ايده ساخت يك «ماشين زمان» كه زماني در ميان نويسندگان داستان هاي علمي - تخيلي و نيز برخي از دانشمندان بسيار مورد توجه بود، اينك در ميان فيزيكدانان جذابيت خود را از دست داده است.
نظريه هاي جديد فيزيكي امكان چنين مسافرتي را مردود دانسته اند. به گفته «آماندا پيت» فيزيكدان دانشگاه تورنتو، اغلب فيزيكدانان مايلند از شر چنين ايده اي خلاص شوند، زيرا با فهم بنيادين آنان در تعارض است.
دليل اين امر روشن است. هر چند قوانين فيزيك وجود ماشين زمان را امكان پذير اعلام مي كنند، اما چنين وسيله اي با اصل اساسي عليت، يعني اين اصل كه علت مسبوق بر معلول است، در تعارض است.
مشكلي كه تاكنون در راه رهايي از شر ماشين زمان برقرار بوده آن است كه تاكنون كسي اين نكته را به خوبي تبيين نكرده كه چرا «ماشين زمان» نمي تواند كار كند.
بهترين تفسيري كه تاكنون ارايه شده از جانب فيزيكدان انگليسي استفن هاوكينگ بوده كه فرضيه اي تحت عنوان «فرضيه حمايت از گاهشماري» پيشنهاد كرده كه به طور خلاصه مي گويد، كيهان داراي يك پليس زمان است كه اجازه نمي دهد از نظم زماني موجود در آن تخلف شود.
واقعيت اين است كه كسي تاكنون چنين پليسي را مشاهده نكرده و در عين حال قوانين فيزيكي ساخت ماشين زمان را مجاز مي داند، اما به نظر مي رسد تحولي اساسي در اين زمينه در شرف وقوع است.
شماري از گروه هاي پژوهشي مدعي شده اند كه سرنخ محل اين پليس زمان را پيدا كرده اند. طي سال گذشته چند رهيافت متفاوت و مستقل از سوي گروه هاي مختلف فيزيكدانان براي حل مشكل ماشين زمان پيشنهاد شد.
اين رهيافت ها علي رغم تنوع در يك زمينه مشتركند: همگي از نظريه اي موسوم به نظريه ريسمان ها بهره مي گيرند.
مشكل جدي براي فيزيكدانان در ارتباط با مفهوم «ماشين زمان» از زماني مطرح شد كه انيشتين نظريه نسبيت عام خود را پيشنهاد كرد. اين نظريه راه حل هاي مختلفي را مجاز مي دارد كه براساس بعضي از آنها سفر در زمان امكان پذير به شمار مي آيد.
اين قبيل راه حل ها تا قبل از ظهور نظريه نسبيت قابل طرح نبودند. در كيهاني كه بر اساس نظريه نيوتن فهم مي شود، جهت حركت زمان يكسويه و غير قابل تغيير است، اما در نظريه نسبيت عام، از يك زمان عام و كيهاني خبري نيست، بلكه تنها قواعدي براي محاسبه زمان هاي محلي وجود دارد.
در نظريه نسبيت عام كيهانشناسان نمي توانند راجع به زمان و مكان به طور مطلق مدعايي مطرح سازند. برخي از معادلات انيشتين اين نكته را القا مي كردند كه در كيهان مسيرهاي خاصي در پيوسته زمان- مكان وجود دارد كه اين امكان را به وجود مي آورد كه با ورود در آنها به زمان هاي گذشته سفر كرد. شايد به همين جهت است كه فيزيكدانان در زبان تخصصي خود براي ناميدن آن قسمت از بخش هاي كيهان كه اين مسيرها در آنها يافت مي شود از واژه «بيمار» استفاده كرده اند.
لااقل دو دليل براي نارضايتي در خصوص امكان وجود چنين مسيرهايي در دست است. دليل اول همان پارادوكس مشهور پدربزرگ است: يك مسافر در زمان مي تواند به زماني در گذشته سير كند و يكي از اجداد خود را به قتل برساند و به اين ترتيب امكان به دنيا آمدن خود را از بين ببرد.
داستان هاي تخيلي- علمي سرشار از اين قبيل سناريو هاست كه در آن مسافران زمان مسير تاريخ را تغيير مي دهند.
دليل دوم پارادوكس ديگري است موسوم به «امر مقوم خود» كسي را در نظر بگيريد كه لطيفه اي را براي دوستش تعريف مي كند و او را مي خنداند.
اين دوست آنگاه به يك هفته قبل سفر مي كند و در جمع شماري از دوستان مشترك همين لطيفه را بازگو مي كند و آنان را مي خنداند. اين لطيفه به زودي از طريق نقل افراد، در هفته بعد به خود او مي رسد و برايش بازگو مي شود. سؤال اين است كه اين لطيفه از كجا آمده است؟
به عبارت ديگر در پارادوكس نخست معلول سبب از بين رفتن علت خود مي شود و در پارادوكس دوم معلول به علت ايجاد خود بدل مي شود.
با اين همه شرايط فيزيكي وقوع اين رويدادها در معادلات فيزيك انيشتين موجود است.البته ساخت و ايجاد مسيرهايي كه در آنها بتوان در زمان به مسافرت پرداخت بسيار فراتر از تكنولوژي كنوني است.
برمبناي نظريه هاي تازه، هفت راه براي سفر در زمان وجود دارد:
راه اول مبتني بر شيوه پيشنهادي گودل منطق دان آلماني براي حل معادلات انيشتين است. در اين شيوه اجزاي كيهان براي جلوگيري از انقباض تحت قوه جاذبه در مدارهايي دايره شكل به دوران مي پردازند.
در اين نوع كيهان نور در همين مدارهاي دايره اي سير مي كند. يك ناظر مقيم اين نوع كيهان مي تواند با انتخاب يك راه ميان بر در يك مسير طولاني، به گونه اي حركت كند كه زودتر از زماني كه حركت را شروع كرد به مبدا بازگردد.
راه دوم موسوم به زمان - مكان ون استاكيوم متكي به چرخش سريع يك ريسمان كيهاني، با يك رشته چگال از ماده اوليه به دور كيهان است. در اين مكان مسافري كه در حلقه اين ريسمان سير مي كند، مي تواند به زمان گذشته بازگردد. هر چه دفعات گردش در ريسمان بيشتر باشد مسافر به زمان دورتري باز مي گردد.
راه سوم استفاده از سياهچاله هاي نوع كر است كه حاوي يك نقطه تكنيكي با چگالي بي نهايت در مركز خود هستند و در حال دوران قرار دارند.
دوران موجب مي شود نقطه تكنيكي به يك رشته يا حلقه مبدل شود. با گذر در مسير حلقه در راستايي مناسب مي توان به زمان گذشته سفر كرد.
مشكل اين شيوه در آن است كه هيچ راهي براي خروج از سياهچاله وجود ندارد. يك نوع ديگر از اين سياهچاله ها كه داراي پنج بعد هستند و با نام بي ام پي وي ناميده مي شوند حلقه بسته اي در خارج از سياهچاله ايجاد مي كنند كه با گردش در آن مي توان به زمان گذشته سفر كرد.
اين نوع ماشين زمان به وسيله چهار فيزيكدان از جمله فيزيكدان ايراني كامران وفا كه در هاروارد تدريس مي كند، پيشنهاد شده است.
چهارمين شيوه سفر به گذشته استفاده از ماشين زمان گات است. ريچارد گات فيزيكدان دانشگاه پرينسون پيشنهاد كرده كه دو رشته كيهاني كه به موازات يكديگر و در دو جهت مختلف به حركت در آيند شبيه يك ماشين زمان عمل مي كنند.
مسافراني كه بين اين دو رشته جا به جا شوند، در حالتي كه رشته ها در فاصله اي بسيار نزديك به هم قرار دارند، مي توانند به زمان آغاز كيهان بازگردند.
امكان ديگر براي بازگشت به گذشته، استفاده از «كف زمان - مكان» است. فيزيكدانان پيش بيني مي كنند در كوچكترين مقياس ممكن، يعني ۱ متر تقسيم بر ۱۰ به توان ۳۵ (۱۰ با ۳۵ صفر در جلوي آن) زمان - مكان از حالت پيوسته خود خارج مي شود و نظير كف و موج روي اقيانوس به باتلاقي حاوي حباب هاي توپولوژيك غيرمنظم بدل مي شود.در اين مقياس بسيار كوچك سفر به زمان گذشته و آينده نظير بالا و پايين رفتن روي موج هاي اقيانوس است.
ششمين راه براي سفر در زمان استفاده از ساختارهاي كيهاني است كه به تمثيل با سواخ هايي كه كرم ها در روي زمين ايجاد مي كنند، «كرم - كندك آنچه كرم در زمين كنده» ناميده شده است.
در دهه ۱۹۹۰ مايكا موريس از دانشگاه مينه سوتا و كيپ تورن از موسسه فناوري كاليفرنيا اين فرض را پيشنهاد كردند كه با نزديك كردن دو دهانه اين تونل كيهاني مي توان از يك دهانه وارد شد و با خروج از دهانه ديگر به زمان گذشته بازگشت. محدوديت اين روش در آن است كه براي نگاه داشتن دهانه تونل بايد از انرژي منفي استفاده كرد.
هفتمين راه پيچيدن و حلقه كردن مكان و ايجاد دو شكاف در اين حلقه است.
اين نوع ماشين زمان كه در سال ۱۹۹۴ به وسيله ميگوئل آلكوبيره در دانشگاه ويلز پيشنهاد شد، امكان سفر در زمان با سرعت فراتر از نور را فراهم مي آورد.
اما دشواري اين راه هاي پيشنهادي چنان است كه عملاً ساخت اين نوع ماشين هاي زمان را لااقل در آينده قابل پيش بيني ناممكن مي سازد.
با اين همه از آنجا كه قوانين فيزيك انيشتين ساخت اين گونه ماشين ها را ناممكن نمي دانند، ظاهراً تنها چالشي كه بر سر راه ايجاد اين نوع ماشين ها باقي مي ماند نوعي چالش فني و عملي است و نه عدم امكان نظري. اما فيزيكدانان با توجه به همين جنبه استدلال مي كنند كه نظريه نسبيت عام كامل نيست و موضع آن در قبال سفر در زمان، نشان دهنده اين جنبه است كه نظريه اي فراگيرتر، كه خالي از اين نقيصه است، مي بايد آن را در خود جاي دهد.
نظريه نسبيت نظريه اي است مربوط به نيروي جاذبه، اما در طبيعت نيروهاي بنيادين ديگري نيز وجود دارند كه آنها را از طريق نظريه كوانتومي شناسايي مي كنند.
فيزيكدانان چندين دهه در تلاش بوده اند تا نظريه فراگيرتري از تركيب دو نظريه نسبيت و كوانتوم تحت عنوان «كوانتوم گرانشي» توليد كنند و در حال حاضر بهترين نامزد احراز اين مقام نظريه هاي ريسمان است.
نظريه ريسمان نوعي توضيح كيهان از طريق استفاده از ابعاد چندگانه و در هم پيچيده است. از آنجا كه عليت بخشي از يك توصيف كامل از واقعيت است بسياري از فيزيكدانان انتظار دارند كه نظريه ريسمان ها به نحو صريح هر نوع سفر در زمان را ممنوع اعلام كند.
به اعتقاد فيزيكدانان اگر فهم متعارف ما در مورد گاهشماري در درك ما از ساختار و شكل گيري كيهان مندرج باشد، در آن صورت بايد بتوان با كمك نظريه ريسمان ها اين گاهشماري را محفوظ نگاه داشت.
يك تحول مثبت، هر چند در ابعاد نسبتاً محدود در اين زمينه به وسيله فيزيكداني به نام جروم گانتلت از دانشگاه لندن (كوئين مري كالج) آغاز شد. اين فيزيكدان كه بر روي مدل ساده شده اي از نظريه ريسمان موسوم به ابر - گرانش پنج بعدي كار مي كرد به اين نكته پي برد كه در اين مدل نيز راه حل هاي مبتني به امكان سفر در زمان راه پيدا مي كند.
فيزيكدان ديگري به نام پيتر هوراوا از دانشگاه ام آي تي كوشيد، اين جنبه ها را از مدل ابر - گرانش ۵ بعدي حذف كند. در اين مسير او از راه حل گودل براي حل معادلات انيشتين كمك گرفت.
كيهاني كه گودل پيشنهاد مي كند نه منقبض مي شود نه منبسط، بلكه ماده و انرژي در آن در مسيرهاي دايره اي شكل دوران مي كنند.
در اين كيهان اگر در مسيرهاي منحني بسته حركت شود مي توان در زمان به عقب بازگشت.گانتلت در بررسي خود نشان داده بود كه در كيهان پنج بعدي نيز منحني هاي بسته به وجود مي آيد كه با حركت در آن مي توان در زمان به عقب بازگشت.
هوراوا و شاگردانش تصميم گرفتند با استفاده از اصلي موسوم به اصل هولوگرافيك اين مسيرهاي بسته را آزمايش كنند. اصل هولوگرافيك مي گويد مي توان همه اطلاعاتي را كه در يك نقطه معين از فضا قرار دارد در سطح آن و يا بر روي يك صفحه هوگرافيك كه آن محدوده فضايي را در بر مي گيرد، نمايش داد.
بر طبق اين اصل آنچه كه ما از واقعيت مي دانيم نوعي فرافكني در يك هولوگرام دو بعدي است. با كاربرد اين اصل در مورد كيهان گودل، هوراوا دريافت كه صفحه نمايش هولوگرافيك واقعيت را از تخيل جدا مي كند و به اين ترتيب همه ناظراني كه در عالمي زندگي مي كنند كه در آن عليت برقرار است، هيچگاه به عالمي كه عليت در آن زير پا گذارده مي شود و در آن سفر به گذشته امكان پذير است،دسترسي نخواهند داشت.
اين نتيجه حايز اهميت است، اما كاربرد آن محدود است، زيرا كيهان گودا در مورد ناظراني كاربرد دارد كه در حال حركت شتابدار نيستند. با اين همه نتايج اين تحقيق حكايت از آن دارد كه مي توان از نظريه ريسمان براي حل معضل عليت، كمك گرفت.
يك مدل ديگر از كيهان پنج بعدي مدلي است كه كامران وفا فيزيكدان ايراني در تكميل آن نقش داشته و با عنوان مدل بي ام پ و (مختصر شده اول نام فاميل چهار فيزيكداني كه آن را تكميل كرده اند) ناميده مي شود.
خانم فيزيكداني به نام ليزا دايسن در بررسي بر روي اين مدل به اين نكته پي برد كه در اينجا نظير مدل قبلي، محدوديتي براي حركت در زمان وجود دارد در اين مدل هيچگاه نمي توان سياهچاله را با سرعتي به گردش در آورد كه امكان دسترسي به حلقه بسته ماشين زمان به وجود آيد.
البته در اين مورد نيز نتايج به دست آمده كاربرد محدودي دارند و نمي توان از آنها نتيجه گرفت كه امكان ساخت ماشين زمان به طور كلي منتفي است اما به نوشته هفته نامه علمي نيوساينتيست در عين حال اين موفقيت ها نشان مي دهد كه راه براي پيشرفت اين زمينه مسدود نيست و شايد بتوان در آينده با شناخت دقيق تر ساختار كيهان به نتيجه روشن تري در اين زمينه دست يافت.