آیا رویای ساخت ماشین زمان عملی می‌شود؟

مجله دیجی کالا - صالح سپهری فر: یک رویداد اسفناک، ایده‌ای شگفت انگیز را در ذهن یک کودک سیاه‌پوست ۱۰ ساله شکل داد. «بوید مالت» (Boid Mallett) لحظات تلخ از دست دادن پدرش به علت ایست قلبی را به خوبی به یاد می‌آورد.

این واقعه‌ی تلخ، بوید را به شدت تحت تاثیر قرار داد و در همان زمان با خودش عهد کرد که راهی برای بازگشت به گذشته و هشدار به پدرش برای جلوگیری از مرگ او بیابد. یک سال بعد و با تماشای فیلم معروف «ماشین زمان»، او برای ساخت چنین ماشینی مصمم‌تر شد.

بوید مالت بعدها تحصیلات خود را در رشته‌ی فیزیک ادامه داد و اکنون مدت‌هاست استاد دانشگاه کانکتیکات در ایالات متحده است. او در این سال‌ها مطالعات خود درباره سفر در زمان را به صورت پنهانی ادامه داد، زیرا فکر می‌کرد آشکار کردن ساخت آن می‌تواند به وجهه‌ی علمی او آسیب بزند.

البته این پنهانکاری سبب شد نتواند از افراد دیگری که شاید می‌توانستند در این زمینه به او کمک کنند، بهره بگیرد. اکنون دکتر رون مالت ۶۹ ساله به فرمولی دست یافته که فکر می‌کند راز ساختن نخستین ماشین زمان در آن نهفته است و می‌تواند تحولی در علم فیزیک به وجود آورد.

زمان ثابت نیست

با وجود اینکه سال‌ها فیزیک نظری بر این اصل استوار بود که زمان ثابت است و قابل تغییر نیست، اما نظریه‌ی اینشتین همه چیز را تغییر دارد.

به همین دلیل است که همانند بسیاری از نظریه پردازان در زمینه‌ی سفر در زمان، نظیر «کیپ ثورن» (Kip Thorne) که با نظریه‌ی کرم‌چاله‌ها مشهور است، دکتر مالت نیز مطالعات خود را بر اساس نظریه‌ی نسبیت اینشتین استوار کرده است. نظریه‌ی نسبیت اینشتین به دو بخش تقسیم می‌شود.

نسبیت خاص

نخستین بخش این نظریه، «نسبیت خاص» نامیده می‌شود. نسبیت خاص بیان می‌کند که سرعت نور برای همه افراد یکسان است. بر این اساس، هر قدر کسی سریع‌تر حرکت کند، زمان برایش کُندتر می‌گذرد. یکی از مشهورترین مثال‌ها در این زمینه به «پارادوکس دوقلوها» مشهور است.

اگر یکی از دوقلوهای همسان با سرعت بسیار زیاد به ستاره‌ای دوردرست سفر کند و دوباره به زمین بازگردد، سنش از برادر یا خواهر همسانش بر روی زمین کمتر خواهد بود، زیرا زمان برای کسی که با سرعت بسیار زیاد سفر می‌کند، کندتر می‌گذرد.

اگر فیلم مشهور «بین ستاره‌ای» (Interstellar) را دیده باشید، احتمالا بخش‌هایی از آن که به اثرات ناشی از کند شدن برای شخصیت‌هایی که با سرعت در فضا حرکت می‌کردند مربوط می‌شد و جوان‌تر ماندن آنها نسبت به بقیه را به خاطر دارید.

پارادوکس دوقلوها بیان می‌کند که اگر فردی با یک موشک خیلی سریع زمین را به مدت زمانی معین ترک کند و بازگردد، زمان برای او خیلی کمتر از افرادی که روی زمین بوده‌اند سپری شده است.

پارادوکس دوقلوها بیان می‌کند که اگر فردی با یک موشک خیلی سریع زمین را به مدت زمانی معین ترک کند و بازگردد، زمان برای او خیلی کمتر از افرادی که روی زمین بوده‌اند سپری شده است.

اثبات عملی نسبیت خاص

اما آیا واقعا می‌توان به صورت عملی ثابت کرد زمان برای کسی که با سرعت زیاد سفر می‌کند کندتر می گذرد؟ چند دهه پیش، آزمایشی که توسط نیروی دریایی ایالات متحده ترتیب داده شده بود به بررسی این مساله پرداخت.

در این آزمایش در سال ۱۹۷۱ میلادی، چهار ساعت اتمی و بسیار دقیق در هواپیماهایی قرار گرفتند و این هواپیماها با سرعت فراصوت به سمت شرق و غرب حرکت کردند.

این هواپیماها در مجموع دو بار به دور زمین چرخ زدند. پس از فرود، وقتی زمان این ساعت‌ها با ساعت‌های روی زمین مورد مقایسه قرار گرفت، دانشمندان متوجه تفاوتی جزئی میان ساعت‌های پروازی و ساعت‌های زمینی شدند.

در واقع ساعت‌های موجود در هواپیما، اندکی عقب‌تر از ساعت‌های ثابت بر روی زمین بودند. البته این تفاوت بسیار جزئی بود. اما اگر ساعتی را در یک موشک قرار دهیم و موشک با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت کند، عملا این تفاوت بسیار چشمگیرتر خواهد شد.

نسبیت عام

دومین بخش از نظریه اینشتین به نسبیت عام می‌پردازد. نسبیت عام می‌گوید که گرانش (جاذبه) سبب کند شدن روند گذشت زمان می‌شود. در نتیجه ساعتی که بر روی یک ماهواره قرار دارد، سریع‌تر از ساعتی که بر روی زمین است، کار می‌کند.

به همین دلیل است که در هنگام پرتاب ماهواره، فرکانس آن را از حالت استاندارد خارج می‌کنند تا این ساعت پیش از پرتاب، کمی کندتر حرکت کرده و با ساعت استاندارد زمینی هماهنگ باشد.

در واقع ماهواره‌ها هم تحت تاثیر نسبیت عام و هم نسبیت خاص قرار داشته و دلیل آن نیز سرعتی است که موشک‌های حامل آنها دارند. با این وجود، مقدار تغییر ایجاد شده توسط نسبیت عام و نسبیت خاص در آنها با هم برابر نیست و در نتیجه پیش از پرتاب، باید تغییراتی در آن‌ها ایجاد کرد.


اینشتین بر این باور بود که نور و ماده می‌توانند میدان گرانشی ایجاد کنند. اما دکتر مالت این نظریه را یک گام به جلو برده و ادعا می‌کند که اگر گرانش بتواند موجب تغییر زمان و نور شود، در این صورت نور نیز می‌تواند جاذبه ایجاد کند و در نتیجه نور هم می‌تواند زمان را تغییر دهد.

او بر اساس همین فرضیه، ماشینی طراحی کرده که می‌تواند از پرتوی لیزر برای خمیده کردن زمان و متصل کردن دو سر آن به هم و در نتیجه ایجاد یک حلقه استفاده کند. بر اساس نظریه اینشتین، زمان و فضا به هم مرتبط هستند و در نتیجه، اگر بتوانیم بر روی فضا تاثیر بگذاریم، در نهایت می‌توانیم زمان را نیز تغییر دهیم.

دکتر مالت در توضیح ایده خود می‌گوید: «با ایجاد حلقه ای از تابش لیزر، می‌توانیم از نظر ریاضیاتی نشان دهیم که فضا و زمان را نیز می‌توان دستکاری کرد. با ایجاد یک حلقه‌ی زمان، می‌توان در زمان سفر کرد و به گذشته بازگشت.

ماشین زمان چگونه کار می‌کند؟

ماشین زمان آقای مالت همانند یک تونل است که نور به دور آن می‌چرخد و اطلاعات از طریق آن در قالب مجموعه‌ای از نوترون‌ها به گذشته ارسال می‌شود. ذرات زیراتمی فقط دارای دو محور چرخش (اسپین) هستند که یکی به سمت بالا و یکی به سمت پایین است.

اگر محور چرخش بالا را عدد «یک» و محور چرخش پایین را عدد «صفر» فرض کنیم، در این صورت می‌توان با جریانی از اسپین های نوترونی، پیغامی را در قالب سیستم دودویی (دیجیتالی) در زمان ارسال کرد.

برای نمونه نوترون‌هایی با «اسپین بالا» «اسپین بالا» و «اسپین پایین» نشانگر کد دودودیی ۱۰۰ هستند که همان عدد ۴ است. اگر این نظریه درست از آب درآید، دکتر مالت به آرزوی خود برای ساخت ماشین زمان دست می‌یابد.

اما نکته‌ی ماجرا اینجاست که محور زمانی این ماشین از زمان حال آغاز می‌شود. در واقع پس از ساخت این ماشین امکان سفر به گذشته وجود ندارد و لحظه راه اندازی آن، ابتدای مسیری است که در آینده می‌توان به آن سفر کرد.

برای نمونه فرض کنید که این ماشین در ساعت ۲ بعداز ظهر اول دی ماه ۹۴ راه اندازی شود. در این صورت مثلا در روز اول اسفند ۹۴ می‌توان اطلاعاتی به گذشته فرستاد و در نتیجه در روز اول دی ماه ۹۴ اطلاعاتی از آینده دریافت کرد. اما امکان دریافت اطلاعات از آینده در ساعت 1 بعدازظهر اول دی ماه ۹۴ وجود ندارد، زیرا در آن موقع هنوز دستگاه راه اندازی نشده بود.

در نتیجه نخستین نقطه‌ای که در آن می‌توانیم اطلاعاتی از آینده دریافت کنیم، همان لحظه راه اندازی این ماشین است. خلاصه اینکه آقای مالت هرگز نمی‌تواند به آرزوی دیرین خود یعنی ارسال پیغامی به پدرش برسد.

محدودیت‌های ماشین زمان

با اینکه تصویری که بیشتر ما از ماشین زمان داریم، ارسال انسان به گذشته یا آینده است، اما این ماشین به صورت نظری فقط به ارسال اطلاعات محدود می‌شود.

البته همین توانایی (اگر واقعا اجرایی شود) اثرات شگفت انگیزی را به همراه خواهد داشت. دکتر مالت بر این باور است که به این ترتیب می‌توان جلوی بسیاری از تلفات انسانی ناشی از بلایای طبیعی نظیر زمین لرزه، سونامی و طوفان‌های سهمگین را گرفت.

منتقدان ماشین زمان دکتر مالت

خب پس چرا دانشمندان همین حالا دست به کار نمی‌شوند و ساخت این ماشین را شروع نمی‌کنند؟ پاسخ این پرسش را باید در محدودیت‌های جدی و گوناگونی که در این مسیر وجود دارد جست.

یکی از اصلی‌ترین موانع پیش روی ساخت این ماشین زمان، به منابع مالی مرتبط با آن مربوط می‌شود. ساخت نمونه اولیه این ماشین نیازمند ۲۵۰ هزار دلار است. ساخت نمونه‌ای دقیق‌تر برای انجام پژوهش‌های علمی نیز هزینه‌هایی به مراتب بیشتر به همراه دارد.

دکتر مالت اعلام کرده که هزینه ساخت نمونه کامل این دستگاه تقریبا معادل هزینه ساخت شتابدهنده مرکز CERN یعنی حدود ۱۰ میلیارد دلار است. همچنین زمان ساخت دستگاه نیز بسیار طولانی است.

مرحله‌ی نخست این پروژه که همان اثبات تاثیر چرخش نور بر گرانش و فضا است حدود 5 سال زمان می‌برد و تازه در فاز دوم است که می‌توان به صورت علمی نشان داد که خمیدگی فضا می‌تواند به خمیدگی زمان و در نتیجه مسافرت در زمان بیانجامد. با این وجود تعیین هزینه دقیق فاز دوم هنوز مشخص نیست.


مخالفان و موافقان نظریه ماشین زمان

در این میان، برخی دانشمندان ساخت ماشین زمان بر اساس ایده‌ی دکتر مالت را ناممکن می‌دانند. برای نمونه، پروفسور «برایان گرین» (Brian Greene) که استاد دانشگاه کلمبیاست، عقیده دارد که این نظریه نمی‌تواند شکل عملی به خود بگیرد و حتی از اساس با نظریه نسبیت اینشتین همخوانی ندارد.

افزون بر این، او بر این باور است که به هیچ وجه از توانایی ساخت چنین ماشینی برخوردار نیستیم. در این میان برخی دیگر از فیزیک‌دانان با دکتر مالت هم نظر هستند و از آن حمایت می‌کنند.

با این وجود خود دکتر مالت فکر می‌کند بشر هنوز از نظر فنی توانایی ساخت چنین ماشینی را ندارد. در واقع علی‌رغم اینکه ایده او از نظر فیزیکی و ریاضیاتی اثبات می‌شود، اما اجرایی کردن آن چیزی نیست که به همین راحتی‌ها بتوان به آن دست یافت.

ماجرایی جذاب برای مردم

ماشین زمان برای بسیاری افراد بسیار جذاب است و به همین دلیل بوده که ایده‌ی دکتر مالت با استقبال گسترده‌ای از جانب افرادی خارج از دایره علمی و دانشگاهی هم روبرو شده است.

برای نمونه، یک فیلم‌نامه نویس معروف، به تازگی کار نوشتن یک سناریو بر اساس کتاب دکتر مالت با نام «رسالت فردی یک دانشمند برای عملی سازی سفر به زمان» را به اتمام رسانده است. به همین دلیل شاید پیش از ساخته شدن این ماشین زمان، فیلمی در مورد آن را هم تماشا کنیم!

باید منتظر بمانیم!

تاریخ علم انبوهی از افراد مصممی که در برابر ساز مخالف دیگران مقاومت کردند را در خود دارد. برای نمونه در سال ۱۹۰۲ میلادی، پروفسور «سایمون نیوکم» (Simon Newcomb) که از برترین فیزیکدانان دوره خود بود در جایی به صورت رسمی اعلام کرد که «پرواز کردن با ماشینی که از هوا سنگین‌تر است، حتی اگر غیر ممکن نباشد، باز هم عملی نیست».

اما درست یک سال بعد بود که ویلبر و اوریل رایت، نخستین هواپیمای خود را به پرواز درآوردند! آیا ماشین زمان دکتر مالت، سرنوشت اختراع برادران رایت را می‌یابد؟ فعلا باید منتظر بمانیم!