آیا زمان فقط ساخته ذهن ماست؟

مجله دیجی کالا - زهرا غلامی: در فیزیک، گذشته، حال و آینده هر سه یک چیز هستند. اما برای من و شما و هر کس دیگری زمان فقط در یک جهت حرکت می‌کند. از انتظار به تجربه و به حافظه. این خطی بودن «پیکان زمان» نام دارد و بعضی از فیزیک‌دانان معتقدند زمان فقط در نگاه انسان‌ها به سمت جلو حرکت می‌کند.

مسئله‌ی پیکان زمان یک مسئله قدیمی است. این موضوع درباره وجود زمان نیست بلکه درباره جهت حرکت آن است. بسیاری از فیزیک‌دانان معتقدند زمان وقتی به وجود می‌آید که ذرات ریز با یکدیگر واکنش می‌دهند و رفتارهایی نشان می‌دهند که با فیزیک کلاسیک می‌توان آنها را توضیح داد. اما دو دانشمند می‌گویند که گرانش به اندازه کافی قدرتمند نیست که تمام اشیا و اجرام عالم را وادارد که فقط جهت گذشته، حال و آینده را دنبال کنند. به جای آن، پیکان زمان فقط از دید ناظران ظهور می‌کند.

این به یکی از بزرگ‌ترین مشکلات فیزیک یعنی ایجاد ارتباط بین مکانیک کوانتوم و کلاسیک برمی‌گردد. در مکانیک کوانتوم ذره‌ها می‌توانند برهم‌نهی داشته باشند. یعنی یک الکترون می‌تواند در لحظه‌، در یکی از دو مکان‌ها قرار داشته باشد، و هیچ‌کس نمی‌تواند بگوید در کدام مکان قرار دارد تا اینکه الکترون مشاهده شود.

اما وقتی این الکترون شروع به واکنش با تعداد زیادی از ذرات می‌کند یا در چیزهایی مثل ذرات گرد و خاک یا هواپیما و توب بیسبال متفرق می‌شود، این قوانین تغییر می‌کند. در چنین شرایطی مکانیک کلاسیک جای مکانیک کوانتوم را می‌گیرد و گرانش اهمیت پیدا می‌کند. «یاسونوری نومورا»، یک فیزیک‌دان در دانشگاه برکلی می‌گوید: «موقعیت الکترون در هر اتم، بر مبنای احتمال است». اما همین که آنها با اشیای بزرگ‌تر واکنش می‌دهند یا به چیزهایی مثل توپ بیسبال تبدیل می‌شوند، آن احتمال‌ها با هم ترکیب شده و شانس اینکه همه آن الکترون‌های جمعی برهم‌نهی داشته باشند، کاهش می‌یابد.

لحظه‌ای که فیزیک ذره‌ای با مکانیک کلاسیک ادغام می‌شود «واهمدوسی» نام دارد. به زبان فیزیک، این لحظه وقتی است که زمان از نظر ریاضی اهمیت پیدا می‌کند. اکثر فیزیک‌دانان معتقدند که پیکان زمان با واهمدوسی ظاهر می‌شود.

مهم‌ترین نظریه‌ای که واهمدوسی را توضیح می‌دهد معادله «ویلر-دوئیت» است. این دو به معادله‌ای رسیدند که مرزهای بین مکانیک کوانتوم و کلاسیک را محو می‌کرد. این نظریه کامل و بی‌نقص نیست، اما مهم است. اکثر فیزیک‌دانان هم‌عقیده هستند که این نظریه ابزار مهمی برای فهم نکات عجیب در پس واهمدوسی و گرانش کوانتوم است.

با اینکه این معادله هیچ متغیری برای زمان ندارد، اما چارچوبی برای به هم دوختن عالم ارایه می‌دهد.

اما دو دانشمندی که این مقاله جدید را نوشته‌اند، می‌گویند، در معادله ویلر-دوئیت، اثرات گرانش خیلی دیر پدیدار می‌شوند و نمی‌توانند پیدایش پیکان زمان را توضیح دهند. «رابرت لانزا»، یکی از نویسندگان این مقاله می‌گوید: «اگر به مثال‌ها نگاه کنیم و محاسبات لازم را انجام دهیم، می‌بینیم که این معادله توضیح نمی‌دهد که جهت زمان چگونه پدیدار می‌شود.»

به عبارت دیگر، آن ذرات کوانتومی ریز باید بتوانند قبل از غلبه گرانش خاصیت برهم‌نهی‌شان را حفظ کنند. و اگر گرانش برای نگه داشتن واکنش مولکول‌هایی که می‌خواهند به یک چیز بزرگتر تبدیل شوند، بیش از حد ضعیف باشد، بنابراین به هیچ عنوان نمی‌تواند آنها را به حرکت در یک جهت وادارد.

اگر ریاضی این مسئله را حل نمی‌کند، بنابراین چیزی باقی نمی‌ماند به جز ناظر، یعنی ما. زمان به این دلیل فقط به جلو حرکت می‌کند که ما انسان‌ها به طور زیستی، عصبی و فلسفی برنامه‌‌نویسی شده‌ایم که به این شکل آن را تجربه کنیم. این موضوع مثل نسخه‌ای از گربه شرودینگر در یک مقیاس بزرگ و جهانی می‌ماند. گوشه‌ی دوردستی از عالم شاید در جهت آینده به گذشته حرکت کند. اما لحظه‌ای که انسان تلسکوپ را برمی‌دارد و آن را به سمت آن نقطه می‌گیرد، زمان در جهت گذشته به آینده قرار می‌گیرد.

لانزا می‌گوید: «انیشتین در مقاله‌اش درباره نسبیت نشان داد که زمان نسبی است و به ناظر بستگی دارد. مقاله ما این نظریه را یک قدم فراتر می‌برد و می‌گوید در واقع ناظر این خاصیت نسبی را ایجاد می‌کند.»