فیزیکدانان: “زمان” می‌تواند به عقب حرکت کند!

بیگ بنگ: در حالی که همۀ ما زمان را پیکانی در حال حرکت رو به آینده می­دانیم، فیزیکدانان همواره با اثبات این مسئله مشکل داشتند. ممکن است یافتن سر نخ در ترکیبی از کلروفرم و اَستون عجیب به نظر برسد اما محققان این ترکیب را بکار بردند تا شرایطی ایجاد کنند که در آن، “زمان” می‌تواند به عقب حرکت کند.

به گزارش بیگ بنگ، این تحقیقات ما را به سفری برای دیدن دایناسورها نمی‌­برد اما ممکن است پاسخی برای این پرسش داشته باشد که چرا جهان ما در یک جادۀ یک طرفه گیر افتاده است. آزمایش اخیر توسط گروه بین­‌المللی از فیزیکدانان، با تمرکز بر اصلی صورت گرفت که ما برای توصیف زمان بکار می­ بریم: حرکت انرژی. به طور غریزی، “زمان” مفهومی بسیار ساده می‌­باشد. برای مثال، ما تنها می­ توانیم گذشته را به خاطر بسپاریم و نه آینده را.

اما وقتی ما مفاهیم را به قوانین ساده‌­ای تجزیه می­ کنیم، متوجه می­ شویم هیچ دلیل واضحی برای قرار گرفتن علت، قبل از معلول وجود ندارد. ما می­ توانیم در کوچکترین سطوح فرمولی برای حرکت و واکنش­‌های ذرات تعریف کرده و نتیجۀ مفیدی از آن حاصل کنیم. پس چرا زمان به عقب و جلو نمی­ رود؟ سرنخی در مفهومی با نام آنتروپی وجود دارد. در یک سامانه که انرژی به آن تزریق نمی­ شود، مانند کیهان، همه ­چیز تمایل به حرکت از نظم به بی­‌نظمی دارد؛ البته با استثنا قرار دادن سامانه­‌هایی در مقیاس بزرگ.

در قوانین ترمودینامیک، این مسئله بدین معنی است که شما نمی ­توانید یک جسم داغ را در یک اتاق سرد گذاشته و انتظار داشته باشید تا اتاق سردتر و سردتر شده و جسم داغتر شود. اشیاء داغ تمایل به سردشدن دارند. حتی اگر نتوان از این موضوع، پاسخی برای چرایی وجود زمان یافت، علم ترمودینامیک به ما سرنخی برای تحقیق بیشتر ارائه می­ دهد. آزمایشات بسیاری نشان دادند که حتی در سطح کوانتومی، رفتار عمومی ذرات به شرایط آغازین آنها بستگی دارد. به بیانی دیگر، ذرات به جلو حرکت می­ کنند. آیا محدودیتی برای این قانون وجود دارد؟ حداقل بر اساس نتایج این آزمایش می ­توان گفت ظاهرا بله.

تیم تحقیقاتی مولکول کلروفرم را مورد بررسی قرار دادند. کلروفرم مولکولی متشکل از یک اتم کربن متصل به یک اتم هیدروژن و ۳ اتم کلر می‌­باشد. محققان مولکول را در استون قرار داده،”اسپین” ذرات را دستکاری کرده و از میدان مغناطیسی قوی برای به خط­ ­کردن هسته­ اتم‌­های کربن و هیدروژن استفاده کردند. محققان هسته­ اتم­‌ها را گرم کردند. این کار امکان “گوش ­دادن” رفتار ذرات را برای آنها فراهم نمود. طبق قاعدۀ زمان، هسته­ اتم زمانی که گرم می­ شود باید حرکات تصادفی خود را به ذرات سردتر منتقل کرده تا دمای هر دو ذره یکی شود. این تغییر را می­ توان در سطح انرژی ذرات مشاهده نمود.

در شرایط معمولی، این اتفاق به وقوع می­ پیوندد. اما محققان استثنائی برای این موضوع یافتند که در آن ذرات با یکدیگر مرتبط بودند. این یعنی با توجه به وجود واکنش‌های قبلی، احتمالات مختلفی به یکدیگر گره خورده‌­اند؛ یعنی نسخه‌­ای خفیف­‌تر از درهم تنیدگی کوانتومی. ارتباط میان ذرات تفاوتی را در نحوه­ به اشتراک‌­گذاری انرژی میان طرفین ایجاد کرد. دمای ذرات هیدروژن گرم­ شده و ذرۀ کربن متصل به آن سردتر شد. به بیانی دیگر، این تحقیقات نسخۀ کوچکی از عقب­‌گرد زمان در جهان ما را نشان داد؛ البته از نوع ترمودینامیک.

تیم تحقیقاتی در این باره اظهار داشت: «ما شاهد جریان­ یافتن گرما از سامانۀ سرد به سامانه­ گرم بودیم.» این تحقیقات در پایگاه اینترنتی arxiv.org منتشر شده است و همین مسئله به ما نشان می­دهد که ما باید دقت لازم را در برداشتمان بکار ببریم. واضح بگوییم، این آزمایش در مقیاس بسیار کوچکی انجام­ شده است و به ما ماشین زمانی برای سفر به گذشته را نمی­دهد. اما به ما نشان می­‌دهد پیکان زمان همیشه مطلق نیست.

همچنین این آزمایش جزئیات امیدوارکننده‌­ای از همپوشانی مکانیک کوانتوم و ترمودینامیک فراهم می­ سازد که خود دنیایی جدید و هیجان­‌انگیز برای فیزیکدانان کنجکاو خواهد بود. این آزمایش بصورت عملی نشان می­ دهد که چگونه می ­توان گرما را با استفاده از فیزیک کوانتوم به شکلی غیرمعمول به جریان درآورد. ممکن است کاربردهای جالبی برای این موضوع یافت شود. اینکه چطور این مشاهدات از سامانه­‌های میکروسکوپی تا سامانه­‌ای مانند کیهان را در بر می­ گیرد را باید در آینده مورد بررسی قرار داد. در هر صورت، این مسئله می­تواند به فهم بهتر این مفهوم کمک کند که چرا ابعاد زمان در مسیری یک طرفه قرار دارند.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print
(27 نفر , میانگین : 4٫41 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=72566
رضا کاظمی

رضا کاظمی

دانشجوی کارشناسی مترجمی انگلیسی و علاقمند به مطالب علمی نجومی میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۱۶ پاسخ‌ها

  1. بهنام طیبی گفت:

    بسیار عالی و زیبا

  2. rajabi گفت:

    بسیاااار عالی بود متشکرم

  3. سعید جون @kittle2000 گفت:

    خخخ..تیترش خیلی داغ و جذاب بود…

  4. صابر گفت:

    چه قیاس مع الفارق!!! آخه چطور معلول می تونه قبل از علت وجود داشته باشه؟؟؟ این که تناقض هستش

  5. پوپک گفت:

    گذشته و حال و آینده همزمان و همین الان وجود داره

  6. جواد گفت:

    یکی از مباحث علم که بعضی وقت ها واقعا غیر قابل درک میشه درهم تنیدگی کوانتومی هستش.منو که حداقل گیج کرده.

  7. M hk گفت:

    ممنون از مطلب جالبتون.
    به نظر من گذر زمان یک تصور هست که از توالی وقایعی به وجود میاد که (با توجه به قوانین طبیعی که به بدیهیات بدل شده اند) نسبت به هم ارجحیت دارن. اصل افزایش آنتروپی مشخصه بارز این توالی به شمار میاد. اصلی که تا جایی که میدونم بدون اثبات پذیرفته میشه و نقشش در ترمودینامیک به مانند اصول اقلیدس در هندسه بدیهی فرض میشه.
    مثال واضح برای این اصل فرایند زوال و پیری هستش. در واقع ما انسانها با مقایسه شرایط جسمی خودمون با قبل متوجه این فرایند میشیم و از اون به عنوان گذر عمر یا زمان یاد میکنیم.
    حال به فرض محال تصور کنیم به روشی بشه از پیری و زوال سلولی جلوگیری کرد طوریکه فرد همواره در شرایط جسمی ثابتی زندگی کنه. گذر زمان برای چنین فردی دیگه ناشی از مقایسه شرایط جسمی مفهوم پیدا نخواهد کرد.
    انتقال انرژی در جهات نامعمول در واقع ناقض این اصل هستش. مثلا اگر چای توی استکان رفته رفته داغتر بشه میشه گفت که زمان به عقب حرکت میکنه.

    • بهنام طیبی گفت:

      بسیار عالی فرمایش شما
      میچیو کاکو میگه میگه اگه فنجان قهوه سرد بشه و دوباره خود به خود داغ بشه باید به اندازه طول عمر جهان یعنی بیگ بنگ منتظر نشست. منبع:مستند جاودانگی از مورگان فریمن
      یعنی میشه گفت تقریبا احتمالش صفر
      شاید بشه در ذرات نانو بشه انتروپی نقض کرد اونم فقط کوتاه مدت ولی در محیط کیهانی و گردش ستارگان فکر نکنم انتروپی کاهش پیدا کنه و انرژی افزایش
      ولی بازم در دنیای علم خبرها تغییر میکنه

  8. arash گفت:

    از نظر من زمان هم مثل ماده و انرژی کوانتومی هستش
    در این صورت فکنمیکنم همچین اتفاقی بتونه بیفته تا اینکه قانون پایستگی جرم و انرژی نقض بشه!

  9. مصطفی گفت:

    سلام به نظر من پیش بینی کردن قطعی آینده یعنی اینکه ما می تونیم آینده رو ببینیم ولی نمی تونیم بهش ورود پیدا کنیم این یعنی سفر به آینده شاید ! شاید هم نه!

  10. مهدی رزاق زاده گفت:

    این خیلی هیجان انگیزه؟ یعنی طی یه شرایط خاص پیکان ترمودینامیک زمان برعکس شد؟ البته درسته ما واقعا درک درستی از پیکان روانشناختی نداریم و این سوال برای منه اماتور پیش میاد با تغییر جهت پیکان ترمودینامیک زمان ایا تغییری تو درک ما از زمان اتفاق می افته؟

پاسخ دهید

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