جهان چهار بعدی و سرعت نور

چرا هیچ چیز نمی‌تواند به سرعت نور برسد؟ صفحه فضا زمان چیست؟ جهان چند بعد دارد؟

ابعاد جهان: ما جهان خود را در سه بعد تصور می‌کنیم (طول و عرض و ارتفاع که معمولاً با x, y, z بیان می‌شوند) اما بر اساس نظریه عام انیشتن که بهترین توضیح ما از جهان پیرامون است و موجب پیدایش علم کوانتوم شده، در حقیقت بعد چهارمی نیز وجود دارد (زمان) این در حالی است که ما موجوداتی سه بعدی هستیم، به این معنی که توانایی حرکت در بعد چهارم را نداریم، برای درک این مفهوم، آدمکی روی کاغذ می‌کشیم و دور آن خطی می‌کشیم که آدمک را حبس کرده، اگر به آدمک بگوییم برای آزاد شدن کافیست از روی خط بپرد او نمی‌تواند این کار را انجام بدهد، زیرا موجودی دو بعدی است و توانایی حرکت در بعد سوم، یعنی ارتفاع را ندارد حال اگر ما را زندانی کنند، یک موجود چهار بعدی به ما خواهد گفت برای آزاد شدن کافیست تا به زمانی حرکت کنیم که در آن زندانی نبودیم اما این برای ما غیر ممکن است زیرا ما سه بعدی هستیم و توان حرکت در زمان را نداریم

حرکت با سرعت نور این که می‌گویند حرکت با سرعت نور غیر ممکن است کاملاً صحیح نیست، در واقع ما همواره با سرعت نور حرکت می‌کنیم، اما برای یک جسم که در سه بعد ثابت است، این حرکت، در بعد چهارم و زمان است، یعنی ما با سرعت نور به سمت آینده حرکت می‌کنیم. اگر ما حرکت خود را در سه بعد دیگر افزایش دهیم، سرعت ما همچنان با سرعت نور ثابت می‌ماند اما از سرعت حرکت ما به سمت آینده کاسته می‌شود، اگر ما در فضای سه بعدی با نصف سرعت نور حرکت کنیم، آنگاه سرعت گذر زمان برای ما نصف می‌شود، اگر با سرعت نور حرکت کنیم، زمان بی‌مفهوم می‌شود، یک ذره نور (فوتون) می‌تواند در زمان صفر مطلق از نظر خودش به هرجایی برسد زیرا جا به جایی آن در زمان صفر است اما برای ما، نور با سرعت حدودی ۳۰۰,۰۰۰,۰۰۰ متر بر ثانیه حرکت می‌کند.

چرا در فضای سه بعدی نمی‌توان به سرعت نور رسید؟ سرعت نور حداکثر سرعت حرکت هر چیزیست، زیرا در غیر این‌صورت آن شئ در زمان به عقب حرکت خواهد کرد که غیر ممکن است، جرم یک فوتون صفر مطلق است بدین معنی که برای رسیدن به حداکثر سرعت ممکن به صفر واحد انرژی جنبشی نیاز دارد که موجب می‌شود بدون نیاز به انرژی به حداکثر سرعت ممکن در جهان برسد، برای رسیدن به این سرعت ما باید بی‌نهایت انرژی داشته باشیم زیرا نمی‌توانیم جرم اجسام را به صفر برسانیم در نتیجه امکان رسیدن به سرعت نور نیز وجود ندارد، در واقع سرعت نور نیست که حداکثر سرعت جهان را تعیین می‌کند، جهان یک حداکثر سرعت از پیش تعیین شده دارد و نور صرفاً فقط با این سرعت حرکت می‌کند

صفحه فضا و زمان به دنیای چهار بعدی شامل طول، عرض، ارتفاع، زمان صفحه فضا زمان گویند، سه بعد اول فضا نام می‌گیرد و بعد چهارم مستقل از سه بعد دیگر است، اشیا به خاطر جرم خود این صفحه را خم می‌کنند (یا به اصطلاح دقیق‌تر صفحه فضا زمان را در اطراف خود، به مرکزیت خود فشرده می‌کنند) که این نیز موجب پیدایش نیروی گرانش و جاذبه می‌شود (اشیا به سمتِ فشرده‌ترِ صفحه کشیده می‌شوند) در این صفحه پدیده‌هایی مانند سیاه چاله و کرم‌چاله و...رخ می‌دهد که هم‌اکنون توضیح می‌دهیم

پدیده های جهان در صفحه فضا زمان پدیده‌هایی مانند کهکشان‌ها و سحابی‌ها و... و خلاصه همه‌چیزِ این جهان در صفحه فضا زمان قرار دارند اما پدیده‌هایی مانند کرم‌چاله و سیاه‌چاله فقط با این صفحه است که ممکن می‌شوند کرم‌چاله: صفحه فضا زمان از نظر تئوریک می‌تواند خم شود و سوراخ شود، این سوراخ مانند میان‌بری بین دو موقعیت در صفحه فضا و زمان عمل می‌کند، شما با گذر از کرم‌چاله‌ها در میان‌بری فضا و زمان حرکت می‌کنید و در سمت دیگر کرم‌چاله به زمان و مکانی دیگر رفته‌اید، کرم‌چاله مانند این است که شما می‌خواهید از یک سر ورق کاغذ به سر دیگر آن راهی بکشید، اما به جای اینکه تمام عرض کاغذ را خط بکشید، صفحه را تا کنید و دو نقطه را روی هم قرار دهید تا میان‌بری ایجاد کنید سیاه چاله زمانی که به دلیل وجود جرم یا انرژی بسیار زیاد (انرژی بر اساس معادله انیشتن همانند جرم عمل می‌کند و از خود جاذبه دارد) جاذبه به حدی برسد که نور نتواند از آن فرار کند سیاه چاله به وجود می‌آید، لبه رویداد جاییست که به گذر از آن، هیچ چیز، حتی نور باز نخواهد گشت. در نزدیکی لبه رویداد، نور آنقدر دور سیاه چاله خم می‌شود که شما پشت سر خود را خواهید دید! جالب است بدانید تا همین چند سال پیش آثار وجود سیاه چاله رویت نشده بود و سیاه چاله فقط از نظر تئوری ممکن بود (البته دانشمندان معتقد بودند که در آزمایش های خود سیاه‌چاله های کوچکی را ساخته‌اند) اما در سال‌های اخیر از سیاه چاله‌های مختلف تصویر تهیه شده که دو مورد از این سیاه چاله‌ها را در بالا مشاهده می‌کنید، سمت راست اولین تصویر از یک سیاه چاله (سیاه چاله‌ی Messier 87 یا همان m87) می‌باشد، سمت چپ، سیاه چاله Sagittarius A را مشاهده می‌کنید که مرکز کهکشان راه شیری خود ما می‌باشد