مطلق بودن فضا: آری یا نه؟ (قسمت اول)

بیگ بنگ: تصور کنید که شما در یک هواپیمای متحرک در حال خواندن کتابی هستید. ساعت ۱۲ به ساعت خود نگاه کرده و تصمیم می‌گیرید کتاب خود را کنار بگذارید، صندلی‌تان را ترک کرده و در راهرو حرکت کنید تا با دوستتان که ۱۰ ردیف جلوتر از شما نشسته صحبت کنید. ساعت ۱۲:۱۵ شما به صندلی خود بازمی‌گردید، می‌نشینید و کتابتان را برمی‌دارید. حس عادی شما می‌گوید که شما به‌جای اولیه خود بازگشتید. شما باید ده ردیفی که گذرانده بودید را برگردید تا به صندلی‌تان برسید و زمانی که رسیدید، کتابتان ‌همان‌جای قبلی که گذاشته بودید قرار داشت. حال به این ایده “همان‌جای قبلی” فکر کنید. ممکن است اندکی وسواسانه به نظر برسد، چون به‌طور ذاتی واضح است که منظور ما از یک مکان چیست.

PBM_Front

بر روی یک کره خطوط عمود برهمی ‌قرار دارند که طول و عرض جغرافیایی را نشان می‌دهند. هر نقطه‌ای بر روی کره زمین را می‌توان با دو عدد مشخص کرد که موقعیت را بر روی این سیستم نشان می‌دهند. برای مثال شهر منچستر در انگلستان در ۵۳ درجه و ۳۰ دقیقه (هر دقیقه یک‌شصتم درجه است) شمالی و ۲ درجه و ۱۵ دقیقه غربی قرار دارد. این دو عدد دقیقاً به ما می‌گویند که کجا می‌توان منچستر را پیدا کرد که البته به این دلیل است که ما درباره موقعیت خط استوا و نصف‌النهار گرینویچ توافق داریم. بنابراین با یک تحلیل ساده می‌توان گفت که یک روش برای مشخص کردن مکان اجسام چه بر روی زمین باشند و چه نباشند، این است که یک سیستم مختصات سه‌بعدی را تصور کنیم، یعنی محوری را از روی سطح زمین به هوا گسترش دهیم.

در حقیقت خطوط شبکه ‌این سیستم می‌تواند به سمت پایین بوده و به درون زمین رود و از مرکز زمین عبور کرده و از طرف دیگر خارج شود. بنابراین ما می‌توانیم توضیح دهیم که هر چیزی در جهان نسبت به خطوط شبکه در چه موقعیتی قرار دارد، چه در هوا، چه روی زمین و چه زیرزمین. در حقیقت لزومی ندارد که خود را محدود به زمین کنیم. این خطوط شبکه می‌توانند فراتر از ماه رفته، از مشتری، نپتون و پلوتو عبور کرده، حتی فراتر از گوشه راه شیری نیز رود و تا دوردست‌ترین نقاط جهان ادامه یابد. با داشتن چنین خطوط شبکه بزرگ و تقریباً بی‌نهایتی می‌توانیم موقعیت هر چیزی را در این جهان بیابیم. بنابراین خطوط شبکه ما زمینه‌ای را فراهم می‌کند که هر چیزی که موجود است روی آن قرار داشته باشد، یعنی جعبه بزرگی که هر چیزی در جهان را می‌توان درون آنجا داد. ما وسوسه می‌شویم که اسم این جعبه را “فضا” بگذاریم.

حال بیایید به سؤال “همان‌جای قبلی” برگردیم و همچنین به مثال هواپیما. ممکن است تصور کنید که در بین ساعات ۱۲ الی ۱۲:۱۵ شما در نقطه ثابتی از فضا قرار داشته‌اید. حال تصور کنید توالی رخدادهایی که اتفاق افتاد، از دید ناظری که از روی زمین در حال تماشای هواپیماست، چگونه به نظر خواهد آمد. اگر او متوجه شود که هواپیما با سرعت ۶۰۰ مایل بر ساعت در حال حرکت است او می‌تواند بگوید که بین ساعت‌های ۱۲ تا ۱۲:۱۵ هواپیما ۱۵۰ مایل حرکت کرده است. کدام‌یک درست می‌گویند؟ چه کسی جابجا شده و چه کسی ثابت مانده است؟

اگر شما نتوانستید به این سؤال ظاهراً ساده جواب دهید، شما در وضعیت خوبی به سر می‌برید. ارسطو، یکی از نوابغ یونان باستان، جواب این سؤال را کاملاً غلط می‌داد. ارسطو جواب می‌داد که واضح است که مسافر در هواپیما در حال حرکت است. ارسطو معتقد بود که زمین در مرکز جهان، ثابت ایستاده است. خورشید، ماه، سیارات و ستارگان به دور زمین چرخیده و متصل به ۵۵ کره بی‌رنگ هم‌مرکز هستند که درون هم قرار دارند. بنابراین او همان عقیده ذاتی ما را درباره فضا داشت: جعبه یا میدانی که زمین و کره‌ها در آن قرار دارند. برای گوش های جدید این ایده که جهان از زمین و مجموعه‌ای از کره‌های در حال چرخش تشکیل‌شده عجیب به نظر می‌رسد. اما یک‌لحظه تصور کنید که کسی نبود که به شما بگوید که زمین به دور خورشید می‌گردد و یا ستارگان، خورشیدهای دوری هستند که بعضی‌هایشان هزاران برابر خورشید درخشندگی دارند اما میلیاردها میلیارد مایل از ما دور هستند. نتیجه‌گیری شما آن موقع چه بود؟ مسلماً تصور شما این نبود که زمین در پهنه بی‌کران جهان غوطه‌ور‌است. تصور جدید ما از جهان اندکی سخت و اکثراًبرخلاف تصور ذاتی ماست. اگر تصویری از جهان که ما در طی هزاران سال تجربه و تفکر توسعه دادیم، واضح بود، در آن صورت نوابغ گذشته مانند ارسطو نیز این تصور را برای خودشان می‌داشتند.

figure 2 relativity_light_bending
برای یافتن ایراد پاسخ ارسطو، بیایید برای چند لحظه نظر او را بپذیریم و ببینیم که ما را به کجا می‌برد. بر پایه نظر ارسطو ما باید جهان را از خطوط شبکه مجازی هم‌مرکز با زمین پرکنیم و بررسی کنیم که هر چیزی در کجا قرار دارد و چه کسی در حال حرکت است. اگر ما این تصور را قبول کنیم که جهان به‌مانندجعبه‌ای پر از اشیا است و زمین در مرکز آن قرار دارد، در آن صورت واضح است که شما، یعنی مسافر درون هواپیما، موقعیت خود را درون جعبه تغییر داده‌اید و کسی که بر روی زمین نظاره‌گر پرواز شماست در مکانش بر سطح زمین ثابت مانده است و در حقیقت در فضا میخکوب شده است. یعنی در حقیقت چیزی به اسم حرکت مطلق و به‌تبع آن مکان مطلق وجود دارد. جسم در حال حرکت مطلق است، اگر مکانش را در طول زمان در فضا عوض کند و این تغییر نسبت به خطوط مجازی که نسبت به مرکز زمین ثابت هستند، اندازه‌گیری می‌شود.

البته مشکل این پاسخ این است که زمین به‌طوربی‌حرکتی در مرکز جهان قرار ندارد، بلکه یک توپ در حال چرخش به دور خود است که همزمان به دور خورشید نیز می‌گردد. در حقیقت زمین با سرعت ۶۷۰۰۰ مایل بر ساعت به دور خورشید می‌گردد. اگر شما شب به روی تختتان رفته و ۸ ساعت بخوابید، زمانی که بیدار می‌شوید بیشتر از نیم میلیون مایل سفر کرده‌اید. شما حتی می‌توانید ادعا کنید که در طول ۳۶۵ روز، اتاق شما دقیقاًبه‌جای اولش بازخواهد گشت، زیرا زمین یک دور کامل را حول خورشید زده است. بنابراین ممکن است شما اندکی نظرتان را درباره جهان تغییر داده و درعین‌حال ایده کلی ارسطو را دست‌نخورده باقی گذارید….

ادامه دارد »»»

توضیحات کاملتر این بحث و نتایج آن در کتاب “چرا E=mc2” آمده است.

image_pdfimage_print
(11 نفر , میانگین : 4٫91 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=18220

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

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