سفر با سرعت نور ممکن است هرگز قابل انجام نباشد

بسیاری امیدوار هستند که روزی شاهد ساخت یک فضاپیما با توانایی حرکت با سرعت نور باشیم. بدین‌ترتیب سفرهای فضایی و آینده انسان دگرگون خواهد شد. هرچند شاید مشکلات سفر با سرعت نور هرگز برطرف‌ نشوند.

انسان در طول قرن اخیر توانسته به دستاوردهای شگفت‌انگیزی در زمینه سفرهای فضایی دست پیدا کند. اکنون نیز بحث سفر به مریخ با راکت‌های ایلان ماسک حسابی داغ است. گرچه این اقدامات تنها گام‌های بسیار کوچکی برای خارج شدن از زمین و کاوش در فضای بین ستاره‌ای محسوب می‌شوند. برای تحقق بخشیدن آرزوهای بشر باید بر مشکلات سفر با سرعت نور غلبه کنیم. اتفاقی که به‌دلایل مختلف بسیار بعید به‌نظر می‌رسد.

مشکلات عجیب سفر با سرعت نور به‌این راحتی برطرف نمی‌شوند

بیایید ابتدا وضعیت کنونی را بررسی کنیم. ناسا در سال ۲۰۰۶ فضاپیمای نیو هورایزنز را به‌فضا پرتاب کرد. این فضاپیما توانست پس از گذشت ۹ سال و ۵ ماه به پلوتو برسد. پلوتو تقریبا ۵ میلیارد کیلومتر با ما فاصله دارد و اگر بتوانیم روزی با سرعت نور سفر کنیم، می‌توانیم پس از گذشت تنها ۴.۶ ساعت به این سیاره کوتوله برسیم. گرچه سیاره‌های موجود در منظومه شمسی چندان جذابیت زیادی برای ما ندارند.

انسان تمایل دارند که بتواند به سایر سامانه‌‌های خورشیدی موجود در کهکشان راه شیری سفر کرده و سیاره‌های جایگزین را برای زمین پیدا کند. شاید هم بتوان موجودات فضایی پیشرفته را در این مسیر مشاهده کرد. گرچه انجام سفرهای بین‌ستاره‌ای با فناوری‌های کنونی ابدا ممکن نیست. تصور کنید که می‌خواهیم به مرکز کهکشان راه شیری سفر کنیم.

این سفر با فضاپیماهای ساخت بشر میلیون‌ها سال طول می‌کشد. حتی اگر بتوانیم بر مشکلات سفر با سرعت نور غلبه کنیم، باید ۲۶ هزار سال در راه باشیم. این در حالی است که کهکشان راه شیری تنها بخش بسیار کوچکی از جهان هستی محسوب می‌شود. به همین‌خاطر می‌توان گفت که آرزوهای بشر برای تبدیل شدن به گونه‌ای بین ستاره‌ای به‌این راحتی محقق نخواهد شد.

اول از همه بیایید مفهوم سرعت نور را بررسی کنیم. نور می‌تواند در خلاء به ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه برسد. بر اساس نظریه نسبیت اینشتین هیچ‌چیزی در جهان (به‌جز کهکشان‌ها) نمی‌توانند سریع‌تر از نور حرکت کنند؛ اما مشکلات سفر با سرعت نور چه مواردی هستند؟

مشکلات سفر با سرعت نور: نیاز به انرژی بسیار زیاد

بر اساس نظریه نسبیت خاص اینشتین هرچقدر یک جسم به سرعت نور نزدیک‌تر شود، جرم آن نیز افزایش پیدا می‌کند. وقتی شما با سرعت نور حرکت می‌کنید، جرم شما بی‌نهایت می‌شود. به‌همین‌‌ نسبت به یک انرژی بی‌نهایت برای حرکت دادن چنین جسمی نیاز داریم. حتی اگر بخواهیم با ۹۹.۹۹ درصد سرعت نور حرکت کنیم، باز هم انرژی فوق‌العاده زیادی نیاز است که در دسترس انسان قرار ندارد.

سریع‌ترین فضاپیمای ساخت بشر کاوشگر خورشیدی پارکر است که قرار است در سال ۲۰۲۵ رکورد سرعت ۶۹۰ هزار کیلومتر در ساعت را بشکند. این میزان تنها ۰.۰۶۹۳ درصد از سرعت نور خواهد بود. گرچه پارکر به‌هیچ‌وجه توانایی حمل یک انسان را ندارد. این تنها یکی از مشکلات کوچک سفر با سرعت نور محسوب می‌شود.

فروپاشی بدن انسان

وقتی با یک وسیله نقلیه حرکت می‌کنید، به بدن شما نیروی گرانش وارد می‌شود. معمولا چنین نیرویی چندان قابل توجه نیست؛ اما هرچه سرعت افزایش پیدا کند، فشار بیشتری نیز بر بدن وارد خواهد شد. اکثر افراد می‌توانند فشار بین ۴ تا ۶ برابری گرانش زمین را تحمل کنند. خلبانان جت‌‌های جنگنده می‌توانند به‌لطف آموزش‌ها و تجهیزات خاص برای مدت کوتاهی در برابر فشار ۹ برابری نیز دوام بیاورند.

اگر خلبان چنین فشاری را برای مدت طولانی‌تری تحمل کند، حتی ممکن است دچار خفگی شده و بمیرد. چراکه فشار شدید جلوی جریان خون دارای اکسیژن را در بدن می‌‌گیرد. یکی از مشکلات سفر با سرعت نور نیز همین فشار وحشتناک است. چراکه بدن انسان باید فشاری معادل ۶۰۰۰ برابر نیروی گرانش کره زمین را تحمل کند. در این حالت ما کاملا مسطح خواهیم شد.

البته می‌توان سرعت را در طول چندین سال به‌صورت فوق‌العاده تدریجی افزایش داد تا انسان زنده بماند، اما اینکار مزایای سفر با سرعت نور را نیز از بین می‌برد.

مشکلات سفر با سرعت نور: تغییر مفهوم زمان

زمان یک مفهوم کاملا نسبی است که می‌تواند با توجه به گرانش وارد شده و سرعت تغییر کند. به همین‌خاطر است که اگر در نزدیکی یک سیاه‌چاله با گرانش فوق‌العاده شدید باشید، از نظر شما چند ساعت می‌گذرد؛ اما برای ساکنین زمین هزاران سال گذشته است. همین نیز سبب می‌شود که زمان به یکی از مشکلات سفر با سرعت نور تبدیل شود.

تصور کنید در آینده به‌نحوی بتوانیم سفر با سرعت نور را ممکن کنیم. در این حالت یکی از ماموریت‌های ما سفر به مرکز کهکشان راه شیری خواهد بود. به‌خاطر سرعت بسیار بالا خدمه فضاپیما برداشت متفاوتی از زمان با ساکنین زمین خواهند داشت. آنها ممکن است احساس کنند که این سفر چندین دهه طول کشیده و چندین دهه نیز در مسیر بازگشت به زمین بوده‌اند.

با این تفاوت که پس از بازگشت دیگر کره زمین را نخواهند شناخت. در کره زمین 52 هزار سال گذشته است و هیچ چیز مثل گذشته نیست. حتی ممکن است مرزبندی کشورها نابود شده باشد و سازمان‌های جدید اصلا موافق سفرهای فضایی نباشند. شاید هم در طول این مدت یک سیارک خطرناک به زمین برخورد کرده و تمدن انسان را نابود کرده باشد.

سفر با سرعت نور بسیار هیجان‌انگیز به‌نظر می‌رسد، ولی نمی‌تواند یکی از مشکلات مهم بشر یعنی عظمت جهان هستی را دور بزند. حتی با چنین سرعتی نیز ما فوق‌العاده کوچک هستیم و توانایی کاوش معنادار در جهان را نداریم.

سلامت روان فضانوردان

یکی از مشکلات عجیب سفر با سرعت نور به سلامت فضانوردان مربوط می‌شود. بدن انسان طوری تکامل یافته که بتواند با شرایط کره زمین کنار بیاید. گرچه سفر با سرعت نور می‌تواند همه‌چیز را از حالت عادی خارج کند. چشمان ما نیز دیگر قادر به درک شرایط عادی نخواهند بود و تصویر دریافتی ممکن است دانشمندان را به‌جنون بکشاند.

هرچقدر شما به سرعت نور نزدیک شوید، جهان اطراف نیز تغییر خواهند کرد. اثر دوپلر و انحراف نسبیتی نور در این زمینه تاثیرگذار هستند. در فضاپیمای خیالی اثر دوپلر باعث می‌شود که ستاره‌ها و سایر اجرام آسمانی پشت فضاپیما قرمز به‌نظر برسند. اجرام جلوی فضاپیما نیز درخشان‌تر خواهند شد و به رنگ آبی گرایش پیدا می‌کنند. همچنین انحراف نسبیتی نور باعث می‌شود که تمامی نورها جدا از موقعیت آنها فقط از یک سمت به چشم ناظر برسند.

ترکیب این دو سبب می‌شود که افراد حاضر در فضاپیما تصویری فوق‌العاده عجیب را ببینند. آنها خود را درون یک تونل به هم‌ریخته با رنگ‌های عجیب خواهند دید. در این حالت دیگر فضانوردان تصوری از محیط اطراف، زمان و موقعیت مکانی خود ندارند و فقط در اضطراب به‌سر می‌برند. قطعا چندین دهه حضور در چنین حالتی اثر شدیدی بر سلامت روان فضانوردان خواهد داشت.

جنگ اتمی دانه‌های شن با ما

شاید از دور اینگونه به‌نظر برسد که فضای بین ستاره‌ها و سیاره‌ها خالی است؛ اما در واقعیت اینگونه نیست. فضا مملو از تکه‌های ریز و درشت است که می‌توانند آسیب‌های شدیدی را به هر مهمان ناخوانده وارد کنند. تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز ممکن بود در همان روزهای اولیه ماموریت خود به‌خاطر برخورد ذرات کوچک غیرعملیاتی شود.

وقتی در کره زمین هستیم دانه‌های کوچک شن نمی‌توانند آسیب چندانی به‌ما وارد کنند. هرچند وقتی آنها در طوفان با سرعت ۴۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کنند، ماجرا عوض می‌شود. قوانین فیزیک به‌ما می‌گویند که هرچقدر سرعت برخورد دو جسم بیشتر باشد، آسیب بیشتری نیز وارد خواهد شد. اگر یک فضاپیما با ۲۰ درصد سرعت نور حرکت کرده و ناگهان به یک تکه سنگ فوق‌العاده کوچک برخورد کند، کاملا نابود خواهد شد.

همچنین برخورد یک دانه شن با فضاپیمای با سرعت نور می‌تواند معادل یک بمب هسته‌ای انرژي آزاد کند. در واقع یکی از مشکلات سفر با سرعت نور مقابله با تهدیدهای کوچک موجود در فضا است. متاسفانه فعلا انسان توانایی برطرف کردن چنین مشکلی را ندارد.

راه‌های جایگزین برای سفرهای بین ستاره‌ای

تا به اینجای کار کاملا مشخص شده که مشکلات سفر با سرعت نور کاملا جدی هستند و به این زودی برطرف نخواهند شد. گرچه برخی دانشمندان سعی می‌کنند راه‌های جایگزین را برای سفرهای بین ستاره‌ای بررسی کنند. یکی از این راه‌‌ها ماشین وارپ است. ماشین وارپ می‌تواند بافت فضا-زمان جلوی فضاپیما را منقبض و بافت پشت آن را منبسط کند. در این حالت فضاپیما گویی سوار یک موج شده و حتی سریع‌تر از نور حرکت می‌کند.

ماشین وارپ با قوانین فیزیک هم سازگار است؛ زیرا فضاپیما به‌معنی واقعی کلمه حرکت نمی‌کند. هرچند برای ساخت آن به جرم منفی نیاز داریم. دومین راه برای دور زدن مشکلات سفر با سرعت نور ساخت کرم‌چاله است. کرم‌چاله‌ها می‌توانند دو نقطه فوق‌العاده دور را در فضا به همدیگر متصل کنند. آنها به‌صورت طبیعی به‌وجود می‌آیند؛ اما به‌شدت ناپایدار و کوچک هستند.

اگر ما بخواهیم با استفاده از کرم‌چاله سفر کنیم، باید ماده عجیب با چگالی انرژی و جرم منفی را تحت کنترل خود درآوریم. گزینه سوم نیز ساخت کشتی‌های جهانی خواهد بود. به این‌صورت که جمعیت بسیار زیادی در یک فضاپیمای غول‌پیکر جمع شوند و نسل پس از نسل به کاوش در جهان بپردازند. کاملا مشخص است که این راه‌حل نیز مشکلات بسیار زیادی را به‌ارمغان خواهد آورد.

با روند کنونی بعید به‌نظر می‌رسد که مشکلات سفر با سرعت نور حل شده و این ایده از فیلم‌های علمی تخیلی به واقعیت منتقل شود.