خط آهنی که بر خاکریز واقع است در دو نقطه A و B ، که به فاصله زیادی از یکدیگرند ، مورد اصابت آذرخش واقع شده است. من این حکم را نیز اضافه می کنم که جرقه های آذرخش همزمان روی داده اند. اگر از شما بپرسم که آیا این گفته دارای معنی است ، پرسش مرا با “آری” موکدی پاسخ خواهید گفت. حال اگر از شما بخواهم که معنی این گفته را با دقت بیشتر توضیح دهید ، پس از مدتی تامل ، پی خواهید برد که پاسخ این سوال به آن سادگیها هم که در نظر اول می نمود ، نیست.
پس از مدتی ممکن است پاسخ زیر به ذهن شما خطور کند: “معنی این گفته به خودی خود واضح است و به توضیح بیشتری نیاز ندارد ؛ البته اگر به من ماموریت داده شود که از راه مشاهده ، همزمان بودن یا نبودن وقوع این دو رویداد را تعیین کنم ، تامل بیشتری لازم خواهد بود.” که این پاسخ به دلیل زیر مرا قانع نمی کند :
فرض کنید که هواشناسی قابل ، در نتیجه تفکراتی نبوغ آمیز ، کشف کرده باشد که آذرخش ، همیشه باید به طور همزمان بر نقاط A و B فرود آید. آنگاه با این وظیفه روبرو خواهیم بود که ببینیم آیا نتایج نظری او با واقعیت مطابق است یا نه. در همه آن احکام فیزیکی که مفهوم همزمانی در آنها مطرح است ، با همین مشکل روبروئیم.
از نظر فیزیکدان این مفهوم وجود ندارد، مگرآنکه او بتواند تحقق ( یا عدم تحقق ) آن را در یک مورد عملی کشف کند. به این ترتیب تعریفی از هم زمانی لازم است و این تعریف باید چنان باشد که ما را به روشی مجهز سازد که به کمک آن بتوان از راه آزمایش تعیین کرد که آیا جرقه های آذرخش همزمان فرود آمده اند یا نه.
تا زمانی که این شرط تامین نشده باشد، اگر تصور کنم که می توانم به همزمانی دو رویداد، معنایی نسبت دهم، خود را به عنوان یک فیزیکدان فریب داده ام ( و البته اگر فیزکدان هم نباشم، این گفته صحیح است؛ از خواننده می خواهم تا موقعی که این نکته را درنیافته است ، از این پیشتر نرود.)
پس از آنکه مدتی در این باره اندیشه کردید، پیشنهاد زیر را برای آزمون همزمانی ارائه می کنیم طول خط واصل AB را در امتداد خط آهن اندازه می گیریم و ناظر را در نقطه M واقع در نیمه راه فاصله ی AB قرار می دهیم باید وسایلی در اختیار این ناظر گذاشته شود (مثلا دو آیینه عمود بر هم) تا بتواند هر دو نقطه ی A و B را در یک زمان با چشم ببیند . اگر ناظر دو جرقه آذرخش را در یک زمان مشاهده کند، آنوقت آن دو همزمان خواهند بود .
من از این پیشنهاد خیلی خوشم آمده است ولی با وجود این نمی توانم مسئله را حل شده بشمارم؛ زیرا خود را ناگزیر از آن حس میکنم که ایراد زیر را بگیرم : “تعریف شما مسلما در صورتی درست است که از پیش بدانم که نوری که با آن ناظر واقع در M جرقه های آذرخش را می بیند ،طول A–>M را با همان سرعتی می پیماید که طول B–>M را می پیماید اما امتحان این فرض تنها در صورتی ممکن است که وسیله ای برای اندازه گیری زمان در اختیار داشته باشد. بدین ترتیب در دور باطل گرفتار آمده .”
پس از اندکی تامل نگاه تحقیر آمیزی به من می افکنید و اعلام می کنید : “با وجود این ، من به تعریف قبلی خود پایبندم ، زیرا در این تعریف به هیچ وجه فرضی در باره ی نور مطرح نمی شود. در تعریف همزمانی فقط یک خواسته باید برآورده شود و آن این که تعریف باید در هر مورد واقعی، این تصمیم گیری تجربی را برای ما میسر سازد که آیا مفهوم همزمانی تحقق یافته است یا نه؛ و جای بحث نیست که تعریف من این خواسته را بر می آورد. در واقع این که نور برای پیمودن مسیر A–>M به همان مدتی نیاز دارد که مسیر B–>M را طی کند نه یک حدس است ونه یک فرضیه در باره ماهیت فیزیکی نور، بلکه قراریست که من به اراده ومیل خود مگذارم تا به تعریفی از همزمانی دست بیابم .”
روشن است که با استفاده از این تعریف میتوان به همزمانی معنی دقیقی داد که مستقل از مکان رویداد ها نسبت به جسم مرجع (در اینجا خاکریز راه آهن) بوده و نه تنها بردو رویداد، بلکه بر هر شماری از رویداد ها که خواسته باشیم، قابل اطلاق باشد. بعلاوه فرض میشود که اگر سه رویداد B ، A و C ، در مکان های مختلف به گونه ای روی دهد که A با B و B با C همزمان (همزمان به معنی تعریف فوق)باشد، شرط همزمان بودن رویداد های A وC نیز برقرار است. این فرض،فرضیه ای فیزیکی در باره ی قانئن انتشار نور است. اگر قرار باشد که قانون ثابت بودن سرعت نور در خلا نقض نشود، مراعات این فرض مسلما لازم است.
به این ترتیب تعریفی نیز از زمان در فیزیک بدست می آید. برای این منظور فرض میکنیم که ساعت هایی با ساختمان یکسان در نقاط A وB و C خط آهن (دستگاه مختصات) کار گذاشته باشیم واین ساعتها چنان تنظیم شده باشند که وضعیت عقربه های آنها در زمان واحد (به مفهوم بالا) یکسان باشد. با این اوصاف، منظور ما از زمان یک رویداد، قرائت (وضعیت عقربه های) ساعتی است که در همسایگی نزدیک این رویداد (در فضا) جای دارد به این ترتیب یک مقدار زمان به هر رویداد مربوط شده که اساسا قابل مشاهده است .
این قرار فرضیه فیزیکی دیگری را نیز شامل می شود که در اعتبار آن، بدون وجود قرینه ی تجربی مخالف، نمیتوان شک کرد. فرض شده است که همه ی این ساعت ها به شرط آنکه ساختمانشان یکسان باشد، به یک آهنگ کار میکنند. به بیان دقیق تر “اگر دو ساعت که در دو نقطه ی مختلف جسم مرجع به حال سکون قرار دارند، چنان تنظیم شده باشند که وضعیت خاصی از عقربه های یکی از آن دو با همان وضعیت عقربه ها در ساعت دیگر همزمان ( به مفهوم بالا) باشد، وضعیت های یکسان عقربه ها همیشه همزمان (به معنی تعریف بالا) خواهند بود .”
ترجمه ای از دست نوشته های “کتاب نسبیت” – نوشته: ” آلبرت اینشتین “
