استفان هاوکينگ فيزيک دان مشهور انگليسي به تازگي در اظهار نظري جنجال آميز اعلام کرد که در آينده نزديک امکان سفر در زمان براي انسان به وجود خواهد آمد.
هاوکينگ فيزيک دان مشهوري که از ابتلا به بيماري اختلال نوروني رنج مي برد و تنها از طريق مجموعه اي از سيستم هاي فوق پيشرفته رايانه اي قادر به تعامل با اطرافيان است، اعلام کرد که روزي خواهد رسيد که نظريه نسبيت زمان اينشتين کاملا منسوخ خواهد شد و در بخشي از تاريخ، يک روز سفر در فضاپيمايي با سرعت ۶۵۰ ميليون مايل در ساعت با يک سال زميني برابر خواهد بود.
وي طي مقاله اي ۳ نظريه جالب توجه و واقع گرايانه را براي سفر در زمان ارائه کرده است که به اعتقاد وي به طور قطع يکي از اين نظريه ها عملي خواهد بود.استفان هاوکينگ به تازگي در نشريه ها و برنامه هاي تلويزيوني درباره عجايب علم فيزيک و سفر در زمان اظهار نظرهاي قابل توجهي ارائه کرده است و در اين راستا طي مقاله اي به بررسي شيوه هاي ممکن براي سفر در زمان پرداخته که بسيار جالب توجه و خواندني است.
بعد چهارم
نظريه اول هاوکينگ بر اين اساس مطرح شده است که بايد زمان را در قالب يک بعد، مانند طول، عرض و يا ارتفاع در نظر گرفت. وي در مثالي مي گويد: در هنگام رانندگي به سوي جلو حرکت مي کنيد، اين يک جهت است، به سمت راست يا چپ دور مي زنيد، اين جهتي ديگر است، جهت سوم زماني است که روي يک جاده کوهستاني حرکت مي کنيد و بعد چهارم در چنين سفري زمان است.هاوکينگ مي گويد: فيلم هايي با مضمون سفر در زمان اغلب ماشين هاي عظيم و پرمصرفي را نشان مي دهد که مسيري را در ميان بعد چهارم مي گشايد و تونلي را در دل زمان باز مي کند. مسافر زمان نيز خود را براي تجربه اي ناشناخته آماده مي کند و وارد اين تونل مي شود و آن گاه در ناکجاآبادي ظاهر مي شود. شايد مفهوم کلي چنين شيوه اي کاملا بعيد و متفاوت از واقعيت به نظر آيد اما ايده کلي آن چندان غير عقلاني نيست.در واقع قوانين فيزيک با ايده سفر در زمان از طريق درگاه هايي به نام «کرم چاله» انطباق دارد. اين درگاه ها در اطراف ما پراکنده است اما تنها به دليل کوچک بودن امکان مشاهده آن ها وجود ندارد. اين حفره ها در گوشه هاي پنهان فضا و زمان خود را نمايان مي کنند. هيچ چيز مسطح و جامد نيست، در صورتي که از فاصله اي بسيار نزديک به هر جسمي نگاه کنيد حفره ها و چين خوردگي هايي را مي توان در آن مشاهده کرد. اين يکي از اصول بنيادين فيزيک است که شامل حال زمان هم مي شود.
فوم کوانتومي و حفره هاي «کرم چاله»
در بخشي از اين مقاله آمده است: در کوچک ترين مقياس ممکن، حتي در ابعادي کوچک تر از مولکول ها و اتم ها، به موقعيتي دست خواهيم يافت که فوم کوانتومي نام دارد. اين جايي است که «کرم چاله » ها در آن قرار دارد. تونل هاي ريزي در ميان زمان و فضا به صورت دائم در حال شکل گرفتن، ناپديد شدن و تغيير شکل دادن در اين جهان کوانتومي است. حفره هايي که در واقع ۲ موقعيت و زمان جدا از هم را به يکديگر اتصال مي دهند.متاسفانه اين حفره ها به اندازه اي کوچک است که امکان عبور انسان از ميان آن ها وجود ندارد اما برخي از دانشمندان معتقدند شايد امکان دستيابي به يک کرم چاله و راهي براي بزرگ کردن آن به اندازه اي که براي عبور انسان ها يا فضاپيماها کافي باشد، وجود داشته باشد.از نظر تئوري تونل زمان يا يک کرم چاله به جز کمک به سفر به ديگر سياره ها مي تواند فوايد ديگري نيز دربر داشته باشد.
در صورتي که ۲ سر اين تونل در جايي يکسان قرار داشت که ميان آن ها زمان و نه فاصله فيزيکي جدايي ايجاده کرده بود، يک فضاپيما مي توانست در گذشته و در فاصله اي نزديک به زمين در آن رفت و آمد داشته باشد. در اين صورت شايد دايناسورها مي توانستند شاهد فرود اين فضاپيما در جايي از زمان باشند.در نهايت شايد دانشمندان تنها سفر به آينده را پديده اي عملي بيابند زيرا قوانين طبيعت سفر به گذشته را ناممکن ساخته است. از اين رو است که رابطه علت و معلولي پا برجاست. براي مثال اگر مي توانستيد در زمان سفر کنيد و به گذشته بازگرديد و با انجام کاري از تولد خود در گذشته جلوگيري کنيد، چگونه مي توانستيد در آينده حضور داشته باشيد و در زمان سفر کنيد؟
رودي جاري به نام زمان
هاوکينگ بر اين باور است که بازخورد تابشي مي تواند هر کرم چاله اي را که دانشمندان تلاش مي کنند براي قابل استفاده شدن بزرگ تر سازند، نابود و آن ها را براي سفر واقعي بي مصرف کند. راه ديگر پيشنهادي وي از اين قرار است:زمان مانند يک رود در جريان است و اين گونه به نظر مي رسد که هر کدام از ما در ميان اين جريان در حرکت هستيم. اما از ديدگاهي ديگر مي توان گفت: زمان در مکان هاي مختلف سرعت جريان متفاوتي دارد و اين کليد اصلي سفر به آينده است. اينشتين براي اولين بار اين ايده را که مکان هايي وجود دارد که در آن ها سرعت زمان کاهش يا افزايش پيدا مي کند، حدود ۱۰۰ سال پيش مطرح کرد، وي کاملا درست فکر مي کرده است. اثبات آن نيز در سيستم رديابي ماهواره اي زمين يا GPS است که آشکار مي کند زمان در فضا از سرعت بالاتري برخوردار است و مي توان از اين اصل براي سفر به آينده استفاده کرد.
سياه چاله ها و سفر با سرعت نور
هاوکينگ کليد اصلي سفر در زمان را سياه چاله ها مي داند. اجرامي به شدت جرمگين که حتي نور نيز نمي تواند از دام گرانشي آن ها بگريزد. وي مي گويد: سياه چاله تاثير قابل توجهي روي زمان دارد و مي تواند سرعت آن را بيشتر از هرچيز ديگري در کهکشان کاهش دهد. اين همان ويژگي است که سياه چاله ها را به ماشين هاي واقعي زمان تبديل مي کند. بر اين اساس مي توان تصور کرد که فضاپيمايي در مرکز کهکشان راه شيري در اطراف سياه چاله اي بزرگ در فاصله اي برابر ۲۶ هزار سال نوري در گردش باشد.
از زمين اين فضاپيما درهر ۱۶ دقيقه يک دور را کامل خواهد کرد. اما براي سرنشينان اين فضاپيما زمان به کندي در حرکت است و براي هر ۱۶ دقيقه اي که روي زمين سپري مي شود، اين افراد تنها ۸ دقيقه از زندگي خود را پشت سر مي گذارند. به اين شکل ۱۰ سال زميني سفر در اين فضاپيما براي آن ها در واقع 5 سال خواهد بود.اين سناريو با اصل سفر در ميان کرم چاله ها در تناقض نيست اما ايده اي کاملا غير عملي است. اما از نظر هاوکينگ احتمالات عملي ديگري نيز وجود دارد: سفر با سرعت بسياربالا. وي مي گويد: اين امکان به يکي ديگر از حقايق جهان هستي بستگي دارد. محدوديت سرعت کيهاني که برابر ۲۹۹ هزار و ۳۳۷ کيلومتر برثانيه است يعني سرعت نور. هيچ چيز توانايي شکستن اين رکورد را ندارد و اين محدوديت يکي از بهترين اصول به اثبات رسيده علمي است.
اما چه باور داشته باشيد چه نداشته باشيد، سفر در سرعتي نزديک به سرعت نور مي تواند شما را به آينده ببرد. زيرا سفر در اين سرعت به معني ۷ بار چرخش کامل مدار زمين در ثانيه است. در اين لحظه است که واقعه اي غيرعادي رخ مي دهد و سرعت زمان براي مسافران اين سفر سريع السير نسبت به زمان بقيه جهان به شدت کاهش پيدا مي کند و در واقع همه چيز براي اين مسافران به کندي سپري خواهد شد.
مقابله با سرعت نور
به گفته هاوکينگ اين رويداد بايد به منظور محافظت از محدوديت سرعت کيهاني رخ دهد. تصور کنيد کودکي در حال دويدن روي فضاپيمايي است که با سرعتي نزديک به سرعت نور در حرکت است آيا اين کودک با حرکت رو به جلوي خود به سادگي در حال شکستن محدوديت سرعت کيهاني نيست؟ پاسخ اين سوال «نه» است زيرا قوانين طبيعت با آرام کردن سرعت مسافران اين سفر از شکسته شدن قانون محدوديت سرعت جلوگيري خواهد کرد و به اين شکل اين کودک قادر نخواهد بود به اندازه اي سريع بدود تا بتواند محدوديت سرعت کيهاني را بشکند. زمان هميشه براي محافظت از محدوديت سرعت، سرعت خود را کاهش خواهد داد.هاوکينگ مي گويد:
اين ماهيت چگونگي ممکن بودن سفر به آينده است. تصور کنيد فضاپيما ايستگاه خود را در اول ژانويه ۲۰۵۰ ميلادي ترک کند و به مدت ۱۰ سال در مدار زمين به حرکت سريع خود ادامه دهد و سرانجام در اول ژانويه سال ۲۱۵۰ متوقف شود. در اين مدت زماني مسافران اين فضاپيما تنها يک هفته سفر کرده اند زيرا زمان درون فضاپيما به کندي سپري شده است و تصور کنيد زمان بازگشت به زمين با چه جهان متفاوتي مواجه خواهند شد، در واقع در عرض يک هفته اين افراد به ۱۰۰ سال بعد سفر کرده اند.در حال حاضر سريع ترين جنبش ها در تونل بزرگ شتاب دهنده ذره اي سرن صورت مي گيرد.
زماني که اين شتاب دهنده آغاز به کار مي کند شتاب در کسري از ثانيه ازصفر به ۹۶ هزار و۵۶۰ کيلومتر بر ساعت مي رسد و با افزايش نيرو سرعت ذرات نيز افزايش پيدا خواهد کرد تا زماني که ذرات ۱۱ هزار بار در ثانيه مسير تونل را طي مي کنند و باز مي گردند، سرعتي که نزديک به سرعت نور است.
در واقع اين ذرات مي توانند به ۹۹/۹۹ درصد از سرعت نور دست پيدا کنند که در اين صورت سفر در زمان را آغاز خواهند کرد. ما اين واقعيت را با کمک ذرات عجيبي به نام «پيمسون ها» دريافته ايم زيرا طول عمر اين ذرات به شدت کوتاه و در حدود ۲۵ بيليونيوم از ثانيه است اما زماني که شتاب و سرعت آن ها به اين حد دست پيدا مي کند، طول عمر آن ها نيز ۳۰ بار بيشتر مي شود.براي اعمال چنين شتاب و سرعتي براي انسان بايد در فضا بود. اين در حالي است که سريع ترين سفر فضايي انسان ها سفر آپولو۱۰ با سرعت ۴۰ هزار و ۲۳۳ کيلومتر بر ساعت بوده است.
براي سفر به زمان بايد با سرعتي ۱۰ برابر اين سرعت در فضا حرکت کرد و براي عملي شدن آن به فضاپيمايي بسيار بزرگ تر نياز خواهد بود تا بتوان با کمک آن مقادير زيادي سوخت براي تامين انرژي مورد نياز چنين سرعتي حمل شود و در پايان اين که ما در تئوري تنها مي توانيم در طول عمر خود يک بار به سفري بسيار دور دست برويم، چرا که سفري کوتاه به مرز کهکشان راه شيري به تنهايي به ۸۰ سال زمان نياز خواهد داشت.
هاوکينگ فيزيک دان مشهوري که از ابتلا به بيماري اختلال نوروني رنج مي برد و تنها از طريق مجموعه اي از سيستم هاي فوق پيشرفته رايانه اي قادر به تعامل با اطرافيان است، اعلام کرد که روزي خواهد رسيد که نظريه نسبيت زمان اينشتين کاملا منسوخ خواهد شد و در بخشي از تاريخ، يک روز سفر در فضاپيمايي با سرعت ۶۵۰ ميليون مايل در ساعت با يک سال زميني برابر خواهد بود.
وي طي مقاله اي ۳ نظريه جالب توجه و واقع گرايانه را براي سفر در زمان ارائه کرده است که به اعتقاد وي به طور قطع يکي از اين نظريه ها عملي خواهد بود.استفان هاوکينگ به تازگي در نشريه ها و برنامه هاي تلويزيوني درباره عجايب علم فيزيک و سفر در زمان اظهار نظرهاي قابل توجهي ارائه کرده است و در اين راستا طي مقاله اي به بررسي شيوه هاي ممکن براي سفر در زمان پرداخته که بسيار جالب توجه و خواندني است.
بعد چهارم
نظريه اول هاوکينگ بر اين اساس مطرح شده است که بايد زمان را در قالب يک بعد، مانند طول، عرض و يا ارتفاع در نظر گرفت. وي در مثالي مي گويد: در هنگام رانندگي به سوي جلو حرکت مي کنيد، اين يک جهت است، به سمت راست يا چپ دور مي زنيد، اين جهتي ديگر است، جهت سوم زماني است که روي يک جاده کوهستاني حرکت مي کنيد و بعد چهارم در چنين سفري زمان است.هاوکينگ مي گويد: فيلم هايي با مضمون سفر در زمان اغلب ماشين هاي عظيم و پرمصرفي را نشان مي دهد که مسيري را در ميان بعد چهارم مي گشايد و تونلي را در دل زمان باز مي کند. مسافر زمان نيز خود را براي تجربه اي ناشناخته آماده مي کند و وارد اين تونل مي شود و آن گاه در ناکجاآبادي ظاهر مي شود. شايد مفهوم کلي چنين شيوه اي کاملا بعيد و متفاوت از واقعيت به نظر آيد اما ايده کلي آن چندان غير عقلاني نيست.در واقع قوانين فيزيک با ايده سفر در زمان از طريق درگاه هايي به نام «کرم چاله» انطباق دارد. اين درگاه ها در اطراف ما پراکنده است اما تنها به دليل کوچک بودن امکان مشاهده آن ها وجود ندارد. اين حفره ها در گوشه هاي پنهان فضا و زمان خود را نمايان مي کنند. هيچ چيز مسطح و جامد نيست، در صورتي که از فاصله اي بسيار نزديک به هر جسمي نگاه کنيد حفره ها و چين خوردگي هايي را مي توان در آن مشاهده کرد. اين يکي از اصول بنيادين فيزيک است که شامل حال زمان هم مي شود.
فوم کوانتومي و حفره هاي «کرم چاله»
در بخشي از اين مقاله آمده است: در کوچک ترين مقياس ممکن، حتي در ابعادي کوچک تر از مولکول ها و اتم ها، به موقعيتي دست خواهيم يافت که فوم کوانتومي نام دارد. اين جايي است که «کرم چاله » ها در آن قرار دارد. تونل هاي ريزي در ميان زمان و فضا به صورت دائم در حال شکل گرفتن، ناپديد شدن و تغيير شکل دادن در اين جهان کوانتومي است. حفره هايي که در واقع ۲ موقعيت و زمان جدا از هم را به يکديگر اتصال مي دهند.متاسفانه اين حفره ها به اندازه اي کوچک است که امکان عبور انسان از ميان آن ها وجود ندارد اما برخي از دانشمندان معتقدند شايد امکان دستيابي به يک کرم چاله و راهي براي بزرگ کردن آن به اندازه اي که براي عبور انسان ها يا فضاپيماها کافي باشد، وجود داشته باشد.از نظر تئوري تونل زمان يا يک کرم چاله به جز کمک به سفر به ديگر سياره ها مي تواند فوايد ديگري نيز دربر داشته باشد.
در صورتي که ۲ سر اين تونل در جايي يکسان قرار داشت که ميان آن ها زمان و نه فاصله فيزيکي جدايي ايجاده کرده بود، يک فضاپيما مي توانست در گذشته و در فاصله اي نزديک به زمين در آن رفت و آمد داشته باشد. در اين صورت شايد دايناسورها مي توانستند شاهد فرود اين فضاپيما در جايي از زمان باشند.در نهايت شايد دانشمندان تنها سفر به آينده را پديده اي عملي بيابند زيرا قوانين طبيعت سفر به گذشته را ناممکن ساخته است. از اين رو است که رابطه علت و معلولي پا برجاست. براي مثال اگر مي توانستيد در زمان سفر کنيد و به گذشته بازگرديد و با انجام کاري از تولد خود در گذشته جلوگيري کنيد، چگونه مي توانستيد در آينده حضور داشته باشيد و در زمان سفر کنيد؟
رودي جاري به نام زمان
هاوکينگ بر اين باور است که بازخورد تابشي مي تواند هر کرم چاله اي را که دانشمندان تلاش مي کنند براي قابل استفاده شدن بزرگ تر سازند، نابود و آن ها را براي سفر واقعي بي مصرف کند. راه ديگر پيشنهادي وي از اين قرار است:زمان مانند يک رود در جريان است و اين گونه به نظر مي رسد که هر کدام از ما در ميان اين جريان در حرکت هستيم. اما از ديدگاهي ديگر مي توان گفت: زمان در مکان هاي مختلف سرعت جريان متفاوتي دارد و اين کليد اصلي سفر به آينده است. اينشتين براي اولين بار اين ايده را که مکان هايي وجود دارد که در آن ها سرعت زمان کاهش يا افزايش پيدا مي کند، حدود ۱۰۰ سال پيش مطرح کرد، وي کاملا درست فکر مي کرده است. اثبات آن نيز در سيستم رديابي ماهواره اي زمين يا GPS است که آشکار مي کند زمان در فضا از سرعت بالاتري برخوردار است و مي توان از اين اصل براي سفر به آينده استفاده کرد.
سياه چاله ها و سفر با سرعت نور
هاوکينگ کليد اصلي سفر در زمان را سياه چاله ها مي داند. اجرامي به شدت جرمگين که حتي نور نيز نمي تواند از دام گرانشي آن ها بگريزد. وي مي گويد: سياه چاله تاثير قابل توجهي روي زمان دارد و مي تواند سرعت آن را بيشتر از هرچيز ديگري در کهکشان کاهش دهد. اين همان ويژگي است که سياه چاله ها را به ماشين هاي واقعي زمان تبديل مي کند. بر اين اساس مي توان تصور کرد که فضاپيمايي در مرکز کهکشان راه شيري در اطراف سياه چاله اي بزرگ در فاصله اي برابر ۲۶ هزار سال نوري در گردش باشد.
از زمين اين فضاپيما درهر ۱۶ دقيقه يک دور را کامل خواهد کرد. اما براي سرنشينان اين فضاپيما زمان به کندي در حرکت است و براي هر ۱۶ دقيقه اي که روي زمين سپري مي شود، اين افراد تنها ۸ دقيقه از زندگي خود را پشت سر مي گذارند. به اين شکل ۱۰ سال زميني سفر در اين فضاپيما براي آن ها در واقع 5 سال خواهد بود.اين سناريو با اصل سفر در ميان کرم چاله ها در تناقض نيست اما ايده اي کاملا غير عملي است. اما از نظر هاوکينگ احتمالات عملي ديگري نيز وجود دارد: سفر با سرعت بسياربالا. وي مي گويد: اين امکان به يکي ديگر از حقايق جهان هستي بستگي دارد. محدوديت سرعت کيهاني که برابر ۲۹۹ هزار و ۳۳۷ کيلومتر برثانيه است يعني سرعت نور. هيچ چيز توانايي شکستن اين رکورد را ندارد و اين محدوديت يکي از بهترين اصول به اثبات رسيده علمي است.
اما چه باور داشته باشيد چه نداشته باشيد، سفر در سرعتي نزديک به سرعت نور مي تواند شما را به آينده ببرد. زيرا سفر در اين سرعت به معني ۷ بار چرخش کامل مدار زمين در ثانيه است. در اين لحظه است که واقعه اي غيرعادي رخ مي دهد و سرعت زمان براي مسافران اين سفر سريع السير نسبت به زمان بقيه جهان به شدت کاهش پيدا مي کند و در واقع همه چيز براي اين مسافران به کندي سپري خواهد شد.
مقابله با سرعت نور
به گفته هاوکينگ اين رويداد بايد به منظور محافظت از محدوديت سرعت کيهاني رخ دهد. تصور کنيد کودکي در حال دويدن روي فضاپيمايي است که با سرعتي نزديک به سرعت نور در حرکت است آيا اين کودک با حرکت رو به جلوي خود به سادگي در حال شکستن محدوديت سرعت کيهاني نيست؟ پاسخ اين سوال «نه» است زيرا قوانين طبيعت با آرام کردن سرعت مسافران اين سفر از شکسته شدن قانون محدوديت سرعت جلوگيري خواهد کرد و به اين شکل اين کودک قادر نخواهد بود به اندازه اي سريع بدود تا بتواند محدوديت سرعت کيهاني را بشکند. زمان هميشه براي محافظت از محدوديت سرعت، سرعت خود را کاهش خواهد داد.هاوکينگ مي گويد:
اين ماهيت چگونگي ممکن بودن سفر به آينده است. تصور کنيد فضاپيما ايستگاه خود را در اول ژانويه ۲۰۵۰ ميلادي ترک کند و به مدت ۱۰ سال در مدار زمين به حرکت سريع خود ادامه دهد و سرانجام در اول ژانويه سال ۲۱۵۰ متوقف شود. در اين مدت زماني مسافران اين فضاپيما تنها يک هفته سفر کرده اند زيرا زمان درون فضاپيما به کندي سپري شده است و تصور کنيد زمان بازگشت به زمين با چه جهان متفاوتي مواجه خواهند شد، در واقع در عرض يک هفته اين افراد به ۱۰۰ سال بعد سفر کرده اند.در حال حاضر سريع ترين جنبش ها در تونل بزرگ شتاب دهنده ذره اي سرن صورت مي گيرد.
زماني که اين شتاب دهنده آغاز به کار مي کند شتاب در کسري از ثانيه ازصفر به ۹۶ هزار و۵۶۰ کيلومتر بر ساعت مي رسد و با افزايش نيرو سرعت ذرات نيز افزايش پيدا خواهد کرد تا زماني که ذرات ۱۱ هزار بار در ثانيه مسير تونل را طي مي کنند و باز مي گردند، سرعتي که نزديک به سرعت نور است.
در واقع اين ذرات مي توانند به ۹۹/۹۹ درصد از سرعت نور دست پيدا کنند که در اين صورت سفر در زمان را آغاز خواهند کرد. ما اين واقعيت را با کمک ذرات عجيبي به نام «پيمسون ها» دريافته ايم زيرا طول عمر اين ذرات به شدت کوتاه و در حدود ۲۵ بيليونيوم از ثانيه است اما زماني که شتاب و سرعت آن ها به اين حد دست پيدا مي کند، طول عمر آن ها نيز ۳۰ بار بيشتر مي شود.براي اعمال چنين شتاب و سرعتي براي انسان بايد در فضا بود. اين در حالي است که سريع ترين سفر فضايي انسان ها سفر آپولو۱۰ با سرعت ۴۰ هزار و ۲۳۳ کيلومتر بر ساعت بوده است.
براي سفر به زمان بايد با سرعتي ۱۰ برابر اين سرعت در فضا حرکت کرد و براي عملي شدن آن به فضاپيمايي بسيار بزرگ تر نياز خواهد بود تا بتوان با کمک آن مقادير زيادي سوخت براي تامين انرژي مورد نياز چنين سرعتي حمل شود و در پايان اين که ما در تئوري تنها مي توانيم در طول عمر خود يک بار به سفري بسيار دور دست برويم، چرا که سفري کوتاه به مرز کهکشان راه شيري به تنهايي به ۸۰ سال زمان نياز خواهد داشت.
