ماهیت علمی و شکل زمان

وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌بنگ

ماهیت زمان و شکل آن: زمان چیست؟ آیا همچنان که یک سرود کهن می‌گوید، جویباری جاودانه غلتان است که همه رویاهای ما را با خود می‌برد؟ یا همچون راه آهن است؟ شاید پیچ‌ها و شاخه‌هایی داشته باشد و از این رو بتوان جلو رفت و در عین حال به ایستگاه قبلی روی خط بازگشت.

زمان فضا بعد چهارم و شکل کیهان:

ما خود را موجودی سه‌بعدی می‌دانیم موجودی که دارای ارتفاع، عرض و عمق است.
ممکن است به وسیله‌ی فن‌آوری فضایی توانایی آن را داشته باشیم که میلیون‌ها کیلومتر در فضای سه‌بعدی سفر کنیم ولی باید دانست که ما در سفری همیشگی در طول بعد چهارم یعنی زمان هستیم.

شکل فضا:

دانشمندان اصطلاح فضا – زمان را برای توضیح دادن بعد چهارم فضا به کار می‌برند. کار دانشمند بزرگ آلبرت اینشتین برای درک مفهوم فضا – زمان بسیار مهم است.

طبق نظریه اینشتین هر چیزی که دارای جرم باشد از ذرات غبار گرفته تا ستاره‌ای عظیم، فضا و زمان پیرامونش را خم می‌کند. این پدیده نسبت نیروی جاذبه می‌شود. این موضوع عده‌ی زیادی را درباره‌ی شکل کلی کیهان به شگفتی واداشته است. آیا کیهان منحنی شکل است؟ اگر ما در طول یکی از ابعاد آن شروع به حرکت کنیم در انتها به نقطه‌ای که از آنجا حرکت خود را آغاز کرده ایم می‌رسیم؟ آیا شکل آن در طول زمان تغییر کرده است؟

جهان هستی در حال انبساط:

اغلب دانشمندان موافق این هستند که جهان در حال منبسط شدن می‌باشد. این انبساط با Big bang بیگ‌بنگ آغاز شد.
اکنون در جهان هستی هر چیزی دائماً از هر چیز دیگر دور می‌شود و خود فضا هم در حال گسترش است. اکنون بعضی دانشمندان تصور می‌کنند که تنها به خاطر این انبساط است که زمان فقط رو به جلو حرکت می‌کند. هیچ کس نمی‌داند انبساط جهان تا ابد ادامه پیدا خواهد کرد یا نه؟ بعضی از مردم فکر می‌کنند اگر جهان هستی دوباره شروع به انقباض کند ممکن است جهت زمان هم عوض شود و به سمت عقب برود [١].

توضیح نسبیت بر ماهیت فیزیکی و علمی زمان:

اینشتین می‌گوید گاهی اوقات ممکن است زمان را آن طور که پیش می‌رود حس نکنیم. مثلاً وقتی با سرعت نور حرکت می‌کنیم و داخل فضایی سه‌بعدی قرار داریم، زمان برایمان کش می‌آید. و مثلاً اگر دو ساعت دیواری را در نظر بگیریم و یکی ثابت و دیگری با سرعت خاصی در حرکت باشد، زمان ساعت متحرک، به چشم ما دیرتر پیش می‌رود [٢].

خمیدگی زمان:

نسبیت عام، بعد زمان را با سه بعد فضا در می‌آمیزد تا فضا-زمان را شکل دهد و می‌گوید توزیع ماده و انرژی در جهان، فضا-زمان را دچار خمیدگی و تابیدگی می‌سازد و بدین‌سان، تاثیر گرانش را جزئی از اجزای نظریه می‌کند. چیزها در این فضا-زمان می‌کوشند تا روی خط راست حرکت کنند، اما از آنجا که فضا زمان خمیده است سیر آنها خمیده به نظر می‌رسد. آنان چنان حرکت می‌کنند که گویا تحت تأثیر یک میدان گرانشی هستند. یک رویه یا صفحه لاستیکی، می‌تواند همانندی و قیاسی تقریبی به دست دهد، توپ بزرگی به نشانه خورشید برآن می‌نهیم. سنگینی توپ بر رویه لاستیکی فشار آورده، آن را نزدیک خورشید خمیده می‌سازد. اکنون اگر توپ‌های کوچکی را بر رویه بغلتانیم، آنها مستقیما به سوی دیگر نخواهند غلتید و در عوض پیرامون توپ سنگین خواهند چرخید، مانند سیاره‌ها به گرد خورشید.

این همانندی ناقص است زیرا تنها مقطع دوبعدی از فضا (سطح یک رویه لاستیکی) خمیده است و زمان نیز مانند زمان نظریه نیوتنی بدون تغییر مانده است. با این همه در نظریه نسبیت که با شمار زیادی از آزمون‌ها جور در می‌آید، زمان و فضا به گونه‌ای جدایی‌ناپذیر به یکدیگر گره خورده‌اند. نمی‌توان بدون درگیر شدن با زمان، فضا را دچار خمیدگی کرد. از این رو زمان دارای ریخت و شکل است. نسبیت عام با خمیدن فضا و زمان، آنان را از زمینه‌ای منفصل که در آن رویدادها رخ می‌دهند، به بازیگران فعال صحنه رویدادها تبدیل می‌کند.

کم و بیش همه پاسخ‌هایی که می‌توانست نمایانگر جهان باشد از داشتن تکینگی با چگالی بی‌نهایت اجتناب می‌ورزیدند: پیش از دوران گسترش و انبساط جهان، می‌بایست دوران انقباضی وجود داشته باشد که طی آن ماده بر روی خود فرو می‌پاشید، اما برخوردی روی نداد و اجزای ماده باز از یکدیگر دور شدند و مرحله گسترش کنونی تشکیل گردید. اگر چنین چیزی درست باشد، زمان جاودانه خواهد پایید؛ از گذشته بیکران تا آینده بی‌پایان.

آیا زمان ، دارای آغاز و پایان است یا از بی نهایت شروع شده تا بی نهایت ادامه دارد؟

پنروز و هاوینگ رویکرد دیگری را برگزیدند که نه بر مطالعه دقیق پاسخ‌های معادلات، بلکه بر ساختار کلی فضا-زمان بنیان داشت. در نسبیت عام، نه تنها چیزهای توده‌ای درون فضا-زمان، بلکه انرژی درون آن نیز، فضا-زمان را دچار خمیدگی می‌کند. انرژی همواره کمیتی مثبت است، از این رو فضا-زمان را پیچ و تاب می‌دهد و پرتوهای نور را به سوی یکدیگر خم می‌کند.

پنروز و من (پروفسور هاوکینگ) توانستیم ثابت کنیم که در مدل ریاضی نسبیت عام، زمان باید در آنچه انفجار بزرگ نامیده می‌شود، آغازی داشته باشد. به همین سان می‌توان برهان آورد که زمان، هنگامی‌ که ستارگان و کهکشان‌ها تحت اثر گرانش خودشان فرو می‌پاشند و سیاهچاله‌ها را می‌سازند، پایانی خواهد داشت.

ریخت زمان: زمان چه شکلی است؟ زمان به شکل گلابی است!

اگر مخروط نوری گذشته‌مان را در طول زمان دنبال کنیم، می‌بینیم که در جهان نخستین، ماده آن را خمیده کرده بود. همه جهانی را که مشاهده می‌کنیم در ناحیه‌ای قرار دارد که کرانه‌ی آن در انفجار بزرگ به صفر می‌رسد. این یک تکینگی است، جایی که چگالی ماده بی‌نهایت است و نسبیت عام کلاسیک در آن در هم می‌شکند [٣].

منابع :

١. کتاب سفرهای فضایی
٢. برداشتی از مقاله نسبیت اینشتین
٣. کتاب جهان در پوست گردو

وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌بنگ