آيا ممکن است زمان هم مانند مکان چند بعدي باشد ؟

مشاهده موضوع قبلي مشاهده موضوع بعدي اذهب الى الأسفل

آيا ممکن است زمان هم مانند مکان چند بعدي باشد ؟

پست  Navid Azizi في الأربعاء ديسمبر 09, 2009 6:59 am

ابديتي نهفته در هر لحظه
ساليان سال تصور فيزيکدان ها آن بود که فضا سه بعدي است، اما از ابتداي قرن بيستم اين تصور شروع به تغيير کرد. در ابتدا اين نظريه مطرح شد که شايد فضا چهاربعدي باشد، ولي با گذشت زمان تعداد ابعاد فضا باز هم بيشتر شد تا اينکه امروزه بهترين نظريه هاي مطرح در فيزيک، فضا را ده بعدي مي دانند. در اين تصوير، جهان ما با سه بعد فضايي، تنها يک جهان از ميان جهان هاي بي شمار شناور در پهنه کائنات است.
اما داستان زمان کاملاً متفاوت است، چراکه از همان آغاز تاکنون، زمان در معادلات فيزيکدان ها همچنان يک بعدي باقي مانده است. در واقع در تمامي طول تاريخ علم، تصور فيزيکدان ها آن بوده که تمامي مسائل شان با همين زمان يک بعدي قابل حل است. اما احتمالاً همگي آنها در اشتباه بوده اند، چراکه تنها ظرف يک دهه اخير، همه چيز تغيير کرده است. اکنون پس از قرن ها بالاخره سروکله يک فيزيکدان پرشهامت پيدا شد که معتقد است با افزودن يک بعد زماني جديد به معادله هاي توصيف کننده کائنات مي‌توان بسياري از مسائل لاينحل موجود در فيزيک امروز را حل کرد. اين فيزيکدان جسور کسي نيست جز «کامران وفا» فيزيکدان برجسته ايراني دانشگاه هاروارد.

البته نظريه «وفا» نيز مانند تمامي نظريه هاي بزرگ ديگر با چالش هايي مواجه است که بايد به آنها پاسخ داد، سوالاتي از قبيل اينکه چرا اين بعد زماني اضافي تاکنون از نگاه تيزبين دانشمندان پنهان مانده بود؟ آيا اين بعد اضافي صرفاً يک سازوکار رياضي است يا واقعاً نشان دهنده يک بعد زماني جديد در کائنات است؟ ارتباط اين بعد زماني جديد با ادراک متعارف ما نسبت به گذشته و آينده چگونه است؟ تعامل اين بعد زماني با مساله موجبيت در فيزيک به چه صورت است؟ و سوالاتي از اين قبيل. «مايکل داف» نظريه پرداز دانشگاه تگزاس در اين باره مي گويد؛ «وجود بيش از يک بعد زماني در کائنات، مساله اي بسيار حيرت انگيز و گيج کننده است.»
ايده وجود ابعاد بالاتر جهان، از تلاش فيزيکدان ها براي کشف نيروي واحد و بنيادين کائنات ريشه گرفته است. از دهه 1920 ميلادي فيزيکدان ها دريافته بودند که چنانچه فضا - زمان به جاي چهاربعدي، پنج بعدي باشد، مي توان نظريه اي واحد ارائه داد که نظريه ها الکترومغناطيس و گرانش را تواماً دربربگيرد. اين کار تا حدي شبيه آن است که از تپه مجاور ميدان جنگ بالا رفته و از ارتفاع (يعني بعد سوم)، صحنه دوبعدي جنگ را نظاره کنيم. تنها در اين صورت است که به ارتباط پنهان موجود مابين بخش هاي مختلف عمليات پي برده و در خواهيم يافت که چگونه نيروهاي به ظاهر مختلف درگير در صحنه جنگ، همگي به صورتي واحد و منسجم عمل مي کنند.

طي سال هاي اخير، ابعاد باز هم بيشتري وارد صحنه اين نبرد شده اند. در سال 1984 انقلاب ابرريسمان ها به وقوع پيوست. نظريه ريسمان ها تمامي جهان را متشکل از ريسمان هاي انرژي مرتعش يک بعدي مي داند که در 9 بعد مکاني و يک بعد زماني درحال ارتعاش هستند. سپس در سال 1995، «ادوارد ويتن» از موسسه مطالعات پيشرفته پرينستون امريکا و «پائول تاونسند» از دانشگاه کمبريج، بعد فضايي ديگري را نيز به نظريه ريسمان ها اضافه کرده و نظريه ديگري به نام نظريه M را ارائه کردند. اين نظريه در واقع تعميمي از نسخه هاي متفاوت نظريه ريسمان بود.

اما به رغم موفقيت هاي ارزنده نظريه M، اين نظريه نيز نتوانست تفاوت هاي موجود ميان نسخه هاي مختلف نظريه هاي ريسمان را حذف کند و دقيقاً در همين جا بود که سر و کله «کامران وفا» و نظريه اش يعني نظريه F پيدا شد، نظريه اي که با افزودن يک بعد جديد به نظريه M، تصويري 12 بعدي را ازکائنات ارائه مي دهد. نظريه پردازان مشتاقانه از نظريه F استقبال کردند، چراکه اين نظريه با بعد اضافي خود، مسائل باقي مانده در نظريه M را به خوبي حل مي کند. اما از آنجايي که بعد اضافي مطرح شده در نظريه F، نه يک بعد مکاني بلکه يک بعد زماني است، بنابراين نظريه مزبور، پيامدها و چالش هاي فلسفي عميقي را نيز با خود به ميدان آورده است.

«داف» در مورد دوازدهمين بعد زمان گونه نظريه F مي گويد؛ «اغلب نظريه پردازان از ايده وجود بيش از يک بعد زماني در هستي چندان استقبال نمي کنند چراکه از درون چنين ايده اي، مسائل عجيب و غريب بسياري سر در خواهند آورد.» علت اين امر نيز کاملاً واضح است. اگر زمان همانند يک خط راست يک بعدي باشد، در اين صورت هر لحظه زماني روي اين خط، يا قبل از يک لحظه مفروض ديگر قرار مي گيرد يا بعد از آن. بدين ترتيب، آينده و گذشته به خوبي قابل تعريف خواهند بود و هر مجموعه اي از رويدادها الزاماً توالي مشخصي خواهند داشت. اما با افزودن يک بعد زماني ديگر، خط زمان تبديل به صفحه زمان خواهد شد. اما در چنين جهاني چگونه مي توان آينده و گذشته را مشخص کرد؟ چگونه مي توان ارتباط مابين رويدادهاي هستي را مشخص کرد، در حالي که نحوه ارتباط ميان علت و معلول اساساً براي ما ناشناخته خواهد بود؟

اما همان طور که «داف» هم مي گويد، مسائل فيزيکي موجود در جهاني با بيش از يک بعد زماني، حتي از اين هم پيچيده تر خواهند بود چراکه ابعاد زماني، تفاوتي اساسي نسبت به ابعاد مکاني دارند؛ بعد زمان همواره به جاي علامت مثبت، با علامت منفي در معادلات ظاهر مي شود و به همين دليل هم با وارد کردن ابعاد زماني جديد به معادله ها، سروکله انواع و اقسام پديده هاي عجيب و غريب ديگر هم به طور خود به خودي در معادلات پيدا مي شود، پديده هايي نظير امکان سفر با سرعتي فراتر از سرعت نور، فوتون هايي با جرم منفي، رويدادهايي که مجموع احتمال وقوع تمامي حالت هاي ممکن آنها به يک نمي رسد و...

ابزارهاي پيش پاافتاده

«داف» اذعان دارد ممکن است رياضياتي که ما اکنون براي توصيف جهان به کار مي بريم، براي چنين کاري بيش از حد پيش پاافتاده باشد. بنابراين شايد روش ها و رهيافت هاي موجود براي تبيين رفتار جهاني با ابعاد زماني چندگانه نيز بيش از حد ساده انگارانه باشد اما به هر حال چون فعلاً ابزار ديگري جز همين ابزار موجود در اختيار نداريم، پس شايد ناگزير باشيم بعد زماني جديد مطرح شده در نظريه «وفا» را صرفاً به عنوان يک سازوکار رياضي صرف و نه نماينده يک هويت واقعي در نظر بگيريم. بدين ترتيب مي توان بدون درگير شدن با پيامدهاي فلسفي اين نظريه، از مزاياي رياضي آن بهره مند شد.

در واقع بعد زماني جديد مطرح شده توسط «وفا» ويژگي هاي آنچنان اسرارآميزي به جهان مي دهد که فيزيکدان ها را از واقعي پنداشتن آن نگران مي کند. به عنوان مثال، در حالي که در نظريه يازده بعدي M، اصل نسبيت اينشتين همچنان پابرجاست، در نظريه دوازده بعدي «وفا» اين اصل اعتبار خود ر ا از دست مي دهد (براساس اصل نسبيت، قوانين فيزيک براي تمامي ناظران يکسان است). همين امر يکي از عواملي است که فيزيکدان ها را در پذيرش بعد زماني جديد دچار ترديد مي کند. «فرانک ويلچک»از موسسه مطالعات پيشرفته پرينستون مي گويد؛ «اين بعد جديد را نمي توان همانند يک بعد زماني معمولي در نظر گرفت.» «داف» نيز با اين مساله موافق است. او نيز در اين باره مي گويد؛ «اگرچه اين بعد شباهت هايي با بعد زمان دارد اما نمي توان آن را به عنوان يک بعد زماني اضافي واقعي پذيرفت.»

اما خود «کامران وفا» به گونه اي ديگر مي انديشد. هرچند او نيز قبول دارد که بعد زماني اضافي از بسياري جهات به يک ابزار رياضي انتزاعي شبيه تر است تا به يک هويت فيزيکي واقعي، ولي در عين حال معتقد است که چنين برداشتي در آينده نزديک تغيير خواهد کرد. «وفا» در اين باره مي گويد؛ «در حال حاضر شايد به نظريه F صرفاً به عنوان يک سازوکار رياضي مناسب تر براي تبيين رفتار کائنات نگاه شود، اما فراموش نکنيم که در تاريخ فيزيک، همواره پشت سر سازوکارهاي رياضي جديد، پديده هاي فيزيکي جديدي نيز کشف شده اند.» «وفا» در اين مورد به عنوان مثال به کوارک ها اشاره مي کند. تا همين چند دهه قبل به کوارک ها صرفاً به عنوان يک سازوکار رياضي براي تبيين رفتار ذراتي نظير پروتون ها نگاه مي شد اما امروزه اغلب فيزيکدان ها معتقدند که کوارک ها واقعاً در جهان وجود دارند. ممکن است مشابه چنين سرنوشتي در انتظار بعد زماني جديد و اسرارآميز نظريه F نيز باشد.

اما اگر اين بعد زماني اضافي واقعاً وجود داشته باشد پس چرا تاکنون متوجه حضور آن نشده ايم؟ يک احتمال آن است که اين بعد زماني نيز همانند هفت بعد مکاني ناپيداي ديگر، آنچنان در خود پيچيده باشند که به چشم ما نمي آيند. اگر چنين باشد، تنها راه براي بازکردن اين بعد زماني درهم پيچيده، متمرکز کردن مقدار عظيمي از انرژي در حجمي بسيار کوچک خواهد بود، کاري که در صورت موفقيت آميز بودن، نتايج شگرفي در پي خواهد داشت.

«وفا» در اين باره مي گويد؛ «اگر بتوان اين بعد زماني اضافي را از هم باز کرد، در آن صورت اشيا ديگر آن گونه که اکنون تصور مي کنيم در زمان حرکت نخواهند کرد.» براي فهم بهتر اين مساله به اين نکته توجه داشته باشيد که در بعد مکان مي توان تواماً به جلو و عقب، بالا و پايين و چپ و راست حرکت کرد و اين در حالي است که در حالت معمول در بعد زمان تنها مي توان به سوي آينده حرکت کرد. اما همان طور که «ويلچک» هم مي گويد، چنانچه بيش از يک بعد زماني وجود داشته باشد در آن صورت حتي مي توان در درون يک لحظه نيز به مسافرتي ابدي پرداخت، سفري در امتداد عمود بر جهت سير زمان. بدين ترتيب اگر چنانچه از وقوع رويدادي ناگوار در آينده باخبر شديم مي توان با حرکت در درون يک لحظه (به جاي حرکت در امتداد لحظه ها و در جهت سير زمان)، از مواجه شدن با واقعه مزبور اجتناب کرد.البته بايد گفت که تمرکز انرژي آنچنان عظيمي که بتواند بعد زماني اضافي و درهم پيچيده نظريه F را از هم باز کند، کاري فوق العاده دشوار خواهد بود. به همين دليل هم برخي فيزيکدان ها معتقدند تنها نقاطي در جهان ما که امکان ظهور آثار اين بعد اضافي در آنجاها وجود دارد، قلب سياهچاله ها هستند. در ضمن، بسياري از کيهان شناسان بر اين باورند که گذشته از جهان ما، جهان هاي بي شمار ديگري نيز در پهنه کائنات وجود دارند و هريک از اين جهان ها ممکن است تعداد ابعاد مکاني و زماني کاملاً متفاوتي نسبت به جهان ما داشته باشند.

اما واقعاً زندگي در جهاني با ابعاد زماني چندگانه چگونه خواهد بود؟ «ويلچک» مي گويد؛ «پاسخ اين سوال، بسيار حيرت انگيز است» و ادامه مي دهد؛ «آيا وجود چنين جهاني غيرممکن است؟ نه، فکر نمي کنم چراکه مي توان معادلات توصيف کننده چنين جهاني را نوشت. اما آيا پاسخ اين معادلات، جهاني شبيه به جهان ما خواهد بود؟ من که بعيد مي دانم.»

منبع: New Scientist,1 Nov.1997 گابريل والکر مترجم : شهاب شعري مقدم

Navid Azizi

تعداد پستها : 11
تاريخ التسجيل : 2009-11-25

خواندن مشخصات فردي

بازگشت به بالاي صفحه اذهب الى الأسفل

مشاهده موضوع قبلي مشاهده موضوع بعدي بازگشت به بالاي صفحه


 
صلاحيات هذا المنتدى:
شما نمي توانيد در اين بخش به موضوعها پاسخ دهيد