فضا در دستان بشریت
عرفان محمدنیا. پژوهشگر فیزیک
دیر یا زود بشر برای حفظ حیات خود باید از زمین مهاجرت کند و به دنبال گزینه‌هایی برای سکونت در سایر منظومه‌ها و کهکشان‌ها باشد. اما با مشکلات عدیده‌ای در این راه مواجه هستیم. بعد از خورشید، نزدیک‌ترین ستاره به زمین، 4.4 سال نوری با ما فاصله دارد. یعنی با تکنولوژی امروزی چیزی در حدود 80 هزار سال طول می‌کشد تا به آن برسیم! تازه این نزدیک‌ترین ستاره به منظومه شمسی است. اولین گزینه پیش‌روی ما حرکت با سرعت نور است. اما صبر کنید، فیلم‌های هالیوودی را فراموش کنید. نسبیت به ما اجازه رسیدن به سرعت نور را نمی‌دهد. حتی برای رسیدن به سرعتی نزدیک به نور هم آن‌قدر انرژی نیاز داریم که تأمین آن غیرممکن می‌نماید! اگر دانشمندان خیال‌پرداز نبودند، باید برای همیشه خیال سفر در کیهان و سکونت در سایر منظومه‌ها را فراموش می‌کردیم، اما خوشبختانه دانشمندان هم خیالباف هستند و هم به دنبال به واقعیت تبدیل‌کردن خیال‌ها! آنها به محدودیت‌های قوانین فیزیکی واقف هستند پس به دنبال راهی می‌گردند که بدون رسیدن به سرعت نور، مسافت‌های نجومی را حتی سریع‌تر از نور طی کنند. اما آیا واقعا چنین کاری ممکن است؟ در ظاهر شاید جواب منفی باشد. نمی‌توان
قوانین فیزیکی را شکست، اما اگر بتوانیم بدون شکستن قوانین، کمی آنها را خم کنیم، چطور؟
کرمچاله یکی از بهترین گزینه‌ها برای عملی‌شدن ایده سبقت از نور است. سال‌ها پیش «اینشتین» و همکارش «روزن» به این نتیجه رسیدند که براساس معادلات نسبیت عام، این امکان وجود دارد که دو نقطه از کیهان به وسیله راه‌های میانبری به یکدیگر متصل شوند! طبیعی است مسافتی که از این طریق طی می‌شود، بسیار کوتاه‌تر از طی‌کردن مسافت بین آن دو نقطه در حالت عادی است! سیاهچاله‌ها دروازه ورود به این میانبرها هستند، اگر ما بتوانیم سیاهچاله‌ای را به صورت مصنوعی و کنترل‌شده ایجاد کنیم آن‌گاه خواهیم توانست با ورود به آن از نقطه‌ای بسیار نزدیک به محل موردنظر خود خارج شویم. تا مدت‌ها البته تصور می‌شد که ما نمی‌توانیم بدون تجزیه‌شدن به علت گرانش بالای سیاهچاله‌ها وارد آنها شویم، اما بعدتر دانشمندان متوجه شدند اگر با سرعت و شرایط خاصی قدم به سیاهچاله بگذاریم، خواهیم توانست بدون آسیب از سوی دیگر آن خارج شویم!
راه دیگری که دانشمندان برای غلبه بر مسافت‌های نجومی در نظر دارند، کم‌کردن این مسافت‌هاست. معادلات فیزیک نسبیت به ما می‌گویند که جرم باعث انحنای فضا به زمان می‌شود، در نتیجه باعث می‌شود فضا در اطراف نقطه‌ای که جرم در آن حضور دارد انحنا پیدا کند. برای درک این نکته فرض کنید یک میز در آن سوی اتاق قرار دارد، اگر ما فرش زیر میز را به سمت خود بکشیم، میز همراه با فرش حرکت کرده و به سمت ما می‌آید، آن‌گاه فاصله‌ای که ما برای رسیدن به میز باید طی کنیم، خیلی کوتاه‌تر خواهد بود! فیزیک‌دانان با اندیشیدن به این ایده ساده و استفاده از معادلات نسبیتی همچنین به دنبال راهی هستند که فضا را مانند فرش مثال قبل جمع کنیم، اگر ما بتوانیم مثلا یک سیاهچاله به سپر ماشین خود ببندیم، آن‌گاه خواهیم توانست فضای پیش‌رو را جمع كنيم و در نتیجه فاصله خود را تا نقطه‌ای که می‌خواهیم به آنجا برسیم، کوتاه‌تر کنیم! و بسیار زودتر به مقصد برسیم!سومین راهی که دانشمندان به دنبال رسیدن به آن هستند، غیب‌شدن در مبدأ و ظاهرشدن در مقصد است! اینشتین که از تبعات فلسفی و علمی که کوانتوم به همراه داشت سخت آشفته شده بود، آزمایشی ذهنی طراحی کرد که به پارادوکس
یی‌پی‌آر مشهور شد. این آزمایش بیان می‌کرد که اگر مثلا دو فوتون را درهم‌تنیده کنیم، سپس آنها را به جهت مخالف هم بفرستیم، پس از گذشت زمان بالایی در حدود یک سال یکی از ذرات را مشاهده مي‌کنیم. از آنجا که طبق تفسیر استاندارد از کوانتوم ذرات تا پیش از مشاهده، در حالتی غيرمتعین قرار دارند و پس از مشاهده یکی از حالات احتمالی را به خود می‌گیرند، با تعیین جهت چرخش یکی طبق اصل طرد پاولی دیگری اسپین مخالف را خواهد گرفت. این بلافاصله یعنی باید اطلاعات با سرعتی بیش از سرعت نور انتقال پیدا کنند و اینشتین این امر را مخالف تئوری نسبیت می‌دانست. بعدها البته اثبات شد اطلاعات دقیقا آنی مخابره خواهند شد و دانشمندان تاکنون توانسته‌اند با در هم تنیده‌کردن تعداد محدودی ذره عمل دورفرستی کوانتومی را تا فواصلی حدود چند صد متر انجام دهند. دانشمندان در تلاش هستند تا با گسترش تکنولوژی این عمل را برای اجسام ماکروسکپیک ممکن كنند. به این ترتیب شاید روزی فرا رسد که ما وارد اتاقکی شویم و بلافاصله در نقطه‌ای بسیار دور در سیاره‌ای دیگر ظاهر شویم. دانش با سرعت سرسام‌آوری به پیش می‌رود و بسیار ناممکن‌هایی که روزگاری حتی در تخیل هم ممکن نبودند،
امروزه به تکنولوژی‌های عمومی بدل شده‌اند که به‌صورت روزمره همه ما در حال استفاده از آنها هستیم، کافی است تنها به دانشمندان اعتماد کنیم؛ همان‌هایی‌که ما را از غارنشینی به سفر ماه بردند.
دیر یا زود بشر برای حفظ حیات خود باید از زمین مهاجرت کند و به دنبال گزینه‌هایی برای سکونت در سایر منظومه‌ها و کهکشان‌ها باشد. اما با مشکلات عدیده‌ای در این راه مواجه هستیم. بعد از خورشید، نزدیک‌ترین ستاره به زمین، 4.4 سال نوری با ما فاصله دارد. یعنی با تکنولوژی امروزی چیزی در حدود 80 هزار سال طول می‌کشد تا به آن برسیم! تازه این نزدیک‌ترین ستاره به منظومه شمسی است. اولین گزینه پیش‌روی ما حرکت با سرعت نور است. اما صبر کنید، فیلم‌های هالیوودی را فراموش کنید. نسبیت به ما اجازه رسیدن به سرعت نور را نمی‌دهد. حتی برای رسیدن به سرعتی نزدیک به نور هم آن‌قدر انرژی نیاز داریم که تأمین آن غیرممکن می‌نماید! اگر دانشمندان خیال‌پرداز نبودند، باید برای همیشه خیال سفر در کیهان و سکونت در سایر منظومه‌ها را فراموش می‌کردیم، اما خوشبختانه دانشمندان هم خیالباف هستند و هم به دنبال به واقعیت تبدیل‌کردن خیال‌ها! آنها به محدودیت‌های قوانین فیزیکی واقف هستند پس به دنبال راهی می‌گردند که بدون رسیدن به سرعت نور، مسافت‌های نجومی را حتی سریع‌تر از نور طی کنند. اما آیا واقعا چنین کاری ممکن است؟ در ظاهر شاید جواب منفی باشد. نمی‌توان
قوانین فیزیکی را شکست، اما اگر بتوانیم بدون شکستن قوانین، کمی آنها را خم کنیم، چطور؟
کرمچاله یکی از بهترین گزینه‌ها برای عملی‌شدن ایده سبقت از نور است. سال‌ها پیش «اینشتین» و همکارش «روزن» به این نتیجه رسیدند که براساس معادلات نسبیت عام، این امکان وجود دارد که دو نقطه از کیهان به وسیله راه‌های میانبری به یکدیگر متصل شوند! طبیعی است مسافتی که از این طریق طی می‌شود، بسیار کوتاه‌تر از طی‌کردن مسافت بین آن دو نقطه در حالت عادی است! سیاهچاله‌ها دروازه ورود به این میانبرها هستند، اگر ما بتوانیم سیاهچاله‌ای را به صورت مصنوعی و کنترل‌شده ایجاد کنیم آن‌گاه خواهیم توانست با ورود به آن از نقطه‌ای بسیار نزدیک به محل موردنظر خود خارج شویم. تا مدت‌ها البته تصور می‌شد که ما نمی‌توانیم بدون تجزیه‌شدن به علت گرانش بالای سیاهچاله‌ها وارد آنها شویم، اما بعدتر دانشمندان متوجه شدند اگر با سرعت و شرایط خاصی قدم به سیاهچاله بگذاریم، خواهیم توانست بدون آسیب از سوی دیگر آن خارج شویم!
راه دیگری که دانشمندان برای غلبه بر مسافت‌های نجومی در نظر دارند، کم‌کردن این مسافت‌هاست. معادلات فیزیک نسبیت به ما می‌گویند که جرم باعث انحنای فضا به زمان می‌شود، در نتیجه باعث می‌شود فضا در اطراف نقطه‌ای که جرم در آن حضور دارد انحنا پیدا کند. برای درک این نکته فرض کنید یک میز در آن سوی اتاق قرار دارد، اگر ما فرش زیر میز را به سمت خود بکشیم، میز همراه با فرش حرکت کرده و به سمت ما می‌آید، آن‌گاه فاصله‌ای که ما برای رسیدن به میز باید طی کنیم، خیلی کوتاه‌تر خواهد بود! فیزیک‌دانان با اندیشیدن به این ایده ساده و استفاده از معادلات نسبیتی همچنین به دنبال راهی هستند که فضا را مانند فرش مثال قبل جمع کنیم، اگر ما بتوانیم مثلا یک سیاهچاله به سپر ماشین خود ببندیم، آن‌گاه خواهیم توانست فضای پیش‌رو را جمع كنيم و در نتیجه فاصله خود را تا نقطه‌ای که می‌خواهیم به آنجا برسیم، کوتاه‌تر کنیم! و بسیار زودتر به مقصد برسیم!سومین راهی که دانشمندان به دنبال رسیدن به آن هستند، غیب‌شدن در مبدأ و ظاهرشدن در مقصد است! اینشتین که از تبعات فلسفی و علمی که کوانتوم به همراه داشت سخت آشفته شده بود، آزمایشی ذهنی طراحی کرد که به پارادوکس
یی‌پی‌آر مشهور شد. این آزمایش بیان می‌کرد که اگر مثلا دو فوتون را درهم‌تنیده کنیم، سپس آنها را به جهت مخالف هم بفرستیم، پس از گذشت زمان بالایی در حدود یک سال یکی از ذرات را مشاهده مي‌کنیم. از آنجا که طبق تفسیر استاندارد از کوانتوم ذرات تا پیش از مشاهده، در حالتی غيرمتعین قرار دارند و پس از مشاهده یکی از حالات احتمالی را به خود می‌گیرند، با تعیین جهت چرخش یکی طبق اصل طرد پاولی دیگری اسپین مخالف را خواهد گرفت. این بلافاصله یعنی باید اطلاعات با سرعتی بیش از سرعت نور انتقال پیدا کنند و اینشتین این امر را مخالف تئوری نسبیت می‌دانست. بعدها البته اثبات شد اطلاعات دقیقا آنی مخابره خواهند شد و دانشمندان تاکنون توانسته‌اند با در هم تنیده‌کردن تعداد محدودی ذره عمل دورفرستی کوانتومی را تا فواصلی حدود چند صد متر انجام دهند. دانشمندان در تلاش هستند تا با گسترش تکنولوژی این عمل را برای اجسام ماکروسکپیک ممکن كنند. به این ترتیب شاید روزی فرا رسد که ما وارد اتاقکی شویم و بلافاصله در نقطه‌ای بسیار دور در سیاره‌ای دیگر ظاهر شویم. دانش با سرعت سرسام‌آوری به پیش می‌رود و بسیار ناممکن‌هایی که روزگاری حتی در تخیل هم ممکن نبودند،
امروزه به تکنولوژی‌های عمومی بدل شده‌اند که به‌صورت روزمره همه ما در حال استفاده از آنها هستیم، کافی است تنها به دانشمندان اعتماد کنیم؛ همان‌هایی‌که ما را از غارنشینی به سفر ماه بردند.