بیگ بنگ: زمان چیز عجیبی است. علی رغم تصورات ما، زمان با یک ساعت بزرگ کار نمی کند. همین عامل ما را قادر می سازد تا بسته به نحوه حرکتمان یا میزان فشار وارد شده بر ما از طرف گرانش، زمان را بطور متفاوتی تجربه کنیم.

به گزارش بیگ بنگ، اکنون فیزیکدانان به ترکیب دو نظریه بزرگ فیزیک پرداخته اند تا نتیجه زیر را تایید نمایند:« نه تنها زمان یک امر سازگار در سطح جهانی نیست، بلکه از هر ساعتی هم برای اندازه گیری آن استفاده کنیم، جریان زمان را در فضای پیرامون آن مختل خواهد کرد.» نگران نباشید. این بدان معنا نیست که ساعت دیواری تان روند پیری شما را تسریع خواهد بخشید. ما درباره وقت نگهدار هایی در آزمایشات بسیار دقیق صحبت می می کنیم، مثل ساعت های اتمی.

تیمی از فیزیکدانان دانشگاه وین و آکادمی علوم اتریش با بکارگیری مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت عام مدعی شده اند که افزایش دقت اندازه گیری در ساعت ها باعث افزایش تحریف زمان می شود. بگذارید برای لحظه ای یک گام به عقب بازگرديم و به هر آنچه که امروز فیزیک می گوید، نگاهی بیندازیم. مکانیک کوانتومی به طرز باورنکردنی در توصیف کیهان در مقیاس بسیار کوچک مفید است. ذرات زیر اتمی و نیروهائی در فواصل کوتاه با مکانیک کوانتومی بررسی می شوند.

محاسبات دقیق ریاضی با پشتیبانی از مکانیک کوانتومی یک سری پیش بینی هایی می کند که در تناقض با تجربه های روزمره قرار دارد. یکی از این پیش بینی ها “اصل عدم قطعیت هایزنبرگ” نام دارد. بنا به این اصل نمی توان دقیقا در یک لحظه از تکانه(سرعت) و مکان یک ذره آگاهی پیدا کرد. ورنر هایزنبرگ اظهار داشت که مشاهدۀ یک ذره، ویژگی های آن را تغییر می دهد و داشتن اطلاعات دقیق را ناممکن می سازد. بنابراین رفتار گذشته و آینده هیچ یک از ذرات بنیادی را نمی توان دقیقا پیش بینی کرد، یعنی قطعیت از بین می رود.

برای مثال، هر قدر بیشتر موقعیت یک شی را در فضا و زمان معلوم کنید، به همان اندازه اطمینان خود را نسبت به شتاب آهنگ آن از دست می دهید. این سوال به باهوش بودن یا دستیابی به تجهیزات بهتر ربطی ندارد. اساساً کیهان به این شکل کار می کند. به پاس تعادل عدم قطعیت موقعیت و شتاب آهنگ، الکترون ها از فروپاشی به پروتون ها خودداری می کنند. به روش دیگری هم می توان به این مسئله نگاه کرد: اشیایی که موقعیت فوق دقیقی دارند، ما را مجاب می کنند تا مقادیر عظیمی از انرژی را در ذهن تجسم کنیم. این مقدار انرژی می تواند مضحک بنظر برسد.

یک ساعت فرضی را در نظر بگیرید. تقسیم یا شکافت لحظه های یک ثانیه در ساعت از اطمینان ما نسبت به انرژی ساعت می کاهد. اینجاست که از نظریه نسبیت عام استفاده می شود. نسبیت عام که یکی از مطمئن ترین نظریات در دنیای فیزیک به شمار می آید، می تواند به خوبی نحوه تاثیر گذاردن اشیای بسیار بزرگ را بر یکدیگر در یک فاصله توضیح بدهد. به پاس فعالیت های آلبرت اینشتین، می دانیم که یک هم ارزی میان جرم و انرژی وجود دارد. این نکته در معادله زیر کاملا مشخص است: E=mc^2 .

شما فقط می توانید هر دو کمیت را در یک بازه زمانی اندازه گیری کنید، اما هر چه اندازه این بازه برای یکی کوچکتر شود، دقت اندازه گیری برای دیگری کمتر می شود. این عدم قطعیت یک نتیجه اساسی برای مکانیک کوانتوم بود که نمی توانست برای فقدان توانایی یا دقت در اندازه گیری کاری انجام دهد. ما همچنین می دانیم که فضا و زمان به هم پیوسته اند؛ به همین دلیل است که می توانیم شاهد پدیده های زیبایی مثل عدسی گرانشى باشیم. اجرام بزرگی مثل ستارگان و سیاهچاله ها به قدر زیادی فضا را گودالی به دام می اندازند، طوری که نور می تواند مستقیما از درون آن گذر کند یا در اطراف آن خم شود.

علاوه بر این، جرم می تواند در اثر پدیده ای به نام اتساع زمان گرانشى بر زمان تاثیر بگذارد؛ یعنی شاید به نظر برسد که زمان با نزدیک تر شدن به منبع گرانشى بصورت کند تری حرکت می کند. متاسفانه، گرچه آزمایشات از این نظریه ها حمایت می کنند، اما معمولا موجب تلفیق این نظریات نمی شوند. این امر فیزیکدانان را مجبور به بکارگیری نظریۀ دیگری می کند. همچنین این نکته حائز اهمیت فراوانی است که ما به درک نحوه توصیف یک پدیده (مثل زمان) توسط هر دو نظریه یاد شده بپردازیم. این مقاله جدید در صدد تحقق بخشیدن به چنین کاری می باشد.

در این مورد، فیزیکدانان فرض می کنند که عمل اندازه گیری ِ زمان با دقت و جزئیات بیشتر به احتمال زیاد به انرژی زیادی نیاز دارد. پس اندازه گیری ها در دستگاه های زمان سنج با کاهش دقت روبرو می شود. محققی به نام استبان کاسترو اظهار داشت: « یافته های ما نشان می دهد که وقتی مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت بصورت همزمان مد نظر قرار بگیرند، باید ایده های خود را درباره ماهیت زمان، مجددا بررسی کنیم.»

خب این آزمایش چگونه بر زندگی روزمره ما تاثیر می گذارد؟ به مانند بسیاری از نظریه های فیزیک، شاید چندان تاثیرگذار ظاهر نشود. دستیابی به درکی بهتر از نحوه عملکرد ساعت ها و زمان سنج ها (حداقل به لحاظ نظری) می تواند ما را در فهم هر چه بهتر کیهان یاری کند. شاید روزی هم پرده از ماهیت زمان برداشته شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Proceedings of National Academy of Sciences منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

دیدگاهتان را بنویسید

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

5 دیدگاه

  1. با سلام و درود
    بنده عقیده ای دارم که شاید اشتباه و مسخره به نظر بیاد و شاید حتی با این مطلب مرطبت نباشه ولی لطف کنید بخونید و نظر بدین .
    به نظر من فضا زمان می تونه مثل آب جاری بشه من اینجا سیاهچاله هارو به گرد آب تشبیه می کنم به طوری که فضازمان در تکینگی تنها پیچیده نمیشه بلکه می چرخه همچنین اجرام دیگر که توسط جاذبه به سمت هم دیگر میرن نه تنها خودشون بلکه بخشی از فضا زمان که اونو خمیده کردن با اون ها به حرکت در میان.به زبان دیگه من برخی از رفتار های آب رو به فضازمان ربط دادم ممنون میشم اگه اشتباه میکنم بهم بگین ممنون.

  2. با سلام و درود
    بنده عقیده ای دارم که شاید استباه و مسخره به نظر بیاد و شاید حتی با این مطلب مرطبت نباشه ولی لطف کنید بخونید و نظر بدین .
    به نظر من فضا زمان می تونه مثل آب جاری بشه من اینجا سیاهچاله هارو به گرد آب تشبیه می کنم به طوری که فضازمان در تکینگی تنها پیچیده نمیشه بلکه می چرخه همچنین اجرام دیگر که توسط جاذبه به سمت هم دیگر میرن نه تنها خودشون بلکه بخشی از فضا زمان که اونو خمیده کردن با اون ها به حرکت در میان.به زبان دیگه من برخی از رفتار های آب رو به فضازمان ربط دادم ممنون میشم اگه اشتباه میکنم بهم بگین ممنون.

    1. سلام امین جان
      جاری شدن فضا زمان مثل مایع خیلی مهیج و جالبه. آفرین باید گفت که این توانای رو داری که بتونی شباهت ها رو تشخیص بدی
      خب حالا انتقاد من:اگه فضا زمان جاری میشه پس باید حرکت کنه اما تو نظریه ریسمان ها فضای خالی ارتعاشی نداره، یعنی وجود نداره البته پس حرکتی نیز وجود نداره من این نظریه رو قبول ندارم حالا به هر حال. امید وارم که انتقادم
      درست نباشه

      1. در نظریه ریسمان گفته شده که با ارتعاش بسیار کم که فضازمان جلوه میکند

  3. این آزمایش هم نشون میده که فضا زمان که یه چیز هم بیشتر نیست نسبیه . یعنی هم زمان نسبیه و هم ماده و جهان پیرامون ما . و اینکه باز هم بحث جهان های موازی مطرح میشه