سفر در زمان: مرز بین واقعیات علمی و رویاپردازی کجاست؟

FBI در مارس ۲۰۰۳ مرد ۴۴ ساله‌ای به نام اندرو کارلسین را دستگیر کرد. او احتمالا خوش‌شانس‌ترین سهام‌دار بازار بورس بود. کارلسین توانسته بود، در عرض دو هفته سرمایه‌ی ۸۰۰ دلاری خود را به ۳۵۰ میلیون دلار تبدیل کند. طبیعتا چنین چیزی توجه مقامات کمیسیون بورس و اوراق بهادار آمریکا را به خود جلب می‌کرد. کارلسین بازداشت شد، اما به‌‌جای انکار، با اعترافاتی چهار ساعته، FBI را شگفت زده کرد. او یک معامله‌گر سهام عادی نبود، بلکه او با اطلاعاتی که داشت، ۱۲۶ معامله پر خطر انجام داده بود.

اندرو کارلسین اعتراف کرد که یک مسافر زمان است که از ۲۵۰ سال آینده به دوره‌ی ما سفر کرده است. او گفت در زمانی که او زندگی می‌کرد (یا خواهد کرد!)، دانش بالایی در خصوص نوسانات بازار سهام وجود دارد. او هم با مطالعه‌ی تاریخ بازار سهام در سال ۲۰۰۳ به‌راحتی متوجه شده که چطور سرمایه‌گذاری کند و این موضوع آنقدر وسوسه‌کننده بود که نتوانست مقاومت کند و به زمان ما سفر کرده است.

در ابتدا، کسی اعترافات کارلسین را باور نکرد. یک سخنگوی کمیسیون ارز و اوراق بهادار او را دروغگو خواند. اما کارلیسن با معاملات تجاری غیرقابل پیش‌بینی که به‌سادگی نمی‌توانستند نتیجه‌ی خوش‌شانسی محض باشند، چنین سرمایه‌ی عظیمی به دست آورده بود. این سخنگو اعلام کرد، تنها راهی که کارلسین می‌توانسته به چنین موفقیتی برسد، درز اطلاعاتی از درون بازار بورس بوده است.

اما کارلسین هرگز منابع خود را لو نداد. با این حال، او اعتراف کرد که تنها مرتکب یک خطای تاکتیکی شده که همان سبب دستگیریش شده است. کارلسین در راستای اعترافاتش به ماموران FBI پیشنهاد کرد که محل اختفای اسامه بن لادن و یک درمان برای ایدز به آنها بگوید. البته معلوم نیست که او واقعا به قولش عمل کرد یا اینکه مقامات با خواسته‌ی او موافقت کردند. FBI هم نتوانست هیچ مدرکی از او قبل از دسامبر ۲۰۰۲، یعنی فقط سه ماه قبل از دستگیریش پیدا کند. داستان وقتی گیج‌کننده‌تر شد که شخصی که هویت او هیچگاه فاش نشد، مبلغ ۱ میلیون دلار به‌عنوان وثیقه به دادگاه داد. از آن پس کارلسین ناپدید شد و هرگز هم دیده نشد.

داستان اندرو کارلسین برای اولین بار در روزنامه فکاهی« ویکلی ورلد نیوز» منتشر شد، اما بعدا توسط برخی روزنامه‌ها و مجلات به‌عنوان یک داستان واقعی گزارش شد

در سال‌های اخیر بسیار از مسافران زمان شنیده‌ایم، از کسانی که ظاهرا می‌خواستند سینک آشپزخانه‌ را تعمیر کنند اما اشتباها وارد یک کرم‌چاله شدند تا کسانی که بنا به ماموریت‌های مخفی به دوره ما سفر کرده‌اند و حتی برخی که آمدند که از جنگ بین انسان‌ها و موجودات فضایی جلوگیری کنند. در این بین حتی مخترعی (ایرانی) ادعا کرده بود که یک ماشین زمان ساخته است. به هر حال موضوع واقعی یا ساختگی بودن این دست داستان‌ها و ادعاها در درجه‌ی دوم اهمیت است، بلکه ماهیت خود سفر در زمان مسئله است. و همه‌ی اینها از شیفتگی بی‌حدوحصر نسبت به سفر در زمان در تقریبا همه‌ فرهنگ‌های جهان خبر می‌دهد. در واقع ما همواره‌ از زمانی که اچ.جی ولز، تصور کرد زمان، در واقع بُعد چهارم است تا زمانی که انیشتین این فرض را تایید کرد، مجذوب ایده‌ی سفر در زمان بوده‌ایم.

 آیا سفر در زمان به‌لحاظ فیزیکی ممکن است؟

ما خواه یا ناخواه در زمان سفر می‌کنیم، همه‌ی ما محکوم به سفر در زمان هستیم. در طول سال گذشته، من یک سال به جلو حرکت کرده‌ام و بنابراین شما هم همین‌طور. راه دیگر برای گفتن این مسئله این است که ما با سرعت ۱ ساعت در ساعت در زمان سفر می‌کنیم. اما سوال این است، آیا می‌توانیم سریع‌تر یا کندتر از ۱ ساعت در ساعت در زمان سفر کنیم؟ یا می‌توانیم به عقب برگردیم یا مثلا با سرعت ۲ ساعت در ساعت، یا ۱۰ یا ۱۰۰ سال در ساعت در زمان سفر کنیم؟

وقتی به سفرهای طولانی در زمان فکر می‌کنیم مبهوت می‌شویم. اگر به‌ زمان گذشته سفر کنیم، چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر در زمان به عقب برگردیم و مانع دیدار پدر و مادرتان شوید، چه‌ می‌شود؟ آیا می‌توانید، جلوی تولد خودتان را بگیرید؟ شاید سفر در زمان به سبک فیلم‌های علمی تخیلی، بسیار بعید به نظر برسد، اما دانشمندان همواره به‌دنبال ماهیت مرموز برخی پدیده‌های مرتبط به زمان بوده‌اند تا رویای سفر در زمان را امکان‌پذیر کنند.

آلبرت انیشتین فکر کرد، سه بُعد فضا با زمان مرتبط است که به‌عنوان بعد چهارم عمل می‌کند. او ساختار فضا-زمان را ابداع کرد و این همان مدلی است که ما امروز نیز از آن استفاده می‌کنیم. اما اینشتین همچنین فکر کرد که فضا-زمان را می‌توان خم کرد و یک میانبر بین دو مکان دور پدید آورد که همان کرم‌چاله نامید می‌شود. کرم‌چاله‌ها ممکن است به‌طور طبیعی در کیهان وجود داشته باشند. در واقع، دانشمندان در روسیه در حال تلاش برای شناسایی کرم‌چاله‌ها به‌وسیله‌ تلسکوپ‌های رادیویی بسیار قوی هستند.

اگرچه ما هنوز یک کرم‌چاله کشف نکرده‌ایم، اما بسیاری از دانشمندان، نظریه‌های متعددی در مورد نحوه‌ی رفتار و کارکرد کرم‌چاله‌ها مطرح کرده‌اند. استیون هاوکینگ و کیپ تورن، احتمالا شناخته‌شده‌ترین دانشمندان در این زمینه هستند. تورن، همان فیزیکدان نظری است که چند سال قبل، مشاور علمی کریستوفر نولان برای نوشتن فیلم‌نامه فیلم‌ «میان‌ستاره‌ای» بود. او در اواخر دهه ۱۹۸۰، گفت که یک کرم‌چاله می‌تواند به‌عنوان یک ماشین زمان عمل کند. بر اساس نظریه‌ی نسبیت عام، یک کرم‌چاله می‌تواند با اتصال دو نقطه‌ی دور به‌وسیله‌‌ی یک میانبر، به مانند یک پل فضا-زمان عمل کند.

بسیاری از فرضیات سفر در زمان، مستقیما از نظریه‌های آلبرت انیشتین به دست آمدند

اما استفاده از کرم‌چاله‌ها نمی‌تواند برای سفرهای ما در زمان ساده باشد. نزدیکترین آنها می‌تواند چندین سال نوری دورتر از ما باشد. و حتی اگر بتوانیم به کرم‌چاله‌ها دسترسی پیدا کنیم و با آنها سفر کنیم، هیچ تضمینی وجود ندارد که بدانیم در پایان سر از کجا در می‌آوریم. اما برخی فیزیکدانان فرض می‌کنند که ما ممکن است، بتوانیم در آینده کرم‌چاله‌ای بسازیم که روی آن کنترل داشته ‌باشیم.

تلاش‌هایی نیز در زمینه انجام شده است. سال ۲۰۱۵ بود که فیزیکدانان اسپانیایی برای نخستین بار یک کرم‌چاله کوچک مغناطیسی ساختند. آنها از آن برای اتصال دو نقطه از فضا استفاده کردند که یک میدان مغناطیسی بین دو انتهای آن به‌صورت نامرئی حرکت می‌کرد.

البته این مورد با آن کرم‌چاله‌ی گرانشی که گفتیم و می‌تواند به‌طور بالقوه، به انسان امکان سفر در فضا با سرعتی نزدیک به سرعت نور را بدهد متفاوت بود. اما این فیزیکدانان موفق به ساخت تونلی شده بودند که اجازه می‌داد یک میدان مغناطیسی از یک نقطه ناپدید شود و دوباره در نقطه‌ای دیگر ظاهر شود، یعنی همان چیزی که از یک کرم‌چاله انتظار می‌رود. اما در ابعاد بزرگ، دانشمندان تاکنون تنها توانسته‌اند این روند را شبیه‌سازی کنند. از این رو، هنوز به ساخت یک کرم‌چاله گرانشی نزدیک هم نشده‌ایم. در واقع ما برای ساخت چنین کرم‌چاله‌ای، نیاز به تولید مقادیر عظیمی انرژی گرانشی داریم که هنوز راهی برای آن پیدا نکرده‌ایم.

موضوع دیگر اینکه چند احتمال مهم در سفر با این روش وجود دارد. یکی از مهم‌ترین آنها این واقعیت ساده است که هنگامی که کرم‌چاله را ساختیم، کرم‌چاله فقط به ما اجازه می‌دهد که به نقطه‌ی زمانی که ساخته شده، سفر کنیم. بنابراین ما قطعا نمی‌توانیم مثلا به دوره هخامنشیان سفر کنیم و ساختن ستون‌های تخت جمشید را تماشا کنیم.

یکی دیگر از احتمالات این است که ما نیاز به روشی داریم که یکی از دهانه‌های کرم‌چاله را به نزدیکی سرعت نور برسانیم. تورن و همکارانش در مقاله‌ای که در سال ۱۹۸۸ منتشر کردند، فرض کردند که موجودات پیشرفته‌ای می‌توانند با کشیدن دهانه‌های کرم‌چاله‌ به‌صورت گرانشی یا الکتریکی، چنین سرعتی را پدید بیاورند. با وجود این، ما نمی‌توانیم، این کار را حالا انجام دهیم. آنچه ما می‌توانیم انجام دهیم، سفر به آینده، آنهم فقط خیلی کم است.

راد تیلور در صحنه‌ای از فیلم سینمایی «ماشین زمان (۱۹۶۰)» که اقتباسی از رمانی به همین نام اثر اچ.جی ولز است

موضوع دیگر اینکه حتی اگر موفق به ساخت کرم‌چاله‌ها شویم، بر اساس پیش‌بینی قوانین فیزیک، کرم‌چاله‌ها عادت به فروپاشی دارند و هرچه در درون آنها باشد را نابود می‌کنند. از این رو، اگر می‌خواهیم از کرم‌چاله‌ برای سفر در زمان استفاده کنیم، باید راهی برای جلوگیری از این اتفاق ناخوشایند پیدا کنیم.

پدیده‌ی مرموز انرژی تاریک ممکن است یک راه حل دیگر باشد. در دهه‌ی ۱۹۹۰، اخترشناسان متوجه شدند که انبساط جهان، به‌جای آنکه مطابق انتظار، کندتر شود، در حال سریع‌تر شدن است. اخترشناسان دریافتند موردی وجود دارد که اثری ضد گرانش داشته و به‌جای کشیدن، به‌ آن فشار وارد می‌کند. دانشمندان نمی‌دانند پدیده‌ای که با آن مواجه‌اند دقیقا چیست، اما آن را «انرژی تاریک» نام‌گذاری کردند که اکثر جهان را تشکیل می‌دهد.

یک کرم‌چاله فقط زمانی می‌تواند برای سفر در زمان استفاده شود که دهانه‌ی آن برای مدت طولانی باز بماند تا اجازه‌ی سفر چیزی از درونش را بدهد. به‌عقیده فیزیکدانان در این مورد، ما نیاز به پدیده‌ای به‌نام انرژی منفی داریم. در واقع اگر قادر به درک انرژی تاریک شویم، ممکن است بتوانیم یک کرم‌چاله را به اندازه‌ای باز نگه داریم که بتوانیم از یک طرف به انتهای آن برسیم.

اما وقتی بتوانیم یک کرم‌چاله بسازیم، قبل از اینکه بتوانیم، کرم‌چاله را به‌کار اندازیم و به گذشته یا آینده، سفر کنیم، نیاز به درک دقیق و کاملی از خودِ زمان داریم. یکی از نظریه‌های پیشرو در زمینه‌ی زمان این است که جهان یک بلوک بدون تغییر فضازمان است و مستقیما از معادلات اینشتین به دست آمده است.

ویکتور استرادا دیاز، اخترفیزیکدانی از اویدو در آستوریاس، اسپانیا در مکاتبه‌ای که با نگارنده‌ داشت، می‌گوید:

نکته‌ی مهم درمورد مفهوم فوق، این است که گذشته، حال و آینده همه به یک اندازه واقعی هستند. بنابراین از هر چیزی که تاکنون وجود داشته، وجود دارد یا به‌وجود خواهد آمد، همه به‌نوعی در  ساختار فضازمان وجود دارند.

بر اساس نظریه «جهان بلوکی در حال رشد» (یا دید بلوکی در حال رشد)، گذشته و حال وجود دارد و آینده وجود ندارد. اکنون یک ویژگی عینی است که باید با یک نقطه کانونی در حال حرکت مقایسه شود. با گذشت زمان، جهان بیشتری شکل می‌گیرد یا بلوک‌های دیگری به‌ جهان افزوده می‌شود؛ به همین دلیل است که گفته می‌شود، جهان بلوکی در حال رشد است. رشد بلوک در زمان حال اتفاق می‌افتد، یک تکه بسیار نازک از فضا-زمان، یعنی جایی است که بیشتر فضا-زمان به‌طور مداوم در حال شکل‌گیری مي‌گیرد.

نظریه‌ی جهان بلوکی همچنین نشان می‌دهد که گذشته، حال و آینده قبلا نوشته شدند، بنابراین اگر بتوانیم به‌نحوی به گذشته سفر کنیم، نمی‌توانیم تغییرش دهیم. برای نمونه، ما نمی‌توانیم مثلا پدر و مادر کسی را بُکشیم تا فرزندانشان در آینده از بین بروند.

دیاز توضیح می‌دهد:

اگر بتوانیم از پیکان زمان به عقب برگردیم، در زمان‌بندی ما چیزی واقعی و قابل‌اثبات به‌وجود می‌آید. اما این اصل آزادی ما را نقض می‌کند، زیرا در یک لحظه، شما آینده‌ی خود را نمی‌دانید؛ زیرا اگر آن را بدانید دیگر فردی آزاد نیستید. و به همین ترتیب، نمی‌توانید از آینده‌ای که شما را تعریف می‌کند اجتناب کنید و نمی‌توانید گذشته‌ی خود را که بخشی از ذات شما است تغییر دهید.

در سال‌های اخیر، برخی از جنبه‌های خیالی نظریه‌های انیشتین ثابت شدند. آخرین و شاید هیجان‌انگیزترین آن، نظریه برجسته‌ای است که «اتساع زمان» نام دارد. اگرچه این نظریه‌ دهه‌هاست که مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ اما همین چند سال قبل بود که یک آزمایش آن را تایید کرد و نشان داد که اتساع زمان کاملا یک پدیده واقعی است. پدیده‌ای که می‌تواند به ما اجازه سفر به آینده را بدهد.

اتساع زمان اساسا به این اشاره دارد که زمان برای یک ساعت در حال حرکت، بسیار آهسته‌تر از یک ساعت ثابت حرکت می‌کند. نیروی گرانش نیز بر این تفاوت زمان تاثیر می‌گذارد. هر قدر گرانش بیشتر باشد و سرعت حرکت ساعت بیشتر باشد، تفاوت در زمان بیشتر می‌شود. مثلا، سیاه‌چاله‌ها، همانند سیاه‌چاله‌هایی که در فیلم میان‌ستاره‌ای نشان داده می‌شوند، به دلیل کشش شدید گرانشی، اتساع زمانی بسیار زیادی پدید می‌آورند.

تصویر مفهومی از یک کرم‌چاله که می‌تواند همچون یک تونل عمل کند و میانبری بین نقاط مجزا در فضا-زمان به‌وجود بیاورد

بسته به موقعیت و سرعت ما، زمان ممکن است برای ما از دیگران در بخش‌های مختلف فضازمان سریع‌تر یا کندتر بگذرد. و برای فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی، بدین معناست که آنها به مقدار بسیار کمی دیرتر از ما که روی زمین هستیم، پیر می‌شوند.

این به دلیل اثر اتساع زمان است. به نظر می‌رسد که زمان در نزدیکی اشیاء عظیم، آهسته‌تر حرکت می‌کند، زیرا گرانش این اشیا ساختار فضازمان را خم می‌کند. این پدیده اتساع زمان گرانشی نام دارد. به‌طور خلاصه، زمان با افزایش گرانش، آهسته‌تر حرکت می‌کند. به‌همین دلیل است که زمان برای اشیاء نزدیک‌تر به مرکز زمین که گرانش در آن قوی‌تر است، کُندتر می‌گذرد.

البته این بدین معنا نیست که تمام عمر خود را در یک زیرزمین بگذرانید تا از بقیه (که روی زمین زندگی می‌کنند) بیشتر عمر کنید. این اثر آنچنان که تصور می‌کنید، قابل مشاهده نیست. اگر برای تمام عمر در یک زیرزمینی زندگی کنید، تنها به‌اندازه‌ی کسری از ثانیه از بقیه بیشتر عمر می‌کنید. بنابرین، افرادی که در کوه زندگی می‌کنند سریع‌تر از کسانی که در دریا زندگی می‌کنند، پیر می‌شوند.

عامل دوم چیزی است که به آن «اتساع زمان سرعت» گفته می‌شود که در آن وقتی شما سریع‌تر حرکت می‌کنید، زمان کندتر می‌گذرد. مثال کلاسیک در این مورد همان پارادوکس دوقلوها است.

یک دوقلو با فضاپیمایی که با سرعتی نزدیک به نور حرکت می‌کند، از زمین به فضا می‌رود و قلوی دیگر روی زمین می‌ماند. هنگامی که قلوی فضایی به زمین باز می‌گردد، او تنها چند سال پیرتر شده، اما وقتی خواهرش را می‌بیند، شوکه می‌شود، چرا که قلوی او ۱۰ سال پیرتر شده است. ناسا نمونه‌ی واقعی چنین آزمایشی را انجام داده است.

در حالی که اسکات کِلی یک سال را در ایستگاه فضایی بین‌المللی سپری کرد، مارک بردار دوقلوی همسان او به مدت یکسال در زمین به سر برد. اما اثر این پدیده چندان زیاد نیست. شواهد واقعی دیگری هم در دست است. هنگامی که دانشمندان یک ساعت اتمی را به مدار زمین فرستادند و برگرداندند و ساعت مشابه دیگری روی زمین باقی ماند، ساعتی که از فضا آمده بود، آهسته‌تر از ساعت زمینی حرکت می‌کرد. اما، بحث زمان حتی پیچیده‌تر نیز می‌شود، زیرا اتساع زمان گرانشی و اتساع زمان سرعت می‌تواند همزمان اتفاق بیافتند. یک مثال خوب در این مورد، فضانوردانی را که در ایستگاه فضایی بین‌المللی زندگی می‌کنند، در نظر بگیرید.

فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی، کمی دیرتر از ما که روی زمین هستیم، پیر می‌شوند

فضانوردان به‌طور متوسط در فاصله‌ی ۴۰۰ کیلومتری زمین شناورند، جایی که جاذبه گرانشی زمین ضعیف‌تر از سطح است. این بدین معناست که زمان باید برای آنها نسبت به مردم روی زمین سریع‌تر بگذرد. اما ایستگاه فضایی نیز با سرعت تقریبا نزدیک به ۲۸ هزار کیلومتر در ساعت به دور زمین می‌چرخد.

این بدین معنی است که زمان نیز باید برای فضانوردان نسبت به افراد روی سطحِ زمین کندتر بگذرد. شاید تصور کنید که این دو همدیگر را خنثی می‌کنند، اما اتساع زمان سرعت نسبت به اتساع زمان گرانشی تاثیر بیشتری دارد، در نتیجه، فضانوردان در مجموع از مردم روی زمین دیرتر پیر می‌شوند. اما این تفاوت قابل‌توجه نیست، پس از گذراندن شش ماه در ایستگاه فضایی، فضانوردان حدود ۵ صدم ثانیه جوان‌تر از بقیه ما خواهند بود که قابل اعتنا نیست. در واقع، زمانی که اسکات کلی پس از اقامت ۳۴۲ روزه به زمین بازگشت، تنها ۱ صدم ثانیه از برادر دوقلویش،مارک کلی جوان‌تر بود.

با وجودی که طی دهه‌های اخیر دانشمندان بسیاری اعوجاج فضا-زمان را بررسی کردند تا راه‌های ممکن برای ساخت ماشین‌ زمان پیدا کنند. اما هنوز نمی‌دانیم که آیا این روش‌هایی که مورد آزمایش قرار گرفتند، از جمله‌ کرم‌چاله‌ها که خاصیتی میانبر دارند، برای اشیاء واقعی امکان‌پذیر هستند یا خیر.

دیاز می‌گوید که تصور نمی‌کند، قبل از اینکه درک کاملی از فضا پیدا کنیم، بتوانیم ماشین زمان بسازیم. او توضیح می‌دهد:

فکر می‌کنم که سفر در زمان با تغییر ساختار فضازمان محیط پیرامون ماشین زمان امکان‌پذیر خواهد بود. اما در این میان خطراتی هم وجود خواهند داشت: زمین، خورشید، حتی کهکشان پویا هستند، موقعیت فیزیکی به‌دلیل حرکت مداوم همه‌چیز، همان موقعیت واقعی نخواهد بود. برای بازگشت به همان مکان در گذشته‌ای دور، نه‌تنها نیاز به سفر در زمان است، بلکه نیاز به سفر در فضا نیز خواهد بود، اما چگونه می‌توان موقعیت دقیق را محاسبه کرد؟ مورد دیگر اینکه ساخت ماشین زمان بدون ایجاد تغییرات قابل‌توجهی در ساختار فضا-زمانِ محیط پیرامون ماشین زمان ممکن نیست، اما چنین تغییراتی می‌تواند اثراتی، فاجعه‌بار و غیرقابل‌کنترل داشته باشد.

تا آن زمان، به‌دنبال راه‌های ساده‌تر بروید. یک راه آسان این است که به‌سادگی به جستجوی مسافران زمانی که در میان ما هستند (از همان دست آدم‌هایی مانند اندرو کارلسین) بروید. راه دیگر هم تماشای فیلم‌های سینمایی و سریال‌های تلویزیونی است که در آنها شخصیت‌هایی که مسافران زمان هستند به‌دلخواه به گذشته و آینده سفر می‌کنند. از فیلم‌ «میان‌ستاره‌ای (کریستوفر نولان)» تا سیاره میمون‌ها و دکتر هوو.  و اگر از علاقه‌مندان به آسمان شب هستید، همین حالا یک نمایش مهیج سفر در زمان در جریان است، کافی‌ست بیرون بروید و چشم به‌ آسمان بدوزید. وقتی به ستارگان نگاه می‌کنید، گویی حقیقتا به گذشته نگاه می‌کنید، چرا که بسیاری از ستارگانی که در آسمانِ شب می‌بینیم، قبلا مُرده‌اند.