نظریه‌های هاوکینگ برای تحقق سفر در زمان

آفتاب‌‌نیوز : آفتاب:  استفان هاوکینگ فیزیکدان مشهور انگلیسی که به تازگی در نشریات و برنامه‌های تلویزیونی در رابطه با عجایب علم فیزیک و سفر در زمان اظهار نظرهای قابل توجهی ارائه می‌کند به تازگی در قالب مقاله‌ای به بررسی شیوه‌های ممکن برای سفر در زمان پرداخته است که بخشی از آن در نشریه ان‌بی‌سی به این شکل منتشر شده است:

بعد چهارم

نظریه اول هاوکینگ بر این اساس مطرح شده است که باید زمان را در قالب یک بعد، مانند طول، عرض و یا ارتفاع در نظر گرفت. وی در مثالی می‌گوید: "در هنگام رانندگی به سوی جلو حرکت می‌کنید، این یک جهت است، به سمت راست یا چپ دور می‌زنید، این جهتی دیگر است، جهت سوم زمانی است که بر روی یک جاده کوهستانی حرکت می‌کنید و بعد چهارم در چنین سفری زمان است."

هاوکینگ می گوید: "فیلم‌هایی با مضمون سفر در زمان معمولا ماشین‌های عظیم و پر مصرفی را نشان می‌دهند که مسیری را در میان بعد چهارم گشوده و تونلی را در دل زمان باز می‌کند. مسافر زمان نیز خود را برای تجربه‌ای ناشناخته آماده کرده و وارد این تونل شده و آنگاه در ناکجاآبادی ظاهر می‌شود. شاید مفهوم کلی چنین شیوه ای کاملا بعید و کاملا متفاوت از واقعیت به نظر آید اما ایده کلی آن چندان غیر عقلانی نیست.

"در واقع قوانین فیزیک با ایده سفر در زمان از طریق درگاه هایی به نام "کرم چاله" انطباق دارند. این درگاه‌ها در اطراف ما پراکنده‌اند تنها به دلیل کوچک بودن امکان مشاهده آنها وجود ندارد. این حفره‌ها در گوشه‌های پنهان فضا و زمان خود را نمایان می‌کنند. هیچ چیز مسطح و جامد نیست، در صورتی که از فاصله‌ای بسیار نزدیک به هر جسمی نگاه کنید حفره‌ها و چین خوردگی‌هایی را می‌توان در آن مشاهده کرد. این یکی از اصول بنیادین فیزیک است که شامل حال زمان هم می‌شود."

فوم کوانتومی و حفره های "کرم چاله"

در بخشی دیگر از این مقاله آمده است: "در کوچکترین مقیاس ممکن، حتی در ابعادی کوچکتر از مولکول‌ها و اتم‌ها، به موقعیتی دست خواهیم یافت که فوم کوانتومی نام دارد. این جایی است که "کرم‌چاله"ها در آن قرار دارند. تونل‌های‌ریزی در میان زمان و فضا به صورت دائم در حال شکل گرفتن، ناپدید شدن و تغییر شکل دادن در این جهان کوانتمی هستند. حفره‌هایی که در واقع دو موقعیت و زمان جدا از هم را به یکدیگر اتصال می‌دهند."

"متاسفانه این حفره ها به اندازه‌ای کوچک هستند که امکان عبور انسان از میان آن وجود ندارد اما برخی از دانشمندان معتقدند شاید امکان دستیابی به یک کرم‌چاله و راهی برای بزرگ کردن آن به اندازه‌ای که برای عبور انسان‌ها یا فضاپیماها کافی است وجود داشته باشد."

"از نظر تئوری تونل زمان یا یک کرم چاله به جز کمک به سفر به دیگر سیارات می‌تواند فواید دیگری نیز در بر داشته باشد. در صورتی که دو سر این تونل در جایی یکسان قرار داشت که میان آنها زمان و نه فاصله فیزیکی جدایی ایجاد کرده بود، یک فضاپیما می توانست در گذشته و در فاصله ای نزدیک به زمین در آن رفت و آمد داشته باشد. در این صورت شاید دایناسورها می‌توانستند شاهد فرود این فضاپیما در جایی از زمان باشند."

" در نهایت شاید دانشمندان تنها سفر به آینده را پدیده‌ای عملی بیابند زیرا قوانین طبیعت سفر به گذشته را غیر ممکن ساخته است از این رو است که رابطه علت و معلولی پا برجا است. برای مثال اگر می توانستید در زمان سفر کرده و به گذشته بازگردید و با انجام کاری از تولد خود در گذشته جلوگیری کنید، چگونه می توانستید در آینده حضور داشته باشید و در زمان سفر کنید؟"

رودی جاری به نام زمان 

هاوکینگ بر این باور است بازخورد تابشی می تواند هر کرم چاله ای که دانشمندان تلاش دارند آن را برای قابل استفاده شدن بزرگتر سازند را نابود کرده و آنها را برای سفر واقعی بی‌مصرف کند. راه دیگر پیشنهادی وی از این قرار است:

" زمان مانند یک رود در جریان است و اینگونه به نظر می رسد هر کدام از ما در میان این جریان در حرکتیم، اما از دیدگاهی دیگر می توان گفت زمان در مکانهای مختلف سرعت جریان متفاوتی دارد و این کلید اصلی سفر به آینده است. اینشتین برای اولین بار این ایده را که مکان‌هایی وجود دارند که در آنها سرعت زمان کاهش یا افزایش پیدا می‌کند، در حدود صد سال پیش مطرح کرد، وی کاملا درست فکر می‌کرده است. اثبات آن نیز در سیستم ردیابی ماهواره ای زمین یا GPS است که آشکار می کند زمان در فضا از سرعت بالاتری برخوردار است و می توان از این اصل برای سفر به آینده استفاده کرد."

سیاهچاله ها و سفر با سرعت نور

هاوکینگ کلید اصلی سفر در زمان را سیاهچاله‌ها می داند. اجرامی به شدت جرمگین که حتی نور نیز نمی‌تواند از دام گرانشی آنها بگریزد. 

وی می گوید: "سیاهچاله تاثیر قابل توجهی بر روی زمان دارد و می‌تواند سرعت آن را بیشتر از هر چیز دیگری در کهکشان کاهش دهد. این همان ویژگی است که سیاهچاله‌ها را به ماشین‌های واقعی زمان تبدیل می‌کند. بر این اساس می‌توان تصور کرد که فضاپیمایی در مرکز کهک‌شان راه شیری در اطراف سیاهچاله ای بزرگ در فاصله ای برابر 26 هزار سال نوری در گردش باشد. از زمین این فضاپیما در هر 16 دقیقه یک دور را کامل خواهد کرد. اما برای سرنشینان این فضاپیما زمان به کندی در حرکت بوده و برای هر 16 دقیقه ای که بر روی زمین سپری می شود، این افراد تنها 8 دقیقه از زندگی خود را پشت سر می گذارند. به این شکل 10 سال زمینی سفر در این فضاپیما برای آنها در واقع 5 سال خواهد بود.

این سناریو با اصل سفر در میان کرم چاله ها در تناقض نیست اما ایده ای کاملا غیر عملی است. اما از نظر هاوکینگ احتمالات عملی دیگری نیز وجود دارد: سفر با سرعت بسیار بالا.

وی می‌گوید: "این امکان به یکی دیگر از حقایق جهان هستی بستگی دارد. محدودیت سرعت کیهانی که برابر 299 هزار و 337 کیلومتر بر ثانیه است یعنی سرعت نور. هیچ چیز توانایی شکستن این رکورد را ندارد و این محدودیت یکی از بهترین اصول به اثبات رسیده علمی است. اما چه باور داشته باشید چه نداشته باشید، سفر در سرعتی نزدیک به سرعت نور می‌تواند شما را به آینده ببرد. زیرا سفر در این سرعت به معنی 7 بار چرخش کامل مدار زمین در ثانیه است. در این لحظه است که واقعه‌ای غیر عادی رخ داده و سرعت زمان برای مسافران این سفر سریع السیر نسبت به زمان بقیه جهان به شدت کاهش پیدا کرده و در واقع همه چیز برای این مسافران به کندی سپری خواهد شد."

مقابله با سرعت نور

"این رویداد باید به منظور محافظت از محدودیت سرعت کیهانی رخ دهد. تصور کنید کودکی در حال دویدن بر روی فضاپیمایی است که با سرعتی نزدیک به سرعت نور در حرکت است آیا این کودک با حرکت رو به جلوی خود به سادگی در حال شکستن محدودیت سرعت کیهانی نیست؟ پاسخ این سوال "نه" است زیرا قوانین طبیعت با آرام کردن سرعت مسافران این سفر از شکسته شدن قانون محدودیت سرعت جلوگیری خواهد کرد و به این شکل این کودک قادر نخواهد بود به اندازه‌ای سریع بدود تا بتواند محدودیت سرعت کیهانی را بشکند. زمان همیشه برای محافظت از محدودیت سرعت سرعت خود را کاهش خواهد داد."

به گزارش مهر، هاوکینگ می گوید: "این ماهیت چگونگی ممکن بودن سفر به آینده است. تصور کنید فضاپیما ایستگاه خود را در اول ژانویه 2050 میلادی ترک کند و به مدت 10 سال در مدار زمین به حرکت سریع خود ادامه دهد و سرانجام در اول ژانویه سال 2150 متوقف شود. در این مدت زمانی مسافران این فضاپیما تنها یک هفته سفر کرده اند زیرا زمان درون فضاپیما به شدت به کندی سپری شده است و تصور کنید زمان بازگشت به زمین با چه جهان متفاوتی مواجه خواهند شد، در واقع در عرض یک هفته این افراد به 100 سال بعد سفر کرده‌اند."

"در حال حاضر سریع‌ترین جنبش‌ها در تونل بزرگ شتاب‌دهنده ذره‌ای سرن صورت می‌گیرد. زمانی که این شتاب‌دهنده آغاز به کار می‌کند شتاب در کسری از ثانیه از صفر به 96 هزار و 560 کیلومتر بر ساعت می‌رسد و با افزایش نیرو سرعت ذرات نیز افزایش پیدا خواهد کرد تا زمانی که ذرات 11 هزار بار در ثانیه مسیر تونل را طی کرده و باز می گردند، سرعتی که نزدیک به سرعت نور است. در واقع این ذرات می‌توانند به 99.99 درصد از سرعت نور دست پیدا کنند که در این صورت سفر در زمان را آغاز خواهند کرد. ما این واقعیت را با کمک ذرات عجیبی به نام "پیمسون‌ها" دریافته ایم زیرا طول عمر این ذرات به شدت کوتاه و در حدود 25 بیلیونیوم از ثانیه است اما زمانی که شتاب و سرعت آنها به این حد دست پیدا می کند، طول عمر آنها نیز 30 بار بیشتر می‌شود.

" برای اعمال چنین شتاب و سرعتی برای انسان باید در فضا بود. این در حالی است که سریعترین سفر فضایی انسانها سفر آپولو 10 با سرعت 40 هزار و 233 کیلومتر بر ساعت بوده است. برای سفر به زمان باید با سرعتی 10 برابر این سرعت در فضا حرکت کرد و برای عملی شدن آن به فضاپیمایی بسیار بزرگتر نیاز خواهد بود تا بتوان با کمک آن مقادیر زیادی سوخت برای تامین انرژی مورد نیاز چنین سرعتی حمل شود. ما در تئوری تنها می‌توانیم در طول عمر خود یکبار به سفری بسیار دوردست برویم، سفری کوتاه به مرز کهکشان راه شیری به تنهایی به 80 سال زمان نیاز خواهد داشت."