چرا زمان به جلو حرکت می‌کند

زومیت: ما همگی می‌دانیم که زمان فقط به سمت جلو حرکت می‌کند. فارغ از اینکه تا به حال چقدر برای تغییر آن تلاش شده باشد می‌دانیم که یک شیشه‌ی شکسته شده هیچگاه خودش را ترمیم نخواهد کرد و انسان‌ها پس از پیری هیچگاه دوباره جوان نمی‌شوند. فرضیه‌‌های بسیاری برای چرایی این پدیده وجود دارد اما تا مدت‌های طولانی تصور شده است که این حرکت یک طرفه جزو یکی از بخش‌های بنیادی و لاینفک طبیعت است.

اما بر پایه‌ی پژوهش جدید انجام‌شده توسط ژوان ووکارو (Joan Vaccaro) از دانشگاه گریفیث استرالیا گفته می‌شود که موضوع اصلی در واقع این نیست و احتمالا دلیل عمیق‌تر و محکم‌تری برای پیش رفتن زمان به سمت جلو وجود دارد. به عبارتی می‌توان گفت که میان دو جهت مختلف زمانی باید اختلاف بسیار موشکافانه‌ای وجود داشته باشد. این دو جهت در واقع همان گذشته و آینده هستند و عاملی وجود دارد که همواره ما را به سوی آینده می‌برد و هیچگاه عکس آن اتفاق نمی‌افتد.

بیایید یک ثانیه به سمت عقب حرکت کنیم. به نظر می‌رسد این مقوله یکی از مهیج‌ترین و غیرقابل‌تصورترین جنبه‌های علم فیزیک باشد. معمای زمان به خاطر این مبهم به نظر می‌رسد که حرکت زمان به جلو در زندگی انسان‌ها حایز اهمیت است. اما اگر در مقیاس اتمی و مولکولی و به آنها به صورت منفرد نگاه کنیم در آن صورت حرکت زمان به سمت جلو یا عقب خیلی هم تفاوتی برای این ذرات نخواهد داشت و ذرات فارغ از حرکت زمان به سمت جلو یا عقب به رفتار خود ادامه خواهند داد.

باید در نظر داشته باشیم که بحث اصلی ما در اینجا معطوف به فضا نیست، چون به هر حال شما نباید انتظار داشته باشید که با حرکت دادن اشیا در فضا آنها تغییر در مکان خود ایجاد نکنند. بنابراین دانشمندان برای زمان‌های طولانی باور داشتند که باید دلیل پایه‌ای برای گسترش جهان هستی با حرکت زمان به سمت جلو وجود داشته باشد و این امر را برای خود مقوله‌ی فضا متصور نبودند. این دیدگاه در واقع به نام ناهمودی (عدم تقارن) میان فضا و زمان شناخته می‌شود. بهترین نمونه‌ برای بیان از ناهمودی این است که معادلات قوانین حرکت و پایستگی در راستای زمان و فضا عملکردهای ناهمسانی دارند. واکارو در این باره می‌گوید:

در ارتباط میان فضا و زمان، فهم و دریافت فضا آسان‌تر است؛ چون فضا چیزی است که صرفا وجود دارد. اما زمان چیزی است که ما را همواره به سمت جلو می‌راند.

طرح تازه‌ی او بیان می‌دارد که احتمال دارد دو جهت مذکور برای زمان (سمت جلو و سمت عقب) اصلا همسان نباشند. واکارو چنین ادامه می‌دهد:

آزمایش‌های انجام گرفته روی ذرات زیراتمی در پنجاه سال گذشته نشان می‌دهد که طبیعت در برخورد با این دو جهت زمانی به هیچ وجه رفتار یکسانی ندارد. در این میان به طور ویژه می‌توان به ذرات زیراتمی با نام‌ مزون‌های B و K اشاره کرد که رفتارهای ناهمسانی را بر حسب جهت زمانی از خود نشان می‌دهند.

مزون‌های K و B ذرات بسیار کوچک زیراتمی هستند که بررسی آنها بدون کمک گرفتن از برخی ابزارهای پیشرفته به هیچ روی ممکن نیست. اما شواهدی که مبنی بر رفتار گوناگون آنها با توجه به جهت زمانی موثر روی آنها وجود دارد نشان می‌دهد که دلیل این تفاوت به جای اینکه مربوط به بخش بنیادی از رفتار طبیعت بوده باشد، ممکن است به خاطر جهتی باشد که ما در راستای زمان در حال پیمودن هستیم. واکارو در این زمینه توضیح می‌دهد:

همواره با حرکت ما به سوی جلو در راستای زمان مقداری هم جهش رو به عقب همانند تاثیرات ناشی از ناپایداری حرکتی وجود خواهد داشت و در واقع این حرکت رو به عقب همان چیزی است که من قصد دارم با استفاده از مزون‌های B و K اندازه بگیرم.

خانم واکارو برای انجام این پژوهش‌ها معادلات مکانیک کوانتومی را با در نظر داشتن اینکه ماهیت زمان در دو جهت همانند نخواهد بود مورد بازنویسی قرار داد و نتایج به دست آمده نشان دادند که محاسبات انجام شده به طور دقیق می‌توانند سازوکار جهان ما را توضیح دهند. واکارو در این باره گفت:

وقتی که این رفتار پیچیده را در مدل مربوط به جهان هستی لحاظ کردیم، متوجه شدیم که جهان هستی از یک حالت تثبیت شده در یک لحظه به سوی تغییرات لحظه به لحظه و پیوسته پیش می‌رود. به عبارت دیگر به نظر می‌رسد این تفاوت در دو جهت زمان دلیل واداشته شدن جهان هستی برای حرکت به سمت جلو باشد.

در صورت اثبات این موضوع، به این معنا خواهد بود که ما باید در مورد فهم و دریافت خود از مقوله‌ی گذر زمان و معادلات متاثر از آن بازاندیشی و بازنگری داشته باشیم. اما از سویی این دستاورد ممکن است به بینش‌ها و یافته‌های تازه‌ای درباره‌ی جنبه‌های عجیب‌تر زمان منجر شود. واکارو در پایان گفت:

پی بردن به چگونگی گذر و تکامل زمان ما را به یک چشم‌انداز کاملا تازه در مورد مبانی طبیعی خود پدیده‌ی زمان می‌رساند. همچنین ممکن است به این طریق بتوانیم فهم و دریافت بهتری از ایده‌های شگفت‌انگیز و مهیج همانند سفر به گذشته به دست آوریم.

محاسبات واکارو در ژورنال علوم مهندسی فیزیکی و ریاضی به انتشار رسیده است.