اصطلاح سوراخهای کرم در فیزیک به چه معناست؟ از آنجا که این واژه ممکن است کمی نامأنوس باشد، در ابتدا توضیح یک نکته لازم به نظر میرسد. این اصطلاح ممکن است شنونده را به یاد دالانها یا سوراخهایی بیندازد که کرمهای خاکی درون خاک حفر میکنند. اما منظور از واژه (سوراخهای کرم" ، حفرههایی نیست که در باغچه منزلتان میبینید و ما نمیخواهیم در اینجا درباره دالانهای پیچ در پیچی که محل سکونت کرمهای خاکی است، به بحث بپردازیم).
این واژه به یک نظریه علمی اطلاق میشود که مضمون آن احتمال وجود یک راه میانبر بین زمان و مکان است. البته هم اکنون این نظریه در حد حدس و گمان میباشد. علم فیزیک این قضیه بار ممکن میداند، اما باز هم لازم است برای اثبات آن ، مشاهدات و بررسیهایی انجام شود. ممکن است تعجب کنید که چگونه ممکن است چنین میانبرهایی وجود داشته باشند و اصلا چرا دانشمندان به چنین فکری افتادهاند.
انیشتین
برای درک این مطلب بهتر است از نظریه انیشتین آغاز کنیم. از زمانی که انیشتین نظریه نسبیت خود را بین کرد، دانشمندان بر آن شدند که زمان و فضای سه بعدی را باهم تلفیق کنند. این امر موجب پیدایش نظریه "فضا - زمان" شد. پیش از آن تحقیقات دانشمندان بر فرمولهای نیوتن و برخی دانشمندان دیگر استوار بود. اما فرمولهای مذکور نمیتوانستند مسائل دانش نوین را حل کنند. هم اکنون تفکر درباره نظریه فضا - زمان (بعد چهارم) ، به دانشمندان این خلاقیت را میدهد که پدیدههایی مثل "سوارخ کرم" را که با توجه به فرمولهای انیشتین وجود آن ممکن میباشد پیش بینی کنند.
دیگران
فیزیکدانی به نام لارنس . م . کراوس ، فضا - زمان را به صفحهای لاستیکی تشبیه میکند که میتواند پیرامون اجرام بزرگی مثل خورشید به شکل U یا V خم شده باشد. به گفته وی اگر اندازه جرم کافی باشد تا بتواند فضا (مکان) را تا حد زیادی خمیده و منحنی کند، دوشی که ممکن است خیلی دور از هم به نظر برند، در اصل میتوانند خیلی به هم نزدیک باشند. فرض کنید حشره ریزی هستید که روی آن صفحه لاستیکی خم شده قرار دارید.
اگر از بین یک نی نازک که دو قسمت از این صفحه را سوراخ کرده عبور کنید، در واقع میانبر زدهاید. در غیر این صورت لازم است از قسمتی که سر این نیز وجود دارد شروع کنید و با پیمودن سطح صفحه لاستیکی به انتهای نی برسید. چون شما تنها حشرهای ریز بر روی صفحهای بزرگ هستید، ممکن است هرگز ندانید که این صفحه خمیده است. همین خمیدگی فضا - زمان است که تصور "سوراخ کرم" را دشوار میکند.
کراوس میگوید: "وجود چنین میانبری ، پیمودن مسافتهای بعید را طی مدت کوتاه عمر انسان ممکن میکند". از آنجا که "سوراخهای کرم" تنها در حدس و گمان و فرضیه هستند، برای داستانهای علمی - تخیل موضوع جالبی به شمار میروند.
کلی
زمان به مفهوم متداول یعنی «چه وقت» ، و نیز «کجا» به معنای تعیین مکان یا موقعیت در فضاست. مفهوم کلمه فضا بطور مطلق غیر قابل ادراک است. از نظر یک عامل خرید و فروش املاک ، فضا چیزی است که او حدود آن را به صورت یک قطعه زمین تعیین میکند و به فروش میرساند. در نزد علاقمندان به اکتشافات فضایی ، فضا چیزی است که به بیرون از مرزهای سیاره ما امتداد مییابد. بطور عادی نمیتوانیم فضا را تصور کنیم، گرایش ما چنین است که مفهوم فضا را ، با توجه به استنباط تجربی خود به اشیای مادی ارتباط دهیم.
ما فراگرفتهایم که به هنگام بحث درباره فضا از آن به صورت نشانههای مرتبط با موقعیت نسبی اجسام صحبت کنیم. برحسب چنین تعبیرهایی ، فضا به شکل مفهوم فیزیکی تلقی میشود و به مشاهدههایی منحصر میشود که اشیای مادی مواضع مختلف را اشغال میکنند. این طرز تلقی از فضا ، هنگامی که موقعیت همه اجسام را نسبت به یک جسم ، مثلا زمین ، تعیین کنیم، موجه است. چنین برداشتی از فضا باعث شده است که هندسه اقلیدسی ، برای مقاصد علمی متعددی مناسب به نظر آید و نقطه ، خط راست و صفحه اغلب به عنوان سرشتی بدیهی پذیرفته شود.
همزمانی
در مکانیک عادی به نظر میرسد که هر رویدادی بوسیله مکان (ارتباط موقعیت Position relationship) و زمان (ارتباط زمانی Temporal relationship) مشخص میشود. به فضای دوبعدی و سهبعدی (هندسه) مفهوم اجتنابناپذیر زمان هم اضافه شد. اما فضا باز هم میتواند به عنوان بعدی کاملا مستقل و قابل استفاده در فیزیک کلاسیک ، پذیرفتنی باشد. این تلفیق ، به دلیل آنچه اینک به مثابه تصور همزمانی خوانده میشود، مقدور بود. یعنی هنگامی که خبر یک رویداد (مثلا حرکت یک سیاره) را به کمک نور ، بطور آنی دریافت میکنیم، اینطور میفهمیم که رویداد یا شده در اینجا و هم اکنون رخ داده است.
تصور همزمانی
کشف قوانین الکترودینامیک ، اعتقاد به این همزمانی مطلق را برهم زد. ماکسول ، فیزیکدان اسکاتلندی قرن نوزدهم ، پی برد که آشفتگیها در میدان الکترومغناطیسی با سرعتی معین ، یعنی سرعت نور حرکت میکنند و این حرکت از طول موج آنها مستقل است. نور حالت خاصی از تمام آشفتگیهایی است که پدیده موجی به شمار میآیند.
هاینریش هرتز ، فیزیکدان آلمانی ، بعدا کشف کرد که آشفتگیهای الکتریکی عادی ، یعنی جرقهها ، میتوانند در فواصل اندک ، میدان الکتریکی تولید کنند. این موضوع منجر به آشکارسازی و انتقال امواج رادیویی با طول موجهای گوناگون شد که امواج بلند بکار رفته در تلگراف و امواج کوتاه تلویزیونی و رادار را دربر میگیرد. خاصیت اساسی تابش الکترومغناطیسی ، علاوه بر طول موج ، فرکانس آن ، یعنی تعداد نوسانهای موج در هر ثانیه است. واحد اندازهگیری فرکانس ، هرتز (دور در ثانیه) است.
فاصله به کمک نور
به کمک رادار روشی برای اندازهگیری فاصله فراهم شده است که در آن به معیار و سنجه نیازی نیست. آنچه باید انجام شود، عبارت از اندازهگیری زمان لازم و آنگاه ضرب کردن آن در مقداری ثابت ، یعنی سرعت نور ، است. به بیان دیگر ، یک پرتو کوتاه موجی را به سوی هدفی که میخواهند فاصله آن را مشخص کنند، ارسال میدارند. پرتو یاد شده بعد از برخورد به هدف دوباره بازتابیده میشود.
حال اندازهگیری فاصله با توجه به زمان طی شده از لحظه ارسال پرتو موجی به طرف هدف و لحظه دریافت بازتابش صورت میگیرد. از آنجا که میدانیم امواج رادیویی با سرعت نور حرکت میکنند، لذا زمان طی شده برحسب ثانیه را در سرعت نور (300000 کیلومتر در ثانیه) ضرب کرده و عدد حاصل را به دو تقسیم میکنند. به این صورت فاصله هدف یا شی مورد نظر به آسانی حاصل میشود.
آخر
در امور روزمره زندگی ، از قبیل تعیین وقت یک مسابقه ، یا نصب راداری برای تعیین سرعت اتومبیلها ، نور نقش چندانی ندارد، اما با در نظر گرفتن ماهیت عالم ، چنین جنبههایی از زمان و فاصله اهمیت پیدا میکند. همین که میفهمیم زمان و فاصله یکی هستند، آنگاه متوجه خواهیم شد ستارهای که میبینیم، پدیدههای مربوط به اینجا و زمان حال نیست، بلکه نور آن پس از میلیاردها سال طی طریق به ما رسیده است.
بنابراین ستاره مورد نظر میلیاردها سال از ما فاصله دارد و آنچه در زمان حال شاهد آن هستیم، رویدادی بوده است که در گذشته بعید به وقوع پیوسته است (نور آینه گذشته). بنابراین ، هنگامی که فضا و زمان انفکاکناپذیر باشند، به نحوی که نتوان بدون اندیشیدن درباره هر دو مفهوم ، به دیگری فکر کرد، زمان نیز مانند مکانیک کلاسیک به صورت یک بعد در میآید و فضا ـ زمان به بعد چهارم تبدیل میشود.
[External Link Removed for Guests]