اتساع زمان چیست؟

بیگ بنگ: نسبیت عام یکی از جالب ترین موضوعات علمی است. حتما می دانید که وقتی به سرعت نور نزدیک می شویم اتفاقات عجیب و غریبی رخ می دهد. تغییرات عجیب در اندازه طول اجسام، تغییر در طول موج نور و گیج کننده تر از همه مفهوم اتساع زمان است.

TimeDilationبه گزارش بیگ بنگ، اتساع زمان یعنی اینکه شما بسته به سرعتی که در حین سفر خود دارید زمان کمتر یا بیشتری را نسبت به دیگر اشخاص تجربه می کنید. و حتی عجیب تر از آن، اینکه همانطور که در فیلم “میان ستاره ای” (Interstellar) دیدیم، صرف نزدیک بودن به اشیاء بسیار عظیمی همچون سیاهچاله، می تواند مشابه همین اثر نسبیتی را داشته باشد. چون جرم و شتاب هر دو بر یک اساس عمل میکنند.

شاید درک این موضوع به اندازه کافی برای شما سردرد گم کننده باشد، البته چون من این مفهوم گیج کننده را پیدا کردم و قصد دارم به پرداختن به آن ادامه دهم، سعی می کنم چیزهای بیشتری درباره اش بفهمم و به کمک آنها ابهام های ذهنی شما را هم برطرف کنم. هم به خاطر خودم، هم به خاطر شما، البته بیشتر به خاطر خودم.

یک حکایت بزرگ در تاریخ فیزیک وجود دارد_که اگرچه  ممکن است واقعا اتفاق نیفتاده باشد، ولی با این وجود من هنوز هم به آن علاقمندم._ سر آرتور ادینگتون یکی از مشهورترین اخترشناسان قرن بیستم میلادی بود. که در فیلم “اینیشتن و ادینگتون”(Einstein and Eddington 2008) دیوید تنانت نقش او را بازی میکرد. توصیه میکنم حتما این فیلم را ببینید، البته اگر تا حالا ندیده اید.

سر آرتور ادینگتون

سر آرتور ادینگتون

به هر حال ادینگتون، روی روش تولید انرژیِ ستاره ها (همجوشی هسته ای) کار میکرد و شخصا یکی از پیش بینی های اینشتین درباره نسبیت عام را در حین رصد کسوف کامل در سال ۱۹۱۹ تایید کرد. ظاهرا طی یک از سخنرانی های سر آرتور ادینگتون، شخصی از او پرسیده بود: “پروفسور ادینگتون، احتمالا شما باید یکی از سه نفری باشید که نسبیت عام را درک کرده است؟” او بعد از مکثی کوتاه جواب داد: “بله، اما  خیلی دوست دارم بدانم نفر سوم کیست؟”

آن شخص قطعا من نیستم، اما من می دانم چه کسی دستی در نسبیت عام دارد. دکتر برایان کوبرلین(Dr. Brian Koberlein) استاد اخترفیزیک در موسسه  تکنولوژِی روچستر. او این موضوع پیچیده را به طور کامل در وبلاگ خود پوشش داده است. حتما از این وبلاگ بازدید کنید و تمامی مطالبش را بخوانید: briankoberlein.com ما مصاحبه ای با دکتر برایان کوبرلین ترتیب داده ایم که متن آن را در زیر می خوانیم:

دکتر برایان کوبرلین:

سلام فریزر، از اینکه با من تماس گرفتی ممنونم. اگر میتوانی چند ثانیه صبر کن. من باید سرعتم را کم کنم.

فریزر کین:

آنجا چه اتفاقی افتاده؟ چرا شما سرعتتان را کم کردید؟

برایان:

این در واقع یکی از اثرات جالب و ناشناخته اتساع زمان است. چیز جالبی که درباره نور وجود دارد این است که بدون توجه به چهارچوب مرجعی که شما در آن حضور دارید و بدون توجه به سرعت حرکت شما در جهان، هر وقت که سرعت نور را در خلاء اندازه بگیرید حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه است.

در همین رابطه، اگر من نسبت به شما در حال حرکت باشم، یا شما نسبت به من در حال حرکت باشید، زمان و فضا باید طوری تغییر کنند که سرعت نور ثابت باقی بماند. به این صورت که اگر من نسبت به شما با سرعت بیشتری حرکت کنم، زمان برای من نسبت به شما کندتر به نظر می رسد. به همین ترتیب زمان برای شما سریعتر از من به نظر می رسد. و اثر اتساع زمان برای ثابت نگه داشته شدن سرعت نور لازم است.

نمایشی از سیستم هماهنگ فضای تاب خورده در اطراف زمین

نمایشی از سیستم هماهنگ فضای تاب خورده در اطراف زمین

فریزر:

این اتفاق فقط وقتی که حرکت میکنیم رخ می دهد؟

برایان:

اتساع زمان صرفا به علت حرکت نسبی رخ نمیدهد، در اثر نیروی جاذبه یا گرانش هم میتواند اتفاق بیفتد. نظریه نسبیت اینشتین، میگوید که جاذبه باعث تاب برداشتن فضا و زمان میشود.  بنابراین در واقع جرمی مانند زمین، فضا و زمان را خمیده می کند. اگر شما روی زمین ایستاده باشید، زمان برای شما به میزان خیلی کمی نسبت به افرادی که در فضا هستند کندتر به نظر خواهد رسید، چون جاذبه برای شما دو نفر متفاوت است.

در حال حاضر، این موضوع برای زمین اهمیت چندانی ندارد، ولی برای جسمی مثل یک سیاهچاله، موضوع بسیار مهمی هست. وقتی که به سیاهچاله نزدیک و نزدیک تر می شوید زمان برای شما کندتر و کندتر به نظر خواهد رسید.

فریزر:

این برای سفر فضایی چه معنی ای میدهد؟

برایان:

بارها در داستان های علمی تخیلی دیده اید که موشکی را با سرعتی نزدیک به نور پرتاب می کنند و با کمک ِ اثر اتساع زمان به سفر بین ستاره ها می پردازند. اما شما عملا همینکار را میتوانید با جاذبه هم انجام دهید. اگر یک سیاهچاله داشته باشید که در حال خارج شدن از یک ستاره و یا یک کهکشان باشد، عملا میتوانید فضاپیمایتان را در مداری نزدیک به سیاهچاله قرار دهید تا زمان برای شما کندتر شود و در حالی که شما به دور سیاهچاله در حال گردش هستید، خود سیاهچاله به یک ستاره یا کهکشان دیگر میرود و این برای شما خیلی سریع به نظر خواهد رسید. بنابراین این هم راه دیگری است که شما میتوانید از اتساع زمان برای سفر به ستاره ها استفاده کنید، حداقل در داستان های علمی- تخیلی.

اگرچه گردش در مداری نزدیک به سیاهچاله روشی امن برای حمل و نقل نیست، اما اتساع زمان ممکن است ارزش این ریسک را داشته باشد.

اگرچه گردش در مداری نزدیک به سیاهچاله روشی امن برای حمل و نقل نیست، اما اتساع زمان ممکن است ارزش این ریسک را داشته باشد.

فریزر:

بسیار خب  برایان. میخواهم آخرین سوالم را از تو بپرسم. سوال این است، اگر تو بسیار بیشتر از قبل به سرعت نور نزدیک شوی ممکن است جرم تو آنقدر زیاد شود که به یک سیاهچاله تبدیل شوی؟ دوست دارم جواب این سوال رو به عنوان یک پست در وبلاگت briankoberlein.com و در گوگل پلاس قرار بدهی goo.gl/njihSE

یبکبار دیگر، ما از قلمرو گیج کننده اتساع زمان بازدید کردیم، و بدون هیچ خسارتی برگشتیم. این به آن معنی نیست که من اتساع زمان را بهتر از قبل درک کرده ام، اما امیدوارم که شما این کار را انجام داده باشید. یکبار دیگر از دکتر کوبرلین تشکر میکنم که وقت خودش را در اختیار ما قرار داد و به سوال های ما پاسخ داد. حتما از وبلاگش بازدید کنید و جواب سوالمان را مطالعه کنید.

ترجمه: امین میرزایی / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: universetoday.com

image_pdfimage_print
(36 نفر , میانگین : 4٫83 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=52789
امین میرزایی

امین میرزایی

دانشجوی کارشناسی روانشناسی-علاقه‌مند به نجوم، کیهان شناسی، روانشناسی، جامعه شناسی میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. arash گفت:

    دلیلش چیه که باعث کند شدن زمان میشه؟

  2. فرشته گفت:

    سلام. دلیلش اینه که فضاوزمان باید طوری تغییر کنه که سرعت نور ثابت بمونه. از لحاظ ریاضی تبدیلات لورنتس این شرط رو فراهم میکنند. موءونها ذراتی با طول عمر بسیار کوتاه هستند. طول عمر آنها از دید ناظری در دستگاه مختصات خودشان که نسبت به زمین در حال حرکت است بسیار کوتاهتر از دید ناظری که روی زمین است می باشد. دو ناظری که نسبت به هم در حرکت هستند طولها و زمانهای متفاوتی را اندازه میگیرند. به این دلیل ناظری که با سرعت نور حرکت میکند با استفاده از تبدیل لورنتس طول جو را کوتاهتر و درنتیجه طول عمر کوتاهتری را در نظر میگیرد. اما ناظر زمینی طول عمر بیشتری برای موءون اندازه میگیرد. دلیل آشکارسازی موءونها نیز همین اثر اتساع زمان در دستگاه زمین یا انقباض طول در دستگاه موءون است.

  3. گلنوش گفت:

    درسته که برای ثابت نگه داشتن سرعت نور باید اتساع زمان و انقباض طول داشت ولی یه سوال چجوری این اتفاق میوفته یا اینکه چرا باید زمان کند بشه و تند نباشه؟

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *