دنیای علم و تکنولوژی

دنیای علم و تکنولوژی

اخبار و مقالات مربوط به دنیای علم و تکنولوژی ترجمه شده از منابع معتبر
دنیای علم و تکنولوژی

دنیای علم و تکنولوژی

اخبار و مقالات مربوط به دنیای علم و تکنولوژی ترجمه شده از منابع معتبر

زمان چیست؟

زمان را بسیاری از مردم چیزی عادی و نامتغیر در نظر می گیرند. اما زمان واقعا امری پیوسته و نامتغیر است؟ در این مقاله نگاهی به فیزیک زمان انداخته می شود.

زمان به معنای پیشرفت رویدادها از پذشته به آینده است. با وجودی که تعریف دقیق ماهیت زمان ناممکن است، بسیاری از تجارب ما در قید زمان است: هر علتی بطور طبیعی آثاری بجای می گذارد، گذشته را بیاد می آوریم اما خاطره ای از آینده نداریم و تطور زمان به نظر پیوسته و برگشت ناپذیر بنظر می رسد.

آیا زمان نسبی است؟

نظریه نسبیت خاص اینشتاین آشکار ساخت که تجربه جریان زمان به مشاهده گر و موقعیت آن بستگی دارد. سابقا نظریات آیزاک نیوتن بر این فرض مبتنی بود که یک "ساعت مرجع" زمان را در سراسر عالم بطور یکنواختی همزمان می کند. این ساعت واقعا وجود ندارد اما برای درست در آمدن معادلات نیوتن ضروری است. ایده اصلی این بود که تمامی مشاهده ران در مورد لحظه دقیق زمان با هم توافق دارند. لیکن اینشتاین کشف کرد که گذر زمان نسبی است. در نظریه نسبیت خاص ساعت های متحرک کندتر حرکت می کنند. هرچه سریعتر در زمان حرکت کنید زمان برای شما کندتر می گذرد. هرچه به سرعت نور نزدیکتر شوید این اثر بزرگتر می شود.

اینشتاین در نظریه نسبیت خاص خود نشان داد که دو مشاهده گر می توانند تلقی متفاوتی از زمان داشته باشند. این واقعیت توسط نمودار بالا قابل نمایش است. در سمت چپ یک واگن قطار با یک مسافر (آلیس) نشان داده شده است. آلیس در میانه آن یک چراغ روشن می کند و می بیند که پرتوهای نور همزمان به دو انتهای واگن می رسند (T2). در سمت راست این سناریو را از منظر باب نشان داده ایم که روی سکوی کنار قطار ایستاده در حالی که قطار با سرعت v از روبروی او می گذرد. او ارسال پرتوهای نور را مانند آلیس در یک زمان می بیند. لیکن به علت حرکت قطار بسوی راست، عقب واگن با پرتو نوری که به سمت چپ می رود در زمان T1<T2 زودتر تلاقی می کند. در عین حال پرتو نور کمی دیرتر با جلوی واگن برخورد می کند که در زمان T3>T1 روی خواهد داد. بنابراین از منظر باب، رویدادهایی که به نظر آلیس همزمان هستند یکی پس از دیگری روی داده است.


در چندین دهه پس از اینکه اینشتاین این مفهوم را پیشنهاد کرد، فیزیکدانان اندازه گیری های متعددی برای روشن ساختن این اثر انجام دادند. یک ساعت اتمی داخل یک هواپیمای جت آهسته تر از ساعت اتمی واقع بر سطح زمین کار خواهد کرد. یک ذره زیراتمی بنام میون دارای عمر کافی نیست تا از درون اتمسفر عبور کرده به زمین برسد. این ذره زمانی تولید می شود که اشعه کیهانی به مولکولهای هوا برخورد کند. اما از آنجایی که میونها با سرعتی نزدیک به نور حرکت می کنند، بنظر می رسد طول عمری بیشتر از مقدار مورد انتظار ما دارند که به آنها اجازه می دهد سفر خود را تکمیل کنند.

وقتی اینشتاین نظریه نسبیت عام خود را تدوین کرد، این مفهوم را تحت عنوان رقیق شدن زمان (time dilation) به وضعیت های شامل گرانش بسط داد. حضور گرانش قوی نیز گذر زمان را کندتر می کند بنابراین ساعتی که در یک چاه گرانشی قوی واقع شده (برای مثال در سطح زمین یا نزدیک یک سیاهچاله) کندتر از ساعتی در میانه فضا تیک تاک خواهد کرد.

سفر به آینده نامکن نیست، بلکه الزامی است. در حقیقت با گذشت هر ثانیه ما بسوی آینده خود پیش می رویم. آینده غیرقابل اجتناب نیست و نمی توان از آن گریخت. اما واقعیت نظریه نسبیت روشن ساخته است که پرش بسوی جلو در زمان کاملا قابل شدنی است.

اگر یکی از دو انسان دوقلو در سفینه فضایی نشسته و با سرعتی نزدیک به نور به مدت چند سال مسافرت کند، هنگام بازگشت به زمین سنی کمتر از دوقلوی خود که این مدت بر سطح زمین بوده خواهد داشت. گرچه تنها چند سال ممکن است در سفینه فضایی سپری شده باشد، چند دهه و شاید چند قرن بر زمین گذشته باشد که بستگی به سرعت سفینه فضایی دارد. در یک نمونه واقعی فضانورد ناسا اسکات کلی چند هزارم ثانیه کمتر از دوقلوی خود مارک را تجربه کرد زیرا زمان بیشتری در فضا با سرعت 28100 کیلومتر بر ساعت سپری کرده بود.

اما سفر به گذشته ممنوع بنظر می رسد. تقریبا تمام آزمایشات انجام شده این واقعیت را نشان داده اند. یک باطلنمای مشهور در این زمینه، باطلنمای پدربزرگ است. اگر شما به گذشته سفر کرده و پدربزرگ خود را بکشید، دیگر نمی توانید به زمان حال بازگردید، زیرا دیگر وجود نخواهید داشت.

برای مطالعه بیشتر در مورد مفهوم زمان آدرس زیر را ببینید:

https://www.livescience.com/what-is-time


تدریس خصوصی دروس دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس مجرب با بیش از بیست و سه سال سابقه تدریس

09360771981


نظرات 0 + ارسال نظر
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد