سفر در زمان و پارادوکس های آن Time travel and its paradoxes Подорож у часі та її парадокси

آرزوی سفر در زمان احتمالا به اندازه‌ی کل تاریخ انسان قدمت داره. The desire to travel in time is probably as old as the entire human history. Бажання подорожувати в часі, мабуть, таке ж давнє, як і вся історія людства.

فکر می‌کنم از همون زمانی که انسان خودشو شناخت آرزو می‌کرد I think that since the time when man wished to know himself

کاش به گذشته برمیگشتم تا فلان اشتباهو انجام نمیدادم، I wish I could go back to the past so that I wouldn't have made such a mistake.

یا کاش به آینده می‌رفتم تا از فلان اتفاق باخبر میشدم. Or I wish I could go to the future to find out about such and such an event.

من خودم همیشه وقتی که صحبت از چیزای عجیب غریب این

دنیا میشه، میگم که عجیب‌ترین چیز این دنیا به نظرم زمانه. It's the world, I say that the strangest thing in this world is time.

یعنی شما هیچ چی عجیب‌تر از زمان نمی‌تونید پیدا کنید! That means you can't find anything more strange than time!

هرچقدر بیشتر بهش فکر می‌کنی بیشتر گیج میشی که The more you think about it, the more confused you become

ماهیتش دقیقا چیه و چجوری کار میکنه. What exactly is its nature and how does it work?

اصلا یه جاهایی دیگه واقعا فکر کردن بهش ترسناک میشه آدم میترسه جلوتر بره. In other places, it is really scary to think about it, one is afraid to move forward.

یه عده‌ای هم که خیلی پا رو فراتر گذاشتن و میگن که اصلا چیزی به نام زمان There are also some who go too far and say that there is no such thing as time

وجود خارجی نداره، زمان ترفند ذهن ماست برای درک بهتر دنیایی که توشیم.

تو این ویدیو، اول سعی می‌کنیم در حد توانمون یه مقدار اطلاعات راجع به In this video, first we try to provide as much information as we can

ماهیت زمان به دست بیاریم، بعد درباره‌ی این حرف میزنم که Let's get the nature of time, then I will talk about this

اصن سفر در زمان ممکنه یا نه، یعنی میشه به گذشته یا آینده سفر کرد یا نه، Is it possible to travel in time, that is, can you travel to the past or the future or not

بعدشم درباره‌ی چند تا از پارادوکس‌هایی که توی بحث سفر در زمان پیش میاد باهم صحبت میکنیم. Then we will talk about some of the paradoxes that occur in the discussion of time travel.

اگه شما هم مث من به این بحث سفر در زمان و مطالب مرتبط If you, like me, are interested in this topic of time travel and related topics

بهش علاقه دارید ادامه‌ی ویدیو رو از دست ندید. If you are interested in it, don't miss the continuation of the video.

دکمه‌ی سابسکرایب پایین ویدیورم اگه بزنید که دیگه خیلی عالی میشه! If you hit the subscribe button at the bottom of my video, it will be great!

زمان چیه؟ چرا اینقد قدرتمند و بی‌رحم تمام زندگی ما رو کنترل میکنه؟ what is the time Why is it so powerful and ruthless that it controls our whole life?

چرا تا حالا هیچ راه فراری ازش پیدا نکردیم؟ Why haven't we found any escape from it yet?

زمان، همین الان با همین علمی که داریم، جزو چالشی‌ترین مباحث فیزیکه. Time, right now with the science we have, is one of the most challenging topics in physics.

ارسطو حدود 2300 سال پیش، نظرات جالبی درباره‌ی زمان داشت.

از نظر ارسطو، بین زمان و حرکت ارتباط وجود داره، حرکت در زمان اتفاق میفته.

ارسطو زمانو اینطور تعریف می‌کنه: Aristotle defines time as follows:

زمان عبارتست از شمارش حرکات بر حسب قبل و بعد. Time is the counting of movements in terms of before and after.

منظور از حرکتم فقط حرکت فیزیکی نیست، هر تغییری که توی فکرو I mean not only physical movement, but any change in your thoughts

و روان ما هم اتفاق میفته میتونه باعث بشه که ما گذر زمانو حس کنیم.

زمان همچنان تو حوزه‌ی فلسفه باقی موند تا اینکه Time remained in the field of philosophy until

نیوتون دانشمند انگلیسی پای زمانو به علم باز کرد.

یعنی مثلا تو قانون دوم نیوتون، F=ma ، شتاب یه جسمو بر اساس For example, in Newton's second law, F=ma, the acceleration of a body is based on

نیروهایی که به اون جسم وارد میشه حساب می‌کنیم که این شتاب بر حسب We calculate the forces that enter that object, and this acceleration is

متر بر مجذور ثانیه هست، یعنی کمیت زمان وارد این محاسبه شده. It is meters per second squared, that is, the amount of time entered into this calculation.

از نظر نیوتون زمان یه چیز مطلق بود. According to Newton, time was an absolute thing.

هیچ وابستگی به جهان هستی نداشت، از همه چیز مستقل بود. It had no dependence on the universe, it was independent of everything.

فرقی نمی‌کرد من کجا باشم، چجوری حرکت کنم، زمان برای من هیچ فرقی It didn't matter where I was, how I moved, time didn't matter to me

با زمان برای هر موجود دیگه‌ای تو هر نقطه‌ای از دنیا نداشت. With time, there was no other creature anywhere in the world.

پس در واقع از دید نیوتون، زمان کاملا مستقل از فضا بود. So, in fact, from Newton's point of view, time was completely independent of space.

این طرز فکر تا دو سه قرن بعد همچنان موردقبول This way of thinking is still accepted two or three centuries later

بود و هیچ ایرادی هم توش دیده نمیشد. and there was no fault in it.

تا اینکه اینشتین با نظریه‌ی نسبیت خودش همه چیزو به هم Until Einstein put everything together with his theory of relativity

ریخت و یه انقلاب بزرگ تو دید ما نسبت به دنیا بوجود اورد. It poured and created a great revolution in our view of the world.

به خاطر اهمیتی که نسبیت داره، خودش موضوع یه ویدیوی جداس Due to the importance of relativity, it is the subject of a separate video

ولی خب اینجا یه خلاصه‌ی خیلی کوتاه ازش میگم تا But here I will give a very short summary of it

متوجه بشیم که نسبیت چطوری درک ما از زمانو تغییر داد. Find out how relativity changed our understanding of time.

دنیای ما یه دنیای سه‌بعدیه. Our world is a three-dimensional world.

هر چیزی توی این دنیا سه تا بعد داره: طول، عرض، ارتفاع. Everything in this world has three dimensions: length, width, height.

این سه تا بعدو بهش میگیم فضا. We call it space for the next three.

زمانو می‌تونیم به عنوان بعد چهارم در نظر بگیریم. We can consider time as the fourth dimension.

ایده‌ی اصلی نظریه‌ی نسبیت اینه که فضا و زمان، بر خلاف اون چیزی که The main idea of the theory of relativity is that space and time, unlike what

نیوتون فکر می‌کرد، جدا از هم نیستن، اتفاقا کاملا They are not separate, Newton thought, completely

وابسته به همن، یعنی یه چیز واحد داریم به نام فضا-زمان. Related to the same, that is, we have a single thing called space-time.

زمان دقیقا یه بخشی از بافت این جهانه. Time is exactly a part of the fabric of this world.

یعنی خارج از جهان ما، هیچ زمانی وجود نداره همونطور که هیچ فضایی نیست. That is, outside of our world, there is no time, just as there is no space.

نظریه‌ی نسبیت از دو قسمت تشکیل میشه: نسبیت عام و نسبیت خاص. The theory of relativity consists of two parts: general relativity and special relativity.

نسبیت خاص برای اجسامی که با سرعت خیلی زیاد نزدیک Special relativity for objects approaching at very high speeds

به سرعت نور حرکت می‌کنن کاربرد داره. It is useful to move at the speed of light.

برای این اجسام چند تا اتفاق عجیب میفته. Some strange things happen to these objects.

اول اینکه منقبض میشن. First, they contract.

یعنی مثلا یه توپ که با سرعت خیلی زیاد حرکت میکنه It means, for example, a ball that moves at a very high speed

اینقدر فشرده میشه تا اینکه به شکل یه قرص درمیاد. It is compressed until it becomes a pill.

هرچی سرعتش بیشتر به سرعت نور نزدیک بشه، The closer its speed is to the speed of light,

شکلش به شکل یه دیسک تخت نزدیک‌تر میشه. Its shape is closer to a flat disk.

اتفاق عجیب بعدی که براش میفته اینه که جرمش زیاد میشه. The next strange thing that happens to him is that his crime increases.

وقتی که سرعت توپ به سرعت نور نزدیک میشه When the speed of the ball approaches the speed of light

جرم توپ انقدر زیاد میشه که به سمت بی‌نهایت میل میکنه. The mass of the ball increases so much that it tends to infinity.

اما اتفاق اصلی که اینجا باهاش کار داریم اینه که همینطور که سرعت توپ But the main thing we are dealing with here is that the speed of the ball

بیشتر و بیشتر میشه، زمان براش کندتر و کندتر میگذره. It becomes more and more, time passes slower and slower.

حالا این چه ارتباطی با سفر در زمان داره؟ جوابش خیلی جالبه! Now what does this have to do with time travel? The answer is very interesting!

ببینید فرض کنید من از رو زمین سوار یه فضاپیما میشم که این فضاپیما See, suppose I board a spaceship from the earth, which is this spaceship

میتونه با یه سرعت خیلی خیلی زیاد نزدیک به سرعت نور حرکت کنه.

سرعت نورم که دیگه همه‌تون فکر میکنم می‌دونید،

نور تو هر ثانیه 300000 کیلومتر مسافتو طی میکنه. Light travels 300,000 kilometers per second.

وقتی من با یه سرعت خیلی خیلی زیاد حرکت کنم، فرقی نمی‌کنه کجا برم

یا چجوری حرکت کنم، مهم اینه که حرکت کنم، این باعث میشه که طبق نظریه‌ی نسبیت،

زمان برای من نسبت به کسی که رو زمینه، کندتر بگذره. Time passes slower for me than for someone on the field.

اما یه سوال: اینکه زمان برای من کندتر میگذره، But one question: that time passes more slowly for me,

به معنیه اینه که زندگی من به صورت تصویر آهسته میشه؟ Does this mean that my life will slow down in the form of a picture?

نه اینجوری نیست! زندگی من دقیقا مثل رو زمینه هیچ فرقی نمی‌کنه. البته از دید خودم! No, it's not like this! My life is exactly the same as on the ground, it doesn't make any difference. Of course, from my point of view!

از دید کسی که رو زمینه، حرکات من کند دیده میشه، مث تصویر آهسته. From the point of view of someone who is on the background, my movements can be seen, like a slow motion picture.

خب از همه‌ی اینا چه نتیجه‌ای میشه گرفت؟ So what can be concluded from all this?

نتیجه میگیریم که اگه بعد از یه مدتی حرکت کردن با سرعت خیلی خیلی زیاد، We conclude that if after some time moving at a very high speed,

برگردم به زمین، من نسبت به اون کسی که روی زمین مونده بوده، جوون‌تر موندم کمتر عمر کردم. Returning to earth, I was younger than the one who stayed on earth, I lived less.

وقتی که من با سرعت نصف سرعت نور حرکت بکنم، به ازای هر When I travel at half the speed of light, per

یک ثانیه‌ای که برای من میگذره، رو زمین 1.12 ثانیه میگذره. One second that passes for me is 1.12 seconds on the ground.

اگه با نود درصد سرعت نور حرکت کنم، به ازای هر If I move at ninety percent of the speed of light, per

یک ثانیه‌ای که برای من میگذره، روی زمین تقریبا ۲ ثانیه می‌گذره. A second that passes for me is almost 2 seconds on the ground.

یعنی مثلا اگه من به مدت یک سال با نود درصد سرعت نور That is, for example, if I travel at ninety percent of the speed of light for one year

حرکت کنم، وقتی به زمین برگردم ۲ سال گذشته. I move, when I return to earth, 2 years have passed.

اینجوری من تونستم تو زمان به اندازه‌ی یک سال به آینده سفر کنم. In this way, I was able to travel to the future in time as much as one year.

پس از نظر منطقی و فیزیکی می‌تونیم بگیم سفر به آینده امکان‌پذیره. So logically and physically, we can say that traveling to the future is possible.

اما اصلا کار راحتی نیست. But it is not easy at all.

برای رسیدن به این سرعتای بالا انرژی خیلی خیلی زیادی لازمه. It takes a lot of energy to reach this high speed.

الان فضاپیمای وویجر ۱ میشه گفت پرسرعت‌ترین وسیله‌ی Now Voyager 1 spacecraft can be said to be the fastest vehicle

ساخت بشره، سرعتش تقریبا 17 کیلومتر در ثانیه‌س. Made by Bushreh, its speed is approximately 17 km per second.

یعنی تقریبا ده برابر سرعت گلوله. It means almost ten times the speed of the bullet.

از منظومه‌ی شمسی هم دیگه خارج شده و همچنان داره با سرعت دور میشه. It has already left the solar system and is still moving away rapidly.

با این حال، اگه با سرعت نور مقایسه‌ش کنیم، However, if we compare it to the speed of light,

سرعتش تقریبا پنج هزارم درصد سرعت نوره! Its speed is almost 5000% of the speed of light!

یعنی حتی به یک درصد سرعت نورم نمیرسه، 5 هزارم یک درصده! It means that it does not even reach 1% of the speed of light, 5 thousandths is 1%!

حالا فرض کنید مثلا بخوایم به نود درصد سرعت نور برسیم.

پس یکی از اصلی‌ترین دلایلی که هنوز نمی‌تونیم با این روش به آینده سفر کنیم، So one of the main reasons why we still can't travel to the future with this method,

غیر از مشکلات دیگه‌ای که وجود داره، رسیدن به همچین سرعتای وحشتناکیه.

خب تا اینجا فهمیدیم سفر به آینده امکان پذیره. Well, so far we understand that traveling to the future is possible.

اصلا همین الانم دائما داره انجام میشه فقط اون مقدارش Even now, it is being done all the time, just that amount

انقدر ناچیزه که به چشم نمیاد. It is so small that it is not visible.

سال 1971 یه آزمایش جالب به نام آزمایش هیفل-کیتینگ (Hafele–Keating) In 1971, an interesting experiment called the Hafele-Keating experiment.

انجام شد که این قضیه رو ثابت کرد. It was done that proved this case.

داخل دو تا هواپیما ساعتای اتمی خیلی دقیق کار گذاشتن Very accurate atomic clocks were placed inside two planes

که این ساعتا با یه ساعت اتمی دقیق روی زمین یکی شده بود، دقیقا با هم ست شده بودن. that these clocks were matched with a precise atomic clock on earth, they were set exactly together.

بعد این هواپیماها شروع به پرواز دور زمین کردن Then these planes started flying around the earth

یکیشون در جهت چرخش زمین، یکیشون در خلاف جهت چرخش زمین. One of them is in the direction of the earth's rotation, one of them is against the direction of the earth's rotation.

دو دور دور زمین چرخیدن که هر دورم سه روز طول کشید. circling the earth two times, each time taking three days.

بعدش اومدن ساعتایی که تو این هواپیماها بودو با اون ساعتی که روی زمین بود، Then came the clocks that were in these planes and the clock that was on the ground.

مقایسه کردن و دیدن که دقیقا همونطور که نظریه‌ی نسبیت پیش‌بینی می‌کرد، Compare and see that exactly as the theory of relativity predicted,

دیگه ساعتا با هم یکی نبودن، یه اختلاف جزیی در حد نانوثانیه بینشون بوجود اومده بود. Not being the same for hours, there was a slight difference of nanoseconds between them.

این یه آزمایش معتبر بود برای اثبات نظریه‌ی نسبیت. This was a valid experiment to prove the theory of relativity.

خب تا اینجا گفتم که یه نسبیت خاص داریم که حرفش اینه که Well, I said so far that we have a special relativity, which means that

وقتی یه جسمی سرعتش خیلی زیاد بشه زمان براش کند میشه. When an object's speed is too high, time slows down.

اما یه نسبیت عام هم داریم که میگه گرانش یا جاذبه هم میتونه باعث کند شدن زمان بشه. But we also have general relativity which says that gravity can also slow down time.

هرچی گرانشی که روی یه جسم اثر میذاره بیشتر بشه، The more gravity acts on an object, the more

زمان برای اون جسم کندتر میگذره. Time passes more slowly for that object.

همین باعث میشه ساعتی که روی ماهواره‌هاس نسبت به اون ساعتی که روی زمینه سریع‌تر This is why the clock on the satellites is faster than the clock on the ground

کار کنه چون از سطح زمین فاصله‌ی بیشتری داره، نیروی گرانش کمتری بهش وارد میشه. to work, because it is more far from the earth's surface, less gravitational force is applied to it.

هرچند این اختلاف زمان خیلی خیلی کمه اما بهرحال وجود داره. Although this time difference is very, very small, it still exists.

سیستم موقعیت یابی جهانی یا جی‌پی‌اس بر اساس ماهواره‌هایی Global Positioning System or GPS based on satellites

کار میکنه که دور زمین در حال چرخشن. It works that they are rotating around the earth.

برای اینکه این سیستم درست و دقیق کار کنه باید اون ساعتی که روی ماهواره‌هاست In order for this system to work properly and accurately, the clock on the satellites is needed

با ساعتی که روی زمینه دقیقا یکی باشه، اما به خاطر همون اختلاف گرانش، With a clock that is exactly the same on the ground, but due to the same gravity difference,

ساعتی که روی ماهواره‌هاس توی هر روز، تقریبا سه میلیاردم ثانیه جلو میوفته.

اگه این اختلاف ساعت دائما اصلاح نشه، دقت موقعیت‌یابی جی‌پی‌اس خیلی If this time difference is not constantly corrected, the accuracy of GPS positioning is very high

پایین میاد، از چند متر میرسه به چندین کیلومتر. یعنی عملا بلااستفاده میشه. It goes down, from a few meters to several kilometers. It means it is practically useless.

پس اینم یکی از نتایج نسبیت عامه که دقیقا توی So this is one of the results of general relativity which is exactly in you

زندگی روزمره‌ی ما وجود داره و اثبات شده. Our daily life exists and is proven.

حالا این ارتباطش با سفر در زمان چیه؟ What does this have to do with time travel?

دقیقا همونطوری که در مورد سفر در زمان با استفاده از Exactly as in the case of time travel using

سرعتای خیلی بالا نزدیک به سرعت نور گفتم، اینجا هم می‌تونیم با نزدیک شدن I said a very high speed, close to the speed of light, here we can also get close

به یه جسمی با گرانش خیلی بالا، زمانو برای خودمون کندتر کنیم. To an object with very high gravity, we can slow down time for ourselves.

یعنی فرضا با نزدیک شدن به یه سیاهچاله که گرانش خیلی عظیمی داره، It means that by approaching a black hole that has a huge gravity,

زمان برای ما نسبت به شخصی که روی زمینه و گرانش معمولی زمین داره بهش وارد میشه، Time for us is related to the person who is on the ground and the normal gravity of the earth.

کندتر میشه، در نتیجه وقتی که به زمین برمیگردیم، نسبت به اون شخص It becomes slower, therefore, when we return to the ground, compared to that person

زمان کمتری برای ما گذشته در نتیجه، ما به آینده سفر کردیم! Less time has passed for us. As a result, we have traveled to the future!

این دقیقا همون اتفاقی بود که تو فیلم اینترستلار افتاد. This is exactly what happened in the movie Interstellar.

وقتی شخصیتای فیلم روی یه سیاره فرود اومدن که When the movie characters landed on a planet

نزدیک یه سیاهچاله بود و نیروی گرانشی خیلی عظیمی بش وارد میشد، It was close to a black hole and a huge gravitational force was entering it.

هر یک ساعتی که اونجا بودن، روی زمین هفت سال می‌گذشت. Every hour they were there, seven years passed on earth.

خب پس تا اینجا فهمیدیم که نظریه‌ی نسبیت به ما این اجازه رو میده که Well, so far we have understood that the theory of relativity allows us to

بتونیم به زمانای آینده سفر کنیم. اما سفر به گذشته چی؟ We can travel to the future. But what about traveling to the past?

اصلا خیلیامون بیشتر از اینکه دوس داشته باشیم به آینده Most of us are more interested in the future than we are in love

سفر کنیم، دوس داریم به گذشته سفر کنیم تا فرصتایی که Let's travel, we like to travel to the past for opportunities

از دست دادیم یا اشتباهاتی که کردیمو تغییر بدیم. We lost or the mistakes we made and change.

ولی خب درباره‌ی سفر به گذشته زیاد خبرای خوبی ندارم! But I don't have much good news about traveling to the past!

درسته که با استفاده از کشیدگی زمان که یکی از نتایج نسبیته It is true that by using time stretching, which is one of the results of relativity

می‌تونیم به آینده سفر کنیم، اما این سفر کاملا یه طرفه‌س، We can travel to the future, but this trip is completely one-way.

یعنی فقط می‌تونیم رو به جلو حرکت کنیم نمی‌تونیم روبه عقب برگردیم. It means that we can only move forward, we cannot go back.

به نظر میاد خط قرمز جهان واسه ما، سفر به گذشته‌س. It seems that the red line of the world for us is a trip to the past.

ما تو فضا خیلی راحت می‌تونیم عقب و جلو بریم We can go back and forth very easily in space

اما تو زمان فقط رو به جلو میتونیم حرکت کنیم. But we can only move forward in time.

این همون چیزیه که تو فیزیک ازش به عنوان پیکان زمان یا فلش زمان اسم می‌برن. This is what is called the arrow of time or the arrow of time in physics.

این یه طرفه بودن زمان یکی از بزرگترین معماهای حل‌نشده‌ی جهانه. This one-sidedness of time is one of the biggest unsolved mysteries of the world.

یکی از دلایلی که براش مطرح می‌کنن اینه که قوانین ترمودینامیک اجازه‌ی این کارو نمیده. One of the reasons they put forward is that the laws of thermodynamics do not allow this.

قانون دوم ترمودینامیک میگه توی یه سیستم بسته، یعنی سیستمی که از بیرون The second law of thermodynamics says that in a closed system, that is, a system from the outside

هیچ نیرویی بهش وارد نمیشه، مقدار آنتروپی، یا بی‌نظمی، No force acts on it, the amount of entropy, or disorder,

فقط می‌تونه ثابت بمونه یا زیاد بشه، نمیتونه کاهش پیدا کنه. It can only remain constant or increase, it cannot decrease.

مثلا وقتی لیوان شیشه‌ای از دستتتون میفته میشکنه، این خورده‌های شیشه For example, when a glass falls from your hand, it breaks

هیچوقت نمیتونن به صورت خود به خودی‌ به هم بچسبن و دوباره یه لیوان تشکیل بدن. They can never spontaneously stick together and form a glass again.

چون برای اینکه این اتفاق بیوفته آنتروپی یا بی‌نظمی باید کاهش پیدا کنه Because for this to happen, entropy or disorder must decrease

که اینم خود به خود امکان پذیر نیست. This is not possible by itself.

آنتروپی تو جهان دائما در حال افزایشه،

هرچی زمان می‌گذره دنیا پیچیده‌تر و نامنظم‌تر میشه. As time passes, the world becomes more complicated and irregular.