یک کیلوگرم چند متره؟!؟

این سوال از دید ِ هر آدمی که به طور ِ مقدماتی با فیزیک آشنا باشه بی معنی و بی اساس خواهد بود اما واقعیت ِ تلخ اینه که تو اون بالا بالاهای ِ فیزیک این سوال کاملا با معنی و مفهوم می شه و حتی جواب دادن بهش دغدغه ای می شه واسه خودش!

وقتی شما نظریه ی ِ نسبیت رو می خونی به راحتی می بینی که معادلات ِ نسبیت یک سری تقارن هایی درون ِ خودش داره. مثلا اگر تو یک بعد نگاه کنی می شه جای ِ پارامتر ِ «مکان» و «زمان ضرب در سرعت ِ نور» رو با هم عوض کنی اما معادلات همون شکل ِ قبلی ِ خودش رو داشته باشه! این جا می تونی بپرسی نه صد هزار کیلومتر چند ثانیه است؟ جواب: 3 ثانیه! :دی در واقع ضرب ِ سرعت ِ نور در زمان بعد ِ اون رو تبدیل می کنه به طول و شما به راحتی می تونی زمان رو با طول مقایسه کنی! آیا این مقایسه درسته؟ یعنی خوب من می تونم سرعت ِ ماکسیمم ِ ژیان رو ضرب کنم در ثانیه و اون هم بعد ِ طول بده به زمان! اما چرا سرعت ِ نور؟ واقعیت اینه که سرعت ِ نور یکی از ثوابت ِ بنیادین ِ طبیعت هستش. درسته که در نظریه ی ِ الکترومغناطیس ِ ماکسول سر و کله اش پیدا میشه اما به طرز ِ عجیبی در نظریات ِ مربوط گرانش و حتی کوانتم هم پیدا می شه. پس می شه حدس زد ثابت ِ سرعت ِ نور بنیادی تر از این حرفاست!

به همین ترتیب شما با بقیه ی ِ ثوابت می تونی دما رو به جرم، انرژی رو به بار ِ الکتریکی و کلا هر کمیتی رو به هر کمیتی تبدیل کنی!! پس کلا یکی از بعد های ِفیزیک باقی می مونه که کدوم بعدش به دل ِ خودتون بسته است! اما سوال ِ جالب اینه که....... آیا سرعت ِ نور در همه ی ِ زمان ها همین مقدار بوده؟ توجه به گذاره های ِ بالا و کمی دقت به خرج دادن می گه این سوال اساسا بی معنی هستش!!! چرا؟ خوب ما سرعت ِ نور رو با چی اندازه می گیریم؟ چه چیز ِ بنیادینی راجع به طول می دونیم که با تغییر ِ زمان مطمئن هستیم تغییر نمی کنه؟ هیچ چی! دو برابر ِ شدن ِ سرعت ِ نور وقتی معنی دار هستش که شما یه سرعت ِ دیگه هم داشته باشید که به همون اندازه بنیادی و مربوط به ساختار ِ طبیعت باشه و سرعت ِ نور رو در مقایسه با اون بسنجید! حتی اگر کسی دوباره بیاد طول و زمان رو از نو کمیت بندی کنه و بعدش هم سرعت ِ نور رو دوباره به دست بیاره اما عددش فرق کنه اون شخص چیز ِ جدیدی پیدا نکرده! وقتی می تونه ادعا کنه چیز ِ جدیدی پیدا کرده که نشون بده این عدد ِ جدید برای ِ سرعت ِ نور بعضی از ساختار ها رو تغییر می ده مثلا شعاع ِ سیاه چاله می شه یه چیز ِ دیگه! در غیر ِ این صورت ِ شخص ِ محترم گند زده! برای ِ اطلاعات ِ بیشتر به این مقاله مراجعه کنید :دی

ـــــــــــــ

نور به خط ِ راست منتشر می شود! شایدم نمی شود!

یه بحثی که قرابت هایی با بحث های  ِ بالا هم داره اینه که از بچگی تو گوش ِ ما خوندن که : نور به خط ِ راست منتشر می شود! بیاید یه کمی فانتزی فکر کنیم! دنیایی رو تصور کنید که نور به خط ِ راست منتشر نمی شود! این دنیا چه جوریاست؟ فرض کنید نور می تونه از پشت ِ یک جعبه بپیچه و بیاد به چشم ِ ما برسه! اصلا بیاید چنین دنیایی رو واقعا تصور کنیم! (این یکی الان به ذهنم رسید :پی :)))) ) فرض کنید شعاعهای ِ نور از یک جعبه که منتشر می شن به صورت ِ قسمتی از یک دایره میان بیرون (می خواستم بگم مارپیچ ِ نمایی بعد دیدم یه سری مشکلات ِ فلسفی-هندسی-ریاضی داره گفتم بماند!! مشکلش اینه که شما اگر مکان ِ پرتوی ِ نور و جهتش رو بدونید این طوری نمی تونید ادامه ی ِ مسیر رو پیش بینی بکنید مگر این که بدونید پرتوی ِ نور از کجا شروع شده! این با وجود ِ هندسه ی ِ ذاتی ِ فضا در تناقضه! حالا!)

حالا با این این فرض ِ مسخره بیاید ببینیم شخص یک خط ِ راست که درست در مقابلش قرار داره رو چه طور می بینه؟ دو تا پارامتر وجود داره: 1.زاویه ای که نور وارد ِ چشم می شه 2.طولی که نور طی می کنه تا به چشم برسه. این دو تا تصویر ِ خط رو تعیین می کنند، شخص نمی تونه ببینه که نور خمیده میاد و فقط این دو تا پارامتر رو می تونه تشخیص بده. حالا بیاید ببینیم چی می بینه. اینو خودم تو خونه حساب می کنم و می کشم و نتیجه اش رو نشونتون می دم :پی اما فرضای ِ ریاضی اینها هستن: شعاع ِ مسیر های ِ نور 3متر طول ِ خط 1 متر عمودی نسبت به شخص و در فاصله ی ِ نیم متری از شخص. شخص در مبدا مختصات قرار داره و خط عمود بر محور ِ ایکس در سمت ِ مثبت! حالا ببینیم چی می شه:

عالییییی! کف کردم! خیییییییلی عالیییییی!

اون خط سیاهه اصلیه! اون قرمزه چیزیه که شخص فک می کنه می بینه! دوباره یه نیگا بندازید!

عالی!!

نکته چیه؟ شخص نمی تونه تشخیص بده که این شکل راست هستش نه خمیده! شخص به دنبال ِ خطوط ِراست می گرده و اندازه گیریی هاش رو بر اساس ِ خطوط ِ راست انجام میده!  بنا بر این شخص هرگز نمی تونه با نگاه کردن بفهمه فضاش خمیده است! حتی شخص جوری تکامل پیدا می کنه که تو این فضا فکر می کنه این فضا تخته نه خمیده چون قراره چیزی رو حس کنه که می بینه!

بیاید فرض ِ انیشتین رو به این فضا اضافه کنیم: نور کوتاه ترین مسیر ِ ممکن رو در فضا-زمان طی می کنه! دیگه تموم شد! با این فرض دیگه شخص هیچ جوره نمی تونه بفهمه فضاش خمیده است! چرا؟ واضحه: تعریف ِ خط ِ راست چیه؟ کوتاه ترین مسیری که دو نقطه از فضا رو به هم وصل میکنه! خیلی خوب! حالا کدوم مسیر خط ِ راست ِ «واقعی» هستش؟ واضحه! اونی که شخص طی ِ نور رو با اون می بینه! با این تعریف، شخص خطوط ِ راست رو «واقعا» راست می بینه! حالا یه میله ی ِ خمیده در نظر بگیرید که دقیقا مطابق ِ مسیر ِ نور هستش. شما این خط رو راست خواهید دید! کیف کردید؟؟!! خودمم خیلی کیف کردم!

پس شخص چیزی رو راست میبینه که حقیقتا خمیده است! اما صبر کنید؟ حقیقت چیه؟ واقیعت چیه؟ واقعیت اونیه که می بینیم حقیقت چیزه که وجود داره اما با این اوصاف  حقیقت دست یافتنیه؟!؟ خیلی به این مسئله نمی پردازم اما

نتیجه ی ِ 1 : با فرض ِ انیشتین اگر شما فضایی رو تصور کنی که نور داره توش خمیده می ره، فضات اضافیه! یعنی هیچ چیز ِ جدیدی بهت نمیده صرفا محاسباتت پیچیده شده!

نتیجه ی ِ 2: با این حال اگر فضای ِ فرضیت حقیقی باشه می شه بر اساس ِ فرضهایی که توی فضای ِ حقیقیت معنی دار هستش یه چیزایی بفهمی مثلا در این مورد ِ خیلی خاص این میتونه بهت کمک کنه که چرا نباید از فاصله ای دورتر رو نتونی ببینی؟ در بعضی توپولوژی های ِ پیچیده تر و نا متناهی، خطوط ِ موازی و حجم ها می تونن کمک کننده باشند. با اینها می شه یه چیزایی فهمید!

نتیجه ی ِ 3: فضاهای ِ حقیقی در صورت ِ وجود هر چه هم پیچیده باشند غیر ِ قابل ِ آشکار هستند مگر این که بشه روابطی بین ِ اون فضا و فضای ِ واقعی پیدا کرد!

نتیجه ی ِ 4: لذت بردم! :دی