روشنايي روز-صرفه جويي در زمان :

طي جنگ جهاني اول در بريتانيا و آمريكا ساعت ها را يك ساعت از زمان استاندارد جلوتر كشيدند . دليل اين كار استفاده از روشنايي روز براي كار و صرفه جويي در مصرف برق بود . جلو كشيدن ساعت براي افراد بسيار راحت تر است تا اين كه يك ساعت زودتر سر كار حاضر شوند . در بريتانيا هنوز در ماه هاي تابستان از ساعت تابستاني كه يك ساعت جلوتر از ساعت گرينويچ است استفاده مي شود . دولت روزي را كه بايد ساعت ها جلو يا عقب كشيده شود تعيين مي كند.

پيكان زمان :

هنگامي كه انسان مي كوشيد تا جاذبه ي گرانشي را با مكانيك كوآنتوم يكي كند بايد نظريه ي «زمان موهومي » را نيز در آن دخالت مي داد . زمان موهومي راستا و جهت هاي قابل تشخيصي در فضا ندارد . اگر كسي بتواند بر حسب زمان موهومي بسمت شمال برود الزاما بايد بتواند به عقب برگشته و از جنوب سر درآورد ، به همين نحو اگر كسي بر حسب زمان موهومي بتواند به سمت جلو برود الزاما بايد بتواند عقبگرد كرده و بسوي عقب برود . اين به معني آن است كه در زمان موهومي بين سمت هاي پس و پيش تفاوت مهمي وجود ندارد . از سوي ديگر ، همانطور كه همه مي دانيم ، در « زمان حقيقي » بين سمت هاي جلو و عقب اختلاف فاحشي موجود است . قوانين علم بين گذشته و آينده تمايزي بوجود نمي آورد . با وجود اين هنوز هم در زندگي معمولي ، بين راستاهاي سمت جلو و سمت عقب در زمان حقيقي اختلاف بزرگي موجود است . براي توضيح بيشتر ليواني را در نظر آوريد كه از روي ميز بر كف زمين بيفتد و تكه تكه شود . اگر شما فيلمي از اين واقعه برداشته و به نمايش بگذاريد خواهيد ديد كه قطعات ليوان به ناگاه روي زمين جمع شده و به صورت ليوان سالم و كاملي در آمده و بر روي ميز پس مي جهد . حتي اگر شما از جريان هم قبلا اطلاعي نداشته باشيد باز مي توانستيد به سادگي بگوييد كه فيلم به عقب برگشته است زيرا چنين ماجرايي هرگز در زندگي معمولي سابقه ندارد . توضيحي كه مي توان به اين پرسش داده مي شود كه چرا جمع و جور شدن تكه هاي ليوان از كف زمين و پس پرش آن بر روي ميز به حقيقت نمي پيوندد و ما آن را نمي بينيم اين است كه چنين چيزي مخالف قانون دوم ترموديناميك است . اين قانون گوياي آن است كه پيوسته در هر سيستم بسته مقدار بي نظمي يا انتروپي نسبت به زمان افزايش مي يابد . به عبارت ديگر اين حالت شكلي از قانون مرفي مي باشد كه مي گويد :« اشياء هميشه تمايل به كجروي دارند ! » ليوان سالمي كه بر روي ميز قرار گرفته است نمايانگر حالتي از نظم غايي است ، ولي ليوان شكسته اي كه بر كف زمين پراكنده شده است نمودار حالتي از بي نظمي است . افزايش بي نظمي يا انتروپي نسبت به زمان ، مثالي است از آنچه پيكان زمان ناميده مي شود و چيزي است كه گذشته را از آينده متمايز ساخته و سمت و جهتي به زمان مي دهد . دستكم سه پيكان مختلف از زمان وجود دارند كه عبارتند از : 1- پيكان ترموديناميك زمان و آن سويي از زمان است كه در آن بي نظمي يا انتروپي افزايش مي يابد .     2- پيكان روانشناختي زمان و آن سويي است كه ما گذشت زمان را در آن احساس مي كنيم  و جهتي كه ما گذشته را به ياد مي آوريم و نه آينده را .   3- پيكان كيهان شناسي زمان و آن سويي از زمان است كه كيهان در آن جهت بجاي انقباض در حال انبساط است .

نسبيت انيشتين :

 انيشتين نشان داد كه ثابت بودن سرعت نور توام با فرمول بندي دقيق تعاريف و اندازه گيريهاي مربوط به مفاهيم بنيادي طول ، زمان و جرم چگونه در بررسي سرعت هاي نزديك به سرعت نور به نتايج شگفت آوري منجر مي شود . نتايج اساسي كشف انيشتين چنين است : اگر جسمي سرعت بگيرد و به سرعت نور نزديك شود زمان اندازه گيري شده به وسيله ي ناظر ساكن با زمان اندازه گيري شده توسط شخصي كه با آن جسم حركت مي كند متفاوت مي شود . براي مثال اگر اتومبيلي بتواند با سرعت مثلا 90% سرعت نور حركت كند ناظر ساكن در كنار جاده احساس مي كند كه ساعت نصب شده بر روي اتومبيل درست كار نمي كند . چرا كه به نظر او اين ساعت عقب مي ماند . اما در اصل اين ساعت نيست كه كند مي شود بلكه خود زمان كند مي شود و اگر راننده خود زمان را اندازه گيري كند چيزي عجيب يا غير عادي در ساعت خود نمي بيند . با وجود اين هنگامي كه اتومبيل به نقطه ي آغاز حركت بازگردد و متوقف شود راننده ي آن ( بسته به اينكه چه مدتي در سفر بوده است ) از ناظري كه ساكن بوده است چند دقيقه جوان تر خواهد بود .    اثر شگفت آور ديگر به طول جسمي كه با سرعت نزديك به سرعت نور حركت مي كند مربوط مي شود . در همان مثال پيشين كه اتومبيل مسابقه اي ما با سرعت 90 % سرعت نور حركت مي كند ناظر ساكن با كمال تعجب مي بيند كه طول اتومبيل كوتاهتر مي شود و به نصف طول معمولي آن مي رسد ، اتومبيل پهن تر نيز ديده مي شود ، اما طول آن در راستاي حركت به طور قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد . البته راننده اتومبيل هيچ چيز غير عادي را احساس نمي كند . فيزيكدانان ، اين اثر انقباض نسبيتي طول را نيز در آزمايشگاه اندازه گيري كرده اند . سومين اثر به جرم مربوط است . انيشتين نشان داد كه جرم جسم متحرك از نظر ناظر ساكن به سرعت حركت آن بستگي دارد . براي مثال اگر وزن اتومبيلي 500 كيلوگرم باشد هنگامي كه سرعت اتومبيل به 90 % سرعت نور برسد وزن آن نيز دو برابر مي شود و به 1000 كيلوگرم مي رسد.اتساع زمان :   اثري كه نظريه خاص ‌نسبيت ‌ پيشگوئي كرده است . ناظري گذشت زمان t را با ساعتي اندازه مي‌گيرد كه در سفر با خود همراه دارد. ناظر ديگري كه با سرعت v نسبت به ناظر اول حركت ميكند ساعت مشابهي همراه دارد.به نظر ناظر اولي خواهد رسيد كه بر ساعت ناظر دوم زمان    سپري خواهد شد( C ‌سرعت نور‌ است ). اين اثر فقط در ‌سرعتهاي نسبيتي‌ نمايان مي‌شود و فقط در حركات بعضي ‌موئون‌ها، كه عمري دارزتر از سرعت هاي نسبيتي دارند، مشهود شده است . اتساع زمان ناشي از گراني زمين بسيار كوچك است  : ساعتي كه روي سطح زمين جاي دارد در قياس با ساعتي كه بسيار بالاتر از اين سطح باشد ، تنها 1 در 10⁹ عقب مي افتد . اما حتي اين اثر هاي كوچك در محدوده ي دقت ساعت هاي اتمي بسيار دقيق هستند . در 1972 دانشمندان رصد خانه ي نيروي دريايي آمريكا با حمل ساعت هاي اتمي قابل حمل به ارتفاع حدود m10000 و مقايسه ي آنها با ساعت هاي همساني در روي زمين اتساع گرانشي زمان را ثابت كردند . ساعت ها را جت هاي شركت هاي هوايي بازرگاني حمل مي كردند .- آزمايندگان تنها براي سفر دور دنيا با پان آمريكن ، تي دبليو اي و هواپيمايي آمريكا بليت خريدند . يكي سفر دور زمين به سوي شرق و يكي به سوي غرب داشتند و هر سفر حدود سه روز طول كشيد كه دو روز آن در آسمان گذشت . چهار ساعت باريكه ي سزيم را در اين سفر همراه بردند . مقايسه ي مداوم اين ساعت هاي مسافر حفاظي بود در مقابل جهش هاي ناگهاني كوچك كه گهگاهي در ساعت هاي سزيم اتفاق مي افتد . هنگامي كه ساعت در سفر به زمين آورده شده و با ساعت رصد خانه ي نيروي دريايي آمريكا در شهر واشنگتن مقايسه شدند معلوم شد كه حدود   ^7-10× 5/1s  جلو افتادند .  از اصل نسبيت فهميديم كه ساعتي كه نسبت به يك چارچوب مرجع لخت در حركت است ، در مقايسه ي با ساعت هاي ساكن در آن چارچوب مرجع كند تر كار مي كند .ضريب اتساع زمان  هنگامي كه سرعت به سرعت نور نزديك مي شود به بي نهايت ميل مي كند . كند شدن آهنگ گذر زمان براي همه ي فرايند هاي فيزيكي صورت مي گيرد – فرآيندهاي اتمي ، هسته اي ، زيست -شناسي و ... . در سرعت هاي كم ، اثر اتساع زمان ناچيز است اما در سرعت هاي قابل مقايسه با سرعت نور ، كاملا بزرگ مي شود .در واپاشي ذرات بنيادي كم عمر ، اثرات بسيار جدي اتساع زمان مشاهده شده است . براي مثال ذرات موئون داراي نيم عمر متوسطي در حدودs  ^6-10×2/2  هستند . اما اگر موئون ها با سرعت زياد در آزمايشگاه حركت كنند آنگاه فرآيندهاي دروني كه واپاشي را ايجاد مي كنند ، كند خواهند شد و همان طور كه ساعت هاي آزمايشگاه قضاوت مي كنند ، موئون ها زمان طولاني تري زندگي مي كنند . در تجارب دقيق تر كه در آزمايشگاه شتابدهنده ي سازمان اروپايي تحقيقات هسته اي ترتيب داده شد ، ديده شده است كه موئون هايي با تندي 94/99% سرعت نور داراي نيم عمر متوسطي هستند كه 29 برابر بيشتر از نيم عمر موئون هاي ساكن است . در سرعت هاي روزمره اثر اتساع زمان بي اندازه كوچك است .  

محاسبه رابطه اتساع زماني :

فرض كنيد چارچوب با سرعت ثابت a نسبت به چارچوب S در امتداد محور x در حال حركت است. ناظر واقع در مبدا چارچوب كه با نشان مي‌‌دهيم، نوري را كه از چشمه‌اي به آينه‌اي كه بالاي سر اوست، مي‌‌تاباند. فاصله آينه از شخص برابر d است و مدت زمان لازم براي رفت و برگشت نور برابر 'Δt است و لذا چون نور حركت رفت و برگشت انجام مي‌‌دهد، لذا طول مسير برابر 2d است. فاصله زماني مذكور برابر Δt'=2d/C خواهد بود كه C سرعت نور است.اما زمان لازم براي رفت و برگشت مذكور در چارچوب S ، وقتي اندازه گيري مي‌‌شود، مقدار ديگري را بدست مي‌‌دهد كه آن را با Δt مشخص مي‌‌كنيم. در اين مدت چشمه نسبت به S مسافت uΔt را طي كرده است و طول مسير رفت و بر گشت برابر 2d نبوده، بلكه برابر 2 است و لذا خواهيم داشت:

از طرف ديگر بر اساس اصول نسبيت خاص بايد سرعت نور براي هر دو ناظر يكسان باشد. بنابراين بعد از كمي ‌محاسبات رياضي مي‌‌توانيم رابطه بين Δt و 'Δt را به صورت زير بيان كنيم:

      كه رابطه ي اتساع زمان به اين شكل در مي آيد :

يك مثال : اگر جسمي با سرعت 80 كيلومتر در ساعت حركت كند اتساع زمان چقدر است ؟

       ابتدا بايد سرعت نور را كه بر حسب كيلوتر بر ثانيه است به كيلومتر بر ساعت تبديل كنيم . سپس اعداد را جاگذاري كرده و حل مي كنيم.( هر دو سرعت با يك مقياس)

يعني يك ثانيه تبديل به حدود 99/0ثانيه تبديل شده و زمان به اندازه 01/0 ثانيه كند گشته .

 نتايج اتساع زماني :

براي دو رويداد كه در يك نقطه از فضا واقع در چارچوب به فاصله 'Δt رخ داده‌اند، ∆t فاصله زماني اين دو رويداد در S را مي‌‌توان از رابطه فوق حساب كرد. چون مخرج كسر كوچكتر از يك است (سرعت نور بالاترين سرعت است) لذا∆t همواره بزرگتر از 'Δt خواهد بود. لذا اگر ناظر در S آهنگ كاركرد ساعتي ساكن در را نيز اندازه بگيرد، آهنگ كاركرد اين ساعت از نظر ناظر S از آهنگ كاركردي كه براي آن در مشاهده مي‌‌شود، كندتر خواهد بود. اين اثر را اتساع زماني مي‌‌گويند. بنابراين ملاحظه مي‌‌شود كه دو رويدادي كه در يك چارچوب همزمان هستند، در چارچوب ديگر همزمان نيستند

آيا اتساع زمان در زندگي روزمره قابل مشاهده است؟ :

اتساع زمان را در زندگي روزمره نمي‌‌توان احساس كرد، چون سرعتهايي كه ما با آنها سر و كار داريم، به مراتب كمتر از سرعت انتشار نور هستند و لذا به راحتي مشاهده مي‌‌شود كه در چنين سرعتهايي مسئله اتساع زمان كاملا منتفي است. چون براي مشاهده اتساع زماني در اين مورد به يك ساعت اتمي ‌با دقتي در حدود 13-^10 نياز داريم. البته لازم به ذكر است كه با قرار دادن ساعتهاي اتمي ‌‌در هواپيماهاي جت اين نتايج اثبات شده است و فقط در حد تئوري و نظريه نيست و از نظر تجربي نيز به تائيد رسيده است.
دانشمندان با تحقيق در مورد تاثير اتساع زمان بر طول عمر افراد متوجه شده اند

كه افراد ورزشكار (حتي آنهايي كه فقط پياده روي مي‌‌كنند) حدود كسر بسيار كوچكي از ثانيه بيشتر از ساير افراد عمر مي‌‌كنند و كوچكي اين كسر به دليل سرعت كمي (نسبت به سرعت نور) است كه آنها نسبت به ديگران دارند.

 ايجاد انحنا در بافت فضا - زمان در اثر اجسام مدور:

 دانشمندان ناسا اعلام كردند براي اولين بار توانسته اند به شواهد مستقيمي مبني بر تأثير گذاري اجسام مدور مانند زمين بر بافت فضا- زمان پيرامون خود دست پيدا كنند. اين دانشمندان با اندازه گيري انجام شده توانسته اند انحناي ناشي از كشيده شدن بافت فضا توسط چرخش زمين را اندازه گيري كنند و نتيجه آن نظريه نسبيت عام انشتين را تأييد مي كند. به گزارش خبرگزاري رويتر , يكبار ديگر نظريه انيشتين اثبات شد. دانشمندان در واشنگتن گفتند ماهواره هايي كه به ميزان كمي از مدار خود خارج شده اند نشان مي دهند كه زمين با چرخش خود بر بافت فضا- زمان تأثير مي گذارد. آنها گفتند اين اولين بار است كه بطور مستقيم اين موضوع اندازه گيري شده است و يك جنبه بسيار مهم نظريه نسبيت عام آلبرت انيشتين را اثبات مي كند. بنا به اين نظريه گردش محوري اجسام در « بافت » تشكيل شده از سه بعد فضا و بعد چهارم زمان , انحنا به وجود مي آورد. مايكل سالامون فيزيك دان ناسا در واشنگتن گفت با گردش زمين به دور خود در واقع بافت فضا- زمان را به سمت خود مي كشد. هر چه به زمين نزديكتر مي شويم اين انحنا بيشتر مي شود. سالامون در مصاحبه تلفني به خبرنگاران گفت « انحناي فضا- زمان تا كنون هرگز بصورت مستقيم مشاهده نشده بود.
« اين اولين بار است كه شواهد مستقيمي در مورد ايجاد انحنا در بافت فضا- زمان در اثر اجسام مدور بدست مي آيد.»
اريكاس پالويس از مركز مشترك تكنولوژي سيستم زمين در ناسا و دانشگاه مريلند با همكاران خود مشاهده كردند هنگامي كه دو ماهواره در دور زمين به چرخش در مي آيند در اثر كشش ايجاد شده در فضا جابجا مي شوند.
پالويس گفت « ما فاصله زمين تا ماهواره را با دقت سانتيمتر اندازه گرفته ايم. اين تحقيقات در نشريه طبيعت گزارش شده است. ماهواره لاگئوس 1 متعلق به ناسا و ماهوار لاگئوس 2 كه مشتركاً متعلق به ناسا و سازمان فضايي ايتاليا است هر دو مجموعه اي ساخته شده از فلز است كه تعداد زيادي منعكس كننده روي آنها وجود دارد. منعكس كننده ها رديابي و اندازه گيري آنها از زمين را ساده مي كند.
مدارهاي اين ماهواره ها به گونه اي تنظيم شده اند كه در جابجايي به مثابه ژيروسكوپ چرخشي عمل خواهند كرد. نظريه انيشتين پيش بيني مي كند كه يك جسم مدور در فضاي نزديك خود انحناء بوجود مي آورد و باعث جابجايي جزئي در محور ژيروسكوپ ها مي شود. پالويس گفت نمي شود ثابت كرد كه نيروي ديگري بر ماهواره ها تأثير نمي گذارد اما اين نامحتمل است. او گفت نيرويي كه طبق نسبيت عام تأثير گذارد بايستي بسيار زيرك باشد. وي ما تمامي نيروهايي كه مي شناخته ايم را حذف كرده ايم. پالويس اين تأثير گذاري را به تأثير چرخاندن يك قاشق در يك ظرف عسل تشبيه كرده است. او گفت به همين صورت چرخش زمين بافت فضا- زمان اطراف خود را مي كشد. اين مدار ماهواره هاي نزديك زمين را نيز تغيير مي دهد.

سفر در زمان:

يكي از جالبترين افكار بشر، ايده جابجايي در بعد زمان است. البته اگر از يك بعد ديگر به قضيه نگاه كنيم همه ما مسافر زمان هستيم. همين الان كه شما اين را ميخوانيد، زمان در حول و حوش و به پيش ميرود و آينده به حال و حال به گذشته تبديل ميشود. نشانه اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ ميشويم و مي ميريم. پس زمان در جريان است.
بر طبق نظريه نسبيت اگر شيئ به سرعت نور نزديك شود گذشت زمان برايش آهسته تر صورت ميگيرد. بنابراين اگر بشود با سرعت بيش از سرعت نور حركت كرد، زمان به عقب برگردد. مانع اصلي اين است كه اگر جسمي به سرعت نور نزديك بشود جرم نسبي ان به بينهايت ميل ميكند؛ لذا نمي شود شتابي بيش از سرعت نور پيدا كرد. اما شايد يك روز اين مشكل هم حل شود. بر خلاف نويسنده ها و خيالپردازها كه فكر مي كنند سفر در زمان بايد با يك ماشين انجام شود، دانشمندان بر اين عقيده هستند كه اينكار به كمك يك پديده طبيعي صورت مي گيرد. در اين خصوص سه پديده مد نظر است: سياهچاله هاي دوار، كرمچاله ها و ريسمانهاي كيهاني.

سياهچاله ماشيني براي سفر به زمان :

اگر يك ستاره چند برابر خورشيد باشد و همه سوختش را بسوزاند، از آنجا كه يك نيروي جاذبه قوي دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده مي شود و يك حفره سياه رنگ مثل يك قيف درست مي كند كه نيروي جاذبه فوق العاده زيادي دارد طوري كه حتي نور هم نمي تواند از آن فرار كند. اما اين حفره ها بر دو نوع هستد. يك نوعشان نمي چرخند لذا انتهاي قيف يك نقطه است. در آنجا هر جسمي كه به حفره مكش شده باشه نابود ميشود. اما يك نوع ديگر سياهچاله نوعي است كه در حال دوران است و براي همين ته قيف يك قاعده داره كه به شكل حلقه است. مثل يك قيف واقعي است كه ته آن باز است. همين نوع سياهچاله است كه مي تواند سكوي پرتاب به آينده يا گذشته باشد. انتهاي قيف به يك قيف ديگر به اسم سفيدچاله مي رسد كه درست عكس آن عمل مي كند. يعني هر جسمي را به شدت به بيرون پرتاب مي كند. از همين جاست كه مي توانيم پا به زمان ها و جهان هاي ديگر بگذاريم.

كرم چاله ماشيني براي سفر به زمان  :

يك سكوي ديگر گذر از زمان است كه مي تواند در عرض چند ساعت ما را چندين سال نوري جابجا كند. فرض كنيد دو نفر دو طرف يك ملافه رو گرفته اند و مي كشند. اگر يك توپ تنيس بر روي ملافه قرار دهيم يك انحنا در سطح ملافه به سمت توپ ايجاد مي شود. اگر يك تيله به روي اين ملافه قرار دهيم به سمت چاله اي كه آن توپ ايجاد كرده است مي رود. اين نظر انشتاين است كه كرات آسماني در فضا و زمان انحنا ايجاد مي كنند؛ درست مثل همان توپ روي ملافه. حالا اگه فرض كنيم فضا به صورت يك لايه دوبعدي روي يك محور تا شده باشد و بين نيمه بالا و پايين آن خالي باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پايين مقابل هم قرار گيرند، آن وقت حفره اي كه هر دو ايجاد مي كنند مي تواند به همديگر رسيده و ايجاد يك تونل كند. مثل اين كه يك ميانبر در زمان و مكان ايجاد شده باشد. به اين تونل ميگويند كرم چاله.
اين اميد است كه يك كهكشاني كه ظاهرا ميليون ها سال نوري دور از ماست، از راه يك همچين تونلي بيش از چند هزار كيلومتر دور از ما نباشد. در اصل مي شود گفت كرمچاله تونل ارتباطي بين يك سياهچاله و يك سفيدچاله است و مي تواند بين جهان هاي موازي ارتباط برقرار كند و در نتيجه به همان ترتيب مي تواند ما را در زمان جابجا كند

ريسمان هاي كيهاني ماشيني براي گذر به زمان:   

آخرين راه سفر در زمان ريسمانهاي كيهاني است. طبق اين نظريه يك سري رشته هايي به ضخامت يك اتم در فضا وجود دارند كه كل جهان را پوشش مي دهند و تحت فشار خيلي زيادي هستند. اين ها هم يك نيروي جاذبه خيلي قوي دارند كه هر جسمي را سرعت مي دهند و چون مرزهاي فضا- زمان را مغشوش مي كند لذا مي شود از آنها براي گذر از زمان استفاده كرد.

نقدي براي بررسي سفر به زمان :

نظر ها

افزودن جدید جستجو

ناشناس   |2010-06-26 10:26:55

الهه  - سلام   |2010-09-13 21:45:03 از مقاله هایی که ارائه کردید خیلی ممنونم هم علمی و مستند بود هم خیلی به دردم خورد

نوشتن نظر
نام:
ایمیل:	اعلام نکردناعلام کردن
آدرس سایت:
عنوان: