دنیای اینشتین – بخش سوم

بیگ بنگ: اما اگر معادلات نسبیت کامل هستند و در سرعتهای کم نیز کارایی دارد، پس باید برای حرکت توپ درون واگن نیز صدق کنند و باید اختلاف زمانی کوچکی را در معادلات ببینیم، در حالیکه زمانها کاملا مساوی بدست آمدند! چگونه چنین چیزی ممکن است؟ لطفا قبل از ادامه مطلب فکر کنید.

Albert-Einstein-10پاسخ در نکته ظریفی است که در معادلات نیوتنی مسیر توپ مستتر می باشد. ما از ابتدا زمان را مطلق فرض کرده ایم و برخی معادلات استفاده شده بر همین مبنا پایه گذاری شده اند! (آیا می توانید این معادلات را بیابید؟) در واقع ما از معادلاتی استفاده کردیم که خود نتیجه در نظر گرفتن زمان به صورت مطلق می باشد. سپس با همین معادلات ثابت کردیم که زمان مطلق است، به این می گویند چشم بندی. اینگونه استدلالهای دور باطل در زندگی روزمره نیز زیاد استفاده می شوند.

در هندسه اقلیدسی دوران دانش آموزی برای ما ثابت می کردند که از یک نقطه خارج از خط فقط و فقط یک خط به موازات آن رسم می شود. سالها گذشت تا از طریق مطالعه در فلسفه علم فهمیدم این یک استدلال دور باطل است. این موضوع فقط یک فرض یا اصل بدیهی در هندسه اقلیدسی است! با این فرض به نتایجی می رسیدیم و آنگاه با استناد به آن نتایج، فرض مربوطه را همچون یک قضیه ثابت می کردیم. حتما می دانید که در هندسه ریمانی از یک نقطه خارج از خط، هیچ خطی به موازات آن رسم نمی شود و در هندسه لوباچفسکی بی نهایت خط رسم می شود.

آیا در تکنولوژی که با سرعتهای کم سر و کار دارد، به نسبیت نیازی هست؟ از فکر شتابدهنده ها بیرون بیایید. امروزه با یک پرواز معمولی و ساعتهای اتمی می توان اختلاف زمانی پیش بینی شده در نسبیت را نشان داد. GPS بدون نسبیت، چند تا چندین متر دچار خطا می شود. آزمایشها و تجربیات فراوان این بحث را خاتمه داده است و بدون شک می توان گفت : زمان برای سیستمهای متحرک کندتر می گذرد. زمان نسبی است. خوب می دانم که تصورات ذهنی ما به خوبی نمی تواند با این موضوع کنار بیاید. گاهی باید ساده تصور کرد! همانطور که در فیزیک نیوتنی، سرعت نسبی است، در نظریه نسبیت نیز زمان نسبی است و برای ناظرهای مختلف مقادیر متفاوتی به دست می آید. کلام آخر اینکه : ساعتهای متحرک کندترند. اینشتین برای تخریب عادات و تصورات غلط از زمان، با یک جمله کوتاه گفت : زمان همان چیزی است که از روی ساعت خوانده می شود. زمان نوعی اندازه گیری است.

به نظرم دو موضوع باعث می شود افراد با زمان نسبی مشکل داشته باشند. یکی قدرت ذهن در تصور انتقال آنی اطلاعات به تمام نقاط جهان است. من دو ساعت را تنظیم می کنم و یکی را به سرعت به میلیونها سال نوری دورتر می فرستم. ذهن من هنوز هر دو ساعت را در یک زمان تصور می کند. در واقع هیچ اطلاعاتی نمی تواند سریعتر از نور جابجا شود. پس برای تصور نسبی بودن زمان، سرعت ذهن خود را تا حد نور پایین بیاورید. اما مشکل اصلی ما با زمان روانی است! تجربیات روزمره ما باعث عادت به این برداشت شده که زمان به طور یکنواخت در جریان است. گذشت سن و پیری ما در ارتباط تنگاتنگ با زمان است.

6مگر می شود برادر دو قلوی من به یک مسافرت پر سرعت فضایی برود و برگردد و از من جوان تر باشد؟ این موضوع تحت عنوان پارادوکس دوقلوها مطرح می شود و آزمایشی است که برای نمایش زمان نسبی انجام نشده است. آیا زمان نسبی شامل زمان بیولوژیکی نیز می شود؟ خیلی بعید است که به این زودیها بتوان چنین آزمایش مستقیمی را انجام داد، اما راه علم آزمایش مستقیم تمام نتایج یک نظریه نیست. کسی برای تعیین دمای خورشید با دما سنج راهی سفر نمی شود! بدن ما از اتمها تشکیل شده است و اختلاف زمانی ساعتهای اتمی متحرک و ساکن کاملا ثابت شده است. منطقا دلیلی برای عدم پذیرش موضوع دو قلوها نداریم.

بیایید یک داستان علمی – تخیلی از زمان نسبی بسازیم: سفینه ای را با یک فضانورد راستگو در نظر بگیرید. فرض کنید که تکنولوژی به مرحله ای رسیده که این سفینه قادر است با سرعت خیلی زیاد در فضا جولان دهد. در ضمن فضانورد در ارتباط صوتی و تصویری با ماست. هم ما می توانیم درون سفینه را ببینیم و هم فضانورد قادر است اتفاقات روی زمین را مشاهده کند. سفینه به پرواز در آمده و پس از مدتی با سرعت خیلی زیاد در فضای بی کران از زمین دور می شود. ما دستگاههای ارتباطی را روشن نموده و بر روی مونیتور خود، داخل سفینه را می بینیم.

7با فضانورد احوال پرسی می کنیم، اما در کمال تعجب لبهای او را می بینیم که به آرامی تکان می خورد. مثل این است که فیلمی را با دور کند پخش نمایند! در هر حال پس از مدتی طولانی او این جملات را ادا می کند: حال من خوب است. شما چرا اینقدر تند صحبت می کنید! دوباره تعجب می کنیم. اکنون فضانورد دستش را به همان کندی به سمت مونیتورش می برد تا آن را روشن کرده و تصویر ما را نیز داشته باشد. ما نیز خودمان را بر روی مونیتور فضانورد می بینیم ( به نظر تان ما در این مونیتور رفتارمان را چگونه می بینیم؟!). در این لحظه متوجه رشته ای از دندانهای سپید فضانورد می شویم. ظاهرا او می خندد و به همان کندی می گوید : چرا رفتار شما شبیه فیلمهای چارلی چاپلین شده است؟ به او می گوییم: چرا اینقدر کند حرف می زنی؟ به نظرت ما بیکاریم؟! و او تعجب کرده و می گوید : من خیلی عادی و مثل همیشه صحبت می کنم. اما شما چرا اینقدر تند حرف می زنید؟!

ناگهان چشممان به ساعت داخل سفینه می افتد. از مشاهده کندی حرکت ثانیه شمار متعجب می شویم. ساعت سفینه عقب مانده است! سفینه بر سرعت خود می افزاید و همانطور که به سرعت نور نزدیک می شود، بر حیرت ما نیز فزونی می بخشد. تشخیص حرکت ثانیه شمار داخل سفینه بسیار مشکل شده است. فضانورد همچون تندیسی بی حرکت با چهره ای حیرت زده به ما می نگرد. اما چرا فضانورد به حیرت افتاده است؟ او نیز در حال مشاهده عجیب ترین پدیده زندگی خویش است. به قدری حرکات ما برای او تند شده که او دیگر قادر به آنالیز آنها نیست! هنگامی که به نمایش ماهواره ای زمین متصل می شود، مشاهده می کند که خورشید به سرعت طلوع کرده و طولی نمی کشد که غروب می کند! به هر دوربینی بر روی زمین متصل می شود، مانند این است که فیلم آن را با سرعت سرسام آوری زیاد کرده اند. او حتی قادر است رشد گیاهان و درختان را ببیند! و …

ادامه دارد »»»

نویسنده : احمد مصدر / سایت علمی بیگ بنگ
منابع :
• نظریه نسبیت اینشتین، ماکس بورن – ترجمه هوشنگ گرمان
• نسبیت و مفهوم نسبیت، آلبرت اینشتین – ترجمه محمد رضا خواجه پور
• آشنایی با نسبیت خاص، رابرت رزنیک، ترجمه جعفر گودرزی
• نسبیت برای همگان ، مارتین گاردنر، ترجمه محمود مصاحب

(15 نفر , میانگین : 4٫87 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=23897
احمد مصدر

احمد مصدر

نویسنده این مطلب : احمد مصدر ، فوق ليسانس شيمي. علاقمند به علوم مختلف از جمله فيزيك و فلسفه علم می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۶ پاسخ‌ها

  1. Nima گفت:

    فقط و فقط می خواستم یک دنیا ازتون تشکر کنم.
    نمیدونم تا چه حد از تاثیری که با مقالاتی مثل این روی جوانانی مثل من میگذارید مطلع هستید…
    اما مسلم بدونید که بدون اغراق خیلی چیز ها رو در زندگی من تغییر دادید.

    سالم و موفق باشید.

  2. Masdar Masdar گفت:

    ضمن سپاس از شما دوستان، امیدوارم همه ما سهم شایسته ای در نشر علم و دانش و تقویت فرهنگ علمی داشته باشیم.

  3. سعید گفت:

    مطالب علمی و تکان دهنده اند.ممنون از زحماتتون

  4. علی گفت:

    سلام احمد آقا
    اول اینکه من ۱۴ سالمه و علم زیادی هنوز ندارم ولی با این حال می خوام با توجه به چیز های که در پایین میگم به سوال من جواب بدید
    ما حرکت رو جابجایی میدونیم به وجود آورنده پدیدها در نسبیت خاص افزایش حرکت که بستگی به شتاب و دریافت انرژی داره موجب کند تر شدن زمان که اون رو تغیرات در انرژی که حاصل از حرکت است میدانیم پس یک جای کار ایرادی داره شما میگید که اگر با ارتباط تصویری با شخص داخله سفینه که سرعت بالا و نزدیک به سرعت نور دارد شاهد کندی حرکتات فضانورد و ساعت داخل سفینه خواهیم بود یعنی زمانش کند تر شده که همان حرکت است یعنی به گفته شما زمان همان حرکت است پس ایراد کار این است که حرف شما حرکت رو نقض خواهد کرد چرا که اگر زمان همان حرکت است پس با افزایش سرعت زمان که همان حرکت است کند تر میشود یعنی چسم به جای دریافت انرژی که باعث ایجاد شتاب و تغیرات در سرعت، انرژی از دست میدهد یعنی سرعت جسم کاهش میابد چرا که زمان همان حرکت است کند تر شده
    پس سفینه ای که ما داریم کند تر از اجسامی که انرژی جنبشی کمتر یا سرعت کمتری دارند حرکت خواهد کرد میدانیم که هر جرمی به دلیل داشتن جرم و انرژی باعث خمیدگی فضا-زمان میشود. حرکت جرم باعث افزایش انرژی جسم میشود و آن را به صورت سریع دور تر شدن آن جسم از ما می بینیم خمیدگی حاصل از حرکت و جرم جسم مخصوص فضای اطراف خود جسم است و با افزایش فاصله از جسم این خمیدگی کمتر میشود که به مفهوم شتاب گرانشی معنی میدهد و یا به گرانش
    خب پس در فضای اطراف جسم ما که سرعت بالای دارد زمان کند تر میشود یعنی t∆ به صرف نزدیک تر میشود اما هیچ وقت همچین حالتی رخ نخواهد داد پس اگر زمان کند تر می شود که حرکت جسم هم تابع زمان هست حرکت خود سفینه هم کند تر خواهد شد یعنی شتاب منفی شده پس اجسامی که سرعت کمتر یا فضا زمانی که خمیدگی کمتری دارند
    با سرعت بیشتری از سفینه ما عبور خواهند کرد یعنی نقض نسبیت خاص یا شاید حرف شما اما در نظریه من حرکت تغیرات در مکان نیست وجود دارد اما تغیرات در مکان نیست من زمان را از حرکت جدا کرده و مفهوم بزرگ تر و گسترده تری را جای گزین کرده ام این مفهوم نامش حالت تعادل است جرم و انرژی در جهان ما در دو بعد وجودیت مکانی و وجودیت زمانی یک حالت تعادلی در این دو را به وجود می آورد که به حرکت و نیرو معنی میدهد و این حالت تعادل باعث میشود که حرکت تغیرات در مکان نباشد این فقط فاصله ما است که نسبت بقیه اجرام تغیر می کند
    خلاصه اگر زمان حرکت باشد حرکت بی معنی میشود پس می توان حرکت را از زمان جدا کرد پس پیر شدن ما چه چیز خواهد بود؟ شاهد مفهومش در لختی باشد
    خلاصه سوال های من این است :
    آیا زمان حرکت است؟
    درود بر حفظ آموزان علم نه بر دانش آموزان علم و آنان که تفکر می کنند

    • Amir گفت:

      با سلام علی جان در اول برای من بسیار جالب بود که فردی در سن شما تا این حد در مورد نظریات انیشتین و اتفاقاتی که اطراف ما در حال رخ دادن است آگاهی دارد و امیدوارم با ادامه ی این راه به موفقیت های چشم گیری برسی.
      در مورد سوال شما “آیا زمان حرکت است؟” باید بگویم خیر چیزی که شما از رابطه ی بین زمان و حرکت گفتید نسبی است.
      به عنوان مثال زمانی که فردی داخل سفینه ای با نصف سرعت نور قرار دارد زمان برای او عادی است اما برای ما زمان تغییر می کند در عین حال او همان احساس را نسبت به ما دارد.
      این چیزی بود که بنده از سوال شما دریافتم امیدوارم پاسخ صحیحی به پرسش شما داده باشم در ضمن به شما پیشنهاد می دهم فیلم در میان ستارگان را مشاهده کنید.

      • علی گفت:

        سلام آقا امیر اول اینکه سپاس گزار شما هستم
        خب شاید چیزی که شما گفتید جواب سوال من نباشه البته حرف شما که گفتید :به عنوان مثال زمانی که فردی داخل سفینه ای با نصف سرعت نور قرار دارد زمان برای او عادی است اما برای ما زمان تغییر می کند در عین حال او همان احساس را نسبت به ما دارد. را کاملا قبول دارم که دلیل (تعادل وجودیتی) است یا به لحاضی زمانی این حرف درست است که حرکت تغیرات در مکان نباشد که به معنی حالت (تعادل وجودیتی) است ناظر داخل سفینه در فضای قرار دارد که به دلیل انرژی و جرم خمیده شده است (البته در فرضیه من فضا-زمان از سوی وجودیت، وجودیت گرفته است که به مفهوم تعادل است که حرکت را که تغیرات در مکان نیست رو پدید می آورد) این خمیدگی تغیراتی در گذر زمان که ما اون رو تغیرات می دونیم یعنی تغیرات در آنچه که در جسم تغیر میکند کنت تر شده است ناظر در فضا-زمانی قرار دارد که به دلیل خود جسم تغیراتی در آن به وجود آورده یعنی خلاصه
        در هر سرعتی ناظر گذر زمانی یکسان احساس خواهد کرد
        خب نویسنده مقاله بالا گفت که ناظر روی زمین جابجایی نسبی شخص داخل سفینه رو کند تر خواهد دید و برای شخص داخل سفینه برعکس آن اتفاق می افتد جابجایی نسبی ناظر زمینی رو بسیار سریع میبینه گفته چرا چون که زمان گذر زمان متفاوت وجود داره اگه توجه کرده باشید در اینجا کندی زمان باعث کند تر شدن حرکت ناظر داخل سفینه شده و شخصی که روی زمین قرار دارد حرکات سریع تری دارد بخاطر این که زمان برایش زود تر میگذرد خب تضادی وجود دارد تضاد این است که اگر (اگر کندی زمان باعث کندی حرکت ناظر با سرعت بسیار بالا شده پس باید حرکت خود سفینه هم کند بشه یعنی چی یعنی با افزاشی حرکت که زمان رو کند تر میکنه حرکت کند تر میشه و اینکه اگر سفینه ای با سفینه ما بخواهد مسابقه دهد کافیست که سرعت کمتری نسبیت به ما داشته باشد تا سریع تر ازما دور تر شود) حرفی که در بالا زدم بنظر چرند میاد البته زمانی که درستی حرفای نویسنده رو قبول کنیم، شاید من دارم اشتباه میگم ولی اگه من اشتباه میگم یکی ثابتش کنه همین. خب
        خب در ادامه اگر معادله حرکت رو مد نظر قرار بدیم (x=f(t که میگه زمانی حرکت وجود داره که گذر زمان وجود داشته باشه و همنطوری هم گذر زمان باعث تغیرات در مکان جسم نسبیت به یک چارچوب باشد فرضکنیم که این معادله حرکت یک جسمه x=mt+h که t زمانه و m شیب نمودار است خب واضه است که اگر حرکت افزایش یابد یعنی تابع مکان-زمان یک منحنی باشد که به معنی حرکت با شتاب است که باعث کند تر شدن زمان میشود یعنی گذر زمان کند تر میشه و در مقابل گذر حرکت هم باید کند تر شود تا نسبت ها برابر باشد خب معلومه که اصلا همچین چیزی رخ نخواهد داد
        خب در خلاصه نویسده مقاله بالا برای درستی حرف خود، تضاد مرا حل کند البته من جوابی برای این تضاد دارم و در گفته های بالا نیز به لحاضی آن را گفتم خب من منتظر نظر شما،امیر آقا و بقیه هستم
        سپاس گزارم

دیدگاهتان را بنویسید

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

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.