مطالعات نشان می‌دهد هرچه بیشتر به سرعت نور نزدیک شویم، دنیای پیرامون ما عجیب‌تر خواهد شد

چه می‌شد اگر سریع‌تر از نور حرکت می‌کردیم؟

وقتی بچه بودیم، از این که سوپرمن می‌توانست سریع‌تر از سرعت گلوله حرکت کند، چقدر تعجب می‌کردیم. وقتی گلوله از تفنگ شلیک می‌شد، فقط کافی بود سوپرمن دست راستش را دراز کند و در حالی که شنل قرمزش از پشت سر به پرواز درآمده بود، در چشم به‌هم زدنی از گلوله جلو بزند. قدرت خارق‌العاده سوپرمن از ایده نیوتن پیرامون فضا و زمان تبعیت می‌کند. نیوتن معتقد بود موقعیت و حرکت اجسام در فضا باید نسبت به یک مرجع مطلق و غیرمتحرک اندازه گیری شود.

کد خبر: ۸۰۶۵۳۳

دهه ۱۹۰۰ میلادی دانشمندان از ایده‌های نیوتن درباره جهان پیروی می‌کردند تا این‌که ریاضیدان و فیزیکدان آلمانی آلبرت اینشتین همه یافته‌های پیشین را زیر سوال برد. به عقیده او هیچ چارچوب مرجع قابل قبولی وجود نداشت. او می‌گفت همه چیز حتی زمان نسبی است. تئوری اینشتین بر پایه دو اصل مهم قرار دارد؛ اصل اول این که قوانین مشابه در فیزیک به طور برابر در همه چارچوب‌های مرجعِ همیشه درحال حرکت صدق می‌کند و اصل دوم این که سرعت نور ـ حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر در ساعت ـ ثابت و مستقل از حرکت ناظر یا منبع نور است. بر این اساس، سرعت حرکت یک جسم، تغییری در سرعت حرکت نور ایجاد نخواهد کرد.

این مفاهیم در نگاه اول ساده به نظر می‌رسد، اما در واقع بسیار پیچیده است. یکی از دشوارترین این پیچیدگی‌ها معادله مشهور اینشتین است که می‌گوید انرژی برابر است با جرم ضربدر سرعت نور به توان 2 (E=mc²). این معادله نشان می‌دهد جرم و انرژی دو واحد فیزیکی مشابه هستند که می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. این موازنه موجب می‌شود انرژی جسم در حال حرکت روی جرم آن تأثیر مستقیم بگذارد. به عبارت دیگر، هرچه یک جسم سریع‌تر حرکت کند، جرم آن بیشتر خواهد شد، اما این افزایش جرم زمانی چشمگیر خواهد بود که آن جسم واقعا با سرعت بالا حرکت کند. برای مثال، اگر جسم مورد نظر با 10 درصد سرعت نور حرکت کند، جرم آن فقط 5/0 درصد بیشتر از مقدار طبیعی خواهد شد، اما اگر همین جسم با ۹۰ درصد سرعت نور حرکت کند، جرم آن دو برابر خواهد شد.

وقتی سرعت یک جسم به سرعت نور نزدیک شود، افزایش جرم آن شتاب می‌گیرد. اگر یک جسم با سرعت حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر در ساعت حرکت کند، جرم و نیز انرژی مورد نیاز برای حرکت آن تبدیل به بی‌نهایت خواهد شد. به همین علت، هیچ جسمی به طور طبیعی نمی‌تواند با سرعت نور یا سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند.

اما اگر یک جسم واقعا با سرعت نور حرکت کند چه؟ در این شرایط اتفاق جالبی رخ می‌دهد. یکی از این اتفاقات پدیده‌ای است که فیزیکدانان به آن اتساع زمان می‌گویند. این پدیده توضیح می‌دهد که چطور زمان برای اجسامی که با سرعت زیاد در حرکتند، کندتر می‌گذرد. اگر سوار یک فضاپیما با ۹۰ درصد سرعت نور حرکت کنید، گذشت زمان برای شما نصف خواهد شد. اگر برای شما ۱۰ دقیقه زمان بگذرد، برای ناظری که روی زمین ایستاده، چیزی بیشتر از ۲۰ دقیقه طول خواهد کشید. در سرعت بالا در حد سرعت نور تغییراتی نیز در بینایی پدید می‌آید. در این سرعت، کل میدان دید پیش روی شما که از پنجره فضاپیما قابل مشاهده است به یک دریچه تونل مانند بسیار کوچک کاهش خواهد یافت. به این پدیده انحراف می‌گویند و به این علت اتفاق می‌افتد که فوتون‌ها (بسته‌های فوق ریز نور) حتی فوتون‌های پشت سر شما از جهت مقابل به چشمانتان وارد می‌شود. بعلاوه، در این وضع اثر دوپلر تشدید خواهد شد. این پدیده باعث می‌شود همه امواج نور که از ستارگان مقابل شما منتشر می‌شوند، در هم جمع شوند و در نتیجه آبی‌رنگ به نظر برسند. این درحالی است که امواج نور که از ستارگان پشت سر شما منتشر می‌شود، از هم دور می‌شوند و در نتیجه قرمزرنگ به نظر خواهند رسید. هرچه سریع‌تر حرکت کنید، این پدیده بیشتر حس می‌شود تا جایی که همه نور مرئی که از ستاره‌های مقابل و پشت سر شما منتشر می‌شود، کاملا از طیف نور مرئی و رنگ‌های شناخته شده برای انسان خارج خواهد شد. وقتی نور ستارگان از طول موج قابل تشخیص برای انسان خارج می‌شود، یا به رنگ سیاه دیده می‌شود یا در پس زمینه ناپدید خواهد شد.

به یاد داشته باشید، اگر قرار باشد سریع‌تر از سرعت نور حرکت کنید، به تجهیزاتی به‌مراتب پیشرفته‌تر از فضاپیماهای امروزی احتیاج خواهید داشت. با این حال بعید نیست که بشر در آینده‌ای نامعلوم نه فقط در افسانه‌ها، بلکه در جهان واقعی یک ابرقهرمان مثل سوپرمن بسازد.