زمان نسبی است. درک ما از زمان به حرکت بستگی دارد، بهطور خاص به سرعت و شتابی که داریم. برای درک بهتر این موضوع، باید نظریههای مربوط به آن را بدانید. پس در این مقاله تلاش کردهایم تا مفهوم نسبی بودن زمان را به سادهترین شکل توضیح دهیم. با ما همراه باشید.
تصور کنید در ماشین نشستهاید و مناظر اطراف را تماشا میکنید. درختی در دوردست به ماشین نزدیکتر میشود، از کنارتان میگذرد و دوباره در جهت مخالف دور میشود. قطعا میدانید که درخت در جای خود ثابت است و این شمایید که بهسمت آن حرکت میکنید و بعد دور میشوید. درخت فقط در مقایسه یا نسبت به شما در حال حرکت است. این همان چیزی است که فیزیکدانان آن را نسبیت مینامند.
در سال ۱۶۳۲، گالیله در کتاب خود با عنوان «گفتگو در باب دو نظام عمده عالم»، برای اولین بار اصل نسبیت را توضیح داد. این ایده میگوید جهان باید همیشه یکسان رفتار کند، حتی اگر دو نفر رویدادی را متفاوت تجربه کنند، زیرا یکی از آنها نسبت به دیگری در حال حرکت است.
اگر وقتی در ماشین هستید توپی را به هوا پرتاب کنید، قوانین فیزیکی اعمالشده روی آن، مانند نیروی گرانش، باید شبیه به قوانینی باشد که روی ناظر تماشاچی از کنار جاده حاکم است. بااینحال در حالیکه شما فقط بالا و پایین رفتن توپ را میبینید، فرد کنار جاده آن را در حال بالا و پایین رفتن و همچنین دور و نزدیک شدن میبیند.
آلبرت انیشتین برای توضیح دادن مشاهدات گیجکنندهای که توضیح شهودی نداشت، ایدهای را مطرح کرد که امروز بهعنوان نسبیت خاص شناخته میشود.
انیشتین از کار تعداد زیادی از فیزیکدانان و ستارهشناسان در اواخر قرن نوزدهم استفاده کرد تا نظریه خود را در سال ۱۹۰۵ ارائه کند. او با دو عنصر کلیدی شروع کرد: اصل نسبیت و این مشاهده عجیب که سرعت نور برای هر ناظری یکسان است و هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از آن حرکت کند. هر کسی سرعت نور را اندازهگیری کند، مهم نیست کجا باشد یا با چه سرعتی در حال حرکت باشد، نتیجه یکسان خواهد بود.
فرض کنید با سرعت ۶۰ کیلومتر در ساعت رانندگی میکنید و دوستتان کنار درختی ایستاده است. اگر توپی را با سرعت ۶۰ کیلومتر در ساعت بهسمت شما پرتاب کند، بهطور منطقی باید ببینید که دوستتان و درخت با سرعت ۶۰ کیلومتر در ساعت و توپ با سرعت ۱۲۰ کیلومتر در ساعت بهسمت شما حرکت میکند.
اگرچه این عدد خیلی به مقدار درست نزدیک است، در واقع اختلافی جزئی وجود دارد. این اختلاف بین آنچه که از جمع کردن دو عدد بدست میآورید و پاسخ واقعی، با نزدیکتر شدن یکی یا هر دوی شما به سرعت نور بیشتر میشود.
اگر سوار موشکی بودید که با ۷۵درصد سرعت نور حرکت میکرد و دوستتان توپ را با همان سرعت پرتاب میکرد، نمیدیدید که توپ با سرعت ۱۵۰درصد سرعت نور نزدیک میشود.
به این دلیل که هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند. بنابراین، توپ همچنان در حال حرکت با سرعتی کمتر از نور دیده میشود. اگرچه این ایده بسیار عجیب بهنظر میرسد، شواهد تجربی زیادی از آن پشتیبانی میکنند.
| برای اطلاع از مقاله راهنمای نصب مقر استوایی و ردیابی اجرام در آسمان شب روی لینک کلیک کنید. |
سرعت تنها عاملی نیست که نسبت به اشخاصِ در حالِ مشاهده، تغییر میکند. یکی دیگر از پیامدهای نسبیت، اتساع زمان است. بر اساس این مفهوم، اگر افراد با سرعت متفاوت حرکت کنند، زمان سپریشده برای آنها یکسان نخواهد بود.
هر فردی زمان را نسبت به خودش تجربه میکند. فردی که سریعتر حرکت میکند نسبت به کسی که کندتر حرکت میکند، زمان کمتری را تجربه میکند. وقتی این دو به هم برسند و ساعتهایشان را مقایسه کنند، متوجه میشوند که یکی از ساعتها نشان میدهد زمان کمتری گذشته است و دیگری زمان بیشتری را نشان میدهد.
این ما را به یکی از عجیبترین نتایج نسبیت میرساند: پارادوکس دوقلوها. بر اساس این مفهوم، اگر یکی از دوقلوها با موشکی پرسرعت به فضا سفر کند، وقتی به زمین برگردد میبیند که دیگری سریعتر از او پیر شده است.
توجه داشته باشید که رفتار زمان برای هر دو عادی است (دقیقا همانطور که الان زمان را تجربه میکنید)، حتی اگر مقدار آن متفاوت باشد. بنابراین شاید برایتان سوال پیش بیاید حالا که هر دو خود را ثابت و دیگری را در حال حرکت میببینند، آیا برای هر دو، دیگری سریعتر پیر نمیشود؟ پاسخ منفی است. زیرا هر دو نمیتوانند نسبت به دیگری بزرگتر باشند.
دوقلویی که در موشک است نهتنها با سرعت مشخصی حرکت میکند که در آن چارچوب مرجع ثابت میماند، بلکه در مقایسه با دوقلوی روی زمین، شتاب میگیرد. برخلاف سرعت که نسبت به ناظر تعیین میشود، شتاب مطلق است. وقتی روی ترازو میروید، وزنی که اندازه میگیرید در واقع شتاب شما بهدلیل گرانش است. این اندازهگیری بدون توجه به سرعت حرکت زمین در منظومه شمسی یا حرکت منظومه شمسی در کهکشان یا کهکشان در جهان هستی، ثابت باقی میماند.
وقتی یکی از دوقلوها به سرعت نور نزدیکتر میشود، هیچ کدام چیز عجیبی را در ساعتهای خود تجربه نمیکنند و زمان را مثل من و شما عادی تجربه میکنند. فقط زمانی که یکدیگر را میبینند و مشاهدههای خود را با هم مقایسه میکنند، متوجه تفاوتی میشوند که ریاضیات نسبیت بهخوبی آن را تعریف کرده است.
