سفر در زمان و پارادوکس های آن
آرزوی سفر در زمان احتمالا به اندازهی کل تاریخ انسان قدمت داره.
فکر میکنم از همون زمانی که انسان خودشو شناخت آرزو میکرد
کاش به گذشته برمیگشتم تا فلان اشتباهو انجام نمیدادم،
یا کاش به آینده میرفتم تا از فلان اتفاق باخبر میشدم.
من خودم همیشه وقتی که صحبت از چیزای عجیب غریب این
دنیا میشه، میگم که عجیبترین چیز این دنیا به نظرم زمانه.
یعنی شما هیچ چی عجیبتر از زمان نمیتونید پیدا کنید!
هرچقدر بیشتر بهش فکر میکنی بیشتر گیج میشی که
ماهیتش دقیقا چیه و چجوری کار میکنه.
اصلا یه جاهایی دیگه واقعا فکر کردن بهش ترسناک میشه آدم میترسه جلوتر بره.
یه عدهای هم که خیلی پا رو فراتر گذاشتن و میگن که اصلا چیزی به نام زمان
وجود خارجی نداره، زمان ترفند ذهن ماست برای درک بهتر دنیایی که توشیم.
تو این ویدیو، اول سعی میکنیم در حد توانمون یه مقدار اطلاعات راجع به
ماهیت زمان به دست بیاریم، بعد دربارهی این حرف میزنم که
اصن سفر در زمان ممکنه یا نه، یعنی میشه به گذشته یا آینده سفر کرد یا نه،
بعدشم دربارهی چند تا از پارادوکسهایی که توی بحث سفر در زمان پیش میاد باهم صحبت میکنیم.
اگه شما هم مث من به این بحث سفر در زمان و مطالب مرتبط
بهش علاقه دارید ادامهی ویدیو رو از دست ندید.
دکمهی سابسکرایب پایین ویدیورم اگه بزنید که دیگه خیلی عالی میشه!
زمان چیه؟ چرا اینقد قدرتمند و بیرحم تمام زندگی ما رو کنترل میکنه؟
چرا تا حالا هیچ راه فراری ازش پیدا نکردیم؟
زمان، همین الان با همین علمی که داریم، جزو چالشیترین مباحث فیزیکه.
ارسطو حدود 2300 سال پیش، نظرات جالبی دربارهی زمان داشت.
از نظر ارسطو، بین زمان و حرکت ارتباط وجود داره، حرکت در زمان اتفاق میفته.
ارسطو زمانو اینطور تعریف میکنه:
زمان عبارتست از شمارش حرکات بر حسب قبل و بعد.
منظور از حرکتم فقط حرکت فیزیکی نیست، هر تغییری که توی فکرو
و روان ما هم اتفاق میفته میتونه باعث بشه که ما گذر زمانو حس کنیم.
زمان همچنان تو حوزهی فلسفه باقی موند تا اینکه
نیوتون دانشمند انگلیسی پای زمانو به علم باز کرد.
یعنی مثلا تو قانون دوم نیوتون، F=ma ، شتاب یه جسمو بر اساس
نیروهایی که به اون جسم وارد میشه حساب میکنیم که این شتاب بر حسب
متر بر مجذور ثانیه هست، یعنی کمیت زمان وارد این محاسبه شده.
از نظر نیوتون زمان یه چیز مطلق بود.
هیچ وابستگی به جهان هستی نداشت، از همه چیز مستقل بود.
فرقی نمیکرد من کجا باشم، چجوری حرکت کنم، زمان برای من هیچ فرقی
با زمان برای هر موجود دیگهای تو هر نقطهای از دنیا نداشت.
پس در واقع از دید نیوتون، زمان کاملا مستقل از فضا بود.
این طرز فکر تا دو سه قرن بعد همچنان موردقبول
بود و هیچ ایرادی هم توش دیده نمیشد.
تا اینکه اینشتین با نظریهی نسبیت خودش همه چیزو به هم
ریخت و یه انقلاب بزرگ تو دید ما نسبت به دنیا بوجود اورد.
به خاطر اهمیتی که نسبیت داره، خودش موضوع یه ویدیوی جداس
ولی خب اینجا یه خلاصهی خیلی کوتاه ازش میگم تا
متوجه بشیم که نسبیت چطوری درک ما از زمانو تغییر داد.
دنیای ما یه دنیای سهبعدیه.
هر چیزی توی این دنیا سه تا بعد داره: طول، عرض، ارتفاع.
این سه تا بعدو بهش میگیم فضا.
زمانو میتونیم به عنوان بعد چهارم در نظر بگیریم.
ایدهی اصلی نظریهی نسبیت اینه که فضا و زمان، بر خلاف اون چیزی که
نیوتون فکر میکرد، جدا از هم نیستن، اتفاقا کاملا
وابسته به همن، یعنی یه چیز واحد داریم به نام فضا-زمان.
زمان دقیقا یه بخشی از بافت این جهانه.
یعنی خارج از جهان ما، هیچ زمانی وجود نداره همونطور که هیچ فضایی نیست.
نظریهی نسبیت از دو قسمت تشکیل میشه: نسبیت عام و نسبیت خاص.
نسبیت خاص برای اجسامی که با سرعت خیلی زیاد نزدیک
به سرعت نور حرکت میکنن کاربرد داره.
برای این اجسام چند تا اتفاق عجیب میفته.
اول اینکه منقبض میشن.
یعنی مثلا یه توپ که با سرعت خیلی زیاد حرکت میکنه
اینقدر فشرده میشه تا اینکه به شکل یه قرص درمیاد.
هرچی سرعتش بیشتر به سرعت نور نزدیک بشه،
شکلش به شکل یه دیسک تخت نزدیکتر میشه.
اتفاق عجیب بعدی که براش میفته اینه که جرمش زیاد میشه.
وقتی که سرعت توپ به سرعت نور نزدیک میشه
جرم توپ انقدر زیاد میشه که به سمت بینهایت میل میکنه.
اما اتفاق اصلی که اینجا باهاش کار داریم اینه که همینطور که سرعت توپ
بیشتر و بیشتر میشه، زمان براش کندتر و کندتر میگذره.
حالا این چه ارتباطی با سفر در زمان داره؟ جوابش خیلی جالبه!
ببینید فرض کنید من از رو زمین سوار یه فضاپیما میشم که این فضاپیما
میتونه با یه سرعت خیلی خیلی زیاد نزدیک به سرعت نور حرکت کنه.
سرعت نورم که دیگه همهتون فکر میکنم میدونید،
نور تو هر ثانیه 300000 کیلومتر مسافتو طی میکنه.
وقتی من با یه سرعت خیلی خیلی زیاد حرکت کنم، فرقی نمیکنه کجا برم
یا چجوری حرکت کنم، مهم اینه که حرکت کنم، این باعث میشه که طبق نظریهی نسبیت،
زمان برای من نسبت به کسی که رو زمینه، کندتر بگذره.
اما یه سوال: اینکه زمان برای من کندتر میگذره،
به معنیه اینه که زندگی من به صورت تصویر آهسته میشه؟
نه اینجوری نیست! زندگی من دقیقا مثل رو زمینه هیچ فرقی نمیکنه. البته از دید خودم!
از دید کسی که رو زمینه، حرکات من کند دیده میشه، مث تصویر آهسته.
خب از همهی اینا چه نتیجهای میشه گرفت؟
نتیجه میگیریم که اگه بعد از یه مدتی حرکت کردن با سرعت خیلی خیلی زیاد،
برگردم به زمین، من نسبت به اون کسی که روی زمین مونده بوده، جوونتر موندم کمتر عمر کردم.
وقتی که من با سرعت نصف سرعت نور حرکت بکنم، به ازای هر
یک ثانیهای که برای من میگذره، رو زمین 1.12 ثانیه میگذره.
اگه با نود درصد سرعت نور حرکت کنم، به ازای هر
یک ثانیهای که برای من میگذره، روی زمین تقریبا ۲ ثانیه میگذره.
یعنی مثلا اگه من به مدت یک سال با نود درصد سرعت نور
حرکت کنم، وقتی به زمین برگردم ۲ سال گذشته.
اینجوری من تونستم تو زمان به اندازهی یک سال به آینده سفر کنم.
پس از نظر منطقی و فیزیکی میتونیم بگیم سفر به آینده امکانپذیره.
اما اصلا کار راحتی نیست.
برای رسیدن به این سرعتای بالا انرژی خیلی خیلی زیادی لازمه.
الان فضاپیمای وویجر ۱ میشه گفت پرسرعتترین وسیلهی
ساخت بشره، سرعتش تقریبا 17 کیلومتر در ثانیهس.
یعنی تقریبا ده برابر سرعت گلوله.
از منظومهی شمسی هم دیگه خارج شده و همچنان داره با سرعت دور میشه.
با این حال، اگه با سرعت نور مقایسهش کنیم،
سرعتش تقریبا پنج هزارم درصد سرعت نوره!
یعنی حتی به یک درصد سرعت نورم نمیرسه، 5 هزارم یک درصده!
حالا فرض کنید مثلا بخوایم به نود درصد سرعت نور برسیم.
پس یکی از اصلیترین دلایلی که هنوز نمیتونیم با این روش به آینده سفر کنیم،
غیر از مشکلات دیگهای که وجود داره، رسیدن به همچین سرعتای وحشتناکیه.
خب تا اینجا فهمیدیم سفر به آینده امکان پذیره.
اصلا همین الانم دائما داره انجام میشه فقط اون مقدارش
انقدر ناچیزه که به چشم نمیاد.
سال 1971 یه آزمایش جالب به نام آزمایش هیفل-کیتینگ (Hafele–Keating)
انجام شد که این قضیه رو ثابت کرد.
داخل دو تا هواپیما ساعتای اتمی خیلی دقیق کار گذاشتن
که این ساعتا با یه ساعت اتمی دقیق روی زمین یکی شده بود، دقیقا با هم ست شده بودن.
بعد این هواپیماها شروع به پرواز دور زمین کردن
یکیشون در جهت چرخش زمین، یکیشون در خلاف جهت چرخش زمین.
دو دور دور زمین چرخیدن که هر دورم سه روز طول کشید.
بعدش اومدن ساعتایی که تو این هواپیماها بودو با اون ساعتی که روی زمین بود،
مقایسه کردن و دیدن که دقیقا همونطور که نظریهی نسبیت پیشبینی میکرد،
دیگه ساعتا با هم یکی نبودن، یه اختلاف جزیی در حد نانوثانیه بینشون بوجود اومده بود.
این یه آزمایش معتبر بود برای اثبات نظریهی نسبیت.
خب تا اینجا گفتم که یه نسبیت خاص داریم که حرفش اینه که
وقتی یه جسمی سرعتش خیلی زیاد بشه زمان براش کند میشه.
اما یه نسبیت عام هم داریم که میگه گرانش یا جاذبه هم میتونه باعث کند شدن زمان بشه.
هرچی گرانشی که روی یه جسم اثر میذاره بیشتر بشه،
زمان برای اون جسم کندتر میگذره.
همین باعث میشه ساعتی که روی ماهوارههاس نسبت به اون ساعتی که روی زمینه سریعتر
کار کنه چون از سطح زمین فاصلهی بیشتری داره، نیروی گرانش کمتری بهش وارد میشه.
هرچند این اختلاف زمان خیلی خیلی کمه اما بهرحال وجود داره.
سیستم موقعیت یابی جهانی یا جیپیاس بر اساس ماهوارههایی
کار میکنه که دور زمین در حال چرخشن.
برای اینکه این سیستم درست و دقیق کار کنه باید اون ساعتی که روی ماهوارههاست
با ساعتی که روی زمینه دقیقا یکی باشه، اما به خاطر همون اختلاف گرانش،
ساعتی که روی ماهوارههاس توی هر روز، تقریبا سه میلیاردم ثانیه جلو میوفته.
اگه این اختلاف ساعت دائما اصلاح نشه، دقت موقعیتیابی جیپیاس خیلی
پایین میاد، از چند متر میرسه به چندین کیلومتر. یعنی عملا بلااستفاده میشه.
پس اینم یکی از نتایج نسبیت عامه که دقیقا توی
زندگی روزمرهی ما وجود داره و اثبات شده.
حالا این ارتباطش با سفر در زمان چیه؟
دقیقا همونطوری که در مورد سفر در زمان با استفاده از
سرعتای خیلی بالا نزدیک به سرعت نور گفتم، اینجا هم میتونیم با نزدیک شدن
به یه جسمی با گرانش خیلی بالا، زمانو برای خودمون کندتر کنیم.
یعنی فرضا با نزدیک شدن به یه سیاهچاله که گرانش خیلی عظیمی داره،
زمان برای ما نسبت به شخصی که روی زمینه و گرانش معمولی زمین داره بهش وارد میشه،
کندتر میشه، در نتیجه وقتی که به زمین برمیگردیم، نسبت به اون شخص
زمان کمتری برای ما گذشته در نتیجه، ما به آینده سفر کردیم!
این دقیقا همون اتفاقی بود که تو فیلم اینترستلار افتاد.
وقتی شخصیتای فیلم روی یه سیاره فرود اومدن که
نزدیک یه سیاهچاله بود و نیروی گرانشی خیلی عظیمی بش وارد میشد،
هر یک ساعتی که اونجا بودن، روی زمین هفت سال میگذشت.
خب پس تا اینجا فهمیدیم که نظریهی نسبیت به ما این اجازه رو میده که
بتونیم به زمانای آینده سفر کنیم. اما سفر به گذشته چی؟
اصلا خیلیامون بیشتر از اینکه دوس داشته باشیم به آینده
سفر کنیم، دوس داریم به گذشته سفر کنیم تا فرصتایی که
از دست دادیم یا اشتباهاتی که کردیمو تغییر بدیم.
ولی خب دربارهی سفر به گذشته زیاد خبرای خوبی ندارم!
درسته که با استفاده از کشیدگی زمان که یکی از نتایج نسبیته
میتونیم به آینده سفر کنیم، اما این سفر کاملا یه طرفهس،
یعنی فقط میتونیم رو به جلو حرکت کنیم نمیتونیم روبه عقب برگردیم.
به نظر میاد خط قرمز جهان واسه ما، سفر به گذشتهس.
ما تو فضا خیلی راحت میتونیم عقب و جلو بریم
اما تو زمان فقط رو به جلو میتونیم حرکت کنیم.
این همون چیزیه که تو فیزیک ازش به عنوان پیکان زمان یا فلش زمان اسم میبرن.
این یه طرفه بودن زمان یکی از بزرگترین معماهای حلنشدهی جهانه.
یکی از دلایلی که براش مطرح میکنن اینه که قوانین ترمودینامیک اجازهی این کارو نمیده.
قانون دوم ترمودینامیک میگه توی یه سیستم بسته، یعنی سیستمی که از بیرون
هیچ نیرویی بهش وارد نمیشه، مقدار آنتروپی، یا بینظمی،
فقط میتونه ثابت بمونه یا زیاد بشه، نمیتونه کاهش پیدا کنه.
مثلا وقتی لیوان شیشهای از دستتتون میفته میشکنه، این خوردههای شیشه
هیچوقت نمیتونن به صورت خود به خودی به هم بچسبن و دوباره یه لیوان تشکیل بدن.
چون برای اینکه این اتفاق بیوفته آنتروپی یا بینظمی باید کاهش پیدا کنه
که اینم خود به خود امکان پذیر نیست.
آنتروپی تو جهان دائما در حال افزایشه،
هرچی زمان میگذره دنیا پیچیدهتر و نامنظمتر میشه.
