آیا سفر در زمان امکان پذیره ؟

خب من درمورد این مطلب یه جایی خوندم و برام جالب بود و منبعی که ازش خوندم چنلش حذف شد ، پس خواستم این مطلب رو به اشتراک بذارم تا آدمای بیشتری راجبش بدونن . امیدوارم خوشتون بیاد . (اهم اهم بک هم میدم🌚✨)

اگه همین الان بهت بگن میتونی ۱۰۰ سال به آینده سفر کنی ، قبول می‌کنی ؟ اما اگه بخوای فقط یه روز به گذشته برگردی چی ؟ جالبه بدونی که علم درباره ی این دو سفر ، جواب های کاملا متفاوتی داره ! آیا سفر در زمان امکان پذیره ؟ خبر خوب اینه که سفر در زمان از نظر علمی کاملا غیر ممکن نیست. خبر بد اینه که احتمالا هیچوقت نمی‌تونیم به گذشته برگردیم (آره آره میدونم ، منم ناامید شدم ) اما سفر به آینده ؟ شاید خیلی زودتر از چیزی که فکر میکنیم ممکن باشه !

چرا برگشتن به گذشته انقدر سخت و تقریبا غیر ممکن به نظر میاد ؟ خیلی‌ها فکر می‌کنن اگر ماشین زمان وجود داشته باشه، پس باید هم بشه رفت عقب هم جلو. ولی فیزیک میگه داستان اینقدر ساده نیست. برای اینکه بفهمیم مشکل دقیقا کجاست ، اول باید با یه مفهوم آشنا بشیم ؛ چیزی که به جهان میگه “جهت زمان” چطور رفتار می‌کنه..

«آنتروپی» آنتروپی یه مفهوم اساسی تو علم ترمودینامیک و فیزیک آماریه که به طور کلی معیاری از بی‌نظمی یا تصادفی بودن یه سیستمه هرچی آنتروپی یه سیستم بیشتر باشه، اون سیستم بی‌نظم‌تر و تصادفی‌تره!

خب بیاید به زبان ساده بگیم آنتروپی چیه: فرض کنید یه اتاق دارید . اگه اتاق مرتب باشه، یعنی همه‌ی وسایل سر جای خودشون باشن،خب این یه وضعیت منظمه و آنتروپی‌ش کمه! ولی اگه یه کم بازی کنید ، یه خورده لباس بریزید رو زمین،نقاشی کنید، کتاب‌ها رو پخش کنید، اتاق نامرتب میشه و این یعنی آنتروپی اتاق رفته بالا. یا مثلاً ؛ وقتی یخ آب میشه مولکول‌های منظم یخ، تبدیل به مولکول‌های آب میشن. که آزادانه‌تر ، نامنظم‌تر و کاتوره ای حرکت می‌کنن. اینجا آنتروپی زیاد شده!

«قانون دوم ترمودینامیک » این قانون میگه : در هر فرآیند و واکنش خود به خودی در یه سیستم ایزوله (یعنی سیستمی که با محیط اطرافش تبادل انرژی یا ماده نداره [مثل یه محیط بسته که نه چیزی وارد میشه نه چیزی خارج میشه] ) آنتروپی یا افزایش میابد یا ثابت می ماند . یعنی ، آنتروپی هیچ وقت کاهش پیدا نمیکنه !

به‌ زبان ساده اگر ما طبیعت و حیات رو یک خونه تصور کنیم؛ این خونه هرچی جلوتر میریم شلخته تر و بی نظم تر میشه، لیوان هاش میکشنن وسایلش بهم میخورن و هیچکس توش نیست که مرتبش کنه بنابراین ممکنه آنتروپیش ثابت بمونه[بهم ریختگیش زیادتر نشه] اما هیچوقت کاهش پیدا نمیکنه چون همش رو به بی نظم تر شدنه! درواقع یعنی آنتروپیش همش بیشتر میشه و هیجوقت کاهش پیدا نمیکنه!

و اگه براتون سوال پیش اومده که اگر اتاقی رو بهم بریزیم (آنتروپیشو زیاد کنیم) بعدش که تمیز میکنیم که آنتروپی کم میشه پس چرا میگیم آنتروپی هیچوقت کم نمیشه؟ باید بگم که ما برای تمیز کردن اتاق انرژی مصرف میکنیم (تبادل انرژی با محیط اطراف داریم ) و این قانون یعنی بدون اینکه هیچ انرژی یا واکنشی انجام بشه آنتروپی تغییر کنه یا ثابت بمونه، یعنی شما سالیان سال توی یک خونه باشید ولی هیچوقت دست به هیچی نزنید، فقط باعث بهم ریخته تر شدنش بشید و اگر بهم ریخته شه خودکار تمیز نشه یا اتفاقی براش نیفته.

حالا اینا چه ربطی به سفر به گذشته داره ؟ اگر جهان رو مثل یه خونه‌ی بزرگ فرض کنیم، زمان مثل مسیریه که این خونه رو هر دقیقه کمی شلخته‌تر می‌کنه! _ظرف‌ها روی هم جمع می‌شن. _وسایل قاطی می‌شن. _گرد و خاک زیاد می‌شه. _هیچ اتفاق طبیعی‌ای وجود نداره که «به‌طور خودبه‌خودی» این خونه رو مرتب کنه! این همون قانون دوم ترمودینامیکه : در یک سیستم ایزوله، آنتروپی (شلختگی) یا ثابت می‌مونه یا بیشتر می‌شه؛ کمتر نمی‌شه!

اگر ما از همین الان بریم به ۱۰ سال قبل؛ درواقع داریم وارد جهانی می‌شیم که آنتروپیش کمتر از الان بوده! خب این یعنی چی؟ یعنی آنتروپی از وضع فعلی کمتر شده! و این دقیقا برخلاف قانون دومه.

چرا این غیرممکنه؟ چون این یعنی: جهان باید (خودبه‌خود) از حالت بی‌نظم‌تر برگرده به حالت منظم‌تر یعنی خونه‌ای که شلخته شده، بدون هیچ کار خارجی(صرف نیرویی)، خودش برگرده مرتب بشه! در نتیجه : سفر به گذشته با قانون دوم ترمودینامیک ناسازگاره، چون لازمه‌اش کاهش آنتروپیه!

« پارادوکس پدربزرگ » جالبه بدونید که قانون دوم ترمودینامیک تنها نقص سفر به گذشته نیست ! فرض کنید یه دستگاهی ساختیم که می‌تونیم باهاش بریم به گذشته حالا از این دستگاه استفاده می‌کنیم، می‌ریم به گذشته، و قبل از اینکه پدرپزرگمون با مادربزرگمون آشنا بشه، کاری می‌کنیم که اون‌ها هیچ‌وقت با هم آشنا نشن! نتیجه چیه؟ اگه اون‌ها با هم آشنا نشن یا وجود نداشته باشن، که پدر یا مادرمون به دنیا نمیان! اگه پدر یا مادرمون به دنیا نیان، خودِ ماهم به دنیا نمیایم! ولی اگه ما به دنیا نیایم، چطور تونستیم بریم به گذشته و جلوی آشنایی اون‌ها رو بگیریم؟! پس با توجه به این حقیقت یا تئوری سفر به گذشته یه پارادوکس داره و اونو غیرمنطقی میدونه! کلیت این پارادوکس میگه‌ که ما وقتی به گذشته سفر کنیم میتونیم با انجام یسری کارها باعث شیم متولد نشیم و اگر اینکارو بکنیم یعنی هیچوقت توی دنیا به وجود نمیایم ، پس این کیه که به گذشته سفر کرده و اونجا وجود داره؟

«پارادوکس اطلاعات » سیاه‌چاله‌ها یکی از جاهایی هستن که گرانش بشدت زیاده و فضا و زمان بشدت خم شده! همون‌ جایی هستن که احتمال وجود کرم‌چاله و مسیرهای عجیب و غریب زمانی مطرح می‌شه. این‌جاست که بعضی‌ها می‌گن شاید بشه از اطراف یا داخل سیاه‌چاله یه جوری به گذشته وصل شد! اینجا چیزی میاد به اسم پارادوکس اطلاعات! سیاه چاله ها همه چی رو میبلعن حتی نور هم که سریع ترینه هم به دام سیاه چاله ها میوفته و نمیتونه ازش فرار کنه. اگر ما بتونیم وارد سیاه چاله بشیم خودمون از بین میریم و اطلاعاتمون از بین میره! انیشتین میگه اگر چیزی رو درون سیاه چاله ای بندازیم اطلاعاتی که با خودش حمل میکنه از بین میرن! کاهش اطلاعات=کاهش آنتروپیه چون تعداد زیادی حالت فیزیکی به تعداد کمتری،کاهش پیدا میکنن و با قانون دوم ترمودینامیک تناقض داره! چون هیچوقت آنتروپی نباید کم بشه.. بنابراین این پارادوکس، سفر به گذشته از طریق سیاه چاله هارو غیر ممکن میدونه!

حل پارادوکس اطلاعات 1) مکانیک کوانتومی میگه: هیچ اطلاعاتی واقعاً از بین نمی‌ره. تو می‌تونی یه کوانتوم رو له کنی، بسوزونی، منفجرش کنی، ولی یه‌جوری اطلاعات اولیه‌اش در حالت نهایی جهان ثبت می‌شه. 2) نسبیت عام (انیشتین) میگه: اگه چیزی بیفته تو سیاه‌چاله اطلاعاتش از بین میره. استیون هاوکینگ این معمارو حل کرد و جواب این سوال رو داد که «سیاه چاله‌ها چطور می‌توانند همزمان با نابود کردن اطلاعات یک ماده، آن اطلاعات را حفظ کنند؟» اون گفت که اطلاعات روی افق رویداد سیاه چاله می مونن ولی ما هیچوقت نمیتونیم ازشون استفاده‌کنیم. درواقع هستن ولی ما دیگه هیچوقت دسترسی نداریم بهشون.

تا اینجا دیدیم چرا سفر به گذشته با کلی مانع جدی روبه‌روئه . اما داستان زمان همین‌جا تموم نمی‌شه. خبر خوب اینه که زمان همیشه علیه ما نیست! یعنی اگه سفر به گذشته یه معمای سخت باشه، سفر به آینده یکی از عجیب‌ترین چیزهاییه که علم واقعاً اجازه‌ش رو میده. حالا سوال اصلی اینه: چطور؟ برای فهمیدن این موضوع، باید سراغ یکی از عجیب‌ترین بخش‌های فیزیک بریم: نسبیت.

طبق نظریه نسبیت عام انیشتین ، زمان برای کسی که نزدیک یه جسم سنگین (مثل سیاره یا ستاره) هست، کندتر می‌گذره تا برای کسی که از اون جسم دوره.. طبق نظریه نسبیت عام : اگر ما نزدیک یک جسم‌ با گرانش زیاد بریم مثلا نزدیکی یک سیاه چاله و بعد یک مدت به زمین برگردیم انگار به آینده سفر کردیم چون به فرض مثال ممکنه هر ثانیه توی اون مکان فرضی برابر با سالیان روی زمین بوده باشه .

«Tipler Cylinder(استوانه های تیپلر)» استوانه‌های تیپلر، یه جور پدیده‌ی ریاضی هستن که وقتی ما معادلات انیشتین (نسبیت عام) رو توی شرایطی که گرانش خیلی خیلی خیلی قویه (مثلا اطراف یک سیاه چاله که گرانش خیلی زیاده) بررسی می‌کنیم، بهشون میرسیم. فضا و زمان مثل یک پارچه هست که در گرانش زیاد انگار یک گوی سنگین میندازی توش و خمش میکنی . حالا توی شرایطی که گرانش خیلی بالاس ممکنه به جای خم شدگی این پارچه انقدر کشیده شه که شروع کنه به پیچیدن به دور خودش! وقتی فضا و زمان داره به شدت به دور خودش می‌چرخه (مثل یه گرداب یا همون استوانه) ، زمان برای کسی که توی این گرداب گیر افتاده، با سرعت خیلی متفاوتی نسبت به بیرون می‌گذره. توی استوانه‌های تیپلر، این چرخش انقدر شدیده که می‌تونه باعث بشه: _زمان برای ما به شدت کند بشه. _یا حتی در سناریوهای خاص، ما رو به آینده بفرسته

چطور به آینده سفر کنیم؟ اینجا دیگه بحث صرفا کند شدن زمان نیست، بلکه خود ساختار فضا و زمانه که تغییر می‌کنه. پیچش‌های شدید: استوانه‌های تیپلر با پیچاندن شدید فضا-زمان، ممکنه مسیرهایی ایجاد کنن که مارو رو از یک نقطه در زمان (مثلا زمان حال) به نقطه‌ی دیگه در آینده (مثلا ۱۰ سال بعد)ببره، بدون اینکه ما ۱۰ سال رو تجربه کرده باشیم. (شبیه یک ماشین زمان عمل میکنن)

استوانه های تیپلر یا ماشین زمان ؟ فهمیدیم استوانه های تیپلر دقیقا همون نقش ماشین زمان رو برای انسان دارن اما چطور ساخته میشن؟ اول از همه باید یک استوانه بسیار دراز با طول بینهایت داشته باشیم که بسیار متراکم باشه(جرمش حدود ده برابر خورشید باشه) در مرحله بعد باید این استوانه با سرعت باور نکردنیه چند میلیارد چرخش در ثانیه دور خودش بچرخه! این اتفاق باعث می‌شه که نیروی گرانش فوق‌العاده شدیدی ایجاد شه و بافت فضا-زمان تغییر کنه.

پس دیدیم که گرچه سفر به گذشته فعلاً فقط توی فیلم‌ها و قصه‌هاست، اما علم نشون داده که بازی کردن با زمان، مخصوصاً سفر به آینده، اونقدرها هم دور از دسترس نیست. این یعنی علم فقط یه سری فرمول خشک و خالی نیست؛ بلکه ابزاریه که بهمون کمک می‌کنه قوانین عجیب و غریب دنیا رو بفهمیم و شاید حتی روزی اون‌ها رو به نفع خودمون تغییر بدیم.