فرمول رياضي اينشتين توضيح مي‌داد كه هر مشاهده‌كننده‌اي هنگامي‌كه يك ساعتِ در حال كاركردن را مي‌نگرد، چگونه به درستي درمي‌يابد كه زمان به كندي مي‌گرايد. اين پديده‌اي است كه با عنوان «انبساط زماني» شناخته شده است. (Time Dilation) و اين مورد به قدري روشن و گويا، غلط به نظر مي‌رسد كه چهار سوال را بلافاصله به پرسش مي‌گذارد:

1) چرا ما هرگز اين تأثير خاص را درك نمي‌كنيم؟
گسترش انبساط زمان، به سرعت ساعت و يا جسم مورد پرسش در مقايسه با سرعت نور بستگي دارد. در مثال قسمت قبل، در مورد باب و آليس انبساط زماني قابل ملاحظه است، زيرا واگن قطار آليس با سرعت هشتاد درصد سرعت نور در حال حركت است كه برابر با دويست و چهل‌ ميليون متر در ثانيه است. اما اگر قطار با سرعت منطقي‌تر، يعني يكصد متر در ثانيه يا سيصد و شصت كيلومتر در ساعت حركت مي‌كرد، در اين صورت دريافت باب از ساعت آليس تقريباً همان دريافت آليس مي‌بود. با قرار دادن اعداد درست و مناسب در معادله‌ي اينشتين (شكل دوم قسمت قبل) تفاوت درك باب و آليس از زمان مشخص مي‌شود كه تنها آن تفاوت برابر با بخشي از يك تريليون است. به سخن ديگر، براي بشر غير ممكن است كه تأثيرات هر روزه‌ي انبساط زماني را بررسي كند.

2) آيا اين اختلاف در زمان واقعي است؟
بلي، اين اختلاف بسيار واقعي و درست است. وسايل محاسباتي بسيار پيچيده و با فناوري بسيار بالاي بي‌شماري وجود دارد كه مي‌بايست انبساط زماني را به حساب آورند تا به درستي كار كنند. تعيين موقعيت سيستم جهاني (GPS) كه با استفاده از ماهواره‌ها براي تعيين دقيق موقعيت‌هاي وسايلي مانند سيستم‌هاي هدايت‌ در ماشين‌ها عمل مي‌نمايند، فقط با در نظرگرفتن تأثيرات اصل نسبيت خاص به دقت كار مي‌كنند. اين تأثيرات قابل ملاحظه مي‌باشند زيرا ماهواره‌هاي تعيين موقعيت جهاني (GPS) با سرعت‌هاي بسيار بالا در حال حركت هستند و از سيستم‌هاي انطباق زماني بسيار دقيق و روشن استفاده مي‌كنند.

3) آيا تئوري نسبيت خاص اينشتين تنها براي ساعت‌هاي ديواري كه به ارتعاش‌هاي نوري وابسته‌اند، كاربرد دارد؟
نظريه‌ي نسبيت خاص اينشتين براي همه‌ي ساعت‌ها و درحقيقت در همه‌ي پديده‌ها به كار مي‌رود و اين كاربرد به اين دليل است كه نور در واقع، تأثيرات داخلي را تا به اندازه‌‌ي كنش و واكنش داخلي اتمي را هم تعيين مي‌كند. بنابراين همه‌ي تأثيرات بسيار اندك و اتمي متقابلي كه در قطار انجام مي‌پذيرد،‌ از نقطه‌ نظر و درك باب كاهش مي‌يابد. البته او نمي‌تواند اين تأثيرات متقابل اتمي (بسيار ناچيز) فردي را مشاهده كند، اما او مي‌تواند تأثير تركيب‌يافته‌اي اين كاهش جزئي (انبساط زماني) را مشاهده نمايد. همانطوري‌كه باب در حال ديدن ساعت آيينه‌اي آليس است كه زمان را كندتر مشخص مي‌كند، آليس را مي‌بيند كه هم‌چنان كه قطارش مي‌گذرد، كندتر و كندتر برايش دست تكان مي‌دهد. آليس چشمك مي‌زند و كندتر هم فكر مي‌كند و حتي ضربان قلبش هم كندتر مي‌شود. همه چيز به همين شيوه‌ تحت تأثير همان ميزان از تأخير زماني قرار مي‌گيرد.

4) چرا آليس نمي‌تواند از كندشدن ساعتش و حركات خودش براي اثبات اين‌كه او دارد حركت مي‌كند، استفاده كند؟
همه‌ي تأثيرات ويژه‌اي كه در بالا به شرح و توصيف آن پرداخته شد، از بيرون قطار در حال حركت توسط باب مشاهده مي‌شود تا آنجا كه به آليس مربوط است، هرچيزي در داخل قطار كاملاً طبيعي و عادي است. زيرا نه ساعت او و نه چيز ديگري در قطار نسبت به او در حال حركت نيست.
صفر نسبت حركت به معني صفر زمان انبساط است. يعني هيچ حركت به معني هيچ انبساط. يا در واقع حركت هيچ به معني انبساط هيچ. ما نبايد شگفت‌زده باشيم كه انبساط زماني وجود ندارد، زيرا اگر آليس تغييري را در محيط هر لحظه‌ي جديد اطرافش در نتيجه‌ي حركت قطار مشاهده مي‌نمود، اين امر با اصل نسبيت گاليله ناسازگار مي‌بود. اما اگر آليس در حالي‌كه قطارش از كنار باب مي‌گذشت، به او نگاه مي‌كرد، برايش معلوم مي‌گشت كه باب و محيط اطراف او تحت تأثير انبساط زماني قرار گرفته‌اند. زيرا باب نسبت به او در حال حركت است.

ادامه دارد ….

لینک قسمت اول

منبع: كتاب انفجار بزرگ،‌ نوشته‌ي سايمون سينگ، ترجمه‌ي محمدعلي اسماعيل‌زاده