حقایق شگفت انگیز در مورد زمان

بيگ بنگ/ زمان بر زندگي ما حکم راني مي کند و همه ما آرزو داريم که زمان بيشتري داشتيم. کسب و کارها به واسطه آن پول در مي آورند و دانشمندان مي توانند آن را با دقت حيرت انگيزي اندازه گيري کنند. اوايل سال ۲۰۱۳ پژوهشگران آمريکايي از يک ساعت اتمي دقيق با اختلافي کمتر از يک ثانيه از زمان بيگ بنگ۱در ۱۴ ميليارد سال پيش پرده برداري کردند. اما واقعا زمان چيست؟ با وجود آشنا بودنش، غير قابل توصيف بودنش حتي بزرگ ترين متفکران را هم به مبارزه مي طلبد. بيش از ۱۶۰۰ سال پيش، فيلسوف آگوستين۲از شهر هيپو۳شکست را با کلماتي که هنوز هم به گوش مي رسند پذيرفت: «اگر هيچ کس از من نپرسد مي دانم آن چيست، اما اگر بخواهم آن را براي کسي که بپرسد توضيح دهم، نمي دانم.» به باور فيزيک دان نظري لي اسمولين۴، زمان هنوز هم با اين معماي کهنه دست به گريبان است، او مي گويد: «درک کردن ماهيت زمان، مهم ترين مسئله روبروي دانش است.» به عنوان يکي از بنيان گذاران موسسه پريمتر در فيزيک نظري۵در شهر انتاريو۶ي کانادا که متخصص کار با پرسش هاي بنيادين فيزيک هستم، پروفسور اسمولين از هر کسي بيشتر زمان صرف انديشيدن روي پرسش هاي عميق کرده است. اما چرا او فکر مي کند که ماهيت زمان اين قدر مهم است؟ اسمولين مي گويد: «زيرا مرکز موفقيت ما در جستجو براي درک هستي است.» براي بيشتر مردم شبيه ذره اي که بوسيله باد رانده شده به نظر مي آيد زيرا هستي در تمام اشکال خود، از بيگ بنگ تا کباب يکشنبه۷به زمان وابسته است. آيا بديهي نيست که ما بايد زمان را جدي بگيريم؟ و نبايد دانشمندان معماهاي آن را قرن ها پيش طبقه بندي مي کردند؟ براي يک شوک آماده باشيد. دانشمندان به راستي با معناي زمان گلاويز شده و به يک نتيجه مبهوت کننده رسيده اند. آن ها اصرار مي کنند که موفق ترين نظريه هاي فيزيک ثابت مي کنند که زمان وجود ندارد. اما حالا اسمولين براي اين دانشمندان خبرهايي دارد، او فکر مي کند که آن ها به اين سوق داده مي شوند که هستي زمان را با مخلوطي از باورهاي ديرينه و عميق و رياضيات مبهم همراه کنند. و در کتاب جدال آميز تازه اش «تولد دوباره زمان۸» خطرات اين پافشاري بي خردانه را گوشزد کرده و نويد پذيرفتن اهميت بنيادي زمان را داد. اگر او درست بگويد، به اين معني است که زمان به جاي آنکه بي ربط باشد، براي توضيح اينکه چطور دنيا کار مي کند بسيار با اهميت است و حتي مسئول وجود و هستي ماست. اسمولين در مورد چيزهايي که مي گويد دچار توهم نشده است، او مي گويد: «اينکه وضعيت علمي زمان يک توهم باشد، ترسناک است. » او نمي گويد که قوانين نادرست هستند، فقط مي گويد که دانشمندان اصول درست خود را نمي – فهمند. او مي گويد: «بر طبق ديدگاه استاندارد، هر چيزي که در جهان اتفاق مي افتد به وسيله ي قوانين تعيين مي شوند. قوانين قطعي هستند، آن ها با زمان تغيير نمي کنند.» اين خاصيت قوانين است که آن ها را در پيش بيني آينده قدرتمند مي سازد: موقعيت امروز زمين را در قانون گرانش وارد کنيد و به شما محل دقيق موقعيت آن را در ميليون ها سال آينده را مي دهد. قوانين هم چنين به نظر مي رسد که ماهيت واقعي زمان را معلوم کرده اند. اسمولين مي گويد: «آنها پيشنهاد مي کنند که گردش زمان فقط يک توهم مناسب است که مي تواند با محاسبات جايگزين شود.» به عبارت ديگر، زمان تنها يک حقه است که معادلات را به پاسخ هاي درست مي رساند. فيزيک دانان با قدرت نامحدود ظاهري قوانين شان و مفهوم زمان در جستجوي ويژگي هاي همه چيز از جمله کيهان به طور کامل، با تمام بزرگي بي انتهايش هستند. اما زمان، و دوباره زماني که آن ها در جستجوي آن هستند به مشکلات کشيده مي شوند. بيش از ۳۰۰ سال پيش، آيزاک نيوتون۹کوشش کرد قانون جهاني گرانش خود را در سراسر کيهان به کار برد، تنها براي اينکه فروپاشي آن را زماني که با مقادير نامحدود فضا سر و کار دارد ببيند. يک قرن پيش، آلبرت انيشتين۱۰نظريه بسيار قدرتمند تر گرانش خود، نسبيت عام۱۱را براي کيهان به کار برد، اما در مقياس هاي بزرگ (اجسام بسيار چگال) زماني که انفجار بزرگ را تشريح مي کرد، در هم شکست. در نيمه سال ۱۹۶۰، نظريه پرداز آمريکايي جان ويلر۱۲و دستيار او برايس دويت۱۳تصميم گرفتند که ببينند چه چيزي ممکن است از بکار بستن موفق ترين نظريه علمي – نظريه کوانتوم – در مورد کيهان بيرون آيد. نظريه کوانتوم که بيش تر اوقات در دنياي زير اتمي به کار مي رود، حداقل در اصول مي تواند روي هر چيزي به کار رود، حتي در مقياس هاي بزرگ کيهاني. ويلر و دويت موفق به ارائه مجموعه معادلات ترسناکي شدند که بر طبق نظريه کوانتوم ماهيت واقعي جهان را تسخير کرده است. اما معادله يک بينش تکان دهنده را توليد مي کند. از تمام کميت هايي که شامل مي شود، يکي را که هر کسي انتظار داشت حضور داشته باشد به سادگي صفر شد: t براي زمان. اسمولين مي گويد: «بر طبق معادله ويلر – دويت، حالت کوانتومي کيهان ثابت است. جهان کوانتومي جهاني بدون تغيير است.» برابر کردن با واقعيت آشکار به سختي مي تواند کامل تر باشد. ستاره شناسان اصرار دارند که جهان در بيگ بنگ آغاز شده و هنوز هم در حال انبساط است. ستاره ها دائما در حال تولد و مرگ هستند – همراه با خودمان. واضح است که چيزي اشتباه است. بسياري از نظريه پردازان در کوشش اند براي يافتن راه هايي براي بيرون کشيدن چيزي از دنياي بي انتهاي تشريح شده به وسيله معادله ويلر – دويت که ما آن را به صورت زمان درک کرده ايم. اسمولين مي گويد: «من اين رويکرد را سنجيده ام و هم چنان معتقدم هيچ کدام کار نمي کند.» او معتقد است فقط يک باز بيني بنيادي در مورد زمان مي تواند بحران را حل کند. اگر چه، همه اين را قبول ندارند. برخي اصرار دارند که معادله ويلر – دويت واقعيت در مورد زمان را آشکار مي کند – مهم نيست چقدر ناخوشايند، آن را مي يابيم. پيشرو آن ها فيزيک دان بريتانيايي دکتر جوليان باربور۱۴، استاد پروازي۱۵دانشگاه آکسفورد است. او دهه ها روي کشمکش با مفهوم معادله ويلر – دويت صرف کرده است و براي اثر بزرگش در سال ۱۹۹۹، «پايان زمان۱۶» شناخته شده است. بر عکس اسمولين، باربور اصرار دارد که مفهوم معادله ويلر – دويت براي زمان نمي تواند ناديده گرفته شود. او استدلال مي کند که جهان واقعا يک آرايش ايستا و بي کران از «حالا ها» است: مانند فريم هاي يک حلقه فيلم کيهاني. در هر لحظه معين، يا «حالا»، زمان نياز ندارد که توضيح دهد جهان چطور کار مي کند. احساس گذر زمان از پردازش ذهني ما از هر کدام از اين فريم ها يا آن گونه که باربور آن ها را صدا مي کند «کپسول هاي زمان» مي آيد، به هر حال خود زمان وجود ندارد. اسمولين کوشش باربور را بسيار تحسين مي کند و مي گويد: «اين بهترين انديشه براي نزديک شدن به فهم نظام کوانتومي است.» او حتي برخي از آخرين ايده هاي باربور را در کار خود وارد کرده است اما باور دارد که آن هم از همان عيب هاي ديگر نظريه هاي جهان بي انتها رنج مي برد: او پيشنهاد مي کند که پيش بيني هاي قابل آزمايش انجام دهيم و آن در درجه اول نمي تواند توضيح دهد که قوانين بي انتهاي فيزيک از کجا آمده اند. اسمولين فکر مي کند که مي تواند تمام اين ها و فراتر را انجام دهد و براي اين کار ويژگي هاي يکي از شگفت انگيزترين اشياي دنيا را نام مي برد: سياه چاله ها. سياه چاله ها از متلاشي شدن ستاره هاي غول پيکر تشکيل شده و به دليل ميدان گرانشي قدرتمندشان که حتي نور نمي تواند از آن ها بگريزد بدنام هستند. اينکه دقيقا چه اتفاقي درون آن ها رخ مي دهد دقيقا معلوم نيست اما اشاره هايي جزيي از نظريه کوانتوم وجود دارد که مرکز سياه چاله ها احتمالا مکان تولد دنياهايي کاملا تازه با قوانين فيزيکي متفاوت است. اسمولين اشاره کرد که اگر اين درست باشد، نوعي کيهاني از انتخاب طبيعي دارويني مي تواند اجرا شود، که رايج ترين دنياها، مناسب ترين آن ها براي توليد سياه چاله ها هستند، او مي گويد: «و اين مي تواند در دنياي ما مورد آزمايش قرار گيرد. بعد از بي شمار تکامل کيهاني جاودان، دنياي ما از اين پس بايد با قوانين فيزيکي که براي توليد سياه چاله ها مناسب هستند اداره شوند. بر طبق صحبت هاي اسمولين، فيزيک دانان نجومي مي توانند بررسي کنند که آيا اين واقعا درست است يا نه و نيز بررسي تاريخي که مدارک بر آن اشاره دارند. به هر حال قابل توجه ترين مدرک مي تواند وجود ما باشد. سياه چاله ها از مرگ ستاره هاي غول آسا در انفجارهاي ابرنواختر۱۷ي به وجود مي آيند، جالب توجه است که اين ها دقيقا همان ستاره هايي هستند که کربن، اکسيژن و ديگر عناصر مورد نياز زندگي را توليد مي کنند. اگر ستاره ي غول پيکري نباشد، هيچ جهاني که سياه چاله ها را توليد کند نيست و نه هيچ استنتاج قانون فيزيکي و نه ما، هيچ يک. بنابراين اسمولين اظهار مي کند که وجود فعلي ما شايد مدرکي براي تکامل کيهاني باشد و چون تکامل فقط مي تواند در طول زمان اتفاق بيافتد، درست است اگر اظهار کنيم که زمان واقعي است. آن يک خط استدلال شگفت آور براي واقعيت زمان است ولي همه را متقاعد نمي کند. پروفسور نظريه پرداز، کلاوس کيفر۱۸از دانشگاه کلن۱۹آلمان مي گويد: «بدون اغراق، من اين ايده ها را قمار مي دانم.» او حتي در مورد نقطه آغاز استدلال اسمولين براي واقعيت زمان ترديد دارد: به هيچ وجه هيچ مدرکي نيست که دنياهاي تازه درون سياه چاله ها متولد مي شوند.» به هر حال چيزي که همه آن را قبول دارند اين است که زمان واقعي به نظر مي رسد و هيچ بحثي روي بي باکي استدلال هاي اسمولين نيست. اگر حق با او باشد، دنياي ما تنها آخرين دنيا در يک رشته ي بي پايان است. در طول زمان، در سراسر دنياهاي متوالي، قوانين فيزيک بايد نقطه اي را که شرايط نه تنها براي تشکيل سياه چاله ها – محل تولد دنياهاي تازه – بلکه براي کنده ساخت۲۰هاي حيات هم از جمله ما مناسب باشد را استنتاج کنند. به عبارت ديگر، زمان اين اتفاق آشکاري را که دنياي ما ترکيبي از شرايط مناسب است که به ما اجازه وجود مي دهد را توضيح مي دهد. پس اينکه در مورد همه اين ها حق با اسمولين است يا همان طور که بيش تر نظريه پردازان اصرار دارند زمان واقعا يک توهم است، فقط زمان به ما مي گويد.