پاسخ شما، آقای محمدی، کاملا صحیح است و من نیز با آن موافق هستم. توضیحاتی را به آن می افزایم که در واقع سخنان شما را ریاضی وار تر تصدیق می کند. لطفا آن را با حوصله و درک کامل بخوانید؛ چرا که تایپ آن بسیار زمان برد.
ممنون.
برای شروع، انیشتین فرض کرد که: سرعت نور یک ثابت مطلق است. به عبارت دیگر، اهمیتی ندارد که چه کسی و چگونه سرعت نور را اندازه بگیرد و اهمیتی ندارد که کدام یک از ناظر یا منبع در حال حرکتند؛ و در هر حال، همیشه مقدار آن 300/000 KM/s (تقریبا) می باشد. این مطلب مستقیما با تجربه عادی ما از فضا و زمان مغایرت دارد. در نتیجه، ایده های ما در مورد فضا و زمان باید تصحیح شود. اولین تصحیحی که باید انجام شود این است که فضا و زمان دو مفهوم کاملا مجزا نیستند. به علاوه، بهتر است که زمان و فضا را به صورت یک سیستم چهار بعدی پیوسته در نظر بگیریم. یعنی این که بگوییم زمان را به عنوان بعد چهارم، به سه بعد فضایی معمولی اضافه کنیم (بالا و پایین، چپ و راست، جلو و عقب).
سال ها مفهوم فضا و زمان برای من مبهم بود و غیر قابل درک، تا آنکه بالاخره با راهنمایی یک دانشجو توانستم خطایم را در رابطه با درک آن بفهمم. متن زیر می تواند به درک بهتر آن کمک کند؛
برای واضح شدن آنچه که با معنی فضا- زمان است، به عنوان مثال یک سیستم ساده دو بعدی را مورد بررسی قرار می دهیم: تصور کنید هواپیمایی از ایران به طرف کانادا، با توقف های کوتاهی در کشور های ترکیه و یونان، در پرواز باشد. اگر ما نموداری رسم کنیم که در آن، فاصله طی شده در مقابل زمان رسم شود، نموداری از فضا- زمان دو بعدی داریم. با یک ساختمان مشابه، ما می توانیم یک سیستم سه بعدی یا حتی یک فضا- زمان چهار بعدی را تصور کنیم.(متاسفانه موفق به افزودن تصویر، برای درک بهتر نشدم.)
برای رسم نمودار فضا- زمان، فیزیکدان ها تشخیص داده اند که نمودار ها را به روش ویژه ای ترسم کنند. ما یک فضا زمان دو بعدی را مورد بررسی قرار می دهیم. ابتدا فرض کنید که x بعد فضا و t بعد زمان باشد. علاوه بر این نموداری از x برحسب t را چنان ترسیم می کنیم که پرتو های نور در امتداد خط 45 درجه باشند(یعنی نمودار های y=x و y=-x (فرضی) ).(لطفا نوشته ها را تصور یا حتی بر روی کاغذی ترسیم کنید.) البته این یک ساده کردن اختیاری است اما ثابت می شود که این کار فوق العاده راحت است.
نحوه ای که یک دانشمند، فضا- زمان دو بعدی را ترسیم می کند، طبق معمول زمان (t) را عمودی و فاصله (x) را افقی در نظر می گیریم. نمودار را به نحوی ترسیم می کنیم که پرتو های نور در امتداد خط های 45 درجه (نمودار y=x و y=-x) حرکت کنند و این کار به سادگی با انتخاب مقیاس صحیح محور ها صورت می گیرد: اگر یک سانتی متر در روی محور زمان، نشان دهنده ی یک ثانیه باشد، یک سانتیمتر در روی محور فاصله نشان دهنده ی 300/00 Km (فضا)خواهد بود. اگر مرکز نمودار را (در x=0 و t=0 ) ((اینجا)) و ((حال)) بنامیم، نمودارمان به سه منطقه تقسیم می شود.
در امتداد خطوط 45 درجه در فضا- زمان دو بعدی حرکت می کنند و پرتو های نور از نقطه ی t=0 و x=0 می گذرند که یک مخروط نوری را تعریف می کند.(لطفا برای مشاهده ی نمودرا مخروط نوری و درک بهتر آن به لینک روبرو مراجعه کنید:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/World_line.svg
)
در نتیجه فضا- زمان به سه ناحیه تقسیم خواهد شد: گذشته، آینده و ((جای دیگر))، که حال برابر با نقطه ی x=0 و t=0 خواهد بود.
برای درک بهتر(ریاضی):
سه نمودار y=x (از C تا D) که از مبدا مختصات بگذرد و y=2x (از E تا F ) و y=1/2x (از A تا B) را، در بازه هایی که مایلید محدود کنید، بر روی یک نمودار دو بعدی xوt رسم کنید که t محور عمودی و x محور افقی خواهد بود.
شما به راحتی می توانید از نقطه ی A به B بروید. زمان زیادی طول می کشد اما فاصله طی می شود و فاصله ی طی شده چندان زیاد نیست. برای رفتن از نقطه ی C به D ، در امتداد خط 45 درجه حرکت می کنید. برای انجام این کار باید با سرعت نور حرکت کنید. در حرکت از نقطه ی E به F فاصله زیادی در مدت زمان بسیار کوتاهی طی می شود، اما سرعت شما باید بزرگتر از سرعت نور باشد.
یکی از نتایج معروف نسبیت انیشتین این است که غیر ممکن است بتوانیم با سرعتی بیش از سرعت نور حرکت کنیم. پس اگر نقطه ی x=0 ((اینجا)) و t=0 ((حالا)) بر روی نمودار باشد، واضح است که برای ناظران غیر ممکن است که چیزی درباره ی آن نواحی که به عنوان ((جای دیگر)) مشخص شده اند، بدانند. آن ها نمی توانند در ناحیه ی ((جای دیگر)) حرکت کنند؛ چون انجام آن به این معنا است که فضا پیمای آن ها باید سریع تر از سرعت نور حرکت کند. آن ها نمی توانند با کس دیگری در ناحیه ی ((جای دیگر)) ارتباط برقرار کنند؛ زیرا این بدان معنا است که علامتی را با سرعتی بیشتر از سرعت نور فرستاده و در یافت کنند. همچنین، ناظرین برای رسیدن به ((اینجا)) و ((حال))، باید از محلی که با علامت ((گذشته)) مشخص شده است بیایند؛ و جدا از این که در تلاش انجام چه کاری هستند، برای همیشه به مخروطی که ((آینده)) نام دارد، محدود خواهند بود.
این قسمت را دوباره توضیح نمی دهم؛ چرا که آقای محمدی بلبان آباد، به توضیح آن پرداخته اند.(در مورد یک ناظر ثابت و یک ناظر متحرک.)
طبق توضیحی که از بیان مجدد آن اجتناب شده، می توان درک کرد که حرکت با سرعتی بزرگتر از سرعت نور امکان ندارد.
طبق نموداری که در بالا به رسم آن پرداختیم، حرکت با سرعت منفی جود ندارد یعنی نمی توان نموداری را به صورت y=-x (مثالی تقریبی) رسم کرد که واقعی باشد. پس ((به گونه ای!!)) می توان گفت که سفر به گذشته نیز امکان پذیر نخواهد بود.
برگرفته از کتاب: نسبیت و کیهان شناسی نویسنده: ویلیام جی. کافمن
مترجم:دکتر عدالتی- بهزاد قهرمان
ممنون که توضیح ها را با حوصله خواندید و پوزش بابت زیادی توضیحاتم؛ آرش اهل دل.