برایان هندورک – براساس نظریه نسبیت اینشتین، نیروی جاذبه می‌تواند سیر زمان را کندتر کند. حال فیزیکدانان پی به روشی برده‌اند که می‌توان به کمکش اصلاً سیر زمان را متوقف کرد و یا دست کم با خماندن نور و ایجاد حفره‌ای در پیوستار زمان، ادای توقفش را درآورد.

این پژوهش، در امتداد تلاش‌هایی است که اخیراً با هدف نامرئی کردن چیزها با منحرف کردن پرتوهای نور مرئی انجام شده بود. قصه از این قرار است که اگر پرتوهای نور به جای برخورد مستقیم به یک شیئی، از کنارش عبور کنند و به عبارتی افتراق یا انعکاسی که بیننده را از وجود شیئی مربوطه خبردار می‌کند، اتفاق نیافتد، آنگاه آن شیئی را “نامرئی” کرده‌ایم.

دانشمندان دانشگاه کرنل آمریکا هم از مفهوم مشابهی برای متوقف‌سازی زمان استفاده کرده‌اند، البته توقفی فوق‌العاده کوتاه: چیزی در حدود ۴۰ تریلیونیم ثانیه. “مثل این می‌ماند که بخواهید مسیر نور را در زمان منحرف کنید- یا به عبارتی از سرعتش کاسته، یا بر آن بیافزایید. در این‌صورت است که می‌شود از نقطه‌نظر زمانی، یک شکاف را در پرتو نور ایجاد کرد.” این را الکس گائتا (Alex Gaeta) فیزیکدان دانشگاه کرنل و از نویسندگان گزارش این یافته در نشریه علمی nature می‌گوید و می‌افزاید: “با این حساب هر واقعه‌ای که در آن بازه زمانی رخ دهد، امکان تأثیر نهادن بر نور را پیدا نخواهد کرد و گویی که این واقعه اصلاً رخ نداده است.”

 
مثلاً به‌گفته گائتا، کافی است که پرتوهای متقاطع لیزر را که در موزه‌ها به‌منظور حراست از آثار گران‌سنگ هنری به‌کار می‌رود، در نظر بگیریم. او می‌گوید: “یک پرتو لیزر داریم و یک حسگر که در صورت قطع جریان پرتو، فوراً آن را تشخیص می‌دهد. به‌طوری که اگر از میان پرتوهای لیزری رد شوید، آژیر به صدا درخواهد آمد، اما چه می‌شد اگر وسیله‌ای داشتیم که قسمتی از پرتو را سرعت می‌بخشید و قسمتی از آن را هم آهسته‌تر می‌کرد، به‌طوری که در مجموع باعث ایجاد توقفی‌ کوتاه در مسیر پرتو می‌شد … شما می‌توانستید از درون این شکاف عبور کنید و این وسیله هم بلافاصله همان کاری را که کرده بود این‌ دفعه برعکس ِ بار اولش انجام می‌داد: یعنی قسمتی از پرتو را که کندتر کرده بود این‌بار سرعت می‌بخشید و قسمت دیگر را کندتر می‌کرد. این به‌نوعی موجب ترمیم شکاف می‌شد و حسگر اصلاً متوجه نمی‌شد که در این بحبوحه شما پرتوی لیزر را عملاً قطع کرده‌اید.”
 
متوقف‌سازی زمان
 
گائتا و همکارانش، برای متوقف کردن زمان، یک پرتوی لیزر را بر حسگری متمرکز کردند و در این بین، آن را از وسیله‌ای شیشه‌ای از جنس فیبر نوری، موسوم به “عدسی زمان” عبور دادند. همانگونه که عدسی‌های ‌معمولی، پرتوهای نور را در فضا کانونی می‌کنند، عدسی زمان هم نحوه توزیع موقتی- نه فضایی زمان را تغییر می‌دهد. گائتا می‌گوید: “این راهی برای کنترل خواص یک پرتوی نور در حوزه زمانی مشخصی است، به‌طوری که می‌شود آن را شکل دلخواهی بخشید و کج و معوجش کرد و کارهایی از این دست را در آن بازه زمانی، روی نور انجام داد.”
 
این پژوهش، در امتداد تلاش‌هایی است که اخیراً با هدف نامرئی کردن چیزها با منحرف کردن پرتوهای نور مرئی انجام شده بود. قصه از این قرار است که اگر پرتوهای نور به جای برخورد مستقیم به یک شیئی، از کنارش عبور کنند و به عبارتی افتراق یا انعکاسی که بیننده را از وجود شیئی مربوطه خبردار می‌کند، اتفاق نیافتد، آنگاه آن شیئی را “نامرئی” کرده‌ایم.
 
موتی فریدمن (Moti Fridman)، از همکاران گائتاست که او هم در دانشکده فیزیک کاربردی و مهندسی دانشگاه کرنل مشغول به فعالیت است. او موفق به ابداع روشی شده که در جریان آن، پرتوی لیزریِ تمرکزیافته بر حسگر را با یک پالس قوی لیزر از وسط قطع می‌کنیم. وی در توصیف این روش می‌گوید: “این کار باعث تغییر فرکانس و طول موج پرتوی اصلی می‌شود، به‌طوری که با تغییر سرعت پرتو، یک حفره زمانی سر وامی‌کند.” یک پالس دوم لیزری هم از سوی مخالف، تغییرات پدیدآمده را خنثی می‌کند و پرتو را به خواص اولیه‌اش برمی‌گرداند.
 
این گونه بود که در جریان آزمایش، یک واقعه که در خلال این شکاف زمانی رخ داده بود، از چشم حسگر پنهان ماند. ژیمین شی (Zhimin Shi)، متخصصی از انستیتو اپتیک دانشگاه روچستر می‌گوید تا پیش از این، بحث‌های فراوانی راجع به احتمال طراحی چنین آزمایشی درگرفته بود. او که خودش نقشی در این پژوهش نداشته است، در ادامه می‌گوید: “اما این نخستین آزمایش کاملاً تجربی بود که نشان داد چگونه می‌توان دست به تولید یک شکاف زمانی زد و یک واقعه را از هم از لحاظ مکانی و هم از لحاظ زمانی، نامرئی جلوه داد.”
 
شکاف‌های زمانی، نعمتی برای محاسبات رایانه‌ای
 
هرچند این پژوهش هنوز در مراحل ابتدایی به‌سر می‌برد، اما چنین دستکاری‌هایی در زمان را می‌توان روزی به کار گرفت و از آن سود جست. شی می‌گوید: “به گمان من، کسی هنوز آنقدرها توجهی به این نکرده که چه کارهایی را می‌شود از طریق این قابلیت به ثمر رساند. شاید اولین چیزی که مردم را به فکر فرو ببرد، تلاش برای نامرئی کردن یک شیئی یا پنهان کردن وقایع از طریق این شکاف‌های زمانی، مثل قصه‌های هری پاتر باشد.”
 
با کمک یک عدسی زمان اما می‌شود داده‌ها را در یک مسیر پیوسته و بی‌دست‌انداز هدایت کرد. فریدمن در این‌ زمینه می‌گوید: “فکر می‌کنم اگر بتوان داده‌هایی که از میان فیبر نوری گذر می‌کنند را پنهان کرد، کارهایی فوق‌العاده قیمتی‌تر از سرقت یک شیئی عتیقه می‌توان انجام داد. با کمک عدسی زمان، شما می‌توانید جریان داده‌ها را به هر نحوی که بخواهید، دگرگون کنید و بعد از آن دوباره همه‌چیز را به وضع اولش برگردانید.” مثلاً می‌توان این روش را در طراحی نسل آتی پردازنده‌ها، به‌منظور ارتقای سرعت پردازش یا برای تقویت جریان انتقال داده در شبکه اینترنت و رایانه‌ها به کار گرفت.
 
با این‌حال به‌گفته شی، هر قابلیتی را هم که بتوان از این یافته به دست آورد، حتماً منوط به تولید وقفه‌های زمانی طولانی‌تری خواهد بود. به‌علاوه، پژوهشگران باید این روش را در یک محیط سه‌بعدی، که نور از جهات مختلفی به یک شیئی می‌تابد امتحان کنند، نه یک تک‌پرتو که تنها در آزمایشگاه استفاده می‌شود.
 
به‌هرحال این گام اول است و آزمایش پژوهشگران کرنل، مزایای قابل توجهی به دنبال خواهد داشت. شی می‌گوید: “می‌شود اینطور هم به قضیه نگاه کرد که ما موفق به درک بهتر زمان و مکانی شده‌ایم که در آن زندگی می‌کنیم.”
 
 
در همین زمینه:
 
توضیح تصویر:
منبع: GI Photo Stock X/Alamy