گردآورنده: شهرام خبیر
فضا – زمان – حرکت
پایان تاریخچهٔ زمان | شروع پیکان زمان
چرا ما فنجان شکسته ای را نمی بینیم که، به یکباره، تکه هایش جمع شوند و با یک پرش روی میز بازگردند و فنجان سالمی را بوجود آورند؟ پاسخی که معمولاً به این سؤال داده می شود آنست که : طبق قانون دوم ترمودینامیک، این امر مجاز نیست. قانون دوم میگوید: که در هر دستگاه بسته ای، هرج و مرج، یا «انتروپی»، با گذشت زمان همواره افزایش می یابد. به دیگر سخن، این نوعی از قانون – مورفی، است: سال به سال دریغ از پارسال! فنجان سالم روی میز نماینده «نظم بالایی» است، و فنجان شکسته روی زمین در حالت هرج و مرج بسر می برد. به سادگی می توان از فنجان روی میز (=گذشته) به فنجان شکسته روی زمین (=آینده) رسید، اما عکس این فرایند ممکن نیست .افزایش آنتروپی یا بی نظمی نسبت به زمان، نمونه ایست از آنچه که پیکان زمان خوانده می شود ، و چیزی است که «گذشته» را از «آینده» مشخص می نماید و به زمان جهت می بخشد. دست کم «سه پیکان» مختلف زمان وجود دارد. نخست : پیکان «ترمودینامیکی» زمان است. بی نظمی یا آنتروپی، در جهت ترمودینامیکی زمان افزایش می یابد .سپس : پیکان «روانشناختی»زمان است. درجهت پیکان روانشناختی زمان، احساس می کنیم که زمان می گذرد و «گذشته» را بخاطر می آوریم ولی چیزی از «آینده» در ذهنمان یافت نمی شود. و سرانجام :پیکان «کیهانشناختی» زمان است. در این جهت زمانی، گیتی بجای انقباض، گسترش می یابد. در این فصل استدلال خواهم کرد که شرط بیکرانگی جهان، بهمراه اصل بشری ضعیف، قادرند توضیح دهند که : چرا هر سه پیکان، جهت واحدی را نشانه رفته اند و ازین گذشته ،چرا اصلاً تعریف دقیقی از پیکان زمانی باید وجود داشته باشد.استدلال خواهیم کرد که خود « پیکان روانشناختی» نیز توسط «پیکان ترمودینامیکی» معین می شود و این هر دو پیکان، لزوماً هم جهت اند. اگر فرض بیکرانگی جهان را بپذیریم، خواهیم دید که به ناگزیر، پیکان های زمانی ترمودینامیکی و کیهانشناختی «خوش تعریفی» باید وجود داشته باشند، اما در سراسر تاریخ گیتی، به یک سونشانه نمی روند. ولی استدلال خواهم کرد که تنها هنگامی که ایندو هم جهت اند، شرایط برای تکامل موجودات هوشمندی مساعد است که قادرند بپرسند :چرا بی نظمی در همان جهت زمانی افزایش می یابد که جهان منبسط می شود؟نخست به پیکان ترمودینامیکی زمان می پردازم. قانون دوم ترمودینامیک ازین واقعیت سرچشمه میگیرد که همواره حالات آشفته بسیار پرشمارتر از حالات دارای نظم اند. برای مثال، تکه های یک عکس را درون یک جعبه در نظر بگیرید. این تکه ها در یک و تنها در یک آرایش، تصویری کامل می سازند: از سوی دیگر، آرایش های بسیار زیادی هستند که تصویر چیزی را درست نمی کنند و تکه های عکس در حالت بی نظمی بسر می برند. فرض کنید دستگاهی، از یکی از معدود حالت های دارای نظم، شروع می شود. با گذشت زمان، دستگاه طبق قوانیـن عـلـم رشد می کند و حالتش دستخوش تغییر می گردد. پس از چندی، احتمال آنکه دستگاه در حالتی نظم یافته باشد، کمتر از احتمال وقوع بی نظمی در آنست، چرا که تعداد حالات آشفته و بینظم بیشتر است. بنابراین ،چنانچه دستگاه در آغاز نظم یافته باشد، بی نظمی در طول زمان افزایش می یابد.فرض کنید تکه های عکسی که در جعبه بودند، آرایش منظمی بخود گرفته، تصویری را نمایش دهند. با تکان دادن جعبه، تکه عکس ها، آرایش دیگری بخود میگیرند. آرایش جدید، احتمالاً آرایشی آشفته است که تصویر درستی را نمایش نمی دهد، صرفاً باین خاطر که آرایش های نظم نایافته بسیار بیشتر است. برخی از تکه عکس ها ممکن است بخش هایی از تصویر را بسازند، اما هر چه جعبه را بیشتر تکان بدهیم، احتمال آنکه این گروه از تکه عکس ها از هم بپاشند و آرایشی یکسره درهم و برهم، بوجود آید که بیانگر هیچ تصویری نباشد، بیشتر میگردد.بنابراین ،چنانچه در آغاز تکه عکس ها بسیار نظم یافته باشند، با گذشت زمان، بی نظمی احتمالاً بالا خواهد گرفت.
حال فرض کنید که اراده خداوند بر آن قرار گرفت که جهان، در حالتی بسیار نظم یافته به پایان خود برسد، ولی اینکه حالت آغازینش چه باشد، اهمیتی نداشته باشد؛ در دوره های نخستین،جهان احتمالاً در آشوب و هرج ومرج بوده است. به این ترتیب بی نظمی در طول زمان کاهش می یابد و شما فنجان های شکسته ای را خواهید دید که خود جمع می شوند و بصورت فنجانی سالم روی میز قرار می گیرند.به هر حال، هر انسانی که شاهد این منظره باشد، در جهانی می زید که بی نظمی در طول زمان کاهش می یابد. استدلال خواهم کرد که چنین موجوداتی دارای پیکان روانشناختی زمانی «عقب سوی» اند. یعنی رویدادهای آینده و نه رویدادهای گذشته را بیاد می آورند. وقتی فنجان شکست، آنها فنجان روی میز را، بیاد می آورند، اما وقتی فنجان روی میز است، آنان قادر نیستند بیاد آورند که فنجان روی زمین بوده است.صحبت درباره حافظه بشر، قدری دشوار است زیرا: بر جزئیات کارکرد مغز، آگاهی نداریم، اما کاملاً از چگونگی کارکرد حافظه کامپیوترها، اطلاع داریم. ازینرو، پیکان روانشناختی زمان را در مورد کامپیوترها بررسی می کنم.فکر می کنم فرض هم جهت بودن پیکان برای کامپیوترها و انسان ها، خرد پذیر است. اگر چنین نبود، آدم می توانست با یک دستگاه کامپیوتری که قیمت های فردا را بخاطر می آورد، در بازار بورس غوغا به پا کند! حافظه کامپیوتر، اساساً وسیله ای ست که عناصری را در بر دارد که در یکی از دو حالت می توانند قرار گیرند.مثال ساده ای می آوریم و آن چرتکه ای است که چند سیم دارد و روی هر سیم، یک مهره وجود دارد که می تواند یکی از دو حالت را بخود بگیرد. پیش از آنکه مطلبی در حافظه کامپیوتر ضبط شود، حافظه حالتی نظم نایافته دارد؛ هر یک از دو حالت ممکن، بطور یکسانی محتمل می باشد. (مهره های چرتکه، بطور تصادفی ، روی سیم ها پراکنده اند. ) پس از انکه حافظه وارد فعل وانفعال با سیستمی گردید که قرار است بخاطر سپرده شود، بطور قطع ، طبق حالت سیستم، این یا آن وضعیت را خواهد گرفت. ( هر مهره چرتکه در سمت چپ یا راست سیم ، قرار خواهد گرفت). بنابراین حافظه از حالتی نظم نایافته، به حالتی نظم یافته ، خواهد رسید. اما برای آنکه مطمئن شویم حافظه حالتی درست دارد، صرف مقدار معینی انرژی ضروری است (برای جابجا کردن مهره، یا راه انداختن کامپیوتر). این انرژی بصورت «حرارت» در می آید و مقدار بی نظمی در جهان را افزایش میدهد. می توان نشان داد که :این «افزایش بی نظمی» همواره از «افزایش نظم» در خود حافظه بیشتر است. بنابراین حرارتی که بوسیله بادبزن کامپیوتر بیرون فرستاده میشود، به معنای آنست که بهنگام ضبط مطلبی در حافظه کامپیوتر، مقدار کل« بی نظمی» همچنان «افزایش» می یابد. کامپیوتر در همان جهت زمانی، گذشته را بخاطر می آورد که بی نظمی افزایش می یابد. پس حس ذهنی ما از جهت زمان یا پیکان روانشناختی زمان، درون مغزمان و بوسیله پیکان ترمودینامیکی زمان، تعیین می گردد. درست مثل کامپیوتر، ما رویدادها را بهمان ترتیبی بیاد می آوریم که آنتروپی افزایش می یابد. این امر قانون دوم ترمودینامیک را تقریباً بدیهی میسازد. بی نظمی با گذشت زمان افزایش مییابد زیرا: ما زمان را در همان سویی اندازه میگیریم که بی نظمی افزایش مییابد. گویی داریم با چشم بسته غیب میگوئیم ! اما اصلاً چرا پیکان ترمودینامیکی زمان باید وجود داشته باشد؟ یا به دیگر سخن، چرا باید در یک سر جهان که آنرا «گذشته» می نامیم، نظم زیادی، حاکم باشد؟ چرا همواره در حالتی «یکسره نظم نایافته» بسر نمی برد؟ تازه این امر محتمل تر به نظر می رسد. و چرا بی نظمی در همان جهت زمانی افزایش می یابد که جهان منبسط میشود؟ در نظریه کلاسیک نسبیت عام، نمی توان پیش بینی کرد که : جهان چگونه آغاز شد زیرا همه قوانین علم در تکینگی انفجار بزرگ، بی اثر می شوند. ممکن است جهان از حالتی بسیار هموار و نظم یافته، شروع شده باشد و در اینصورت پیکانهای زمانی ترمو دینامیکی و کیهانشناختی «خوش تعریفی» بدست می آید، همانطور که امروز شاهد هستیم. اما بطور یکسان امکان دارد که جهان از حالتی، بسیار متلاطم و بی نظم، شروع شده باشد. در آن صورت، هم اینک باید جهان یکسره گرفتار بی نظمی و هرج و مرج باشد و چون چنین نیست، بی نظمی نمی تواند با گذشت زمان افزایش یابد، یا مقدارش ثابت باقی می ماند: که در اینصورت دیگر خبری از پیکان ترمودینامیکی زمانی «خوش تعریف» نبود، یا مقدارش کاسته میشد: که در اینصورت پیکان ترمودینامیکی زمان ،خلاف جهت پیکان کیهانشناختی نشانه می رفت؛ که هیچ یک از این دو امکان، با مشاهدات ما وفق نمی دهد .اما همانطور که دیدیم : نسبیت عام کلاسیک، سقوط خود را پیش بینی میکند. وقتی انحنای فضا- زمان بسیار زیاد شود، تأثیرات گرانشی کوانتومی، برجسته میشوند و نظریه کلاسیک، دیگر توصیف خوبی از جهان بدست نمی دهد. باید از تئوری کوانتومی گرانش ،سود جوئیم تا چگونگی آغاز جهان را درک نمائیم.
ادامه دارد…
