گردآورنده: شهرام خبیر
فضا – زمان – حرکت
پایان تاریخچهٔ زمان | شروع پیکان زمان
در یک تئوری کوانتومی گرانش، همچنانکه در فصل قبل دیدیم، به منظور مشخص ساختن حالت جهان، باید از چگونگی رفتار تاریخچه های ممکن گیتی در کرانه و مرز فضا–زمان در«گذشته»، مطلع باشیم. تنها در صورتی می توانیم از مشکل توصیف آنچه نمی دانیم و نمی توانیم بدانیم، اجتناب ورزیم که تاریخچه ها شرط بیکرانگی را برآورده سازند: آنها از نظر وسعت متناهی اند اما نه کرانه ای دارند و نه لبه ای و نه تکینگی ای. در اینصورت، آغاز زمان، نقطه ای هموار و قاعده مند از فضا– زمان است و جهان با حالتی بسیار هموار و نظم یافته، شروع به گسترش نموده است. گیتی در آن هنگام نمی توانسته است یکسره «یکنواخت» باشد، زیرا این امر نقض اصل «عدم قطعیت» نظریه کوانتوم محسوب میشود. تغییرات و افت و خیزهایی در چگالی و سرعت ذرات باید وجود داشته باشد؛ با اینحال، شرط بیکرانگی متضمن آنست که: این افت و خیزها، تا حد امکان و تا جایی که با اصل عدم قطعیت سازگار باشد، کوچکند. جهان با دوره ای از گسترش غائی یا «تورمی» آغازیدن گرفت و اندازه اش را بسیار افزایش داد. در طی این گسترش، افت و خیزهای چگالی، در آغاز کوچک باقی ماندند، اما بعد، شروع به رشد کردند. در مناطقی که چگالی اندکی بیش از مقدار میانگین بود، جاذبه گرانشی ماده اضافی، از سرعت گسترش کاست. سرانجام چنین مناطقی از گسترش باز ماندند و فرو پاشیدند تا کهکشانها، ستارگان و موجوداتی مثل ما را بوجود آورند. جهان از حالتی هموار و نظم یافته آغاز شده است و با گذشت زمان متلاطم و بی نظم خواهد گردید. این امر وجود پیکان ترمودینامیکی جهان را توضیح می دهد. اما وقتی جهان از گسترش باز ایستاد و شروع به انقباض کرد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ آیا پیکان ترمودینامیکی وارونه خواهد شد و بی نظمی در طول زمان کاهش خواهد یافت؟
این امر در مورد مردمانی که دوران گسترش را از سرگذرانده آند، وارد مرحله انقباض می شود و ممکن است به هر گونه «احتمالی»، که بیشتر به داستانهای علمی تخیلی می ماند، منجر می گردد. آیا آنها ناظر فنجانهای شکسته ای خواهند بود که جمع شده، فنجان های سالمی را تشکیل داده و دوباره روی میز قرار می گیرند؟ آیا آنها قادر خواهند بود: قیمتهای فردا را به یاد بیاورند و در بازار بورس ثروت و مال و منالی بهم بزنند؟ نگرانی درباره روزگاری که جهان باز رو به انقباض گذارد، اندکی آکادمیک به نظر می رسد، چرا که دست کم، در ده هزار ملیون سال آینده چنین نخواهد شد. اما اگر کسی برای دانستن پاسخ این سؤال خیلی اصرار دارد، راه سریعتری هم وجود دارد: او می تواند درون یک حفره سیاه بپرد! فروپاشی یک ستاره و شکل گیری حفره سیاه تا حدی مثل مراحل بعدی فروپاشی همه جهان است. پس اگر قرار باشد بی نظمی در مرحله انقباضی جهان افزایش یابد، میتوان انتظار داشت که درون یک حفره سیاه نیز چنین شود. پس شاید فضانوردی که درون یک حفره سیاه می افتد، قادر است در بازی رولت، پیش از شرط بندی، با یادآوری محلی که توپ به آنجا خواهد رفت، پول خوبی به چنگ بیاورد. (بدبختانه، او وقت زیادی برای بازی ندارد، چون بسرعت به اسپاگتی! تبدیل میشود. حتی قادر نخواهد بود درباره وارونه شدن پیکان ترمودینامیکی با ما سخن گوید و یا بردهایش را در بانک بگذارد، چرا که پشت افق رویداد حفره سیاه، بدام می افتد.)
در آغاز فکر می کردم که بهنگام بازفروپاشی جهان، بی نظمی کاهش خواهد یافت، زیرا می پنداشتم که گیتی وقتی دوباره کوچک می شود، ناگزیر از بازگشت: به حالت هموار و نظم یافته است. این به معنای آنست که مرحله انقباضی، همانند «وارون زمانی» مرحله گسترش، می باشد. در مرحله انقباضی، زندگی مردمان و ارونه خواهد بود: آنان پیش از تولد می میرند و با انقباض جهان، جوانتر می شوند.این پنداریست جذاب، زیرا متضمن «تقارنی» زیبا میان مراحل انبساطی و انقباضی می باشد. اما نمیتوان سرخود و مستقل از دیگر اندیشه های مربوط به جهان، آنرا پذیرفت. مسئله اینست: آیا این موضوع در بطن شرط بیکرانگی قرار دارد یا آنکه با این شرط ناسازگار است؟ همانطور که گفتم، در آغاز می پنداشتم که شرط بیکرانگی براستی متضمن آنست که بی نظمی در مرحله انقباضی کاهش می بابد. قیاس با سطح کره زمین، تا حدی موجب گمراهی من شد. اگر آغاز جهان را متناظر با قطب شمال فرض کنیم، آنگاه پایان جهان، بهمان ترتیب که قطب جنوب مثل قطب شمال است، همانند آغاز جهان خواهد بود. اما، قطبهای شمال و جنوب در چهار چوب «زمان موهومی» متناظر با آغاز و انجام جهانند. در زمان حقیقی، آغاز و پایان آن می توانند بسیار متفاوت از یکدیگر باشند. عامل دیگری که باعث گمراهی من شد، مدل ساده ای از جهان بود که رویش کار کرده بودم و در آن، مرحله فروپاشی شباهت بسیاری به وارون زمانی مرحله انبساطی داشت. اما یکی از همکارانم بنام– دان پیج، از دانشگاه ایالتی– پن، خاطرنشان ساخت که شرط بیکرانگی لزوماً به معنای آن نیست که مرحله انقباضی، وارون زمانی مرحله انبساطی است. بعلاوه، یکی از دانشجویانم بنام –ریموند لافلام، دریافت که در مدلی با پیچیدگی اندکی بیشتر، فروپاشی جهان با انبساط، بسیار فرق دارد. متوجه شدم که دچار اشتباه شده ام: شرط بیکرانگی متضمن آن بود که بی نظمی در طول انقباض، در واقع همچنان افزایش می یابد. پیکانهای ترمودینامیکی و روانشناختی زمان با شروع انقباض مجدد جهان و یا درون حفره های سیاه، وارونه نخواهد شد. اگر روزی دریابید که اشتباهی ازین دست مرتکب شده اید، چه می کنید؟ بعضی ها هرگز به اشتباه خود اعتراف نمی کنند و همچنان به جستجوی دلایل تازه و اغلب متقابلاً ناسازگاری، در جهت تأیید نظر خود می پردازند، مثل کاری که –ادینگتون، در مخالفت با حفره های سیاه کرد. بعضی دیگر ادعا می کنند که هرگز براستی از نظرگاه نادرست پشتیبانی نکرده اند یا اگر کرده اند، تنها برای برملا کردن ناسازگاری آن بوده است. بنظر من راه بسیار بهتر و کمتر گیج کننده آنست که: انسان کتباً به اشتباه خود اقرار کند. بعنوان یک نمونه خوب، می توان از انشتین نام برد. او «ثابت کیهانی» را که بهنگام تلاش در راه ساختن «مدلی ایستا» از جهان، معرفی کرده بود، بزرگترین خطای زندگیش خواند. برگردیم به پیکان زمان و مسئله ای که همچنان بی پاسخ مانده است: چرا شاهد آنیم که پیکانهای ترمودینامیکی و کیهانشناختی در یک جهت نشانه رفته اند؟ یا به عبارت دیگر: چرا بی نظمی در همان جهتی افزایش می یابد که جهان گسترش می یابد؟ اگر کسی، همانطور که ظاهراً از شرط بیکرانگی استنتاج میشود، به گسترش جهان و سپس به انقباض دوباره آن معتقد باشد، حق دارد بپرسد که چرا ما در مرحله انبساط و نه انقباض به سر می بریم. براساس «اصل بشری ضعیف» میتوان به این پرسش پاسخ گفت. شرایط موجود در مرحله انقباضی برای موجودات هوشمندی که سؤال میکنند: «چرا بی نظمی در همان جهت زمانی افزایش می یابد که جهان منبسط می شود؟»، مناسب نیست. تورم مراحل آغازین جهان که از سوی پیشنهاد بیکرانگی، پیش بینی می شود به معنای آنست که سرعت گسترش گیتی، باید به سرعت بحرانی بسیار نزدیک باشد. در سرعت بحرانی، جهان از فروپاشی دوباره اجتناب می کند و در نتیجه برای مدتی دراز نیز دچار آن نخواهد شد. آنگاه، همه ستارگان مشتعل شده، و پروتونها و نوترونهای شان احتمالاً به ذرات نور و تابش، تبدیل خواهد شد. جهان در حالتی یکسره آشفته و بی نظـمی فرو خواهد رفت. پیکان ترمودینامیکی زمان نیرومندی وجود نخواهد داشت و بی نظمی چندان بیشتر نخواهد شد، زیرا در آن هنگام جهان تقریباً یکسره دستخوش بی نظمی است. اما برای بقای حیات هوشمند، پیکان ترمودینامیکی نیرومندی، لازم است. انسانها برای بقا، ناگزیر از مصرف غذا و تبدیل آن به حرارتند. غذا شکل نظم یافته ای از انرژی است و گرما، شکلی است نظم نایافته از آن؛ بنابراین حیات هوشمند در مرحله انقباضی گیتی نمی تواند وجود داشته باشد. این امر توضیح میدهد که چرا ما شاهد همسویی پیکانهای ترمودینامیکی و کیهانشناختی هستیم. گسترش گیتی موجه افزایش بی نظمی نمی شود بلکه: شرط «بیکرانگی» باعث افزایش بی نظمی گردیده است و شرایط مساعد برای زندگی هوشمند، تنها در مرحله انبساطی فراهم می باشد.
خلاصه کنیم، قوانین علم، بین جهات جلو سو و عقب سوی زمانی تفاوتی قائل نیستند. اما دست کم سه پیکان زمانی وجود دارند که میان گذشته و آینده تمایز می نهند. آنها عبارتند از پیکان ترمودینامیکی؛ در این جهت زمانی، بی نظمی افزایش می یابد. پیکان روانشناختی؛ در این جهت زمانی، ما گذشته و نه آینده را بخاطر می آوریم. و پیکان کیهانشناختی؛ در این جهت زمانی، گیتی بجای انقباض، گسترش می یابد. نشان دادم که پیکان روانشناختی، اساساً با پیکان ترمودینامیکی یکسان است و ایندو همواره به یکسو نشانه می روند. پیشنهاد بیکرانگی جهان، وجود پیکان ترمودینامیکی «خوش تعریفی» از زمان را پیش بینی میکند: زیرا گیتی باید در حالتی هموار و نظم یافته آغاز شود. و دلیل اینکه مشاهده میکنیم پیکان ترمودینامیکی با پیکان کیهانشناختی، همسوست عبارت از آنستکه: موجودات هوشمند، تنها در مرحله گسترش یابنده می توانند وجود داشته باشند. مرحله انقباضی برای آنان نامساعد است: زیرا فاقد پیکان ترمودینامیکی زمان نیرومند، می باشد. پیشرفت نژاد بشر در فهم و ادراک جهان، گوشه ای دنج و نظم یافته را بوجود آورده است، آنهم در جهانی که بیش از پیش دستخوش بی نظمی می شود.
اگر شما هم واژه های این کتاب را بخاطر آورید، حافظه شما تقریباً دو ملیون واحد اطلاعات را ضبط کرده است: در مغز شما «نظم» به اندازه تقریبا دو ملیون واحد افزایش یافته است. اما در حین مطالعه کتاب، دست کم یک هزار کالری انرژی نظم یافته بصورت غذا را، تبدیل به انرژی نظم نایافته ای بصورت گرما، نموده اید که از طریق همرفت و عرق به هوای اطرافتان منتقل میشود. این امر به افزایش بی نظمی جهان به اندازه تقریبی بیست ملیون ملیون ملیون ملیون واحد می انجامد: یعنی در حدود ده ملیون ملیون ملیون برابر افزایش نظم در مغز شما– و تازه اگر شما هر آنچه در کتاب است بخاطر آورید. در بخش بعد، پیرامون تلاشهای جاری برای پیوند زدن نظریه هایی که تا اینجا برشمردم، و ایجاد نظریه ای یکپارچه و کامل که همه چیز را در جهان تحت پوشش قراردهد، سخن خواهم گفت.
ادامه دارد…
