چرا پیکان زمان همیشه به جلو می رود؟
هوپا/ ي کامينگز نويسنده رمانهاي علميتخيلي در سال ۱۹۲۲ در رمان خود بنام “دختري در اتم طلايي” نوشت: زمان پديدهاي است که در يکلحظه مانع از وقوع همهچيز ميشود، حال پرسش ايناست که چطور زمان ميتواند در يک لحظه مانع از وقوع رويدادها شود؟ چه مکانيزمي وجود دارد که زمان را تنها به جلو ميبرد نه به عقب؟ بيگ بنگ و زمان، طرحي از فيزيکدانان نظري موسسه PI نتايج مطالعات گروهي از فيزيکدانان نظري موسسه PI در اونتاريوي کانادا که بهتازگي در Physical Review Letters منتشر شده نشان مي دهد، مفهوم پيکان زمان، مفهومي که بيوقفه بودن حرکت رو به جلوي زمان را نمايش ميدهد و شيوهاي متفاوت از چگونگي نمايش زمان در مقياس جهاني به شمار ميرود را بازبيني کردند. زمان به صورت رايج به واسطه فرضيه گذشته شرح داده ميشود که ميگويد هر نوع سيستم معين در حالت انتروپي (واحد اندازهگيري ترموديناميک) کوچکي آغاز شده و سپس هرچه با نيروي ترموديناميک جلو رانده ميشود، انتروپي آن افزايش پيدا ميکند. به بيان ديگر گذشته انتروپي کوچک و آينده انتروپي بالايي دارد، پديدهاي که به تقارن زماني ترموديناميک شهرت دارد. در تجربيات روزانه نيز ميتوان نمونههاي متعددي از انتروپي روبهافزايش را مشاهده کرد، براي مثال پر شدن فضاي يک اتاق با گاز، يا ذوب شدن يک قطعه يخ. در اين نمونهها روند غيرقابل تغيير رو به افزايش ميزان انتروپي به خوبي محسوس است. اگر اين مفهوم در مقياس جهاني بسط دادهشود، ميتوان گفت بيگبنگ جهان را در حالت انتروپي پاييني به وجود آورد و طي قرون و اعصار متوالي که جهان بسط يافته و سرد شدهاست، انتروپي اين سيستم عظيم افزايش يافتهاست. از اين رو براساس اين فرضيه، زمان با ميزان انتروپي يا آشفتگي در جهان ارتباطي مستقيم دارد. اما اين فرضيه نيز چندين مشکل دارد. درست پس از بيگبنگ، چندين نمونه از شواهد عيني به وجود محيطي اشاره کردند که تراکمي بسيار داغ و آشفته از ذرات کهن بودهاند. با بلوغ بيشتر جهان هستي و سردتر شدن آن، نيروي گرانش بر آن تسلط يافته و جهان را به مکاني منظمتر و پيچيدهتر تبديل کرد که در آن از ابرهاي گازي سرد ستارهها شکل گرفتند و سيارهها در نتيجه فروپاشيهاي گرانشي متولد شدند. به تدريج شيمي ارگانيک ايجاد شد و زمينه خيزش حيات و تولد موجودي فراهم شد که درباره زمان و فضا تفکر کرده و فلسفه بافي کند. در نتيجه ميتوان گفت آشفتگي و انتروپي در مقياس جهاني، برخلاف فرضيه مطرح شده، با گذشت زمان کاسته شدهاست. مراحل تحول کيهان، از بيگ بنگ تا اکنون به گفته محققان انتروپي کميتي فيزيکي است که از ابعادي مانند انرژي و حرارت برخوردار است و براي سنجيدهشدن به مرجعي خارجي نياز دارد. از اين رو نميتوان کل جهان را با انتروپي سنجيد زيرا هيچ مرجع خارجي ديگري براي سنجش وجود ندارد. اکنون باز به خانه اول بازميگرديم: چهمکانيزمي زمان را به جلو ميراند؟ پيچيدگي کميتي بدون بُعد است که در بنياديترين حالت خود ميزان پيچيدهبودن يک ساختار را شرح ميدهد. از اين رو ميتوان گفت که پيچيدگي با زمان در ارتباطي مستقيم است، هرچه زمان پيش ميرود، ساختار جهان پيچيدهتر ميشود. محققان ميگويند اين نيروي گرانش و تمايل آن به ايجاد نظم و پيچيدگي است که سيستمهاي اوليه را با انتروپي پايين در جهان ايجاد کردهاست. محققان براي آزمودن اين فرضيه، مدلهاي کامپيوتري خلق کردند تا ذرات را در ماکتي از جهان شبيه سازي کنند. نتيجه اين مدلسازي نشان داد بدون توجه به اينکه شبيهسازي تا کي ادامه پيدا ميکند، پيچيدگي جهان همواره افزايش پيدا ميکند و هرگز با گذشت زمان کاهش نمييابد. به گفته محققان با بالغتر شدن جهان، خردسيستمها به اندازهاي از يکديگر مجزا شدند که نيروهاي ديگر شرايط ايجاد پيکان زمان براي خردسيستمهايي که انتروپي پاييني داشتند، فراهم آمد. در اين خردسيستمها،مانند زندگي روزمره روي زمين، انتروپي مسلط شده و پيکان ترموديناميکي از زمان ايجاد ميکند. براساس اين گزارش، در مقياس جهاني، درک بشر از زمان تحت تاثير رشد روزافزون پيچيدگي قرار دارد، اما در خرد ساختارها، اين انتروپي است که مفهوم زمان را تعريف ميکند. به گفته محققان، جهان سيستمي است که پيچيدگي آن در حال افزايش است. ساختاري متشکل از کهکشانهاي عظيم که فضاي تهي بيکراني آنها را از يکديگر جدا ساختهاست. اين کهکشانها در گذشته دور به هم نزديکتر بودهاند. فرض برايناست که درک انسان از زمان نتيجه قانوني است که رشد غيرقابل بازگشت پيچيدگي جهان را تعيين ميکند. محققان در مرحله بعدي مطالعات خود در جستجوي شواهد عيني براي پشتيباني از فرضيه خود هستند، شواهدي که وجود يا عدم وجود آنها مشخص نيست، اما دانشمندان ميدانند با کمک چه آزمايشهاي و رصدهاي کيهاني ميتوان به وجود اين شواهد پيبرد. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد