ماشین زمان واقعیت دارد؟ | فضانوردان زودتر از ما پیر می‌شوند!

تینو – یکتا فراهانی: برای چندین دهه، سفر در زمان خارج از محدوده علم قابل احترام بوده است. با این حال، در سال‌های اخیر، در میان فیزیکدانان نظری به نوعی صنعت و شاید حتی به یک سرگرمی تبدیل شده است.

برای درک بهتر ماشین زمان با دکتر علی صادقی، رئیس گروه فیزیک دانشگاه شهید بهشتی گفتگویی داشتیم.

سفر در زمان رویای بزرگ ذهن بشر بوده است. آیا چنین چیزی ممکن است؟

من فکر می کنم این یک سوال بسیار مهم است. زیرا انسان را به فکر کردن درباره مفهوم زمان وا می دارد. تا حدود 120 سال پیش، حتی فیزیکدانان به سادگی مفهوم زمان را نادیده می گرفتند و گذر زمان را به شکلی ساده، یکنواخت و مطلق در معادلات خود گنجانده بودند. تنها از آغاز قرن بیستم این ایده که گذر زمان از دیدگاه ناظران مختلف متفاوت است مطرح شد و متوجه شدیم که زمان برای جسم متحرکی که در ارتفاع بالا حرکت می کند کمی کند می شود. سرعت. زمانی که در معرض گرانش بسیار قوی قرار می گیریم زمان نیز کند می شود. این فقط یک نظریه ذهنی نیست و آزمایش های زیادی در قرن بیستم این پیش بینی ها را کاملاً تأیید کرده است. این یکی از نتایج نظریه نسبیت انیشتین است که حتی وارد فناوری هایی شده است که ما در زندگی روزمره خود از آنها استفاده می کنیم. به عنوان مثال، تعیین مکان با استفاده از GPS امکان پذیر نیست. به جز این واقعیت اساسی که گرانش زمین باعث می شود زمان برای ساعت های روی زمین کندتر از ساعت های داخل ماهواره ها بگذرد. دانش‌آموزان فیزیک می‌توانند از محاسبات انگشتی استفاده کنند تا نشان دهند که ساعت درون یک ماهواره هر روز چند میلیونم ثانیه زودتر از همان ساعت روی زمین حرکت می‌کند. اگر این تفاوت به ظاهر ناچیز را نادیده بگیریم و به تفاوت سرعت گذر زمان در داخل ماهواره و زمین توجه نکنیم، هر روز چندین کیلومتر به خطای موقعیت یابی GPS تلفن همراهمان اضافه می شود. بنابراین می توان گفت حتی بدون ماشین زمان، سفرهای کوتاه در زمان واقعیتی است که می تواند هر روز اتفاق بیفتد. وقتی می گوییم ساعت در ماهواره سریعتر کار می کند به این معنی است که فضانورد قبل از ما که تحت تأثیر گرانش زمین زندگی می کنیم تا زمانی که در ماهواره زندگی می کند پیر می شود و وقتی با او ملاقات می کنیم به این معنی است که ساعت در ماهواره سریعتر کار می کند. انگار از آینده آمده است! البته از آینده ای که فقط کسری از ثانیه در پیش است. همین امر در مورد هزاران سالی که ما روی زمین زندگی می کنیم نیز صدق می کند، تنها چند ثانیه برای ساکنان سیاهچاله ای که گرانش بسیار قوی دارد، می گذرد و اگر آنها را ملاقات کنیم، آنها را مسافران چند هزار ساله می دانیم. پیش.

صحبت در مورد ایده ماشین زمان و امکان ساخت آن. از کجا شروع شد و آیا پیشرفت جدی در آن صورت گرفته است یا خیر؟

ماشین زمان وسیله ای است که توسط انسان برای سفر به گذشته یا آینده ساخته شده است. این موضوع هنوز از حد یک رویا فراتر نرفته است. این عبارت ابتدا در رمان ها و سپس در فیلم های علمی تخیلی استفاده شد و در واقع چنین وسیله ای تا به حال ساخته نشده است. نمی دانم کسی در موسسات علمی و دانشگاهی برای ساخت آن تلاش کرده باشد. با این حال، اثبات امکان وجود چنین وسیله ای موضوع جالبی برای فیزیکدانان بوده است. تا آنجا که من می دانم، مدل های پیشنهادی با ناهماهنگی های فیزیکی جدی همراه بود. به عنوان مثال، یک راه ساده و میانبر برای سفر در زمان و مکان، عبور از یک تونل کرم چاله فضایی است. اما به محض اینکه مسافر وارد چنین تونلی می شود، تونل در خود فرو می ریزد. مگر اینکه جرم مسافر منفی باشد. ما هنوز هیچ جسم بزرگی در طبیعت نمی شناسیم که جرم منفی برای عبور از کرم چاله داشته باشد. البته استفاده از ماشین زمان پیامدهای فلسفی نیز دارد. به عنوان مثال، می تواند ترتیب زمانی علت و معلول را تغییر دهد. اگر به گذشته سفر کنیم، از کجا بدانیم که مسیر تاریخ را تغییر نمی دهیم تا وضعیت فعلی که از آن به گذشته سفر کرده ایم، پیش نیاید! علاوه بر این، این واقعیت که هیچ کس از آینده سفر نکرده است نشان می دهد که ماشین های زمان نیز در آینده ساخته نخواهند شد.

بزرگترین چالش های فیزیک در جهان چیست؟ گره های مهمی که فیزیک هنوز قادر به حل آنها نبوده کدامند؟

فیزیک بسیار گسترده است و اگر این سوال را از افراد مختلف بپرسید، پاسخ های متفاوتی خواهند داد. همین امسال، برندگان جایزه نوبل فیزیک کسانی بودند که روش‌های آزمایشگاهی را برای مطالعه پدیده‌های آتوثانیه توسعه دادند. آتوثانیه یعنی یک میلیونیم میلیونیم یک میلیونیم ثانیه! از سوی دیگر، برخی از فیزیکدانان در جستجوی منشا جهان 14 میلیارد سال پیش و سرنوشت جهان در آینده دور هستند. بنابراین واضح است که فهرست چالش های فیزیکی از دیدگاه فیزیکدانان در جهات مختلف دارای تنوع زیادی است. من سعی خواهم کرد به چند نمونه از مسائل حل نشده اما مهم اشاره کنم. بیایید با مقالاتی شروع کنیم که حل هر یک از آنها انقلابی سریع در وضعیت زندگی انسان و محیط زیست ایجاد می کند. به عنوان مثال، یافتن راهی کنترل شده و ایمن برای تامین انرژی هسته ای از همجوشی هسته های سبک به جای شکافت هسته های بزرگ مانند اورانیوم و یافتن راهی ارزان و کارآمد برای تبدیل انرژی از خورشید به الکتریسیته. ساخت ابررساناهایی که در دماها و فشارهای معمولی کار می‌کنند و می‌توانند به ساخت رایانه‌های کوانتومی، قطارهای شناور و موارد مشابه کمک کنند، نیز یک چالش مهم است.

سطح فیزیک ایران در مقایسه با دنیا کجاست؟ با توجه به اینکه ما فیزیکدانان بزرگی مثل پروفسور داشتیم.

تعریف و برداشت سنتی در جامعه ما این است که علم را باید آموخت. بر اساس این ایده علمی، سطح فیزیک در ایران در سطح جهانی است. ما در ایران فیزیکدانان زیادی داریم که از پیشرفت های علمی در دنیا آگاهی کامل دارند و جوایز معتبر بین المللی را کسب می کنند. مانند سایر نقاط جهان، در ساعات اولیه روز، زمانی که یک مقاله علمی در اینترنت در دسترس قرار می گیرد، شروع به بررسی و بحث در دانشگاه های ما می کند. در عین حال باید به یک نکته مهم توجه کنیم. علم چیزی بیش از یادگیری دانش است. علم فرآیند تولید دانش جدید و به عبارت دیگر گسترش مرزهای دانش است. با این تعریف از علم، متأسفانه ما جایگاه چندان برجسته ای در جهان نداریم و به سختی می توان موضوعی پژوهشی در جریان اصلی فیزیک پیدا کرد که در آن بتوانیم پیشگام و مرجعی برای بقیه فیزیکدانان جهان باشیم. . . اینکه ما دانش فیزیک در سطح جهانی داریم، اما نمی توانیم سهم زیادی در تولید دانش فیزیک داشته باشیم، به این معنی است که ما نیروی انسانی لازم را داریم، اما نمی توانیم از آن استفاده کافی کنیم. رفع این ضعف نیازمند تلاش هایی مانند خدمات مرحوم دکتر حسبی است که عرض کردم. او بیش از آنکه فیزیکدانی برجسته و مشهور باشد، در تأسیس ساختارها و مؤسسات علمی فیزیک ایران نقش بسزایی داشت. خوشبختانه این روزها عباراتی مانند دستیابی به مرجعیت علمی در جهان از زبان سیاستمداران و مدیران شنیده می شود که نشان می دهد ما به ضرورت تغییر جهت گیری خود از یادگیری دانش تولید شده توسط بقیه دنیا به تولید دانش که همان مرجع بقیه جهان

بیشتر بخوانید:

آیا هوش مصنوعی وارد عرصه فیزیک شده است یا خیر؟ اگر بله در چه زمینه هایی موثر بوده است؟

بله، مانند هر زمینه دیگری، تأثیر هوش مصنوعی بر تحقیقات و آموزش فیزیک کاملاً مؤثر و تعیین کننده بوده است. بیشترین تأثیر هوش مصنوعی، به ویژه یادگیری ماشین، در زمینه محاسبات و حل معادلات فیزیکی با استفاده از رایانه بوده است. به عبارت ساده، به جای اینکه هر مسئله جدید را از ابتدا حل کنیم، سعی می کنیم پاسخ آن را بر اساس میزان شباهت با اجزای مسائل حل شده قبلی حدس بزنیم. در آزمایشگاه‌ها، برخی از وظایف اپراتور و متعاقباً پیش پردازش اندازه‌گیری‌ها به هوش مصنوعی واگذار شده است و دیگر لازم نیست محقق ساعت‌ها وقت صرف کند تا داده‌های با کیفیت بالا را با تکرار آزمایش‌ها و حذف نتایج با کیفیت پایین به دست آورد. برخلاف مثال‌های قبلی که هدفشان ساده‌سازی کارهای دشوار بود، یکی دیگر از کاربردهای جالب هوش مصنوعی استفاده از یادگیری ماشینی برای استخراج قوانین ساده و فرمول‌های فیزیکی اولیه از داده‌ها است که در موارد اولیه کارساز بوده است.

چند وقت پیش داشتم مقاله ای می خواندم که مسائل هندسی جلسات مختلف المپیاد جهانی ریاضی را با کمک یادگیری ماشینی با نمرات بالاتر نسبت به مدال آوران المپیاد حل می کرد. این ایده بلندپروازانه و جسورانه، اگر فراتر از کشف فرمول های ساده باشد، می تواند به اکتشافات جدید و غیرمنتظره ای در فیزیک منجر شود. زیرا بر خلاف فیزیکدانان که روش کارشان مبتنی بر ترکیبی از شهود و ریاضیات است، هدف این روش ها یافتن هرگونه رابطه احتمالی بین داده های به دست آمده از اندازه گیری های دقیق است. اگرچه به زیبایی تئوری های فیزیکی نیست. این امر از معرفی شهود فیزیکی و سوگیری ذهنی قبلی که گاهی اوقات می تواند نقش گمراه کننده ای داشته باشد، جلوگیری می کند.

در واقع ما شاهد انقلاب‌های مهمی در تاریخ فیزیک بوده‌ایم که حاصل کنار گذاشتن شهودات قبلی فیزیکدانان بوده است. یادآوری می کنم که استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی در فیزیک سابقه طولانی دارد و سال ها است که عباراتی مانند شبکه عصبی مصنوعی در عنوان برخی از مقالات فیزیک استفاده می شود. اما با فراگیرتر شدن یادگیری عمیق و استفاده از آن توسط کارشناسان کامپیوتر، طبیعی است که فیزیکدانان نیز به این روش ها علاقه زیادی پیدا کنند. نکته پایانی این است که تأثیر فیزیک و یادگیری ماشین متقابل خواهد بود. انتظار می رود توسعه الگوریتم های یادگیری ماشین کوانتومی و ساخت کامپیوترهای کوانتومی حاوی چندین هزار کیوبیت بر حوزه هوش مصنوعی تأثیر بگذارد.

چه چالش هایی در انتشار مقالات و کتاب های علمی در زمینه فیزیک وجود دارد؟

شاید اولین و مهمترین چالش این باشد که مخاطبان موضوعات تخصصی فیزیک به زبان فارسی زیاد نیستند. از طرفی نوشتن یک صفحه از یک مقاله یا کتاب فیزیک ممکن است روزها طول بکشد و رقابت با کتاب های معروف دنیا اصلا کار ساده ای نیست. اصولاً در تمام دنیا معمول است که اکثر مقالات و کتاب های فیزیک توسط نشریات بین المللی به زبان انگلیسی منتشر می شود و در کشور ما نیز تا حد زیادی همین طور است.
اگرچه این نشان دهنده سطح جهانی فیزیکدانان ایرانی است. اما از سوی دیگر مانعی بر سر راه غنی سازی محتوای علمی مادی در زبان فارسی است.
نویسندگانی که کتاب‌های فیزیک دانشگاهی را به زبان فارسی نوشته‌اند، در واقع تعداد انگشت شماری هستند و بخش زیادی از کتاب‌های فیزیک به زبان فارسی متعلق به ترجمه‌هایی از کتاب‌هایی است که صحت آنها در سطح بین‌المللی به اثبات رسیده است.
بنابراین اولین چالش، انگیزه نویسندگان برای انتخاب زبان فارسی برای نگارش مقاله و کتاب است. پرونده طولانی و دشوار داوری نیز مهم است.
نشریات دانشگاهی معمولا نظر دو یا سه نفر از همتایان نویسنده را در مورد محتوای علمی کتاب یا مقالات علمی می خواهند. ارجاع به همتایان ناشناس به این معنی است که جلدهای شومیز منتشر شده توسط مطبوعات دانشگاهی به ندرت حاوی محتوای اشتباه یا کم ارزش است. اما این رویه انتشار کتاب را سخت و طولانی می کند.
بنابراین من آن را به عنوان یک چالش به معنای یک مشکل نمی بینم. در سراسر جهان، داوری حلقه مهمی در زنجیره انتشار کتب و مقالات فیزیکی است. این مشکلات ذهنی را که بگذریم، اگر بخواهیم چالش های چاپ یک کتاب علمی توسط یک فیزیکدان را با خاطرات همان فیزیکدان مقایسه کنیم، ناشری را پیدا می کنیم که بتواند توجیه اقتصادی برای چاپ کتاب یا حروفچینی، چاپ قالب و تهیه تخصصی داشته باشد. و شخصیت های پیچیده تقریباً به طور کامل بر عهده نویسنده است و ممکن است چالش های جدی وجود داشته باشد.

اگر مورد دیگری لازم است، اگر اطلاعات بیشتری ارائه دهید، سپاسگزار خواهیم بود.

از فرصتی که برای این گفتگو در اختیار شما قرار دادید متشکرم. گفتگوی ما با یک موضوع فلسفی شروع شد که مفهوم زمان است. مایلم گفتگو را با یادآوری این واقعیت به پایان برسانم که حتی اگر ما فیزیکدانان متخصص نباشیم. دانستن هر مقدار از فیزیک، جهان بینی و دیدگاه ما را نسبت به زندگی تغییر می دهد. وقتی به طبیعت و جهان همانطور که فیزیک به ما می‌آموزد نگاه می‌کنیم، احساسی شبیه به عکس معروف زمین می‌گیریم که از نزدیک ماه گرفته شده است. نگاه به زمین از این منظر بی اهمیت بودن بسیاری از مشکلات زندگی روزمره و علل درگیری بین انسان ها، جنگ ها و مانند آن را آشکار می کند. به نظر من این یکی از بهترین نمونه های اندیشیدن به طبیعت به عنوان یکی از آموزه های قرآنی است و باعث می شود اخلاق ما بهتر شود و از زندگی لذت بیشتری ببریم و از فرصتی که برای زندگی در اختیار داریم استفاده کنیم. آی تی. این طبیعت زیبا