تحقق رویای «سفر در زمان»؟!

فرارو: آیا تا به حال اشتباهی مرتکب شده اید که آرزو کنید کاش می‌شد به عقب برگشت و آن را تصحیح کرد؟ تصحیح اشتباهات گذشته یکی از دلایلی است که مفهوم «سفر در زمان» را بسیار جذاب می‌کند. همانطور که اغلب در داستان‌های علمی تخیلی به تصویر کشیده می‌شود، با ماشین زمان، هیچ چیز دیگر دائمی نیست، زیرا همیشه می‌توانید به عقب برگردید و آن را تغییر دهید. اما آیا واقعاً سفر در زمان در جهان ما امکان پذیر است یا فقط یک داستان علمی تخیلی است؟

درک مدرن ما از زمان و علیت، از نسبیت عام ناشی می‌شود. نظریه فیزیکدان نظری آلبرت انیشتین، فضا و زمان را در یک موجودیت واحد - «فضا زمان» - ترکیب می‌کند و توضیح بسیار پیچیده‌ای از نحوه عملکرد هر دو ارائه می‌دهد، در سطحی که با هیچ نظریه تثبیت شده دیگری قابل مقایسه نیست. این نظریه برای بیش از ۱۰۰ سال وجود داشته، و به طور تجربی با دقت بسیار بالایی تأیید شده است؛ بنابراین فیزیکدانان نسبتاً مطمئن هستند که توصیف دقیقی از ساختار علّی جهان ما ارائه می‌دهد.

برای چندین دهه، فیزیکدانان سعی کرده اند از نسبیت عام استفاده کنند تا بفهمند آیا سفر در زمان ممکن است یا خیر. به نظر می‌رسد که می‌توانید معادلاتی را بنویسید که سفر در زمان را توصیف می‌کنند و کاملاً هم با نسبیت سازگار باشد. اما فیزیک ریاضی نیست و معادلات اگر با چیزی در واقعیت مطابقت نداشته باشند بی معنی هستند.

استدلال علیه امکان سفر در زمان

دو مسئله اصلی وجود دارد که باعث می‌شود فکر کنیم سفر در زمان غیر واقعی باشد. اولین مسئله یک مسئله عملی است؛ به نظر می‌رسد ساخت ماشین زمان به ماده عجیب و غریبی نیاز دارد که در واقع ماده‌ای با انرژی منفی است. تمام موادی که در زندگی روزمره خود می‌بینیم دارای انرژی مثبت هستند. به عبارت دیگر ماده‌ای که انرژی منفی دارد چیزی نیست که بتوان آن را در اطراف پیدا کرد. با این حال، از طریق مکانیک کوانتومی می‌دانیم که از نظر تئوری چنین ماده‌ای می‌تواند ایجاد شود، اما در مقادیر بسیار کم و برای زمان بسیار کوتاه.

پس به زبان ساده، هیچ مدرکی مبنی بر غیرممکن بودن ایجاد ماده عجیب و غریب در مقادیر کافی وجود ندارد. علاوه بر این، معادلات دیگری ممکن است کشف شود که امکان سفر در زمان را بدون نیاز به ماده عجیب و غریب فراهم می‌کند. بنابراین، این موضوع ممکن است فقط یک محدودیت در فناوری فعلی یا درک مکانیک کوانتومی باشد.

موضوع اصلی دیگر کمتر عملی است، اما مهمتر است؛ به نظر می‌رسد سفر در زمان با منطق در تضاد است و به شکل پارادوکس‌های سفر در زمان ظاهر می‌شود. انواع مختلفی از این پارادوکس‌ها وجود دارد، اما مشکل سازترین آن‌ها پارادوکس‌های سازگاری هستند. پارادوکس‌های سازگاری که در داستان‌های علمی تخیلی اشارات زیادی بدان می‌شود، بدین معنی است که اگر رویداد خاصی را در نظر بگیریم که منجر به تغییر گذشته شود، خود تغییر در وهله اول از وقوع این رویداد جلوگیری می‌کند.

به عنوان مثال، سناریویی را در نظر بگیرید که یک نفر وارد ماشین زمان خود می‌شود، از آن برای بازگشت به پنج دقیقه قبل استفاده می‌کند و به محض اینکه به گذشته رسید، ماشین را نابود می‌کند. حالا که ماشین زمان را از بین ببرد، پنج دقیقه بعد امکان استفاده از آن دستگاه برای او غیرممکن خواهد بود. اما اگر نتواند از ماشین زمان استفاده کند، نمی‌تواند به گذشته برگردد و آن را نابود کند؛ بنابراین دستگاه از بین نمی‌رود تا آن فرد بتواند به گذشته برگردد و آن را نابود کند. به عبارت دیگر، ماشین زمان نابود می‌شود اگر و تنها در صورتی که از بین نرود. از آنجایی که نمی‌توان آن را همزمان هم از بین برد و هم از بین نبرد، این سناریو متناقض و ناسازگار است.

حذف پارادوکس‌ها

یک تصور غلط رایج در داستان‌های علمی تخیلی وجود دارد که پارادوکس‌ها را می‌توان «ایجاد کرد». معمولاً به مسافران زمان هشدار داده می‌شود که تغییرات قابل توجهی در گذشته ایجاد نکنند و دقیقاً به همین دلیل از ملاقات با گذشته خود اجتناب کنند. نمونه‌هایی از این مورد را می‌توان در بسیاری از فیلم‌های سفر در زمان، مانند سه گانه بازگشت به آینده، یافت. اما در فیزیک، پارادوکس رویدادی نیست که واقعاً اتفاق بیفتد - این یک مفهوم کاملاً نظری است که به ناهماهنگی در خود نظریه اشاره دارد. به عبارت دیگر، پارادوکس‌های سازگاری صرفاً به این معنا نیستند که سفر در زمان یک تلاش خطرناک است، بلکه به این معناست که به سادگی امکان‌پذیر نیست.

این یکی از انگیزه‌های فیزیکدان نظری استیون هاوکینگ بود تا فرضیه حفاظتی خود را در زمان‌شناسی فرموله کند، که می‌گوید سفر در زمان باید غیرممکن باشد. با این حال، این فرضیه تا کنون ثابت نشده است. علاوه بر این، اگر به جای حذف سفر در زمان به دلیل پارادوکس‌ها، می‌توانیم خود تناقض‌ها را حذف کنیم، جهان مکان بسیار جالب‌تری خواهد بود. یکی از تلاش‌ها برای حل پارادوکس‌های سفر در زمان، فرضیه خودسازگاری ایگور دیمیتریویچ نوویکوف، فیزیکدان نظری است که اساساً بیان می‌کند که می‌توانید به گذشته سفر کنید، اما نمی‌توانید آن را تغییر دهید.

سفر در زمان عملی می شود؟

اما اگر نتوانید گذشته را تغییر دهید، بازگشت به گذشته چه فایده‌ای دارد؟ مطالعه اخیر باراک شوشانی، استاد فیزیک دانشگاه براک کانادا و شاگردانش جاکوب هاوزر و جرد ووگان، نشان می‌دهد که پارادوکس‌های سفر در زمان وجود دارد که حدس نوویکوف نمی‌تواند آن‌ها را حل کند. این نکته آن‌ها را به نقطه اول بازمی گرداند، زیرا اگر حتی یک تناقض را نتوان حذف کرد، سفر در زمان منطقاً غیرممکن خواهد بود. بنابراین، آیا این آخرین میخ در تابوت سفر در زمان است؟ نه کاملا! این دانشمندان نشان داده اند که اجازه دادن به تاریخ‌های متعدد (یا به عبارتی آشناتر، خطوط زمانی موازی) می‌تواند برای پارادوکس‌هایی که فرضیه نوویکوف نمی‌تواند حل کند، پاسخ‌هایی بیابد.

این ایده بسیار ساده است. وقتی از ماشین زمان خارج می‌شویم، در واقع از خط زمانی دیگری خارج می‌شویم. در آن جدول زمانی، ما می‌توانیم هر کاری که بخواهیم انجام دهیم، از جمله نابود کردن ماشین زمان، بدون تغییر چیزی در خط زمانی اصلی که از آن آمده‌ایم. از آنجایی که نمی‌توانیم ماشین زمان را در خط زمانی اصلی نابود کنیم، ماشینی که در واقع برای سفر به گذشته از آن استفاده کردیم، هیچ تناقضی پدید نمی‌آید.

پس از کار بر روی پارادوکس‌های سفر در زمان در سه سال گذشته، به طور فزاینده‌ای این دانشمندان متقاعد شده‌اند که سفر در زمان ممکن است، اما تنها در صورتی که جهان ما بتواند به چندین تاریخ اجازه همزیستی را بدهد. بنابراین، آیا می‌تواند؟ به نظر می‌رسد مکانیک کوانتومی مطمئناً چنین را در اختیار ما می‌گذارد، حداقل اگر تفسیر «جهان‌های متعدد» اورت را باور کنیم، که در آن یک تاریخ می‌تواند به چندین تاریخ «تقسیم» شود.

اما این‌ها فقط حدس و گمان هستند. به گزارش فرارو، شوشانی و شاگردانش در حال حاضر روی یافتن یک نظریه ملموس از سفر در زمان با تاریخچه‌های متعدد کار می‌کنند که کاملاً با نسبیت عام سازگار باشد. البته، حتی اگر آن‌ها موفق به یافتن چنین نظریه‌ای شوند، هنوز برای اثبات امکان سفر در زمان کافی نیست، اما حداقل به این معنی است که سفر در زمان با پارادوکس‌های سازگاری منتفی نیست. سفر در زمان و جدول‌های زمانی موازی تقریباً همیشه در داستان‌های علمی تخیلی دست به دست هم می‌دهند، اما اکنون ما مدرکی داریم که در علم واقعی نیز باید دست به دست هم دهند. نسبیت عام و مکانیک کوانتومی به ما می‌گویند که سفر در زمان ممکن است امکان پذیر باشد، اما اگر اینطور باشد، تاریخچه‌های متعدد نیز باید امکان پذیر باشد.