بیگ بنگ: آیا زمان واقعی است؟ فضا چطور؟ به گفته ی تعدادی از محققان پیشرو در علوم کیهان شناسی، فضا- زمان، تار و پودی که هندسۀ آن با گرانش ستارگان، سیارات و ماده قابل تغییر است – ممکن است چیزی بیش از یک توهم یا سراب نباشد.

به گزارش بیگ بنگ، شاید اینشتین در ماه مارس 1955 میلادی، تقریبا یک ماه قبل از مرگش با نوشتن نامه‌ای به خانواده‌ی دوست تازه متوفی‌اش، میشل بِسو، یکی از مناقشات پیرامون زمان را مطرح کرد، وی نوشت: «او حالا کمی زودتر از من از این جهان عجیب ‌و غریب رخت بسته است، اما هیچ معنایی ندارد. کسانی مثل ما که به دنیای فیزیک اعتقاد دارند به خوبی می‌دانند که تمایز بین گذشته، حال و آینده توهمی بیش نیست؛ گرچه این توهم دیرینه و پایدار است.» مشخص نیست که آیا خانواده بسو با این شکل درد و دل اینشتین آرام شده بودند یا خیر، اما تقریبا تمام کسانی که فیزیک را درک می‌کنند می‌دانند که اینشتین درست گفته بود! شاید زمان تنها توهمی سر سختانه باشد!

فضا- زمان، واقعیت یا توهم؟

ریشه این بحث به هراکلیتوس (475-535 قبل از میلاد) برمی‌گردد، او گفته بود که ویژگی اصلی کیهان، تغییرپذیری آن است. در نقطه مقابل او پارمِنیدیس بود که ادعا می‌کرد که چنین تغییری وجود ندارد. در سال 1949 و در جشن 70 سالگی اینشتین، کورت گودِل عدم وجود زمان را با ریاضی برای اینشتین اثبات کرد. به نظر می‌رسد که طبیعت تحت سلطه قوانین جاویدان است که از گستره زمان خارج هستند.

از جمله مخالفان حرف اینشتین، فیزیکدانی بنام لی اسمولین، عضو موسسه پریمتر در کانادا است. در اواسط دهه 90 میلادی او پیشنهاد داد که سیاهچاله‌ها جهان‌های کوچک را تولید می‌کنند. در اواسط دهه گذشته میلادی نیز او نظریه ریسمان را زیر سوال برد. ادعایش این بود که این نظریه نتوانسته تاکنون یک پیش‌بینی قابل‌سنجش را تولید کند. حتی در کتاب پرفروش خود «تولد دوباره زمان» در سال 2013، او ادعا کرد که زمان کاملا واقعی است و هیچ چیزی توان پیشی گرفتن از آن را ندارد، حتی قوانین طبیعت!

اسمولین آشکارا گفته است که تثبیت مفهوم زمان برای زندگی روزمره ما فوایدی دارد. او می‌گوید: «اگر سیر زمان یک توهم نباشد، به زندگی ما ارزش و معنا می‌بخشد.» از نظر اینشتین، مرگ آن سرانجامی که ما فکر می‌کنیم را به دنبال خود ندارد، اما دید اسمولین با دید اینشتین هم‌خوانی ندارد. از طرفی اگر قوانین فیزیک شامل و تغییر و تکامل باشند، پس می‌توان گفت که فضای آینده محتمل هم می‌تواند شامل این تغییر و تکامل باشد.

اما به گفته ی کارلو روولی فیزیکدان ایتالیایی، “زمان” وجود ندارد و نيازى هم به وجود داشتن آن نيست چرا كه واقعا می‌ شود توصیف معقولی از طبیعت داشت که در چارچوب بنیادی اش نيازى به وجود فضا و بخصوص زمان نباشد. بر این باورم که نگاه و برداشت كلى ما از جهان است كه مفاهیم “فضا” و “زمان” را شكل داده است. به عبارت ديگر، فضا و زمان تنها براى انسان كه تقريبى از «واقعیت» را با حواس پنجگانه خود درك مى كند موجوديت دارد. در مکانیک کوانتومی تمام ذرات ماده و همچنین انرژی را می‌توان به صورت موج توصیف کرد. موج نیز یک ویژگی غیرعادی دارد: تعداد نامحدودی از آن می‌تواند در یک مکان وجود داشته باشد. اگر روزی نشان داده شود که زمان و فضا از کوانتا تشکیل یافته‌اند، تمام آنها می‌توانند در یک نقطه بدون بُعد روی هم تلنبار شوند. روولی می‌گوید: «به معنایی فضا و زمان در این تصویر ذوب می‌شوند. دیگر فضا وجود ندارد، تنها کوانتاهایی وجود دارند روی کوانتاهای دیگر بدون اینکه در فضا غرق شوند.»

کارلو روولی – فیزیکدان ایتالیایی

روولی به همراه یکی از بهترین ریاضیدانان دنیا یعنی آلن کونس از کالج فرانسه در پاریس روی این موضوع کار کرده است. آنها به همراه یکدیگر چارچوبی را ارائه داده‌اند که نشان می‌دهد، چگونه آنچه ما به عنوان “زمان” تجربه می‌کنیم، ممکن است از یک واقعیت بی‌زمان و بنیادی‌تر ظهور یافته باشد. همان‌گونه که روولی توصیف می‌کند: «زمان احتمالا یک مفهوم تقریبی است که در ابعاد بزرگ ظاهر می‌شود. کمی شبیه مفهوم سطح آب که از لحاظ ماکروسکوپی معنا دارد اما در ابعاد اتمی معنای خود را از دست می‌دهد.»

روولی با فهمیدن اینکه توضیحاتش ممکن است راز زمان را عمیق‌تر کند، می‌گوید بیشتر دانش فعلی ما روزی گیج‌کننده به نظر می‌رسید. «من فهمیده‌ام که این تصویر مشهودی نیست. اما این موضوع فیزیک بنیادی است: یافتن روش‌های جدید فکر کردن دربارۀ کیهان و دیدن اینکه آیا این روش‌ها کار می‌کنند یا نه. من فکر می‌کنم وقتی گالیله گفت زمین می‌چرخد، به همین شکل غیرقابل فهم بود. فضا برای کوپرنیک شبیه فضا برای نیوتن نبود و فضا برای نیوتن مانند فضا برای اینشتین نبود. ما همیشه کمی بیشتر می‌آموزیم.» روولی احساس می‌کند که یک انقلاب دیگر در مفهوم زمان به همین زودی اتفاق می‌افتد. «وقتی مقاله ی اینشتین منتشر شد، تفکر مردم درباره فضا-زمان را تغییر داد. ما دوباره در آستانه‌ واقعه‌ای شبیه آن هستیم.» وقتی گرد و خاک‌ها فرو نشینند، فضا-زمان هرچه که باشد می‌تواند حتی عجیب‌تر و وهم‌انگیزتر از چیزی باشد که اینشتین می‌توانست تصور کند.

تشخیص واقعیت یا توهم کیهانی!

دانشمندان در آزمایشگاه شتاب دهنده ملی آزماشگاه فرمی وزارت انرژی ایالات متحده، در تلاش هستند تا کشف کنند که آیا کیهان ما ”واقعی” است و یا صرفا یک توهم سه بعدی هولوگرافیک! که تنها ما فکر می‌کنیم که واقعی است. این محققان با استفاده از لیزرهای توان بالا، قصد دارند تعیین کنند که آیا فضا-زمان یک سیستم کوانتومی متشکل از بی شمار ذره ریز از اطلاعات است یا خیر.

دانشمندان، در توضیح نظریه خود، بر این قیاس تاکید می‌کنند که اگر شما به اندازه کافی در نزدیکی صفحه نمایش یک تلویزیون بایستید، می‌توانید تک تک پیکسل‌ها را ببینید، با دور شدن شما، تصویر به یک تصویر کامل تبدیل می‌شود و پیکسل‌ها دیگر به عنوان نقاط مجزایی از نور قابل تشخیص نیستند. بنابراین، دانشمندان پیشنهاد می‌دهند که اگر کاراکترهای نمایش داده شده روی صفحه نمایش تلویزیون ندانند که جهان سه بعدی آشکارشان تنها روی یک صفحه دو بعدی وجود دارد، ما نیز ممکن است غافل از این احتمال باشیم که فضای سه بعدی ما تنها یک توهم است.

به این ترتیب، دانشمندان بر این باورند که اطلاعات در مورد همه چیز موجود در جهان ما، ممکن است به نحوی در بسته های کوچکی از اطلاعات در دو بعد جاسازی شده باشند. دانشمندان فرض دیگری دارند که این اطلاعات در یک محفظه پیکسل مانند، حدود 10 تریلیون تریلیون بار کوچک‌تر از یک اتم، (بعدی از اندازه که فیزیکدانان آن را مقیاس پلانک می‌خوانند) موجود است. در این مقیاس زیر اتمی، فیزیک استاندارد دیگر حاکم نیست و نظریه کوانتوم قوانین را تعیین می‌کند. به این ترتیب، امکان پذیر نیست – مطابق با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ- که همزمان هم مکان دقیق و هم سرعت دقیق ذرات زیر اتمی را بدانیم. در نتیجه، این پدیده تضمین می‌کند که حتی زمانی که ماده تا صفر مطلق سرد شود، ماده همچنان به ارتعاش مانند امواج کوانتومی ادامه دهد. اگر فضای دیجیتالی پیشنهاد شده توسط محققان، حتی در پایین‌ترین حالت انرژی خود، همچنان به ارتعاش ادامه دهد، آنها معتقدند که نظریه‌شان ممکن است به اثبات برسد.

برای مبادرت به آزمایش این فرضیه، محققان“هولومتر (Holometer)” – و یا تداخل سنج هولوگرافیک – را ساخته‌اند تا ببینند که آیا ارتعاش کوانتومی موجود در ماده، در فضای خالی نیز یافت می‌شود. کریگ هوگان توسعه دهنده نظریه نویز هولوگرافی و مدیر در فرمی لب می‌گوید: « ما می‌خواهیم مشخص کنیم که آیا فضا-زمان، درست مانند ماده، یک سیستم کوانتومی است یا خیر. اگر چیزی را ببینیم، به طور کامل ایده های مربوط به فضا را که ما برای هزاران سال از آنها استفاده کرده‌ایم تغییر خواهد داد.» هولومتر که اخیرا راه اندازی شده و در حال حاضر با توان کامل در حال کار است، از یک جفت تداخل سنج (دستگاه‌هایی که برای تست تاثیر خارجی، یک پرتو لیزر را روی دیگری برهم نهی می‌کنند تا به دنبال ناهنجاری‌ها در شدت و یا فاز بگردند) استفاده می‌کند که در کنار یکدیگر واقعند. هر تداخل سنج یک پرتو لیزر یک کیلوواتی را روی یک شکاف پرتو و سپس دو بازوی 40 متری (130 فوتی) واقع در زوایای قائم نسبت به یکدیگر است هدایت می‌کند.

سپس پرتوهای لیزر منعکس شده و به شکاف پرتو باز می‌گردند و این دو پرتو برهم نهی می‌کنند؛ اگر هر گونه حرکتی تشخیص داده شود، در روشنایی پرتوی ترکیب شده، نوساناتی حاصل خواهد شد. سپس محققان این نوسانات را تجزیه و تحلیل خواهند کرد تا ببینند که آیا پرتو تحت تاثیر ارتعاش فضاست. یکی از مشکلات عمده در این تست، نویز خواهد بود – که محققان آن را “نویز هولوگرافیک” می‌نامند – و آنها انتظار دارند در همه‌ی فرکانس‌ها وجود داشته باشد.

برای کاستن این مشکل، این هولومتر در فرکانس‌های چندین مگا هرتز آزمایش می‌شود، به طوری که ادعا می‌شود حرکات موجود در مواد طبیعی مشکل خاصی نیستند. به گفته‌ی این گروه، فیـلتر کردن نویز زمینه غالب تداخل امواج رادیویی بسیار دشوار خواهد بود. آرون چوی فیزیکدان آزمایشگاه فرمی گفت: «اگر نویزی را پیدا کنیم که نتوانیم از شرش خلاص شویم، ممکن است چیزی اساسی در مورد طبیعت تشخیص دهیم. این لحظه ای هیجان انگیز برای فیزیک است. نتیجه‌ی مثبت، راه کاملا جدیدی را برای پرسش درباره نحوه‌ی کار ِ فضا باز می‌کند.» نظر شما در خصوص این آزمایشات چیست، آیا در نهایت می توانیم به جوهرۀ فضا-زمان نفوذ کنیم؟

نویسنده و تنظیم: سمیر الله وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع بیشتر: theguardian.com , gizmag.com , discovermagazine.com

پاسخ دادن به navid لغو پاسخ

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

15 دیدگاه

  1. توصیف بعد چهارم به زبان ساده خیلی سخت است ولی چیزی که میتوان گفت:
    بعد فراتر از سوم را فقط در عدم تناسب اندازه های اجزای سه بعدی مشهود میتوان مشاهده کرد

  2. سلام
    من چنتا سوال مهم برای هممون دارم
    درک کلی شما از زمان چیه؟ منظورم اینه که زمان رو چی میدونید؟
    آیا زمان تغیراته؟ آیا حرکت تغیراته؟ آیا حرکت ربطی به زمان داره؟
    اگه لطف کنید و عقیدهاتونو بگید فکنم بتونیم بگیم زمان دقیقا چیه، حرکت چیه، و نتایج عجیب و جالبی هم دارم که خودمو شکه میکنن

    1. ما باید قبل از اینکه بفهمیم زمان چیه باید اینو بفهمیم که ازچی درست شده و منبع اون چیه بعد با توجه به منبع اون چیز رو تعریف کنیم

    2. به نظر من زمان فقط یه توهم هست. همه ما انسانا و موجودات زنده اول یه سلول بودیم که رشد میکنه این سلول ما بزرگ میشیم، تغییر قیافه میدیم پیر میشیم و میمیریم و این هیچ ربطی به زمان نداره و قانون طبیعته. این مورد میتونه به بقیه موارد جهان هستی هم صدق کنه. این عقیده منه که فقط ما و هرچیزی تو جهان هستی هست داره طبق قانون طبیعت پیش میره

  3. بعدچهارم کجاست ؟ میتونین درک کنین؟بینهایت بعد چهارم وجود داره حالا بعد چهارم کجا قرار میگیره سوال اینجا هست یکی میگه دنیا کنار همه مثل معکب روبیک یا لایه لایه هست روی همه ذهن همین میگه پاسخ سوال هیچ کدوم در هم تنیده هست یعنی که شما نسبت به دنیای پیرامون تون در بعد چهارم قرار میگیرن همه دنیای ما چهار بعدیه هست در قالب یه معکب روبیک فرضی

  4. ((برای درک بهتر فیلم معکب2 رو نگاه کنیدبعد چهارم)) خود فیلم با پارادوکس میشه تا به حال کسی نتوسته بعد زمان درک کنه مثل این میمونه دو جواب درست اما همدیگه رو نقض میکنن گیج کننده هست بحث مکانیک کوانتوم برمیگرده فیزیک نمی دونم اما در مورد ریاضیاتش میشه گفت بعد چهارم وجود داره
    (فیزیک کوانتوم ماده وزمان هست رابطه مستقیم دارن به آلبرت برمیگرده حتی اون ناقص میخونه) شاید زمانی نسبیت ها نقض بشه 50 سال از این علم میگزره و شاید یه فرار تر نسبیت ها باشد سفر در زمان یا به فضای دور میلیاردها سال نوری باید به صورت نور برسی انیشین اشاره کرده اما به نظر تو آینده میشه
    سفر کرد و حالا من نمیگم دانشمند هستم اون من درک کردم نیست خاص عام انیشین که میگه میشه بدون رسیدن به سرعت نور میتونی به هر کجای زمان وفضا در ان واحد جهش بزنی شاید مثال اش بزنم فیزیک اشنای ندارم در مورد ریاضی اتش میتونم چه اتفاقی می افته انیشتین میگه زمان مطلق نیست نقطه به نقطهاز فضا بی ربط بار ریاضی اشم نیست بحث مکانیک کوانتوم احتمال غیر قبال پیش بینی یا نسبی

  5. این موضوع محشره و اثبات چنین چیزی افکار رو برای سفر های فضایی متمایل به فضا پیماهای کوانتومی میکنه ودیگه برای سفر به فلان مثلا کهکشان نیازی نیازی به سفر هزاران ساله با وسیله مکانیکی با سرعتی نزدیک به نور نخواهیم بود

  6. بله ب نظر من فضا زمان توهمه و ما هم کامپایلرهای هستیم ک یه سری موج و فرکانس رو به همین چیزای ک داریم میبینیم و میشنویم باهاشون زندگی میکنیم تبدیل کردیم در قالب جهان سه بعدی فضا و یه بعدی زمان قطعا توهمه

  7. چون فضا زمان یه چیز و یه ماهیت بیشتر نیست پس اگه زمان توهم باشه ( که هست و ما داریم تو جهان مطلقا هلوگرافیک و شبیه سازی شده زندگی میکنیم ! ) ماده یا جسم هم توهمه . فقط با لیزرهای اتو ثانیه ( ده به توان منفی هیجده ثانیه ) و کمتر شاید بشه راجع به بافت فضا زمان صحبت کرد . در هر صورت همه چشم ها به دانش لیزر و اپتیک پیشرفته دوخته شده