«نور» چگونه بدون از دست دادن انرژی در سراسر جهان حرکت می‌کند؟

فرادید| من با تلسکوپم که برای عکاسی نجومی در حیاط پشتی خانه‌ام در سن‌دیگو با آلودگی نوری زیاد تنظیم شده بود، به سوی کهکشانی با فاصله‌ای غیرقابل تصور از زمین نشانه رفته بود. همسرم کریستینا درست همان لحظه که نخستین عکس فضایی روی تبلت من ظاهر شد، نزدیک آمد. تصویر روی صفحه نمایش می‌درخشید. گفتم: «این کهکشان فرفره‌ای است.» نامش برگرفته از شکلش است، هرچند این فرفره کم و بیش حاوی یک تریلیون ستاره است. 

به گزارش فرادید، نوری که از این کهکشان آمده بود، ۲۵ میلیون سال در فضا سفر کرده بود تا به تلسکوپ من برسد؛ چیزی حدود ۱۵۰ کوینتیلیون مایل! همسرم پرسید: «آیا نور در این سفر طولانی خسته نمی‌شود؟» کنجکاوی او آغازگر گفت‌وگویی تفکرانگیز درباره نور شد. چرا نور با گذر زمان فرسوده نمی‌شود و انرژی خود را از دست نمی‌دهد؟ 

فضانورد زن در ایستگاه فضایی با موی معلق در بی‌وزنی 

اکنون در نظر بگیرید نور به‌طور جدایی‌ناپذیری با زمان در ارتباط است. فرض کنید روی یک فوتون (ذره بنیادین نور) نشسته‌اید؛ در این حالت، شما حداکثر اتساع زمان را تجربه خواهید کرد. از دید ناظران زمینی، شما با سرعت نور حرکت می‌کنید، اما از دید خودتان، زمان به‌کل متوقف شده است. 

دلیلش اینست که «ساعت‌ها» در دو مکان متفاوت با سرعت‌های کاملاً متفاوت هستند: فوتونی که با سرعت نور حرکت می‌کند و زمین که با سرعتی بسیار کمتر به دور خورشید می‌چرخد. 

افزون بر این، وقتی با سرعت نور با نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنید، فاصله بین مبدا و مقصد کوتاه‌تر می‌شود. به بیان دیگر، خود فضا در جهت حرکت فشرده‌تر می‌شود، بنابراین هرقدر سریع‌تر حرکت کنید، مسیر برایتان کوتاه‌تر به نظر می‌رسد. برای فوتون، فضا فشرده می‌شود. 

و این ما را به تصویر کهکشان فرفره‌ای بازمی‌گرداند. از دیدگاه یک فوتون، ستاره‌ای در آن کهکشان آن را گسیل کرده و درست در همان لحظه، یک پیکسل در دوربین حیاط پشتی من آن را جذب کرده است. چون فضا برای فوتون فشرده شده، کل این سفر از نگاه آن بی‌نهایت سریع و بی‌نهایت کوتاه بوده؛ چیزی در حد کسری بسیار کوچک از یک ثانیه. 

اما از دید ما روی زمین، فوتون ۲۵ میلیون سال پیش از آن کهکشان خارج شده و ۲۵ میلیون سال نوری را طی کرده تا در تبلت من در حیاط پشتی فرود بیاید و همان شب خنک بهاری، تصویر شگفت‌انگیز آن انگیزه‌بخش گفت‌وگویی دل‌انگیز میان منِ شیفته فضا و همسر کنجکاوم شد.

مترجم: زهرا ذوالقدر