پنهان در معادلات اینشتین؛ سریعتر از سرعت نور

در سال ۱۹۰۵ نظریه‌ی نسبیت خاص توسط اعجوبه‌ی فیزیک آلبرت اینشتین ارائه شد. این نظریه نشان می‌دهد مفاهیمی مانند سرعت، نسبی هستند و یک ناظر متحرک، سرعتِ شی را متفاوت از ناظر ثابت اندازه‌گیری می‌کند. علاوه بر آن نظریه‌ی نسبیت مفهوم اتساع زمان را معرفی کرد، هرچه سریعتر حرکت کنید زمان برای شما کندتر خواهد شد؛ بنابراین برای سرنشینان سفینه‌ی فضایی که با سرعت نزدیک به نور به سمت منظومه‌ای دیگر حرکت می‌کنند سفر تنها دو هفته طول خواهد کشید در صورتی که در زمین ۲۰ سال از آن پرتاب گذشته است.

همانطور که اشاره کردیم، نسبیت سرعت را مفهومی نسبی در نظر می‌گیرد و تجربه‌ی ناظر ثابت و متحرک را متفاوت می‌داند، حال اگر ناظر و شی با سرعتی بالا از یکدیگر دور شوند تفاوت سرعت آن‌ها می‌تواند از سرعت نور بیشتر شود. جالب اینجاست که نه نظریه‌ی اصلی اینشتین و نه نظریه‌های گسترش یافته‌ی جدید هیچکدام نمی‌توانند حرکت اجسام بزرگ در سرعت نور را توصیف کنند. هر دو مجموعه از معادلات در تکینگی‌های ریاضی گیر می‌کنند،‌ جایی که مقادیر غیر قابل توضیح فیزیکی به وجود می‌آید.

در گراف سه بعدی ارائه شده ارتباط بین سه سرعت مختلف v ، u و U مشاهده می‌شود. v سرعت ناظر دوم از نظر ناظر اول، u سرعت شی متحرک از نظر ناظر دوم و U سرعت نسبی شی متحرک در نظر ناظر اول است.

گروهی از دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که اگر محدودیت سرعت را در معادلات لحاظ نکنند به نتایج قابل قبولی خواهند رسید. ریاضی‌دان کاربردی جیمز هیل و همکارش بری کاکس از دانشگاه آدلاید استرالیا در برابر دنیایی که در آن همه چیز کندتر از سرعت نور حرکت می‌کند جهانی را متصور شده‌اند که در آن همه چیز سریعتر از سرعت نور حرکت می‌کند. سرعت نور تکینگی است که این جهان را به دو قسمت تقسیم می‌کند؛ قوانین فیزیکی متفاوتی در هر کدام از این قلمروها حکمفرما است. در برخی از موارد معادلات هیل و کاکس این جهان پنهان سریعتر از سرعت نور را به شکل عجیبی توصیف می‌کند، به عنوان مثال سفینه‌ای که به سرعت‌های بالاتر از سرعت نور دست پیدا می‌کند، هر چقدر که سرعتش به سوی بی نهایت می‌رود، جرمش بیشتر به سمت صفر میل می‌کند. جیمز هیل در این باره می‌گوید:

به محض اینکه از سرعت نور عبور کنید تمام جهان تغییر خواهد کرد.

عبور از دیوار صوتی

با وجود این تکینگی بزرگ برای هیل قابل قبول نیست که سرعت نور دیواری غیر قابل عبور باشد، به نظر او سرعت نور مانند دیوار صوتی قابل شکستن است، تا پیش از اینکه چاک ییگر در سال ۱۹۴۷ برای اولین بار دیوار صوتی را بشکند برای بسیاری از افراد باور چنین کاری امکان‌پذیر نبود، به نظر آن‌ها هواپیما در سرعت‌های بالاتر از سرعت صوت متلاشی می‌شد و بدن انسان نیز نمی‌توانست چنین سرعتی را تحمل کند. هیل می‌گوید:

ترس از عبور از مرز نور نیز ممکن است به صورت مشابهی بی‌اساس باشد. من فکر میکنم با ابتکار و خلاقیت انسان از تمام این محدودیت‌ها پیشی خواهد گرفت، مسأله فقط گذشت زمان است. ممکن است در آینده مکانیسم حمل و نقل کاملاً متفاوت از آنچه امروز می‌توانیم پیش‌بینی کنیم بر جهان حاکم شود.