سفر در زمان از نگاه نیل دگراس تایسون؛ آینده ممکن است

آیا ممکن است روزی بتوانید مثل سوار شدن به اتوبوس، به فردا سفر کنید؟ پاسخ کوتاه نیل دگراس تایسون این است: بله، تا حدی. اما بخشی که طرفداران داستان‌های علمی تخیلی را هیجان‌زده می‌کند هنوز دور از دسترس است: بازگشت به گذشته.

فیزیک، سفر در زمان به آینده را پیش‌بینی می‌کند؛ اما سفر به گذشته را نه.

از یک برنامه اینترنتی تند و آتشین تا درسی جدی از فیزیک

گفت‌وگویی که خبرساز شد در برنامه «شب بازی هات وانز» رخ داد؛ جایی که تایسون روبه‌روی مجری، جو سانتاگاتو، قرار گرفت. وقتی مستقیم از او پرسیدند آیا انسان‌ها روزی در زمان سفر خواهند کرد یا نه، ابتدا با قاطعیت پاسخ داد: نه. اما وقتی درباره میزان اطمینانش بیشتر از او پرسیدند، نکته ظریف‌تری را روشن کرد: قوانین فیزیک سفر به آینده را ممکن می‌دانند، نه سفر به گذشته.

این تمایز بر پایه ایده‌های بسیار آزموده‌شده اینشتین استوار است. نسبیت خاص نشان می‌دهد ساعت‌ها برای اجسامی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، در مقایسه با ناظران ساکن، کندتر می‌گذرند. این همان جوهره اتساع زمان است. اگر به اندازه کافی سریع و به مدت کافی طولانی حرکت کنید، کمتر از افرادی که عقب مانده‌اند پیر می‌شوید و در عمل، هنگام بازگشت وارد آینده آن‌ها خواهید شد.

به پارادوکس مشهور دوقلوها فکر کنید: یکی از دوقلوها با سفری بسیار پرسرعت از زمین دور می‌شود و هنگام بازگشت، از خواهر یا برادری که روی زمین مانده جوان‌تر است. این ماجرا شبیه داستان‌های تخیلی به نظر می‌رسد. با این حال، یک پیش‌بینی قابل اندازه‌گیری است که در آزمایش‌های ذرات و همچنین با ساعت‌های اتمی دقیق در پروازهای جت تأیید شده است. گرانش نیز ماجرا را پیچیده‌تر می‌کند: نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند ساعت‌ها در میدان‌های گرانشی قوی‌تر با نرخ متفاوتی کار می‌کنند؛ بنابراین بالا رفتن از کوه یا گردش در مدار زمین، زمان شخصی شما را اندکی تغییر می‌دهد.

فیزیک چه چیزهایی را مجاز می‌داند و چه چیزهایی را ممنوع می‌کند

پس چرا نمی‌توانیم به گذشته برویم؟ دلایل هم فنی هستند و هم مفهومی. سفر به گذشته معمولاً اصل علیت را نقض می‌کند؛ همان قاعده‌ای که می‌گوید معلول پس از علت می‌آید. مدل‌هایی که منحنی‌های زمان‌مانند بسته را مجاز می‌دانند، یعنی همان ریاضیاتی که حلقه‌هایی به گذشته را توصیف می‌کند، یا به ماده عجیب و ناشناخته نیاز دارند یا پارادوکس‌هایی ایجاد می‌کنند که تاریخ‌های سازگار را زیر سؤال می‌برند.

فیلم‌های محبوب، میان‌برهایی مانند کرم‌چاله‌ها یا ماشین‌های پیشرفته‌ای را تصور می‌کنند که زمان را مانند یک کلید برمی‌گردانند. تایسون یادآوری می‌کند که آزادی‌های سینمایی، موانع عظیم نظری و مهندسی را ساده‌سازی می‌کنند. کرم‌چاله‌ها فرضی هستند و اگر هم وجود داشته باشند، احتمالاً ناپایدارند. آن‌ها به چگالی انرژی منفی یا شکل‌هایی از فیزیک نیاز دارند که هنوز مشاهده نکرده‌ایم. حتی اگر بتوان کرم‌چاله‌ای را پایدار کرد، معماهای مربوط به علیت همچنان باقی می‌مانند.

از نظر عملی، سفر در زمان به آینده نیز محدودیت دارد. دستیابی به اتساع زمان چشمگیر به سرعت‌ها یا پتانسیل‌های گرانشی بسیار فراتر از فناوری امروز نیازمند است. فرستادن فضانوردی که دهه‌ها کمتر از مردم زمین پیر شود، مستلزم حرکت پایدار با سرعتی نزدیک به نور یا قرار گرفتن در نزدیکی گرانشی بسیار شدید است؛ شرایطی که هنوز نمی‌توانیم آن را به شکل ایمن مهندسی کنیم.

پیامدها و گفت‌وگوی فرهنگی

گفت‌وگوی تایسون به جنبه انسانی شهرت علمی نیز کشیده شد؛ او همکارانی مانند استیون هاوکینگ و کارل سیگن را از نظر هوش رتبه‌بندی کرد، هاوکینگ را بی‌همتا دانست و از سیگن و دیگران با گرمی و احترام یاد کرد. همین ترکیب فرهنگ عامه، شخصیت‌محوری و یک درس روشن از فیزیک بود که باعث شد این لحظه بازتاب گسترده‌ای پیدا کند.

برای مروجان علم و مخاطبان علاقه‌مند، نکته اصلی ظریف اما مهم است: نسبیت برخی شکل‌های سفر در زمان را به اثری واقعی و قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کند. اما این همان خیال‌پردازی ماشین زمان در رمان‌ها نیست. سفر به آینده در اصل ممکن است؛ گذشته، دست‌کم فعلاً، در قلمرو داستان‌ها باقی می‌ماند.

جمع‌بندی

اتساع زمان جادو نیست. این پدیده نتیجه هندسه فضا زمان است؛ دقیق، آزموده‌شده و قابل اندازه‌گیری. تا زمانی که فیزیک تازه یا فناوری‌های نو پدیدار نشوند، مسیر انسان در زمان همچنان رو به جلو خواهد بود؛ پیوسته، گریزناپذیر و سرشار از چیزهایی برای کشف کردن.