ویدیو: چرا زمان فقط به جلو حرکت می‌کند؟

ویدیوی جدید ما روی یوتیوب و آپارات قرار گرفت و از طریق همین صفحه نیز قابل تماشا است. ما در این ویدئو به پرسش‌هایی در مورد ماهیت زمان می‌پردازیم و سعی می‌کنیم با استفاده از فرضیات و نظریات جدید در فیزیک برخی از آن‌ها را پاسخ دهیم.

پرسش از این‌جا آغاز می‌شود: چرا زمان فقط به سمت آینده حرکت می‌کند و چرا گذشته، حال و آینده با یک‌دیگر تفاوت بنیادین دارند؟

کارلو روولی، استاد فیزیک نظری، تاریخ و فلسفه در دانشگاه‌های معتبر جهان در کتابی که با عنوان «گرانش کوانتومی» در سال ۲۰۰۴ منتشر کرد نشان داد هیچ یک از فرمول‌های مکانیک کوانتوم به مفهوم زمان اشاره‌ای ندارند. او در واقع نشان داد استفاده از متغیرهای زمان در نوسانات کوانتومی فضازمان کار مناسبی نیست. اما این برای ما یک پرسش جدید ایجاد می‌کند. اگر زمان در فرمول‌های فیزیک مسأله‌ی بنیادینی نیست، پس چگونه به گذشته، حال و آینده آن‌طور که ما حس می‌کنیم تعبیر می‌شود؟

ما در این ویدیو با آشنایی‌زدایی از مفهوم زمان، نشان می‌دهیم که آن‌چه ما از زمان درک می‌کنیم، امری انسانی است و تفاوت زیادی با واقعیت فیزیکی اطرافمان دارد.

۱. زمان در نقاط مختلف در کائنات متفاوت از نقاط دیگر پیش می‌رود. برای مثال، گذر زمان روی کره‌ی زمین با گذر زمان در نزدیکی یک سیاهچاله چنان متفاوت است که به نظر می‌رسد در نزدیکی افق رویداد یک سیاهچاله، زمان اصلاً پیش نمی‌رود. اینشتین این ایده را در نظریه‌ی نسبیت خاص توضیح داده است. اگر برادر یا خواهر دوقلوی شما با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت کند، پس از مدتی مشاهده می‌کند که زمان برای او با سرعت متفاوتی نسبت به شما سپری شده و لذا با این که او چندان پیر نشده، اما سن شما بسیار بالاتر رفته است.

ساعت اتمی
ساعت اتمی

۲. یک مشاهده‌ی دیگر در مورد تفاوت روند گذر زمان، ساعت اتمی است. ساعت اتمی قادر است گذر زمان را با دقت بسیار بالایی اندازه‌گیری کند. اگر ما یک ساعت اتمی را چند سانتی‌متر بالای یک ساعت اتمی دیگر روی سطح زمین قرار دهیم، مشاهده می‌کنیم که ساعت بالایی با سرعت بیشتری کار می‌کند. پس زمان در مکان‌های مختلف با سرعت متفاوتی حرکت می‌کند.

۳. مفهوم حال دارای یک پیچیدگی خاص است. به دلیل تغییر لحظه‌ای زمان، وقتی ما می‌گوییم «الآن»، این کلمه در گذشته گفته شده است. همچنین فردی که چند متر دورتر از ما نشسته و صدای ما را می‌شنود به دلیل سرعت صوت تنها قادر است صدای ما را در گذشته بشنود. به علاوه، مغز برای تحلیل صدا به چند نانوثانیه زمان نیاز دارد. ممکن است این چند نانوثانیه برای ما تفاوت چندانی ایجاد نکند اما روی سیاره‌ی مشتری این چند نانوثانیه، چند ساعت طول می‌کشد.

پس گذشته برای ما با آینده تفاوت دارد. اما جالب این‌جاست که این تفاوت میان گذشته و آینده در فرمول‌های فیزیک جایی ندارند. در تقریباً تمام فرمول‌های فیزیک، زمان متقارن است و می‌توان با معکوس کردن این فرمول‌ها، ساختار سیستم را در گذشته درک کرد. دقیقاً با همین مهندسی معکوس است که ما می‌دانیم در حوالی انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است.

تنها قانون بنیادینی که در فیزیک به روند روبه‌جلوی زمان اشاره می‌کند، قانون دوم ترمودینامیک است. بر اساس این قانون، اگر به یک ظرف بسته که حاوی تعدادی مولکول یا ماده است فشار یا گرمایی وارد نشود، آنتروپی اجزای داخل آن ظرف افزایش پیدا می‌کند. لودویگ بولتزمن نشان داد که مقدار دقیق آنتروپی یک سیستم قابل اندازه‌گیری است و به طور کلی آنتروپی چیزها به صورت بدون برگشت افزایش پیدا می‌کند. اما این موضوع باز هم به پیچیدگی فلسفی قضیه می‌افزاید. افزایش آنتروپی دقیقاً چه معنی‌ای دارد؟ چرا به نظر ما بی‌نظمی اجزای ظرفی که آنتروپی بالا دارد افزایش پیدا می‌کند؟

اما آن‌چه دانش تاکنون بدان دست یافته به این‌جا ختم می‌شود که قانون دوم ترمودینامیک که یکی از پایه‌ای‌ترین قوانین فیزیک محسوب می‌شود در همه‌ی کائنات جریان دارد و بازگشت‌ناپذیر است. این افزایش آنتروپی برای ما موجودات زنده نتایج مشخصی دارد. افزایش آنتروپی باعث می‌شود یک برگ در طی زمان تجزیه شود و به اجزای تشکیل‌دهنده‌اش تبدیل شود. همه‌ی عناصر شیمیایی در جهان در نهایت و طی میلیاردها سال سرانجام به عناصر سنگین‌تر (فلزات) تبدیل شده و فرومی‌پاشند. برای ما انسان‌ها مرگ مفهومی است که در آینده اتفاق می‌افتد و تا به حال دیده نشده کسی ابتدا بمیرد و بعد متولد شود. این استنتاج فلسفی با فهم فیزیکی ما از جهان تطابق دارد.

بسیاری از فیزیک‌دانان معتقدند برداشت ما از زمان به دلیل همین قانون و اصل آنتروپی است. آنان می‌گویند اگر چیزی به نام آنتروپی وجود نداشت، تفاوتی میان گذشته و آینده وجود نمی‌داشت.

این ایده که زمان برای شمردن تغییرات و بررسی کردن آن‌ها استفاده می‌شود، نظر ارسطو بود. فیزیک نیوتنی در سده‌های اخیر ادعا کرد که زمان مستقل از ماده وجود داشته و  مفهومی جدا از ماده است. این، ایده‌ای تازه بوده و ما نیز در عصر حاضر به این ایده که زمان برای خود پدیده‌ای مستقل است بیشتر عادت داریم. اما اینشتن بعدتر ادعا کرد که زمان مفهومی کاملاً وابسته به ماده و گرانش بوده و نسبی است.

پس آن نظمی که در گذشته وجود داشته و حال به سمت بی‌نظمی (آنتروپی بالا) در حرکت است، باید بیشتر امری ذهنی تلقی شود تا نمودی از واقعیت. این نظم وجود دارد چون ما انسان‌ها چنین می‌خواهیم. ما مجبوریم افزایش آنتروپی را با چیزهایی مثل ساعت اندازه‌گیری کنیم تا بتوانیم روی کره‌ی زمین زندگی کرده و با حیات خودمان دست‌وپنجه نرم کنیم. اما جهان هستی حقیقتی چنین نداشته و این برداشت فقط در فضازمان خاص و محدود ما می‌تواند معتبر باشد.


موزیک متن این اپیزود کاری از Aphty Khéa است که می‌توانید موزیک‌های او را روی Bandcamp و اسپاتیفای بشنوید.

درباره هیأت تحریریه

هیأت تحریریه
این مقاله توسط هیأت تحریریه نوشته ویا ویرایش شده است. عضویت در هیأت تحریریه با توجه به «شرایط همکاری با کرونوس» برای عموم آزاد است.

آیا می‌دانستید؟

بازی در محیط‌های طبیعی سیستم ایمنی بدن کودکان را ظرف یک ماه ارتقا می‌بخشد

کرونوس – تغییر زمین بازی کودکان از شن و ماسه به محیط‌های سرسبز و جنگلی، …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *