شاید بتوان گفت که مهمترین محدودیت ها در فیزیک، درجه حرارت صفر کلوین و سرعت نور هستند. این دو محدودیت با روابطی که تا کنون از ترمودینامیک و نسبیت خاص می شناسیم، اثبات شده هستند.
در مورد محدودیت اول یا همان صفر کلوین باید گفت که این دما که به صفر مطلق هم معروف است، تا به حال به دست نیامده است و تمام تلاشها برای رسیدن به این دما بدون نتیجه مانده است. اما خاصیت این دما در چیست و چرا این دما دست نیافتی است؟ ساده ترین جواب به این پرسش این است که از لحاظ تئوریک، انرژی داخلی ماده در این دما به صفر می رسد و این موجب از بین رفتن ساختار ماده می شود. دما یکی از خصوصیات مواد است و طبق قانون صفرم ترمودینامیک برای هر ماده کمیتی وجود دارد که شرایط تعادلی آن ماده در محیط را نشان می دهد. این کمیت همان دما است. مکانیک آماری و ترمودینامیک قائل به رابطه ای مستقیم بین این کمیت و انرژی داخلی یک جسم هستند. حال اگر این دما برابر با صفر شود، جسم از بین می رود. در اینجا نمی توان به یقین گفت که چه اتفاقی برای جسم می افتد، آیا به طور دفعی تبدیل به انرژی می شود یا چیز دیگری؟ در دماهای نزدیک به صفر مطلق، خاصیت های مواد تغییراتی اساسی دارند. به عنوان مثال تعداد زیادی از نیمه رساناها ابررسانا می شوند و یا برای یک گاز بزونی، چگالش بوز انیشتین رخ می دهد. اما هنوز کسی نمی داند در صفر مطلق چه اتفاقی برای مواد می افتد. این یکی از محدودیت هایی است که خداوند برای ماده و جهانی که از مواد تشکیل شده است، قرار داده است.
در مورد سرعت، همان طور که در مقاله نسبیت هم اشاره کردیم، یک محدودیت دیگر وجود دارد. سرعت نور را می توان بالاترین سرعت قابل تصور برای یک ماده دانست. از طرف دیگر سرعت نور را می توان بالاترین سرعت برای انتقال اطلاعات نیز به حساب آورد. در واقع اگر سرعت انتقال اطلاعات فراتر از سرعت نور باشد، علیت در جهان مادی نقض خواهد شد. یعنی ممکن است حادثه ای رخ دهد و علت بروز حادثه، پس از رخداد حادثه، حادث شود. مواد نیز تا زمانی که در قید مادی هستند، نمی توانند به سرعت نور برسند، چون هر چه به این سرعت نزدیک تر می شوند، سنگین تر و سنگین تر می شوند.
الغرض:
هاوکینگ معتقد است که جهان خود به خود به وجود آمده است. یعنی یک سلسله اتفاقات بروز داده و جهان و ما به شکل امروزی به وجود آمده ایم. مثلا ممکن بود ذرات به گونه ای دیگر به هم می چسبیدند و حالا ما شکل دیگری بودیم، یا شاید اصلا جاندار نبودیم.
سوال من این است: طبیعتی که خود خالق است، چطور می تواند محدود باشد. چرا نمی تواند به فراتر از سرعت نور و یا به صفر مطلق برسد؟ چرا جبر بر آن حکم فرماست؟ چرا مرز برای آن تعریف می شود؟
شبیه می شود به آنچه که حضرت ابراهیم در ستارگان و ماه و خورشید دید و سپس گفت "من افول کنندگان را دوست ندارم" آنچه ابراهیم در اجرام آسمانی دید، همین وجه ی محدودیت و غیر بسیط بودن آن ها بود. در واقع اگر به عقل قائل باشیم باید از پس بروز محدودیت، به ایجاد کننده محدودیت بیاندیشیم. چون طبیعت خالق، نمی تواند برای خود محدودیتی خلق کند، این در واقع حذف یک سری اختیارات، از یک موجود بینهایت مختار است.
صفت نامحدودی و بی مرزی که در خداوند هست، صفتی است که در طبیعت نیست. این دو محدودیت که در اینجا ذکر شد، فقط دوتا از محدودیت های جهان مادی بود.
و سلام بر کسی که راه هدایت را پی گرفت.
اگر یک ساعت اتمی را به عنوان مرجع زمان، با سرعت بالایی (نزدیک به سرعت
نور) حرکت دهیم متوجه می
شیم که ساعت با سرعتی اهسته تر از ساعت های ثابت حرکت می کند و این همان
نسبیت زمان است. در واقع گذر زمان امری نسبی و وابسته به سرعت است. نسبیت
حتی روی سیستم های بیولوژیکی هم تاثیر می گذارد، پارادوکس دو قلوها
معروفترین مثال برای بیان این مطلب است. پارادوکس دوقلوها بیان می کند که
اگر دو کودک دو قلوی هسان را از هم جدا کنیم و یکی از آنها را در سفینه ای
قرار دهیم که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کند و 40 سال بعد او را
به زمین برگردانیم، در حالی که برادر دو قلوی زمینیش جشن تولد 40 سالگی اش
را گرفته است او بنا به سرعتی که داشته است، شاید تنها چند روز از عمرش
سپری شده باشد. این مطلب گیج کننده و عجیب از نظر ریاضیاتی اثبات دقیقی
دارد که رابطه ی آن در فیزیک نسبیت به تبدیلات لورنتس معروف است. از نظر
فیزیکی نیز زیاد شدن طول عمر موجودات تحت نسبیت امری اثبات شده است. به
عنوان مثال در جو زمین ذراتی را می توان شناسایی کرد که طول عمری در حد
میکرو ثانیه دارند، اما به دلیل سرعت بالایی که دارند تا چندین دقیقه بدون
آنکه متلاشی بشوند به حیات خود ادامه می دهند. شاید اولین نظرات علمی در
مورد نسبیت به حدود 400 سال پیش برگردد. در اواخر قرن شانزده و اوایل قرن
هفدهم پس از میلاد مسیح(ع) نیوتن زمان را به عنوان تپ های منظمی معرفی می
کند که در جایی از جهان مادی تپیده می شود. او این تپ های منظم را عامل درک
هستی و به طبع آن بشر از زمان می دانست. در نظریه نیوتن زمان امری مطلق و
غیر وابسته بود و به همین سبب در معادلات حرکت وی، زمان را به عنوان یک
کمیت مستقل می شناسیم. در آن سالها کسی به نام لایپنیتس که ریاضی دان و
فیزیک دان و فیلسوفی باهوش بود با نظریه ی نیوتن موافق نبود اما این عدم
موافقت او به دلیل عدم ابراز ادله روشن با اقبال مردم مواجه نشد. البته
نسبیت زمان امری بود که مدتها قبل در ادیان ابراهیمی و خصوصا در کتاب معظم
قرآن کریم بارها به آن اشاره شده بود. قرآن هیچگاه به زمان به عنوان امری
مطلق نگاه نمی کند و همواره آن را تابع شرایط محیط معرفی می کند. کوتاه
بودن زندگی دنیوی از دیدگاه اخروی و یا واقعه شگفت انگیز اصحاب کهف نمونه
هایی از تعبیر نسبی قرآن در مورد زمان است. اما بشر از دین گریزان 400 سال
پیش اروپا بی توجه به حقیقت تا 300 سال بر جهل خود در مورد زمان پافشاری
کرد تا آنکه در سالهای پایانی قرن نوزدهم علم با فاجعه ی اتر مواجه شد.
لورنتس در سال 1904 به معادلات عجیبی دست پیدا کرد که هیچگاه نتوانست معنی
درستی برای آن ها پیدا کندو در سال 1905 آلبرت انشتین بالاخره طلسم ناآگاهی
بشر را در مورد زمان شکست و با رد فرضیه اتر و فرض ثابت بودن سرعت نور در
تمام جهات در خلا توضیح مناسبی برای معادلات لورنتس پیدا کرد. این توضیح
بیان می کرد که هر چقدر با سرعت بیشتر حرکت کنیم، به تبع آن زمان نسبت به
ناظرهای ساکن کندتر خواهد گذشت. در واقع او استقلال زمان را ملقی دانست و
اثبات کرد که زمان تابعی از سرعت است.
حال بگذارید تا یک وضعیت را بررسی کتیم: سفینه ای شیشه ای با سرعتی
نزدیک به نور از زمین جدا می شود و از زمین دور می شود. ما می توانیم درون
این سفینه را رصد کنیم. کسی که درون سفینه است لیوانی را پر از آب می کند و
در زمانی کمتر از یک دقیقه آب می نوشد. اما ما چه می بینیم؟ او را می
بینیم که با آهستگی مفرطی لیوانی را انتخاب می کند و آب را می بینیم که
آهسته تر تمام تصویر آهسته های جهان درون لیوان می ریزد. فرآیند آب خوردن
این شخص ممکن است برای ما که روی زمین هستیم سالها طول بکشد! از طرف دیگر
او که درون سفینه است ما را می بیند که با سرعتی وصف ناشدنی در حال حرکتیم و
سریع روز و شب می گذرانیم.
اگر موجودی به سرعت نور برسد گذر زمان برای او صفر می شود البته از نظر فیزیکی این امر غیر ممکن است چون نسبیت علاوه بر زمان بر جرم نیز تاثیر می گذارد. جسمی که سرعت نور دارد عملا به جرم بی نهایت دست خواهد یافت که این دو در کنار هم غیر ممکن است. نسبیت علاوه بر جرم بر طول اجسام نیز تاثیر دارد.
پس از دانستن نسبیت یکی از مسائلی که برای شخص من تا حد زیادی روشن شد،
مساله ی علم الهی بود، آنچنان که اعتقاد ما بر ان است خداوند از همه ی زمان
ها مطلع است. اما خداوند که نور آسمان ها و زمین است عالم را چگونه می
بیند؟ به نظر من از دیدگاه خداوند زمانی در جریان نیست و همه چیز در یک
لحظه رخ می دهد و این لحظه جاودانه است. الله اعلم
آنچه در اینجا گفته شد در حیطه ی نسبیت خاص و از دانسته های شخصی من در
این باره بود. برای اطلاعات بیشتر می توانید به کتاب "نسبیت خاص" نوشته
"رزنیک" از کتابهای مرکز نشر دانشگاهی مراجعه کنید. ممنون.