آیا تا به حال اشتباهی مرتکب شده‌اید که آرزو کنید ای کاش می‌توانستید به عقب برگردید و آن را پاک کنید؟ تصحیح اشتباهات گذشته یکی از دلایلی است که مفهوم “سفر در زمان” را بسیار جذاب می‌کند. همانطور که اغلب در داستان‌های علمی-تخیلی به تصویر کشیده می‌شود، با ماشین زمان، دیگر هیچ چیز دائمی نیست – همیشه می‌توانید به عقب برگردید و آن را تغییر دهید. اما آیا واقعاً “سفر در زمان” امکان‌پذیر است یا فقط یک داستان علمی-تخیلی است؟
به گزارش بیگ بنگ، درک کنونی ما از زمان و علیت، ناشی از نسبیت عام است. نظریه‌ی نسبیت اینشتین، فضا و زمان را در یک موجودیت واحد – «فضا-زمان» – ادغام می‌کند و توضیح بسیار پیچیده‌ای از نحوۀ عملکرد هر دو ارائه می‌دهد، به طوری که با هیچ نظریه‌ی دیگری قابل مقایسه نیست. این نظریه به مدت بیش از ۱۰۰ سال وجود داشته و به طور تجربی با دقت بسیار بالایی تأیید شده است، بنابراین فیزیکدانان نسبتاً مطمئن هستند که می‌تواند توصیف دقیقی از ساختار کیهان ارائه دهد.
فیزیکدانان چندین دهه است که سعی کرده‌اند از نسبیت عام استفاده کنند تا بفهمند آیا سفر در زمان امکان‌پذیر است یا خیر. به نظر می‌رسد بتوان معادلاتی را نوشت که سفر در زمان را توصیف می‌کنند و کاملاً با نسبیت سازگار هستند. اما فیزیک، مثل ریاضیات نیست و اگر معادلات با چیزی در واقعیت مطابقت نداشته باشند، بی‌معنی هستند.
استدلال علیه سفر در زمان
دو مسئله‌ی اصلی در خصوص سفر در زمان وجود دارد. اولین مسئله عملی است: به نظر می‌رسد ساخت ماشین زمان به ماده‌ای عجیب نیاز دارد، ماده‌ای با انرژی منفی. تمام موادی که در زندگی روزمره خود می‌بینیم دارای انرژی مثبت هستند – ماده با انرژی منفی چیزی نیست که بتوان آن را در اطراف پیدا کرد. بر اساس مکانیک کوانتومی، می‌دانیم که چنین ماده‌ای به طور نظری می‌تواند ایجاد شود، اما در مقادیر بسیار کم و برای مدت زمان بسیار کوتاه.
با این حال، هیچ مدرکی مبنی بر غیرممکن بودن ایجاد این ماده عجیب وجود ندارد. علاوه بر این، ممکن است معادلات دیگری کشف شوند که امکان سفر در زمان را بدون نیاز به ماده عجیب فراهم می‌کنند. بنابراین، این موضوع ممکن است فقط یک محدودیت در فناوری فعلی یا درک مکانیک کوانتومی باشد.
موضوع اصلی دیگر چندان عملی نیست، اما مهمتر است: شواهد نشان می‌دهد که سفر در زمان با منطق در تضاد است، به شکل پارادوکس‌های سفر در زمان. انواع مختلفی از این پارادوکس‌ها وجود دارد، اما مشکل‌سازترین آنها پارادوکس‌های سازگاری هستند. پارادوکس‌های سازگاری که در داستان‌های علمی-تخیلی رایج هستند زمانی اتفاق می‌افتند که رویداد خاصی رخ دهد که منجر به تغییر گذشته شود، اما خودِ تغییر در وهله اول از وقوع این رویداد جلوگیری می‌کند.
به عنوان مثال، سناریویی را در نظر بگیرید که من وارد ماشین زمان خود می‌شوم، از آن برای بازگشت به پنج دقیقه‌ی پیش استفاده می‌کنم و به محض اینکه به گذشته رسیدم، ماشین را نابود می‌کنم. حالا که ماشین زمان را از بین بردم، پنج دقیقه بعد امکان استفاده از آن برایم غیرممکن می‌شود.
اما اگر نتوانم از ماشین زمان استفاده کنم، نمی‌توانم به گذشته برگردم و آن را نابود کنم. بنابراین از بین نمی‌رود، پس می‌توانم به گذشته برگردم و آن را نابود کنم. به عبارت دیگر، ماشین زمان فقط در صورتی نابود می‌شود که از بین نرود. از آنجایی که نمی‌توان آن را همزمان از بین برد و از بین نبرد، این سناریو متناقض و ناسازگار است.
حذف پارادوکس‌ها
یک تصور غلط رایج در داستان‌های علمی-تخیلی این است که می‌توان پارادوکس‌ها را «ایجاد کرد». معمولاً به مسافران زمان هشدار داده می‌شود که تغییرات قابل‌توجهی در گذشته ایجاد نکنند و دقیقاً به همین دلیل از ملاقات با گذشته‌ی خود اجتناب کنند. چنین نمونه‌هایی را می‌توان در بسیاری از فیلم‌های سفر در زمان، مانند سه‌گانه‌ی «بازگشت به آینده» مشاهده کرد.
اما در فیزیک، پارادوکس رویدادی نیست که واقعاً اتفاق بیفتد – این یک مفهوم کاملاً نظری است که به ناهماهنگی اشاره دارد. به عبارت دیگر، پارادوکس سازگاری صرفاً به این معنا نیست که “سفر در زمان” یک تلاش خطرناک است، بلکه به این معناست که به سادگی امکان‌پذیر نیست.
این یکی از انگیزه‌های “استیون هاوکینگ” این بود تا «حدس حفاظت زمانی» خود را فرموله کند. حدس وی این بود که سفر در زمان باید غیرممکن باشد؛ با این حال، این حدس تاکنون ثابت نشده است. همچنین اگر به جای حذف سفر در زمان به دلیل پارادوکس‌ها، بتوانیم خود پارادوکس‌ها را حذف کنیم، جهان مکان بسیار جالب‌تری می‌شد.
یکی از تلاش‌ها برای حل پارادوکس‌های سفر در زمان، «حدس خودسازگاری» “ایگور دیمیتریویچ نوویکوف” فیزیکدان نظری است. طبق این اصل می‌توانید به گذشته سفر کنید، اما نمی‌توانید آن را تغییر دهید. به گفته‌ی نوویکوف، اگر پنج دقیقه به گذشته سفر کرده و سعی می‌کردم ماشین زمان خود را نابود کنم، متوجه می‌شدم که انجام این کار غیرممکن است. قوانین فیزیک به نوعی جلوی این کار را می‌گیرد.
معرفی چندین تاریخچه (خطوط زمانی موازی)
اما اگر نتوانید گذشته را تغییر دهید، بازگشت به گذشته چه فایده‌ای دارد؟ پژوهش جدید محققی به نام “باراک شوشانی” نشان می‌دهد برخی پارادوکس‌های سفر در زمان را “حدس خودسازگاری نوویکوف” نمی‌تواند حل کند. این امر نشان می‌دهد اگر حتی یک پارادوکس را نتوان حذف کرد، سفر در زمان منطقاً غیرممکن خواهد بود.
بنابراین، آیا این آخرین میخ در تابوت سفر در زمان است؟ نه کاملاً. محققان نشان دادند که تاریخ‌های متعدد (یا به عبارتی آشناتر، خطوط زمانی موازی) می‌توانند پارادوکس‌هایی را حل کنند که حدس نوویکوف نمی‌تواند حل کند. این ایده بسیار ساده است. وقتی از ماشین زمان خارج می‌شوم، وارد خط زمانی دیگری می‌شوم. در آن خط زمانی، من می‌توانم هر کاری که بخواهم انجام دهم، از جمله نابود کردن ماشین زمان، بدون تغییر چیزی در خط زمانی اصلی که از آن آمده‌ام. از آنجایی که نمی‌توانم ماشین زمان را در خط زمانی اصلی نابود کنم، همان ماشینی که در واقع برای سفر به گذشته از آن استفاده کردم، پس هیچ پارادوکسی وجود ندارد.
پس از کار بر روی پارادوکس‌های سفر در زمان در سه سال گذشته، بسیار متقاعد شده‌ام که سفر در زمان امکان‌پذیر است، اما تنها در صورتی که جهان ما بتواند به چندین تاریخچه (خط زمانی) اجازۀ همزیستی بدهد. بنابراین، آیا می‌تواند؟ بر طبق مکانیک کوانتومی مطمئناً می‌تواند، حداقل اگر تفسیر «جهان‌های چندگانه» “هیو اِورت” را تأیید کنیم، که در آن یک تاریخ می‌تواند به چندین تاریخ «تقسیم» شود، که هر یک دارای نتیجه‌ای احتمالی خاص خود است. برای مثال، زنده بودن یا مرده بودن گربه شرودینگر، یا اینکه آیا به گذشته رسیده‌ام یا نه.
اما اینها فقط حدس و گمان هستند. “باراک شوشانی” و شاگردانش در حال حاضر روی یافتن یک نظریه ملموس از سفر در زمان با تاریخچه‌های متعدد کار می‌کنند که کاملاً با نسبیت عام سازگار باشد. البته، حتی اگر آنها موفق به یافتن چنین نظریه‌ای شوند، این برای اثبات امکان سفر در زمان کافی نیست، اما حداقل به این معنی است که سفر در زمان با “پارادوکس‌های سازگاری” رد نمی‌شود.
سفر در زمان و خطوط زمانی موازی تقریباً همیشه در داستان‌های علمی-تخیلی دست به دست هم می‌دهند، اما اکنون دانشمندان مدرکی دارند که نشان می‌دهد در علم واقعی نیز شواهد مهمی وجود دارد. نسبیت عام و مکانیک کوانتومی به ما می‌گویند که سفر در زمان ممکن است امکان‌پذیر باشد، اما اگر اینطور باشد، تاریخچه‌های متعدد نیز باید امکان‌پذیر باشند.
منبع: سایت علمی بیگ بنگ