کشف مدلی ریاضی برای ساخت ماشین زمان

فیزیکدانان درحال کار روی ادعایشان درمورد مدل ریاضی نظریه ماشین زمان هستند، درواقع ساخت ماشین زمان از لحاظ ریاضی امکانپذیر است، ماشین زمان جعبه ای است که می تواند ما را از میان فضا و زمان به سمت جلو وعقب حرکت دهد.

شیوه سفر در زمان بدین گونه است که دانشمندان باید از منحنی فضا-زمان در جهان استفاده کنند، و زمان را برای مسافران فرضی درون جعبه در دایره ای خم کنند، و این دایره به آن ها اجازه می دهد که به آینده و گذشته سفر کنند.

مردم تصور می کنند سفر در زمان نوعی افسانه است، درواقع ما تمایل داریم تصور کنیم این امر، امری غیرممکن است زیرا واقعا نمی توانیم آن را انجام دهیم.

اما از لحاظ ریاضی چنین امری امکان پذیر است.

ریاضیدان و فیزیکدان نظری بن تیپت از دانشگاه بریتیش کلمبیا در کانادا به همراه دیوید تیسنگ متخصص فیزیک نجومی از دانشگاه مریلند از نظریه انیشتین در مورد نسبیت عام استفاده کردند تا به مدل ریاضی Acausal Retrograde Domain در فضا-زمان (TARDIS) نزدیک شوند.

اما قبل از اینکه بیشتر درباره ماشین زمان بگوییم، بهتر است نگاهی سریع به اصل این قضیه بیندازیم، محققان مدعی آن نیستند که طرحی برای ماشین زمان دارند که بتواند همین فردا ساخته شود.

آن ها می گویند، موادی که برای ساخت این وسیله نیاز دارند بسیار عجیب و ناآشنا هستند، همچنین می گویند هنوز این مواد را کشف نکرده اند… اما به زودی به آن ها دست خواهند یافت.

ابتدا، بیاییم درباره آنچه که تیپت و تیسنگ پیشنهاد می دهند، صحبت کنیم.

مدل آن ها براساس این ایده است که به جای نگاه کردن به جهان در سه بعد فضایی، باید بعد چهارم (زمان) را هم در نظر گرفت، ما باید این چهار بعد را به طور همزمان تصور کنیم.

این موضوع به ما اجازه می دهد که احتمال اتصال فضا-زمان را هم مطرح کنیم، به این صورت که همه جهت های مختلف در فضا و زمان در منحنی جهان به هم متصل می شوند.

نظریه نسبیت انیشتین تاثیرات گرانشی در جهان را به یک منحنی فضا-زمان مربوط می کند، این منحنی پدیده ای است که تصور می شود در پشت مدارهای بیضوی سیارات و ستاره ها باشد.

اگر فضا-زمان صاف یا غیر منحنی بود، سیاره ها باید در خط مستقیم حرکت می کردند. اما طبق نسبیت، هندسه فضا-زمان در مجاورت اشیاء با جرم زیاد به صورت منحنی است که سبب می شود سیاره ها مسیرشان را خم کنند و دور ستاره شان بچرخند.

آنچه که تیپت و تیسنگ استدلال می کنند این است که این تنها فضای فیزیکی نیست که می تواند در جهان خمیده و پیچیده شود، زمان خودش نیز می تواند در مجاورت اشیاء با جرم زیاد خمیده شود.

جهت گیری زمان از سطح فضا-زمان نیز نشان دهنده انحناست. شواهد نشان می دهند که هر چه به سیاهچاله نزدیکتر می شویم زمان آهسته تر حرکت می کند.

مدل تیپت در ماشین زمان از منحنی فضا-زمان استفاده می کند تا زمان را برای مسافران درون دایره و نه در یک خط راست خم کند. این دایره ما را به زمان گذشته می برد.

به منظور تحت کنترل درآوردن این ویژگی نظری، فیزیکدانان پیشنهاد دادند که نوعی حباب هندسه فضا-زمان ایجاد کنند که هرچه درونش هست را به واسطه فضا و زمان در طول یک مسیر دایره ای بزرگ حمل کنند.

اگر این حباب بتواند سرعت ها را به سرعتی بیش از سرعت نور برساند (که از نظر تیپت و تیسنگ چنین چیزی از لحاظ ریاضی امکان پذیر است)، می تواند به زمان گذشته برود.

محققان می گویند جعبه زمان جعبه ای است که در زمان و در طول یک مسیر دایره ای به واسطه فضا-زمان به آینده و گذشته سفر می کند.

ناظران خارجی می توانند تماشا کنند که مسافران زمان درون جعبه، در زمان به سمت عقب می روند.

شما می توانید این ایده اصلی را در شکل زیر ببینید، یک مسافر درون ماشین زمان/حباب (شخص A)، و یک مشاهده گر خارجی در کنار آن ایستاده است (شخص B).

پیکان زمان که تحت شرایط طبیعی (حداقل در جهان ما) همیشه به جلو است، باعث می شود گذشته همان حال شود، این موضوع با پیکان های سیاه نمایش داده شده است:

هر دو شخص A و شخص B زمان را در مسیرهای مختلفی تجربه می کنند.

درون حباب شخص A رویدادهای B را خواهد دید که به طور متناوب ودر فواصل معینی رو به جلو می رود، و سپس وارونه می شود. بیرون حباب مشاهده گر B دو ورژن از A را خواهد دید که از مکان یکسانی بیرون می آیند: در یکی عقربه های ساعت در جهت ساعت و دیگری در خلاف جهت ساعت خواهند چرخید.

به عبارت دیگر، مشاهده گر خارجی دو ورژن از اشیاء را درون ماشین زمان می بیند: یک ورژن در زمان رو به جلو و دیگری رو به عقب حرکت می کند.

با وجود اینکه تیپت و تیسنگ می گویند ریاضیات دقیق و درست است، اکنون مشکل این است که ما درواقع مواد مناسب برای ساخت آنچه آن ها طراحی می کنند را نداریم.

با وجود اینکه این کار از لحاظ ریاضی انجام پذیر است، هنوز امکان ساخت یک ماشین فضا-زمان وجود ندارد زیرا نیازمند موادی هستیم که عجیب و بیگانه هستند، تا این مواد بتوانند فضا-زمان را در این مسیرهای غیرممکن خم کنند، اما این مواد هنوز کشف نشده اند.

ایده آن ها ماشین زمان نظری دیگری را یادآوری می کند، این ماشین Alcubierre drive نام دارد که از ماده عجیبی استفاده می کند تا بتواند مسافران را از میان فضا و زمان منتقل کند (به طور فرضی).

هردو ایده بدون دانستن چگونگی تولید این مواد خم شونده در فضا-زمان نمی توانند کاری از پیش ببرند اما همان طور که تیپت اشاره می کند، ما هرگز از تفکر پیرامون امکان پذیربودن سفر در زمان دست برنمی داریم، و این تنها راهی است که می تواند باعث انحراف ذهن در فیزیک شود.

مطالعه فضا-زمان شگفت انگیز و گیج کننده است.

کارشناسان در این رشته امکان پذیر بودن ماشین زمان از لحاظ ریاضی را از سال ۱۹۴۹ کشف کرده اند و تحقیقات تیپت و تیسنگ در اینجا روش جدیدی را برای انجام این کار مطرح کرده است.