آندرومدا

ولی ما می خواهیم بررسی کنیم که دقیقاً این "بازه" چیست.

در یک واکنش میان ذرات کوچکتر از یک اتم، ممکن است دو ذره به نحوی با یکدیگر برخورد کنند، و بر اثر واکنش آنها با یکدیگر دو ذره متفاوت دیگری را بوجود آورند و سپس از یکدیگر جدا شوند. با توجه به قوانین کنونی فیزیک، هیچ دلیلی وجود ندارد که بتواند مانع از آن شود که این دو ذره مجدداً با یکدیگر برخورد کنند و به حالت قبل از واکنش خود بازگردند. با مطالعه بر روی این ذرات، تشخیص ترتیب واکنش ها و یا حتی اینکه آیا واکنشی رخ داده است یا خیر، غیر ممکن است. در این مقیاس، تشخیص گذشته از آینده با نگاه کردن به ذرات امکان پذیر نیست.

بنیادی ترین قانون فیزیک، قانون دوم ترمودینامیک است. بر اساس این قانون، جهان همواره به سمت بی نظمی پیش می رود.  به عبارت دیگر در یک سیستم بسته (جهان ما نیز یک سیستم بسته محسوب می شود)، بی نظمی همیشه در حال افزایش است. اجسام هرگز نسبت به آنچه هستند منظم تر نمی شوند. برای مثال اگر شما یک جعبه ای که درون آن یک پازل قرار داده اید را به شدت تکان دهید، بعد از باز کردن جعبه شما نمی توانید انتظار داشته باشید پازل به خودی خود ساخته شده باشد. توضیح این حالت خیلی ساده است . عدم درست شدن پازل به این دلیل است که حالت درست پازل فقط یک حالت است، در حالی که حالت های اشتباه زیادی وجود دارد. بنابراین ما مدام با حالت اشتباه روبرو می شویم. اگر برای مدت زمان طولانی این حرکت را ادامه دهیم، احتمال خیلی ضعیف وجود دارد که پازل به صورت صحیح چیده شود، ولی این حالت خیلی نادر است و در مقیاس کل جهان، جهان احتمالاً زمان کافی برای پدید آوردن چنین حالتی را ندارد. بنابراین اگر ما سیستم های موجود در این جهان را به حال خود رها کنیم، سیستم به حالت بی نظمی می رود و نه به حالت نظم و این حالت به ما پیکان زمان را تحویل می دهد.

قانون اول ترمودینامیک می گوید که مقدار انرژی در یک سیستم بسته همیشه ثابت است. مقدار کل انرژی موجود در جهان هنگام آفرینش آن مقدار دهی شده است، ولی قانون دوم ترمودینامیک به ما می گوید که مقدار انرژی "قابل استفاده" رو به کاهش است. هنگامی که تمامی ستاره ها و منابع دیگر انرژی موجود در جهان گرمای خود را از دست دهند، جهان به حالت تعادل گرمایی می رسد و دیگر هیچ چیز تغییر نمی کند.

 البته باید توجه داشت که سرعت گذر زمان ارتباط مستقیم با سرعت ناظر دارد ولی مورد دیگری که باید مد نظر گرفت جاذبه است (که در ادامه به اصل جاذبه می پردازیم). میدان های جاذبه ای قوی، مانند آنچه در نزدیکی سیاهچاله ها یافت می شوند، باعت گذشت زمان بیشتری می شوند.

فضا-زمان با تعریف تکمیلی جدید

البته همانطور که می دانیم، این نظریه (وجود فضا-زمان به جای وجود نیروی جاذبه نیوتنی) با آزمایشات مختلفی ثابت شده است (مانند آزمایش نور در هنگام کسوف و ... ).

تراکم و خمیدگی فضا-زمان اطراف ذرات را می توان بر اساس جرم اتمی ذرات تشکیل دهنده آنها با فرمول های ریاضی بدست آورد. البته آنچه از فیزیک کلاسیک در مورد جاذبه در این تئوری باقیمانده است و هنوز قابل قبول است، عمودی بودن جهت آن است.

نکته قابل توجه دیگر آن که هر ذره فضا-زمان مخصوص به خود را دارد و هیچ ذره ای نمی تواند از فضا-زمان تعریف شده برای خود بکاهد و یا آن را از بین ببرد. کاهش مقدار فشردگی فضا-زمان، مستلزم تغییر در ماهیت ذره می باشد، که در آن صورت دیگر ذره جدید (با فضا-زمان جدید)، آن ذره قبلی نیست و تبدیل به یک ذره کاملاً متفاوت شده است. همانطور که گفتیم، اگر ذره در محیط فضا-زمان فشرده تری قرار گیرد، فضا زمان فشرده غالب می شود ولی اگر به هر نحوی به جایی که فضا-زمان اطراف آن دارای فشردگی کمتری باشد (حتی اگر وسعت آن بیشتر باشد) وارد شود، فضا زمان جرم کاهش پیدا نمی کند و کاهشی در فضا-زمان نسبی جسم رخ نمی دهد.

هنگامی که فشردگی فضا-زمان اطراف یک جسم زیاد باشد، زمان برای آن جسم کند تر می گذرد نسبت به جسمی که فضا-زمان اطراف آن فشردگی کمتری دارد.

چهار حالت ماده، چهار حالت جاذبه و ضد جاذبه

در ادامه می خواهیم از این چهار حالت ماده ذکر شده توسط پیشینیان، عالم هستی و برخی از پدیده های اطرافمان را با کمک نظریات جدید توجیه نماییم.

در بالا در مورد فضا-زمان صحبت کردیم و گفتیم که هر چه جسم دارای جرم بیشتری باشد، فضا-زمان فشرده تری دارد. از این حالت می توانیم این نتیجه را بگیریم که 4 حالت فضا-زمان کلی داریم.

البته در این قسمت باید توجه داشته باشیم که نور هیچگونه فضا-زمانی ندارد، زیرا جرم ندارد و هرآنچه که جرم نداشته باشد، فضا-زمان نیز نخواهد داشت.

حال می خواهیم بگوییم که هیچگونه نیروی جاذبه ای وجود ندارد! یعنی در اصل آنچه که به عنوان جاذبه شناخته شده است توجیهی برای فضا-زمان بوده است!

مثالی را بیان می کنم تا بتوان مطلب را بهتر درک کرد. اگر یک بطری برداشته و مقداری خاک، آب و قسمتی از آن را خالی (پر از هوا) بگذاریم، سپس درب آنرا بسته به شدت تکان دهیم، پس از مدتی که ساکت قرار گیرد، ذرات خاک ته نشین شده، بر روی آن آب و در آخر هوا را می بینیم. همانگونه که در این آزمایش ساده می توان مشاهده کرد، ذرات با فضا-زمان های مختلف از یکدیگر جدا شده و ذرات با فضا-زمان مشابه در کنار یکدیگر قرار می گیرند. این عمل در هرجای عالم که انجام شود، همین نتیجه را خواهد داشت، البته بستگی به فشردگی فضا-زمان آن محل، زمان انجام آن متغیر خواهد بود، مثلاً در فضا در زمان طولانی تری و در مکان هایی با فضا-زمان فشرده تر، سریعتر انجام خواهد گرفت.

حال بر می گردیم به کره زمین. بر روی کره زمین نیز دقیقاً همین حالت صادق است. در مرکز، خاک، بر روی آن آب، بر روی آب هوا و در نهایت، مابقی را پلاسما تشکیل می دهد.

بحث را با گازها آغاز می کنیم. همانطور که گفتیم ذرات تمایل به بی نظمی دارند، در نتیجه برای مثال اگر حجمی از گاز هیدروژن را درون یک بالن قرار دهیم و بالن را آزاد کنیم به آسمان رفته و در نقطه ای (احتمالاً در محدوده ای از آسمان) به صورت شناور قرار می گیرد. دلیل این حالت، ضد جاذبه بودن نیست، بلکه در درجه اول تمایل به بی نظمی و در درجه دوم عدم تمایل به جذب شدن توسط ذرات با فضا-زمان های دیگر می باشد. حال اگر قرار بر ضد جاذبه باشد، و جاذبه نیوتنی (و یا حتی انیشتینی) را در نظر بگیریم، گاز باید بتواند به بالا تر نیز برود، در حالی که چنین اتفاقی رخ نمی دهد. علت آن این است که محدوده فضا-زمانی گاز همین جاست و نمی تواند وارد محدوده فضا-زمانی پلاسما شود، که دلیل آن هم همان دلیلی است که گاز ها نسبت به فضا-زمان های فشرده تر از خود دارند، پلاسما اجازه ورود گاز با فشردگی فضا-زمان بیشتر به محدوده با فشردگی فضا-زمان کمتر را نمی دهد.

برای بررسی این مسئله باز هم با مثالی دیگر آغاز می کنیم. ما بر روی زمین هستیم و موشکی داریم که با نوعی سوخت جهت پرتاب آماده کرده ایم. دلیل وزن داشتن آن این است که نوع فضا-زمان موشک که جسمی جامد است از نوع خاک و دارای همان مقدار فشردگی فضا-زمان است (البته به صورت تقریبی). بنابراین طبق صحبت های گذشته، هر چقدر جرم اتمی ذرات آن بیشتر باشد وزن آن بیشتر خواهد شد، زیرا جایگاه آن درون فضا-زمان خود ( زمین) است و نه در فضا-زمان هوا (جو زمین). حالا می خواهیم موشک را به فضا پرتاب کنیم. اولین چیزی که به ذهن می رسد، مقدار نیروی لازم برای غلبه بر جاذبه زمین می باشد. همانطور که گفتیم، جاذبه زمین دیگر تعریف گذشته را ندارد و تعریف جدیدی پیدا کرده است، در نتیجه باید یک راه حل جدید ارائه کنیم.

در هر صورت، این نظریه هر توجیهی که داشته باشد فقط تا هنگام خروج از جو ممکن است بدون اشکال باشد، اما ما می دانیم که هنگامی که موشک به فضا وارد می شود، باز هم با پیشرانه آتش خود می تواند به جلو حرکت کند. این حالت را فیزیک کلاسیک چگونه توجیه می کند؟

دقت داشته باشید که اگر آتش خروجی از موشک در هر لحظه از جرم موشک کمتر باشد، فضا-زمان  موشک و تمایل به بازگشتن به فضا-زمان خود غلبه کرده و در اصل موشک حامل می شود. اگر جرم هر دو در هر لحظه یکسان باشد، موشک به حالت شناور در می آید و نه به بالا و نه به سمت پایین حرکت نمی کند. در نهایت اگر جرم آتش بیشتر باشد، موشک را به سمت فضا هدایت می کند. در اینجا توجه داشته باشید که ما هیچگونه فشاری را در محاسبات لحاظ نکردیم و به خوبی می توانیم نتیجه را پیش بیینی کنیم و حتی می توان گفت که شدت فشار ایجاد شده، برابر با مقدار جرم خروجی آتش می باشد. نکته دیگری که باید به آن توجه داشت این است که، هرچه جرم حامل بیشتر باشد، سرعت حرکت آن نیز بیشتر خواهد شد.

نکته دیگر که در این قسمت قابل توجه است، آن است که اگر بتوان به نجوی انرژی آتش خروجی از موشک که در یک لحظه خارج می شود و نیروی کافی جهت حرکت موشک به سمت بالا دارد را مهار کنیم (یا مشابه آن را با همان ماهیت فضا-زمان استفاده کنیم)، به گونه ای که مثلاً در محفظه ای نگهداری کنیم و امکان فرار از آن محفظه را نداشته باشد، در آن صورت نیاز به سوختن مداوم سوخت موشک نداریم و می توانیم از همان انرژی ذخیره شده برای پرتاب موشک استفاده کنیم. برای درک بهتر این حالت، بالنی را در نظر بگیرید که داخل آنرا با گاز پر می کنیم، این بار بتوانیم با انرژی خروجی از موشک یا همان آتش (قسمت نامرئی آتش) پر کنیم تا بتوانیم به فضا برویم. البته در حال حاظر با علم و تکنولوژی های موجود، چنین کاری غیر ممکن است، ولی به امید آنکه با تئوری های جدید، به زودی تکنولوژی های جدیدی خلق شوند.

حال اگر طبق تئوری های جدید به مسائل فکر کنید، می بینید که قوانین حاکم بر حالت های دیگر ماده در ارتباط با یکدیگر نیز به خوبی از قوانین ذکر شده پیروی می کنند.

سفر در زمان یا خم کردن فضا-زمان

در این قسمت تئوری های موجود در مورد امکان و یا عدم امکان سفر در زمان را بررسی نخواهیم کرد. فقط این نکته را ذکر می کنیم که طبق تئوری های موجود، امکان سفر در زمان وجود دارد و قانونی در فیزیک حاضر موجود نیست که این مسئله را نقض کند، در نتیجه دانشمندان راه های مختلفی را برای سفر در زمان ارائه کرده اند. طبق نظریه نسبیت انیشتین، نور در همه جا سرعت یکسان دارد، که البته این مسئله ثابت شده است ولی دلیل آنرا دقیقاً نمی دانند. به همین دلیل برای توجیه آن می گویند که در سرعت های بالا زمان کشیده می شود و تا جایی که در سرعت نور زمان برای ناظری که با سرعت نور حرکت می کند به صفر می رسد، یعنی زمان دیگر برای او نمی گذرد. این نظریه با آزمایشات مختلفی امتحان شده است و صحت آن تایید می شود. ولی اصل ماجرا از چه قرار است؟

حال اگر بخواهیم تصور کنیم که انسان بتواند با سرعت نور حرکت کند، می بینیم که طبق تئوری های جدید امکان پذیر نیست. البته اگر به هر نحوی بتواند با سرعت نور حرکت کند، دیگر ماهیت انسانی ندارد و تغییر هویت داده و به جسم دیگری تبدیل می شود. پس تکلیف سفر در زمان چه می شود؟ طبق صحبت های گذشته، فضا-زمان نسبی است و فضا-زمان کلی برای پیمایش وجود ندارد. مانند ذرات رادیو اکتیو که نیمه عمر مخصوص خود را دارند و با قرار گرفتن در شرایط فضا-زمانی مختلف، نیمه عمر آنها کاهش می یابد (طبق نظریه جدید، هیچ وقت کاهش نمی یابد و حداقل فضا-زمان نسبی خود را تجربه می کنند)، زمان نیز چنین خاصیتی دارد و وابسته به جسم می باشد. ما امکان جدا سازی فضا-زمان از جسم را نداریم و ماهیت جسم در هم آمیخته و متشکل از زمان و فضا (چهار بعد) است. در نتیجه در یک نگاه، امکان سفر در زمان وجود ندارد. اما آیا می توان حالتی را در نظر گرفت که بتوان به نحوی به گذشته یا آینده رفت و یا آن را دید؟ در ادامه به این مسئله می پردازیم.

همانطور که گفته شد، زمان بعد جدایی نیست که بتوان آنرا جداگانه پیمایش نمود. اما در اینجا این سوال مطرح می شود که چه راه حلی برای سفر در زمان می توان ارائه نمود. طبق تئوری های ارائه شده یک حالت سفر در زمان می توانیم داشته باشیم، البته در این حالت دیگر نمی توان آنرا سفر نامید و در اصل ما فقط می توانیم برهه دیگری از زمان را مشاهده کنیم.

و اما گذشته. همانطور که گفتیم امکان سفر در زمان وجود ندارد ولی می توانیم به نحوی گذشته را مشاهده کنیم. برای این کار، ما می توانیم جسم را در فضا-زمانی فشرده تر از فضا-زمان خود قرار دهیم. در این حالت، زمان برای ناظر مطابق با فضا-زمان فشرده غالب بر فضا-زمان نسبی خود خواهد شد، در نتیجه اگر به قدری فضا-زمان اطراف فشرده شود، می تواند با خم شدن فضا-زمان اطراف خود، گذشته همان مکان را مشاهده کند. در این حالت به نحوی می توان گفت که در حال مشاهده گذشته هستیم.

در هر حال، ما همیشه فضا-زمان نسبی خود را همراه خود داریم و همیشه آنچه به عنوان گذشت زمان برای ما مطرح است، وجود خواهد داشت و نمی توان از آن خارج شد و تنها در صورت امکان می توان فضا-زمان های اطراف را خم نمود و آنها را مشاهده کرد.

همه ما با این پارادوکس آشنا هستیم و نیاز به توضیح مجدد نمی باشد. اگر این پارادوکس را با تئوری های جدید بررسی کنیم، می بینیم که هیچگونه پارادوکسی بوجود نمی آید. یک قل از دوقلو ها بر روی زمین زندگی می کند و تحت تاثیر فشردگی فضا-زمان زمین است، دیگری به سفر به دور دنیا می رود و حداکثر فضا-زمانی که تحمل می کند، فضا-زمان نسبی خود است (زیرا کمتر از آن را نمی تواند داشته باشد). در این حالت، اصل گذشت زمان طبیعی را فردی که در حال سفر به دور دنیاست تجربه می کند، زیرا فقط فضا-زمان نسبی خود را تحمل می کند و فردی که روی زمین است علاوه بر فضا-زمان نسبی خود، فضا-زمان نسبی کره زمین نیز به آن اضافه می شود و زمان برای او بیشتر می گذرد. فردی که در حال سفر به دور دنیاست، عمر طبیعی خود که طبق فضا-زمان تعریف شده برای جسمش است را تجربه می کند، در حالی که فردی که بر روی زمین است، زمان بیشتری را سپری می کند و زودتر پیر می شود. در نتیجه فردی که روی زمین است گذشت زمان بیشتری را تجربه می کند که بیشتر از زمانی است که باید در حالت عادی تجربه کند.

این پارادوکس را نیز همه به خوبی با آن آشنایی دارند که البته دیگر مسئله به قدری روشن است که نیازی به توضیح ندارد. طبق تئوری های جدید ارائه شده، هنگامی که سفر به گذشته به طور کامل منتفی گردد، طرح چنین مسئله ای به خودی خود باطل است.

آیا نور همیشه با سرعت ثابتی حرکت می کند؟

در اینجا باید به یک نکته جدید اشاره کنیم و یک تئوری جدید را بیان کنیم. نور فضا-زمان ندارد، در نتیجه امکان ورود به فضا-زمان را ندارد، در نتیجه مسیر حرکت نور از ما بین فضا-زمان ذرات است. اگر امکان عبور را داشته باشد (بستگی به شدت فضا-زمان)، به همان نسبت عبور می کند، در غیر اینصورت اگر فضا-زمان آن به قدری فشرده باشد که امکان عبور را نداشته باشد (مانند جامدات کدر)، نور از سطح آن بازتاب می شود.

- توجیه آزمایش ناظر ساکن و ناظر در حال حرکت و صاعقه نور

هنگام رسیدن قطار به ایستگاه، دو صاعقه به دو سر قطار به صورت همزمان برخورد می کنند. ناظری که در ایستگاه ایستاده است، برخورد این صاعقه به دو سر قطار را به صورت همزمان مشاهده می کند. اما ناظری که درون قطار است (طبق فرضیه های فیزیک کلاسیک) باید صاعقه ای که به جلوی قطار برخورد کرده است را قبل از برخورد صاعقه به عقب قطار را مشاهده کند، زیرا طبق فیزیک کلاسیک، سرعت قطار باید با سرعت نور جمع و یا از سرعت آن کم شود.

تنها توجیهی که فیزیک کوانتومی و نظریه نسبیت انیشتین در این مورد دارد آن است که، سرعت نور همیشه یکسان است. اما چگونه می توان این حالت را با تئوری های جدید توجیه کرد؟

 آیا جسمی می تواند با سرعت نور حرکت کند؟

 شاید پیچیده ترین پدیده موجود در جهان هستی نور باشد. زیرا همانگونه که خواندیم، نور دارای فضا-زمان نیست، در نتیجه ما هیچگاه نمی توانیم به ماهیت اصلی آن پی ببریم. تنها چیزی که ما از نور می توانیم درک کنیم، نتیجه اثرات آن بر اجسام دارای فضا-زمان است و از روی اثرات می توانیم به وجود نور پی ببریم، زیرا نور ماده نیست و خارج از درک ماده است.

در این قسمت سعی بر توجیه ماهیت نور می نماییم (هر چند نمی توان نور را به طور کامل درک کرد). آنچه توضیح خواهم داد، بر اساس تئوری های جدید خواهد بود و در اصل توجیه و تفسیر ماهیت اثرات نور است نه خود نور.

آنچه با تئوری های ذکر شده می توان درباره ماهیت نور گفت آن است که نور فضا-زمان ندارد تا بتوان ماهیت آنرا تعیین نمود. حالت های مشاهده شده نیز، همانطور که در قسمت های قبلی گفته شد، بستگی به ناظر دارد. یعنی ناظر (دستگاه تشخیص فوتون یا موج)، پس از اینکه نور با گیرنده دستگاه برخورد کرد، بستگی به انتظار ناظر، به همان حالت تبدیل می شود. سوالی که در اینجا مطرح می شود آن است که آیا نور فقط دو حالت موج یا ذره دارد؟ جواب صریح آن خیر است. این دو حالت، دو حالتی است که برای ماده تاکنون توسط بشر کشف شده است. اگر روزی برسد و ما حالت دیگری برای ماده کشف کنیم، آنگاه با دستگاه های تشخیص حالت سوم هنگام تشخیص، نور به همان حالت مورد نظر ناظر، خود را نشان می دهد. مشاهده نور به شکل های مختلف (طبق انتظار ناظر) به این دلیل است که نور با برخورد به فضا-زمان جسم، تغییر ماهیت می دهد و تبدیل به هرآنچه که ناظر مد نظر دارد تبدیل می‌شود