سفر در زمان

Sarp

مدیر بازنشسته
گفته می شود که انسانها فقط تا سه بعد را می توانند تصور کنند، چطور تصور و درک چهار بعدی اشیاء امکان پذیر است؟ تصور چهار بعدی اشیا چگونه می‌تواند به درک ما از سفر در زمان و جا به جایی میان دنیاهای موازی کمک کند؟

۱. دید چهار بعدی اشیاء در سه بعد

این سوال متضمن تصوری است از یک رمان کوتاه که در بیش از صد سال پیش توسط ادوین .آ.ابوت(Edwin A. Abbot) با نام فلت لند نوشته شده است. فلت لند یک داستان در مورد موجودات دو بعدی است ، مثلث، دایره، مربع و چند ضلعی های دیگر که روی یک صفحه زندگی می کنند .داستان شامل بخشی است که یکی از مربع ها با کره، یک شیء سه بعدی ملاقات می کند. کره برای مربع از وجود اشیایی با ابعاد بالاتر مثل خودش می گوید و راههایی که مربع بتواند چنین اجسامی را درک کند را برای آن توضیح می دهد. روشی را که کره در درک اجسام سه بعدی به مربع می دهد همچنین می توان به دید اجسام چهار بعدی در سه بعد تعمیم داد. این روش، منظر اشیاء در بعدهای بالاتر، روش خوبی است برای اینکه مردم بتوانند تصوری از بعدهای بالاتر داشته باشند و آن را درک کنند. از آن به بعد این بهترین راه براى تحقیق بر بعد چهارم شد. یعنى دانشمند دنیاى دو بعدى را مثالى از دنیاى ما قرار مى دهد و آنگاه دنیاى سه بعدى را مثالى از بعد چهارم مى سازد. آن وقت عقایدش قابل فهم مى شوند. این کتاب پایه گذارى مهم در این مبحث به شمار مى رود.

۲. تعبیر هندسی بعد چهارم

برای آنکه بتوان درک بهتری از بعد چهارم داد، از بعد صفر شروع کرده و ابعاد جدید را به آن اضافه می کنیم تا به بعد چهارم برسیم. یک نقطه به تنهایی صفر بعدی است. حال این نقطه را گرفته و در جهتی می کشیم اثری که از این کشش به جای می ماند یک خط است که یک بعدی است، حال این خط یک بعدی را در راستایی عمود بر راستای قبلی بیرون می کشیم. خط تبدیل به یک مربع می شود که دو بعدی است. بار دیگر مربع را در جهتی عمود بر دو جهت قبلی بیرون می کشیم. اثری که از این کشش باقی می ماند به شکل یک مکعب سه بعدی است. با ادامه این روند، یعنی بیرون کشیدن مکعب در جهت چهارمی عمود بر سه جهت قبلی حجمی ایجاد می شود که مکعب چهار بعدی نام دارد. اگر ابعاد این مکعب چهار بعدی را تا بینهایت امتداد دهیم فضای ایجاد شده فضای چهار بعدی خواهد بود. حالا به اینجا مى رسیم که آیا مى شود راستاى جدیدى را بر سه راستاى قبل عمود کرد؟ چون ما در دنیایى سه بعدى قرار داریم نمی توانیم این جهت چهارم را تصور کنیم. همانطور که در یک صفحه مختصات نمى شود یک مکعب کشید و باید حتما این صفحه را به فضا تبدیل کرد، در دنیاى ما هم نمى شود چهار چوب را بر هم عمود کرد. چهارمین بعد جایى است که دیگر مغز ما با مشکلاتى در تصور کردن آن مواجه مى شود. البته تعریفی که ما در اینجا ارائه داده ایم بر پایه قوانین ریاضیات و هندسه چهاربعدی است و طبق این تعریف بعد چهارم هر چیزی می تواند باشد. در فیزیک طبق تئوری نسبیت عام انیشتین زمان را راستایی بر سه بعد فضایی در نظر می گیرند و به طور قراردادی زمان را بعد چهارم در نظر می گیرند که البته اخیرا فیزیکدانان آمریکایی نظریه ی جدیدی ارائه کرده اند که فضا را چهار بعدی و فضا -زمان را پنج بعدی در نظر گرفته اند ، این مدل غشایی با استفاده از ریاضیات نشان می دهد که چگونه نیروی جاذبه فرم جهان هستی را شکل می دهد. بحث جالبی است که چگونه گرانش جهان را شکل می دهد و خصلتی غشایی دارد که جهان ما را احاطه کرده است و به عنوان بعد چهارم فضا در نظر گرفته می شود و فضا – زمانی پنج بعدی را به تصویر می کشد. نظریه فضا – زمان پنج بعدی که در آن گرانش بعد چهارم و زمان بعد پنجم آن است به صراحت در نظریه سی. پی. اچ. تشریح شده است. در هر حال ما حتی اگر ده بعد هم داشته باشیم زمان در جایگاه آخر قرار خواهد گرفت و بعد دهم خواهد بود
اما در اینجا ما نیز با این قرارداد که زمان بعد چهارم است، پیش خواهیم رفت.

۳. دنیای ما سه بعدی یا چهاربعدی؟

سطحستان یا فلت لند را در نظر بگیرید. دنیاى دو بعدى اى که مربع در آن زندگى مى کند. یک سطح صاف و بزرگ. همه قبول دارید که دنیاى مربع دو بعدى است. حالا مى خواهیم ذهنیت جدیدى از این سطح داشته باشیم: ((این دنیا، سطح یک کره ى بزرگ است)). کره یک جسم سه بعدى است. دنیاى دو بعدى ما ساختارى سه بعدى دارد.مربع در واقع روى سطح یک کره ى بزرگ زندگى مى کند. ولى به هر حال او موجودى دو بعدى است. مى دانید این کره ى بزرگ در حال بزرگ شدن است. در اصل در زمانى دور یک انفجار رخ داد. یک انفجار سه بعدى. در پى آن یک کره به وجود آمد که در حال بزرگ شدن بود. سطح این کره جهان مربع است. این جهان در حال انبساط است. البته دانشمندان سطحستان مى گویند روزى دنیاى آنها رو به انقباض خواهد رفت…دنیاى سه بعدى ما هم همینطور است. درست است که سه بعدى است. ولى در مجموع یک ساختار چهار بعدى را تشکیل مى دهد که ما نام آن را فوق کره مى نامیم (ساختار چهار بعدى اى شبیه به کره). این فوق کره ى بزرگ در پى بیگ بنگ به وجود آمد. بیگ بنگ یا انفجار چهاربعدى. دنیاى ما بخش خارجى این فوق کره است.سه بعدى است. ولى ساختارى چهار بعدى را تشکیل مى دهد.حالا مسئله ى جدید این است که زمان این وسط چه کاره است. خوب مى دانیم زمان بعد جدیدى است که باید بر بعد هاى قبلى عمود باشد. در سطحستان هم زمان وجود دارد. ولى موجودات دوبعدى نمى توانند در آن دخل و تصرفى داشته باشند. خوب حالا سعى کنید خطى را رسم کنید که بر سطح یک کره عمود باشد… درست است. شعاع کره. زمان براى سطحستان شعاع کره است. این خط همه جا بر دنیاى دو بعدى عمود است. و خاصیت زمان را هم ایفا مى کند. مى دانید چرا؟ چون اگر در راستاى شعاع کره به سمت مرکز کره حرکت کنیم به مرکز کره یا به عبارتى به انفجار نزدیک مى شویم. به عبارتى گذشته ى اسرار آمیز سطحستان. البته بعضى از دانشمندان سطحستان فکر مى کنند که گذشته ى سطحستان در گذشته ى کره ثبت شده باشد. و البته آینده اش هنوز ایجاد نشده است. و دنیاى آنها سطح این کره است. البته گروهى از دانشمندان سطحستان عقیده اى دیگر دارند. آنها فکر مى کنند بعد از انفجار ایجاد کننده ى دنیاى آنها چند لایه پشت سر هم خارج شد که دنیاى آنها یکى از این لایه هاست. به عبارتى آنها فکر مى کنند جهان هاى موازى اى وجود دارند که در قالب یک کره گنجانده شده اند.(به عبارتى دنیاى آنها مثل پیاز است. هر لایه اش یک سطحستان براى خودش است. آنهایى که به هسته نزدیک اند در گذشته اند و آنهایى که به سطح نزدیک اند در آینده سپرى مى کنند و دنیاى سطحستان مربع یکى از این پوسته هاست.) جهان ما هم چیزى شبیه به این قصه است. زمان هم در واقع شعاع فوق کره ى ماست. بیگ بنگ گذشته ى جهان ما است. جایى که زمان صفر است. خطى از بیگ بنگ تا جهان ما کشیده شده است که خط زمانى نام دارد (همان شعاع). اگر به سمت مرکز حرکت کنیم به گذشته رفته ایم و اگر به طرف پوسته حرکت کنیم به آینده رفته ایم. در دنیاى ما هم دو دسته دانشمند وجود دارند که بر دو عقیده ى مشابه پافشارى مى کنند. یک دسته معتقدند جهان ما خارجى ترین بخش این فوق کره است. آینده اى وجود ندارد. گذشته هم فقط ضبط شده و فقط مى شود آن را دید. ولى دخل و تصرفى در کار نیست. اما دسته اى دیگر معتقدند که این فوق کره ى عظیم مانند یک پیاز از جهان هاى موازى تشکیل شده است که در راستاى زمان چیده شده اند. اگر شرایط این جهان ها یکسان باشد در بعضى از آنها گذشته ى ما در حال تکرار است و در بعضى دیگر آینده ى ما به طور زنده پخش مى شود. شاید هم این جهان ها کاملا با هم متفاوت باشند. به هر حال آن چیزى که سفر در راستاى محور زمان نامیده مى شود چیزى نیست جز سفر بین دنیاهاى موازى…

 

Sarp

مدیر بازنشسته
۴. تونل زمان در دنیای پیازی مربع

آقای آبوت در قسمتی از رمان خود سفر بین دنیاهای موازی را مطرح می کند و چگونگی سفر بین این دنیاها را به کمک یک موجود برتر ، مکعب سه بعدی ، بیان می کند. چگونگی این ماجرا از زبان مربع ساکن فلت لند در زیر آمده است. « داستان اینطورى شد که مکعب به من خبر داد مى خواهد یک دوست را به دیدار من دعوت کند. مى گفت آن دوستش هم مانند من ماجراهایى داشته و با مکعب آشنا شده است. خیلى دوست داشتم یک نفر مانند خودم را ببینم. حالا موقعیتش پیش آمده بود. ولى این چه کسى بود که من نمى شناختمش؟ بعد از این که خوب مکعب را سوال پیچ کردم فهمیدم قضیه از چه قرار است. این دوست عزیز از شهرى دور یا سرزمینى دور نبود. همین بغل گوش خودم زندگى مى کرد. نزدیکتر از آن چیزى که فکرش را بکنم. این دوست در دنیایى دیگر مانند سطحستان خودم زندگى مى کرد که به موازات سطحستان و در فاصله ى نزدیکى از آن قرار داشت. به قول مکعب دو صفحه ى موازی. مکعب قصد داشت یک در بین دو دنیا باز کند. مى گفت خیلى کار کرده تا توانسته یک راه اختراع کند که در بین این دو دنیا بى خطر باشد. مى گفت اوایل درى که بین دو دنیا درست مى شد مثل یک خط بود که اگر از یک طرف واردش مى شدى وارد دنیاى دوم مى شدى. ولى اگر از پشت وارد آن مى شدى وارد فضا ى عدم مى شدى. در او از پشت آزاد بود. وقتى در گشوده شد, متوجه شدم که زحمت هایش بى دلیل نبوده است. در گشوده شده عبارت بود از یک دایره ى بزرگ که شعاع آن حدود چهار برابر عرض بدن من بود. درون این دایره یک دنیا را جا داده بودند. اولین بارى بود که چنین چیزى مى دیدم. مثل این که توى یک آینه ى دایره اى نگاه کنى که محیط اطرافت را منعکس کند. فکر مى کنى تمام اتاق اطرافت در آینه است. اما این یکى به جاى این که محیط اطرافش را منعکس کند یک محیط دیگر را منعکس مى کرد. انگار آینه در یک جاى دیگر بود و تصویرش را اینجا منعکس مى کرد. من اسمش را گذاشته بودم آینه ى جادویى ولى مکعب به آن مى گفت در. بعد ها مکعب براى من توضیح داد که راز این آینه ى جادویى دایره اى چه بوده است. این طورى که او مى گفت با باز شدن این در، یک در دیگر هم اندازه و مشابه آن در دنیاى همسایه ى ما باز مى شد. آنوقت هر نورى که وارد آن در مى شد از این در خارج مى شد. مثل دو تا آینه توى دو تا اتاق مختلف که هر کدام تصویر آن یکى را نشان دهد. مکعب مى گفت ارتباط بین این دو دایره، یک استوانه بود. هرچند خودم هنوز نمى دانم دقیقا استوانه چیست. مى گفت این استوانه بین این دو دنیا قرار می گیرد و دو سر آن مثل دو دروازه عمل مى کند و اگر وارد یک سر آن بشوى پس از کمى راه پیمودن از دروازه ى دومش خارج مى شوى. وقتى از مکعب پرسیده بودم اگر قرار باشد بین دنیاى سه بعدى تو و دنیاى سه بعدى مشابهى هم چنین ارتباطى برقرار شود دروازه چگونه خواهد بود، به من جواب داده بود: «هر سر آن یک کره خواهد بود. استوانه اى هم که برایت گفتم در این مورد یک فوق استوانه ى چهار بعدى مى شود. البته ما به چنین دروازه اى مى گوییم«سوراخ کرم» ولى هنوز شواهد علمى براى وجودش در دست نداریم. فقط مى دانیم دروازه ها قانونا باید مانند گلوله هاى بزرگ فلزى باشند که همه چیز را منعکس مى کنند ولى یک گلوله تصویر یکى دیگر را و برعکس. به عبارتى در هر گلوله تمام دنیاى دیگر را خواهى دید.». البته همین هم از سرم زیاد بود. همین چند جمله را هم به زور فهمیدم… خلاصه در یا همان آینه ى جادویى باز شد و از میان آن یک موجود عجیب و غریب بیرون آمد. »

۵. تونل زمان در دنیای مکعب

سفر بین دنیاهای موازی در دنیای مربع را بیان کردیم حال می خواهیم بدانیم شرایط سفر بین دنیاهای موازی مکعب چگونه خواهد بود. همانطور که گفته شد در بین دنیاهای موازی مربع، دایره است و یک استوانه متصل کننده بین این دو دایره است، حال این مسیر در دنیای سه بعدی چگونه خواهد بود آن مسیر از دو کره و یک استوانه چهاربعدی تشکیل شده که از آن با نام سیاهچاله یا کرمچاله یاد می کنند.
همانطور که در تصویر می بینید، خمش فضا و جاذبه به صورت خمش یک صفحه ی دو بعدی نشان داده شده و این به دلیل محدودیتهای تصور ما از چهاربعد و خمش سه بعد در راستای چهارم می باشد. و در واقع منظور از «در جادویی» در فلت لند همان چیزی است که در تصویر نشان داده شده است. در تصویر نیز دو صفحه موازی را می بینید که به وسیله یک استوانه به هم متصل شده اند و محل تلاقی این استوانه با دو صفحه به صورت دایره خواهد بود که به دلیل جاذبه ی زیاد و مکش به سمت استوانه صفحه در اطراف دایره به درون استوانه خمیده شده و اگر از بالا به آن نگاه کنیم آن را به صورت یک دایره خواهیم دید.



حال یک موجود دو بعدی را تصور کنید که به سمت این سیاهچاله ی دو بعدی حرکت می کند. او هر چه به مرز این دایره نزدیک می شود دیگر اثری از دایره نخواهد دید او به دایره نزدیک می شود اما به داخل آن نمی رود و در مرز دایره حرکت او به صورت عمودی و در راستای سوم انجام می گیرد و او روی دیواره ی استوانه چرخش خواهد داشت تا اینکه از سوی دیگر استوانه خارج شود.همین نیز در مورد سیاهچاله های دنیای ما صادق است و کره ای که ما خواهیم دید در واقع مرز بین دنیای ما و استوانه ی چهار بعدی یا همان در ورود به استوانة چهار بعدی خواهد بود. در اینجا منظور ما از استوانه چهاربعدی همان کرمچاله است. حال اگر جسمی به سیاهچاله نزدیک شود به داخل کره کشیده نمی شود و در مرز کره در راستای چهارم تغییر مسیر خواهد داد و در روی دیواره ی استوانه ی چهار بعدی که خود این دیواره، سه بعدی است حرکت خود را ادامه خواهد داد و این همان چیزی است که از آن به کش آمدن یاد شده. گفته می شود وقتی شخصی به سیاهچاله ای نزدیک می شود کم کم جاذبه ی سیاهچاله روی او بیشتر می شود به طوریکه مثلاً جاذبه در پاهایش بیشتر حس می شود و رفته رفته این اثر در او بیشتر می شود به طوریکه بدن او شروع به کش آمدن می کند اما منظور از این کش آمدن همان حرکت یا تغییر مسیر در راستای چهارم خواهد بود. جهتی که برای ما قابل تصور نیست و تصوری هم از حرکت در این جهت نداریم و به این دلیل حرکت در این مسیر را به صورت کش آمدن تصور می کنیم.

۶. اما این سیاهچاله واقعا چیست و چگونه به وجود می آید؟

اگر یک ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از آنجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده می‌شود و یک حفره سیاه رنگ مثل یک قیف درست می‌کند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. اما این حفره‌ها بر دو نوع هستد. یک نوعشان نمی‌چرخند لذا انتهای قیف یک نقطه است. در آنجا هر جسمی که به حفره مکش شده باشد نابود می‌شود. اما یک نوع دیگر سیاهچاله نوعی است که در حال دوران است و برای همین ته قیف یک قاعده داره که به شکل حلقه است. مثل یک قیف واقعی است که ته آن باز است. همین نوع سیاهچاله است که می تواند سکوی پرتاب به آینده یا گذشته باشد. انتهای قیف به یک قیف دیگر به اسم سفیدچاله می‌رسد که درست عکس آن عمل می‌کند. یعنی هر جسمی را به شدت به بیرون پرتاب می‌کند. از همین جاست که می‌توانیم پا به زمانها و جهان های دیگر بگذاریم.



کرم چاله ها: کرمچاله یک سکوی دیگر گذر از زمان است که می‌تواند در عرض چند ساعت ما را چندین سال نوری جابجا کند. فرض کنید دو نفر دو طرف یک ملافه رو گرفته‌اند و می‌کشند. اگر یک توپ تنیس بر روی ملافه قرار دهیم یک انحنا در سطح ملافه به سمت توپ ایجاد می‌شود. اگر یک تیله به روی این ملافه قرار دهیم به سمت چاله‌ای که آن توپ ایجاد کرده است می‌رود. این نظر انیشتین است که کرات آسمانی در فضا و زمان انحنا ایجاد می‌کنند؛ درست مثل همان توپ روی ملافه. حالا اگر فرض کنیم فضا به صورت یک لایه دوبعدی روی یک محور تا شده باشد و بین نیمه بالا و پایین آن خالی باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پایین مقابل هم قرار گیرند، آن وقت حفره ای که هر دو ایجاد می کنند می تواند به همدیگر رسیده و ایجاد یک تونل کند. مثل این که یک میانبر در زمان و مکان ایجاد شده باشد. به این تونل می‌گویند کرم چاله. این امید است که کهکشانی که ظاهرا میلیونها سال نوری دور از ماست، از راه یک همچین تونلی بیش از چند هزار کیلومتر دور از ما نباشد. در اصل می‌شود گفت کرمچاله تونل ارتباطی بین یک سیاهچاله و یک سفیدچاله است و می‌تواند بین جهان های موازی ارتباط برقرار کند و در نتیجه به همان ترتیب می‌تواند ما را در زمان جابجا کند.



شاید سفر در زمان سالها پیش از باور نکردنی ترین صحبتها می بود اما هم اکنون تحقیقات و شواهد علمی به جایی رسیده که ما را به سفر در زمان امیدوار کرده و آن را نامحتمل نمی داند و بشر روزی به این مهم دست خواهد یافت.

برگرفته از وبلاگ انجمن ریاضی دانشگاه آزاد اسلامی همدان
مرضیه کریمی رادپور
 

Mohsen 89

مدیر تالار فیزیک
مدیر تالار
کاربر ممتاز
ممنون مدیر جان..........اطلاعات مفیدی بود............. (البته قبلن خونده بودم) برای یادآوری خوب بود............
 
  • Like
واکنش ها: Sarp

infrequent

عضو جدید
کاربر ممتاز
از زمانی که انسان پای به عرصه ی وجود گذاشته است همواره نگاهی به آسمان انداخته است و سؤالات بیشماری در ذهنش تداعی شده است . اما با این وضع نمی توانست پاسخی قانع کننده برای آنها بیابد ، زیرا علمش بسیار محدود بود .

تا زمانی که اسپنتیک روسی دروازه های آسمان را شکافت و به فضای بیکران راه یافت ؛ در آن زمان شوروی خود را قطب فضایی دنیا می دانست و به خود می بالید ، حال دوباره سؤالات قدیمی قدرت گرفته بود .

همانطور که می دانیم از قدیم الایام یکی از جذاب ترین و هیجان انگیز ترین سؤالات برای هر انسان با عقل سلیم این بود است که آیا واقعا" سفر در زمان امکان پذیر است یا نه ؟ شاید از موضوع از این منظر جالب باشد که ما یا هر انسان دیگر بتواند پیشینیان و اجداد خود را ببیند و یا اینکه با نوادگان خود به گفتگو بپردازد .

اگر در نجوم و اخترفیزیک کمی مطالعه داشته اید حتما" به مقالاتی از این دست برخورده اید که این موضوع را از منظری خاص مورد بررسی قرار داده اند و البته هر کدام در جای خود ارزشمند هستند . همچنین می دانیم که تا کنون کتاب ها و فیلم هایی در این زمینه نوشته و ساخته شده اند که بیشتر جنبه ی علمی تخیلی دارند ؛ مثلا" گاهی در بعضی از فیلم ها دیده ایم که وسیله یا ماشین خاصی وجود دارد که با سرعتی باور نکردنی حرکت می کند و به گذشته با آینده سفر می کند . در این مقاله قصد داریم تا از منظری دیگری به این موضوع نگاه کنیم و آن را مورد بحث قرار دهیم .

همانطور که از جمله سفر در زمان مشخص است ما باید ماهیت زمان را بدانیم برای درک بهتر این مووضع شما می توانید به مقالاتی که در این سایت موجود می باشد مراجعه کنید تا به این توانایی برسید تا آن را درک کنید . در مورد زمان جملاتی متفاوتی گفته شده است که به نظر من یکی از جالب ترین آنها جمله ای است که در سرفصل کتاب کوه جادو اثر تومان به چشم می خورد ، این جملات سؤالات جالبی را راجع به زمان مطرح می کند که در قالب یک اثر هنری هستند ، این جملات به شرح زیر هستند :

زمان چیست ؟ برون از گوهر و توانا بر همه . یک شرط عالم ظهور ، یک حرکت ، هستی جسم در فضا را با حرکت می پیوندد و در می آمیزد . آیا اگر حرکت نمی بود زمان هم نمی بود ؟ آیا اگر حرکت نباشد ، زمان نیست ؟ پس بپرس ! آیا زمان کنش فضا

است ؟ یا بالعکس؟ و یا این هر دو یکی است ؟

حال به بحث در زمینه سفر در زمان می پردازیم .
زمانی که اینشتین در سال 1905 نظریه نسبیت خاص را مطرح کرد در آن قوانین جامعی در مورد نور و سرعت های بالا به چشم می خورد . از آن زمان دوباره نظریات سفر در زمان پای به عرصه ی وجود گذاشتند . زیرا همانطور که می دانیم یکی از اصول نسبیت این است که سرعت نور حد سرعت ها است ؛ یعنی ، هیچ جسمی قادر نیست با سرعتی فراتر از سرعت نور حرکت کند ؛ دلیل این پدیده را می توان باز هم در نسبیت پیدا کرد زیرا قانونی در نسبیت می گوید که با افزایش سرعت جرم نیز افزایش می یابد ، در فرمول محاسبه ای این موضوع یعنی افزایش جرم اگر سرعت جسمی برابر سرعت نور شود آنگاه جرم آن بی نهایت می شود و در این شرایط هیچ انرژی قادر به شتاب دادن آن نیست . پس براساس نسبیت نمی توان از سرعت نور گذر کرد ، حال ممکن است برای شما این سؤال پیش آید که چرا پس فوتون ها می توانند با این سرعت حرکت کنند ؟ پاسخ اینگونه بیان می شود که چون جرم فوتون ها در حال سکون صفر است پس می توانند با چنین سرعتی به سیر و سفر بپردازند .

یکی دیگر از اصول نسبیت بیان می کند که اگر سرعت افزایش یابد زمان کندتر می گذرد و به این پدیده در نسبیت اتساع زمان می گویند و برای فهم بهتر آن پارادوکس اولبرس را مطرح می سازند . حال اگر کمی استدلال کنید می توانید بفهمید که اگر سرعت از ، سرعت نور فراتر رود آنگاه زمان به عقب باز می گردد و این خود پدیده بسیار جالب است که ما به زمان گذشته بازگشته ایم .

با این وجود گفته می شود برای سفر در زمان سه راه عمده وجود دارد که عبارتند از :

1- سیاهچاله

2- کرمچاله

3- ریسمان های کیهانی

حال به شرح راه اول که سیاهچاله است می پردازیم .

اگر تا کنون نمودار پن رز را دیده باشد و کمی نیز در آن تأمل کرده باشد حتما" راه اول که سیاهچاله است را درک کرده است . اگر هم تا کنون آن را ندیده اید مشکلی نیست زیرا ما آن را شرح می دهیم . ما در نمودار پن رز دو تکینگی مشاهده می کنیم که یکی متعلق به سیاهچاله ی این جهان است . در این نمودار دو راه A و B مشاهده می شود که اگر توسط راه A حرکت کنیم به درون سیاهچاله می افتیم و نابود می شویم ولی اگر از راه B وارد شویم آنگاه ما سفری به جهانی موازی با جهان ما خواهیم داشت . وقتی که ما به پایان این تونل برای سفر برسیم توسط جرمی به نام سفید چاله که کارش دقیقا" مخالف سیاهچاله است و نیروی دافعه دارد به بیرون پرتاب می شویم گفتنی است که سفید چاله همان تکینگی دوم در نمودار پن رز است . در این هنگام ما در جهانی دیگر خواهیم بود . به این گونه جهان ها که هنوز در حد فرضیه هستند جهان موازی می گویند . اگر ما نمودار پن رز را به این صورت ادامه دهیم می توانیم هر چه قدر که می خواهیم جهان موازی بسازیم . در این صورت ما به جهانی غیر از جهان خودمان پرتاب می شویم و در این صورت به آینده یا گذشته سفر می کنیم . البته قابل ذکر است که این گونه سیاهچاله ها که برای اینگونه سفرها هستند دوار می باشند یعنی به دور خود دوران می کنند . همچنین باید توجه داشت که سیاهچاله ها اجسام بسیار بسیار خشنی هستند و اگر ما کمی راه را اشتباه رویم آنگاه در افق رویداد آن به اسارت در خواهیم آمد و سرانجام به اتم تجزیه می شویم و بروی تکینگی آن سقوط می کنیم .

قبل از بحث در زمینه کرمچاله ما باید مطالبی را در زمینه نسبیت عام و انحنای فضا زمان بدانیم .

برای شرح کرمچاله باید اطلاعاتی در زمینه ی نسبیت عام در سال 1915 انتشار یافت داشته باشیم . همانطور که می دانیم در نسبیت فضا در چهار بعد توصیف می شود ؛ سه بعد فضایی و یک بعد زمانی که بعد چهارم با سه بعد دیگر پیوسته است و به آن فضا زمان می گویند .

در واقع فضا زمان یک بافت است . حال آن را به صورت یک کاغذ تصور کنید اگر بروی این کاغذ یک جسم جرم دار قرار دهیم آنگاه مشاهده خواهیم کرد که در انحنایی ایجاد می شود ، همین عمل در واقعیت صورت می گیرد ؛ یعنی ، با قرار گرفتن یک جرم بروی بافت فضا زمان آن را خمیده می کند که این موضوع را اینشتین مطرح کرد . البته این موضوع وقتی تأیید شد که سر آرتور ادینگتون در یک خورشید گرفتگی یا کسوف به پرتوهای نوری که از ستارگان دیگر می آمدند و از کنار خورشید می گذشتند توجه کرد و مشاهده کرد که در این هنگام مسیر آن ها در خط مستقیم نیست بلکه در هنگام عبور از کنار خورشید مسیرشان خمیده می شود . در واقع این تأییدی بر نسبیت بود که این نظریه و اینشتین را به اوج شهرت و افتخار رساند .

حال که کمی از نسبیت عام دانستیم به شرح کرمچاله می پردازیم .

شاید جالب ترین راه سفر در زمان کرمچاله باشد که تا حدودی نیز به واقعیت نزدیک است . فلام برای نخستین بار به این نتیجه رسید که باحل معادلات شوارتزشیلد اینشتین می توان به نتیجه ای جالب به نام کرمچاله رسید . در نخست شاید این تفکر نادرست به نظر می رسید ، اما سرانجام با کمی تفکر مشخص شد که این موضوع می تواند درست باشد . کمی بعد اینشتین و روزن با شناور کردن معادلات شوارتز شیلد موفق شدند معادله موسوم به پل اینشتین روزن بیابند که مربوط به یک کرمچاله غیر ایستا و غوطه ور بود .

در واقع کرمچاله تونلی فرضی است که همانند یک ماشین زمان کار می کند . برای درک این موضوع باید به نسبیت عام رجوع کرد . همانطور که گفته شد در نسبیت عام هر جسم جرم دار بر فضا زمان اطراف خود تأثیر می گذارد و آن را خمیده می کند و سپس گرانش ایجاد می شود . اگر جرمی چنان سنگین باشد که تونلی عمیق در دل بافت فضا زمان ایجاد کند آنگاه آن جسم نقطه ی آغاز یک کرمچاله باشد . این اجسام در واقع محدودیت سرعت نور را با حیله ای ساده پشت سر می گذارند و میان بری میان دو نقطه ایجاد می کنند . حال این میان بر می تواند به دو صورت بروز کند ؛ نخست جهان های موازی را به خاطر آورید ، جایی غیر از جهان ما ، به وسیله ی یک کرمچاله می تواند به جهان های موازی سفر کرد ، برای درک بهتر این مطلب یک ساختار انعطاف پذیر را تصور کنید که بروی آن جسم سنگینی قرار دارد هر چه جم افزایش فرورفتگی نیز افزایش می یابد ، اگر جرم آن قدر سنگین باشد که سطح جسم نتواند آن را تحمل کند در آن سطح سوراخی ایجاد می شود که به زیر سطح راه می یابد و این می تواند همان جهان موازی ما باشد همچنین اگر دو سطح انعطاف پذیر با هم موازی قرار بگیرند باز هم می توانیم بین آنها کرمچاله ای داشته باشیم .

روش دیگر بروز کرمچاله این است که دو نقطه از یک جهان به هم اتصال داده شود ؛ یعنی ، ما توسط یک کرمچاله به نقطه ای در جهان خودمان راه یابیم که چند هزار یا میلیون یا میلیارد سال با ما فاصله دارد . این فاصله به وسیله ی یک کرمچاله در چند ساعت خمیده می شود . برای تصور این راه یک کاغذ را تصور کنید که یک سوراخ که همان کرمچاله باشد در روی آن وجود دارد و در قسمت دیگر آن یک سوراخ دیگر وجود دارد اگر ما این دو سوراخ را توسط تونلی از زیر به هم متصل کنیم آنگاه این تونل که همان کرچاله می باشد ما را به قسمتی دیگر از جهان ما می رساند .

با این حال مشکل کرمچاله در این جا است که جسمی با چنین جرم زیادی تا کنون مشاهده نشده است که بی خطر باشد ، از این جهت بی خطر که سیاهچاله ها چنین جرمی را دارند ولی اگر کسی وارد افق آنها شود دیگر باز نخواهد گشت زیرا ابتدا جرم پاهایش چند برابر سرش می شود و سپس به اتم تجزیه شده و سپس یونیزه خواهد شد و نورانی خواهد شد .

از موضوع کرمچاله که صرف نظر کنیم هنوز نظریه برای سفر در زمان باقی می ماند که آن هم در جای خود جالب است در آن نظریه برای سفر در زمان از از ریسمان های کیهانی استفاده می شود . هرچند که این ریسمان نامرئی هستند یا اینکه بهتر بگوئیم بسیار کوچک هستند زیرا همانطور که می دانیم قطر آنها برابر 10 ^ -33 است که این مقیاس بسیار بسیار کوچک است و حتی تصور آن نیز کاری بسیار مشکل است این مقیاس حتی کوچکتر از قطر هسته ی اتم ها است . با این حال گفته می شود که ریسمان ها در زیر فشار بسیار عظیمی هستند و با این وجود آنها این قابلیت را فضا را مغشوش کنند . همچنین این ریسمان ها می توانند بسیار شتاب بگیرند و اجسامی را نیز با خود حمل کنند . در حقیقت از این جهت برای سفر در زمان مناسب دیده می شود . ولی به این دلیل که بسیار کوچک هستند دانشمندان حدس می زنند که شاید تا چند هزار سال دیگر هم نتوان آنها را دید . به همین دلیل این نظریه کمی محال به نظر می رسد ولی باز هم دارای ارزش های خاص خود است .

با این وجود در جهان کنونی اگر این امر ممکن شود بسیار حادثه ی شگرفی خواهد بود . ولی چه کنیم که با این مشکل مواجه هستیم که ما در گذشته به دنیا نیامده بودیم و در آیده نیز مرده خواهیم بود و این مشکل عمده ی این نظریات است . همچنین استیون هاوکینگ در این زمینه می گوید چون ما هیچ انسانی از آینده را در دوران خود نداریم پس هیچ وقت ما قادر به سفر در زمان نخواهیم شد البته او این استدلال در اختصاصا" در مورد کرمچاله بیان می کند . گفتنی است که نظریه ی CPH هم اکنون در حال کار بر روی این امر یعنی سفر در زمان است


منبع
 

infrequent

عضو جدید
کاربر ممتاز
آیا زمان در جهان های دیگر به عقب باز میگردد؟

آیا زمان در جهان های دیگر به عقب باز میگردد؟

فیزیکدانان مفهوم تقارن زمان را در قانون مشهور دوم ترمودینامیک اعمال کرده‌اند: انتروپی در یک سیستم بسته هرگز کاهش نمی‌یابد. به طور کلی انتروپی واحد بی‌نظمی‌ یک سیستم است. فیزیکدان استرالیایی ‌لودویگ بولتزمن‌ در قرن ?9 انتروپی را به عنوان تمایز بین ریز حالت و بزرگ حالت یک شیء توضیح داد. اگر کسی از شما بخواهد که یک فنجان قهوه را توصیف کنید، شما احتمالأ به بزرگ حالت آن می‌پردازید- دما، فشار، و دیگر خصایص آن. از طرف دیگر ریز حالت، موقعیت دقیق و سرعت هر اتم را در مایع توضیح می‌دهد. بسیاری از ریز حالت‌های مختلف با یک بزرگ حالت خاص مطابق‌اند: می‌توان یکی از اتم‌ها را جابه‌جا کرده و هیچ‌کس با چشم غیرمسلح متوجه این تغییر نمی‌شود.

انتروپی تعداد ریز حالت‌هایی است که با یک بزرگ حالت همخوانی دارند. (بر اساس اصول فنی تعداد یا لگاریتم این ارقام مد نظر است). بنابر این راه‌های بیشتری برای کنار هم قراردادن تعداد معینی اتم در یک پیکر‌بندی با انتروپی زیاد نسبت به یک پیکر‌بندی انتروپی کم وجود دارد. تصور کنید که در داخل فنجان قهوه شیر می‌ریزید، راه‌های بسیاری برای پخش مولکول‌های شیر در بین مولکول‌های قهوه وجود دارد. به طوری که ذرات در این حالت‌ها کاملا باهم مخلوط شوند. اما متعاقبا راه‌های بسیار معدودی وجود دارد که بتوان شیر را طوری در قهوه ریخت که از قهوه موجود در فنجان جدا بماند. بنابر این مخلوط انتروپی زیادی دارد.

از این نقطه نظر زیاد حیرت‌آور نیست که با گذشت زمان انتروپی میل به افزایش دارد. حالاتی که انتروپی بالایی دارند تعدادشان از آنهایی که انتروپی کمی ‌دارند، بسیار بیشتر است. تقریبا ایجاد هر تغییری در سیستم باعث می‌شود که آن سیستم به حالت انتروپی بالایی برسد. این همان علتی است که باعث می‌شود شیر با قهوه مخلوط شده، اما دیگر از آن جدا نگردد. اگرچه از نظر فیزیکی غیرممکن نیست که تمام مولکول‌های شیر با هم توطئه کرده و در کنار هم قرار گیرند، اما این مسئله از لحاظ آماری بسیار دور از ذهن است. اگر کسی منتظر بماند تا پیکر‌بندی مولکول‌ها به صورت اتفاقی طوری شکل گیرد، که این اتفاق خودبه‌خود رخ دهد، باید خیلی بیشتر از سن کنونی جهان قابل مشاهده صبرکند. پیکان زمان همان میل سیستم‌ها به تکامل به سمت یکی از حالت‌های بی‌شمار انتروپی بالای طبیعی است. اما علت این موضوع که چرا حالت‌های با انتروپی کم به حالات با انتروپی بالا تکامل می‌یابند، با علت این‌که چرا انتروپی در جهان درحال افزایش است تفاوت دارد. سوال این است: چرا انتروپی در ابتدا برای شروع کم بود؟ با دقت به این موضوع که حالاتی که انتروپی کم دارند بسیار نادرند، این موضوع بسیار عجیب به نظر می‌رسد. حتی این مسئله که جهان امروز ما انتروپی متوسطی دارد، توضیح نمی‌دهد که چرا درگذشته انتروپی کمتر بوده است.

در بین تمام شرایط اولیه ممکنی که می‌توانستند به‌صورت جهانی مثل جهان کنونی ما تکامل یابند، اکثریت انتروپی بیشتری داشتند نه کمتر. به‌عبارت دیگر مسئله اصلی توضیح این موضوع نیست که چرا فردا انتروپی جهان ما بیشتر از امروز خواهد بود، بلکه بر سر این موضوع است که چرا دیروز انتروپی کم بود و روز قبل از آن باز هم کمتر از دیروز بوده است. می‌توان رد پای این مسائل را تا ابتدای زمان، در جهان قابل مشاهده دنبال کرد و در آخر نامتقارن بودن زمان سوالی است که کیهان‌شناسان باید به آن پاسخ دهند.

وجود بی‌نظمی‌ در هیچ

جهان اولیه، مکان جالبی بود. تمام اجزایی که جهان کنونی ما را تشکیل می‌دهند به شکل حجمی ‌فوق‌العاده فشرده و به شدت داغ بودند. از همه مهم‌تر آن‌که این اجرا تقریبا به صورت کاملا یک ‌دست در آن حجم کم پراکنده بودند. به‌طور متوسط فشردگی از یک نقطه تا نقطه دیگر تنها به نسبت یک در یک‌صد هزار تفاوت داشت. رفته‌رفته جهان گسترده‌تر و خنک‌تر شد و کشش جاذبه تفاوت‌ها را به وجود آورد. مناطقی که در آنها اندک ذرات بیشتری وجود داشت، ستاره‌ها و کهکشان‌ها را به وجود آوردند و مناطقی که در آنها ذرات کمتری بود فضاهای خالی را به وجود آوردند.

واضح است که وجود جاذبه برای تکامل دنیا ضروری بوده است. متاسفانه هنگامی‌ که جاذبه وارد بحث می‌شود، دیگر نمی‌توانیم درک کاملی از انتروپی داشته باشیم. جاذبه از شکل مکان- زمان به دست آمده و خود، هدف یک نظریه کوانتوم جاذبه می‌باشد. در حالی که نظریه جامعی در مورد مکان- زمان در دست نیست. اگر چه می‌توانیم انتروپی یک مایع را به حرکت مولکول‌هایی که در آن جایگزین می‌شوند، ربط دهیم. اما نمی‌دانیم که چه چیزی جایگزین فضا می‌شود. بنابر این نمی‌دانیم که کدام حالت‌های گرانشی با یک بزرگ حالت خاص همخوانی دارند.

با این همه نظریه کاملا واضحی از چگونگی تکامل یافتن انتروپی نداریم. در موقعیت‌هایی مانند یک فنجان قهوه که جاذبه قابل چشم‌پوشی است، پراکندگی یک‌دست ذرات، انتروپی بالایی دارد. این شرایط را حالت تعادل می‌نامند. حتی هنگامی‌که ذرات جایشان را با هم عوض کنند باز هم آنچنان کاملا مخلوط هستند که با نگاهی اجمالی تفاوت زیادی با قبل ندارند. اما در صورتی که جاذبه موثر باشد و حجم ثابت بماند، متعاقبا پراکندگی منظم، انتروپی پایینی دارد. دراین حالت سیستم دیگر در حالت تعادل نیست. جاذبه باعث می‌شود تا ذرات به صورت انبوه ستارگان و کهکشان‌ها جمع شوند و انتروپی بر طبق قانون دوم، به صورت مداوم و به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

در حقیقت می‌دانیم که اگر عامل جاذبه موثر باشد و انتروپی یک حجم را به بیشترین حد ممکن برسانیم، آنچه به‌دست خواهیم آورد یک سیاه‌چاله است. در دهه ???? ‌استیفن‌ هاوکینگ‌ از دانشگاه کمبریج، نظریه یاکوب بکن اشتاین که اکنون در دانشگاه اورشلیم است را تایید کرد، این نظریه بیان می‌دارد که قانون دوم، سیاه‌چاله‌ها را به‌درستی شامل می‌شود. سیاه‌چاله‌ها هم مانند اشیای بسیار داغی که قانون دوم اساسا برای شرح دادن آنها فرمول‌بندی شده از خود پرتو ساطع می‌کنند - آن هم به میزان بسیار زیاد. سیاه‌چاله‌ای با حجمی‌ معادل یک میلیون برابر خورشید، مانند سیاه‌چاله‌ای که در مرکز کهکشان‌ها قراردارد، انتروپی معال یک صد برابر انتروپی تمام ذرات معمول در جهان قابل مشاهده ما را دارد.

بر طبق نظریه ‌هاوکینگ سرانجام حتی سیاه‌چاله‌ها نیز به علت ساطع کردن پرتوها نابود می‌شوند. یک سیاه‌چاله بالاترین انتروپی ممکن در دنیا را ندارد، اما بالاترین انتروپی ممکن که می‌تواند در یک حجم رخ دهد، را دارا است. به نظر می‌رسد که حجم فضا در جهان، بدون حد و مرزی در حال توسعه است. ستاره‌شناسان در سال ???? دریافتند که سرعت گسترش جهان در حال افزایش است.

واضح‌ترین توضیح، حضور انرژی سیاه است. گونه‌ای انرژی که حتی در فضاهای خالی هم وجود دارد و به نظر می‌رسد که هر چه دنیا گسترده‌تر می‌شود، این نیرو حتی ضعیف هم نمی‌شود. این تنها توضیح برای این پدیده نیست، اما دلایل کافی برای توضیحات بهتر در این زمینه هنوز وجود ندارد. در صورتی که انرژی سیاه ضعیف نشود، جهان برای همیشه گسترش خواهد یافت. کهکشان‌های دور دست از نظر ناپدید خواهند شد.

کهکشان‌هایی که به سیاه‌چاله تبدیل نشوند، مانند چاله گلی که در یک روز گرم خشک می‌شود در تاریکی اطراف کم کم نابود می‌شوند. علی‌رغم همه کوشش‌ها و اهداف، آنچه باقی می‌ماند، جهانی است به تمام معنا تهی. فقط و فقط در آن هنگام است که انتروپی دنیا واقعا تا بیشترین حد ممکن افزایش می‌یابد. جهان در تعادل خواهد بود و دیگر هرگز اتفاق مهمی ‌روی نخواهد داد.

شاید عجیب به نظر برسد که فضای خالی چنان انتروپی عظیمی‌ داشته باشد. مانند این است که بگوییم به هم ریخته‌ترین میز در دنیا، میزی است که اصلا چیزی روی آن قرار ندارد. انتروپی معلول ریزحالت‌هاست و در نگاه اول فضای خالی هیچ ریز حالتی ندارد. البته در واقع، فضای خالی، بی‌نهایت ریز حالت دارد، ریزحالت‌های گرانشی کوانتوم که در داخل بافت فضا جا دارند. ما هنوز دقیقا نمی‌دانیم که این حالت‌ها چه هستند و اگرچه نمی‌دانیم چه ریزحالت‌هایی در انتروپی یک سیاه‌چاله موثرند، اما می‌دانیم که در یک جهان در حال گسترش، انتروپی در یک حجم قابل مشاهده به سوی میزان ثابتی میل می‌کند که با محدوده مرزهایش تناسب دارد. این در حقیقت مقدار بسیار زیادی انتروپی است. بسیار بیشتر از ماده موجود در آن حجم.

گذشته در مقابل آینده

بسیاری از گیتی‌شناسان کوشیده‌اند تا نامتقارن بودن زمان را به فرایند بزرگ شدن جهان ربط دهند. گسترش جهان توصیفی جالب برای بسیاری از ویژگی‌های اساسی دنیا می‌باشد. بر اساس این ایده جهان اولیه (یا حداقل بخشی از آن) از اجزای ریز تشکیل نشده بود، بلکه شکلی موقتی از انرژی سیاه بوده است که امروزه شاهد آن هستیم. این انرژی باعث شد تا سرعت گسترش جهان به صورتی باور نکردنی افزایش یافته و بعد از آن طوری به صورت ماده و پرتو در آید، که تنها بخش بسیار ناچیزی از آن باقی بماند و امروزه کم‌کم دوباره مطرح شود. مابقی داستان انفجار بزرگ، از گازهای یک‌دست ابتدایی تا کهکشان‌ها و غیره به سادگی ادامه می‌یابد.

انگیزه اصلی توضیح چگونگی بزرگ شدن جهان، ارائه یک توصیف قاطع برای شرایط مساعد به وجود آمده در جهان اولیه و خصوصا توضیح فشردگی یک‌دست و قابل توجه ماده در محدوده‌های مجزا دور از هم بود. گسترش وسعت جهان توسط انرژی سیاه بسیار به آرامی ‌و بدون هیچ مشکلی صورت می‌گیرد. در صورتی که پخش شدن ماده و انرژی که مقدم بر حضور انرژی سیاه باشد، بی‌معناست، چرا که به محض این که گسترش جهان شروع شود، هرگونه ردی را در مورد شرایط پیش از گسترش از بین برده و جهان اولیه که داغ و فشرده بوده است از آن باقی می‌ماند.

الگوی گسترش جهان از بسیاری جهات موفقیت‌آمیز بوده است. پیش‌گویی‌های این الگو از چگونگی به وجود آمدن کژروی‌ها از یکپارچگی کامل، با مشاهدات تغییرات فشردگی در جهان کاملا همخوانی دارند. البته گیتی‌شناسان که تعدادشان در این مورد روز‌افزون است به دلایلی که راجر پنروز از دانشگاه آکسفورد و دیگران به آنها اشاره کرده‌اند، این موضوع را به عنوان توصیفی برای نامتقارن بودن زمان بخشی از یک دروغ می‌دانند. برای این که این فرایند به صورت مطلوب انجام شود، انرژی سیاه به‌شدت فشرده می‌بایست با پیکربندی بسیار خاصی تشکیل می‌شد.

در حقیقت انتروپی آن می‌بایست بسیار کمتر از انتروپی گاز داغ وفشرده‌ای می‌بود که بعدا به آن تبدیل شد. این بدان معناست که گسترش جهان در حقیقت مشکلی را حل نکرده و تنها این موضوع را توضیح می‌دهد که یک حالت با انتروپی کم (گاز یک‌دست داغ وفشرده) جایگزین حالتی با انتروپی کمتر شده است (فضایی که در آن انرژی سیاه بسیار فشرده وجود دارد). این نظریه معمای ما را یک گام عقب‌تر می‌برد: اصلا گسترش جهان چرا رخ داد؟

یکی از دلایلی که بدین‌خاطر بسیاری از کیهان‌شناسان از گسترش جهان به عنوان توصیفی برای نامتقارن بودن زمان استفاده می‌کنند، این است که پیکر‌بندی ابتدایی انرژی سیاه آن قدرها هم دور از ذهن نیست. در زمان گسترش جهان، کل جهان قابل مشاهده امروز کوچک‌تر از یک سانتی‌متر بوده است. اساسا چنین محدوده کوچکی ریز حالت‌های بسیاری ندارد، پس زیاد غیرمحتمل نیست که جهان به صورت تصادفی به‌شکل ریز حالت‌هایی در آمده باشد که با گسترش جهان همخوان باشند. متاسفانه این الهامات گول‌زننده هستند. جهان اولیه اگر چه تنها یک سانتی‌متر طول داشته است. اما دقیقا به تعداد ریز حالت‌های جهان قابل مشاهده امروز ریزحالت در خود داشته است. بر اساس قوانین مکانیک کوانتوم تعداد کل ریزحالت‌های موجود در یک سیستم هرگز تغییر نمی‌کند. (‌انتروپی به علت افزایش ریز حالت‌ها زیاد نمی‌شود، بلکه به این علت زیاد می‌شود که بزرگ حالت‌های ممکن که رواج بیشتری دارند به طور طبیعی افزایش می‌یابند). در حقیقت سیستم فیزیکی جهان اولیه شبیه به سیستم فیزیکی الان بوده است. نهایتا یک سیستم به شکل سیستم دیگر تکامل می‌یابد.

جهانی متقارن‌الزمان

برخی کیهان‌شناسان تصور می‌کنند که دنیا یک ‌جهش‌ داشته است. پیش از این حادثه فضا فشرده بود، اما به ‌جای این که دارای فشردگی ساده و محدودی باشد، اصول فیزیکی جدید (یعنی جاذبه کوانتوم، ابعاد اضافی، تئوری رشته‌ای یا دیگر پدیده‌های محرک) در لحظه آخر به کمک آمده و دنیا به سویی حرکت کرد که ما آن را با نام انفجار بزرگ می‌شناسیم. علی‌رغم خیره‌کنندگی این نظریه، جهش کیهان‌‌شناسانه توصیفی در مورد پیکان زمان نمی‌دهد. در اینجا دو حالت به ذهن می‌رسد. یا همچنان‌که دنیای اولیه به انفجار بزرگ نزدیک می‌شد انتروپی بیشتر افزایش پیدا می‌کرد - که در این صورت پیکان زمان به شکل نامحدودی به درون گذشته کشیده می‌شد- و یا این که انتروپی کاهش پیدا می‌کرد، که در این صورت شرایط غیرطبیعی انتروپی کم در اواسط تاریخ جهان (در زمان جهش) رخ داده است. در هر دو صورت، ما از زیر بار این سوال که چرا انتروپی در نزدیکی انفجار بزرگ پایین بوده است، شانه خالی کرده‌ایم. به جای این موضوع بیایید تصور کنیم که جهان در یک حالت انتروپی بالا آغاز شده است، که البته طبیعی‌ترین حالت آن هم می‌باشد. یک گزینه نامزد مناسب در این زمینه فضای خالی است. مانند هر حالت مناسب انتروپی بالایی، تمایل فضای خالی به ثابت و بی‌تغییر ماندن است. مشکل اینجاست که: چگونه می‌توانیم جهان کنونی‌مان را از یک فضا- زمان ساکن و متحرک بیرون بیاوریم؟ این راز شاید در وجود انرژی سیاه نهفته باشد.

فضای خالی در حضور انرژی سیاه کاملا هم خالی نیست. نوسانات میدان‌های کوانتومی‌ باعث افزایش دمای بسیار پایین می‌شوند، دمایی بسیار پایین‌تر از دمای امروزه جهان، البته نه در حد صفر مطلق. تمام میدان‌های کوانتومی ‌در چنان جهانی، گاهی نوسانات دمایی را تجربه می‌کنند. این بدان معناست که جهان آن‌چنان هم ساکن نیست و اگر به اندازه کافی منتظر بمانیم، ذرات و یا مجموعه مادی از ذرات به صورت نوسان به وجود می‌آیند و سپس دوباره در خلأ پخش می‌شوند. (اینها ذرات واقعی هستند، برخلاف ذرات مجازی که عمر کوتاهی دارند و حتی در غیاب انرژی سیاه هم وجود دارند). در بین چیزهایی که می‌توانند نوسان کرده و به وجود آیند بسته‌های بسیار کوچک انرژی سیاه وجود دارند. در صورتی که شرایط مطلوب به وجود آیند، این بسته می‌تواند تحت تاثیر گسترش جهان قرار گرفته و طوری تغییر کند که خود جهانی مستقل به وجود آورد: یک جهان بچه.

شاید جهان ما از نوادگان جهان‌های دیگر باشد. ظاهرا این سناریو یادآور گزارش استاندارد توسعه جهان است. آنجا هم فرض کردیم که بسته انرژی سیاه بسیار فشرده، تصادفا برانگیخته شده و جرقه توسعه جهان بدین‌ترتیب زده شده است. تفاوت در چگونگی شروع شرایط مطلوب است. در گزارش استاندارد، بسته در جهانی که به‌شدت نوسان داشت برانگیخته شد که در آن، نوسان بسیار شدید چیزی که یادآور توسعه جهان باشد را به وجود نمی‌آورد. به نظر می‌رسد که بیشتر این چنین بوده است که اساسا بدون وجود مرحله توسعه، جهان مستقیما شروع به نوسان کرده و یک انفجار بسیار داغ رخ داده است. در حقیقت تا زمانی که بحث انتروپی مطرح است این مراحل بیشتر با این نظریه همخوانی دارند که جهان بدون وجود چهارده میلیارد سال تکامل کیهانی مستقیما شروع به نوسان کرد و پیکربندی را که امروزه شاهد آنیم به وجود آمده است.

در سناریوی جدید، جهان پیشین هرگز به صورت تصادفی نوسان نداشته است بلکه در حالتی بسیار خاص قرار داشت. یعنی: فضای خالی (تهی). آنچه را که این نظریه ادعا می‌کند و باید اثبات شود آن است که بهترین شرایط ممکن برای ساختن جهانی مثل جهان ما از چنان حالت پیشینی، گذراندن دوره‌ای از گسترش جهان بوده است و نه نوسان مستقیم. به عبارت دیگر جهان ما در حال نوسان می‌باشد اما نه به صورت تصادفی. ‌امیت فو ورا‌

این سناریو که توسط ‌جنیفر چن‌ از دانشگاه شیکاگو ارائه شد، گزینه جالب توجهی را برای مبدا برهم خوردن تقارن زمان در جهان قابل مشاهده ارائه می‌دهد: ما تنها بخش کوچکی ازیک عکس بزرگ را می‌بینیم و در این عرصه عظیم زمان کاملا متقارن می‌باشد. با به وجود آمدن جهان بچه‌های جدید انتروپی می‌تواند به ‌صورت بی‌نهایت افزایش یابد. از همه ویژگی‌های آن بهتر این که این داستان را می‌توان رو به عقب و جلو در زمان بازگو کرد. تصور کنید در لحظه‌ای خاص جهان را با فضای خالی شروع کرده و تکامل آن را در آینده و گذشته مشاهده کنیم. (این تکامل در هر دو جهت حرکت می‌کند زیرا در اینجا یک پیکان جهت‌دار را برای زمان متصور نمی‌شویم). جهان بچه‌ها در هر دو جهت زمان با نوسان‌ها به وجود آمده و دوباره از هم دور شده و جهان بچه‌های دیگری را به وجود آورده‌اند. از نظر آماری و در مقیاس بسیار بزرگ، زمان در چنان مجموعه چند جهانی متقارن به‌نظرمی‌رسد - گذشته و آینده هر دو می‌توانند باعث شوند که جهان‌های کوچکی نوسان کرده، به وجود آمده و بدون محدودیت فزونی یابند. هرکدام از این جهان‌ها می‌توانند یک پیکان زمان داشته باشند، اما نیمی ‌از آنها می‌توانند پیکانی داشته باشند که در مقایسه با پیکان موجود در باقی جهان‌ها برعکس باشد. ایده جهانی با پیکان زمان برعکس، عجیب و غریب به‌ نظر می‌رسد. اگر چنین کسانی را از چنان جهانی ملاقات کنیم، آیا آنها آینده را به خاطر خواهند داشت؟ خوشبختانه چنین محل ملاقاتی وجود نخواهد داشت. در سناریوی مذکور تنها مکان‌هایی بسیار بسیار دور و در گذشته‌اند که به نظر می‌رسد زمان در آنجا رو به عقب حرکت می‌کند - بسیار پیش از انفجار بزرگ. در این میان گستره‌ای از جهان وجود دارد که به‌نظر نمی‌رسد اصلا زمان در آن حرکت کند، تقریبا هیچ ماده‌ای در آن وجود نداشته و انتروپی تکامل نیافته است. هر موجودی که در یکی از این محدوده‌های معکوس‌الزمان زندگی می‌کرده، نمی‌تواند از پیری زاده شده و در کودکی بمیرد و یا هرگونه رخداد غیرطبیعی دیگری برایش رخ دهد. زمان برای آنها با ترتیبی کاملا عادی جریان دارد. تنها در مقایسه با جهان ما، جهان آنها غیرطبیعی به نظر می‌رسد – گذشته ما آینده آنهاست و برعکس. اما چنان مقایسه‌ای کاملا فرضی است چراکه نه ما می‌توانیم به جهان آنها برویم و نه آنها می‌توانند به جهان ما بیایند.

گیتی‌شناسان ایده جهان بچه‌ها را سال‌ها بررسی کرده و همواره در پی کشف حقیقت مدل ما بوده‌اند، اما هنوز نمی‌توانیم فرایند تولید جهان بچه‌ها را درک کنیم. در صورتی که نوسانات کوانتوم می‌توانستند جهان‌های جدیدی خلق کنند، پس می‌بایست بتوانند بسیاری چیزهای دیگر مثل یک کهکشان کامل را هم تولید کنند. سناریویی مانند سناریوی ما اگر بخواهد جهانی را که می‌بینیم، توضیح دهد باید به وجود آمدن بیشتر کهکشان‌ها را به زمان پس از انفجار بزرگ ارجاع دهد. آن هم مانند وقایع و نه فقط نوسان‌هایی در جهانی خالی. اگر این طور نباشد ممکن است جهانمان بسیار غیرطبیعی به نظر برسد.

اما درسی که باید از این سناریو گرفته شود این است که ویژگی جالب توجه جهان قابل مشاهده ما یعنی پیکان زمان که از شرایط انتروپی بسیار کم در جهان‌های اولیه برخاسته است می‌تواند راه حل‌هایی را در مورد چگونگی جهان غیرقابل مشاهده ارائه کند، نه ارائه سناریوی خاصی برای پیکربندی فضا - زمان در مقایس‌های بسیار بزرگ.

همان‌طور که در ابتدای این مقاله گفته شد خوشحال‌کننده است که تصویری ارائه می‌دهیم که با داده‌ها همخوانی داشته باشد. اما گیتی‌شناسان بیش از آن می‌خواهند: ما به دنبال فهمی ‌از قوانین طبیعت و جهان مخصوص خودمان هستیم که همه چیز در آن با منطق جور دربیاید. نمی‌خواهیم در این زمینه کوتاه آمده و ویژگی‌های عجیب و غریبی را به عنوان حقایق بدون اثبات برای جهانمان بپذیریم. به نظر می‌رسد که عدم تقارن شگفت‌‌انگیز زمان در جهان قابل مشاهده، سرنخ‌هایی در مورد مطالب ارزشمند‌تری به دست می‌دهد – اشاره‌ای به همه ویژگی‌های مکان و زمان. کار ما به عنوان فیزیکدان استفاده از این و دیگر سرنخ‌ها برای رسیدن به یک تصویر درست در این زمینه است.

اگر جهان قابل مشاهده تمام آن چیزی باشد که وجود دارد، در نظر گرفتن یک پیکان زمان به صورت طبیعی تقریبا غیرممکن می‌شد، اما اگر دنیای اطراف ما تنها بخش ناچیزی از یک تصویر بسیار بزرگ‌تر باشد، احتمالات جدید خود را ارائه می‌کنند. ما می‌توانیم جهانمان را تنها مانند یک قطعه از یک پازل در نظر بگیریم، قطعه‌ای از تمایل نظامی ‌بزرگ‌تر برای افزایش انتروپی آن نظام بدون محدودیت در گذشته و آینده بسیار دور. اگر بخواهیم گفته‌های ادوارد تریون را خلاصه کنیم به این صورت می‌توان گفت که: درصورتی که انفجار بزرگ را ابتدای همه چیز در نظر نگرفته و فقط به عنوان یکی از حوادثی که گاه به گاه اتفاق می‌افتد به آن بنگریم، آسان‌تر می‌توان آن را درک کرد.

همچنان که گیتی‌شناسان بیشتری مشکل پیکان زمان را جدی می‌گیرند، دیگر اساتید هنوز روی ایده‌های دیگر کار می‌کنند. مشاهده این پیکان بسیار ساده است. فقط کافی است کمی‌ شیر را در قهوه خود ریخته و هنگامی‌که آن را زیر زبانتان مزه مزه می‌کنید تعمق کرده که چطور همین کار ساده‌ای که انجام می‌دهید، ریشه در ابتدای جهان قابل مشاهده و شاید حتی پیش از آن دارد.



منبع: دانشمند - عرفان دلاوری
 
بالا