فیزیک سفر در زمان: نظریه ها تناقصات و احتمالات

[Niyosha22]

سفر در زمان: نظریه‌ها، تناقضات و احتمالات

سفر در زمان موضوع جذابی برای بشر است و دانشمندان زیادی برای تحقق این رویا تلاش کرده‌ و روش‌هایی نیز پیشنهاد کرده‌اند که در این مطلب به شرح آنها می‌پردازیم.
سفر در زمان (حرکت بین نقاط مختلفی از زمان) ده‌ها سال است که موضوع پرطرفداری برای داستان‌های علمی-تخیلی است. از سریال دکتر هو (Doctor Who) گرفته تا فیلم‌های پیشتازان فضا (Star Trek) و بازگشت به آینده (Back to the Future) دیده شده که انسان‌ها سوار وسیله نقلیه خود شده و به گذشته یا آینده می‌روند تا ماجراجویی‌های جدیدی را تجربه کنند. هر کدام از این داستان‌های تخیلی نظریه‌های سفر در زمان...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Niyosha22]

درک زمان
زمان چیست؟ در حالی که اکثر مردم زمان را یک مفهوم ثابت می‌پندارند، آلبرت انیشتین نشان داد که زمان یک توهم است؛ نسبی بوده و بسته به سرعت شما در فضا می‌تواند برای ناظران مختلف متفاوت باشد. برای انیشتین زمان بعد چهارم است. فضا یک عرصه سه بعدی توصیف شده که شامل طول، عرض و ارتفاع است. اما زمان مختصات دیگری را ارائه می دهد و آن جهت است، گرچه به طور مرسوم فقط به جلو حرکت می‌کند.

نظریه نسبیت خاص انیشتین می‌گوید که زمان بسته به سرعت حرکت شما نسبت به یک جسم دیگر، کند یا سریع می‌شود. با نزدیک شدن به سرعت نور عمر فردی که درون فضاپیما است بسیار کندتر از فردی که در خانه است، می‌گذرد. علاوه بر آن طبق نظریه نسبیت عام اینشتین گرانش می‌تواند زمان را خم کند.

پارچه‌ای چهار...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Niyosha22]

از طریق کرمچاله
نسبیت عام همچنین سناریوهایی را فراهم می‌کند که می‌تواند به مسافران زمان اجازه دهد تا به موقع برگردند. با این حال ممکن است سفر از طریق این معادلات به لحاظ جسمی دشوار باشد.

برای حرکت سریع‌تر از سرعت نور(۲۹۹۷۹۲ کیلومتر در ثانیه در محیط خلاء) احتمالاً یک روش وجود داشته باشد. براساس معادلات انیشتین یک جسمی که با سرعت نور حرکت می‌کند جرم بی‌نهایت و طول صفر دارد. به نظر می‌رسد که این امر از نظر فیزیکی غیرممکن است، گرچه برخی دانشمندان معادلات وی را گسترش داده و گفته‌اند که ممکن است این کار انجام شدنی باشد.

ناسا اظهار داشت که احتمالاً با ایجاد کرمچاله (Wormholes) بین نقاط مختلفی از فضا-زمان این امر امکان‌پذیر شود. در حالی که معادلات انیشتین امکان ساخت...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Niyosha22]

سیلندر بی‌نهایت
ستاره شناس فرانک تیپلر (Frank Tipler) مکانیسم سیلندر بی‌نهایت (سیلندر تیپلر) را پیشنهاد کرد که در آن ماده به میزان ۱۰ برابر جرم خورشید را درون استوانه‌ای بسیار طولانی اما بسیار متراکم قرار دهند. به گفته انستیتوی اندرسون پس از چرخاندن این استوانه به صورت چند میلیارد دور در دقیقه یک مارپیچ بسیار دقیق در اطراف سیلندر بی‌نهایت (Infinite cylinder) ایجاد می‌شود و فضاپیمایی که در نزدیکی آن است می‌تواند خود را در یک منحنی بسته و شبیه زمان قرار دهد. البته این روش محدودیت‌هایی نیز دارد که از آنها می‌توان به طول سیلندر اشاره کرد، طبق این مکانیسم برای اینکه سیلندر تیپلر کار کند طول آن باید بی‌نهایت باشد.

 

[Niyosha22]

سیاه‌چاله‌ها
روش دیگر این است که فضاپیما را به سرعت در اطراف سیاهچاله حرکت دهید، یا با یک سازه عظیم و چرخان شرایط مشابه اطراف سیاهچاله را به صورت مصنوعی ایجاد کنید. استیون هاوکینگ در سال ۲۰۱۰ گفت: افرادی که درون سیاه‌چاله در حال چرخش هستند فقط نصف زمان افرادی که در زمین هستند را تجربه خواهند کرد.

تصور کنید آنها ۵ سال به دور سیاهچاله بچرخند اما این مدت در زمین ۱۰ سال طول خواهد کشید. افراد داخل فضاپیما وقتی به خانه برسند، سن مردم روی کره زمین پنج سال بیشتر از آنها خواهد بود. به عقیده هاوکینگ خدمه باید خیلی کار کنند تا رسیدن به سرعت نور را برای این کار عملی کنند. اما فیزیکدان آموس آیرون (Amos Iron) درباره محدودیت‌های این روش می‌گوید: احتمال دارد قبل از آنکه بتوان...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Niyosha22]

رشته‌های کیهانی
نظریه دیگر برای سفر در زمان چیزی به نام رشته‌های کیهانی (Cosmic strings) است، مجراهای باریکی از انرژی که در سرتاسر جهان در حال گسترش، امتداد دارند. پیش بینی می‌شود که این مجراهای نازک از کیهان اولیه باقی مانده‌ و حاوی مقادیر عظیمی از جرم هستند، بنابراین می‌توانند فضا-زمان را در اطراف خود پیچ و تاب دهند.

دانشمندان می‌گویند رشته‌های کیهانی یا نامحدود هستند و یا در حلقه‌های بی‌پایان قرار دارند. از دیدگاه نظری نزدیک شدن دو رشته موازی به یکدیگر باعث می‌شود فضا-زمان با شدت زیاد و در یک پیکربندی خاص خم شوند که در نتیجه امکان سفر در زمان فراهم شود.

 

[Niyosha22]

ماشین زمان
باور عمومی این است که برای سفر به جلو یا عقب در زمان به وسیله‌ای (ماشین زمان) نیاز است تا شما را به آنجا ببرد. تحقیقات برای ساخت ماشین زمان اغلب شامل خم کردن فضا-زمان است که در آن خطوط زمانی برگشته و یک حلقه شکل می‌دهند، که از لحاظ فنی با عنوان یک منحنی شبه زمان بسته (closed time-like curve) شناخته می‌شوند.

برای تحقق این امر اغلب تصور می‌شود که ماشین های زمان به شکل عجیب و غریبی از ماده که اصطلاحاٌ چگالی انرژی منفی (negative energy density) نام دارد، نیاز دارند. این ماده برخلاف ماده عادی دارای خصوصیات عجیب و غریبی است برای مثال هنگام فشار دادن در جهت مخالف حرکت می‌کند. چنین ماده‌ای از نظر تئوری می‌تواند وجود داشته باشد، اما در صورت وجود ممکن است فقط در...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Niyosha22]

پارادوکس پدربزرگ
علاوه بر مشکلات فیزیکی، سفر در زمان ممکن است با وضعیت‌های منحصر به فردی نیز همراه باشد. یک مثال کلاسیک از این وضعیت‌ها پارادوکس پدربزرگ است به این ترتیب که در آن یک مسافر زمان به عقب برمی‌گردد و والدین یا پدربزرگش را می‌کشد و یا در روابط آنها دخالت می‌کند. در این صورت در آینده هرگز به دنیا نمی‌آید و یا در صورت متولد شدن زندگی وی برای همیشه تغییر می‌کند.

اگر چنین اتفاقی بیافتد، از نظر برخی فیزیکدان‌ها آن فرد در یک متولد جهان موازی خواهد شد، اما در جهان دیگری متولد می‌شود! برخی دیگر می‌گویند فوتونهایی که نور را تشکیل می‌دهند در زمان بندی خود، ثبات خودشان را ترجیح می‌دهند در این حالت آنها در برنامه خودکشی آن فرد دخالت خواهند کرد.

بعضی از دانشمندان با...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Niyosha22]

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.