مسافرت در دل زمان

آيا تا به حال شده قصد انجام كاري را داشته اما هرگز فرصت انجامش را نيافته باشيد؟ آرزوي رفتن به سال ها پيش و ملاقات با شخصيت هاي برجسته تاريخي چطور؟ ديدن آينده و پيشرفت هاي بشر، وضعيت زمين و ساكنانش، در يك صد سال بعد هم جالب خواهد بود...
همه اين اي كاش ها و آرزوها و اما و اگرها، بعضي اوقات ذهن آدمي را عجيب درگير خود مي كنند. "مسافرت در زمان" شايد راه حل باشد، و يا شايد از چاله به چاه افتادن. جالب اينجاست كه حتي مسافرت در زمان، خود نيز اما و اگرها و ناسازگاري هايي دارد.
هيچ انگاره اي(1) مانند مسافرت در زمان انديشه و تخيل آدمي را به جوش و خروش نمي اندازد.
توانايي سفر به هر نقطه اي در گذشته يا آينده . داخل ماشين زمان خود بنشينيد به عقب برگشته و اتفاقات مهم تاريخي را از نزديك مشاهده و با مردمي كه در آنجا هستند صحبت كنيد. چه كسي را مي خواهيد در گذشته ملاقات كنيد؟ لئونادژردو داوينچي؟ فردوسي؟ مي توانيد برگرديد و خودتان را در سنين جوان تر ملاقات كنيد و به جلو رفته و ببينيد كه در آينده چه قيافه اي خواهد داشت... اين قابليت ها است كه باعث شده مسافرت در زمان موضوع بسياري از فيلم ها و كتاب ها شود.
در هر حال، به نوعي همه ما مسافران زمان هستيم. همان طور كه در حال خواندن مجله هستيد و كاري جز خواندن "دانشمند" انجام نمي دهيد، زمان در اطرافتان در حال حركت است. آينده پيوسته به گذشته تبديل مي شود، و هر كاري كه هم اكنون در حال انجامش هستيد، در چشم به هم زدني تبديل به گذشته اي تغيير ناپذير شده است. اين بدان معني است كه ما در حال حركت در زمان هستيم.
انگاره سفر در زمان براي قرن ها وجود داشته است، اما با مطرح شدن نظريه نسبيت خاص(2) توسط آلبرت انيشتين(3)، سفر در زمان از لحاظ نظري ممكن شد. تا به حال امكان سفردر زمان نه توسط كسي اثبات شده و نه كسي آن را انكار كرده است. چندي پيش استيفن هاوكينگ(4) فيزيكدان مشهور انگليسي، اظهار كرد كه سفر در زمان تنها رو به جلو و به آينده امكان پذير است.

تعريف زمان
 

ماهيت زمان با يك تعريف ساده قابل بيان نيست. افراد بسياري مي پندارند كه مي دانند زمان چيست، اما از توصيفش ناتوان هستند. نمي توان زمان را به طور دقيق ديد يا لمس كرد، اما مي توان تاثيراتش را ديد. نشانه حركت همواره ما در زمان، در همه چيز نمود پيدا مي كند- سن و سالمان، گردش فصل ها، رشد گياهان و... اما فشار زمان را وقتي بيشتر احساس مي كنيم كه قرار ملاقاتي داريم و بايد به موقع حاضر شويم و يا هنگام سر رسيد پرداخت بدهي، آخر ترم و امتحان هاي دانشگاه و... گاهي زندگي روزانه ما تنها پاسخي به اين پرسش است:
"چه مدت زماني لازم است كه كاري را انجام دهيم؟"
وقتي از مردم در مورد زمان پرسيده شود، احتمالا بيشترشان به ساعت خود نگاه مي كنند. از ديد بسياري، زمان تيك تيك عقربه هاي ساعت است. هر دقيقه 60 ثانيه، هر روز 24 ساعت و هر سال 365 روز. اين اعداد، اسامي زمان هستند كه در دبستان آنها را آموخته ايم.
توصيف ديگري از زمان وجود دارد كه آن را به عنوان بعد چهار عالم در نظر مي گيرد. ديگر ابعاد فضا شامل بالا- پايين، چپ- راست، جلو- عقب هستند. به عبارتي كيهان داراي ابعاد مكاني شامل طول، عرض و ارتفاع است كه در بُعد زمان در حركت هستند. "زمان" بدون وجود "مكان" و به همين شكل "مكان" بدون حضور "زمان" امكانِ وجود ندارد. رابطه دو سويه بين فضا و زمان "پيوستگي فضا- زمان"(5) ناميده مي شود، بدين معني كه هر واقعه اي كه در كيهان رخ مي دهد، فضا و زمان، هر دو را در بر مي گيرد.
طبق نظريه نسبيت خاص انيشتين، با نزديك شدن سرعت يك جسم به سرعت نور (300 هزار كيلو متر بر ثانيه)، گذر زمان آهسته تر مي شود. اين موضوع باعث شده بسياري از دانشمندان بر اين باور باشند كه حركت با سرعتي بيش از سرعت نور، سفر در زمان را به گذشته و يا آينده ممكن مي كند. اما سرعت نور يك ثابت كيهاني است و اعتقاد بر اين است كه هيچ چيز قادر به تندتر رفتن از آن نيست، بنابر اين احتمال اين كه بتوان به گذشته سفر كرد وجود ندارد. اما سفر در زمان در جهت مخالف و رو
به گذشته با توجه به فرضيه هاي مطرح در فيزيك كوانتومي، تا به اين اندازه مشكل نيست، شايد در آينده اين سفر امكان پذير باشد...
با وجود اين كه نويسنده هاي داستان هاي علمي- تخيلي، انگاره هاي بزرگي چون ساخت ماشين زمان را براي سفر در زمان، سال ها در ذهنشان مي پروراندند، بيشتر فرضيه هاي سفر در زمان تكيه به چنين ماشيني ندارند. به جاي آن، سفر در زمان احتمالا از راه يك پديده طبيعي انجام خواهد شد كه ما را به طور هميشگي بين نقاط مختلف منتقل خواهد كرد. اين پديده هاي فضايي كه حتي از وجود برخي از آنها مطمئن نيستيم، شامل موارد زير مي شوند:

- سياه چاله ها و كرچاله
- كرم چاله ها
- رشته ها يا نوارهاي كيهاني

سياه چاله ها
 

وقتي ستاره اي با اندازه اي بيش از چهار برابر جرم خورشيد به پايان عمرش مي رسد و تمام سوختش را مصرف مي كند و مي سوزاند، زير فشار وزن خود فرو مي پاشد و مي رُمبد. اين رمبش و انفجار از داخل، سياه چاله اي با گرانشي بسيار گران به وجود مي آورد كه حتي نور، ياراي فرار از آن را ندارد. هر چيزي به محض رسيدن به كرانه فرار يا افق رويداد(6)، به داخل سياه چاله مكيده مي شود. كرانه فرار، محدوده يا افقي است در اطراف سياه چاله كه هر چيزي پس از گذر از آن، ديگر امكان فرار از گرانش بسيار زياد سياه چاله را نخواهد داشت.
شكل يك سياه چاله شبيه به قيفِ بستني قيفي است كه در بالا گشاد و به سمت پايين باريك تر شده و در انتها به يك نقطه مي رسد، نقطه اي كه تكينگي(7) ناميده مي شود. در تكينگي، قوانين فيزيك وجود ندارند و كارايي خود را از دست مي دهند و ماده در آنجا به طور غير قابل شناسايي درهم مي شكند. اين نوع سياه چاله هاي بدون چرخش، به خاطر تلاش هاي دانشمند آلماني "كارل شوارتز شيلد"(8)، به سياه چاله هاي شوارتز شيلد(9) معروف هستند.
نوع ديگري از سياه چاله ها به نام "كرچاله"(10) معروف هستند. كرچاله ها، سياه چاله هاي چرخندهاي هستند كه مي توانند گذر گاه سفر در زمان يا مسيري براي سفر به دنياهاي موازي باشند. در سال 1963، "ري كر"(11) رياضي دان نيوزلندي، نخستين نظريه واقع گرايانه را براي سياه چاله هاي چرخنده ارائه كرد. در اين نظريه، ستارگان در حال مرگ به نوترون هاي چرخنده اي تبديل مي شوند كه مي توانند نيروي گرانشي كافي براي جلوگيري از تشكيل تكينگي را ايجاد كنند. وجود سياه چاله بدون تكينگي، باعث شد كه اين دانشمند به اين باور برسد كه مي توان بدون خرد شدن توسط نيروي گرانش بي نهايت در مركزيك سياه چاله، وارد آن شد.
اگر سياه چاله هاي كر واقعا وجود داشته باشند، اين امكان وجود دارد كه بتوان واردش شد و از سوي ديگرش به سلامت و از يك سفيد چاله(12) خارج شد. يك سفيد چاله دقيقا عملكردي وارونه يك سياه چاله دارد، يعني به جاي كشيدن همه چيز به داخل خود به واسطه نيروي گرانش، به خاطر مواد مرموز تشكيل دهند? خود با انرژي منفي، همه چيز را به بيرون مي فرستد و از خود دور مي كند. اين سفيد چاله ها راه خواهند بود براي رفتن به زمان يا دنيايي ديگر.
با توجه به اطلاعات كمي كه راجع به سيا چاله ها داريم، چاله هاي كر امكان وجود دارند. هر چند "كيپ ثورن"(13) از موسسه فناوري كاليفرنيا(14) (يا همان كلتك معروف) معتقد است كه قوانين فيزيك تشكيل چنين ساختار و شكلي را مانع مي شوند. وي مي گويد كه چنين راهي براي وارد شدن به يك سياه چاله و خارج شدن از آن وجود ندارد، و تلاش هر چيزي براي وارد شدن به يك سياه چاله، منجر به نابودي اش حتي قبل از رسيدن به تكينگي خواهد بود.

كرم چاله ها
 

ثورن معتقد است امكان وجود نوع ديگري ساختار تونلي شكل در كيهان مي رود كه مي توان از آن به عنوان گذرگاهي براي سفر در زمان استفاده كرد. كرم چاله ها(15) كه به پل هاي اينشتين- روزِن(16) نيز معروف هستند، در صورت وجود، نه تنها بيشترين پتانسيل را براي سفر در زمان در خود دارند، بلكه اين امكان را فراهم مي آورند كه در كسري از ثانيه، از زمين به نقطه اي از كيهان با فاصل? چندين سال نوري دورتر سفر كنيم.
كرم چاله ها بر اساس نظريه نسبيت عام اينشتين و از اين كه هر جرمي باعث خم شدن منحني فضا- زمان مي شود، نتيجه گيري شدند. براي درك اين انحنا و خميدگي، دو نفر را در نظر بگيريد كه پارچه اي را از دو طرف كشيده و نگه داشته اند، طوري كه پارچه مانند سطح ميز بيليارد تراز باشد. اگر توپ بيس بال را در ميان? پارچه رها كنيد، توپ به وسط پارچه مي غلتد و وزنش باعث انحناي پارچه در آنجا مي شود. حال اگر يک تيله را در گوشه پارچه قرار دهد و رهايش كنيد، به سبب انحنايي كه توپ بيس بال در پارچه ايجاد كرده، به سمت توپ بيس بال حركت خواهد كرد.
در فضا، حجم هايي كه بر قسمت هاي مختلف كيهان فشار وارد مي كنند، ممكن است در نهايت به هم رسيده و تونلي را شكل دهند كه همان كرم چاله است. بنابر اين ما قادر خواهم بود از زمين به كهكشاني ديگر رفته و "نسبتا" سريع هم برگرديم. براي مثال، تصور كنيد كه مي خواهم به ستاره شباهنگ(17) واقع در صورت فلكي سگ بزرگ(18) درست زير صورت فلكي شكارچي(19) سفر كنيم. ستاره شباهنگ در فاصل? حدود 9 سال نوري (حدود 90 تريليون كيلومتر) از زمين قرار دارد. واضح است كه اين فاصله براي رفتن و برگشتن چنان دور است كه مسافرانش مجال بازگو كردن آن چه ديده اند را نخواهند يافت. دورترين مكاني كه انسان تا به حال به آنجا سفر كرده، "ماه" در فاصله حدودا 400 هزار كيلومتري بوده است. اگر مي توانستيم كرم چاله اي را بيابيم كه ما را در فضاي اطراف ستاره شباهنگ مرتبط كند، مي توانستيم از فاصله چندين تريليون كيلومتري سفر معمول فضايي صرف نظر كرده و تنها در چشم بر هم زدني، اين فاصله را از ميان بر كرم چاله طي كينم.

ريسمان كيهاني
 

نظريه ديگري كه از آن براي امكان سفر در زمان استفاده شده است، انگاره ريسمان هاي كيهاني(20) (يا تارهاي كيهاني يا نوارهاي كيهاني) است كه توسط "جي ريچارد گات"(21) فيزيكدان دانشگاه پرينستون(22) در سال 1991 ارائه شد. اين نوارها همان طور كه از اسمشان پيداست، رشته هايي هستند كه در ابتداي
شكل گيري كيهان به وجود آمدند. اين رشته ها ممكن است در تمام طول كيهان زير فشار بسيار زياد به طور خطي قرار داشته باشند.
اين رشته هاي كيهاني با اندازه اي كوچك تر از اتم، نيروي گرانشي بسيار زيادي بر روي اشياي گذرنده از نزديكشان ايجاد مي كنند. اشياي متصل شده به يك رشته كيهاني قادرند با سرعت غير قابل باوري حركت كند. اين سرعت اعجاب آور، به خاطر نيروي گرانشي هنگفت تارها است كه فضا- زمان را از شكل انداخته و به نوعي تاب مي دهند. با نزديك كردن دو رشته به هم، يا يك رشته به يك سياه چاله، ممكن است به اندازه كافي فضا- زمان خم شود كه منحني هاي نزديك از لحاظ زماني تشكيل شوند كه مي توان آنها را براي سفر در زمان مورد استفاده قرار داد.
يك فضا پيما با استفاده از گرانش ايجاد شده توسط دو رشته كيهاني، يا يك رشته و يك سياه چاله، مي تواند به يك ماشين زمان براي سفر به گذشته تبديل شود. براي اين كار، فضا پيما بايد به دو رشته كيهاني گردش كند. به هر حال در رابطه با عدم وجود يا وجود و شكل تارها، گمانه زني هاي فراواني وجود دارد. گات خود بر اين باور است كه براي رفتن به يك سال عقب تر، به حلقه هاي از تارهاي كيهاني كه نصف جرم- انرژي كل كهكشان است نياز خواهد بود.

فيزيكِ سفر در زمان
 

همان طور كه ذكر شد، طبق نظريه نسبيت، با نزديك شدن سرعت جسم به سرعت نور، روند گذر زمان آهسته تر مي شود. دانشمندان آشكار كردند كه حتي در سرعت هاي يك شاتل فضايي، فضانوردان چند نانو ثانيه به آينده سفر مي كنند. براي تفهيم اين موضوع، دو نفر را تصور كنيد؛ شخص A و شخص B. شخص A روي زمين است و شخص B با فضا پيمايي از زمين جدا مي شود. در لحظه جدا شدن فضا پيما از زمين، ساعت هر دو دقيقا و بدون نقص با هم ميزان و هماهنگ شده است. هر چه فضا پيماي شخص B به سرعت نور نزديك تر مي شود، به همان اندازه زمان براي شخص B آهسته تر مي گذرد (نسبت به شخص A) در صورتي كه شخص B براي تنها چند ساعت با سرعت 50 درصد سرعت نور حركت كند و دوباره به زمين باز گردد، براي هر دو نفر كاملا روشن است كه شخص A خيلي سريع تر از شخص B سالخورده شده است.
گذر سريع زمان براي شخص A نسبت به شخص B كه نزديك به سرعت نور سفر كرده، اين تفاوت در سالخوردگي را سبب شده است. ممكن است براي شخص A سال ها سپري شده باشد، در حالي كه براي شخص B تنها تجربه گذشت چندين ساعت از زمان بوده است. اين موضوع به عنوان "ناسازگاري دو قلو ها"(23) در فيزيك معروف است.
ناسازگاري دو قلوها از نگره اينشتين در مورد مسطح نبودن بلكه منحني بودن فضا- زمان نتيجه شده است. بدين معني كه شخص در حركت در فضا- زمان و در نقاط مختلف، تجربيات متفاوتي خواهد داشت. در واقع زمان در كنار اجسام حجيم مانند زمين، به دليل منحني شدن فضا- زمان، آهسته تر در گذر است. اينشتين اين پديده را كشامدگي زمان(24) ناميد.
گسترش بيشتر نگره منحني بودن فضا- زمان و كشامدگي زماني، در قالب تجربه اي فكري(25) به نام ناسازگاري دو قلوها مي رسد كه در سال 1911 توسط "پل لنگوين"(26) فيزيكدان فرانسوي مطرح شد. اگر يكي از دو قلوها در دامنه كوهي زندگي كند و ديگري در قله آن كوه، آن كه نزديك تر به زمين است، آهسته تر سالخورده مي شود. او بعد از مدتي، هر چند ناچيز، جوان تر از ديگري به نظر خواهد رسيد. اگر يكي از دو قلوها را در فضا پيمايي با شتابي نزديك سرعت نور به سفري بفرستيم، او در زمان بازگشت، از ديگري جوان تر خواهد بود. اما توجه كنيد كه سرعت گذر زمان براي هر دو ، نسبت به خودشان، بدون تغيير بوده است. به همين دليل است كه از اين مثال با عنوان ناسازگاري يا تناقض نما ياد مي شود. در دهه 1970 با ارسال ساعتي اتمي به مدار، اين نگره به اثبات رسيد. در بازگشت به زمين، مشخص شد كه اين ساعت بسيار آهسته تر از ساعت اتمي كه روي زمين قرار داشت كار كرده است.

مشكلات سفر در زمان
 

حتي اگر به دانش و توانايي سفر در زمان دست پيدا كنيم، اين امر خود آغازي براي بروز مشكلات و ناسازگاري هايي(27) خواهد بود. حال دو مثال معمول و رايج در اين مورد را بررسي مي كنيم:
*فرض كنيد شما قادر به سفر به گذشته و به پيش از زمان تولدتان شده باشيد. امكان وجود شما در زماني پيش از اين كه به دنيا بياييد، خود باعث بروز ناسازگاري مي شود. اگر در سال 1358 به دنيا آمده باشيد، چطور ممكن است در سال 1355 وجود داشته باشيد؟
*احتمالا مشهورترين ناسازگاري، ناسازگاري پدر بزرگ(28) است. چه چيزي رخ خواهد داد اگر يك مسافر زمان به قبل برگشته و يكي از اجدادش را قبل از اين كه خود متولد شود، به قتل برساند؟ اگر آن شخص پدر بزرگش را كشته باشد، پس چطور ممكن است كه زنده باشد و به گذشته برگشته تا پدر بزرگش را به قتل برساند؟ سفر به گذشته و ايجاد تغيير در آن، ناسازگاري هاي بي شماري را ايجاد خواهد كرد.

نگره اي ديگر در مورد سفر در زمان، انگاره "دنياهاي موازي"(29) يا "پيشينه هاي جايگزين"(30) را براي پاسخي به اين تناقضات معرفي مي كند. فرض كنيد كه به گذشته سفر كرده و پدر بزرگ خود را زماني كه يك پسر بچه بوده ملاقات كنيد. در نگره دنياهاي موازي، ممكن است كه به دنيايي شبيه به دنياي ديگري سفر كرده باشيد، به دنيايي شبيه به دنياي خودمان، اما متفاوت در توالي و مراحل وقايع و رخدادها. براي مثال ارگ به گذشته سفر كنيد و يكي از اجداد خود را به قتل برسانيد، شما تنها آن شخص را در يك دنيا كشته ايد، دنيايي كه ديگر دنيايي نيست كه شما در آن وجود داريد. و اگر دوباره تلاش كنيد تا به ديگري وارد شويد و هرگز قادر به بازگشت به دنيايي كه از آنجا سفر خود را شروع كرديد، نشويد. اين نظريه در واقع بيان كننده اين مطلب است كه هرعملي باعث ايجاد يك دنياي جديد مي شود و تعداد بي شماري از دنياها وجود دارد. زماني كه جد خود را به قتل مي رسانيد، دنياي جديدي مي سازيد، دنيايي كه همانند دنياي خودتان تا زماني است كه شما توالي حوادث اصلي در آن تغيير داديد.
حتما خيلي گيج شده ايد. به دنياي سفر در زمان خوش آمديد!
در هر صورت، به ياد داشته باشيم كه گذشته تنها خاطراتي تغيير ناپذير است كه يادشان باعث خرسندي يا ناراحتي‌مان مي شود. در مقابل آينده نامعلوم است و بدون امكان پيش بيني و ما حتي از دمي بعد آگاه نيستيم. هميشه به ما گفته شده كه از گذشته عبرت بگيريم، در حال زندگي كينم و از آن لذت ببريم، و به آينده اميد داشته باشيم.
وقت را غنيمت دان آن قدر كه بتواني
حاصل از حيات اين دم است تا داني
كام بخشي گردون عمر در عوض دارد
جهد كن تا از دولت داد عيش بستاني(31)

************

پي‌نوشت‌ها:
 

1- idea/ 2- Theory of special relativity/ 3- Albert Einstein 4- Stephen Hawking/ 5- space- time continuum/ 6- event horizon/ 7- singularity/ 8- Karl Schwarzschild/ 9- Schwarzchild black hole/ 10- Kerr hole/ 11- Roy Kerr/ 12- white hole/ 13- Kip Stephen Thorne/ 14- California Instiute of Technology
موسسه فناوري كاليفرنيا مشهور به Cal Tech دانشگاهي است خصوصي، تحقيقاتي و معتبر كه در پاسادنا در ايالت كاليفرنيا قرار دارد. اين دانشگاه در سال 1891 تاسيس شد. موسسه 2100 دانشجو دارد كه از اين تعداد 900 نفر در مقطع كارشناسي در حال تحصيل هستند. آزمايشگاه پيشرانش جت متعلق به ناسا تحت اداره اين دانشگاه است.
15- Worholes/ 16- Einstein- Rosen Bridges/ 17- Sirius/ 18- شعراي يماني Canis Major constellation/ 19- كلب اكبرOrion/ 20- Cosmic strings/ 21- J. Richard Gott/ 22- Priceton/ 23- Twin Paradox/ 24- Time dilation/ 25- /اتساع يا انبساط زمانThought experiment or Gedanken experiment/ 26-ارزيابي ذهني از مفاهيم افرضيPaul Langevin/ 27- Paradox/ 28- Grandfather Paradox/ 29- Parallel Universes/ 30- Alternative Histories/
31- غزل حافظ
 

منبع:نشريه دانشمند- ش563