رمان ها و فیلم های علمی تخیلی پر از ایده های حیرت انگیز هستند. ایده هایی که بیشتر سکوی پرتابی برای یک ماجراجویی مهیج هستند نه اقدامی جدی برای پیش بینی جریان های آینده در علم و تکنولوژی. برخی از پر تکرار ترین ایده ها، مثل شتاب گرفتن سریع یک فضاپیما تا سرعت های افسانه ای طی چند ثانیه بدون این که سرنشینان آن آسیب ببینند، بر اساس آن چه از قوانین فیزیک می دانیم، کاملا غیرممکن است. با این حال به نظر می رسد همین قوانین سایر مفاهیم علمی تخیلی دور از ذهن، از کرم چاله ها تا جهان های موازی را امکان پذیر می سازند. در ادامه برخی از این ایده های علمی تخیلی که حداقل از نظر تئوری ممکن است واقعا عملی باشند را مرور می کنیم.
کرم چاله ها
ایده کرم چاله ها – یک میان بر در فضا که امکان سفر تقریبا آنی بین مکان های دور از هم را فراهم می کند – به نظر می رسد به عنوان یک داستان افسانه ای ساخته شده است. اما این مفهوم با نام رسمی تر پل اینشتین-روزن، مدت ها پیش از آنکه نویسندگان داستان های علمی تخیلی به آن پی ببرند، به عنوان یک مفهوم نظری جدی وجود داشته است. این نظریه گرانش را به عنوان تحریف در مکان-زمان ناشی از اشیاء غول پیکر در نظر می گیرد. انیشتین با همکاری نیتان روزن (فیزیکدان) در سال ۱۹۳۵ این نظریه را مطرح کرد که نقاط دارای گرانش شدید، همچون سیاه چاله ها ممکن است مستقیما با یکدیگر در ارتباط باشند. و به این صورت بود که ایده کرم چاله ها زاده شد.
نیروهای اطراف سیاه چاله می توانند هر کس نزدیکشان شود را نابود کنند، بنابراین ایده سفر کردن از طریق کرم چاله تا دهه ۱۹۸۰، زمانی کارل ساگان (فیزیکدان نجومی) تصمیم گرفت یک رمان علمی-تخیلی بنویسد، به طور جدی مورد توجه قرار نگرفت. به گزارش بی بی سی، ساگان همکار فیزیکدانش، کیپ ترون را تشویق کرد تا به راه حلی شدنی برای سفر در فواصل بین ستاره ای در یک چشم به هم زدن برسد. ترون از روی وظیفه یک روش طراحی کرد – که به طور نظری امکان پذیر اما در عمل بسیار غیرمحتمل است – که انسان ها ممکن است از طریق عبور بدون آسیب از کرم چاله به سفر بین ستاره ای دست یابند. این نتیجه گیری راه خود را به رمان ساگان با عنوان «تماس» باز کرد (سیمون و شوستر: ۱۹۸۵) که بعد ها فیلمی با بازی جودی فاستر در نقش اصلی با اقتباس از آن ساخته شد.
با وجودی که احتمال بسیار پایینی دارد که کرم چاله ها یک روز به آن روش ساده و آسانی برای حمل و نقل تبدیل شوند که در فیلم ها به نمایش گذاشته می شوند، دانشمندان در حال حاضر به روشی برای ساخت یک کرمچاله دست یافته اند که نسبت به پیشنهاد اصلی ترون، عملی تر است. این امکان وجود دارد که اگر کرمچاله ها در حال حاضر در جهان وجود داشته باشند، ممکن است توسط نسل جدید ردیاب های موج گرانشی مکان یابی شوند.
ماشین وارپ
یکی از شروط اصلی برای اکثر داستان های ماجراجویی در فضا، توانایی رفتن از نقطه الف به نقطه ب با سرعتی بسیار بیشتر از چیزی است که امروزه امکان پذیر است. جدا از کرمچاله ها، برای رسیدن به چنین چیزی با یک فضاپیمای سنتی، چندین مانع وجود دارد. برای این کار به مقدار بسیار زیادی سوخت نیاز داریم، اثر ویرانگر افزایش سرعت، و این واقعیت که جهان یک محدوده بسیار سفت و سخت سرعت دارد را نیز باید در نظر گرفت. این محدودیت همان سرعت حرکت نور است – دقیقا یک سال نوری در سال، که در زمینه کیهانی به هیچ وجه سرعت بالایی نیست. پروکسیما قنطورس، دومین ستاره نزدیک به زمین، ۴.۲ سال نوری با خورشید فاصله دارد، در حالی که مرکز این کهکشان ۲۷.۰۰۰ سال نوری دور است.
خوشبختانه، برای محدوده سرعت کیهانی یک راه گریز وجود دارد: این محدوده تنها حداکثر سرعتی را تعیین می کند که ما می توانیم در فضا سفر کنیم. همانطور که اینشتین توضیح می دهد، فضا به خودی خود قابل تحریف است، بنابراین شاید ممکن باشد که فضای اطراف یک فضاپیما را به شیوه ای دستکاری کنیم که این محدودیت سرعت را تخریب کند. فضاپیما هنوز می تواند با سرعتی کمتر از سرعت نور در فضای اطراف سفر کند، اما خود فضا می توند سریع تر از آن حرکت کند.
این همان چیزی است که نویسندگان فیلم «پیشتازان فضا» هنگام طرح مفهوم «ماشین وارپ» در دهه ۱۹۶۰ در ذهن داشتند. اما برای آن ها این فقط جمله ای بود که وقوع آن محتمل به نظر می رسید. به گزارش space.com، وبسایت همتای Live Science، در سال ۱۹۹۴ بود که میگوئل آلکوبیر راه حلی را برای معادلات اینشتین یافت که با منقبض کردن فضای جلوی فضاپیما و منبسط کردن فضا در پشت آن، یک ماشین وارپ واقعی را تولید می کرد. در وهله اول، راه حل آلکوبیر به اندازه عبور از کرمچاله ترون تصنعی بود، اما دانمشندان به این امید که یک روز این ایده عملی شود، در تلاش برای اصلاح آن هستند.
سفر در زمان
مفهوم ماشین زمان یکی از بزرگترین دستگاه ها در داستان های علمی تخیلی است که به کاراکترهای داستان اجازه می دهد به گذشته برگشته و سیر تاریخ را تغییر دهند – تغییرات خوب یا بد. اما این ایده ناگزیر ایجاد کننده پارادوکس های منطقی است. مثلا در فیلم «بازگشت به آینده» آیا داک ماشین زمانش را می ساخت اگر توسط مارتی که با استفاده از همان ماشین از آینده برگشته بود ملاقات نمی شد؟ به خاطر پارادوکس هایی از این دست است که بسیاری از مردم فکر می کنند سفر در زمان در جهان واقعی غیر ممکن است – و با این وجود، بنا بر قوانین فیزیک، این امر می تواند واقعا اتفاق بیفتد.
درست مثل کرم چاله ها و ماشین های وارپ، فیزیکی که به ما می گوید بازگشت به گذشته امکان پذیر است، از نظریه نسبیت عمومی اینشتین ریشه می گیرد. این نظریه زمان و مکان را به عنوان بخشی از یک پیوستار «مکان-زمان» می داند که در آن این دو موجودیت به صورت لاینفکی با یکدیگر پیوند برقرار کرده اند. درست همانطور که درباره تحریف مکان با یک کرمچاله یا ماشین وارپ صحبت می کنیم، زمان هم قابل تحریف است. گاهی اوقات زمان می تواند آنقدر تحریف شود که روی خودش تا شود که دانمشندان به آن خمیدگی زمانگونه ی بسته می گویند – البته نام دقیق تر آن می تواند ماشین زمان باشد.
به گفته دیوید لوئیس اندرسون فیزیکدان، که پژوهشی را در موسسه اندرسون، (یک آزمایشگاه پژوهشی خصوصی) توصیف می کند، یک طراحی مفهومی برای این ماشین زمان در سال ۱۹۷۴ توسط فرانک تیپلر فیزیکدان منتشر شد. این دستگاه که سیلندر تیپلر نامیده می شد اندازه بزرگ – به گفته هامبل حداقل ۶۰ مایل (۹۷ کیلومتر) طول داشت – و چگالی زیادی داشت به طوری که جرم کل آن با جرم خورشید قابل مقایسه بود. این دستگاه برای این که کار یک ماشین زمان را انجام دهد، باید آنقدر سریع می چرخید که بتواند مکان-زمان را تا جایی تحریف کند که زمان روی خود تا شود. شاید به سادگی نصب یک خازن شار در ماشین دلورین به نظر برسد، اما این مزیت را دارد که حداقل روی کاغذ ممکن است واقعا کار کند.
تله پورت
مثال بارز تله پورت در داستان های علمی تخیلی ترنسپورتر «استار ترک» است که همان طور که از نامش پیداست، تنها به عنوان روشی آسان برای جابجایی پرسنل از یک مکان به مکانی دیگر به تصویر کشیده شده است. اما تله پورت کاملا با شیوه های دیگر جابجایی متفاوت است: به جای این که مسافر از نقطه شروع تا مقصد را در فضا حرکت کند، تله پورت ناشی از خلق شدن یک نسخه کپی دقیق در مقصد است در حالی که نسخه اصلی نابود می شود. از این نظر – و در سطح ذرات زیراتمی نه بشری – تله پورت به گفته IBM بی شک امکان پذیر است.
این فرایند در جهان حقیقی تله پورت کوانتومی نامیده می شود. این فرایند حالت کوانتومی یک ذره، مثلا یک فوتون را دقیقا در یک ذره دیگر کپی می کند که ممکن است صد ها مایل دورتر از ذره اصلی باشد. تله پورت کوانتومی حالت کوانتومی فوتون اول را کاملا نابود می کند، بنابراین دقیقا طوری به نظر می رسد انگار این فوتون به طور جادویی از یک مکان به مکانی دیگر منتقل شده. این ترفند بر آنچه اینشتین «کنش اسرارآمیز با فاصله» می خواند مبتنی است، اما به طور رسمی با عنوان درهم تنیدگی کوانتومی نامیده می شود. اگر فوتونی که تله پورت شده با یک جفت فوتون در هم تنیده در تماس قرار گیرد، و ابعاد حالت نهایی به گیرنده ارسال شود – جایی که فوتون درهم تنیده دوم قرار دارد – آنگاه فوتون دوم می تواند به همان حالت فوتون تله پورت شده برسد.
این فرایند حتی برای یک فوتون هم پیچیده است و هیچ روشی وجود ندارد که بتوانیم آن را مثل چیزی که در «استار ترک» دیدیم در مقیاس بالا اجرا کنیم. با این وجود، تله پورت کوانتومی در جهان حقیقی کاربرد های مهمی دارد، مثلا برای ارتباطات غیر قابل هک شدن و محاسبات کوانتومی فوق سریع.
جهان های موازی
جهان همه آن چیزی است که تلسکوپ ها به ما نشان می دهند – میلیاردها سیاره که بعد از بیگ بنگ در حال بسط و گسترش هستند. اما آیا همه چیز همین است؟ نظریه می گوید که شاید اینطور نباشد: ممکن است آن بیرون چندین جهان متشکل از جهان ها وجود داشته باشد. ایده «جهان های موازی» یک موضوع علمی تخیلی آشنای دیگر است، اما زمانی که این جهان ها روی پرده به نمایش در می آیند، معمولا تنها جزئیات کوچکی از آن ها با جهان واقعی ما متفاوت هستند. اما واقعیت ممکن است عجیب تر از این باشد، چرا که پارامتر های اصلی فیزیک در یک جهان موازی – مثلا قدرت گرانش یا نیروهای هسته ای – با جهان ما متفاوت است. یک نمایش کلاسیک از جهانی از این نوع که واقعا متفاوت است، و موجوداتی که در آن زندگی می کنند، در رمان «خود خدایان» آسیموف دیده می شود (دابل دی: ۱۹۷۲).
بهترین راه برای درک جهان های موازی مفهوم «تورم ابدی» است. این مفهوم بافت نامتناهی فضا را به تصویر می کشد که به صورت جاودان در حال بسط یافتن سریع است. هر چند وقت یک بار یک نقطه موضعی در این فضا – یک بیگ بنگ خودگردان – از این انبساط کلی آزاد می شود و با سرعتی آرام تر شروع به رشد می کند، این امر به اشیائی مثل ستاره ها و کهکشان ها اجازه می دهد تا داخل آن رشد کنند. بر اساس این نظریه، جهان ما نیز چنین ناحیه ای است، اما ممکن است جهان های بی شمار دیگری از این دست نیز وجود داشته باشد.
مثل داستان آسیموف، پارامترهای فیزیکی این جهان های موازی ممکن است کاملا با جهان ما متفاوت باشد. در گذشته دانشمندان باور داشتند که تنها جهان هایی که دقیقا پارامترهای مشابهی با ما دارند می توانند قابلیت حمایت از حیات را داشته باشند، اما به گزارش Live Science پژوهش های اخیر نشان می دهد که شرایط ممکن است تا این اندازه محدودکننده نباشد. بنابراین هنوز برای آدم فضایی های آسیموف امید وجود دارد – البته احتمالا امیدی برای ارتباط برقرار کردن با آن ها به آن شکلی که در رمان اتفاق می افتد وجود نخواهد داشت. به هر جهت، ردپاهای جهان های دیگر ممکن است با سایر روش ها برای ما قابل شناسایی باشد. به گفته ایوان بالدری، استاد فیزیک نجومی در دانشگاه جان مورس لیورپول در انگلستان، حتی این ایده مطرح شده است که «نقاط سرد» رازآلود در پس زمینه ریزموج های کیهانی، ردپای تصادمی با یک جهان موازی است.
منبع: livescience
