کشف عجیب یک ریاضیدان درباره سفر در زمان

سفر در زمان یکی از ایده‌های جذاب علم و داستان‌های علمی‌تخیلی است؛ از بازگشت به گذشته برای تغییر سرنوشت گرفته تا سفر به آینده و بازگشت با اطلاعاتی درباره اتفاقات پیش رو. با این حال، پژوهش تازه‌ای نشان می‌دهد که برای رد امکان شکل‌گیری حلقه‌های زمانی در بسیاری از جهان‌های فرضی، شاید به محاسبات پیچیده و نظریه‌های پرجزئیات نیاز نباشد.

به گزارش همشهری آنلاین به نقل از ساینس‌الرت، هونگ‌شنگ ژانگ، فیزیکدان دانشگاه جینان چین، در پژوهشی علمی، از معادله‌ای به نام «معادله ایکونال صفر» (Null Eikonal Equation) برای ارائه یک برهان ریاضی درباره ناممکن بودن سفر در زمان در طیف گسترده‌ای از جهان‌های فرضی استفاده کرده است. این معادله از ابزارهای قدیمی فیزیک برای بررسی انتشار نور به شمار می‌رود.

ژانگ می‌گوید نکته شگفت‌انگیز این برهان، سادگی آن است؛ به‌طوری که اثبات ریاضی مورد استفاده او تنها در سه خط ارائه می‌شود. اساس استدلال این است که یک جهت نورمانند نمی‌تواند بر جهت حرکت یک مسافر در زمان عمود باشد. از این ویژگی نتیجه می‌شود که کمیتی مشخص در طول هر مسیر ممکن همواره افزایش می‌یابد و بنابراین، هیچ مسیری نمی‌تواند به رویداد آغازین خود بازگردد.

به بیان ساده، در جهان‌هایی که این شرایط برقرار است، حرکت تنها در یک جهت زمانی امکان‌پذیر خواهد بود و هیچ مسیر بسته‌ای برای بازگشت به گذشته وجود نخواهد داشت.

این پژوهش روشی تازه در کنار سه دسته معیار پیشین برای بررسی ناممکن بودن حلقه‌های زمانی قرار می‌دهد. دسته نخست بر وجود یک ساعت یا تابع زمانی استوار است که در تمام مسیرهای ممکن رو به جلو حرکت کند. دسته دوم از شرایط انرژی استفاده می‌کند و بررسی می‌کند که آیا قوانین مربوط به انرژی و گرانش، شکل‌گیری مسیرهای زمانی بسته را ناممکن می‌کنند یا خیر. دسته سوم نیز ساختار هندسی و توپولوژیک فضازمان، یعنی شکل و نحوه اتصال بخش‌های مختلف آن را بررسی می‌کند.

با این حال، برهان ژانگ به معنای رد قطعی سفر در زمان در همه جهان‌های ممکن نیست. پژوهش او دو راه احتمالی را نیز مطرح می‌کند که می‌توانند مانع نتیجه‌گیری قطعی شوند: پیچ‌خوردگی فضازمان در شرایط خاص، مانند اطراف برخی سیاه‌چاله‌های چرخان، و ساختار توپولوژیک جهان که ممکن است به شکل‌گیری مسیرهای بازگشتی منجر شود.

ژانگ تأکید می‌کند که این پژوهش مشخص نمی‌کند طبیعت واقعا اجازه چنین پدیده‌هایی را می‌دهد یا خیر؛ این پرسش همچنان بی‌پاسخ مانده است. با این حال، روش جدید می‌تواند ابزار ریاضی ساده‌تری در اختیار فیزیکدانان قرار دهد تا امکان شکل‌گیری حلقه‌های زمانی را در مدل‌های مختلف جهان بررسی کنند.