زمان: واقعیتی فیزیکی یا توهمی در ذهن

زمان چنان آشکار به نظر می‌رسد که به ندرت وجود آن را زیر سؤال می‌بریم. ساعت‌ها تیک‌تاک می‌کنند، ما گذر ساعت‌ها را حس می‌کنیم و رویدادها را به یک خط زمانی متصل می‌کنیم. با این حال، در گوشه‌هایی از فیزیک نظری، مفهوم زمان به عنوان یک پدیده که به طور مداوم به جلو حرکت می‌کند، مورد تردید قرار گرفته است.

برخی پژوهشگران معتقدند که زمان ممکن است به شکلی اساسی وجود نداشته باشد و باور ما به "اکنون" که به نظر می‌رسد جریان دارد، شاید صرفاً یک توهم ادراکی باشد.

توهم زمان در زندگی روزمره

زندگی روزمره ما بر اساس تعریف مشخص از گذشته، حال و آینده شکل گرفته است. ما صورتحساب‌ها را سر وقت پرداخت می‌کنیم، زنگ هشدار را برای بیدار شدن تنظیم می‌کنیم. با این حال، این جمله که «معادلات فیزیک به ما نمی‌گویند کدام رویداد در حال وقوع است»، برای بسیاری از دانشمندان نگران‌کننده است.

این جمله بر تفاوت میان احساس ما از زمان و چگونگی توصیف آن در معادلات مدرن تأکید می‌کند. این دیدگاه، که زمان ممکن است به شکل بنیادین وجود نداشته باشد، توسط بسیاری از فیزیکدانان نظری از جمله دکتر کارلو روولی (فیزیکدان نظری و استاد بازنشسته مرکز فیزیک نظری در دانشگاه ای‌اکس-مارسی) مورد توجه قرار گرفته است. او در تحقیقات خود در زمینه گرانش کوانتومی حلقوی (Loop Quantum Gravity) اغلب ایده زمان جهانی را کنار گذاشته است.

زمان، فیزیک و شهود

شهود ما می‌گوید لحظه حال متمایز است، در حالی که آینده باز به نظر می‌رسد و گذشته ثابت شده است. اما نظریه‌های اینشتین بیان می‌کنند که همه لحظات ممکن است به طور مساوی واقعی باشند و هیچ "حال" جهانی وجود نداشته باشد.

تحقیقات نشان داده است که گرانش می‌تواند ساعت‌ها را کند کند. برای مثال، در سطح دریا، زمان کمی آهسته‌تر از بالای کوه می‌گذرد، زیرا در سطح دریا به میدان گرانشی زمین نزدیک‌تر هستید.

این پدیده نسبی است؛ یعنی زمان بسته به سرعت حرکت شما یا میزان نزدیکی‌تان به یک میدان گرانشی قوی، متفاوت حرکت می‌کند. گرچه این اثر را در زندگی روزمره حس نمی‌کنیم، اما ساعت‌های اتمی آن را تأیید کرده‌اند. این آزمایش‌ها نشان داده‌اند که بازه‌های زمانی می‌توانند بسته به سرعت یا میدان‌های گرانشی تغییر کنند.

احساس حرکت زمان

اگر به شهود روزمره خود توجه کنیم، زمان به نظر می‌رسد که به جلو حرکت می‌کند و رویدادها را از آینده به گذشته می‌کشاند. اما در نظریه نسبیت عام، هیچ قاعده‌ای برای جریان جهانی زمان وجود ندارد.

بسیاری از فیزیکدانان معتقدند که مغز ما تجربه حرکت زمان را بر یک واقعیت ایستا اعمال می‌کند. برخی پیشنهاد داده‌اند که چیزی که ما "جریان زمان" می‌نامیم، از همبستگی میان اشیای فیزیکی ناشی می‌شود.

داستان‌ها و خاطرات ما ممکن است مسئول ساخت زنجیره‌ای از رویدادها باشند که آن‌ها را "قبل" و "بعد" می‌نامیم.

اینشتین و درک ما از زمان

نظریه‌های آلبرت اینشتین، به ویژه نظریه نسبیت او، انقلابی در اندیشه ما درباره زمان ایجاد کردند. در نظریه نسبیت خاص، که در سال ۱۹۰۵ منتشر شد، او پیشنهاد کرد که زمان برای همه یکسان نیست.

برای مثال، اگر با سرعت بسیار بالا حرکت کنید یا در نزدیکی یک جرم عظیم مانند سیاره قرار داشته باشید، زمان برای شما کندتر از کسی که دورتر از این گرانش یا با سرعت کمتری حرکت می‌کند، سپری خواهد شد.

این مفهوم که به آن «اتساع زمان» گفته می‌شود، در آزمایش‌های مربوط به ذرات پرسرعت و ماهواره‌های GPS تأیید شده است.

در نظریه نسبیت عام، که اینشتین آن را در سال ۱۹۱۵ ارائه داد، او این ایده را گسترش داد و نشان داد که گرانش نیز می‌تواند زمان را تحت تأثیر قرار دهد. هر چه میدان گرانشی قوی‌تر باشد، زمان کندتر سپری می‌شود.

این نظریه‌ها دیدگاه ما را درباره زمان به کلی تغییر دادند – زمان دیگر یک پس‌زمینه ثابت و تغییرناپذیر برای همه رخدادها نیست. بلکه زمان انعطاف‌پذیر است و می‌تواند کشیده شود، خم شود و بر اساس شرایط تغییر کند.

پیچیدگی‌های کوانتومی در مفهوم زمان

مکانیک کوانتومی مسئله زمان را پیچیده‌تر می‌کند. در فرمول‌بندی‌های سنتی، زمان به عنوان یک پارامتر مطلق در نظر گرفته می‌شود که به‌طور یکنواخت می‌گذرد و ذرات میان حالت‌های ممکن جابه‌جا می‌شوند.

با این حال، آزمایش‌های کوانتومی نشان داده‌اند که هیچ مشاهده‌گری نمی‌تواند یک "اکنون" جهانی و مطلق را به طور دقیق تعریف کند. برخی دانشمندان تلاش کرده‌اند تا در نظریه‌های یکپارچه خود، مفهوم زمان را به‌کلی حذف کنند.

برای مثال، معادله ویلر-دی‌ویت که به‌خوبی در توصیف گرانش کوانتومی شناخته شده است، زمان را به‌کلی نادیده می‌گیرد. این معادله به جای توصیف چگونگی تکامل جهان، بر همبستگی بین بخش‌های مختلف یک کل تمرکز می‌کند. در این رویکرد، زمان تنها زمانی معنا پیدا می‌کند که مشاهده‌گران "ساعت‌های محلی" خود را از این ساختار بدون زمان استخراج کنند.

دنبال کردن پیکان زمان

با وجود ادعای اینکه زمان شاید یک توهم باشد، ما همچنان یک "پیکان" را حس می‌کنیم که از گذشته به آینده اشاره دارد. ما می‌بینیم تخم‌مرغ‌ها می‌شکنند اما دوباره ترمیم نمی‌شوند، یا قهوه و شیر با هم ترکیب می‌شوند اما از هم جدا نمی‌شوند.

این پدیده به رابطه زمان و آنتروپی مرتبط است، که معیاری برای بی‌نظمی یا تصادفی بودن در یک سیستم است. بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی در یک سیستم بسته همواره به‌طور طبیعی افزایش می‌یابد. به زبان ساده، اشیا به‌طور طبیعی از نظم به بی‌نظمی حرکت می‌کنند.

شرایط با آنتروپی پایین در زمان پیدایش جهان (بیگ بنگ) پایه‌گذار فرآیندهای غیرقابل بازگشت شدند. از این دیدگاه، پیکانی که ما دنبال می‌کنیم، در ذات زمان وجود ندارد، بلکه از یک روند آماری به سوی بی‌نظمی ناشی می‌شود. همین روند است که به ما توهم رخدادهای زنجیره‌ای از "زودتر" به "دیرتر" را می‌دهد.

ذهن انسان و وجود زمان

برخی متخصصان معتقدند شاید روزی ما به زمان همانند پول نگاه کنیم: ابزاری حسابداری هوشمندانه به جای یک عنصر بنیادین از واقعیت.

با این حال، انسان‌ها همچنان به زندگی خود ادامه می‌دهند، گویی هر لحظه جدید واقعاً اهمیت دارد. قلب‌های ما با ثانیه‌ها می‌تپند، برنامه‌هایمان به ساعت‌ها وابسته است، و روزهایمان را با این اطمینان طی می‌کنیم که "فردا" هنوز نیامده است.

چه زمان یک توهم باشد، چه نتیجه‌ای از قوانین ترمودینامیکی، یا یک ویژگی ظهور‌یافته از قوانین عمیق‌تر طبیعت، ما همچنان در روتین‌های روزانه خود ثابت قدم می‌مانیم.

شاید بزرگ‌ترین معما این نباشد که آیا زمان وجود دارد یا نه، بلکه این باشد که چرا مغزهای ما به شدت به این مفهوم وابسته‌اند که زمان بدون وقفه جریان دارد و چرا کنار گذاشتن این ایده برای ما این‌قدر دشوار است.

آیا روزی مغزهای ما به مرحله‌ای از تکامل خواهند رسید که بتوانند ماهیت واقعی زمان را درک کنند؟ فقط زمان می‌تواند پاسخ دهد.

منبع 

earth.com

☕ترجمه مجله علمی کازمولوژی 

t.me/cozmology

Instagram.com/cozmology