زمان و بعد چهارم |مقالات|

روشهای جدید برای اندازه گیری دقیق زمان
كسانی كه فكر می كنند «نانو» نمادی از كوچك ترین هاست باید در عقاید خود تجدیدنظر كنند. نانوی هر كمیتی یك میلیاردم همان كمیت است. اما اخیراً دو موضوع جدید پژوهشی به اندازه گیری كمیت ها در حد آتو (یك میلیاردم نانو) اختصاص یافته است.

كسانی كه فكر می كنند «نانو» نمادی از كوچك ترین هاست باید در عقاید خود تجدیدنظر كنند. نانوی هر كمیتی یك میلیاردم همان كمیت است. اما اخیراً دو موضوع جدید پژوهشی به اندازه گیری كمیت ها در حد آتو (یك میلیاردم نانو) اختصاص یافته است.فرانس كراوس (F.Krausz) از دانشگاه فناوری وین و همكارانش به اندازه گیری زمان در حد آتوثانیه روی آوردند. این پژوهشگران اخیراً مقاله ای در مجله نیچر (Nature) به چاپ رسانده اند و در آن به تشریح نحوه اندازه گیری كوتاه ترین فاصله زمانی ثبت شده كه فقط ۱۰۰ آتوثانیه است، پرداختند.در عین حال، هارولد كرایگهید (H.Craighead) و همكارانش در دانشگاه كورنل واقع در آن سوی اقیانوس اطلس مجموعه ای از ترازوها را ابداع كردند كه نسبت به كسری از یك نانو ثانیه نیز حساس است. نتیجه فعالیت این پژوهشگران در شماره آینده نشریه اپلاید فیزیكس (Applied Physics) منتشر می شود. دستاوردهای دكتر كراوس محصول فرعی بررسی های او در مورد اربیتال های الكترونی موجود در اطراف هسته های اتمی است.تئوری های كوانتومی پیشگویی های دقیقی در مورد انرژی این اربیتال های اتمی انجام می دهد و دكتر كراوس سرگرم بازنگری در مورد صحت این پیشگویی ها است و در نتیجه این پژوهش ها مشخص شد كه پیشگویی ها صحت دارد.وی برای اندازه گیری انرژی این اربیتال ها از دو پالس نورلیزر متوالی كه طول عمر هر كدام ۲۵۰ آتوثانیه بود، استفاده كرد. اولین پالس نور كه به اربیتال ها برخورد كرد، باعث شد كه الكترون ها از اربیتال جدا شود. پالس دوم نور این الكترون های جدا شده را متفرق ساخت.پدیده تفرق باعث شد كه اندازه حركت الكترون های تفرق یافته تغییر كند كه این تغییر در اندازه حركت به اربیتال الكترونی اولیه مربوط می شود. اندازه حركت (momentum) به صورت حاصلضرب جرم در سرعت تعریف می شود، اما از آنجایی كه تمام الكترون ها جرم برابر دارند، اندازه گیری سرعت حركت الكترون ها كفایت می كند.هر چند فقط اندازه گیری سرعت الكترون ها برای محاسبه انرژی كافی است، اما همین اندازه گیری سرعت نیز بسیار دشوار است. وی برای انجام این اندازه گیری ها زمان رسیدن الكترون های مختلف را با استفاده از ابزاری كه آشكارساز صفحه ای چند كاناله (multi channel plate detector) نامیده می شود، استفاده كرد. برای اجتناب از ثبت دو الكترون به جای یكی، لازم بود كه با دقت هر چه تمام تر الكترون ها جدا از یكدیگر آشكارسازی شوند. در این مورد به خصوص «با دقت هر چه تمام تر» به معنی اندازه گیری در مقیاس ۱۰۰ آتوثانیه است و این گفته به آن معنی اصل عدم قطعیت هایزنبرگ محدودیت های فراوانی ایجاد می كند (اصل عدم قطعیت هایزنبرگ می گوید دقت در اندازه گیری زمان توسط دقت اندازه گیری انرژی محدود می شود.)ووی می تواند با اندازه گیری دقیق پالس های تفوق یافته به هدف خود یعنی اندازه گیری زمان در محدوده اصل عدم قطعیت دست یابد.دكتر كریكهید و همكارانش اهداف عینی تری در سر داشتند كه البته انجام آن نیز بسیار دشوار است: تشخیص ویروس ها با توزین آنها. انواع مختلف ویروس ها وزن های متفاوتی دارند، اما وزن یك نوع ویژه از ویروس ها با هم برابر است.دكتر كریكهید ترازو های دقیق خود را از بلور های سیلیسیم ساخته است. آنان با استفاده از پرتو های الكترونی بلور ها را به گونه ای تراش دادند كه زائده ای از سطح بلور بیرون بیاید (چاقویی را در نظر بگیرید كه تیغه آن در سطح چوب فرو رفته باشد.) جسمی را در انتهای این زائده قرار دهید. مشاهده می كنید كه زائده خم می شود.در این حالت زائده به ارتعاش درمی آید كه فركانس ارتعاش آن به وزن جسمی كه به آن متصل شده است بستگی دارد. گروه كریكهید فركانس ارتعاش ها را اندازه گیری كرد. البته در این آزمایش ها دكتر كریكهید به جای اندازه گیری وزن ویروس های واقعی، وزن ذره های كوچكی از طلا را اندازه گیری كرد. كوچك ترین این ذرات حدود ۳۹/۰ آتوگرم وزن داشت كه تقریباً برابر با وزن ده هزار اتم است. این سطح از حساسیت برای تشخیص ویروس ها كافی است، اما دكتر كریكهید اندازه گیری ها را در این سطح متوقف نكرده است. وی انتظار دارد با اصلاح بیشتر این سیستم اندازه گیری، بتواند یك زپتو گرم را كه برابر است با یك هزارم آتوگرم اندازه گیری كند. به نظر می رسد دانش بشری از نانوتكنولوژی نیز فراتر رفته و دوره زپتو تكنولوژی فرارسیده است.

سفر در زمان چطور انجام ميشود؟

یکی از جالبترین افکار بشر، ایده جابجایی در بعد زمان است.
البته اگر از يک بعد دیگر به قضیه نگاه کنیم همه ما مسافر زمان هستیم. همین الان که شما اين را ميخوانيد، زمان در حول و حوش و به پیش میرود و آینده به حال و حال به گذشته تبدیل میشود. نشانه اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ میشويم و میمیریم. پس زمان در جریان است.

آلبرت اینشتین با ارائه نظریه نسبیت خاص نشان داد که این کار از نظر تئوری شدنی است. بر طبق این نظریه اگه شیئی به سرعت نور نزدیک شود گذشت زمان برايش آهسته تر صورت میگیرد. بنابراین اگر بشود با سرعت بیش از سرعت نور حرکت کرد، زمان به عقب برگردد. مانع اصلی این است که اگر جسمی به سرعت نور نزدیک بشود جرم نسبی ان به بینهایت میل میکند لذا نمیشود شتابی بیش از سرعت نور پيدا کرد. اما شاید یه روز این مشکل هم حل شود. بر خلاف نویسنده ها و خیالپردازها که فکر میکنند سفر در زمان باید با يک ماشین انجام شور، دانشمندان بر این عقیده هستند که اینکار به کمک يک پدیده طبیعی صورت میگیرد. در این خصوص سه پدیده مد نظر است: سیاهچاله های دوار، کرم چاله ها و ریسمانهای کیهانی.

سیاهچاله ها: اگر یه ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از انجا که يک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده میشود و يک حفره سیاه رنگ مثل یه قیف درست میکند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمیتواند از ان فرار کند.


[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


اما این حفره ها بر دو نوع هستد. یه نوعشان نمی چرخند لذا انتهای قیف يک نقطه است. در انجا هر جسمی که به حفره مکش شده باشه نابود ميشود. اما یه نوع دیگر سیاهچاله نوعی است که در حال دوران است و برا همین ته قیف یه قاعده داره که به شکل حلقه اس. مثل يک قیف واقعی است که تهش باز است. همین نوع سیاهچاله است که میتواند سکوی پرتاب به آینده یا گذشته باشد. انتهای قیف به يک قیف دیگر به اسم سفیدچاله میرسد که درست عکس ان عمل میکند. یعنی هر جسمی را به شدت به بیرون پرتاب میکند. از همین جاست که میتوانیم پا به زمانها و جهان های دیگر بگذاریم.

کرم چاله : يک سکوی دیگر گذر از زمان است که میتواند در عرض چند ساعت ما را چندین سال نوری جابجا کند. فرض کنيد دو نفر دو طرف يک ملافه رو گرفته اند و میکشند. اگر يک توپ تنیس بر روی ملافه قرار دهيم يک انحنا در سطح ملافه به سمت توپ ایجاد میشود.


[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


اگر يک تیله به روی این ملافه قرار دهيم به سمت چاله ای که ان توپ ایجاد کرده است میرود. این نظر اینشتین است که کرات آسمانی در فضا و زمان انحنا ایجاد میکنند؛ درست مثل همان توپ روی ملافه. حالا اگه فرض کنیم فضا به صورت يک لایه دوبعدی روی یه محور تا شده باشد و بین نیمه بالا و پایین ان خالی باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پایین مقابل هم قرار گیرد، آن وقت حفره ای که هر دو ایجاد میکنند میتواند به همدیگر رسیده و ایجاد يک تونل کند. مثل اين که يک میانبر در زمان و مکان ایجاد شده باشد. به اين تونل میگويند کرم چاله.


[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


این امید است که يک کهکشانی که ظاهرا میلیونها سال نوری دور از ماست، از راه يک همچین تونلی بیش از چند هزار کیلومتر دور از ما نباشئ. در اصل میشود گفت کرم چاله تونل ارتباطی بین يک سیاهچاله و یه سفیدچاله است و میتواند بین جهان های موازی ارتباط برقرار کند و در نتیجه به همان ترتیب میتواند ما را در زمان جابجا کند. آخرین راه سفر در زمان ریسمانهای کیهانی است. طبق این نظریه يک سری رشته هایی به ضخامت یه اتم در فضا وجود دارند که کل جهان را پوشش میدهند و تحت فشار خیلی زیادی هستند. اینها هم یه نیروی جاذبه خیلی قوی دارند که هر جسمی را سرعت میدهند و چون مرزهای فضا زمان را مغشوش میکند لذا میشود از انها برای گذر از زمان استفاده کرد.




[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

( تونل زمان : واقعيت يا خيال ؟ )

حالا اینها رو گفتیم ولی چند اشکال در اين کار است. اول اینکه اصلا نفس تئوری سفر در زمان يک پارادوکس است. پارادوکس یا محال نما یعنی چیزی که نقض کننده(نقيض) خودش در درونش است. يک مثال :اگه خدا میتواند هر کاری را انجام دهد پس آیا میتواند سنگی درست کند که خودش هم نتواند تکانش دهد؟ این يک پارادکس است چون اگر بگوييم آری پس انوقت با اینکه خدا هرکاری را میتواند انجام دهد متناقض است و اگر بگوييم نه باز هم همان میشود یعنی خدا هر کاری را نمیتواند انجام دهد. يک مثال دیگر اين است که اگر من در زمان به عقب برگردم , به تاریخی که هنوز بدنیا نيامده بودم پس چطور میتوانم انجا باشم. یا مثلا اگر برگردم و پدربزرگ خودم را بکشم پس من چطور بوجود اومده ام؟ يک راه حلی که برای این مشکل پیدا شده است، نظریه جهانهای موازی است. طبق این نظريه امکان دارد چندین جهان وجود داشته باشد که مشابه جهان ماست اما ترتیب وقایع در انها فرق میکند. پس وقتی به عقب برمیگردیم در يک جهان دیگر وجود داريم نه در جهانی که در ان هستیم. طبق این نظريه بینهایت جهان موازی وجود دارد و ما هر دستکاری که در گذشته انجام بدهیم يک جهان جدید پدید می اید.

منبع : ملاصدرا

زمان صفر

زمان گذشته تر از گذشته :blink: :blink:

بنابه نظريه انفجار بزرگ ، گسترش جهان از يك انفجار آتشين آغاز شده و تا امروز ادامه يافته است و احتمال دارد اين گسترش تا بينهايت ادامه داشته باشد. ولي ما يقينا مي‌خواهيم بدانيم پيش از اين انفجار اوليه وضع از چه قرار بوده است. اما براي فهميدن اين موضوع بايد از ديوار زمان صفر عبور كنيم. نه تنها در عرصه فيزيك ، بلكه حتي در عرصه منطق نيز دشواريهاي زيادي در اين سير وجود دارد.

ما نمي‌توانيم تاريخ كائنات را از زمان صفر يعني درست لحظه آفرينش فضا و زمان آغاز كنيم ولي قادريم آن را از لحظه‌هاي بسيار كوتاه و غير قابل تصور يعني 43- ^10 ثانيه پس از انفجار بزرگ آغاز كنيم. قوانين بنيادي فيزيك توانسته‌اند از امروز تا آن لحظه كه كائنات بسيار بسيار كوچك ، داغ و غليظ بوده ، استواري خود را حفظ كنند.

خصوصيات كائنات در زمان صفر

در 43- ^10 ثانيه پس از انفجار بزرگ ، كائنات بيش از 35 - ^ 10 متر قطر نداشته و ده ميليون ميليارد ميليارد بار كوچكتر از يك اتم هيدروژن بوده است. در اين زمان عالم چنان جوان است كه نور نمي‌تواند به دورها سفر كند و افق كيهاني كه كائنات قابل ديد را در بر مي‌گيرد، بسيار نزديك است. در اين زمان حرارت به 32 ^ 10 كلوين ميرسد. كائنات بسيار غليظ و فشرده (96 ^ 10 برابر غلظت آب) و انرژي آن غير قابل اندازه گيري است. چنانچه اگر بخواهيم چنين نيرويي توليد كنيم بايد دستگاههاي تسريع كننده ذرات اوليه‌اي بسازيم كه چندين سال نوري قطر داشته باشند.

زمان صفر يا زمان پلانك

در 43- ^10 ثانيه پس از انفجار ، كائنات چنان فشرده و غلظت چنان انباشته است كه نيروي جاذبه ، كه در حالت معمولي در مقياس ميكروسكوپي قابل اغماض است، مانند نيروها از قبيل نيروهاي هسته‌اي قوي و ضعيف نيروي الكترومغناطيسي ، بسيار قوي مي‌باشد. ولي ما نمي‌توانيم رفتار و مشخصات اتمها و نور را در جاذبه بسيار قوي دريابيم. اين مساله نخستين بار در آغاز قرن حاضر توسط "ماكس پلانك" مطرح شد. به همين دليل زمان 43- ^10 ثانيه را "زمان پلانك" مي‌گويند. كه در آن فيزيك از توضيح عاجز مي‌شود و مرز آگاهي‌ها به نهايت مي‌رسد.

جاذبه سد زمان صفر

براي پشت سر گذاشتن زمان پلانك به نظريه‌اي‌ كوانتيك از جاذبه نياز است كه در آن قوه جاذبه بتواند با ساير نيروها متحد شود. فيزيكدانان در تلاشند تا يك نظريه جامع طبيعت بيابند كه در آن چهار نيروي حاكم بر جهان بصورت يك نيروي واحد عمل كنند. و تا كنون موفق شده‌اند شرايط گرد آمدن نيروهاي هسته‌اي قوي و ضعيف و نيروي الكترومغناطيسي را بدست آورند. ولي نيروي جاذبه همچنان با اتحاد با اين نيروها مخالفت مي‌كند. اين نيرو كه بر دنياي بينهايت بزرگها حاكم است از هر گونه اتحاد با دنياي بينهايت خردها سرباز مي زند.

پيوند و اتحاد مكانيك كوانتومي با نسبيت در حال حاضر همچنان سدي غير قابل عبور است و حتي اينشتين كه در سي سال آخر عمر خود ، سر سختانه در اين زمينه به كار پرداخت، نتوانست از اين سد بگذرد. تا وقتي مقاومت و استقامت جاذبه شكسته نشود، فراتر از زمان پلانك را در يافتن ، كاري غير ممكن است. اين زمان مرز و حد نهايي آگاهي و شناخت ما است. در پشت ديوار پلانك واقعيتي هنوز دست نيافتني پنهان است كه در آن جفت فضا ـ زمان كائنات چهار بعدي ما مي‌تواند كاملا متفاوت باشد با ديگر وجود نداشته باشد.

پشت ديوار پلانك

فيزيكدانهايي كه شكافهاي كوتاه و گذرايي در پشت ديوار پلانك وارد كرده‌اند، مي‌گويند كه با كائنات پرآشوبي كه ده يا حتي بيست و شش بعد دارد، برخورد كرده‌اند، كه در آن قوه جاذبه چنان قوي است كه فضا را به كلي دگرگون كرده است و در آن ، فضا ، تحت تاثير جاذبه به تعداد بيشماري سوراخ سياه ميكروسكوپيك تبديل شده است كه گذشته ، حال و آينده و حتي زمان در آن معنا ندارد. هر كدام از اين سوراخها صد ميليارد ميليارد بار كوچكتر از يك پروتون هستند، كه با حرارت 32 ^10 كلوين در فاصله 43- ^10 ثانيه تبخير مي‌شوند، ناپديد مي‌شوند و دوباره ظاهر مي‌شوند.

زمان مرجع

سالها كوشش و مطالعه طاقت فرسا لازم است تا ديوار پلانك سوراخ شود و تا رسيدن به آن روز ما بايد "زمان پلانك" را به منزله "زمان صفر" بپذيريم. بنابرين ، وقتي از مبدا و آغاز خلقت كائنات گفتگو مي‌كنيم، زمان مرجع ما زمان پلانك خواهد بود.

منبع : دانشنامه رشد

دوره اي است كه يك عمل يا يك رويداد رخ مي دهد .از هر چيزي كه تغييرات منظم دارد مي توان براي سنجش زمان استفاده كرد . زمان مانند طول و جرم يك مفدار بنيادي در فيزيك است و بعد چهارم آن محسوب مي شود . براي اندازه گيري زمان سه روش موجود است . دو روش اول بر مبناي حركت روزانه ي زمين به دور محورش است . اين روش ها به وسيله ي حركت ظاهري خورشيد در آسمان ( زمان خورشيدي ) يا حركت ظاهري ستارگان در آسمان ( زمان نجومي ) تعيين مي شود . روش سوم اندازه گيري زمان مبني بر دوران كامل زمين به دور خورشيد ( زمان زيجي ) است .

زمان خورشيدي :

حركت ظاهري خورشيد از عرض آسمان براي مدت هاي طولاني براي اندازه گيري زمان استفاده مي شد . در تمام مكان ها وقتي كه خورشيد به بالاترين نقطه ي آسمان مي رسيد ظهر محسوب مي شود . اين نقطه نصف النهار است . فاصله ي ميان گذر پياپي خورشيد از عرض نصف النهار يك روز است و اين روز طبق عادت به 24 ساعت تقسيم شده است .طول روز مطابق با خورشيد در تمام سال يكسان نيست . اين متغير بودن به دليل بيضوي بودن مدار زمين و ميل دايرةالبروج نسبت به معدل النهار ( استواي آسمان ) است . اين اختلاف گاهي به 16 دقيقه هم مي رسد . با اختراع ساعتي دقيق در قرن 17 اين اختلاف معني دار شد . به اين ترتيب زمان خورشيدي ( كه مبني بر حركت فرضي خورشيد با سرعت هموار در سراسر سال مي باشد ) اختراع شد

زمان استاندارد :

نيم روز هر محل زماني است كه خورشيد به بالاترين نقطه خود در آسمان رسيده باشد . هنگامي كه مردم ساكن در نقاط غربي يك محل هنوز به نيمه ي روز نرسيده اند ساكنان نقاط شرقي عصر را از سر گذرانده اند . با چرخش زمين نقاط مختلف از شرق به غرب به ترتيب به نيمه روز مي رسند . زمان استاندارد ( كه مبني بر زمان خورشيدي است ) در سال 1883 طي موافقت نامه اي بين المللي براي پرهيز از پيچيدگي كه در اثر استفاده ي هر جامعه از ساعت محلي خود بوجود آمده بود معرفي شد . طي اين موافقت نامه زمين به 24 ناحيه ي زماني دسته بندي شدكه هر ناحيه 15 درجه ي طول جغرافيايي را به خود اختصاص مي دهد. كه اين تقسيم بندي يك تقسيم بندي طبيعي است زيرا سياره ي زمين با سرعت 15 درجه در ساعت به دور خودش مي گردد.منطقه ي اصلي نصف النهار صفر درجه است كه از رصدخانه ي سلطنتي گرينويچ در انگلستان مي گذرد. مناطق زماني ديگر بر حسب فاصله از غرب يا شرق گرينويچ دسته بندي شد . در هر منطقه ي زماني تمام ساعت ها يك عدد را نشان مي داد . در سال 1966 كنگره ي آمريكا از تصويب نامه ي زماني متحدالشكل كه باعث بنا شدن 8 منطقه ي زماني براي آمريكا و متصرفاتش شده بود اجتناب كرد . در سال 1983 چندين كرانه ي منطقه ي زماني تغيير كرد و به همين دليل آلاسكا كه قبلا تحت پوشش 4 منطقه ي زماني بود تحت پوشش يك منطقه ي واحد در آمد . در كشتيراني ساعت ها معمولا زمان محلي گرينويچ را كه ميانگين زمان گرينويچ (GMT) مي گويند نشان مي دهند . منجمان اين سيستم را با نام زمان جهاني (UT) به كار مي برند .

زمان نجومي :

مكان اصلي آن اعتدال بهاري ( يك مكان خيالي در آسمان كه با صحت زياد توسط منجمان اندازه گيري مي شود ) است. موقعيت اعتدال بهاري توسط ستارگان ثابت تعيين مي شود . (يك روز نجومي زماني آغاز مي شود كه فلان ستاره ي معين از يك نصف النهار عبور مي كند و درست در لحظه اي كه همان ستاره دوباره از همان نقطه عبور مي كند اين روز به پايان ميرسد . اين روز 23 ساعت و 56 دقيقه و 09/4 ثانيه است كه 4 دقيقه كوتاهتر از روز خورشيدي متوسط است)زمان خورشيدي را كه مبني بر مكان ستاره ها است را زمان نجومي مي گويند . ساعتي را كه براي اندازه گيري زمان نجومي تنظيم شده باشد را ساعت نجومي گويند . رصد خانه ي نيروي دريايي آمريكا در واشنگتن از جدول هاي رياضي براي نتيجه گرفتن زمان خورشيدي ميانگين از زمان نجومي ميانگين استفاده مي كند. زمان خورشيدي ميانگين بدين گونه داراي خطاهايي در حد 1 در ميليون است . بين ساعت خورشيدي ميانگين و ساعت نجومي اختلافي وجود دارد كه اين اختلاف به دليل چرخش هم زمان زمين به دور خود و به دور خورشيد به وجود مي آيد . مطابق با زمان نجومي ميانگين زمين بعد از 365 روز و 6 ساعت و 9 دقيقه و 54/9 ثانيه و مطابق با زمان خورشيدي ميانگين زمين بعد از 365 روز و 5 ساعت و 48 دقيقه و 5/45 ثانيه به اعتدال بهاري برميگردد . اين اختلاف 20 دقيقه و 04/24 ثانيه مي باشد. زمان زيجي :زمان خورشيدي ميانگين و زمان نجومي ميانگين هيچ كدام صحيح نيستند . كه اين به دليل نامنظم بودن حركت زمين در مدارش است. اختلاف در سرعت چرخش زمين به مقدار 1 يا 2 ثانيه در سال مي رسد . مجموع اين اختلاف در 200 سال گذشته به 30 ثانيه رسيد بعلاوه سرعت حركت زمين رفته رفته به ميزان 1000/1 در ثانيه در هر 100 سال كاهش مي يابد.بعضي از اين دگرگوني ها مي توانند به حساب بيايند اما دگرگوني هايي كه نامنظم هستند نمي توانند به حساب بيايند.اين اشكالات در سال 1940 با معرفي زمان زيجي كنار گذاشته شد . زمان زيجي به طور عمده توسط منجمان براي محاسبه ي دقيق محل سيارات و ستاره ها استفاده مي شود. زمان زيجي مبني بر دوران سالانه ي كامل زمين به دور خورشيد است.عصر زمان زيجي 4 ثانيه ديرتر از عصر زمان جهاني است .بنابر اين زمان زيجي هر لحظه با فرمول زير براي طول ميانگين هندسي خورشيد تعريف مي شود :............ L = 279^41'48/04"+129602768"/13T+1"/089T 2 در اينجا T زمان زيجي است كه بر حسب قرن ژولياني برابر 36525 روز زيجي ، از عصر بنيادي اندازه گيري مي شود .

روز و ساعت :

روز مهمترين دوره ي زماني براي انسان هاست . روز به 24 ساعت مساوي تقسيم مي شود . البته ساعت هاي روز هميشه مساوي نبودند . قبل از بكارگيري ساعت هاي مكانيكي در قرن 14 ميلادي هر ساعت يك دوازدهم دوره ي روشنايي روز بود و ساعت ها در زمستان كوتاهتر از تابستان بود . عدد 24 از گذشته هاي دور به يادگار مانده است و ممكن بود هر عدد ديگري باشد . مبناي شمارش در تمدن بابلي هاي باستان به جاي ده كه امروزه به كار مي بريم شصت بود و تقسيم ساعت به 60 دقيقه و دقيقه به 60 ثانيه از آن جا سرچشمه گرفته است . اولين ساعت ها : طلوع و غروب خورشيد اولين واحد هاي زمان براي بشر بودند . بلند و كوتاه شدن سايه هاي قطعات چوب، سنگ ها و درخت ها نيز براي بشر زمان را در روز نشان مي دادند . با حركت ستارگان آنها داراي يك نوع ساعت بسيار بزرگ شده بودند. بشر متوجه شده بود كه در هنگام شب ستارگان مختلفي ظاهر مي شوند . مصريان قديم بر اساس طلوع 12 ستاره ، شب را به 12 مرحله ي زماني تقسيم كردند . آنها روز را نيز به 12 قسمت تقسيم كردند و شبانه روز 24 ساعت ما بر پايه ي تقسيمات شب و روز مصريان است . مصريان همچنين با قطعاتي از چوب همراه با عقربه ساعت هاي آفتابي مي ساختند . اين ساعت ها داراي 12 دوره ي زماني براي تقسيم روز بوده و اولين ساعت هاي ساخته شده بودند . شكل بعدي و تكامل يافته ساعت ، بوسيله ي بشر كه از آب و آتش استفاده مي كرد ، ايجاد شد . يك شمع با فرو رفتگي هايي بر روي بدنه ، در هنگام سوختن از يك فرورفتگي تا فرورفتگي ديگر ، زمان را اندازه مي گرفت . يك ظرف با سوراخ كوچكي در كف ، مي تواند روي آب قرار گيرد . پس از گذشت زمان معين ظرف از آب پر شده و فرو مي رود . در حدود 2000 سال پيش بشر ساعت ديگري را ساخت و آن عبارت بود از دو ظرف شيشه اي توخالي متصل به يكديگر بطوريكه شن مي توانست از يك ظرف به ظرف ديگر جاري شود . ظرف بالا با مقدار كافي شن كه در عرض يك ساعت از سوراخ جاري مي شد . در حدود 140 سال قبل از ميلاد ، يونانيان و رومي ها از چرخ هاي دندانه دار براي اصلاح ساعت آبي استفاده كردند ،يك جسم شناور در يك ظرف ديگر قرار گرفته و با چكيدن آب به داخل ظرف ، اين جسم بالا مي رود . اين جسم به يك چرخ دندانه دار وصل بوده و اين چرخ عقربه اي را كه روي درجات تعيين شده قرار داشت ، مي -چرخاند. سـاعت آبي : در اين نوع ساعت، از جريان يك نواخت آب استفاده ميشده، به اين ترتيب كه داخل ظرف مدرج سوراخ دار را با آب پر ميكردند كه آب قطره قطره از سوراخ كوچك مي چكيده، و با توجه بمقدار آب خروجي، زمان تا حدودي معلوم ميشده است . ساعت شني يا ماسه اي : از دو حباب شيشه اي چسبيده به هم تشكيل ميشده كه ميان آن، سوراخ باريكي برايرد شدن شن يا ماسه تعبيه ميكردند، تا شنها بتدريج از حباب بالا به حباب پايين جمع شود . بعد ظرف را وارونه ميكردند و همان عمل تكرار ميشد . با معلوم شدن تعداد دفعات جابجا شده شن ها در حبابها، حدود تقريبي زمان مشخص ميگرديد . ساعت شمعي : در اين نوع ساعت، بدنه شمع مدرج مي شد و با سوختن شمع و كوتاه شدن آن زمان را محاسبه مي كردند. اشكال جديدتر ساعت : با پيشرفت علم و دانش بشري، بتدريج ساعتهاي دقيق تر مكانيكي، وزنه اي، فنردار، برقي، باطري دار و كامپيوتري جاي ساعتهاي آبي، آفتابي و ماسه اي را گرفتند . مخصوصا" از زمان استفاده انسان از فنر جهت راه انداختن چرخ هاي دندانه دار، كه به ساعت شمار و دقيقه و حتي ثانيه شمار متصل هستند، سنجش دقيق زمان براي همه بطور ساده امكان پذير گرديد . در اوايل قرن شانزدهم اولين ساعت مچي آهني، كه نسبتا" زمخت بوده، توسط يكنفر آلماني ساخته شد . بعدها اواخر قرن هجدهم با استفاده از فنر و چرخ دندانه هاي بسيار كوچك،امكان ساختن ساعتهاي مچي ظريف بوجود آمد، بطوريكه اولين ساعتهاي مچي شبيه ساعتهاي امروزي، در كشور سوئيس «از سالهاي 1790 به بعد» ساخته شد . بين سالهاي 1865 تا 1868 بزرگترين، حجيم ترين و جسيم ترين ساعت ديواري جهان، در كليساي سن پير در فرانسه نصب گرديد ارتفاع ساعت 1/12 متر عرض آن 09/6 متر و ضخامتش 7/2 متر بوده كه از 90000 قطعه تشكيل يافته . در مقابل بزرگترين ساعت، ظريف ترين ساعت دنيا فقط 98/0 ميلي متر قطر دارد . ساعت آفتابي :يكي از كهن ترين روشهاي تشخيص زمان ، گردش روزانه خورشيد در آسمان بود. روميان ، روز را هشت قسمت مي كردند و هر قسمت را يك ساعت مي ناميدند. ساعتهاي آنها در زمستان كوتاه و در تابستان طولاني بود. با استفاده از يك ساعت آفتابي به راحتي مي توان زمان را از حركت خورشيد به دست آورد. يك ميله كه در جايي نصب شده باشد، سايه ايجاد مي كند. در تمام مدت روز كه خورشيد در آسمان گردش مي كند. مكان سايه نيز به آرامي عوض مي شود. از مكان سايه مي توان فهميد كه ساعت چند است. پيش از اختراع ساعتهاي ارزان قيمت امروزي ، بسياري از مردم براي نگاه داشتن زمان از ساعتهاي آفتابي استفاده مي‌كردند. دقيق ترين زمان سنج : دو زمان سنج اتمي كه در 1964 در آزمايشگاه پژوهشي نيروي دريايي آمريكا در شهر واشنگتن نصب شده اند ، دقيق ترين زمان سنج جهان به شمار مي آيند . اين دو زمان سنج كه بر مبناي دوره ي انتقالي اتم هيدرژن ( 649/1420450751 سيكل در ثانيه ) عمل مي كنند ، داراي خطاي 1 ثانيه در 1700000 سال مي باشند . شب و روز: خورشيد هر روز از مشرق طلوع مي كند و به آرامي بالا مي آيد. مسير حركت آن در آسمان به شكل يك نيم دايره است. پس از پيمودن اين مسير ، در افق فرو مي رود. و شب آغاز مي شود. زندگي انسان ، جانوران و گياهان تحت تاثير گردش شب و روز است. به هنگام روز ، برخي از جانواران استراحت مي كنند و شب به جستجوي غذاي خود مي پردازند. انسان و برخي از جانوران عكس آنها عمل مي كنند. با شروع روز بسياري از گلها ، گلبرگهاي خود را باز مي كنند و شب آنها را مي بندند. عوامل پيدايش شب و روز:در زمانهاي قديم ، مردم عقيده داشتند كه خورشيد واقعا در آسمان حركت مي كند و شب و روز به وجود مي آورد. مثلا مصريان بر اين باور بودند كه خداي خورشيد به نام «رع» ارابه آتشين خود را هر روز در آسمانها مي راند. امروزه مي دانيم كه اين خورشيد نيست كه حركت مي كند بلكه سياره ما زمين ، مانند فرفره از غرب به شرق مي چرخد. ما در اثر چرخش زمين تصور مي كنيم كه خورشيد در آسمان حركت مي كند. هنگامي كه يك بخش رو به خورشيد قرار مي گيرد، روز در آن آغاز مي شود. در همان هنگام ، بخش ديگر زمين كه رو به خورشيد نيست در تاريكي فرو مي رود. يك بار چرخش زمين به دور خود، يك شبانه روز است.

طولاني ترين مقياس زمان :

در تاريخ شماري و تقويم هندو مقياسي به نام كالپا (kalpa ) وجود دارد كه معادل 4320 ميليون سال كره ي زمين است . در علم نجوم سال كيهاني مدت زمان يكبار گردش خورشيد دور مركز كهكشان راه شيري است . ( معادل 225 ميليون سال ما در كره ي زمين ) در اواخر دوره ي كرتاسه يعني حدود 85 ميليون سال پيش ، سرعت چرخش زمين به دور خورشيد بيشتر بود و از اينرو يك سال 3/370 روز را در بر مي گرفت . در دوران كامبرين يعني حدود 600 ميليون سال پيش ، يك سال 425 روز را شامل مي شد. كوتاهترين مقياس زمان : از آنجايي كه نيروي كشندي ( جزر و مدي ) ماه طول روز را در كره ي زمين دچار نوسان مي كند و در نتيجه در هر قرن يك ثانيه به طول روز اضافه مي گردد ، لذا از سال 1960 به اينطرف در تعريف ثانيه براي مقياس زمان تجديد نظر شد . در گذشته يك ثانيه معادل يك قسمت از 86400 قسمت ميانگين يك سال خورشيدي بود حال آنكه اينك برابر يك قسمت از 31556925974 قسمت ميانگين يك سال خورشيدي مي باشد كه از نقطه نظر تقويم نجومي سال 1900 ميلادي به عنوان معيار انتخاب شده است .در آوريل 1982 چارلز چنگ موفق شد در آزمايشگاه بل در ايالت نيوجرزي در آمريكا يك ضربان نور ليزري توليد كند كه زمان پايداري آن فقط 30 فمتو ثانيه بود . طول اين ضربان نوري 9 ميكرومتر يعني 14 طول موج محاسبه گرديد . روشنايي روز-صرفه جويي در زمان : طي جنگ جهاني اول در بريتانيا و آمريكا ساعت ها را يك ساعت از زمان استاندارد جلوتر كشيدند . دليل اين كار استفاده از روشنايي روز براي كار و صرفه جويي در مصرف برق بود . جلو كشيدن ساعت براي افراد بسيار راحت تر است تا اين كه يك ساعت زودتر سر كار حاضر شوند . در بريتانيا هنوز در ماه هاي تابستان از ساعت تابستاني كه يك ساعت جلوتر از ساعت گرينويچ است استفاده مي شود . دولت روزي را كه بايد ساعت ها جلو يا عقب كشيده شود تعيين مي كند. پيكان زمان : هنگامي كه انسان مي كوشيد تا جاذبه ي گرانشي را با مكانيك كوآنتوم يكي كند بايد نظريه ي «زمان موهومي » را نيز در آن دخالت مي داد . زمان موهومي راستا و جهت هاي قابل تشخيصي در فضا ندارد . اگر كسي بتواند بر حسب زمان موهومي بسمت شمال برود الزاما بايد بتواند به عقب برگشته و از جنوب سر درآورد ، به همين نحو اگر كسي بر حسب زمان موهومي بتواند به سمت جلو برود الزاما بايد بتواند عقبگرد كرده و بسوي عقب برود . اين به معني آن است كه در زمان موهومي بين سمت هاي پس و پيش تفاوت مهمي وجود ندارد . از سوي ديگر ، همانطور كه همه مي دانيم ، در « زمان حقيقي » بين سمت هاي جلو و عقب اختلاف فاحشي موجود است . قوانين علم بين گذشته و آينده تمايزي بوجود نمي آورد . با وجود اين هنوز هم در زندگي معمولي ، بين راستاهاي سمت جلو و سمت عقب در زمان حقيقي اختلاف بزرگي موجود است . براي توضيح بيشتر ليواني را در نظر آوريد كه از روي ميز بر كف زمين بيفتد و تكه تكه شود . اگر شما فيلمي از اين واقعه برداشته و به نمايش بگذاريد خواهيد ديد كه قطعات ليوان به ناگاه روي زمين جمع شده و به صورت ليوان سالم و كاملي در آمده و بر روي ميز پس مي جهد . حتي اگر شما از جريان هم قبلا اطلاعي نداشته باشيد باز مي توانستيد به سادگي بگوييد كه فيلم به عقب برگشته است زيرا چنين ماجرايي هرگز در زندگي معمولي سابقه ندارد . توضيحي كه مي توان به اين پرسش داده مي شود كه چرا جمع و جور شدن تكه هاي ليوان از كف زمين و پس پرش آن بر روي ميز به حقيقت نمي پيوندد و ما آن را نمي بينيم اين است كه چنين چيزي مخالف قانون دوم ترموديناميك است . اين قانون گوياي آن است كه پيوسته در هر سيستم بسته مقدار بي نظمي يا انتروپي نسبت به زمان افزايش مي يابد . به عبارت ديگر اين حالت شكلي از قانون مرفي مي باشد كه مي گويد :« اشياء هميشه تمايل به كجروي دارند !» ليوان سالمي كه بر روي ميز قرار گرفته است نمايانگر حالتي از نظم غايي است ، ولي ليوان شكسته اي كه بر كف زمين پراكنده شده است نمودار حالتي از بي نظمي است . افزايش بي نظمي يا انتروپي نسبت به زمان ، مثالي است از آنچه پيكان زمان ناميده مي شود و چيزي است كه گذشته را از آينده متمايز ساخته و سمت و جهتي به زمان مي دهد . دستكم سه پيكان مختلف از زمان وجود دارند كه عبارتند از : 1- پيكان ترموديناميك زمان و آن سويي از زمان است كه در آن بي نظمي يا انتروپي افزايش مي يابد . 2- پيكان روانشناختي زمان و آن سويي است كه ما گذشت زمان را در آن احساس مي كنيم و جهتي كه ما گذشته را به ياد مي آوريم و نه آينده را . 3- پيكان كيهان شناسي زمان و آن سويي از زمان است كه كيهان در آن جهت بجاي انقباض در حال انبساط است ...... ادامه دارد .......

منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

زمان متوقف مى شود

استفن هاوكينگ

معادله شرودينگر (Schrodinger equation) سرعت تغييرات تابع موج را برحسب زمان ارائه مى دهد.

اگر تابع موج را در يك لحظه بدانيم، مى توانيم با استفاده از معادله شرودينگر تابع موج را در هر لحظه ديگرى در گذشته يا آينده محاسبه كنيم، بنابراين موجبيت در تئورى كوانتوم هم وجود دارد، البته در مقياسى كوچكتر. در تئورى كوانتوم نمى توان هم مكان و هم موقعيت را پيشگويى كرد و فقط تابع موج قابل پيشگويى است. پيشگويى تابع موج ما را قادر مى سازد كه يا موقعيت يا سرعت را پيشگويى كنيم، اما نمى توان هر دوى اينها را با دقت پيشگويى كرد. بنابراين توانايى انجام پيشگويى دقيق در تئورى كوانتوم دقيقاً نصف آن چيزى است كه در ديدگاه كلاسيك لاپلاس ممكن بود. با اين همه حتى در اين معناى خاص هم مى توان ادعا كرد كه موجبيت وجود دارد. با اين همه استفاده از معادله شرودينگر براى به دست آوردن تابع موج زمان هاى بعد (كه به معنى پيشگويى تابع موج در زمان آينده است) تلويحاً متضمن اين فرض است كه زمان هميشه و در همه جا به طور يكنواخت جارى است. اين نكته قطعاً در فيزيك نيوتنى صحيح بود. در فيزيك نيوتنى فرض مى شد كه زمان مطلق است به اين معنى كه به هر رويدادى در تاريخ جهان عددى اطلاق مى شود كه زمان نام دارد، ديگر آنكه زمان به طور يكنواخت از گذشته هاى نامحدود تا آينده بى پايان در جريان است. شايد بتوان اين نگرش را ديدگاه متعارف از زمان ناميد كه اغلب مردم و حتى بسيارى از فيزيكدانان چنين نگرشى از زمان را در پس زمينه ذهن خود دارند. به هر حال همانطور كه ديديم در سال 1905 نظريه نسبيت عام مفهوم زمان مطلق را كنار گذاشت. در نظريه نسبيت عام زمان ديگر مفهومى مستقل و خاص خود نيست، بلكه فقط يك جهت از پيوستار چهاربعدى به نام فضازمان است. در نسبيت خاص ناظران متفاوت كه با سرعت هاى مختلفى در حركتند، مسيرهاى گوناگونى را در فضازمان مى پيمايند. هر ناظر در مسيرى كه مى پيمايد، زمان خاص خود را اندازه مى گيرد و ناظران مختلف براى رويدادهاى مشخص، زمان هاى مختلفى را اندازه مى گيرند. (به شكل نگاه كنيد)

بنابراين در نسبيت خاص زمان مطلق واحدى وجود ندارد كه بتوان به رويدادها نسبيت داد. با اين همه فضازمان نسبيت عام مسطح است. اين نكته بيانگر آن است كه در نسبيت خاص زمان اندازه گيرى شده توسط هر ناظرى كه آزادانه در حركت است، به طور يكنواخت از منفى بى نهايت در گذشته بى نهايت تا مثبت بى نهايت در آينده بى نهايت در فضازمان افزايش مى يابد. مى توان هر كدام از اين مقدارهاى زمان را در معادله شرودينگر به كار برد و تابع موج را به دست آورد. بنابراين، در نسبيت خاص هم تعبير كوانتومى موجبيت را داريم.

اما وضعيت در نظريه نسبيت عام به گونه ديگرى است. در اين نظريه فضازمان تخت نيست بلكه به وسيله ماده و انرژى درون آن تغييرشكل يافته است. انحنا در منظومه شمسى ما، حداقل در مقياس ماكروسكوپى چنان كوچك است كه اختلالى در تصور معمول ما از زمان ايجاد نمى كند. حتى در اين وضعيت هم مى توان از زمان در معادله شرودينگر استفاده كرد و به برآيند جبرگرايانه تابع موج دست يافت. با اين همه هنگامى كه فضازمان خميده شود، اين احتمال هم مطرح مى شود كه شايد فضازمان آن گونه ساختارى نداشته باشد كه افزايش يكنواخت زمان براى همه ناظران ممكن شود كه اين امر براى اندازه گيرى معقول زمان نياز است. براى مثال فرض كنيد كه فضازمان شبيه يك استوانه عمودى است.

ارتفاع استوانه نشان دهنده مقدار زمان است كه براى تمام ناظران افزايش مى يابد و از بى نهايت منفى تا بى نهايت مثبت ادامه مى يابد. به هر حال اكنون فضازمانى را در نظر بگيريد كه شبيه استوانه اى است كه داراى يك دسته (يا «كرمچاله») است كه از استوانه منشعب شده و مجدداً به آن متصل مى شود. مى بينيم همه اندازه گيرى هاى زمان لزوماً داراى نقطه هاى سكون است كه به نقاط اتصال دسته به استوانه اصلى مربوط مى شود. در اين نقاط زمان دچار ركود مى شود. در اين نقاط زمان در هيچ جهتى افزايش نمى يابد. در چنين فضازمانى نمى توان از معادله شرودينگر استفاده كرده و شكل موجبيتى تابع موج را به دست آورد. مراقب سياهچاله ها باشيد: هيچ وقت نمى دانيد كه چه عملى ممكن است از آنها سرزند.به دليل وجود سياهچاله هاست كه فكر مى كنيم زمان براى تمام ناظران افزايش نمى يابد. اولين بار در سال 1783 توصيفى از سياهچاله ها ارائه شد، جان ميچل ( Michell.J) يكى از استادان پيشين كمبريج استدلالى را كه هم اكنون بيان مى كنيم، ارائه كرد. اگر كسى ذره اى مثلاً يك گلوله توپ را به طور عمودى به آسمان پرتاب كند، به دليل گرانش از سرعت صعود جسم كم شده و در نهايت حركت رو به بالاى آن متوقف شده و به پايين سقوط مى كند.

به هر حال اگر سرعت صعود اوليه جسم از يك مقدار بحرانى به نام سرعت گريز بيشتر باشد، گرانش نمى تواند، ذره را متوقف كرده و جسم مى گريزد. سرعت گريز براى زمين 12 كيلومتر در ثانيه و براى خورشيد 618 كيلومتر بر ثانيه است. سرعت هايى را كه ذكر كرديم بسيار بزرگتر از سرعت گلوله هاى واقعى توپ است، اما در مقايسه با سرعت نور كه برابر 300 هزار كيلومتر است، سرعت كمى است، بنابراين نور مى تواند بدون هيچ مشكلى از زمين يا خورشيد بگريزد با اين همه ميچل استدلال كرد كه احتمال دارد ستاره هايى وجود داشته باشد كه جرمشان بسيار بيشتر از خورشيد باشد و در نتيجه سرعت گريز آنها بزرگتر از سرعت نور باشد. ما نمى توانيم چنين ستاره هايى را ببينيم، زيرا گرانش اين ستاره ها هر نورى كه از آنان ساطع شود را به دام مى اندازد. به همين دليل ميچل آنها را ستاره هاى تاريك ناميد كه ما امروزه آنها را با نام سياهچاله مى شناسيم.

تصور ميچل از ستاره هاى تاريك بر فيزيك نيوتنى مبتنى بود، در فيزيك نيوتنى زمان مطلق است و بدون توجه به آنچه كه روى مى دهد در گذر است. بنابراين در تصوير نيوتنى فيزيك، ستاره هاى تاريك بر توانايى ما براى پيشگويى آينده تاثيرى ندارند، اما در نظريه نسبيت عام وضعيت بسيار متفاوت است، چرا كه در اين نظريه اجسام سنگين فضازمان را خميده مى سازند. در سال 1916 مدت كوتاهى پس از آنكه تئورى نسبيت عام ارائه شد، كارل شوآرتزشيلد ( Schwarzshild .K) (كه طى جنگ جهانى اول مدت كوتاهى پس از ابتلا به يك بيمارى در جبهه روسيه درگذشت) راه حلى براى معادلات ميدان نسبيت عام يافت كه نشاندهنده سياهچاله بود. ساليان دراز كسى كشف شوآرتزشيلد را درك نكرد و به اهميت آن پى نبرد. خود اينشتين هيچگاه وجود سياهچاله را باور نكرد و برخوردش با اين مسئله عمدتاً مبتنى بر استدلال هاى قديمى نسبيت عام بود.

The Universe In A Nutshell, 2001

S. Hawking, Bantam Press


منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

میدانیم که نظریه‌هایی مثل ابر ریسمان جهان را با ابعاد بیشتر از 3 بعد می‌‌دانند. اما یک جهان 4بعدی چگونه خواهد بود؟ منظور از بعد چهارم زمان نیست بلکه بعدی فیزیکی است که بر سه بعد ما عمود است. برای درک بهتر این بعد بهتر است بعد سوم را با بعد دوم مقایسه کنیم. با این کار ما می‌توانیم رابطه این دو را به رابطه بعد سوم و چهارم تعمیم دهیم. خوب ما میدانیم که یک کاغذ دو بعد دارد (از ضخامت صرف نظر کنید) :طول و عرض ما می‌‌توانیم این دو خط را در کاغذ بر هم عمود رسم کنیم اما آیا می‌توانید خط سومی هم روی کاغذ عمود بر ان دو رسم کنید؟ نه برای رسم این خط ما به بعد سوم نیاز داریم. در مورد بعد چهارم هم همینطور است: بعدی که می‌توان از ان خطی بر مکعب عمود کرد. به بعد دوم بر می‌گردیم. بیاید حیاتی را در بعد دوم در نظر بگیریم در این جهان دو بعدی موجوداتی زندگی می‌‌کنند: مربع‌ها مثلثها چند ضلعی‌ها و دایره. حالا سراغ مربع میرویم. این موجود اطرافیان و اجسام را به صورت خط می‌‌بیند دقت کنید خود ما هم اطراف خود را دو بعدی می‌‌بینیم (مضحک به نظر میرسد!) ولی خیلی ساده دوری و نزدیکی را درک می‌‌کنیم. این موجود هم مثل ما است ولی یک بعد کمتر می‌بیند! حالا خود را فرض کنید که دارید به ان مربع نگاه میکنید. چه می‌‌بینید؟ شما می‌توانید هم خود مربع و هم پشت و هم داخل بدن مربع را یک زمان ببینید! این برای مربع غیر قابل درک است که کسی بتواند داخل بدن او را ببیند. همان طور که ما نمی‌توانیم درک کنیم که یک موجود چهار بعدی می‌‌تواند داخل بدن ما را ببیند! ما می‌‌توانیم یک بطری دو بعدی آب را بدون باز کردن در آن بخوریم!. یا یک گاو صندوق دو بعدی را خالی کنیم ! حالا فرض کنید ما یک کره را داخل دنیای آقای مربع بیاندازیم. او چه خواهد دید؟ او اول یک نقطه می‌‌بیند که از هیچ به وجود آمده و هر لحظه به قطر آن افزوده و سپس کم و ناپدید می‌شود! پس اگر یک کره چهار بعدی در جهان ما بیفتد ما یک نقطه می‌‌بینیم که به یک کره تبدیل می‌شود و سپس هر لحظه بزرگ‌تر می‌شود. سپس کوچک و نا پدید می‌شود

-=در ریاضیات ، فیزیک و برخی از علوم دیگر علاوه بر مختصات فضایی زمان نیز حضور دارد. وابستگی مسایل به زمان در بررسی فضایی و نمایش محوری تحت عنوان بعد چهارم مطرح است که با ادغام این بعد با مختصه‌های فضایی ، زمان تحت عنوان بعد چهارم مورد مطالعه قرار می‌گیرد.=-
دید کلی
زمان به مفهوم متداول یعنی «چه وقت» ، و نیز «کجا» به معنای تعیین مکان یا موقعیت در فضاست. مفهوم کلمه فضا بطور مطلق غیر قابل ادراک است. از نظر یک عامل خرید و فروش املاک ، فضا چیزی است که او حدود آن را به صورت یک قطعه زمین تعیین می‌کند و به فروش می‌رساند. در نزد علاقمندان به اکتشافات فضایی ، فضا چیزی است که به بیرون از مرزهای سیاره ما امتداد می‌یابد. بطور عادی نمی‌توانیم فضا را تصور کنیم، گرایش ما چنین است که مفهوم فضا را ، با توجه به استنباط تجربی خود به اشیای مادی ارتباط دهیم.

ما فراگرفته‌ایم که به هنگام بحث درباره فضا از آن به صورت نشانه‌های مرتبط با موقعیت نسبی اجسام صحبت کنیم. برحسب چنین تعبیرهایی ، فضا به شکل مفهوم فیزیکی تلقی می‌شود و به مشاهده‌هایی منحصر می‌شود که اشیای مادی مواضع مختلف را اشغال می‌کنند. این طرز تلقی از فضا ، هنگامی ‌که موقعیت همه اجسام را نسبت به یک جسم ، مثلا زمین ، تعیین کنیم، موجه است. چنین برداشتی از فضا باعث شده است که هندسه اقلیدسی ، برای مقاصد علمی‌ متعددی مناسب به نظر آید و نقطه ، خط راست و صفحه اغلب به عنوان سرشتی بدیهی پذیرفته شود.
تصور همزمانی
در مکانیک عادی به نظر می‌رسد که هر رویدادی بوسیله مکان (ارتباط موقعیت Position relationship) و زمان (ارتباط زمانی Temporal relationship) مشخص می‌شود. به فضای دوبعدی و سه‌بعدی (هندسه) مفهوم اجتناب‌ناپذیر زمان هم اضافه شد. اما فضا باز هم می‌تواند به عنوان بعدی کاملا مستقل و قابل استفاده در فیزیک کلاسیک ، پذیرفتنی باشد. این تلفیق ، به دلیل آنچه اینک به مثابه تصور همزمانی خوانده می‌شود، مقدور بود. یعنی هنگامی‌ که خبر یک رویداد (مثلا حرکت یک سیاره) را به کمک نور ، بطور آنی دریافت می‌کنیم، اینطور می‌فهمیم که رویداد یا شده در اینجا و هم اکنون رخ داده است.
رد تصور همزمانی
کشف قوانین الکترودینامیک ، اعتقاد به این همزمانی مطلق را برهم زد. ماکسول ، فیزیکدان اسکاتلندی قرن نوزدهم ، پی برد که آشفتگی‌ها در میدان الکترومغناطیسی با سرعتی معین ، یعنی سرعت نور حرکت می‌کنند و این حرکت از طول موج آنها مستقل است. نور حالت خاصی از تمام آشفتگی‌هایی است که پدیده موجی به شمار می‌آیند.

هاینریش هرتز ، فیزیکدان آلمانی ، بعدا کشف کرد که آشفتگیهای الکتریکی عادی ، یعنی جرقه‌ها ، می‌توانند در فواصل اندک ، میدان الکتریکی تولید کنند. این موضوع منجر به آشکارسازی و انتقال امواج رادیویی با طول موجهای گوناگون شد که امواج بلند بکار رفته در تلگراف و امواج کوتاه تلویزیونی و رادار را دربر می‌گیرد. خاصیت اساسی تابش الکترومغناطیسی ، علاوه بر طول موج ، فرکانس آن ، یعنی تعداد نوسانهای موج در هر ثانیه است. واحد اندازه‌گیری فرکانس ، هرتز (دور در ثانیه) است.
تعیین فاصله به کمک نور
به کمک رادار روشی برای اندازه‌گیری فاصله فراهم شده است که در آن به معیار و سنجه نیازی نیست. آنچه باید انجام شود، عبارت از اندازه‌گیری زمان لازم و آنگاه ضرب کردن آن در مقداری ثابت ، یعنی سرعت نور ، است. به بیان دیگر ، یک پرتو کوتاه موجی را به سوی هدفی که می‌خواهند فاصله آن را مشخص کنند، ارسال می‌دارند. پرتو یاد شده بعد از برخورد به هدف دوباره بازتابیده می‌شود.

حال اندازه‌گیری فاصله با توجه به زمان طی شده از لحظه ارسال پرتو موجی به طرف هدف و لحظه دریافت بازتابش صورت می‌گیرد. از آنجا که می‌دانیم امواج رادیویی با سرعت نور حرکت می‌کنند، لذا زمان طی شده برحسب ثانیه را در سرعت نور (300000 کیلومتر در ثانیه) ضرب کرده و عدد حاصل را به دو تقسیم می‌کنند. به این صورت فاصله هدف یا شی مورد نظر به آسانی حاصل می‌شود.
سخن آخر
در امور روزمره زندگی ، از قبیل تعیین وقت یک مسابقه ، یا نصب راداری برای تعیین سرعت اتومبیلها ، نور نقش چندانی ندارد، اما با در نظر گرفتن ماهیت عالم ، چنین جنبه‌هایی از زمان و فاصله اهمیت پیدا می‌کند. همین که می‌فهمیم زمان و فاصله یکی هستند، آنگاه متوجه خواهیم شد ستاره‌ای که می‌بینیم، پدیده‌های مربوط به اینجا و زمان حال نیست، بلکه نور آن پس از میلیاردها سال طی طریق به ما رسیده است.

بنابراین ستاره مورد نظر میلیاردها سال از ما فاصله دارد و آنچه در زمان حال شاهد آن هستیم، رویدادی بوده است که در گذشته بعید به وقوع پیوسته است (نور آینه گذشته). بنابراین ، هنگامی ‌که فضا و زمان انفکاک‌ناپذیر باشند، به نحوی که نتوان بدون اندیشیدن درباره هر دو مفهوم ، به دیگری فکر کرد، زمان نیز مانند مکانیک کلاسیک به صورت یک بعد در می‌آید و فضا ـ زمان به بعد چهارم تبدیل می‌شود.
دانشنامه رشد

امیدوارم همچین تاپیکی نبوده باشه،گرچه من سرچ کردم و چیزی ندیدم!^_-

يك سال بعد از ارائه نظريه نسبيت عام توسط آلبرت اينشتين ،سال 1916م فلام متوجه شد كه ازحل شوارتزشيلد معادلات اينشتين ميتوا ن جواب كرمچاله اي بدست آورد . اين نوع كرمچاله ،«كرمچاله شوارتزشيلد » ناميده شد .

كرمچاله ها ساختارهاي فضازماني پل مانندي هستند كه دو ناحيه مجزا از يك فضا زمان يا دوفضا زمان مجزا را به يكديگر وصل مي كنند . كرمچاله ها باعث كوتاه شدن مسافت و زمان لازم براي رسيدن از يك نقطه به نقطه ديگر مي شوند .در دهه 1930م اينشتين و روزن با استفاده از غوطه وركردن متريك شوارتزشيلد در فضاي استوانه اي ، معادله غوطه وري يك كرمچاله گذر ناپذير وغير ايستا موسوم به « پل اينشتين - روزن » را بدست آوردند .

يكي از جنبه هاي جالب كرمچاله ها ، استفاده از آنها براي انجام سفر در فضازمان است . مي دانيم كه فاصله زمين تا نزديك ترين ستاره غير از خورشيد ، حدود 4سال نوري مي باشد . يعني نور با سرعت 300 هزار كيلومتر بر ثانيه حدود 4 سال طول مي كشد تا به اين ستاره برسد . حال ما با تكنولوژي امروزه ممكن است بيش از يك ميليون و سيصد هزار سال طول زمان نياز داشته باشيم تا به اين ستاره برويم كه براي انسان امر غير ممكني است . بنظر مي رسدكه با فرض وجود كرمچاله ، مي توان از يك طرف وارد آن شد و تقريبا بلافاصله پس از خروج از طرف ديگر ، در ناحيه اي دوردست از جهان سردرآورد . در اين طرح امكان سردرآوردن از جهاني ديگر نيز وجود دارد .

بعضي افراد به اشتباه سياهچاله ها را به عنوان ابزارهايي براي مسافرت هاي فضايي مي شناسند . اما بايد بدانيم كه سياهچاله ها داراي افق هستند و وقتي جسمي ، حتي نور ، وارد آنها شد ، علاوه بر نابودي ، امكان خروج برايش وجود ندارد . امم برخي از كرمچاله ها اين امكان را به ما مي دهند كه بدون صدمه ديدن از آنها عبور كنيم .

در اين مقاله ضمن آشنايي با اين ساختارها ، امكان عبور از آنها را نيز بررسي مي كنيم .

هندسه يك كرمچاله :

يك كرمچاله در صورت وجود ، خود بخشي از فضازمان چهار بعدي عالم مي باشد . همانطور كه مي دانيد اينشتين در سال 1905 م ثابت كرد كه جهان تنها از سه بعد فضايي تشكيل نشده و زمان صرفآ يك پارامتر در حال تغيير نيست . بلكه زمان خود نيز به عنوان بعد چهارم عالم به حساب مي آيد . در اين فضازمان چهار بعدي ، كرمچاله ها مي توانند سوراخي به جهاني ديگر يا ناحيه اي ديگر از همين جهان باشند . پس بايد در نظر داشته باشيم كه اين اجسام چهاربعدي هستند و ما تنها براي ساده سازي آنها را به صورت دو بعدي نشان مي دهيم .

به عنوان مثالي ساده ، يك صفحه كاغذ تخت را در نظر بگيريد كه از چهار طرف تا فواصل بسيار دور گسترده شده باشد . هر دو طرف صفحه كه آنها را « رو » و « زير » صفحه مي ناميم ، بطور مستقل يك فضاي دوبعدي راتشكيل مي دهند كه مي توانيم آن را يك جهان دوبعدي فرض كنيم . ساكنان اين جهانها خود موجودات دو بعدي هستند . واضح است كه اين دو جهان هيچ ارتباطي با هم ندارند و ساكنان آنها از وجود همديگر بي خبرند .اكنون تصور كنيد يك سوراخ دايره اي در اين صفحه ايجاد شود . به اين ترتيب دو جهان بطور پيوسته با هم ارتباط دارند . ما اين حفره تونل مانند را يك كرمچاله مي ناميم .

حال بيائيد به جاي يك سوراخ ، دو سوراخ درصفحه ايجاد كنيم . سپس لبه هاي اين دو سوراخ را بكشيم تا به صورت دو لوله درآيد وبا ادامه دادن اين كار دو لوله را به هم وصل كنيم. اين نيز يك كرمچاله است . با اين تفاوت كه بر خلاف حالت قبلي دو ناحيه از يك جهان را به هم وصل مي كند . در حالتي كه فضاي ما خميده باشد مسافرت از طريق اين كرمچاله بسيار سريع تر امكان پذير است . چون مسافت كوتاهتر است .

سياهچاله ، اين اجرام نادر و عجيب ، را مي توان نتيجه ي تفكرات جوان باهوش آلماني كه در سال 1919 در دفتر ثبت اختراعات سوئيس مشغول به كار بود دانست . آلبرت اينشتن در سال 1919 تئوري نسبيت عام خود را كه انقلابي عظيم در فيزيك نوين بود را ارائه كرد . آلبرت اينشتن پي برده بود كه جهان اساسا" در مكان هاي متفاوت نسبت به قوانين نيوتن قابل توضيح نيست . او گفت كه سه بعد از فضا نمي توانند به صورت مجزا از بعد چهارم يعني زمان باشند . او گفت كه اين ها با هم پيوسته هستند و آنها فضا – زمان ناميد . اين ساختار همانند يك ساختار نامرئي است كه در واقع وجود دارد . او گفت كه فضا نمي تواند مطلق باشد ، بلكه پيوسته است . اين بافت فضا زماني مي تواند خميده شود و يا اينكه پيچ و تاب پيدا كند .

اين بافت كه مي تواند جالب باشد فقط در صورتي مي تواند مسطح و صاف باشد كه هيچ چيز در روي آن وجود نداشته باشد . اگر جسمي جرم دار در روي آن وجود داشته باشد گرانش نيز وجود دارد ؛ و هر جا كه گرانش وجود داشته باشد اين بافت فضا – زمان خميده مي شود . اين خميدگي اين بافت براي اجرام حكم مي كند كه چگونه حركت كنند ، در واقع مي گويد كه گرداگرد اين فضا – زمان خميده به سير و سفر بپردازند . همانطور كه در بخش گرانش گفتيم گرانش در تئوري نسبيت عام اثر هندسي جرم بر فضا ي اطراف خود است . اگر بخواهيم كمي ساده تر توضيح دهيم همين خميدگي عامل ايجاد گرانش است .

اينشتين براي تصور اين واقعيت فرض كرد كه كاغذي دارد و آن كاغذ را ساختار فضا – زمان فرض كرد . او جسمي سنگين را در روي آن ماغذ قرار داد ( آن جسم را خورشيد در نظر گرفت ) و ديد كه در ساختار كاغذ خميدگي و فرو رفتگي ايجاد شده است . او گفت كه اين فضا زمان خميده گرانشي توليد مي كند كه هرچه اين خميدگي بيشتر باشد گرانش نيز قوي تر خواهد بود . سرانجام در جهان اجرامي وجود دارند كه اين خميدگي را به نهايت خود مي رسانند و تمام مسيرها را به سوي خود خم مي كنند و اين اجرام حقيقتا" سياهچاله هاي كيهاني هستند .

زمان صفر

زمان گذشته تر از گذشته
بنابه نظریه انفجار بزرگ ، گسترش جهان از یک انفجار آتشین آغاز شده و تا امروز ادامه یافته است و احتمال دارد این گسترش تا بینهایت ادامه داشته باشد. ولی ما یقینا می‌خواهیم بدانیم پیش از این انفجار اولیه وضع از چه قرار بوده است. اما برای فهمیدن این موضوع باید از دیوار زمان صفر عبور کنیم. نه تنها در عرصه فیزیک ، بلکه حتی در عرصه منطق نیز دشواریهای زیادی در این سیر وجود دارد. ما نمی‌توانیم تاریخ کائنات را از زمان صفر یعنی درست لحظه آفرینش فضا و زمان آغاز کنیم ولی قادریم آن را از لحظه‌های بسیار کوتاه و غیر قابل تصور یعنی 1043- ثانیه پس از انفجار بزرگ آغاز کنیم. قوانین بنیادی فیزیک توانسته‌اند از امروز تا آن لحظه که کائنات بسیار بسیار کوچک ، داغ و غلیظ بوده ، استواری خود را حفظ کنند.



خصوصیات کائنات در زمان صفر
در 10043 ثانیه پس از انفجار بزرگ ، کائنات بیش از 35-10 متر قطر نداشته و ده میلیون میلیارد میلیارد بار کوچکتر از یک اتم هیدروژن بوده است. در این زمان عالم چنان جوان است که نور نمی‌تواند به دورها سفر کند و افق کیهانی که کائنات قابل دید را در بر می‌گیرد، بسیار نزدیک است. در این زمان حرارت به 1032 کلوین میرسد. کائنات بسیار غلیظ و فشرده (1096 برابر غلظت آب) و انرژی آن غیر قابل اندازه گیری است. چنانچه اگر بخواهیم چنین نیرویی تولید کنیم باید دستگاههای تسریع کننده ذرات اولیه‌ای بسازیم که چندین سال نوری قطر داشته باشند.
زمان صفر یا زمان پلانک
در 43-10 ثانیه پس از انفجار ، کائنات چنان فشرده و غلظت چنان انباشته است که نیروی جاذبه ، که در حالت معمولی در مقیاس میکروسکوپی قابل اغماض است، مانند نیروها از قبیل نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف نیروی الکترومغناطیسی ، بسیار قوی می‌باشد. ولی ما نمی‌توانیم رفتار و مشخصات اتمها و نور را در جاذبه بسیار قوی دریابیم. این مساله نخستین بار در آغاز قرن حاضر توسط "ماکس پلانک" مطرح شد. به همین دلیل زمان 10-43 ثانیه را "زمان پلانک" می‌گویند. که در آن فیزیک از توضیح عاجز می‌شود و مرز آگاهی‌ها به نهایت می‌رسد.
جاذبه سد زمان صفر
برای پشت سر گذاشتن زمان پلانک به نظریه‌ای‌ کوانتیک از جاذبه نیاز است که در آن قوه جاذبه بتواند با سایر نیروها متحد شود. فیزیکدانان در تلاشند تا یک نظریه جامع طبیعت بیابند که در آن چهار نیروی حاکم بر جهان بصورت یک نیروی واحد عمل کنند. و تا کنون موفق شده‌اند شرایط گرد آمدن نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف و نیروی الکترومغناطیسی را بدست آورند. ولی نیروی جاذبه همچنان با اتحاد با این نیروها مخالفت می‌کند. این نیرو که بر دنیای بینهایت بزرگها حاکم است از هر گونه اتحاد با دنیای بینهایت خردها سرباز می‌زند.

پیوند و اتحاد مکانیک کوانتومی با نسبیت در حال حاضر همچنان سدی غیر قابل عبور است و حتی انیشتین که در سی سال آخر عمر خود ، سر سختانه در این زمینه به کار پرداخت، نتوانست از این سد بگذرد. تا وقتی مقاومت و استقامت جاذبه شکسته نشود، فراتر از زمان پلانک را در یافتن ، کاری غیر ممکن است. این زمان مرز و حد نهایی آگاهی و شناخت ما است. در پشت دیوار پلانک واقعیتی هنوز دست نیافتنی پنهان است که در آن جفت فضا ـ زمان کائنات چهار بعدی ما می‌تواند کاملا متفاوت باشد با دیگر وجود نداشته باشد.





پشت دیوار پلانک
فیزیکدانهایی که شکافهای کوتاه و گذرایی در پشت دیوار پلانک وارد کرده‌اند، می‌گویند که با کائنات پرآشوبی که ده یا حتی بیست و شش بعد دارد، برخورد کرده‌اند، که در آن قوه جاذبه چنان قوی است که فضا را به کلی دگرگون کرده است و در آن ، فضا ، تحت تاثیر جاذبه به تعداد بیشماری سوراخ سیاه میکروسکوپیک تبدیل شده است که گذشته ، حال و آینده و حتی زمان در آن معنا ندارد. هر کدام از این سوراخها صد میلیارد میلیارد بار کوچکتر از یک پروتون هستند، که با حرارت 1032 کلوین در فاصله 43-10 ثانیه تبخیر می‌شوند، ناپدید می‌شوند و دوباره ظاهر می‌شوند.
زمان مرجع
سالها کوشش و مطالعه طاقت فرسا لازم است تا دیوار پلانک سوراخ شود و تا رسیدن به آن روز ما باید "زمان پلانک" را به منزله "زمان صفر" بپذیریم. بنابرین ، وقتی از مبدا و آغاز خلقت کائنات گفتگو می‌کنیم، زمان مرجع ما زمان پلانک خواهد بود.
دانشنامه رشد