی بستگی دارد؟ در بسیاری از موارد، برای باز نگه داشتن یک کرم چاله(تونلی در فضا-زمان) که به وسیله نسبیت عام پیش بینی می شود، ضروری است که یک نقطه از کیهان به نقطه دیگر وصل شود.

بدون جرم منفی، گرانش باعث فروپاشی این تونل خواهد شد. گلدبرگ می گوید: می توانید آن را به عنوان خنثی نماینده جرم یا انرژی مثبتی که می خواهد از کرم چاله عبور کند، در نظر بگیرید.

خانا و گلدبرگ هر دو بر این موضوع اتفاق نظر دارند که بعید است ماده ای با جرم منفی وجود داشته باشد؛ با این حال خانا خاطرنشان می نماید که بعضی از پدیده های کوانتومی، وجود انرژی منفی در مقیاس های بسیار کوچک را نوید می دهند. او می گوید، اما این اندازه حتی نزدیک به اندازه انرژی که ما برای یک ماشین زمان واقعی احتیاج داریم، نیست.

به خاطر همین چالش ها بود که خانا ابتدا کارولین مالاری و سپس دانشجوی فارغ التحصیلش در دانشگاه داتموث ماساچوست را از انجام پروژه سفر در زمان منصرف کرد. بهرحال مالاری و خانا کار را ادامه دادند و ماشین زمان نظری را ارائه کردند که احتیاج به جرم منفی نداشت. به زبان ساده، ایده مالاری این بود که اگر دو اتومبیل موازی که هر کدام از مواد معمولی ساخته شده اند داشته باشید و یکی را پارک نموده و دیگر را با شتاب بسیار بالا به حرکت دربیاورید، یک منحنی بسته زمانی بین آنها شکل می گیرد.

ساده به نظر می رسد. اما با وجود اینکه مدل طراحی شده به وسیله مالاری احتیاج به ماده منفی را از بین می برد، اما مانع دیگری ایجاد می شود: در داخل ماشین ها به چگالی بی نهایتی احتیاج است تا فضا-زمان را طوری تحت تاثیر قرار دهد که برای سفر در زمان مفید باشد. این حجم از چگالی نامحدود را می توان در داخل سیاهچاله ها یافت، جایی که گرانش آنقدر قدرتمند است که ماده را به یک فضای کوچک شگفت انگیز به نام تکینگی می برد. در این مدل، هر یک از خودروها باید دارای چنین تکینگی باشند. مالاری می گوید:یکی از دلایلی که تحقیقات زیادی در خصوص این مسائل انجام نشده است، همین محدودیت هاست.

سایر محققان مدل هایی از سفر در زمان را ساخته اند که شامل یک کرم چاله یا یک تونل در فضا-زمان، از یک نقطه در کیهان به نقطه دیگر است. گلدبرگ می گوید:این یک نوع میانبر در دنیا هستی است. تصور کنید که یک سر کرم چاله را با سرعت نور شتاب دهید و سپس آن را به جایی که از آن آمده است بازگردانید. او می گوید: دیگر دو سر این کرم چاله با هم هماهنگ نیستند، یکی در گذشته است و یکی در آینده. اگر بین آنها قدم بزنید، یعنی در حال سفر در زمان هستید.

شما می توانید مشابه این کار را با حرکت دادن یک سر کرم چاله در نزدیکی یک میدان گرانشی بزرگ (مانند سیاهچاله)انجام دهید، در حالی که انتهای دیگر را نزدیک یک نیروی گرانشی کوچکتر نگه داشته اید. به این ترتیب، زمان در سمت گرانش بزرگ کند می شود، و اساساً به یک ذره یا تکه ای دیگر از جرم اجازه می دهد تا نسبت به طرف دیگر کرم چاله، در گذشته بماند.

با این حال، ساخت کرم چاله به جرم و انرژی منفی احتیاج دارد. کرم چاله ای که از جرم معمولی ایجاد می شود به دلیل گرانش فرو می ریزد. گلدبرگ می گوید: بیشتر این طرح ها معمولاً قسمتهایی شبیه به هم دارند. آنها از نظر تئوری امکان پذیر هستند، اما در حال حاضر هیچ راه عملی برای ساختن آنها وجود ندارد، مثل این است که بخواهیم یک پیتزای خوشمزه اما بدون کالری بپزیم! و این امکان پذیر نیست.

شاید مشکل این نیست که ما نمی دانیم چطور ماشین هایی برای سفر در زمان بسازیم. بلکه اساسا انجام این کار جز در مقیاس میکروسکوپی امکان پذیر نباشد؛ این نظریه فیزیک دان معاصر استیون هاوکینگ بود. او نظریه احتمال حفاظت گاه شماری(the chronology protection conjecture) را عنوان نمود: دنیا اجازه سفر در زمان را به ما نمی دهد، زیرا اجازه تغییر در گذشته را نمی دهد. او در مقاله ای که در Physical Review D در سال 1992 منتشر شد نوشت:به نظر می رسد که یک آژانس حفاظت از زمان شناسی وجود دارد که از ظهور منحنی های زمان گونه بسته، جلوگیری می نماید و دنیا را برای مورخان امن می سازد

بخشی از استدلال او شامل پارادوکس هایی است که سفر در زمان ایجاد خواهد نمود. مثلا شرایط توپ بیلیارد که در بالا ذکر شد و یا پارادوکس معروف پدربزرگ: اگر شما به گذشته برگردید و پدربزرگتان را قبل از بچه دار شدن بکشید، پس شما نمی توانستید متولد شوید، و نمی توانستید در زمان سفر کنید و نمی توانستید پدربزرگ خود را بکشید. اما با این وجود شما آنجا هستید.

با این حال، این پیچیدگی ها همان چیزی است که توجه آگوستین رایو، فیلسوف موسسه فناوری ماساچوست، را به خود جلب نموده است، زیرا پارادوکس ها فقط علیت و زمان شناسی را زیر سوال نمی برند. بلکه در خصوص مبحث اختیار نیز تردیدهایی ایجاد می نماید. اگر فیزیک می گوید می توانید به گذشته برگردید، پس چرا نمی توانید پدربزرگ خود را بکشید؟ چه چیزی شما را متوقف می نماید؟ مگر شما آزاد نیستید؟

رایو تردید دارد که سفر در زمان با اراده آزاد(اختیار) سازگار است. او می گوید: گذشته ها، گذشته است. بنابراین، اگر در واقع، پدربزرگ من آنقدر زنده مانده که بچه دار شود، سفر در زمان و رفتن به گذشته تغییری در آن ایجاد نخواهد نمود. چرا اگر کوشش کنم شکست خواهم خورد؟ دلیل آن را نمی دانم زیرا اطلاعات کافی در خصوص گذشته ندارم. چیزی که من می دانم این است که به نوعی شکست خواهم خورد.

به عبارت دیگر، اگر شما به قصد کشتن پدربزرگتان به گذشته رفتید، ممکن است در مسیر، پایتان روی پوست موز برود و سر بخورید، یا اتوبوس را از دست بدهید. کاستا می گوید: اینطور نیست که نیروی خاصی پیدا شود که شما را مجبور کند تا این کار را انجام ندهید. بلکه به دلایل کاملاً پیش پا افتاده در انجام آن شکست خواهید خورد.

کاستا به همراه ژرمن توبار، دانشجوی دوره لیسانس خود در دانشگاه کوئینزلند استرالیا، در سال 2020 بر روی ریاضیاتی کار کردند که زیربنای ایده مشابهی بود: سفر در زمان بدون پارادوکس ها و با آزادی انتخاب امکان پذیر خواهد بود.

گلدبرگ به نوعی با آنها موافق است. او می گوید: من قطعاً در دسته ای قرار می گیرم که فکر می کنم اگر سفر در زمان وجود داشته باشد، به گونه ای ساخته می شود که یک دیدگاه خودسازگار از تاریخ ایجاد کند. زیرا به نظر می رسد که بقیه قوانین فیزیکی ما اینگونه ساخته شده اند.

هیچ کس نمی داند آینده سفر در زمان به گذشته چه خواهد بود. و تا به امروز هیچ مسافر زمانی نیامده تا در این مورد به ما چیزی بگوید.

منبع: scientificamerican

منبع: عصر ایران
انتشار: 19 اردیبهشت 1402 بروزرسانی: 19 اردیبهشت 1402 گردآورنده: gilasfa.ir شناسه مطلب: 1419

به "معمای حل نشدنی زمان، سفر به آینده یا گذشته، امکان پذیر است؟" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "معمای حل نشدنی زمان، سفر به آینده یا گذشته، امکان پذیر است؟"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید