آیا سفر در زمان ممکن است؟ از رویا تا واقعیت علمی

سفر در زمان، عنصری جذاب و پرطرفدار در داستان‌ها و فیلم‌های علمی‌تخیلی است. از سریال‌های محبوبی مانند دکتر هو (Dr. Who) با Time Lordsهایش که در زمان جابجا می‌شوند، تا داستان‌هایی که سفر در زمان را به نزدیکی بیش از حد به سیاهچاله‌ها نسبت می‌دهند. در فیلم پیشتازان فضا: سفر به خانه (Star Trek: The Voyage Home)، گردش به دور خورشید باعث بازگشت کرک و اسپاک به قرن بیستم می‌شود. و البته سری فیلم‌های پرطرفدار بازگشت به آینده (Back to the Future) که در آن شخصیت‌ها به گذشته و آینده سفر می‌کنند.

سفر در زمان، با هر توصیفی که در داستان‌ها می‌یابیم، همواره کنجکاوی و تخیل انسان را برانگیخته است. اما آیا چنین چیزی واقعاً امکان‌پذیر است؟ آیا می‌توان در زمان سفر کرد و از آینده یا گذشته دیدن کرد؟ در ادامه به بررسی این موضوع خواهیم پرداخت.

ماهیت زمان

همواره به یاد داشته باشیم که ما به طور مداوم در حال سفر به آینده هستیم. این ذات فضا-زمان است. به همین دلیل است که ما گذشته را به خاطر می‌آوریم (به جای به خاطر آوردن آینده). آینده تا حد زیادی غیرقابل پیش‌بینی است، زیرا هنوز رخ نداده است، اما همه به طور پیوسته به سوی آن در حرکت‌اند. در واقع، ما هر لحظه در حال سفر به آینده هستیم و این سفری اجتناب‌ناپذیر است.

حال سوال اینجاست: برای سرعت بخشیدن به این فرآیند، برای نگاهی عمیق‌تر به آینده و تجربه رویدادها سریع‌تر از اطرافیانمان، چه می‌توان کرد؟ این سوالی است که پاسخ قطعی ندارد. در حال حاضر، هیچ‌کس ماشین زمانی کارآمدی برای سفر در زمان اختراع نکرده است. اما این بدان معنا نیست که در آینده چنین چیزی غیرممکن خواهد بود.

سفر به آینده

در حالی که هنوز (تا به امروز) سفر به آینده سریع‌تر از سرعتی که در حال حاضر با آن حرکت می‌کنیم، امکان‌پذیر نیست، شتاب بخشیدن به گذر زمان امکان دارد. البته این اتفاق فقط در مقادیر بسیار کم زمان رخ می‌دهد. و این اتفاق تا کنون فقط برای تعداد انگشت‌شماری از افرادی که از سطح زمین خارج شده‌اند، افتاده است. برای آن‌ها، زمان با نرخ بسیار کمی متفاوت حرکت می‌کند. آیا این اتفاق می‌تواند در بازه‌های زمانی طولانی‌تر رخ دهد؟

شاید، از نظر تئوری، امکان‌پذیر باشد. بر اساس نظریه نسبیت خاص اینشتین، گذر زمان نسبت به سرعت یک جسم، نسبی است. هرچه جسمی سریع‌تر در فضا حرکت کند، زمان برای آن نسبت به ناظری که با سرعت کمتری حرکت می‌کند، کندتر می‌گذرد. این بدان معناست که با افزایش سرعت، می‌توان به نوعی به آینده سفر کرد، هرچند که این سفر بسیار ناچیز خواهد بود.

مثال کلاسیک سفر به آینده، پارادوکس دوقلوها است. این پارادوکس به این صورت عمل می‌کند: یک جفت دوقلو، هر کدام ۲۰ ساله، را در نظر بگیرید. آن‌ها روی زمین زندگی می‌کنند. یکی از آن‌ها با یک سفینه فضایی به یک سفر پنج ساله با سرعتی نزدیک به سرعت نور می‌رود. دوقلوی مسافر در طول سفر پنج سال پیر می‌شود و در سن ۲۵ سالگی به زمین باز می‌گردد. اما دوقلویی که در زمین مانده است ۹۵ سال سن دارد! دوقلوی درون سفینه فقط پنج سال گذر زمان را تجربه کرده است، اما به زمینی باز می‌گردد که بسیار جلوتر در آینده قرار دارد. این آزمایش فکری نشان می‌دهد که سفر به آینده از لحاظ تئوری، با استفاده از سرعت بالا امکان‌پذیر است.

استفاده از گرانش به عنوان ابزاری برای سفر در زمان

همانطور که سفر با سرعت‌های نزدیک به سرعت نور می‌تواند گذر زمان را کند کند، میدان‌های گرانشی شدید نیز می‌توانند همین اثر را داشته باشند. در واقع، گرانش نه تنها بر حرکت فضا، بلکه بر جریان زمان نیز تاثیر می‌گذارد.

زمان برای ناظری که در داخل چاه گرانشی یک جسم بسیار عظیم قرار دارد، کندتر می‌گذرد. هرچه گرانش قوی‌تر باشد، تأثیر بیشتری بر جریان زمان خواهد داشت. این بدان معناست که هرچه به یک جرم سنگین‌تر مانند یک سیاهچاله نزدیک‌تر شویم، زمان برای ما کندتر می‌گذرد و به نوعی می‌توانیم سریع‌تر به آینده سفر کنیم.

فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) ترکیبی از این اثرات را تجربه می‌کنند، اگرچه در مقیاس بسیار کوچکتر. از آنجایی که آن‌ها با سرعت نسبتاً بالایی در حال حرکت و گردش به دور زمین (یک جسم عظیم با گرانش قابل توجه) هستند، زمان برای آن‌ها در مقایسه با افراد روی زمین کندتر می‌گذرد. این تفاوت در طول مدت زمانی که در فضا سپری می‌کنند، بسیار کمتر از یک ثانیه است. با این حال، این تفاوت قابل اندازه‌گیری است. این موضوع نشان می‌دهد که گرانش، هرچند به میزان اندک، می‌تواند بر گذر زمان تاثیر بگذارد و پتانسیل استفاده از آن را برای سفر در زمان مطرح می‌کند.

آیا هرگز خواهیم توانست به آینده سفر کنیم؟

تا زمانی که راهی برای نزدیک شدن به سرعت نور پیدا نکنیم (و رانش تاب‌بردار هم حساب نیست، نه اینکه بدانیم در حال حاضر چگونه این کار را انجام دهیم)، یا بدون سقوط کردن، به نزدیکی سیاهچاله‌ها سفر کنیم (یا به سیاهچاله‌ها سفر کنیم)، نمی‌توانیم به هیچ وجه قابل توجهی به آینده سفر کنیم. به عبارت دیگر، پیشرفت‌های علمی و فناوری چشمگیری لازم است تا رویای سفر به آینده به واقعیت بپیوندد.

سفر به گذشته

با توجه به فناوری کنونی ما، سفر به گذشته نیز غیرممکن است. اگر این کار امکان‌پذیر بود، اثرات عجیبی ممکن بود رخ دهد. از جمله پارادوکس معروف "به گذشته برگردید و پدربزرگ خود را بکشید". اگر این کار را انجام دهید، نمی‌توانید آن را انجام دهید، زیرا شما قبلاً او را کشته‌اید، بنابراین شما وجود ندارید و نمی‌توانید به گذشته برگردید تا این عمل شرورانه را انجام دهید. گیج کننده است، اینطور نیست؟ این پارادوکس‌ها نشان می‌دهند که سفر به گذشته با مشکلات منطقی و علیتی جدی مواجه است.

نکات کلیدی

• سفر در زمان، یک موضوع پرتکرار در داستان‌های علمی تخیلی است که ممکن است از نظر فنی امکان‌پذیر باشد. اما هنوز هیچ‌کس به آن دست نیافته است.
• ما در تمام طول زندگی خود، با سرعت یک ثانیه در ثانیه، در حال سفر به آینده هستیم. برای انجام این کار با سرعت بیشتر، به فناوری‌هایی نیاز داریم که در حال حاضر در اختیار نداریم.
• سفر به گذشته نیز در حال حاضر غیرممکن است.