ماجرای سفر در زمان از خیال تا واقعیت

سفر در زمان، مفهوم جذاب و چالش‌برانگیزی است که همیشه درباره آن در جهان بحث بوده و بیشتر در داستان‌ها و فیلم‌های علمی- تخیلی در مورد آن شنیده‌ایم. اما آیا واقعا می‌توان در زمان سفر کرد؟ برای پاسخ به این سوال و آشنایی کامل با مفهوم سفر در زمان از خیال تا واقعیت در مجله پلازیو همراه ما باشید.

سفر در زمان به چه معنیست؟ 

سفر در زمان، به ایده حرکت بین لحظه‌های مختلف زمان گفته می‌شود که مشابه حرکت بین مکان‌های مختلف در فضا صورت می‌گیرد و در آن امکان ارسال اشیاء (و در بعضی حالت‌ها فقط اطلاعات) به زمان گذشته و آینده وجود دارد. تا به امروز، برخی از نظریه‌های علمی، سفر در زمان را امکان‌پذیر می‌دانند اما تنها در شرایط سختی که  هنوز با فناوری‌های کنونی دستیابی به آنها غیرممکن است.

ماشین زمان

ماشین زمان “کلاسیک” که در سینما و در داستان‌های علمی تخیلی استفاده می‌شود ظاهری شبیه به یک خودروی معمولی و یا دستگاهی در ابعاد یک اتاق کوچک دارد. به طوری‌که فرد وارد آن می‌شود، پارامترهای سفر را در دستگاه‌های ویژه‌ای تعیین می‌کند، ماشین را روشن می‌کند و  پس از چند ثانیه از صحنه خارج شده و وارد دوره زمانی مورد نظر خود می‌شود. در حالی که در علم فیزیک، آزمایش ایده‌آل سفر در زمان تنها برای بررسی نظریات علمی چون نسبیت خاص، نسبیت عمومی و مکانیک کوانتوم استفاده می‌شود.

سفر در زمان از خیال تا واقعیت

تاریخچه سفر در زمان

ایده سفر در زمان از ابتدای تکامل انسان کم و بیش به ذهن انسان‌ها رسیده بود اما اگر بخواهیم به طور رسمی به زمان پیدایش ایده سفر در زمان بپردازیم، به فاصله زمانی ۴۰۰ الی ۶۰۰ سال پیش از میلاد مسیح می‌رسیم.

نظریه‌های نسبیت اینشتین

نظریه‌های نسبیت اینشتین تا به امروز بزرگترین ابزارهایی هستند که ما برای فرض کردن و متصور شدن شرایط ممکن سفر در زمان در اختیار داریم. یکی از اصول بنیادی در این نظریه‌ها ثابت سرعت نور در خلاء است. این اصل اجازه داده است که سه شرط مرتبط با امکان سفر در زمان را شناسایی کنیم.

1. در سرعت زیر سرعت نور در خلاء، اجسام دارای جرم چه در حالت سکون و چه در حالت شتاب بالای صفر، وجود دارند. این اجسام می‌توانند تنها در فضا و نه در زمان به عقب و جلو حرکت کنند (در جهان ما جهت زمان از پیش تعیین شده است و از گذشته به آینده می رود).
2. در سرعت برابر با سرعت نور، فضا و زمان حذف می‌شوند: فوتون دارای جرم در این سرعت می‌تواند بدون “لَختی” (اینرسی) حرکت کند. در سرعت نور، انقباض زمان، صفر و انبساط فضا نامحدود است. در این شرایط، شناسایی موقعیت جسم در چهار مختصات غیرممکن است: مختصات زمانی متوقف می‌شود. بنابراین ساعت در سرعت نور به طور مرتب تنها یک زمان را نشان می‌دهد.

از نظر مختصات فضایی، در این شرایط جسم همزمان در همه جا هست و در یک حضور ابدی قرار دارد. همچنین، جسم دارای جرم بیش از جرم فوتون نمی‌تواند به سرعت نور برسد و بنابراین هیچ چیز سریع‌تر از نور نیست.

۳- در سرعت فراتر از سرعت نور، جسم فرضی هم در حالت سکون و هم در حالت شتاب تنها می‌تواند دارای یک جرم مجازی باشد. این جسم می‌تواند در فضایی حرکت کند که هنوز وجود ندارد. در حقیقت قادر است در یک “فضای منفی” و در یک “زمان وارونه” حرکت کند و توالی زمانی‌اش از آینده به گذشته برود.

در نتیجه، برپایه نظریه‌های نسبیت انیشتین برای اجسام دارای جرم، سفرهای زمانیِ قابل قیاس با تجربیات انسانی تنها برای اجسامی ممکن است که با سرعت متناسب با سرعت نور در خلاء و یا در میدان‌های گرانشی بالا (میدان گرانشی در نزدیکی یک سیاه چاله یا ستاره نوترونی) حرکت کنند. در این موارد، جریان زمان به شدت تحت تاثیر قرار می‌گیرد و حتی در شرایط خاصی برای مثال در نزدیکی افق حوادث متوقف شود. افق حوادث، منطقه‌ای از فضازمان است که در آنجا تمام مرزهای فضا به شدت تحت تأثیر سیاه‌ چاله قرار می‌گیرد و اگر جسمی وارد این منطقه شود، سرانجام بر روی تکینگی یا مرکز سیاه چاله سقوط می‌کند. افق حوادث بخشی از مناطق خارجی سیاه چاله است. تکینگی به مرکز یک سیاه چاله گفته می‌شود. در این منطقه تمام جرم سیاه چاله متراکم شده و چگالی آن به بی‌نهایت می‌رسد.

ماجرای سفر در زمان

سفر در زمان از طریق سیاه چاله‌ها

سیاه‌چاله‌ها اجرامی فیزیکی هستند که در آنها ماده و میدان گرانشی در حداکثر تراکم و چگالی قرار دارد. در این سیاه‌چاله‌ها امکان ایجاد “پل‌های فضا- زمان” که همچنین با عنوان “پل اینشتین- روزن” شناخته می‌شود وجود دارد.

در اینجا، برای درک بهتر مفهوم “زمان تحت تاثیر گرانش”،  فضا-زمان به عنوان یک ورقه کاملاً الاستیک معرفی میشود که می‌تواند به آسانی خم و راست شود و “خمیدگی فضا- زمان” را بسازد. گرانش از بدشکلی این ورقه یا خمیدگی فضا- زمان پدید می‌آید. درحالی که زمان می‌تواند به عنوان شیب این ورقه که در نزدیکی لبه‌ها منبسط شده و کش آمده است دیده شود.

برپایه نظریه‌های انیشتین، هیچ چیز نمی‌تواند در خلاء فراتر از سرعت نور برود، اما در این نظریه‌ها هیچ محدودیتی درباره شدت میدان گرانشی در بدشکلی فضا- زمان وجود ندارد. بنابراین، ساخت ماشینی برای سفر در زمان باید برپایه فرضیه بدشکلی‌های فضا- زمان و نه نسبیت‌ها باشند. یک نمونه از دستگاه‌های فضا- زمان که قادر است سفرهای در زمان را حتی به سوی عقب امکان‌پذیر کند “پل انیشتین- روزن” است.

مشکلات فرضیه استفاده از سیاه چاله به عنوان یک “ماشین زمان”

سیاه چاله‌ها، تنها اجسام حاضر در طبیعت هستند که می‌توانند امکان سفر در زمان را فراهم کنند. باوجود این، مشکلاتی در استفاده از وسیله طبیعی به عنوان ماشین زمان وجود دارد.

۱- سیاه چاله‌ها در جهان تعداد زیاد و ابعاد بسیار متنوعی دارند. اما اثرات گرانشی این اجرام حتی قبل از رسیدن به افق حوادث نیز بسیار چشم‌گیر است و بنابراین اندازه گیری جرم تکینگی مرکزی که پهنای افق حوادث به آن بستگی دارد چندان آسان نیست. به طوریکه حتی یک خطای جزئی در محاسبات مربوط به تکینگی می‌تواند آزمایشگر فرضی را به داخل سیاه چاله بیندازد و برای همیشه آن را در این منطقه زندانی کند.

۲- در همسایگی منظومه خورشیدی هیچ سیاه چاله‌ای که بتواند به عنوان یک ماشین زمان احتمالی مورد استفاده قرار گیرد وجود ندارد.

۳- فناوری‌های کنونی قادر نیستند سیاه چاله‌های مصنوعی را در آزمایشگاه ایجاد کنند.

ماشین زمان

نظریه استفان هاوکینگ سفر در زمان را امکان‌پذیر می‌داند

استفان هاوکینگ، دانشمند انگلیسی و فیزیکدان دانشگاه کمبریج است که شهرت خود را به خاطر تحقیقاتی به دست آورده که در عرصه گرانش کوانتومی، “افق حوادث” و “تکینگی” فضا- زمان در سیاه چاله‌ها انجام داده است در سال ۲۰۱۰ در یک فیلم مستند با عنوان “جهان استفان هاوکینگ” که از شبکه دیسکاوری پخش شد اظهار داشت که از چند راه می‌توان از مانع زمان عبور کرد. به اعتقاد هاوکینگ، زمانی خواهد رسید که فضاپیماها به اندازه‌ای سریع خواهند شد که زمان را برای کسی که سوار آنها است آهسته خواهند کرد. این فضاپیما قادر است از تئوری اینشتین فراتر رود و در زمان سفر کند، حتی اگر این سفر در زمان تنها به سوی آینده باشد. این فضاپیما برای رسیدن به ۹۸ درصد از سرعت نور به شش سال زمان نیاز دارد. پس از رسیدن به این سرعت، طول یک روز در این فضاپیما برابر با طول یکسال در زمین خواهد شد. به این ترتیب، سرنشینان می‌توانند جلوتر از زمان حرکت کنند. این درحالی است که سفر به گذشته ممکن نیست. چراکه قانونی بنیادی را که بیان می‌دارد “علت بر معلول مقدم است” را نقض می‌کند. در واقع، سفر به گذشته نوعی نابود کردن وجود خود است.

نظریه در مورد سفر در زمان

آیا سفر زمان امکان پذیر است؟

در حالی که سفر در زمان امکان پذیر به نظر نمی‌رسد (حداقل از این نظر که انسان در آن زنده بماند) با فیزیکی که امروزه از آن استفاده می‌کنیم این رشته دائماً در حال تغییر است. پیشرفت در نظریه‌های کوانتومی می‌تواند درک درستی از چگونگی غلبه بر پارادوکس‌های سفر در زمان داشته باشند. یک احتمال، گرچه لزوماً منجر به مسافرت در زمان نمی‌شود، حل این معما است که ذرات خاص چگونه می‌توانند سریع‌تر از سرعت نور با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. در این میان اما علاقه‌مندان به سفر در زمان حداقل می‌توانند از طریق فیلم‌ها، تلویزیون و کتاب‌ها آن را تجربه کنند.

۱۰ فیلم برتر تاریخ سینما درباره‌ی سفر در زمان

1.  اسکله (La Jetée)

2. خانه‌ای روی برکه (The Lake House)

3. هری پاتر و زندانی آزکابان (Harry Potter and the Prisoner of Azkaban)

4.  آستین پاورز: جاسوسی که من را تکان داد ( Austin Powers: The Spy Who Shagged Me)

5. جهت‌یاب: یک ادیسه قرون وسطایی (The Navigator: A Medieval Odyssey)

6. روز موش خرما (Groundhog Day)

7. تنت (Tenet)

8. ترمیناتور ۲ : روز داوری ( Terminator 2: Judgement Day)

9. بازگشت به آینده (Back to the Future)

10. دانی دارکو (Donnie Darko)