معمای پیچیده زمان را چگونه می توان توضیح داد؟
بر اساس نظریه های جدید انفجار بینگ بنگ شروع جهان هستی نمی باشد و شاید که ما در گذشته یک جهان موازی زندگی می کنیم. اما در حال حاضر آنچه اهمیت بیشتری برای فیزیکدانان دارد مفهوم خود زمان است. تمام قوانین فیزیک مانند قانون جاذبه نیوتن، قانون الکترودینامیک "اجسام در حال حرکت" ماکسول، قانون نسبیت خاص و عام انیشتین و عملکرد کوانتومی، همگی به اتفاق اساس کارکرد این جهان را تشکیل داده اند و فرقی نمی کند که زمان در حال حرکت به سوی جلو یا حرکت به سمت عقب باشد. با کوی دانش همراه باشید تا مروری بر نظریه های ارائه شده برای مفهوم پیچیده زمان داشته باشیم...
البته جهانی که ما تجربه می کنیم کاملا متفاوت است، جهان در حال انبساط است. ستاره ها نور را از خود منتشر می کنند، نمی توان انتظار داشت که املت به حالت اولیه خود یعنی تخم مرغ تبدیل شود. ما گذشته را به یاد می آوریم نه آینده را، بزرگتر می شویم و در نهایت پیر، نه اینکه جوان شویم و به دوران طفولیت برگردیم. برای ما مفهوم زمان واضح و برگشت ناپذیر است. حرکت آن رو به جلو است به مانند پرتاب موشک. در حقیقت برای یک آدم عادی در اجتماع معادلات پیچیده زمان مفهومی ندارند.
بیش از یک قرن است که مدل "پیکان زمان" توسط کیهان شناس مشهور سر آتور ادینگتون در سال 1927 ارائه شد که بعد ها اساس و بنیان قانون دوم ترمودینامیک توسط فیزیکدان اتریشی لودوویگ بولتزمان شد. "پیکان زمان" مفهومی است که بی‌وقفه بودن حرکت رو به جلوی زمان را ارائه می دهد و از نظم بسیار به سمت بی نظمی پیش می رود. اما پیکر بندی "پیکان زمان" بی فایده است. زیرا پدیده ای است که عنوان میکند جهان تمایل دارد هر چیزی در درونش را در تعادل و موازنه با یکدیگر باشد و در عین حال اجسام از هم دور می شوند، بر اساس قانون ترمودینامیک این حالت فقط در سیستم های بسته صادق است (جهان ما نیز یک سیستم بسته است) که در آن آنتروپی (بی نظمی، آشفتگی یا عدم قطعیت یک سیستم) درحال افزایش است افزایش انتروپی از خصوصیات عالم کیهانی است، اجسام هرگز نسبت به آنچه که هستند منظم تر نمی شوند برای مثال برای پراکندگی کاغذها روی میز همیشه راه های مختلفی وجود دارد در حالیکه دسته بندی کردن آنها در یک ردیف فقط یک حالت دارد.
قانون دوم ترمودینایمک درباره "پیکان زمان" می گوید که همه جهان به طرز استثنایی و خاص با نظم بالا و انتروپی پایین شروع شد. اما نظریه حرکت رو به جلوی جهان توسط بولتزمان بعضی از دانشمندان را متقاعد نکرد اصولا دانشمندان با مفهوم ساده این نظریه مشکل دارند.
بولتزمان معتقد بود که مطابق قانون جاذبه نیوتن جهان ابدی و دایمی است و گمان کرد جاودانگی جهان می تواند آنتروپی پایین در "پیکان زمان" را توضیح دهد یعنی جهان ما یک زمان کافی یا زمان بی پایان دارد که می تواند با انتروپی آرام به آهستگی رو به جلو حرکت کند، در حقیقت هر چیزی که می تواند اتفاق بیافتد اتفاق خواهد افتاد و به سمت بی نظمی یا آنتروپی بالا پیش می رود تا بر اساس مدل ترمودینامیک آماری به جایی برسد که به آن حالت تعادل یا پایدار می گویند. بولتزمان فکر کرد ما باید در چنین بازه زمانی زندگی کنیم و "پیکان زمان" نیز با مدت طولانی آن مناسب می باشد. انتروپی به آرامی به سوی حالت تعادل حرکت می کند.
اما کیهان شناسان امروزه کار دشوارتری پیش رو دارند زیرا جهان آنگونه که ما می شناسیم نامحدود و بی حرکت نیست. آنها می توانند مفهوم "پیکان زمان" را براساس قانون ترمودینامیک توضیح دهند. مطابق نظریه نسبیت، جهان در حدود 14 میلیارد سال پیش با انفجار بزرگ بینگ بنگ آغاز شده است اما اغلب دانشمندان هنگامی که به نظریه تشکیل یک جهان تنظیم شده یا "Fine-Tuning" می رسند احتیاط بیشتری به خرج می دهند زیرا که این نظریه هنوز شک و شبه های زیادی دارد .
حرکت آرام انتروپی پیکان زمان تئوری دیگری به نام "تورم کیهانی" را مطرح می کند. طبق این تئوری در کسری از ثانیه نیروی ضد گرانش مرموزی باعث گسترش و انبساط جهان در لحظه پیدایش آن شده است و پس از اتمام دوره اولیه، جهان به انبساط خود ادامه داده است. این انبساط با سرعت کم انتروپی انجام شده و به شکل گیری ساختار کیهانی به شکل امروزی منجر شده است. اما به نظر می رسد توضیح تورم کیهانی خودش به چیزی بیشتر از یک جهان تنظیم شده یا "Fine-Tuning" نیاز دارد زیرا یکی از مسائل مطرح درباره شروع تورم کیهانی تمایل جهان به ادامه بی وقفه انبساط است. این "تورم ابدی" همچون تخم ریزی ماهیان همواره در حال انتشار و توزیع سیاره ها و ستاره ها و کهکشان هاست که در حال دور شدن از هم می باشند. به نظر می رسد نظریه تورم کیهانی در لحظه پیدایش بی نهایت انعطاف پذیر است و قدرت تفسیری بالای آن می تواند در عین حال باعث قدرت و ضعف این تئوری باشد. به همین دلیل بعضی از دانشمندان در حال بررسی همه جانبه مفهوم آنتروپی پایین در "پیکان زمان" می باشند تا بتوانند با تکیه بر آن نظریه تورم کیهانی را پابرجا تر کنند. خیلی از تحقیقاتی که در حال حاضر انجام می شود در تلاش است تا با روش های طبیعی بگوید که چرا باید انتظار داشته باشیم که آنتروپی اولیه جهان خیلی به آرامی پیش روی کرده است تا جاییکه خیلی از دانشمندان معتقد می باشند که "آنتروپی پایین درلحظه شروع جهان" باید به قوانین فیزیک اضافه شود. فیزیک دانان پیشنهاد می کنند که شاید "پیکان زمان" لازمه پیدایش تنها یک جهان تنظیم شده نباشد و انتروپی پایین جهان تنها یک حالت نیست بلکه اساس قوانین فیزیک حاکم بر جهان ها است. حتی آنها درباره اینکه نیروی گرانشی بیشتر از قانون ترمودینامیک می تواند نیروی محرکه پیکان زمان در شروع جهان هستی باشد با هم در حال بحث و جدل می باشند. در صورت اثبات این فرضیه مفهوم حرکت رو به جلوی "پیکان زمان" می تواند حرکت رو به عقب نیز داشته باشد. بنابراین تحقیقات در صورتیکه ثابت شود که نیروی گرانشی نیروی حرکتی "پیکان زمان" باشد آنوقت تغییرات بسیار بنیادی در مبحث پیچیده زمان ایجاد می شود. در حال حاضر بر اساس نظریه حرکت رو به جلوی "پیکان زمان"، ماده و انرژی در جهانی که ما می شناسیم نمی توانند به عقب برگردند و از طرفی دیگر با وجود تمام شک و شبهات موجود در حرکت پیکان زمان توسط نیروی گرانش می توان گفت که جهان ما بطرز شگفت آوری هم به سوی بی نظمی پیش می رود و هم به سوی نظم، و این چیزی است که در حقیقت اتفاق می افتد و اکنون ما درک می کنیم که مصریان باستان معتقد بودند که "نظم از درون بی نظمی بیرون می آید".
درباره نویسنده
