آیا سفر در زمان ممکن است؟

برترین‌ها - محمد کاملان : انسان از دیرباز تاکنون آرزو داشته تا در زمان سفر کند. با این حال به‌رغم دستاوردهای بی‌شمار، رویای سفر در زمان هنوز به واقعیت تبدیل نشده است. سودای بازگشت به گذشته یا سفر به آینده هنوز در فهرست رویاهای دست‌نیافتی بشر قرار دارد. با این حال از آنجایی که به قول قدیمی‌ها آرزو بر جوانان عیب نیست، سودای سفر در زمان نیز هرگز از رونق نیفتاده است. از طرف دیگر پیشرفت فناوری نیز بهانه‌ای شده تا ایده سفر در زمان جان بگیرد و نظریه‌های مختلفی در این‌باره مطرح شود. به همین دلیل خالی از لطف نیست اگر در ادامه با هم ببینیم دانش امروز تا چه اندازه از رازهای سفر در زمان پرده برداشته است.

آیا سفر در زمان ممکن است؟

کوتاه‌ترین پاسخ به این پرسش، بله است. هم‌اکنون که این مطلب را مطالعه می‌کنید، با سرعت چشمگیر یک ثانیه در حال انتقال به آینده هستید. به عبارت دیگر می‌توان گفت شما همیشه با همین سرعت به آینده انتقال پیدا می‌کنید. وقتی مشغول تماشای تلویزیون هستید یا کارهای خانه را انجام می‌دهید نیز دائم به آینده منتقل می‌شوید. با این حال سفر به آینده‌ای که مد نظر ما و شماست، با انتقال ثانیه‌به‌ثانیه به آینده تفاوت دارد.

جذابیت مفهوم سفر در زمان به اندازه‌ای است که تاکنون نزدیک به ۴۰۰ فیلم درباره مسافرت به آینده ساخته شده. فیلم‌های مطرحی مانند «دکتر هو»، (Dr.Who)، «استارتِرِک» (Star Trek) و «بازگشت به آینده» (Back to the Future)، نمونه‌هایی از آثار معروف سینمایی هستند که در باره سفر به زمان ساخته شده‌‌اند. در این آثار، شخصیت اول داستان داخل دستگاه عجیب‌و‌غریبی می‌رود تا به آینده یا گذشته سفر کند. اتفاق‌هایی که شخصیت‌های این فیلم‌ها در گذشته‌ انجام می‌دهند، مسیر زندگی فعلی را تغییر می‌دهد.

با این حال به‌رغم اینکه سفر در زمان طرفداران بی‌شماری دارد، در دنیای واقعی کسی را سراغ نداریم که به چنین دستاوردی رسیده باشد. سفر در زمان تاکنون غیرممکن به نظر می‌رسد. استیون هاوکینگ، فیزیکدان مطرحی که همین چند سال پیش فوت شد، نظر جالبی درباره سفر در زمان دارد. این فیزیکدان در کتاب «سیاهچاله‌ها و جهان‌های نوظهور» (Black Holes and Baby Universes)، نبود گردشگرانی که از آینده به زمان فعلی ما آمده باشند را بهترین دلیل برای غیرممکن بودن سفر در زمان می‌داند.

به گفته هاوکینگ، هم‌اکنون می‌دانیم که با دانش فعلی، انسان‌ها قادر به سفر در زمان نیستند. حتی اگر انسان‌ها در آینده‌های دور نیز به توانایی سفر به زمان دست پیدا کرده باشند، باید از آینده به گذشته می‌آمدند و ما با آن‌ها تعامل پیدا می‌کردیم. به همین دلیل از دیدگاه هاوکینگ سفر در زمان حتی در آینده هم امکان‌پذیر نیست.

در این بین بعضی از نظریه‌های دانشمندان درباره سفر در زمان با علم جور در می‌آید. برای نمونه می‌توان به نظریه «نسبیت خاص» (theory of special relativity)، آلبرت اینشتین اشاره کرد. به گفته اینشتین، زمان، پنداری پوچ است که فراخور ناظرِ آن حرکت می‌کند.

ناظری که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند، زمان و عوارض آن مانند پیری و کسالت را بسیار کندتر از ناظری که سرعتی معمولی دارد متوجه خواهد شد. برای اثبات این نظریه اینشتین می‌توان به «اسکات کِلی» (Scot Kelly)، فضانورد، اشاره کرد. این فضانورد در طول یک‌سالی که در ماموریت فضایی بود، به مقدار بسیار کمی کمتر از برادرش پیر شده بود.

نظریه‌های دیگری نیز درباره سفر در زمان مطرح شده است. در بین تمامی این نظریه‌ها، کرم‌چاله‌ها، سیاه‌‌چاله‌ها و نظریه ریسمان (String Theory)، بیشتر در جوامع علمی مطرح هستند. جالب است بدانید نظریه نسبیت خاص توسط اینشتین در سال ۱۹۰۵ مطرح شده است. این نظریه در کنار نظریه نسبیت عام، به‌عنوان سنگ‌بنای فیزیک مدرن شناخته می‌شود. نسبیت خاص رابطه میان فضا و زمان برای چیزهایی که دائم با سرعت در مسیری مستقیم حرکت می‌کنند را توضیح می‌دهد.

تاکنون هیچ انسانی با سرعت نور حرکت نکرده است. با این حال فضانوردان در ایستگاه فضایی با سرعتی برابر با برابر با ۲۸،۱۶۰ کیلومتر، دور کره‌زمین چرخیده‌اند. یکی از این فضانوردان، اسکات کِلی است که به نام وی اشاره کردیم. اسکات، برادری دوقلو با نام مارک دارد. او پس از برادرش به دنیا آمده است. اسکات ۵۲۰ روز در مدار زمین حرکت می‌کرد. برادرش مارک فقط ۵۴ روز در فضا حضور داشت. حضور بیشتر اسکات در فضا نسبت به برادرش باعث شد فاصله کمی که به لحاظ تولد میان این ۲ وجود داشت از برد برود.

پیرشدن کندتر فضانوردان در فاصله‌ای نزدیک به مدار زمین ممکن است آنچنان مهم به نظر نرسد، اما انبساط زمان بین انسان‌های روی زمین و ماهواره‌های جی‌.‌پی‌.‌اسی که در فضا حرکت می‌کنند، تفاوت مشهودی را نشان می‌دهد. همان‌گونه که می‌دانید ماهواره‌های زیادی در مدار بالای زمین حرکت می‌کنند. جی‌.‌پی‌.اس برای تشخیص موقعیت کاربران در زمین با شبکه‌ای از این ماهواره‌ها ارتباط برقرار می‌کند. ماهواره‌هایی که از آن‌ها صحبت می‌کنیم در فاصله ۲۰،۱۰۰‌کیلومتری زمین قرار دارند و با سرعتی برابر با ۱۴ هزار کیلومتر به دور زمین می‌چرخند. بر اساس نظریه نسبیت خاص، اگر ۲ شیئی، یکی با سرعت بسیار زیاد و دیگری با سرعت بسیار کم حرکت کند، گذر زمان دیرتر بر شیئی اول نسبت به شیئی دوم تاثیر می‌گذارد.

نسبیت عام چه توضیحی برای تغییر زمانِ ماهواره‌های جی‌.‌پی‌.اس دارد؟

ماهواره‌های جی‌.پی‌.‌اس به ساعت اتمی مجهز هستند. این ساعت دقت بسیار زیادی دارد. انجمن فیزیک آمریکا در نشریه فیزیک سنترال (Physics Central)، گزارش‌های جالبی در این زمینه منتشر کرده است. بر اساس این گزارش‌ها، حرکت ماهواره با سرعت بسیار به دور زمین باعث می‌شود در هر روز این ماهواره چیزی حدود ۷ میکروثانیه اختلاف زمانی داشته باشد.

بر اساس نسبیت عام، ساعت‌هایی که به مرکز یک توده جاذبه‌ای بزرگ ماننده زمین نزدیک‌تر هستند، کندتر از ساعت‌هایی زمان را محاسبه می‌کنند که در فاصله‌ای بسیار دور از این توده جاذبه‌ای قرار گرفته‌اند. به همین دلیل از آنجایی که ماهواره‌های جی‌.‌پی‌.‌اس نسبت به ساعت‌هایی که در سطح زمین استفاده می‌کنیم، بسیار دورتر از مرکز زمین قرار دارند، دانشمندان ۴۵ میکروثانیه دیگر نیز هر روز به ساعت ماهواره‌های جی.‌پی.‌اس اضافه می‌کنند.

دانشمندان ۷ میکروثانیه منفی که در بالا به آن اشاره کردیم را از ۴۵ میکروثانیه مثبت کم می‌کنند تا به نتیجه ۳۸ میکروثانیه دست پیدا کنند. به زبان ساده می‌توان این‌گونه گفت که برای حفظ دقت موقعیت‌یابی توسط جی‌.‌پی‌.اس، دانشمندان ۳۸ میکروثانیه را هر روز در ساعت ماهواره‌های جی‌.‌پی‌.‌اس در نظر می‌گیرند.

سفر در زمان در حد میکروثانیه ممکن است همانند اختلاف زمانی بسیار کمی که برادران اسکات در فضا تجربه کردند، آنچنان مهم نباشد. با این حال با توجه به دقت بسیار زیاد فناوری جی‌.‌پی‌.‌اس امروزی، از کنار این اختلاف نمی‌توان به سادگی گذشت.

آیا کرم‌چاله‌ها انسان را به گذشته می‌برند؟

ناسا درباره سفر در زمان ادعاهای جالبی دارد. دانشمندان این موسسه فضایی بر این باور هستند که نسبیت عام گزینه‌هایی را برای سفر به گذشته فراهم می‌کند. با این حال روش‌های سفر در فضایی که توسط ناسا مطرح شده، در دنیای واقعی هنوز قابل اجرا نیستند. کرم‌چاله‌ها به لحاظ نظری تونل‌هایی برای گذر از زمان - فضا هستند که لحظه‌ها یا مکان‌های جغرافیایی متفاوتی را در دنیای واقعی به هم متصل می‌کنند. به همین‌دلیل نیز کرم‌چاله‌ها نقش مهمی در داستان‌های علمی تخیلی درباره سفر در زمان دارند. با این حال به رغم تاثیرپذیری چشمگیر داستان‌های علمی تخیلی از نظریه کرم‌چاله‌ها، در دنیای واقعی هنوز هیچ‌گونه کرم‌چاله‌ای شناسایی نشده است. «استفان هِسو» (Stephen Hsu)، پروفسور فیزیک نظری «دانشگاه اورگن» (University of Oregon) در مصاحبه‌ای به پایگاه اسپیس دات‌کام گفته است که هیچکس فکر نمی‌کند انسان به این زودی کرم‌چاله‌ای پیدا کند.

از قابل‌تشخیص‌نبودن کرم‌چاله‌ها که بگذریم، ابعاد کرم‌چاله‌ها نیز مانعی دیگر بر سر راه احتمال سفر در زمان با کرم‌چاله‌ها به حساب می‌آید. پیش‌بینی می‌شود کرم‌چاله‌های آغازین، ابعادی بسیار کوچک داشته باشند. ورودی یک کرم‌چاله ممکن اس چیزی حدود 10^-33 سانتیمتر باشد. به دنبال گسترش کائنات، ممکن است کرم‌چاله‌ها با آن انبساط پیدا کرده باشند و بزرگ‌تر شده باشند. با این حال ماجرا به همین سادگی نیست. پیش‌بینی می‌شود کرم‌چاله‌ها شرایط بسیار ناپایداری داشته باشند و قبل از اینکه کسی از آن برای گذر در زمان عبور کند، در یک چشم به‌هم‌زدن ناپدید شوند. برای ثبات‌بخشیدن به کرم‌چاله، باید از ماده‌ای خاص کمک گرفت. به گفته دانشمندان، مشخص نیست چنین ماده‌ای در کائنات وجود داشته باشد.

آیا روی دیگر نظریه‌های سفر در زمان می‌توان حساب باز کرد؟

عملی‌کردن نظریه‌های اینشتین درباره سفر در زمان کار بسیار دشواری به نظر می‌رسد. با این حال بعضی از دانشمندان نظریه‌های دیگری برای سفر به آینده و گذشته مطرح کرده‌اند. تمامی این نظریه‌ها یک مشکل اصلی دارند. بدن انسان نمی‌تواند نیروی کششی جاذبه‌ای که در این نظریه‌ها مطرح می‌شود را تحمل کند.

نظریه استوانه بی‌نهایت

فرانک تیپلِر (Frank Tipler)، فضاشناس، نظریه متفاوتی برای سفر در زمان مطرح کرده است. این نظریه که با نام «استوانه تیپلر» (Tipler Cylinder)، نیز شناخته می‌شود، سازوکاری را پیشنهاد می‌کند که در آن ماده‌ای ۱۰ برابر بزرگ‌تر از جرم خورشید را داخل استوانه‌ای بسیار طولانی و متراکم قرار داد. «موسسه اندِرسون» (The Anderson Institute)، که در زمینه سفر در زمان تحقیق می‌کند، استوانه‌ تیپلر را حفره‌ای سیاه می‌داند.

اگر این حفره سیاه میلیاردها بار در دقیقه بچرخد، سفینه‌ فضایی که نزدیک آن قرار دارد را می‌تواند به زمان گذشته ببرد. نظریه استوانه بی‌نهایت یک مشکل اصلی دارد. همان‌گونه که از نام این استوانه پیداست، باید بی‌نهایت طولانی باشد یا اینکه از ماده‌ای ناشناخته ساخته شود. به این ترتیب می‌توان گفت بعید به نظر می‌رسد حتی در آینده نیز شرایط نظریه استوانیه بی‌نهایت برای سفر در زمان فراهم شود.

نظریه زمان دونات

در این نظریه دانشمندان مدلی برای ماشین زمانی را پیشنهاد می‌دهند که از زمان - فضا خمیده (فضای خلاء دونات مانندی که با اجرام سماوی با ماده‌های معمولی احاطه شده باشد.) تشکیل شده است. بر اساس این نظریه، اگر انسان بتواند شرایطی برای ایجاد چنین فضایی درست کند، چه بسا انسان‌های آینده بتوانند به دیدار نسل‌های گذشته خود بیایند.

ماشین زمانی که بر اساس این نظریه درست شده باشد، مشکلاتی هم دارد. اول اینکه این ماشین نمی‌تواند انسان‌ها را به زمانی قبل از تاریخ ساخت این دستگاه ببرد. اشکال دوم که مهم‌تر هم به نظر می‌آید این است که ابداع و ساخت چنین ماشین زمانی منوط به توانایی انسان برای دستکاری نیروهای جاذبه است. به این ترتیب می‌توان گفت این نظریه گرچه ممکن است به لحاظ تئوری امکان‌پذیر باشد، با این حال انسان کنونی توانایی دستیابی به چنین دستاوردهایی را ندارد.

سفر در زمان چه روایتی در کتاب‌ها و فیلم‌ها دارد؟

جالب است بدانید در شعری که تاریخ سرودن آن به ۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد، به مفهوم سفر در زمان اشاره شده است. این شعر در متون تاریخی با نام «مهابارتا» (Mahabharata)، شناخته می‌شود. به همین دلیل می‌توان گفت سفر در زمان یکی از دیرینه‌ترین رویاهای بشر به حساب می‌آید. از آنجایی که با هم نظریه‌های سفر در زمان را بررسی کردیم، احتمالاً اشتیاق شما برای سفر در زمان دوچندان شده است. در نتیجه خالی از لطف نیست اگر در ادامه به کتاب‌ها و فیلم‌های مطرحی با موضوع سفر در زمان اشاره کنیم.

کتاب‌های جالبی درباره سفر در زمان

ماشین زمان (The Time Machine)، نوشته ویلیام هاینمان (William Heinemann)
رستورانی در انتهای کهکشان (The Restaurant at the End of the universe)، نوشته داگلاس آدامز (Douglas Adams)
مجموعه کتاب‌‌های غریبه (Outlander)، نوشته دایانا گابالدون (Diana Gabaldon)
دزد زمان (Thief of Time)، نوشته تری پرِچِت (Terry Prachett)

فیلم‌های معروف درباره سفر در زمان

مجموعه فیلم‌های بازگشت به آینده (Back to the Future)
نیمه‌شب در پاریس (Midnight in Paris)
میان‌ستاره‌ای (Interstellar)
دکتر استرنج (Doctor Strange)
لبه فردا (Edge of Tomorrow)
تنت (Tenet)