Interstellar یا درون ستاره‌ای یا هر اسم دیگری که مي‌شود رویش گذاشت، جدیدترین فیلم کریستوفر نولان است؛ فیلمی با پیچیدگی‌های خاص نولانی و البته کلی شکست زمانی و از این طرف فضا رفتن و از آن طرف بیرون آمدن؛ چیزهایی که لزوما تخیل صرف نیستند و هرکدامشان پایه‌های علمی دارند.
برای مثال، یک جایی در فیلم، روی سیاره‌ای که دارد حول یک سیاهچاله با جاذبه بسیار زیادتر نسبت به زمین مي‌گردد، یک ساعت از زمان برابر با هفت سال گذر زمان روی زمین نشان داده مي‌شود؛ چیزی که شاید عجیب و غیر واقعی به نظر برسد، اما واقعیت دارد.
این دقیقا همان چیزی است که اینشتین درباره کوانتوم و نظریه نسبیت پیش‌بینی کرده بود؛ اینکه جاذبه باعث کاهش و کند شدن زمان مي‌شود و وقتی یک جاذبه خیلی بزرگ‌تر از جاذبه زمین وجود داشته باشد، این مساله نمود بیشتری پیدا مي‌کند.
حالا دانشمندان به غیر از این فیلم که نمي‌تواند سند محکمی باشد، به نتایج دیگری دست پیدا کرده‌اند که این مساله را تایید مي‌کند.
طبق جدیدترین آزمایش‌هایی که روی انسان و در شرایط جاذبه زمینی انجام گرفته، مشخص شده که سر انسان نسبت به پاهایش عمر بیشتری دارد و این اختلاف عمر بسیار کم، به خاطر اختلاف بسیار کم جاذبه بر سر و پای ماست.
یعنی همین اختلاف ارتفاع تقریبا دو متری هم باعث مي‌شود زمان دستخوش تغییر شود و سن سر شما از پایتان بیشتر باشد و این یعنی اینکه آنچه اینشتین نزدیک 100 سال پیش مي‌گفت، درست است و با این وضع، نظریه کوانتوم بار دیگر زیر سوال مي‌رود و این نسبیت عام اینشتین است که حقیقت دارد و حالا اگر مي‌خواهید آزمایش‌های کوانتومی انجام دهید، باید به جایی بروید که جاذبه بسیار کمتری نسبت به زمین داشته باشد.
جایی مثل کره ماه، اما اصلا کوانتوم چیست؟ نسبیت عام و خاص چیست؟ اینها چه تفاوت‌هایی با هم دارند و چرا خبرگزاری‌های علمی تیتر زدند که «اینشتین گربه شرودینگر را کشت: نسبیت، دنیای کوانتوم را نابود کرد»؟
- نسبیت عام
نسبیت عام، نظریه‌ای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۶ توسط آلبرت اینشتین مطرح شد و تصویر کنونی فیزیک جدید از گرانش را تشکیل می‌دهد.
نسبیت عام، نظریه نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتن را تعمیم می‌دهد و توصیفی یکتا از گرانش به عنوان یک ویژگی هندسی فضا و زمان یا فضا - زمان ارائه می‌کند.
به خصوص در این نظریه، انحنای فضا- زمان، به طور مستقیم به انرژی و تکانه هر ماده و تابشی که موجود باشد، مربوط است.
برخی از پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام، به خصوص موارد مرتبط با گذشت زمان، هندسه فضا، حرکت اجسام هنگام سقوط آزاد و انتشار نور با پیش‌بینی‌های نظریه‌های فیزیک کلاسیک تفاوت بسیاری دارند.
برای نمونه از چنین تفاوت‌هایی، می‌توان به اتساع گرانشی زمان، همگرایی گرانشی، انتقال به سرخ گرانشی نور و تاخیر زمانی گرانشی اشاره کرد که این آخری همین مورد بحث ماست.
نظریه اینشتین نتایج اخترفیزیکی مهمی نیز به دنبال دارد. برای مثال، وجود سیاهچاله‌ها را نشان می‌دهد - مکان‌هایی در فضا که در آن فضا و زمان طوری ناهموار شده‌اند که هیچ چیز، حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند- حالتی که در پایان عمر برای ستاره‌های پرجرم ایجاد می‌شود
شواهد فراوانی وجود دارد که نشان مي‌دهد تابش‌های شدید گسیل‌شده از برخی اجسام نجومی، مربوط به سیاهچاله‌هاست. خم‌شدن نور توسط گرانش هم می‌تواند منجر به پدیده‌ای موسوم به همگرایی گرانشي شود که موجب دیده‌شدن چند تصویر از یک شئ نجومی دور، در آسمان می‌شود.
- کوانتوم
در فیزیک دبیرستان هم قطعا خوانده‌اید که کوانتوم به معنای کمترین مقدار ممکن یک کمیت است و یک کمیت کوانتیده، تنها مي‌تواند مقدارهایی گسسته و مضارب صحیحی از کمیت اصلی را اختیار کند.
مثل بار الکتریکی که همواره مضرب صحیحی از بار یک الکترون است و مثلا هیچ‌گاه 5/0کولن یا 1.37 کولن نداریم و مقدار بار، به صورت يك و دو و... کولن بیان مي‌شود، اما نظریه و مکانیک کوانتوم با تعریف خود این کلمه متفاوت است.
مکانیک کوانتوم در اوایل قرن بیستم و بعد از آنکه فیزیکدانان دیدند برخی موارد را نمي‌توان با مکانیک نیوتنی و کلاسیک توجیه کرد، به وجود آمد.
برای مثال، اگر قرار بود مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک بر رفتار یک اتم حاکم باشند، الکترون‌ها بایستی به سرعت به سمت هسته اتم حرکت کرده و روی آن سقوط می‌کردند و در نتیجه اتم‌ها ناپایدار می‌شدند، ولی در دنیای واقعی، الکترون‌ها در نواحی خاصی دور اتم‌ها باقی می‌مانند و چنین سقوطی مشاهده نمی‌شود.
تلاش اولیه برای حل این تناقض، توسط نیلز بور با پیشنهاد فرضیه‌اش، دایر بر وجود مدارهای مانا رخ داد که موفقیت‌هایی هم در توصیف طیف اتم هیدروژن داشت و داستان اربیتال‌ها از همین‌جا شروع شد.
طبق نظریه کوانتوم که تمرکزش بر اجسام بسیار ریز مثل اتم و در سرعت‌های بالا یعنی سرعت نور است، دیگر معادلات فیزیک نیوتنی جوابگو نیستند و حالت هر سیستم فیزیکی در هر لحظه توسط یک تابع موج مختلط بیان مي‌شود.
البته نيلز بور، از بنيانگذاران فيزيك كوانتوم، در مورد چيزي كه خودش ابداع کرده گفته كه اگر كسي بگويد فيزيك كوانتوم را فهميده، پس چيزي نفهميده است. پس خیلی هم درگیر کوانتوم نشوید و به ادامه بحث توجه کنید.
- نسبیت خاص
نسبیت خاص نظریه‌ای روی ساختار فضا - زمان است. این نظریه در سال ۱۹۰۵ توسط اینشتین و در مقاله‌ای به نام «درباره الکترودینامیک اجسام در حال حرکت» ارائه شد. این نظریه بر پایه دو فرضی است که در تناقض با مکانیک کلاسیک هستند:
1.قوانین فیزیک برای همه ناظران در دستگاه مرجع لخت نسبت به یکدیگر ثابت هستند.
2.سرعت نور در خلأ برای همه ناظران، صرف‌نظر از حرکت نسبیشان یا حرکت منبع تولیدکننده نور، ثابت است.
چنین نظریه‌ای همخوانی بهتری با آزمایش‌های تجربی نشان می‌دهد. برای نمونه:
دو رویداد که برای یک ناظر همزمان هستند، ممکن است برای ناظر دیگری که نسبت به ناظر نخست در حال حرکت است، همزمان نباشند.
ساعت‌های در حال حرکت گذر زمان کمتری را نسبت به ساعت‌های ساکن تجربه می‌کنند و نشان می‌دهند.
اشیای در حال حرکت در نظر یک ناظر ایستا کوتاه‌تر به چشم می‌آیند.
جرم و انرژی با هم هم‌ارز هستند و به هم تبدیل می‌شوند.هیچ جسم مادی یا پیامی نمی‌تواند با سرعتی بیشتر از سرعت نور سفر کند.
اگر نورى از زمين به بالا فرستاده شود، وقتى به ارتفاع‌هاى بالاتر مي‌رسد، طول موجش بيشتر مي‌شود.
ساعت‌ها در نزديكى سطح زمين كندتر كار مي‌كنند تا ساعت‌هايى كه در ارتفاع‌هاى بالاتر هستند.اگر پرتو نورى از كنار يك جسم سنگين مثلا از كنار خورشيد بگذرد، كمى خم مي‌شود. در مورد خورشيد اين خم شدگى حدود يك ثانيه قوس است.
محمدتقي‌حاجي موسي/منبع:همشهري‌جوان
نظر شما