المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 سفر در زمان ۲ (زنگ تفريح شماره ي 237)
سفر در زمان ۲ (زنگ تفريح شماره ي 237)زنگ تفريح فيزيك
سفر در زمان، کرمچاله ها، سياه چاله ها، پل آينشتاين - روزن
 
 
 
 
سياه چاله ها و حلقه‌هاي كِر

سياه چاله‌اي را آنقدر دور بزنيد،‌ تا تأخير زماني گرانشي شما را به آينده ببرد. ولي اگر بجاي دور زدن يكباره درون اين غول كيهاني بيفتيد چه اتفاقي مي‌افتد؟ بيشتر دانشمندان معتقدند كه سياه چاله احتمالاً شما را تكه تكه مي‌كند، ولي يك نوع سياه ‌چاله ممكن است اين كار را نكند:‌ سياه چاله يا حلقه‌ي كِر.

در سال 1963،‌رياضيدان نيوزلندي،‌ روي كِر (Roy Kerr) اولين نظريه‌ي واقع‌گرايانه‌ را براي سياه‌چاله‌هاي چرخان،‌ فرمول‌بندي كرد. مفهوم ستاره‌هاي نوتروني، كه ستاره‌هاي پُرجرمي هستند كه به اندازه‌ي تهران رُمبش كرده‌اند، ولي جرم خورشيد خودمان را دارند. كِر مدعي شد كه اگر ستاره‌هاي در حال مرگ در در حلقه‌اي از ستاره‌ي نوتروني رُمبش كنند،‌ نيروي گريز از مركز مانع از رسيدن به تكينگي مي‌شود. تا زماني كه سياه‌چاله تكينگي نداشته باشد، بدون ترس مي‌توان وارد نيروي گرانش بي‌نهايت قوي در مركز آن شد.

دانشمندان خاطرنشان مي‌كنند كه اگر سياه چاله‌ي كِر وجود داشته باشد، مي‌توانيم از آن رد شده و از حفره سفيد خارج شويم. مي‌توانيد اين مساله را مثل فرسودگي سياه چاله تصور كنيد. بجاي همه چيز در اثر نيروي گرانش وارد سياه‌چاله شود، سفيدچاله همه جرم بلعيده را بيرون خواهد داد. حتي ممكن است اين سفيدچاله به دنياي ديگري راه داشته باشد.

سياه‌چاله‌هاي كِر كاملاً نظري هستند، ولي اگر وجود داشته باشند،‌ مسافر ماجراجوي زمان مي‌تواند به گذشته يا آينده سفر كند. و يك تمدن فوق‌پيشرفته مي تواند معناي سفر در زمان را توسعه دهند؛ ولي هيچ راهي نداريم كه بگوييم، سياه‌چاله وحشي كِر ممكن از از شما عبور كند.

 

كرمچاله‌ها

ولي سياه‌چاله‌هاي كِر تنها امكان‌هاي سفرهاي كيهاني‌ به گذشته يا آينده نيستند. در سريال معروف استار ترك (Star Trek)،‌ معادل پُل آينشتاين- روزن در نظر گرفته شده بود. البته آن را بنام كرمچاله مي‌شناسيد.

نظريه‌ي نسبيت عام آينشتاين وجود كرم‌چاله‌ها را به‌عنوان يك جسم پُرجرم در منحني‌هاي فضا- زمان مجاز مي‌داند. براي درك اين انحناء،‌ تصور كنيد دو نفر روكش تختي را از دو طرف گرفته‌اند،‌ و آن را مي‌كشند. اگر يكي از آن‌ها يك توپ روي اين روكش بيندازد، وزن توپ، وسط روكش را دچار فرورفتگي مي‌كند. اطراف توپ منحني ايجاد شده است. خمش يا انحناي فضا- زمان هم همين‌طور عمل مي‌كند. حالا اگر يك تيله را در اين لبه يا شعاع فرورفتگي قرار دهيم به‌سمت توپ بيسبال به‌دليل انحناي ايجاد شده حركت ‌مي‌كند.

 

 

در اين ساده‌سازي،‌ فضا به‌صورت صفحه‌ي دو بُعدي است به‌جاي چهار بُعدي تصور كنيد اين برگه را تا كنيم، ‌فضايي بين رو و پشت ايجاد مي‌شود. با قرار دادن توپ بيسبال در بالاي برگه انحنايي شكل مي‌گيرد. اگر جرم معادل توپ بيسبال در انتهاي ديگري قرار دهيم جرم دوم به تدريج به توپ بيسبال مي‌رسد. اين  درست شبيه شكل گيري يك كرمچاله است.

در فضا،‌ اجرامي كه به بخش‌هاي مختلف عالم فشار وارد مي‌كند، به تدريج طوري تركيب مي‌شوند كه چيزي شبيه تونل مي‌شود. اين تونل در نظريه، دو نقطه‌ي نقطه‌ي جداي زماني را بهم متصل كرده و گذرگاهي بين‌شان ايجاد مي‌شود. البته،‌ ممكن است برخي ويژگي‌هاي تاكنون كشف نشده‌ي فيزيكي يا كوانتمي مانع از تشكيل كرم ‌چاله ‌شوند. و حتي اگر اين موجودات فيزيكي وجود داشته باشند، ممكن است به‌شدت ناپايدار باشند.

بنا به نظر استيون هاوكينگ، ‌كرم‌چاله‌ها ممكن است در حباب‌هاي كوانتمي تشكيل‌ شوند، كه كوچك‌ترين اعضاي عالم هستند. اينجا، تونل‌هاي كوچك دائماً، به‌وجود مي‌آيند و از بين ‌‌مي‌روند،‌ و مكان‌ها و زمان‌هاي مختلف را بهم متصل كنند.

 

 

 

كرم‌چاله‌هايي به‌اين شكل، آنقدر كوچك هستند كه به ابعاد انساني نمي‌رسند؛ ولي شايد روزي متوجه شويم كه چطور بايد آنها را تشخيص دهيم،‌ بزرگ و پايدار كنيم؟ هاوكينگ مي‌گويد،‌ يقيناً يك‌سري بازخورد خواهد داشت. اگر مي‌توانستيم به‌صورت مصنوعي طول‌عمر آن‌ها را زياد كنيم،‌ يك تونل در فضا- زمان ايجاد مي‌شود، يك تابش اتفاق مي‌افتد كه با از بين رفتن تونل زماني بازخورد صوتي خواهد داشت.  

 

 

 

 

 

ريسمان‌هاي كيهاني

 

 ما دم از سياه‌چاله و سفيدچاله زديم ولي هيچ راه ديگري براي سفر از طريق پديده‌هاي نظري كيهاني نداريم. به همين دليل سراغ فيزيكدان ريچارد گات مي‌رويم كه با ايده‌ي ريسمان كيهاني‌ در سال 1991 معروف شد. همانطور از نام اين پديده پيداست، اجرام ريسماني شكلي هستند كه برخي دانشمندان بر اين باورند در زمان عالم اوليه شكل گرفتند.

اين ريسمان‌ها مي‌توانند در طول عالم نوسان ‌كنند،‌ ممكن است ضخامتي كمتر از يك اتم و زير فشار زياد فيزيك باشند. طبيعتاً اين بدان معناست كه كشش گرانشي روي همه چيز نزديك هر جرم تأثير مي‌گذارد و اجرام را قارد مي‌سازد كه به ريسمان‌ كيهاني‌ بپيودند كه با سرعت‌هاي بالا بخصوص نزديك نور و تأخير زماني كه به سفر در زمان كاملاً ارتباط دارد،‌ حركت مي‌كنند. با كشيدن دو ريسمان كيهاني و نزديك شدن بهم، يا كشيدن يكي به يك سياه‌چاله، شايد افتادن در فضا- زمان،‌ به اندازه‌اي خواهد بود كه چيزي‌ بنام منحني بسته زمان ‌گونه درست كند.

با گرانشي كه دو ريسمان (يا يك سياه‌چاله و يك ريسمان) درست مي‌كنند، فضاپيما به‌صورت نظري مي‌تواند را به گذشته برود. براي اينكار بايد حلقه‌اي از اين ريسمان‌هاي كيهاني‌ تشكيل شود.

ريسمان‌هاي كوانتمي بسيار وسوسه انگيز هستند. گات خودش مي‌گويد كه براي سفر به گذشته، حتي براي يك سال، بايد حلقه‌اي با نيمي از انرژي-جرم كُل يك كهكشان تشكيل شود. به عبارت ديگر، بايد اتم را در كهكشان دونيم كنيد، تا ماشين‌ زمان‌تان را شارژ كنيد. و با هر ماشين زماني هم نمي‌توانيد بيش از نقطه‌اي كه در ماشين زمان توليد مي‌شود سفر كنيد.

 

بله پس پارادوكس‌هايي بوجود مي‌آيد.....

 

 

1391/1/19لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1327
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1327