زمان

نوشتة آلبرت اینشتاین و لئوپولداینفیلد
قسمت پنجم از «حرکت»
با ساعت شنی، واحد زمان عبارت است از فاصلة زمانی بین فروریختن شن از مخزن بالایی به مخزن پایینی. با وارونه کردن دستگاه، همین فراگراد فیزیکی می‌تواند تکرار شود. در دو نقطة دور از هم دو ساعت کامل داریم که دقیقاً زمان واحدی را نشان می‌دهند. این سخن باید بدون توجه به دقت به کار رفته در تحقیق صحت آن درست باشد. امّا این سخن واقعاً به چه معنی است؟ چگونه می‌توانیم اطمینان یابیم که ساعت‌های دور از هم همواره زمان دقیقاً واحدی را نشان می‌دهند؟ یکی از روش‌های ممکن استفاده از تلویزیون است. باید دانست که تلویزیون تنها به عنوان یک مثال به کار می‌رود در استدلال ما نقشی اساسی ندارد. من می‌توانستم نزدیک یکی از ساعت‌ها بایستم و به تصویر تلویزیونی ساعت دیگر نگاه کنم. در آن صورت می‌توانستم قضاوت کنم آیا آن‌ها به طور هم زمان، زمان واحدی را نشان می‌دهند یا نه. امّا این استدلال خوب نیست. تصویر تلویزیونی توسط امواج الکترومغناطیسی منتقل می‌شود و بنابراین با سرعت نور حرکت می‌کند. من در تلویزیون تصویری را می‌بینم که اندک زمانی پیش‌تر ارسال شده است در حال که بر روی ساعت واقعی آن چیزی را می‌بینم که هم اکنون دارد رخ می‌دهد. به آسانی می‌توان از این اشکال دوری جست. من باید تصاویر تلویزیونی دو ساعت را درنقطه‌ای که فاصله‌اش با هر یک از آن‌ها یکی است دریافت کنم و آن‌ها را ازنقطة میانی بنگرم. در این صورت هرگاه علامت‌های نوری به طور هم زمان ارسال شود، همة آن‌ها در لحظة واحدی به من خواهد رسید. اگر دو ساعت سالم و دقیق که از نقطة میانی فاصلة بین خود مشاهده می‌شوند زمان واحدی را نشان دهند، در این صورت برای مشخص کردن زمان رخدادها در دو نقطة دور از هم کاملاً مناسبند.
در مکانیک تنها از یک ساعت سود می‌جستیم. امّا این زیاد مناسب نبود زیرا ناگزیر بودیم همة اندازه‌گیری‌ها را در مجاورت این تک ساعت انجام دهیم. هنگامی که از دور، مثلاً از طریق تلویزیون، به ساعتی نگاه می‌کنیم همواره باید به یاد داشته باشیم که آن چه هم اکنون می‌بینیم در واقع مدتی پیش‌تر رخ داده است، درست همان گونه که نور خورشید را هشت دقیقه پس از تابش شدن آن دریافت می‌کنیم. ما باید در همة زمان خوانی‌های خود تصحیحاتی را، بنابر فاصله‌مان از ساعت مورد نظر، به عمل آوریم.
بنابراین، دارا بودن تنها یک ساعت مناسب نیست. امّا اینک، چون می‌دانیم چگونه قضاوت کنیم که آیا دو یا چند ساعت زمان واحدی را به طور هم زمان نشان می‌دهند و مانند هم کار می‌کنند یا نه، به خوبی می‌توانیم هر چند ساعتی را که می‌خواهیم در یک د.م. مفروض تصور کنیم. هر یک از آن‌ها به ما کمک خواهند کرد تا زمان رخدادهایی را که در نقطه‌ای بلافاصله مجاور آن‌ها به وقوع می‌پیوندند تعیین کنیم. همة ساعت‌ها نسبت به د.م. ساکنند. آن‌ها ساعت‌های «خوب» و هم زمان شده‌ای هستند بدین معنی که به طور هم زمان واحدی را نشان می‌دهند.
دربارة ترتیبات ساعت‌های ما، هیچ چیز خاصی که قابل توجه و عجیب باشد وجود ندارد. اینک داریم به جای استفاده از تنها یک ساعت از تعداد زیادی ساعت هم زمان شده استفاده می‌کنیم و بنابراین به آسانی می‌توانیم قضاوت کنیم آیا دو رخداد دور از هم در یک د.م. مفروض هم زمان هستند یا نه. هرگاه ساعت‌های هم زمان شدة مجاور آن رخدادها زمان واحدی را در لحظة وقوع رخدادها نشان دهند، آن رخدادها هم زمانند.این سخن که یکی از چند رخداد دور از هم پیش از دیگر رخدادها به وقوع می‌پیوندد اینک معنای مشخص دارد. این امر را به کم ساعت‌های هم زمان شدة ساکن در دستگاه مختصاتمان می‌توان مورد قضاوت قرار داد. این مطلب با فیزیک کلاسیک سازگار است و تا کنون تناقضی با تیدیل کلاسیک مشاهده نشده است. برای تعریف رخدادهای هم زمان، ساعت‌ها به کمک علائم هم زمان می‌شوند. در اینجا لازم است که این علائم با سرعت نور، یعنی سرعتی که چنین نقش بنیادی در نظریة نسبیت دارد، حرکت کنند.
از آن جا که می‌خواهیم به مسئلة مهم دو دستگاه مختصات با حرکت یکنواخت نسبت به یک دیگر یپردازیم، باید دو میله را در نظر گیریم که هر یک از آن‌ها به چند ساعت مجهز است. اینک ناظر ساکن در هر یک از دو دستگاه مختصاتی که نسبت به هم حرکت می‌کنند، دارای میله و مجموعه ساعت‌های خاص خویش است که به طور صلب به میله متصل‌اند.