سریع‌تر از نور، بحثی در باب نظریه‌ی اطلاعات – قسمت ششم

1
593

بیگ بنگ: فروپاشي همزماني در نظريه‌ي نسبيت، دقيقاً چيزي است كه فيزيك‌دانان بايد با آن بسازند. اين مقوله هيچيك از اصول فيزيكي به جز انقباض طول و اتساع زمان را نقض نمي‌كند. اما آيا واقعاً اينطور است؟ آيا مي‌توانيم از اين فروپاشي همزماني براي ارائه‌ي يك سناريوي غير ممكن استفاده كنيم.

حداقل سعي كه مي توانيم بكنيم. براي مثال، مي توانيم آزمايش ذهني را كمي اصلاح كنيم تا انقباضي را وادار به وقوع كنيم. به جاي داشتن دو سنسور كه يكي جلوي انبار و ديگري در انتهاي انبار باشد، هر كدام روي درب وابسته به خود عمل كند، فرض كنيد تنها يك سنسور در درب جلويي تعبيه شده است. وقتي سنسور حس مي كند كه انتهاي زوبين از آستانه در رد شده است، درب جلويي را مي بندد و بلافاصله به درب پشتي پيام مي فرستد تا باز شود.

در كسري از ثانيه، هر دو درب جلويي و عقبي بايد در يك زمان پيش از آن كه درب عقبي باز شود، بسته باشند. رويدادها ديگر مستقل نيستند. چون، به عبارتي، بستن درب جلويي باعث باز شدن درب عقبي مي شود. عوض كردن ترتيب اين دو رويداد نقص آشكار قوانين فيزيك خواهد بود. اين از آن رو است كه عليت بايد حفظ شود، حتي در دنياي وارونه ي نسبيت.

فرض كنيد قاتلي، گلوله اي را به سمت ژنرالي شليك مي كند. گلوله به ژنرال اصابت كرده و او را مي كشد. تا موقعي كه اسلحه شليك نشده باشد، ژنرال هم زنده است.اما اگر ناظري نزديك به صحنه وجود داشت كه مي توانست با سرعت نور حركت كرده و اصابت گلوله را پيش از شليك شدن اسلحه ببيند، ممكن بود بتواند اسلحه را پيش از آن كه شليك شود، از دست قاتل بقاپد. اين يعني او مي توانست در زمان رو به عقب حركت كرده و گذشته را تغيير دهد. اين مسئله بياني بي معني است، اما در حوزه  فيزيك مدرن، چندان هم بي معني نيست.

محدوديتي در باز ترتيب دهي رويدادها در نسبيت وجود دارد. اگر رويدادي (توسط يك ناظر) باعث بروز رويدادي ديگر شود، هيچ راهي وجود ندارد كه ناظر ديگري بتواند ببيند، پيش از آنكه خود او ببيند.

نمودار فضا-زمان مینکوفسکی
نمودار فضا-زمان مینکوفسکی

مي گوييم اين دو رويداد از نظر عِلّي به هم مرتبطند. حتي با مد نظر قراردادن اختلال زمان در نسبيت، مسافري كه با سرعتي نزديك به سرعت نور حركت ميكند، هرگز وارونگي وقايعي كه از نظر علي به هم مرتبط هستند را نمي بيند. او هرگز تولد شما را پيش از ديدن تولد مادرتان نمي بيند. تولد مادرتان بايد پيش از تولد شما رخ دهد، زيرا وجود تولد مادرتان علت وجود تولد شما است. دوباره به دو شكل زير توجه كنيد:

S

M

در پارادوكس اصلاح شده زوبين در كاهداني، بستن درب جلويي باعث بازشدن درب پشتي مي شود. بنابراين از هر ديدي كه نگاه كنيم، چه از ديد ناظر ساكن و چه از ديد نيزه دار، درب عقبي بايد پس از درب جلويي باز شود. با اين سنسور اصلاح شده بياييد سناريو را دوباره بررسي كنيم.

از ديد نيزه دار درب عقبي فقط زماني باز مي شود كه سنسور جلويي به كار بيفتد. يعني هنگامي كه انتهاي زوبينش از آستانه درب بگذرد. بخش جلويي زوبينش كه 15 متر هم طول دارد، پيش از آنكه سنسور را به كار انداخته و درب عقبي را باز كند، محكم به آن برخورد مي كند. حاصل يك برخورد است، حداقل از ديد نيزه دار. حال به نظر مي رسد كه اينشتين را گير انداخته ايم. چون مانند قبل، از ديد ناظر ساكن به نظر مي آيد اين امر امكان پذير باشد كه زوبين به خوبي در انبار جا شده و زمان كافي هم براي بازكردن درب و جلوگيري از برخورد وجود داشته باشد. در يك چارچوب مرجع، برخورد به وجود مي آيد و در ديگري اتفاقي نمي افتد.

اين تناقض است يا اينگونه به نظر خواهد رسيد. اما راهي براي حل اين مشكل وجود دارد. يك ريزه كاري كه بايد آن را به حساب آوريم. همين جا است كه نظريه ي اطلاعات خودش را آشكار مي سازد. سنسور تعبيه شده در جلوي انبار مي بايست سيگنالي را به درب عقبي ارسال كند تا باز شود. بايد اطلاعات (فرمان بازكردن) را از جلوي انبار به عقب آن انتقال دهد. حداقل يك بيت اطلاعات بايد از جلوي كاهداني به عقب آن حركت كند و اطلاعات هم كه نمي تواند به طور آني از جايي به جاي ديگر برود. زيرا اطلاعات وجودي فيزيكي دارد. فرستادن اين بيت اطلاعات زمان مي برد.

در چارچوب مرجع ناظر ساكن، سنسور جلويي درب را مي بندد و پيامي را براي درب عقبي مي فرستد. با اين حال، نوك زوبين با 80 درصد سرعت نور در حال نزديك شدن به درب پشتي است. در حقيقت، سواي آنكه اين پيام سريعتر از سرعت نور حركت كند، هيچ راهي وجود ندارد كه بشود اين مسير را سريع تر پيمود.

سيگنالي كه به درب عقبي فرستاده مي شود، دير به آنجا مي رسد. زوبين قبل از آن كه پيام برسد، به درب عقبي اصابت مي كند. پس، حتي از ديد ناظر ساكن هم برخوردي شديد وجود دارد. ناظران با هم موافق اند كه برخورد رخ مي دهد. اينجا بايد خوشحال باشيم كه از بروز پارادوكس جلوگيري شد. اينكه جلوي بروز پارادوكس گرفته شد به اين معني است كه زماني اين اتفاق مي افتد كه اطلاعات نتواند سريع تر از سرعت نور حركت كند.

نظريه اينشتين، مستحكم و پابرجا مي ماند، اما فقط تا زماني كه محدوديتي در مقدار سرعت حركت نور وجود داشته باشد. اگر به هر طريق اطلاعات مي توانست سريع تر از نور حركت كند، عليت دچار خدشه مي شد. آن وقت، قادر بوديد پيامي را به گذشته بفرستيد و آينده را تحت تأثير قرار دهيد. تا آن هنگام كه اطلاعات اينگونه رفتار و با سرعتي تا حداكثر سرعت نور و كم تر از آن حركت كنند، نظريه ي اينشتين كاملاً سازگار و بدون تناقض است.

اين همان چيزي است كه در پس جلمه ي « هيچ  چيز نمي تواند سريعتر از سرعت نور حركت كند» نهفته است. البته در حقيقت اين جلمه بيش از حد ساده شده است. چيزهايي وجود دارند كه مي توانند سريع تر از سرعت نور حركت كنند. قاعده واقعي و هميشه درست اين است كه اطلاعات نمي تواند سريعتر از سرعت نور حركت كند. در غير اين صورت قانون عليت نقض مي شود. ترتيب دهي وقايع در عالم ديگر معني نخواهد داشت. چون آن وقت مي شود ماشين زمان ساخت و پيش از تولد مادرتان، متولد شويد.

پارادوكس هاي ظاهري در نسبيت وابسته به انتقال و حركت اطلاعات هستند. نسبيت عميقاً نظريه اي درباره ي اطلاعات است. برخي اوقات قواعد آن به طرزي باورنكردني پيچيده و ظريف مي شوند. اما كماكان پابرجا هستند، علي رغم تعداد بسياري از دانشمندان كه در قرن گذشته سعي كردند شكاف و رخنه اي در آن بيابند. معماي سفر با سرعتي بيشتر از سرعت نور پازلي درباره ي اطلاعات است. بنابراين، مسأله حركت در زمان هم معمايي اطلاعاتي است.

ادامه دارد »»»

در قسمت قبل در مورد پارادوكس زوبين صحبت شد



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

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

یک دیدگاه

  1. اگر از دو سنسور استفاده کنیم که از نظر کوانتومی اجزایی در هم تنیده داشته باشند آنگاه اطلاعات از سنسور اول آنی به سنسور دوم انتقال خواهد یافت و از دید ناظر دیگری علیت قطعا نقض خواهد شد زیرا حتما ناظری وجود خواهد داشت که توالی این دورویداد را بر عکس ببیند بنابراین نسبیت فقط در حیطه مفروضات کلاسیک خود معتبر است. واقعا نظریه اطلاعات کوانتومی نظریه حیرت انگیزی است.