تعرف على الانتقال الألي ما هو وما اسرارة بالتفاصيل

إن أي هواة من الخيال العلمي قد شاهد كل ذلك من قبل. تشرق من خلال الجدران ركوب المركبات الفضائية التي تتحرك أسرع من الضوء ؛ أو السفر على الفور إلى أماكن بعيدة في المكان والزمان. هذه الأفكار ليست مجرد خيال إبداعي ، مع ذلك. يخرجون من الفيزياء النظرية - وخاصة عمل ألبرت أينشتاين الذي شملت رؤيته كونًا ينحني على نفسه في 3 أبعاد من الفضاء وبُعد رابع غير مرئي للوقت.

إذا كانت نسخة آينشتاين من الكون صحيحة - والتجارب التي أجريت على مدى القرن الماضي تشير إلى أنها في جوهرها - فحينئذٍ يمكن أن تكون الأعمال الخيالية المستندة إلى نظرياته ممكنة كذلك. أصبحت الإمكانات محيرة للغاية لدرجة أن علماء الفيزياء الجادين الآن يعلقون بانتظام على تقنيات آينشتاين في معظم الدوريات الموقرة في مجالهم..

واحد من أكثر البصائر الثاقبة من هؤلاء المضاربين هو ميشيو كاكو - وهو عالم فيزياء في جامعة مدينة نيويورك. ويشير كاكو إلى أن إرث أينشتاين العلمي ، قد شكّل بالفعل الأساس للعديد من الاختراعات الرائعة بما في ذلك الليزر ونظام تحديد المواقع العالمي. لكن ما الذي يتطلبه الأمر للوصول إلى المستوى التالي - تطوير مثل هذه الاستقراءات من عبقرية آينشتاين كوسيلة للسفر عبر الثقوب ، أو الانتقال عبر الفضاء ، أو السفر ذهابًا وإيابًا في الوقت المناسب؟ بدأ العلماء بالفعل العمل وتقارير كاكو عن تقدمهم هنا.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

زجاج آخر يبحث

في أفلام الخيال العلمي مثل "ستارغيت" و "الاتصال" ، تربط الثقوب بين النقاط البعيدة في الكون ، مما يسمح للناس بالسفر من بقعة إلى أخرى في وقت أقل بكثير من مئات أو ملايين السنين المطلوبة للقيام بالرحلة بسرعة من الضوء (أعظم سرعة التقليدية). تقترح نظرية آينشتاين العامة للنسبية إمكانية وجود "الثقوب الدودية" - اختصارات حرفية عبر الزمكان بسبب انحناء الكون نفسه. ولكن هل توجد بالفعل الثقوب؟ أم أنها نسج من الرياضيات?

هناك العديد من المشاكل الرئيسية التي يجب مواجهتها. العديد من الحلول تؤدي إلى "الثقوب غير القابلة للتحطيم". كما هو الحال مع الثقب الأسود ، بمجرد تمرير أفق الحدث لمثل هذا الثقب ، لا يمكنك تركه. في عام 1988 ، وجد Kip Thorne وزملاؤه في Caltech مخرجًا محتملًا. ثقب دودي يمكن اجتيازه - والذي يمكن المرور من خلاله بحرية ذهابًا وإيابًا. في الواقع ، من أجل حل واحد ، لن تكون الرحلة عبر ثقب دودي أسوأ من ركوب الطائرة.

2

كان هناك صيد ، على الرغم من أن هذا الثقب غير عملي. سوف تسحق الجاذبية حلق الدود ، وتدمر أي مسافرين يحاولون الوصول إلى الجانب الآخر. لتحقيق الاستقرار في حلق الثقب ، يحتاج العلماء إلى قوة مثيرة للاشمئزاز ربما من أكثر الكيانات الغريبة والمضاربة في الكون: الكتلة السلبية والطاقة السلبية. ومن المتصور أن استخدام أي منهما يمكن أن يبقي الحلق مفتوحًا بما يكفي للسماح لرواد الفضاء بممر واضح.

لقد بحث العلماء عن مسألة سلبية في الطبيعة ، حتى الآن دون نجاح. يجب أن نلاحظ هنا أن المادة المضادة للمادة والسلبية أمران مختلفان تمامًا. الأولى موجودة ولديها طاقة إيجابية ولكن الشحنة المعكوسة. لكن المسألة السلبية لم تثبت وجودها. المادة السلبية هي غريبة جدا لأنها أخف من لا شيء. في الواقع ، يطفو. على عكس النيازك التي تصطدم بالكواكب ، والتي تسحبها جاذبية الكواكب ، فإن المسألة السلبية قد تتجنب الأجسام الكبيرة مثل النجوم والكواكب. سيتم صدها ، وليس جذبها. وبالتالي ، على الرغم من وجود المادة السلبية ، إلا أننا نتوقع العثور عليها فقط في الفضاء السحيق ، وبالتأكيد ليس على الأرض.

حتى إذا تمكنا من إيجاد أو توليد طاقة أو مادة سلبية ، فلا تزال هناك مشكلة كبيرة: الحصول على ما يكفي من الأشياء والتلاعب بها. ماثيو فيسر (pdf) منفيكتوريا جامعة في ولينغتون, نيوزيلنداوتشير التقديرات إلى أن كمية الطاقة السلبية اللازمة لفتح ثقب طولي بعرض متر واحد يمكن مقارنته بكتلة المشتري باستثناء أنه سيكون سلبيًا. يقول: "أنت في حاجة إلى كتلة جزيء المشتري واحد للقيام بهذه المهمة. إن مجرد التلاعب بكتلة المشتري المشجعة من الطاقة أمر فظيع إلى حد كبير وبعيد عن إمكاناتنا في المستقبل المنظور. "قد يكون آلاف السنين قبل أن نتمكن حتى من التفكير في استخدام القوة على هذا المستوى.

ومع ذلك ، إذا أنشأناها من قبل ، فإن الثقوب الدودية يمكن أن تفتح الباب أمام السفر ليس فقط في الفضاء بل في الوقت المناسب كذلك.

بناء آلة الزمن

من وجهة نظر العلوم ، كان السفر عبر الزمن مستحيلًا في نيوتنالكون حيث كان ينظر إلى الوقت على أنه سهم. بمجرد تحريرها ، لا يمكن أن تحيد عن ماضيها. كان ثانية واحدة على الأرض واحدة في جميع أنحاء الكون.

وقد أطيح أينشتاين بهذا المفهوم الذي أظهر أن الوقت أشبه بنهر يتعرج عبر الكون - وهو يسرع ويتباطأ لأنه يتسلل عبر النجوم والمجرات. إذن ثانية واحدة ليست مطلقة. يختلف ذلك ونحن نتحرك في جميع أنحاء الكون.

كان السفر عبر الزمن ، الذي كان يعتبر في وقت من الأوقات علمًا هامشيًا ، فجأةً ملعبًا لعلماء الفيزياء النظرية. كما كتب ثورن: "كان السفر عبر الزمن مجرد مقاطعة للكتاب الخيال العلمي. كيف تغير الزمن! الآن يجد المرء تحليلات علمية حول السفر عبر الزمن في المجلات العلمية الجادة التي كتبها علماء الفيزياء النظرية البارزون ... لماذا التغيير؟ لأننا نحن الفيزيائيون أدركنا أن طبيعة الوقت مسألة مهمة جدًا يجب تركها فقط في أيدي كتّاب الخيال العلمي.”

السبب وراء كل هذه الإثارة هو أن معادلات آينشتاين تسمح لكثير من أنواع آلات الزمن. ويستند التصميم الواعد على ثقب دودي يمكن اختراقه. يتم إنشاء هذا الثقب مع كل من نهايته تقع في البداية بالقرب من بعضها البعض. 2 ساعة - واحدة في كل نهاية - وضع علامة في التزامن.

الآن تأخذ واحدة من نهاية ثقب دودي وساعته وإرسالها إلى الفضاء بسرعة قريبة من الضوء. يتباطأ الوقت في هذه النهاية بسبب تأثير في نظرية آينشتاين للنسبية الخاصة المعروفة باسم تمدد الزمن. بالنسبة إلى مراقب ثابت على الأرض ، يبدو أن الوقت على متن المركبة الفضائية يتباطأ. بالنسبة إلى المركبة الفضائية ، يبدو أن وقت المراقبة على الأرض يتسارع.

3

وبما أن الساعتين الموجودتين في نهايات الدود الثنائي لم تعد متزامنة ، يمكن للمسافر بالثقب الدودي الذي يمر من طرف إلى آخر أن يتحرك ذهاباً وإياباً في الوقت المناسب. لكن هناك حدود لمقدار الوقت الذي يستطيع أن يفعله في السفر. وهو قادر على العودة في الوقت المناسب فقط إلى النقطة التي بنيت فيها آلة الزمن.

عندما يتعلق الأمر بإمكانية السفر عبر الزمن ، لا يزال هناك جدل عنيف. في عام 1997 ، برنار كاي وماريك Radzikowski منجامعة من يورك في إنكلترا وروبرت والد من جامعة من شيكاغوأظهرت أن السفر عبر الزمن كان متسقًا مع جميع قوانين الفيزياء المعروفة باستثناء مكان واحد - بالقرب من مدخل الثقب الدودي. هذا هو المكان الذي نتوقع فيه من نظرية آينشتاين أن تتحلل والآثار الكمومية (التي تعمل على المستوى دون الذري) لتتولى.

تكمن المشكلة في أننا عندما نحاول حساب تأثيرات الإشعاع عندما ندخل آلة الزمن ، علينا أن نخرج بنظرية تجمع بين نظرية آينشتاين العامة وبين نظرية الكم للإشعاع. ولكن عندما نحاول بسذاجة القيام بذلك ، فإن النظرية الناتجة لا معنى لها. إنه ينتج سلسلة من الإجابات اللانهائية التي لا معنى لها.

هذا هو المكان الذي تأخذ فيه "نظرية كل شيء". جميع مشاكل السفر عبر ثقب دودي أفسد الفيزيائيين (على سبيل المثال ، استقرار الثقب الدودي ، الإشعاع الذي قد يقتلك ، إغلاق الثقب الدودي عند دخوله) تتركز في الأفق - على وجه الدقة أين تجعل نظرية أينشتاين لا احساس.

وبالتالي فإن مفتاح فهم السفر عبر الزمن هو فهم فيزياء أفق الثقب الأسود. وفقط نظرية كل ما يوحد بين آينشتاين النسبية ومجال الكم يمكن أن يفسر ذلك. لذا فإن القرار النهائي حول ما إذا كانت كل هذه الأجهزة الخيالية يمكن أن ينتظر حتى يتمكن الفيزيائيون في النهاية من تطوير نظرية الكون التي تتخطى حتى أينشتاين.

شعاع عني

ولعل أكثر التقنيات الملموسة التي توحي بها نظريات آينشتاين هي النقل البعدي. المفتاح يكمن في 1935 ورقة (دكتور) الشهير من قبل أينشتاين وزملائه بوريس بودولسكي وناثان روزين. ومن المفارقات ، اقترحوا في بحثهم تجربة - ما يسمى بتجربة EPR (المسماة للمؤلفين الثلاثة) - لقتل مرة واحدة وإلى الأبد إدخال نظرية الكم من الاحتمالية في الفيزياء.

تتطلب نظرية الكم الاحتمال لأن صيغها لا تصف مباشرة أشياء مثل الموضع الدقيق للجسيمات. بدلاً من ذلك ، تصف الصيغ الموجات (المعروفة باسم موجات شرودنغر). يترجم اتساع الموجات في موقع معين إلى احتمال وجود جسيم في تلك النقطة.

كما أشارت تجربة EPR بها، وفقا لنظرية الكم إذا 2 جسيمات (الالكترونات، على سبيل المثال) وتهتز في البداية في انسجام تام (دولة تسمى "التماسك")، فإنها يمكن أن تبقى في تزامن موجية حتى لو يفصل بينهما مسافة كبيرة. قد يكون 2 إلكترون تريليونات من الأميال

4

بعيدا، بمعزل، على حد. لكن لا تزال هناك موجة شرودنجر غير مرئية تربطهم مثل الحبل السري. إذا حدث شيء لإلكترون واحد ، فإن بعض تلك المعلومات تنتقل مباشرة إلى الآخر بشكل أسرع من سرعة الضوء.

هذا المفهوم - أن الجسيمات التي تهتز في التماسك لها نوع من الارتباط العميق - تدعى التشابك الكمومي. وقد وصف أينشتاين هذا "العمل المخادع عن بعد" على نحو سافر ، فاعتبره "يثبت" أن نظرية الكم كانت خاطئة لأنه لا يمكن لأي شيء أن يسافر أسرع من سرعة الضوء..

ولكن في 1980s ، آلان آسبكت وزملاؤه في فرنساأجرت تجربة EPR باستخدام الفوتونات المتشابكة المنبعثة من ذرات الكالسيوم واثنين من أجهزة الكشف وضعت 13 مترا (40 قدما) بعيدا. النتائج المتفق عليها بدقة مع نظرية الكم.

هل كان آينشتاين مخطئًا ، إذن ، حول سرعة الضوء في كونه الحد الأقصى للسرعة في الكون؟ ليس صحيحا. في تجربة آسبكت ، سارت المعلومات أسرع من سرعة الضوء. لكن المعلومات كانت عشوائية ، وبالتالي غير مجدية.

ومع ذلك ، فإن التشابك هو الذي يفتح الباب أمام النقل الفوري. في عام 1993 ، أظهر العلماء في شركة IBM التي قادها تشارلز بينيت أنه كان من الممكن جسديًا نقل الأشياء - على الأقل على المستوى الذري - باستخدام تجربة EPR. على وجه التحديد ، أظهروا أنه يمكنك نقل جميع المعلومات الموجودة داخل جسيم.

2 الجسيمات مع نفس المعلومات متطابقة. لذا فإن نقل المعلومات عن بعد هو في الأساس نفس انتقال سرعة الجسيم نفسه. منذ ذلك الحين ، تمكن الفيزيائيون من نقل الفوتونات وكذا ذرات السيزيوم الكاملة.

نشرت في : ٢‏/٣‏/٢٠١٩ ١٠:١٤ م

برمجة وتصميم Amwoaly - أموالي 2019