علوم پایه

انفجار در سرعت نور

انفجار نور علمنا
نوشته شده توسط مائده سنگل زاده

برای قدم نهادن در دنیایی که قابل مشاهده نیست با چشم بسته وارد می شویم! نسبیت و کوانتوم چنین دنیایی دارند.
همان طور که می دانید هنگامی که اجسام با سرعتی بیش از سرعت صوت حرکت می کنند، یک انفجار صوتی (شکستن دیوار صوتی) ایجاد می کنند و دلیل آن این است که وقتی با سرعتی کمتر از سرعت صوت حرکت می کنیم تب های فشاری در جلوی این حرکت ایجاد می شود.

photo_2016-07-27_15-18-11

حال اگر سرعت خود را تا محدوده ی سرعت صوت افزایش دهیم این تب های فشاری زمان کمتری برای کنار رفتن دارند بنابراین شوکی در مقابل حرکت ایجاد می شود که در سرعت صوت با عبور کردن از این شوک، انفجار صوتی را خواهیم داشت.

photo_2016-07-27_15-18-35

بنابراین، به صورت تئوری، اگر چیزی بتواند سریع تر از سرعت نور حرکت کند، باید چیزی شبیه “انفجار نور” تولید کند. اما ما طبق نظریه ی نسبیت خاص انیشتین اجازه ی تجاوز از سرعتی بالاتر از سرعت نور را نداریم؛ مگر آنکه هیچ وزنی نداشته باشیم. فوتون ها به دلیل ماهیتی که دارند نمی توانند از سرعت نور تجاوز کنند، اما ذرات نور تنها موجود بدون جرم در جهان نیستند. فضای تهی حاوی هیچ ماده ای نبوده و از این رو، طبق تعریف فاقد جرم است.
سفر در زمان یکی از اساسی ترین طرح هایی است که از قرن نوزدهم تاکنون ذهن بشر را به خود مشغول کرده است ، برای سفر در زمان چشم به حقیقت بسته و وارد دنیای تخیلی نسبیت می شویم.
تصور کنید که ماشین الکترونی با سرعت نور در حرکت است. ناگاه منفجر شود و ناظری که در فاصله ی نسبتا زیادی از آن انفجار ایستاده است به محض دیدن صحنه ی انفجار با سرعت نور در جهت پشت (دور شدن از صحنه) شروع به حرکت می کند. تصور کنید که با شتاب بی نهایت به سرعت نور برسد صحنه ی بعدی که می بینید چه صحنه ای هست؟
با توجه به تعریف دیدن در فیزیک یعنی رسیدن اولین فوتون نوری از محل حادثه تا چشم ناظر، لطفا چند لحظه به این سوال فکر و بعد پاسخ را مطالعه نمایید.
دیدگاه نیمه کلاسیکی:
وقتی فوتونی به سمت ناظر ساکنی می رود سرعت نسبی بین این دو، برابر سرعت فوتون، که در اینجا سرعت نور هست می شود. چون فاصله ی بین ناظر و محل انفجار قابل ملاحظه هست مدت زمانی طول می کشد تا این فوتون ها به چشم ناظر برسند. به محض رسیدن اولین فوتون ها یعنی دیدن اولین صحنه ی انفجار ناظر به شکل آنی (با شتاب بی نهایت) با سرعت نور شروع به حرکت کرده، (چون شتاب آنی تصور شده در واقع از مدت زمان لازم برای رسیدن به شتاب بی نهایت صرف نظر کرده ایم). ولی چون فوتون صحنه های بعدی انفجار، اختلاف زمانی اول که مربوط به مسافت اولیه بین ناظر و محل حادثه بوده است را طی نکرده است، ناظر دیگر هیچ صحنه ای از انفجار را مشاهده نخواهد کرد و پیوسته اولین صحنه ی انفجار را خواهد دید (مانند یک عکس از صحنه ی انفجار که مدام مقابل چشمان ناظر باشد.
از دیدگاه کوانتومی:
درهم تنیدگی کوانتومی الکترون تعریف خاصی دارد. درهم تنیدگی تنها روشی است که ذرات زیر اتمی با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. به گفته ی میچیو کاکو “اگر من دو الکترون نزدیک به یکدیگر داشته باشم، براساس نظریه کوانتوم آنها می توانند به طور هماهنگ به ارتعاش در بیایند. اکنون اگر این دو الکترون را از هم جدا کنم به گونه ای که صدها و حتی هزاران سال نوری از هم فاصله داشته باشند، پس این دو الکترون این پل ارتباطی لحظه ای را باز نگه خواهند داشت. به گفته ی ایشان اگر بتوانیم یک الکترون را به آرامی تکان دهیم، الکترون دیگر این ارتعاش را سریع تر از سرعت نور احساس خواهد کرد (بنابر توضیحات در مقدمه) پس با در نظر گرفتن حالت درهم تنیده ی کوانتومی، به محض رسیدن اولین الکترون به ناظر حتی بعد از حرکت ناظر با سرعت نور تمام فرآیند انفجار را می بیند.

درباره نویسنده

مائده سنگل زاده

دیدگاه شما چیست