سفر در زمان از دیرباز یکی از موضوعات جذاب داستانهای علمی تخیلی بوده است. اما علم فیزیک درباره آن چه میگوید؟ اگر ماشین زمان روزی ساخته شود، احتمالاً شبیه جعبههای درخشان فیلمهای علمیتخیلی نخواهد بود؛ شاید بیشتر شبیه یک آزمایشگاه سرد، یک ساعت اتمی فوقدقیق، یک فضاپیمای نزدیک به سرعت نور یا حتی دهانهای ناپایدار در بافت فضا-زمان باشد. امروز، فیزیک یک پاسخ ساده و شگفتانگیز به سؤال سفر در زمان میدهد: سفر به آینده نهتنها ممکن است، بلکه همین حالا در طبیعت، در ماهوارههای GPS و حتی در ذراتی که از جو زمین عبور میکنند، رخ میدهد. اما سفر به گذشته، اگر حتی در معادلات نسبیت راهی برایش پیدا شود، با دیوارهایی از انرژی منفی، پارادوکسهای علیت و پرسشهای حلنشده درباره مکانیک کوانتوم روبهرو است. زمان؛ رودخانهای که شاید فقط به جلو نمیرود ما معمولاً زمان را مثل رودخانهای تصور میکنیم که بیوقفه در یک جهت جریان دارد: دیروز پشت سرمان جا مانده، امروز در برابر ما و فردا هنوز از راه نرسیده است. در این تصویر آشنا، همه ما انگار روی یک قایق نشستهایم و با سرعتی یکسان از گذشته به آینده میرویم. اما نسبیت این تصویر ساده و شهودی را بههم میزند. در فیزیک اینشتین، اکنون یک چیز مطلق و جهانی نیست؛ یعنی جهان یک ساعت مرکزی ندارد که همه ناظران، در هر نقطهای از کیهان، با آن درباره زمان رویدادها توافق کنند. در نسبیت خاص، دو ناظر که نسبت به یکدیگر حرکت میکنند، ممکن است ترتیب برخی رویدادهای دوردست را متفاوت ببینند. برای یکی، رویداد A میتواند پیش از رویداد B و برای دیگری رویداد B میتواند پیش از رویداد A رخ داده باشد. نکته عجیب اینجاست که اگر این رویدادها از نظر عِلی بههم وابسته نباشند، هر دو توصیف میتوانند درست باشند. این ایده در سال ۱۹۰۵ با نسبیت خاص اینشتین وارد فیزیک شد و چند سال بعد، «هرمان مینکوفسکی» (Hermann Minkowski) آن را به شکلی عمیقتر بیان کرد: فضا و زمان دو چیز جداگانه نیستند، بلکه در هم تنیدهاند و با هم ساختار واحدی را بهنام فضا-زمان میسازند؛ ساختاری چهاربعدی شامل سه بُعد فضا و یک بُعد زمان. اینجاست که ایده «جهان بلوکی» (Block Universe) معنا پیدا میکند. در این نگاه، گذشته، حال و آینده مثل بخشهای مختلف یک نقشه چهاربعدی در دل فضا-زمان قرار دارند. همانطور که تهران، لندن و مریخ میتوانند همزمان در نقاط مختلف فضا وجود داشته باشند، رویدادهای دیروز، امروز و فردا نیز جایگاههای متفاوتی در فضا-زمان دارند. البته این به آن معنا نیست که میتوانیم آزادانه مثل حرکت در خیابان، بین دیروز و فردا رفتوآمد کنیم. اما نشان میدهد زمان در فیزیک مدرن، فقط عقربهای نیست که روی ساعت جلو میرود. جهان بلوکی بیش از آنکه یک واقعیت تجربی باشد، یکی از تفسیرهای سازگار با نسبیت است که هنوز درباره آن اجماع فلسفی یا فیزیکی کامل وجود ندارد. بااینحال، پشتوانه علمی محکمی دارد، زیرا گذر زمان براساس نسبیت برای همه ناظران یکسان نیست. ساعتها، ذرات و حتی بدن انسان، بسته به سرعت حرکت و شدت میدان گرانشی، میتوانند آهنگ متفاوتی از زمان را تجربه کنند. از این نظر، شاید زمان هنوز بتواند شبیه رودخانه تصور شود، اما نه رودخانهای ساده، مستقیم و یکنواخت، بلکه شبکهای عظیم و خمیده که مسیرهای آن با حرکت، گرانش و هندسه کیهان دگرگون میشود. نسبیت عام؛ وقتی گرانش، زمان را خم میکند نسبیت عام اینشتین که در سال ۱۹۱۵ ارائه شد، نگاه ما به گرانش را یک گام بزرگ جلوتر برد. در این نظریه، گرانش دیگر نیرویی نامرئی به سبک فیزیک نیوتنی نیست، بلکه نتیجه خمیدگی فضا-زمان است. بهبیان ساده، جرم و انرژی به فضا-زمان میگویند چگونه خم شود و فضا-زمان خمیده به ماده میگوید چگونه حرکت کند. یکی از نخستین موفقیتهای بزرگ نسبیت عام، توضیح حرکت غیرعادی مدار عطارد بود. عطارد نزدیکترین سیاره به خورشید است و بیشتر از سیارههای دیگر تحتتأثیر گرانش شدید خورشید قرار میگیرد. مدار عطارد کاملاً بسته و تکرارشونده نیست، یعنی این سیاره پس از هر بار گردش به دور خورشید، دقیقاً از همان مسیر قبلی عبور نمیکند. نزدیکترین نقطه مدار عطارد به خورشید، که حضیض نام دارد، بهتدریج جابهجا میشود. پدیدهای که به آن پیشروی حضیض میگویند. فیزیک نیوتنی میتوانست بخش بزرگی از این جابهجایی را با اثر گرانشی سیارههای دیگر توضیح دهد، اما مقدار کوچکی از آن همچنان بیپاسخ میماند: حدود ۴۳ ثانیه قوسی در هر قرن. این اختلاف بسیار کوچک بود، اما برای فیزیکدانان اهمیت زیادی داشت، زیرا نشان میداد تصویر نیوتنی از گرانش کامل نیست. نسبیت عام اینشتین دقیقاً همین بخش باقیمانده را توضیح داد. در نگاه نسبیتی، خورشید فضا-زمان اطراف خود را خم میکند و عطارد در این هندسه خمیده حرکت میکند. ازآنجاکه عطارد به خورشید بسیار نزدیک است، این خمیدگی روی مدار آن اثر قابل اندازهگیری میگذارد. بنابراین، پیشروی اضافی حضیض عطارد یک خطای رصدی و مسئلهای حاشیهای نبود، بلکه یکی از نخستین نشانههای جدی بود که نشان داد نسبیت عام تصویر دقیقتری از گرانش ارائه میدهد. در سالهای بعد، شواهد دیگری مانند خمشدن نور ستارهها در نزدیکی خورشید هنگام کسوف ۱۹۱۹ و آشکارسازی امواج گرانشی، این نظریه را تقویت کردند. رصدخانه LIGO امواج گرانشی را موجهایی در فضا-زمان توصیف میکند؛ موجهایی که اینشتین در سال ۱۹۱۶ پیشبینی کرده بود و در رویدادهای بسیار پرانرژی، مانند ادغام سیاهچالهها، تولید میشوند. این نکته برای بحث سفر در زمان اهمیت زیادی دارد: اگر فضا-زمان میتواند خم شود، کش بیاید و حتی موج بردارد، پس شاید در شرایطی بسیار افراطی بتوان مسیرهایی عجیب و غیرمعمول در دل آن تصور کرد. سفر به آینده؛ بخش واقعی ماجرا اگر منظورمان از سفر در زمان، رفتن به آینده باشد، پاسخ فیزیک روشن است: بله، از نظر علمی و به کمک پدیدهای بهنام اتساع زمان میتوان این کار را انجام داد.
دیجیاتو
دیجیاتودیجیاتو