راز پیکان زمان؛ آیا می‌توان به گذشته سفر کرد؟

۲۵ مهر ۱۳۹۴ | ۱۷:۳۵ ۲۰ فروردین ۱۳۹۸ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۱۵ دقیقه

در رمانی به نام «پادشاه گذشته و پادشاه آینده» (The Once and Future King) نوشته‌ی «تی.اچ وایت» (T.H White)، جادوگری به نام مرلین، از نوعی بیماری نادر و غیر قابل درمان رنج می‌برد. او گذر زمان را به صورت واژگون تجربه می‌کند. مرلین می‌داند در آینده چه اتفاقی می‌افتد، ولی نمی‌داند در گذشته چه اتفاقی افتاده است. او با درماندگی به اطرافیان خود می‌گوید: «زمان در زندگی من از آینده به گذشته می‌رود، ولی میان مردمی هستم که از گذشته به آینده زندگی می‌کنند.» هرچند که داستان مرلین کاملا تخیلی است، ولی سفر واژگون در زمان از نظر قوانین فیزیک غیر ممکن نیست. معادلاتی که در جهان واقعی و زمان رو به جلو کار می‌کنند، می‌توانند در زمانی که به صورت واژگون جریان دارد هم به خوبی عمل کنند. با این حال برخلاف آن جادوگر، ما اکنون فقط می‌توانیم گذشته را به خاطر آوریم و از آینده‌ی خود خبر نداریم. ما هر روز پیرتر می‌شویم و ابدا جوان نمی‌شویم. ظاهرا که در زندگی ما فقط یک پیکان زمان وجود دارد و جهت آن نیز به سوی آینده است. ولی آیا ممکن است روزی سفر به گذشته نیز میسر شود؟ آیا می‌شود ماشین زمانی ساخت که مثل فیلم‌های سینمایی کلیشه‌ای نیم‌قرن اخیر، ما را به زمان‌های دور در گذشته ببرد؟

برای حدود ۱۴۰ سال،‌ دانشمندان سعی کردند با استفاده از قانون دوم ترمودینامیک و اینکه جهان رو به بی‌نظمی می‌رود،‌ ثابت کنند امکان سفر به گذشته وجود ندارد. تقریبا همه‌ی دانشمندان و فیزیک‌دان‌ها بر روی قوانین ترمودینامیک و اینکه آنتروپی جهان مثبت است اتفاق نظر دارند. با این حال این پرسش که چرا جهان اول منظم بوده و اکنون رو به بی‌نظمی می‌رود همیشه ذهن آن‌ها را مشغول کرده است. واقعا چرا بالعکس آن اتفاق نمی‌افتد؟ در آن صورت زمان نیز می‌توانست به صورت واژگون طی شود. علی‌رغم بسیاری نظریه‌ها، فیزیک‌دان‌ها هنوز بر سر یک توضیح قانع کننده به توافق نرسیده‌اند.

به تازگی مقاله‌ای در این باره منتشر شده و راه‌حل‌های جدیدی را پیشنهاد می‌کند. نویسنده‌ی مقاله این‌طور توضیح می‌دهد: «برای یافتن پاسخ این پرسش، باید نیروی گرانش را بررسی کنیم.» پژوهشگران این مقاله، جهانی را شبیه‌سازی کردند که ذرات آن با یکدیگر برهمکنش گرانشی دارند. آن‌ها نشان دادند که یک جهان منظم، همیشه و به طور طبیعی باید در نقطه‌ای از زمان متولد شود.  لحظاتی بعد از تولد، این جهان اولیه و منظم، در «دو جهت متضاد زمانی» گسترش می‌یابد. در هر جهت، ماده‌ی جهان رو به بی‌نظمی می‌رود و بدین ترتیب دو آینده که دارای یک گذشته هستند شکل می‌گیرد. فیزیک‌دانی به نام «جولیان باربور» (Julian Barbour) که نویسنده‌ی همکار این مقاله است می‌گوید: «این تنها نظریه‌ی ساده و شفافیست که درباره‌ی بنیان‌ پیکان زمان ارائه شده است.» این مقاله اکتبر سال گذشته در «فیزیکال ریویو لترز» (Physical Review Letters) منتشر شد.

دانشمندان سال‌ها سعی کردند با استفاده از قانون دوم ترمودینامیک و اینکه جهان رو به بی‌نظمی می‌رود،‌ ثابت کنند امکان سفر به گذشته وجود ندارد

دانشمندان سال‌ها سعی کردند با استفاده از قانون دوم ترمودینامیک و اینکه جهان رو به بی‌نظمی می‌رود،‌ ثابت کنند امکان سفر به گذشته وجود ندارد

هرچند که این نظریه ساده و شفاف است، ولی قطعا تنها نظریه‌ای نیست که تلاش می‌کند راز پیکان زمان را برای ما روشن کند. در سال‌های گذشته، بسیاری دانشمندان و البته فیلسوفان، ایده‌ها و نظریه‌هایی را برای آشتی دادن قوانین طبیعت که سفر واژگون در زمان را ممکن می‌دانند و جریان غیر قابل بازگشت زمان در عالم واقعی، ارائه داده‌اند. باربور و همکارانش تصدیق می‌کنند که مسئله‌ی پیکان زمان، همچنان تا رسیدن به یک راه‌حل جامع و مناسب فاصله‌ی زیادی دارد. هیچ تضمینی وجود ندارد که شبیه‌سازی ساده‌ی آن‌ها بتواند همه‌ی پیچیدگی‌های جهانی که می‌شناسیم را در برگیرد. ولی پژوهش آن‌ها ساز‌و‌کاری عالی را برای توضیح پیکان زمان ارائه می‌دهد و مفاهیم هیجان‌انگیزی را به تصویر می‌کشد، به طوری که ممکن است طبق نظریه‌ی باربور و همکارانش، مشخص شود جهان جاویدان و ابدی است.

ظرف شیشه‌ای پر از گوی

کسی دقیقا نمی‌داند چرا جریان زمان واژگون نیست. ولی بیشتر دانشمندان فکر می‌کنند که توضیح دلیل آن در دل قانون دوم ترمودینامیک قرار دارد. این قانون، حرکت جهان به سوی بی‌نظمی را توضیح می‌دهد. یک ظرف شیشه‌ای را در نظر بگیرید که در آن ۱۰۰ عدد گوی شماره‌گذاری شده قرار دارد. ۵۰ تا از آن‌ها قرمز و ۵۰ عدد آبی هستند. یک نفر که احتمالا وقت آزاد خیلی زیادی دارد، همه‌ی ترکیب‌های ممکن که می‌تواند از ترتیب این گوی‌ها در کنار هم ساخته شود را بوجود می‌آورد و از آن‌ها عکس می‌گیرد (البته می‌دانیم که این کار بیشتر از عمر انسان طول می‌کشد). پس از آن نیز این عکس‌ها را کنار یکدیگر می‌چیند. به هر صورت هرچند که هریک از عکس‌ها، ترکیب متفاوتی از گوی‌های شماره‌گذاری شده دارد، ولی بسیاری از آن‌ها خیلی شبیه به هم به نظر می‌رسند، بیشتر عکس‌ها چیزی نیستند جز ظرف‌های شیشه‌ای پر از گوی‌های قرمز و آبی که به صورت نامنظم کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. عکس‌های خیلی کمی وجود دارد که در آن‌ها همه‌ی گوی‌های قرمز در یک طرف ظرف شیشه‌ای و همه‌ی گوی‌های آبی در طرف دیگر بطری جمع شده باشند. در واقع اگر یکی از عکس‌ها را به صورت تصادفی انتخاب کنیم، به احتمال زیاد عکسی را بر می‌داریم که در آن کاملا بی‌نظمی مشاهده می‌کنیم، نه چینش منظمی از گوی‌ها.

گوی‌های ظرف بالایی، نشانگر یک حالت منظم با آنتروپی کم هستند. ولی از همه‌ی احتمال‌های قرارگیری گوی‌ها در کنار هم، حالت نامنظم محتمل‌تر است. نامنظم و با آنتروپی زیاد، مثل ظرف زیرین

گوی‌های ظرف بالایی، نشانگر یک حالت منظم با آنتروپی کم هستند. ولی اگر قرار باشد احتمال‌های مختلف قرارگیری گوی‌ها در کنار یکدیگر را امتحان کنیم، حالت‌های نامنظم خیلی بیشتری نسبت به حالت منظم وجود دارد. در حالت نامنظم، آنتروپی بیشتر است. مثل ظرف پایینی.

فیزیک‌دان‌های قرن نوزدهم این گرایش به بی‌نظمی را با بررسی جریان حرکت حرارت در ماشین بخار شناختند. وقتی دو مخزن گاز در ارتباط با یکدیگر قرار می‌گیرند، مولکول‌های پر جنب و جوش‌ مخزن گرم‌تر (گوی‌های آبی)، تمایل به مخلوط شدن با مولکول‌هایی آهسته‌تر (گوی‌های قرمز) مخزن سردتر پیدا می‌کنند. در نهایت، محتوای مخلوط شده‌ی مخزن‌ها به یک دمای تعادل می‌رسد. در این دمای تعادل، مولکول‌های مخزن گاز گرم و مخزن گاز سرد به صورت بی‌نظم و درهم، با یکدیگر مخلوط می‌شوند.

اواسط قرن نوزدهم، فیزیک‌دان‌ها مفهوم آنتروپی را برای کمی کردن بی‌نظمی سامانه‌ای که دمای آن متغیر است ساختند. فیزیک‌دانی اتریشی به نام «لودویگ بولتزمن» (Ludwig Boltzmann) آنتروپی زیاد را به تعداد راه‌هایی که یک نفر می‌تواند گوی‌های قرمز و آبی را به صورت نامنظم بچیند، تا حالتی تقریبا یکدست از گوی‌های قرمز و آبی در ظرف شیشه‌ای بوجود آید، تشبیه کرد. بدین ترتیب تعریف آنتروپی برای دیگر دانشمندان خیلی روشن‌تر شد. برای مثال، ظرف شیشه‌ای محتوی گوی‌های قرمز و آبی جدا از هم، آنتروپی کمی دارد، چرا که ترکیب‌های کمی از گوی‌های عددگذاری شده می‌توانند آن الگوی رنگی جدا از هم را بسازند. ولی ترکیب‌های بیشتری برای ساختن ظرف شیشه‌ای محتوی گوی‌های آبی و قرمز درهم و بی‌نظم وجود دارد. این واقعیت که راه‌های بیشتری برای دستیابی به آنتروپی زیاد به جای آنتروپی کم وجود دارد،‌ قانون دوم ترمودینامیک را می‌سازد. قانون دوم می‌گوید: «آنتروپی یک سامانه‌ی بسته، تا رسیدن به تعادل یا همان بیشترین حالت بی‌نظمی گرایش به افزایش دارد.»

اگر یکی از عکس‌ها را به صورت تصادفی انتخاب کنیم، به احتمال زیاد عکسی را بر می‌داریم که در آن کاملا بی‌نظمی مشاهده می‌کنیم، نه چینش منظمی از گوی‌ها

قانون دوم توضیح می‌دهد که چرا خامه در قهوه حل می‌شود ولی نمی‌توان آن را دوباره از قهوه جدا کرد. یا اینکه چرا اگر یک پارچ بلورین بر روی زمین افتاد و شکست، نمی‌توان به سادگی آن را دوباره به پارچ اولیه تبدیل کرد. قانون دوم ترمودینامیک به خوبی جهت پیکان زمان را به ما نشان می‌دهد. رفتن به سوی بیشینه‌ی آنتروپی، یک فرایند غیر قابل بازگشت است. این در حالیست که قوانین فیزیک، بازگشت در زمان را غیر ممکن نمی‌دانند. قانون دوم ترمودینامیک می‌گوید که جریان زمان از گذشته به آینده است. به این دلیل که جهان از یک حالت منظم با آنتروپی کم به یک حالت بی‌نظم با آنتروپی زیاد می‌رود.

لودویگ بولتزمن آنتروپی زیاد را به تعداد راه‌هایی که یک نفر می‌تواند گوی‌های قرمز و آبی را به صورت نامنظم بچیند، تا حالتی تقریبا یکدست از گوی‌های قرمز و آبی در ظرف شیشه‌ای بوجود آید، تشبیه کرد

لودویگ بولتزمن آنتروپی زیاد را به تعداد راه‌هایی که یک نفر می‌تواند گوی‌های قرمز و آبی را به صورت نامنظم بچیند، تا حالتی تقریبا یکدست از گوی‌های قرمز و آبی در ظرف شیشه‌ای بوجود آید، تشبیه کرد

متاسفانه فیزیک‌دان‌ها باید برای ارتباط آنتروپی با پیکان زمان، یک پیش‌فرض بزرگ را در نظر می‌گرفتند. اگر آنتروپی از زمان مهبانگ در حدود ۱۳/۸ میلیارد سال پیش پیوسته افزایش داشته، بنابراین آنتروپی اولیه‌ی جهان آن‌قدر کم بوده که حتی پس از گذشت این مدت زمان زیاد، هنوز به تعادل نرسیده است. آن‌طور که آزمایش جعبه‌ی شیشه‌ای پر از گوی نشان می‌دهد، برای اینکه آنتروپی کم بماند، راه‌های کمی وجود دارد. «آنتونی آگوییره» (Anthony Aguirre) از دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز می‌گوید: «اگر آنتروپی اولیه‌ی جهان را اندازه بگیریم و به صورت تصادفی قدری از آن را انتخاب کنیم، به احتمال قریب به یقین انتخاب تصادفی ما از میان قدرهایی است که تعادل را به ما نشان می‌دهد.» جهانی که به تعادل ترمودینامیکی رسیده خیلی شبیه به مخزن گازی است که مولکول‌های آن کاملا مخلوط شده‌اند. این مخزن گاز کاملا آرام، بدون هیچ‌گونه شار گرمایی درونی و فاقد هرگونه منطقه‌ی منظم که بخواهد رو به بی‌نظمی برود است. با این حال وقتی دانشمندان به گذشته یا حال جهان نگاه می‌کنند نمی‌توانند این بی‌نظمی مطلق را ببینند.

شاید بررسی دوران مهبانگ از نظر آنتروپی کار خیلی درستی نباشد. در آن زمان، ماده و انرژی در حجمی به اندازه‌ی یک توپ داغ و متراکم جمع شده بود. بعضی فیزیک‌دان‌ها آن دوران را از نظر ترمودینامیکی کاملا منظم و با آنتروپی کم در نظر می‌گیرند. درست مثل مخزن گازی که به تعادل ترمودینامیکی رسیده است. بیشتر فیزیک‌دان‌ها، به ضرورت قانون دوم ترمودینامیک برای توضیح پیکان زمان باور دارند، ولی همچنان در پی نظریه‌ای هستند که بتواند جریان زمان را خیلی ساده توصیف کند.

نقطه‌ی ژانوس

سال‌ها پیش بود که پرسش‌های بزرگ درباره‌ی پیکان زمان در ذهن باربور شکل گرفت. او درباره‌ی شبیه‌سازی n-body فکر می‌کرد. او فکر می‌کرد شاید همانطور که گرانش بر ماده تاثیر دارد،‌ بتواند بر زمان نیز تاثیر بگذارد. باربور به همراه «تیم کسلووسکی» (Tim Koslowski) و «فلویو مرکاتی» (Flavio Mercati) بر روی این مسئله کار کرد. آن‌ها یک جهان مینیاتوری درست کردند. یک شبیه‌سازی ساده که برای آزمایش ساز و کار کیهان استفاده می‌شد. این جهان از هزار ذره در فضایی نامحدود تشکیل شده بود که ذرات آن تنها از طریق گرانش نیوتونی با یکدیگر برهمکنش داشتند.

در جهان شبیه‌سازی شده، گرانش ذرات را گرد هم می‌آورد. سپس ذرات متفرق دسته‌دسته می‌شوند. نمودار نشان می‌دهد که پیچیدگی در هر دو جهت افزایش می‌یابد و باعث می‌شود دو پیکان زمان متضاد داشته باشیم.

در جهان شبیه‌سازی شده، گرانش ذرات را گرد هم می‌آورد. سپس ذرات متفرق خوشه‌بندی می‌شوند. نمودار نشان می‌دهد که پیچیدگی در هر دو جهت افزایش می‌یابد و باعث می‌شود دو پیکان زمان متضاد داشته باشیم.

باربور، کسلووسکی و مرکاتی از مراحل مختلف تکامل جهانی که شبیه‌سازی کرده بودند عکس گرفتند. در هر فریم عکس، مکان ذرات و میزان پیچیدگی سامانه ثبت می‌شد. نوعی اندازه‌گیری که گسترش و خوشه‌بندی ذرات را اندازه‌گیری می‌کرد. در بیشتر مکان‌های این جهان مینیاتوری، پیچیدگی با بیشتر شدن آنتروپی افزایش می‌یافت. بعد از اینکه عکاسی‌ها انجام گرفت، پژوهشگران فریم‌ها را پشت سر هم گذاشتند تا یک فیلم درست شود. بعد از اینکه شبیه‌سازی چند بار با تعداد مختلفی از ذرات انجام شد، باربور و همکارانش یک الگوی جالب را مشاهده کردند. در لحظاتی از همه‌ی شبیه‌سازی‌ها، ذرات به صورت توپی همگن دور یکدیگر جمع می‌شدند، لحظه‌ای که پیچیدگی به حداقل می‌رسید. ولی با گذشت زمان، پیچیدگی افزایش می‌یافت. هرچه گذشت زمان از لحظه‌ی پیچیدگی حداقلی در هر دو جهت زمان بیشتر می‌شد، تعداد توده‌هایی که ذرات تشکیل می‌دادند و فاصله‌ی بین آن‌ها نیز افزایش می‌یافت.

باربور و تیمش خیلی سریع این شبیه‌سازی را با جهان ما و پیکان زمان ارتباط دادند. در یک لحظه، جهان مینیاتوری آن‌ها توپی همگن و یکدست را شکل داده بود که خیلی شبیه به لحظه‌ی مهبانگ جهان ما بود. سپس توپ ترکید و پخش شد تا به صورت توده‌هایی پراکنده از گروه‌های مختلف ذرات که خیلی شبیه به خوشه‌های کهکشانی امروز ما هستند در آیند. این انبساط و گذار از سادگی به پیچیدگی، در هر دو جهت زمانی رخ داد. بدین معنی که همه‌ی ماده و انرژی سازنده‌ی جهان ما، می‌توانسته‌ در جهت زمانی مخالف هم ساخته شود. چیزی که ما می‌دانیم این است که جهان ما می‌تواند یکی از جهان‌هایی باشد که در فضایی یکسان با جهانی دیگر، ولی در زمانی متفاوت از آن وجود دارد. پژوهشگران نتیجه گرفتند ناظری که در هریک از این جهان‌ها زندگی می‌کند، زمان را در جهتی می‌بیند که پیچیدگی افزایش می‌یابد. یعنی فرقی ندارد که در کدام جهان زندگی می‌کنید. مهم این است که گذشته‌ی شما مهبانگ بوده و اکنون آنتروپی رو به افزایش است.

ژانوس در اساطیر رومی، خدای آغاز و پایان، دروازه‌ها، ‌درب‌ها، گذرگاه‌ها و مسیر‌های ورود است. تصویر ژانوس معمولا با دو سر نمایش داده می‌شود که یک سر رو به آینده و یک سر رو به گذشته دارد

ژانوس در اساطیر رومی، خدای آغاز و پایان، دروازه‌ها، ‌درب‌ها، گذرگاه‌ها و مسیر‌های ورود است. تصویر ژانوس معمولا با دو سر نمایش داده می‌شود که یک سر رو به آینده و یک سر رو به گذشته دارد

نظریه‌ی جدید پژوهشگران چیزی که بولتزمن ۱۴۰ سال پیش نتوانست بفهمد را توضیح می‌دهد. اینکه قوانین فیزیکی که از نظر زمانی متقارن هستند، به طور طبیعی می‌توانند عدم تقارن در زمان را بوجود آورند. در حقیقت، باربور و همکارانش به صورت ریاضیاتی ثابت کردند که اگر جهان واقعی مثل جهان مینیاتوری آن‌ها عمل کند،‌ آن موقع پیکان زمانی که با گرانش به حرکت در می‌آید ظهور می‌کند. بدین ترتیب به این مسئله که چرا آنتروپی در جهان اولیه آن‌قدر کم بوده پاسخ داده می‌شود. باربور و همکارانش می‌گویند که مهبانگ می‌تواند نشان‌دهنده‌ی لحظه‌ای از پیچیدگی حداقلی در زمان باشد که همیشه وقتی که گرانش وجود دارد پدیدار می‌شود. پژوهشگران از این لحظه‌ی مهم با نام  نقطه‌ی ژانوس یاد می‌کنند. ژانوس در اساطیر رومی، خدای آغاز و پایان، دروازه‌ها، ‌درب‌ها، گذرگاه‌ها و مسیر‌های ورود است. ماه ژانویه از نام او برداشت شده است. تصویر ژانوس معمولا با دو سر نمایش داده می‌شود که یک سر رو به آینده و یک سر رو به گذشته دارد.

آگوییره می‌گوید: «اثباتی که آن‌ها ارائه می‌دهند، خیلی خوب است.» با این حال او معتقد است باربور برای اینکه ثابت کند که شبیه‌سازی، می‌تواند جهان واقعی را به خوبی ترسیم کند مسیری طولانی در پیش دارد. شبیه سازی باربور جهان را خیلی ساده می‌کند و فیزیک کوانتم را نادیده می‌گیرد. باربور می‌گوید که گروه او در حال کار کردن بر روی نوعی شبیه‌سازی هستند که در آن ذرات بر اساس گرانش نسبیت عام با یکدیگر در برهمکنش هستند.

جهان نامیرا

اگر ایده‌ی باربور درست باشد، مدرکی شگفت‌انگیز برای جاویدان بودن کیهان است، اینکه گیتی هیچ آغاز و پایانی ندارد. این درحالیست که امروزه بسیاری از کیهان‌شناسان،‌ مهبانگ را نقطه‌ی شروع پیکان زمان جهان می‌دانند. ولی باربور می‌گوید که شبیه‌سازی او نشان می‌دهد مهبانگ نقطه‌ی شروع دو پیکان زمان بوده و اتفاقا هر دو به سمت بی‌نظمی می‌روند. جهانی که ما می‌شناسیم و بر روی یکی از این پیکان‌ها سوار است، طوری تکامل یافته که باعث شده کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیارات و زندگی بوجود آید. جهانی که در آن سوی نقطه‌ی ژانوس قرار دارد و برای ما غیر قابل دیدن است، از همین مواد تشکیل دهنده‌ی جهان ما تشکیل شده و ممکن است خیلی شبیه به جهان ما باشد.

از بعضی جهات، ایده‌ی باربور خیلی شبیه به نظریه‌ای است که در سال ۲۰۰۴ توسط کیهان‌شناسانی به نام‌های «شان کارول» (Sean Caroll) و «جنیفر چن» (Jennifer Chen) ارائه شد. آن‌ها نیز جهانی ابدی را در نظر گرفتند که در حالت تعادل ترمودینامیکی قرار دارد. شان و جنیفر می‌گفتند که نوسان‌های گاه به گاه کوانتمی می‌تواند منجر به تولد جهان‌های با آنتروپی کم شود که به سوی آنتروپی زیاد حرکت می‌کنند. جهان‌های تازه بوجود آمده می‌توانند به هر دو جهت زمانی حرکت کنند.

بسیاری از کیهان‌شناسان،‌ مهبانگ را نقطه‌ی شروع پیکان زمان جهان می‌دانند

بسیاری از کیهان‌شناسان،‌ مهبانگ را نقطه‌ی شروع پیکان زمان جهان می‌دانند

آگوییره در سال ۲۰۰۳ درباره‌ی فرضیه‌ی چند جهانی با پیکان‌های زمان محلی توضیح داد. او می‌گوید پژوهش‌های اخیر ممکن است باعث شود کیهان‌شناسان درباره‌ی این نظریه که مهبانگ نقطه‌ی شروع زمان است تجدید نظر کنند. او این‌طور ادامه می‌دهد: «این ایده که جهان یک آغاز انفجاری دارد، چنان بین دانشمندان جا افتاده و قبول شده است که بسیاری از کیهان‌شناسان نسبت به فکر کردن درباره‌ی جهان ابدی و نامیرا رغبتی ندارند.» او اعتقاد دارد که رصدهای نجومی آینده می‌تواند به فرضیه‌ی چند جهانی و جهان جاویدان کمک کند.

باربور می‌گوید: «اگر گرانش می‌تواند دلیل رو به جلو بودن زمان را توضیح دهد، ممکن است در آینده شاخصی که از گرانش کمک می‌گیرد جایگزین مفهوم آنتروپی شود.» البته باربور نمی‌گوید که آنتروپی بی‌استفاده یا قانون دوم ترمودینامیک اشتباه است، ولی او می‌گوید که شاید بتوان از آنتروپی به صورت موثر برای توصیف جهان به صورت یک کل استفاده کرد.

باربور، کسلوسکی و مرکاتی در یک مقاله‌، جایگزینی به جای انتروپی به نام «انتاکسی» (Entaxy) ارائه دادند. این کلمه که ریشه‌ی یونانی دارد و به معنی «به سوی نظم» است، میزان نظمی که بوسیله‌ی گرانش ساخته می‌شود را اندازه می‌گیرد. این در حقیقت چیزی متضاد با انتروپی است. طبق شبیه‌سازی آن‌ها، بیشینه‌ی انتاکسی در نقطه‌ی ژانوس رخ می‌دهد، یعنی زمانی که گرانش همه‌ی ماده و انرژی را در یک نقطه جمع می‌کند. وقتی که جهان از آن نقطه به دو جهت انبساط پیدا می‌کند، ماده گسترش می‌یابد و دسته‌های پراکنده از ماده شکل می‌گیرد. در این صورت انتاکسی هم کم می‌شود. باربور می‌گوید: «از زمان مهبانگ، انتاکسی جهان دائما در حال کم شدن است.»

باربور، کسلوسکی و مرکاتی در یک مقاله‌، جایگزینی به جای انتروپی به نام «انتاکسی» (Entaxy) ارائه دادند

کارول که اکنون در کلتک است و در سال ۲۰۱۰ کتابی درباره‌ی پیکان زمان به نام «از ازل تا کنون» نوشته، خیلی قاطعانه از نظریه‌ی بولتزمن حمایت می‌کند. او می‌گوید: «گرانش، برای اینکه بفهمیم جهانی که انتروپی آن رو به افزایش است چه شکلی دارد حیاتی است.» با این حال این بدین معنی نیست که گرانش باید در اندازه‌گیری بی‌نظمی جهان در نظر گرفته شود. شما انتروپی را وقتی می‌فهمید که آن را دیده باشید. حتی اگر جهان چالش‌های بیشتری نسبت به ماشین بخار یا جعبه‌ی شیشه‌ای گوی‌ها داشته باشد.

ممکن است در زمان مهبانگ، دو پیکان زمان متضاد شکل گرفته باشد که ما فقط در یکی از آن‌ها زندگی می‌کنیم

ممکن است در زمان مهبانگ، دو پیکان زمان متضاد شکل گرفته باشد که ما فقط در یکی از آن‌ها زندگی می‌کنیم

کارول کارهای باربور و همکارانش را ستایش می‌کند، ولی او فکر می‌کند که یک شبیه‌سازی‌ مشابه می‌تواند در صورتی که ذرات هیچ تاثیر گرانشی بر یکدیگر وارد نکنند هم کار کند. او با کیهان‌شناسی به نام «آلن گوت» (Alan Guth) کار می‌کند تا بتواند یک نوع شبیه‌سازی بدون گرانش درست کند. کارول می‌گوید: «جهان مینیاتوری باربور ساده ولی خاص است. ما می‌خواهیم که مدل ما ساده ولی جامع باشد. ما به طور کلی هیچ گونه نیرو یا برهمکنشی بین ذراتمان نداریم. ذرات در خطوط مستقیم حرکت می‌کنند و مثل توپ‌های بیلیارد یکدیگر را از مسیر منحرف می‌کنند.» درحالی که کارول و گوت هنوز مقاله‌ی خود را تکمیل نکرده‌اند، کارول می‌گوید که جهان مینیاتوری آن‌ها نیز با واگرا کردن پیکان‌های زمان به سوی افزایش انتروپی، به یک نقطه‌ی ژانوسی ختم می‌شود.

گوت و کارول ممکن است نشان دهند که پیکان‌های زمان می‌توانند بدون دخالت گرانش هم بوجود آیند. در سوی مقابل، باربور و تیمش ممکن است نظریه‌ای کامل‌تر که از نسبیت عام و انتاکسی نشات می‌گیرد را درست کنند. شاید هم این شبیه‌سازی‌ها اصلا چیزی برای گفتن درباره‌ی پیکان زمان در جهان واقعی نداشته باشد. بدون توجه به اینکه پژوهش‌ها به کجا می‌رود، باربور می‌گوید که او از ساده‌بودن نظریات لذت می‌برد. او می‌گوید: «اگر به رفتار گروهی ساده از ذرات که اطلاعاتی از پیکان زمان را به ما می‌دهند نگاه کنیم، ممکن است بتوانیم در نهایت پاسخ این پرسش را پیدا کنیم.»

منبع: ScienceNews

برچسب‌ها :
دیدگاه شما

۴۸ دیدگاه
  1. Avatar احسان

    جالب بود
    منم به دوستان دیدن کارتون ساعت برنارد رو پیشنهاد میکنم =)

  2. Avatar جان

    بسیار عالی و مفید … ولی اگه می شد به گذشته رفت چی می شد
    تا حتلا به اینش فکر کردی

  3. Avatar شهروز

    ممنونم مطلب جالبی بود.

  4. Avatar قاسم

    دیجی کالا ایول خدایی کارت درسته

  5. Avatar easylessons

    مطلب خوبی بود
    ممنون

  6. Avatar hamed

    خیلی مطلب جالبی بود
    ممنون

  7. Avatar نیوزلینک

    سلام .
    بسیار عالی و مفید بود … ولی اگه می شد به گذشته رفت چی می شد 🙂

  8. Avatar S.Mohammad

    سلام
    دیدم خیلیا دارن بحث میکنن سر این موضوع گفتم منم یه کامنت بدم
    بحث سر سفر در زمان رو بگذارید کنار و فکر کنید اصلا صفر در زمان شدنیه برای سفر در آینده خوب خیلی پیچیده نمیشه اما سفر در گذشته خیلی دچار پارادوکس و تناقض میشه برای مثال فرض کنید من همین الآن برگردم به زمانی که بچه بودم و مثلا ۶ سالم بود و خودم رو بکشم بعدش چی میشه؟یه دفعه ای حذف میشم؟قانون پایستگی جرم چی میشه اونوقت یعنی یه دفعه ای همه چی تغییر میکنه و یعنی بعد از این که این کامنت رو گذاشتم و برگشتم گذشته و خودمو کشتم کامنتم حذف میشه؟
    یکمی سر این قضیه فکر کنید به جاهای جالبی میرسید حتی انقدر پیچیده میشه که خیلیاشو نمیتونید اصلا توضیح بدید
    و ضمنا اگر به این موضوع علاقه مند هستید سریال Flash رو نگاه کنید خیلی ذهنتون نسبت به این قضیه باز میشه

  9. Avatar shahin

    چه جالب.فک کن تو زمان سفر کنی یهو بری ۵۰۰ سال قبل مثل تو فیلما میوفتی وسط یه جنگ :))
    اون اقا که گفتن توان مالی ۵ میلیارد لازم داره بیا من ۱۰ میلیاردت میدم منو برگردون به ۲۰ سال قبل.ببینم چقد سر حرفتی.قبوله؟

  10. Avatar رضا

    این جور فکرا ماله اون ور ابیاست مارو چه به این کارا مالهذحالمون و نمی تونیم زندگی کنیم گذشته برگردیم که چی بشه من که فک می کنم غیر ممکنه فک کردن بشم بی مفهومه جیزای با ارزشتری هست که بشه روش وقت گذاشت

  11. Avatar شازده

    سلام.
    دوستان دعوا نکنید.
    من همین الان از گذشته برگشتم.
    فردا هم قرار ه برا گردش به چند تا از دوستام بریم به آینده.
    حیف که امکانش نیس وگرنه عکس های سفرهامو براتون اینجا میزاشتم
    :)))))

  12. Avatar شاهين

    بقول مش قاسم دروغ چرا تا قبر آآآ ……….
    پول داشته باش زمان رو هم میتونی بخری ، هم میتونی گذشته رو داشته باشی و هم میتونی بری به آینده. اما اگه فقیر باشی ، در همین زمان فعلی خودت هم ول معطلی!!!!!

  13. Avatar mohamad.1080

    جالب بود
    ولی نظرات خیلی جالب تر بود
    واقعا نمیدونستم ایران این همه دکتر و دانشمند داره
    فک کنم اگه آمار بگیریم تو هر خونه ۲ یا ۳ تا از این دانشمندان و متفکران وجود داشته باشه
    ((((((((:

  14. Avatar حمید رضا

    سلام.چالش های سفر به گذشته فقط علمی نیستند.در کتاب تاریخچه زمان استیون هاوکینگ خوندم که این پدیده به لحاظ فلسفی دارای تناقضاتی هست.این تناقض رو میشه با این مثال توضیح داد که فرض کنید در حالی که مشغول به خوردن آب از لیوان هستید،فردی به گذشته سفر کرده و اون لیوان رو میشکونه! یا این که به گذشته سفر کرده و پدر آدولف هیتلر رو میکشید!در حالی که جهان امروز با اثرات آن ایجاد شده.استیون هاوکینگ از لحاظ فلسفی سفر به آینده رو محتمل تر میدونه.

  15. Avatar جیمز

    به نظر من در زمان نمیشه سفر کرد
    چون اگر میشد تا الان یک نفر باید از اینده به زمان ما میامد.!
    از نظر تئوری خیلی حرفها زده شده ولی ایا این تئوریها در عمل و حتی در اینده ایی دور عملی هستند
    جواب یک نه بزرگ است

  16. Avatar ali

    سلام
    مطلب جالبی بود…… این مطلب رو که خوندم یاد فیلم installer 2014 افتادم |
    پیشنهاد میکنم دوستان این فیلم رو هم ببینن

  17. Avatar aLi

    امکان سفر به گذشته وجود نداره و نخواهد داشت, چرا میگم نخواهد داشت, چون اگر در آینده این امکان وجود داشته باشه الان باید شاهد حضور آیندگان در حال باشیم که تا الان چنین چیزی دیده نشده 🙂

    1. Avatar آرمان احمدیان

      بله، این موضوع هم یکی از استدلالهای رایج هست.

    2. Avatar محمد

      شما از کجا میدونی آیندگان به گذشته نیومدن؟ فکر کردی میان تو بوق میکنن؟!!!! این قضیه خیلی حساس تر از این حرفاست!!!!

  18. Avatar a

    سفر در زمان در زمان جنگ جهانی دوم به شکل اتفاقی در پروژه نظامی فیلادلفیا عملی شد و در ادامه به شکل کاملا سری تکامل پیدا کرد که اوج اون در پروژه هایی مثل مونتارک نمود پیدا کرد. بنده اطمینان صد در صد دارم که هم اکنون اعضای خاندان مخفی قدرت(انجمن های مخفی) به طور کامل به این تکنولوژی دسترسی دارن ولی اینکه چرا نمود عینی این مساله رو به طور کامل در مسائل جهانی نمی بینیم به خاطر تیز هوشی و جلوگیری از جلب توجه نسبت به این پروژه است (مقایسه شود با اقدام سازمان جاسوسی انگلیس در پیدا کردن ماشین رمز المان نازی یعنی دستگاه انیگما که انگلیس با اینکه قادر به شکستن کدهای اون بود ولی تعمدا تعدادی از کدها رو جهت جلوگیری از فهمیدن المان ها از لو رفتن راز این دستگاه رمزگشایی نمیکرد )

    1. Avatar پرسش

      سلام، جایی خواندم که حتی کسانی هستند که از ماجرای فیلادلفیا جان سالم به در برند و سوخته نشدند… از بین اون ها که شاهد بودند هم عده ای مایل به صحبت راجع به این موضوع نیستند. حقیقت داره که سفری در زمان انجام شده ؟

  19. Avatar ahmbove

    دوستان به شما پیشنهاد میکنم مستند کرم چاله ها فصل اول قسمت سوم رو حتمل ببینید توضیحات خیلی جامعی در این باره میده

    1. Avatar آرمان احمدیان

      بله اون قسمت صحبت میشه…
      اگه خوشتون اومده میتونید قسمت سوم فصل دوم رو هم ببینید… عنوانش هست: Does Time Really Exist?

  20. Avatar bijan

    مطلب عالی بود
    امیدوارم روزی به سطحی برسم که بتونم در این مورد نظری شایسته بدم.

  21. Avatar mohammadreza

    راستش من در یک جا مطالعه کردم(Fabric of the cosmos) که زمان مانند چندین عکس از زمان(snapshot)میباشد و ما در حال عبور از این لحظات،عکسها،میباشیم.گذشته وجود داره و آینده وجود داره ما در حال تجربه آنهاییم.

    1. Avatar آرمان احمدیان

      بله شما کاملا درست میگید…
      یکی از نظریات همین هست. این نظریه حتی پا رو فراتر گذاشته و میگه اساساً زمانی در کار نیست؛ آنچه هست snapshotهایی از کیهان هست که هر کدوم یک آرایش configuration ممکن از اون رو به نمایش میگذاره.
      ما انسانها موجوداتی هستیم که داریم مثل یک فیلم، این عکس ها رو پشت سر هم تجربه میکنیم؛ ولی این محدودیت ما انسانهاست؛ در ذات فیزیک کیهان نیست. حتی در تلاشهایی که برای ادغام فیزیک کوانتومی با فیزیک نسبیتی انجام شده زمان کاملاً حذف شده… به این ترتیب این نظریه میگه فیزیک به زمان نیاز نداره، ما انسانها اون رو ساختیم. حتی بیمارانی وجود دارند که در زمان محدود نیستند… اونها یک سری وقایع رو تجربه میکنند؛ بدون اینکه مفهومی برای توالی اونها قایل بشن.

  22. Avatar داریوش

    با سلام

    سفر در زمان بدون سفر در مکان غیر ممکنه ، چرا ؟چون زمین در حال حرکته و و شاید زمین در زمان مقصد در مکانی نباشه که الان هست

    در ضمن جدای از علم منطق سفر به گذشته رو نمیپذیره چون زمان زاییده ی ذهن ماست .

  23. Avatar صالح

    به گذشته نمیشه سفر کرد! میشه از حال فقط سبقت گرفت و تا حدی که گذشته رو پشت سر بذاری! خیلی پیچیده میشه! حساس نشید :))

    1. Avatar Sepehr. K

      صالح جان اگه سفر به اینده ممکن بشه احتمال زیاد به گزشته امکان پذیره ولی تبعات خاص خودش تو شرایط خاص داره.

  24. Avatar Sepehr. K

    سفر در زمان یکی از بحث های چندین چند ساله است. دانشمندا دارن که از لحاظ فیزیک کوانتومی کاملا قابل اثبات است. ولی همین طور رادر فورد و اروین شرودینگر بر این باور بودن هنوز یسری متغیر های پنهان وجود داره که که هنوز انسان موفق به کشفشون نشده مثل فوتون که قبلا ناشناخته بوده بنا بر این سفر در اینده و گزشته وجود داره.

  25. Avatar m3hRa

    ….. مخــــــ آدم سوت میکشه….

    1. Avatar محمد

      بازگشت به گذشته هیچوقت ممکن مگر با تعریف جدید از زمان ، زمان امروزی که تمام انسان ها از ان یاد میکنند بر پایه سرعت نور تعریف شده ، بدین گونه که ما با دیدن تغیرات متوجه گذر زمان میشویم ، صبح و شب ، پیر و جوان ، رشد کردن و … همه نشان دهنده گذر زمان هستند ، و هیچ ماده ای نمیتواند با سرعت نور حرکت کند و تجزیه نشود تازه اگر هم بشود تازه به ثابت شدن زمان میرسیم ، پس به بیان ساده اگر تعریف زمان بر اساس سرعت چیز دیگر باشه بجز فوتون ممکنه بشه ازش عبور کرد و ناگفته نماند که با این کار ماهیت زمان هم تغییر میکنه

  26. Avatar ve

    این سوال ساده ترین موضوع جهان است
    به راحتی با جابجایی قطب زمان میتوان زمان را به جلو و یا عقب برد
    و در مورد نظریه دانشمندانی که در بالا نوشته شده باید بگم برداشت همه از زمان اشتباه هست بجز اون جایی که نوشته (اگر ایده‌ی باربور درست باشد، مدرکی شگفت‌انگیز برای جاویدان بودن کیهان است، اینکه گیتی هیچ آغاز و پایانی ندارد)
    اما باز هم نظریه من کمی متفاوت است
    من فکر میکنم برداشت ما از زمان کاملا اشتباه است و زمان چیزی فانی یا گذرا نیست
    متاسفانه مسله قطب های زمانی که من گفتم از ذهن حال حاضر بشر خارج است و من نمیتوانم توضیح قابل فهمی در ان مورد بدهم
    اما در مورد اینکه جهان اغاز و پیانی ندارد با یک مثال ساده توضیح کاملی میدم
    فرض کنید ما یک کیلو برنج داریم اگر انها با چیزی بجز خودشان ترکیب نشوند همیشه یک کیلو برنج هستند

    این مثال ساده ترین مثال ممکن بود و من فهم ساده گویی بیشتر از این را ندارم

    1. Avatar foad

      شما؟

    2. Avatar علیرضا

      چی شده؟!

    3. Avatar فرزاد شریف زاده

      دوست عزیز با احترام بسیار به شما، اما باید عرض کنم که در جهان علم جمله ای مانند “این سوال ساده ترین موضوع جهان است” و یا “باید بگم برداشت همه از زمان اشتباه هست” وجود نداره.
      از بزرگترین دانشمندان نجوم و فیزیک گرفته تا حتی یک کودک ۸ ساله می تونه نظریه خودش رو در مورد زمان، حیات، پیدایش عالم و غیره داشته باشه، اما نکته ای که هست اینه که فقط اون حرفی قابل توجه، استناد و دارای ارزش شنیدن و مطرح شدن است که ضمن مطرح کردن یک نظریه، نشاند دادن آن با یک مثال نظری یا بصری به صورت کاملا علمی، با تمامی فرمولها و معادلات فیزیکی و ریاضی کشف شده تا به حال نیز مطابقت کامل داشته باشه و معادله و قانونی رو نقض نکنه !!! مگر نه بحث ۱ کیلو برنج و مرغ و تخم مرغ و مسائلی مانند اون به سادگی قابل بیان هستن و در نظر خود مطرح کننده هم خیلی قابل قبول و منطقی می رسند، اما ارزش علمی اونها در حد شعر “یه توپ دارم قل قلیه” می مونه و بس. نظریه دادن و دلیل آوردن براش بسیار ساده است، اما این اثبات منطقی و علمی اون تا حدی در وحله اول و از اون مهمتر نشان دادن صحت اون نظریه و فرمول به صورت ریاضی با سایر قوانین اثبات شده فیزیک و عدم تناقض اون با معادلات و نظریات مربوطست که باعث میشه ۷ میلیارد نظریه در دنیا وجود داشته باشه، اما فقط به تعداد انگشتان دست کسانی باشند که قادرند نظریه و منطق علمی خودشون رو مطرح کنند.
      از این به بعد پس از خوندن یک مقاله علمی و قبل از گفتن جمله “برداشت همه این دانشمندان اشتباه است !!!”، کمی به جایگاه علمی و موقعیت خود فکر کنیم تا نظر یا کامنت بهتری بتونیم بزاریم.

      1. Avatar optimus

        بسیار کامل بود. clap clap 😀

      2. Avatar ve

        دوست عزیز جناب فرزاد شریف بنده فرمول کاملی دارم اما متاسفانه نه اینجا جای گذاشتن فرمول است نه بنده به فرمول اعتقادی دارم و نه انگیزه کار در جایی که به انسان میگوید:
        شما هرچی میدونی رو به ما بگو اگه خواستیم رسیدگی میکنی
        با اطمینان کامل به شما میگم هیچ کس حاضر به دادن اطلاعات کاملش به کسی که به او اعتمادی ندارد و میتواند اطلاعات او را سرغت کند نیست
        فرمولها ، ریاضیات ، فیزیک و غیره چیز هایی هستن که انسان برای درک بهتر مسایل ساخته شده اند و در حال حاضر نه تنها بنده بلکه تعداد زیادی از محققان علم کیهان به اینجا رسیده اند که فرمول ها و قوانین باعث جلوگیری از رشد مغزی بشر میشود به هر حال این که شما تا چه اندازه علم و اگاهی در مورد بشر و جهان هستی را دارید برای من زیاد اهمیتی ندارد مدرک تحصیلیه من دیپلم هست ان هم شبانه
        اما اگه شما هم مانند من میدانید مدرک تحصیلی نشاندهنده علم نیست و به این زمینه علاقه دارید به شما پیشنهاد میکنم از مستند Cosmos: A Spacetime Odyssey برای شروع بالابردن اطلاعات کیهانی خود استفاده کنید

      3. Avatar Hamed

        شما تفاوت میان سرقت و سرغت رو نمیدونی اوموقت توقع داری باور کنیم فرمول فیزیکی و نظریه راجع به بعد زمانی دارید؟؟؟ از اشتباهات نگارشیتون سطح سوادتون مشخصه

      4. Avatar ve

        بنده هم گفتم سواد تحصیلی ندارم
        اما به هرحال شما ببخش
        ضمنا حافظه انچنانیم ندارم اما بماند شماهم نظریت در مورد من جالبه میتونین در موردش تحقیق کنی شاید به جایی برسی

        اما در صورت توان حمایت مالی برای اجرای پروژه
        حدود ۵ ملیارد ، با ثبت قرارداد حاضر به اثبات حرفم با ازمایشی که ۲ قطب زمانی را به شما نشان بده هستم

      5. Avatar آرمان احمدیان

        خوبی مباحث اینچنینی قرابت و نزدیکی اون با ما آدمها هست و اینکه هر کسی از ظن خودش میشه یارش بشه.
        اما همین موضوع اتفاقاً نقطه ی ضعف چنین مباحثی نیز هست.ظاهر گول زننده و به ظاهر ساده ی این مباحث (که بیشتر در popular science و تا حدی pseudoscience به تصویر کشیده میشه) به هر کسی حتی بدون داشتن ابتدایی ترین دانش در زمینه ی particle physics با دیدن چند تا مستند به خودش جرات میده به مباحثه در زمینه مسایل علمی بپردازه در حالیکه حتی درک ریاضی یک معادله ی دیفرانسیل مرتبه اول رو نداره، و با این حال میاد مقاله ی Physical Review Letters رو نقد میکنه و حتی بدتر از اون خود رو صاحب نظر در بنیادیترین مفاهیم علم و فیزیک مثل زمان و قانون دوم ترمودینامیک و جهت زمان میدونه!!!
        خوبی تحصیلات آکادمیک این هست که خیلی راحت آدم ها رو از توهم همه چیز دانی بیرون میاره و مثل یه پتک توی سر افراد خراب میشه… شاید باعث بشه یک مقدار ارزش برای دانش و دانشمندان در نظر بگیره.

      6. Avatar mehdi

        خیلی بامزه ای داداش دمت گرم :)))))

      7. Avatar آرمان احمدیان

        اساتید اگه یک مقدار به حرف دوستمون جناب فرزاد شریف زاده عنایت بکنند بد نیست.

    4. Avatar alighamari

      خدایی ایرانیا تنها انسان های روی زمینن که میتونن یه مجلس صد نفره فیزیکدانو نادیده بگیرن و بگن من درست میگم

      1. Avatar ve

        دوست عزیز فکر میکنم تا جایی که مشخص هست هیچکدام از این فیزیک دان ها نتوانستن با ازمایش زمان را به عقب برگردانند
        و تمام گفته های ان ها در مورد زمان هم جنبه فرضیه و نظریه دارد و هیچکدام ادعایی بر فهم صحیح و کامل از زمان و حل کامل این جریان را ندارند
        و بنده چنین ادعایی دارم و میگویم زمان همزمان ۳ قطب دارد یک قطب ثابت و ۲ قطب متحرک

      2. Avatar Ali

        سفر در زمان گویا توسط تسلا دانشمند بزرگ معاصر صورت گرفت، اونجایی که یک کشتی با سرنشیناش غیب شدن و وقتی بازگردانده شدن همگی سوخته بودن، البته خود تسلا هم انگار ازش خبری نیست و معلوم نیست کجاس….

        اما با سفر در زمان شما به جهان موازی منتقل می شید فکر کنم واسه اینه که ما نتونستیم کسیو از اینده ببینیم چون جهان موازی اونها با ما یکی نبوده.

    5. Avatar میلاد

      دوست عزیز نوابیغ را گوگل کنید(لطفا).

    6. Avatar محمد

      😐