زمان چیست و چرا به جلو حرکت می کند؟

بیگ بنگ: تصور کنید زمان به عقب بر می گشت. مردم به جای پیرتر شدن، جوانتر می شدند و پس از یک زندگی طولانی با جوان سازی تدریجی هر چیزی که فرا گرفتند را فراموش می کردند. همانطور که در رمان علمی -تخیلی با نویسندگی فیلیپ کی. دیک آمده به طور شگفت آوری، جهت زمان مسئله ای است که کیهان شناسان با آن دست و پنجه نرم می کنند.

timetravelبه گزارش بیگ بنگ، در حالی که ما به زمان یک جهت دادیم، فیزیکدانان این کار را نمی کنند: بیشتر قوانین طبیعت ” قابلیت برگشت در زمان” دارند، بدین معنی که اگر زمان، در حال عقب رفتن باشد؛ به خوبی قوانین نیز عمل می کنند. پس چرا زمان همیشه به جلو حرکت می کند؟ و همیشه به همین طریق عمل می کند؟

آیا زمان ابتدایی هم دارد؟

هر مفهومی از زمان در نهایت باید بر مبنای تکامل خود کیهان استوار باشد. هنگامی که به جهان نگاه می کنید شما در حال دیدن اتفاقاتی هستید که در گذشته اتفاق افتاده است- همان مقدار زمانی طول می کشد که نور به ما برسد. در واقع، حتی ساده ترین مشاهدات می تواند به ما در درک زمان ِ کیهانی کمک کند: به عنوان مثال این واقعیت، که آسمان شب تاریک است. اگر جهان گذشته ی بی نهایتی داشته باشد و در مقدار بی نهایت باشد، آسمان شب می بایست به طور کامل روشن می بود- با نوری از تعداد نامحدود ستاره در کیهان پر بود که همیشه وجود داشته است.

به مدت طولانی، دانشمندانی از جمله آلبرت اینشتین، فکر می کردند که جهان ایستا و بی نهایت است. مشاهدات نشان دادند که در واقع جهان، با شتابی در حال منبسط شدن است. این بدین معنی است که باید از یک حالت فشرده تری که ما بیگ بنگ(مهبانگ) می نامیم نشات گرفته باشد، و این دلالت می کند که زمان آغازی دارد. در واقع، اگر ما به نوری نگاه کنیم که به اندازه کافی قدیمی است، حتی می توانیم تابش برخاسته از بیگ بنگ – پس زمینه مایکروویو کیهانی را ببینیم. فهم این موضوع اولین گام در تعیین سن جهان بود (تصویر پایین را ببینید).[شواهد بیگ بنگ چیست]

اما مانعی وجود دارد، نظریه نسبیت خاص اینشتین، نشان می دهد که زمان … نسبی است: هر چه نسبت به من سریعتر حرکت کنید، زمان برای شما نسبت به درک من از زمان کندتر حرکت خواهد کرد. بنابراین در جهان با کهکشان های منبسط یافته، چرخش ستاره ها و سیارات، زمان های متفاوتی را تجربه خواهد کرد: همه چیز گذشته، حال و آینده نسبی است. بنابراین آیا زمان جهانی به واقع وجود دارد که همه بتوانند با آن موافق باشند؟

به نظر می رسد که چون جهان به طور متوسط در همه جا یکسان به نظر می رسد، یک “زمان کیهانی” وجود دارد. برای این سنجش، کاری که باید انجام دهیم این است که ویژگی های تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی را اندازه گیری کنیم. کیهان شناسان از این تابش برای تعیین سن جهان استفاده کرده اند و مشخص شده که سن جهان ۱۳٫۸ میلیارد سال است.

پیکان ِ زمان

بنابراین می دانیم به احتمال زیاد زمان در طول بیگ بنگ آغاز شده است. اما یک سوال آزار دهنده باقی می ماند: زمان دقیقا چه چیزی است؟ برای باز کردن این سوال، باید به خواص اساسی فضا و زمان نگاه بیندازیم. در بُعد فضایی شما می توانید به جلو و عقب حرکت کنید؛ مسافران این موضوع را روزانه تجربه می کنند. اما زمان متفاوت است، زمان دارای جهت است، شما همیشه به جلو حرکت می کنید، اما هرگز در جهت معکوس نمی توانید. چرا بعد زمان غیر قابل برگشت است؟ این یکی از بزرگترین مسائل حل نشده در فیزیک است.

برای توضیح اینکه چرا زمان به خودی خود غیر قابل برگشت است، ما نیاز به پیدا کردن فرآیندهایی در طبیعت داریم که غیر قابل برگشت هستند. یکی از چنین معدود مفاهیم فیزیکی (و زندگی!) چیزی است که با گذشت زمان کمتر تمایل به “مرتب شدن” دارد. ما این موضوع را با استفاده از یک خاصیت فیزیکی به نام آنتروپی توصیف می کنیم.

یک جعبه گاز را فرض کنید که در آن تمام ذرات در ابتدا در یک گوشه (حالت منظم) قرار گرفته است. آنها با گذشت زمان به طور طبیعی به دنبال پر کردن کل جعبه (یک حالت بی نظم) هستند- و برای برگرداندن ذرات به یک حالت منظم انرژی نیاز است. این کار غیر قابل برگشت است، مانند شکستن تخم مرغ برای درست کردن املت است –وقتی آن را در ماهیتابه پخش می کنید و ماهی تابه را پر می کنید، هرگز به حالت تخم مرغی شکل بر نمی گردد. همین موضوع برای جهان نیز درست است: همانطور که جهان تکامل می یابد، آنتروپی کلی افزایش می یابد و به سمت بی نظمی پیش می رود.

timeبه نظر می رسد که آنتروپی یک راه حل بسیار خوبی برای توضیح پیکان ِ زمان است. در حالی که ممکن است به نظر رسد جهان به سمت منظم تر شدن پیش می رود اما این چنین نیست، با گذشت زمان بی نظمی آن سیستم نیز افزایش می یابد. دلیلش این است که گرانش ناشی از جرمهای بزرگ مانند ستارگان یا سیارات ممکن است ماده را به حالت های به ظاهر منظم بکشد- ولی محققان معتقدند بصورت پنهان افزایش بی نظمی نیز در میدان های گرانشی رخ می دهد. بنابراین حتی اگر ما این بی نظمی را مشاهده نکنیم، آنتروپی می تواند افزایش یابد. اما بدلیل تمایل طبیعت به بی نظمی، چرا جهان در وهله اول در یک حالت منظم شروع به خاموش شدن نکرد؟ این هنوز یک راز است. برخی از محققان استدلال می کنند که ممکن است  بیگ بنگ حتی آغاز نباشد، ممکن است در واقع “جهان های موازی” وجود داشته باشد که در آن زمان در جهات مختلف کار می کند.

آیا زمان به پایان خواهد رسید؟

زمان آغازی دارد اما اینکه آیا یک پایانی خواهد داشت بستگی به ماهیت انرژی تاریکی دارد که باعث می شود کیهان با شتاب منبسط گردد. میزان این انبساط در نهایت ممکن است جهان را از هم جدا کند و در یک “شکافتگی بزرگ(Big Rip)” مجبور به پایان گرداند؛ در عوض انرژی تاریک ممکن است گسترش یابد، بیگ بنگ معکوس شود و در یک بیگ کرانچ(Big Crunch) به جهان پایان دهد؛ یا جهان ممکن است به سادگی برای همیشه انبساط یابد.

اما آیا هر یک از این سناریوهای آینده به زمان پایان می دهد؟ خب، با توجه به قوانین عجیب مکانیک کوانتومی، ذرات کوچک تصادفی می توانند لحظه ای از خلاء بیرون بزنند- چیزی که به طور مداوم در آزمایش های فیزیک ذرات دیده می شود. برخی استدلال کرده اند که انرژی تاریک می توانست چنین “نوسانات کوانتومی” را ایجاد کند که منجر به ظهور بیگ بنگ جدیدی شود، به خط زمان ما پایان دهد و یک خط زمانی جدید را شروع کند. در حالی که این بسیار بعید است، آنچه که میدانیم این است که تنها وقتی انرژی تاریک را درک خواهیم کرد که سرنوشت جهان را بدانیم. بنابراین در نهایت چه چیزی محتمل تر است؟ فقط « زمان » می تواند بگوید.

ترجمه: سپیده محمدزاده / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: theconversation.com

image_pdfimage_print
(39 نفر , میانگین : 4٫87 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=46070
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۳ پاسخ‌ها

  1. وحید گفت:

    زمان مطلق.موهومی.حقیقی…../گذشته/حال/اینده…..زمان صفر…خاموشی

  2. ارش مومنی گفت:

    مطالب بسیار اموزنده هستن خدا قوت

  3. پوریا گفت:

    درود بر شما ودرود بر دانش . دانشی که رو به جلو حرکت می کند

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *