تا به حال در موقعیتی بوده اید که زمان برایتان دیر بگذرد؟ مثلاً وقتی در اداره مشغول کار هستید، در یک کلاس خستهکننده نشستهاید یا در مطب پزشک منتظر هستید، گویا زمان دیرتر میگذرد؛ و هرچه با خودتان کلنجار بروید، نمیتوانید سرعتش را بیشتر کنید.
از طرفی بعضی اوقات زمان خیلی سریع میگذرد. مثلاً وقتی با دوستانتان برای چند ساعت مشغول صحبت هستید، گویا این زمان برای شما فقط چند دقیقه گذشته است. یا صبحها زود از خواب بلند میشوید، اما بازهم دیر سر کار میرسید و تعجب میکنید که چطور زمان اینقدر زود گذشت؟!
زمان، مفهومی عجیب است. بسیاری از ما زمان را راهی برای توصیف اینکه چقدر یک رویداد طول میکشد، میدانیم. زمانی ما ساعتهای عقربهای داشتیم، ولی جای آنها را با ساعتهای کامپیوتری عوض کردیم تا زمان را دقیقتر بدانیم. ساعتهای اتمی که فرکانسهای رزونانس اتم را اندازه گیری میکنند، حتی از ساعتهای کامپیوتری هم دقیقتر هستند. وقتی شخصی ثابت ایستاده است و سپس ده قدم به جلو میرود، ما به راحتی میتوانیم با یک کرونومتر، طول زمان این ده قدم را اندازه گیری کنیم.
اما زمان همیشه هم اینقدر دقیق به نظر نمیرسد. مثلاً وقتی دو نفر را برای مدتی معین، بدون ساعت در مکانی نگهدارید. تجربه آنها از زمان با هم متفاوت خواهد بود. پس آیا مفهوم زمان به همان سادگی است که ما تصور میکنیم؟ یا اینکه مفهومی سیالتر و نسبیتر است؟ زمان چه ارتباطی با فضا دارد؟
زمان مطلق و زمان نسبی
وقتی فیزیکدان و فیلسوف مشهور، آیزاک نیوتن، مقاله معروف خود را در اواخر قرن 17 تکمیل کرد، موجب ایجاد نوعی انقلاب علمی شد که دید مردم نسبت به جهان را تغییر داد. در این مقاله، او به ارائه چند مفهوم پرداخت که همگی تبدیل به مبانی فیزیک کلاسیک شدند. قوانین حرکت، یکی از نظریات مهم نیوتن بود که به توضیح حرکت اجسام در فضا میپردازد. قانون جاذبه عام و حسابان، زیرمجموعه همین قوانین هستند. اکثر مردم نیوتن را یه نابغه میدانند و دانشمندان هم هنوز از ایدههای او استفاده میکنند.
نیوتن در ضمیمه مقالهاش به بیان چند اصل مهم، از جمله ایده “زمان مطلق” پرداخت. با آنکه او متوجه شد که ساعتها کامل نیستند و اندازه گیری زمان در معرض خطاهای انسانی است، ولی به یک زمان مطلق اعتقاد داشت که شبیه به یک زمان عام و شبه خدایی بود. زمانی که برای همه و در همه جا یکسان بود. به عبارت دیگر، کسی که در قطب شمال است و کسی که در مریخ است،هر دو این زمان را، یکسان تجربه میکنند.
دیدگاه نیوتن در مورد زمان، مستقل از فضا است. وقتی آلبرت انیشتین، نظریه نسبیت خود را در اوایل قرن 20 ام ارائه کرد، گفت که زمان و فضا در ارتباط هستند و دو مفهوم جدا از هم نیستند. زمان و فضا با هم ترکیب شدهاند و فضا-زمان را ایجاد کردهاند. هر کس تجربهای متفاوت از فضا-زمان دارد، چون سرعت نور( 300.000 کیلومتر در ثانیه) برای همه ناظران یکسان است.
انیشتین همچنین افزود که فضا-زمان، مسطّح نیست؛ بلکه براثر وجود ماده و انرژی منحنی شدهاست. نباید اینطور تصور کنیم که اجرام بزرگ در فضا-زمان در یک مدار در حال گردش هستند. بجای این تصویر، یک سیب را روی یک پتوی کشیده شده تصور کنید. وزن سیب موجب گود شدن شکل پتو میشود. اگر کُره زمین همان سیب باشد. میتوانیم فضا-زمان را همان پتو در نظر بگیریم.
یعنی کسی که در فضا-زمان در حال حرکت است، در نقاط مختلف، درک متفاوتی خواهد داشت. زمان، نزدیک اجرام بزرگتر، کُندتر میگذرد. زیرا در این نواحی، فضا-زمان براثر وزن فشرده شده است. همه این پیشبینیها اثبات شده هستند. در سال 1962، دانشمندان دو ساعت اتمی را در پایین و بالای یک برج آب قرار دادند. ساعت پایینی، که به مرکز جرم کُره زمین نزدیکتر بود، از ساعت بالایی کُندتر حرکت میکرد. انیشتین این پدیده را اتساع زمان نامید.
توضیحی دیگر بر خمیدگی فضا-زمان و اتساع زمان در قالب داستانی به نام پارادوکس دوقلوها بیان شد. این داستان توسط فیزیکدان فرانسوی، پاو لنگوین در سال 1911 بیان شد. اگر یکی از دوقلوها در پایین کوه و دیگری بالای کوه زندگی کند. شخص نزدیک زمین آرامتر پیر میشود و در نهایت از شخصی که بالای کوه زندگی کرده است، جوانتر است، البته به مقدار خیلی کم. اگر یکی از دوقلوها را با فضاپیما و با سرعتی نزدیک به سرعت نور، به سفری فضایی بفرستیم، پس از بازگشت از برادر دوقلویش بسیار جوانتر خواهد بود. چون سرعت بالا و اجرام عظیم گرانشی، در نسبیت بطور یکسان عمل میکنند.
البته هیچکس برای اثبات این نظریه دوقلوها را مورد آزمایش قرار نداد. ولی در دهه 70، یک ساعت اتمی را به مدار ارسال کردند. وقتی این ساعت به زمین بازگشت، مشخص شد که نسبت به ساعتهای اتمی روی زمین بسیار کُندتر حرکت کرده است.
پس دفعه دیگری که دیر سر کار رسیدید یا خواستید تعطیلات بیشتر طول بکشد، مطمئن شوید که به زمین نزدیک هستید و با حداکثر سرعت خود حرکت میکنید. اما برای سریع گذشتن زمان در کلاسهای خسته کننده و اتاق انتظار پزشک باید در بالاترین اتاق بلندترین برج قرار بگیرید.
