یافته‌های جدید دانشمندان، باورهای رایج در مورد زمان را به چالش می‌کشد

در دنیای تو ساعت چند است؟

در رُمان «اونس و پادشاه آینده»، اثر ماندگار تی.اچ وایت، شعبده‌بازی به نام مریلین از یک بیماری بسیار عجیب رنج می‌برد. زمان برای او در جهت معکوس جریان دارد. او از اتفاقات آینده آگاه است و همین مسأله موجب ناراحتی اوست. از این‌که مجبور است در دنیایی رو به گذشته زندگی کند در حالی که اطرافش پر از آدم‌هایی است که زندگی‌شان رو به آینده در جریان است، عذاب می‌کشد.

کد خبر: ۸۴۸۶۷۹

ولی چرا این موضوع تا این حد برای خوانندگان این داستان، عجیب و غیرواقعی به نظر می‌رسد؟ قوانین فیزیک حرکت در خلاف جهت متعارف زمان را غیرممکن نمی‌داند. معادلاتی که می‌تواند شتاب یک موشک یا تکانه یک توپ بیلیارد را محاسبه کند، با معکوس کردن جهت نمودار زمان، کارایی خود را به طور کامل حفظ می‌کند. با وجود این ما گذشته را به یاد می‌آوریم و نه آینده را. در جهانی که ما می‌شناسیم نمودار زمان همواره در جهت مسن‌تر شدن ما به پیش می‌رود. ولی زمان چیست و چرا همیشه به سوی آینده حرکت می‌کند؟ به‌نظر می‌رسد به قدری در زمان، این پدیده اسرارآمیز (اگر اساسا بتوان آن را یک پدیده دانست) غوطه‌وریم که هرگز نیازی به اندیشیدن درمورد چیستی آن احساس نمی‌کنیم. در حالی خود را از تفکر در ماهیت آن بی‌نیاز می‌بینیم که ارائه یک تعریف علمی قابل‌قبول از زمان به هیچ وجه کار آسانی نیست. موسسه آمریکایی مرکز نشر علم آمریکا با آگاهی از همین موضوع جایزه سال 2013 خود را به قابل‌درک‌ترین تعریف از زمان برای بچه‌های 11 ساله اختصاص داد.

بسیاری از دانشمندان معتقدند مطالعه موجودیت زمان پیش از تعیین منشا آن کاری بیهوده و غیرعلمی است

ولی اگر از عموم مردم کمی فاصله بگیریم و به آزمایشگاه‌های مدرن و دفتر کار دانشمندان سری بزنیم، متوجه می‌شویم دست آنها به‌هیچ‌وجه از اظهارنظرهای مختلف در مورد چیستی زمان خالی نیست. فیزیکدانان و زیست‌شناسان هر یک از دیدگاه خود و بنا به نیازهای رشته علمی‌شان به تعریف زمان و نظریه‌پردازی در مورد چگونگی به وجود آمدن آن پرداخته‌اند. ولی شاید عجیب‌ترین نظریه در مورد زمان، نظریه جولین باربر انگلیسی باشد که در پاسخ به پرسشی پیرامون چیستی زمان گفته است: چیزی به نام زمان وجود ندارد.

زمان از دیدگاه فیزیک

می‌گویند فیزیک یعنی مطالعه فضا و زمان؛ ولی بسیاری از دانشمندان معتقدند مطالعه موجودیت زمان پیش از تعیین منشا آن کاری بیهوده و غیرعلمی است. پروفسور رامسدونک از دانشگاه بریتیش کلمبیا در توضیح چرایی این ضرورت می‌گوید: تصور کنید در یک بازی رایانه‌ای زندگی می‌کنید. برای ما که در جهان خارج از بازی زندگی می‌کنیم تردیدی وجود ندارد که فضای سه‌بعدی آنجا چیزی جز توهم وجود سه‌بعد که از کدگذاری اطلاعات روی سطح یک ریزتراشه دوبعدی حاصل می‌شود، نیست. شاید سه بعد فضا و یک بعد زمان هم ناشی از کدگذاری‌های خاص در ابعاد پایین‌تر جهان هستی باشد. نظریه‌های مهم فیزیک امروز مانند نسبیت عام، مکانیک کوانتوم و نظریه ریسمان فقط فضا ـ زمان را مطالعه می‌کند، ولی هیچ یک برای منشأ فضا ـ زمان توضیحی ارائه نمی‌دهد. به عقیده محققان، فضا ـ زمان باید از موجودیتی زیربنایی‌تر به وجود آمده باشد. البته بازار تعاریف ساده و نه‌چندان جدی و قابل اندازه‌گیری مانند تعریف جان ویلر چندان هم بی‌رونق نبوده است. او زمان را ساز و کاری می‌داند که طبیعت آن را برگزیده است تا از وقوع همزمان رویدادها جلوگیری کند. ولی چرا زمان همواره روبه جلو حرکت می‌کند و فرآیندهایی که در طول زمان روی می‌دهد در شرایط طبیعی و بدون صرف انرژی برگشت‌ناپذیر است؟ چرا هیچ گاه شاهد تبدیل یک سیب فاسد به یک سیب سالم نیستیم؟ حرکت در جهت بی‌نظمی همان چیزی است که به قانون دوم ترمودینامیک معروف بوده و مورد پذیرش اکثریت قریب به اتفاق دانشمندان است.

قانون دوم ترمودینامیک

در بیش از 140 سال گذشته عده‌ای از دانشمندان تلاش کرده‌اند حرکت جهان از نظم به سوی بی‌نظمی را دلیلی بر ممنوعیت حرکت زمان به سمت گذشته معرفی کنند. برای مثال، در شرایط عادی رودها همواره با فرسایش بستر خود عمیق‌تر و عریض‌تر می‌شود و این یعنی افزایش بی‌نظمی. هرگز دیده نشده یک رود در بستری عریض و عمیق متولد شود و با گذر زمان بستر خود را ترمیم کند و از عمق و عرض آن کاسته شود یا تکه‌های یک لیوان شکسته به خودی خود به سوی یکدیگر حرکت کند و به یک لیوان صحیح و سالم تبدیل شود. از نظر دانشمندان، گذر زمان یعنی حرکت از نظم به سوی بی‌نظمی. این تعریف ابتدا قانع‌کننده به نظر می‌رسید؛ ولی به مرور زمان مشخص شد ارائه این تعریف بیشتر به پاک کردن صورت مسأله شبیه است تا حل اساسی آن. زیرا از عهده پاسخ به یک پرسش مهم برنمی‌آید: چرا جهان ابتدا به صورت منظم شروع به کار کرد تا با گذر زمان بر بی‌نظمی آن افزوده شود؟ آن هم در حالی که انتظار داریم پس از مهبانگ با توده‌ای بی‌نظم روبه‌رو باشیم که بر اثر نیروهای طبیعت رو به نظم پیش می‌رود.

مورد عجیب جولین باربر

جولین باربر، فیزیکدان انگلیسی است که پس از اخذ درجه دکتری به جامعه‌ای مذهبی با حدود 200 عضو مهاجرت کرد و از فضای دانشگاهی فاصله گرفت تا آزادانه‌تر در مورد مسائل زیربنایی فیزیک به تفکر بپردازد. از دیدگاه باربر، اشکال کار فیزیکدانان بزرگی مانند نیوتن و اینشتین این بود که از زمان برای توجیه تغییر و حرکت کمک گرفتند. در حالی که اگر به این مسأله برعکس نگاه کنیم، می‌بینیم تغییرات، توهم زمان را برای ما به وجود آورده است. او زمان را سوءتفاهمی می‌داند که از کنار هم قرارگرفتن اکنون‌های بی‌شمار که هر یک در ذات خود مستقل از اکنون قبل و بعد از خود است، ایجاد می‌شود. این ایده‌ای است که ریشه در عقاید پارمنیدس، فیلسوف یونانی پیش از سقراط دارد. اکنون‌های باربر را می‌توان مانند صفحات جدا شده یک رمان در نظر گرفت که روی یک میز پراکنده شده است. هر صفحه به‌خودی‌خود فارغ از زمان وجود دارد، ولی اگر این صفحات را بدرستی کنار هم قرار دهیم و مشغول خواندن آنها شویم این توهم برای ما به وجود می‌آید با موجودیتی واحد به نام داستان سر و کار داریم که مشمول گذر زمان شده است؛ بنابراین از نظر فیزیکی برای باربر، همان گونه که خود او می‌گوید گربه‌ای که از بلندی پرش می‌کند همان گربه‌ای نیست که بر زمین فرود می‌آید. هیچ لحظه گذشته‌ای وجود ندارد که به لحظه آینده سرایت کند. در نتیجه این پرسش که پیش از مهبانگ چه بود؟ هرگز مطرح نمی‌شود چون در فیزیک بی‌زمان او، قبل و بعد مفهومی ندارد. لحظه مهبانگ هم یک انفجار در گذشته بسیار دور نیست؛ بلکه یک صفحه از رمان آفرینش یا یکی از اکنون‌های جهان است که در جای دیگری از مجموعه‌ای که ما هم در آن مجموعه قرار گرفته‌ایم، واقع شده است. او به نقش اساسی مغز در تصور ما از زمان هم اشاره می‌کند؛ موضوعی که یادآور نظرات زیست‌شناسان در مورد زمان است. تنها مدرکی که از گذشته زمین داریم فسیل‌ها و سنگ‌های قدیمی است که فقط در اکنون ما توسط نورون‌های مغز قابل درک است. بنابراین همه اکنون به طور یکجا کنار هم موجود است. ولی روابطی که بین بعضی از آنها مانند اکنون فسیل و اکنون ما برقرار می‌شود به توهم زمان از گذشته به آینده کمک می‌کند.

به اعتقاد دانشمندان مغز فعالانه بر درک ما از زمان تأثیرگذار است و این تأثیرگذاری تحت تأثیر عوامل مختلف قرار می‌گیرد

نظریه او هرچند عجیب، به قدری قدرتمند است که او در مقاله‌های علمی‌اش راه رسیدن به نتایج نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را از راه آن تبیین کرده است.

زمان از دیدگاه زیست‌شناسی

موجودات برای انجام کارهایی مانند خوابیدن، بیدار شدن، غذا خوردن و افزایش یا کاهش مواد شیمیایی درون بدن به گونه‌ای که ادامه حیات را برای آنها تضمین کند به یک ساعت درونی (بیولوژیک) احتیاج دارند. منشأ این ساعت درونی که همه موجودات از آن برخوردارند موضوع تحقیقات گوناگون قرار گرفته است. این ساعت درونی بویژه برای مغز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مغز به‌عنوان مرکز فرماندهی بدن برای انجام وظایف خود از زمان‌بندی بی‌نهایت دقیقی پیروی می‌کند که همین موضوع آن را در تحقیقات زیست‌شناسان در مورد زمان در درجه اول اهمیت قرار داده است. یافته‌های جدید نشان می‌دهد مغز انسان از ترکیبی از ساعت‌های درونی مختلف برای ادامه حیات او استفاده می‌کند. ساعتی با دقت هزارم ثانیه برای واکنش‌های سریع بدن، ساعتی برای محاسبه دهه‌هایی که از عمر ما می‌گذرد، یک ساعت درونی برای زمان‌بندی مناسب حرکت اندام‌ها و ساعتی هم برای نظارت بر نحوه جریان اطلاعات ناشی از حواس در بدن. توانایی بدن برای هماهنگی این ساعت‌ها و استفاده مناسب از اطلاعات هر یک در زمان و مکان خاص خود شگفت‌انگیز است.

به اعتقاد دانشمندان، مغز فعالانه بر درک ما از زمان تأثیرگذار است و این تأثیرگذاری تحت تأثیر عواملی مانند احساسات، مصرف مواد مخدر و اختلالات روانی مانند اسکیزوفرنی قرار می‌گیرد. در یک آزمایش، دانشمندان از افراد خواستند موشواره رایانه را در فاصله‌های زمانی سه ثانیه‌ای فشار دهند. زمان‌بندی بیشتر شرکت‌کنندگان در آزمایش به واقعیت بسیار نزدیک بود. در مرحله بعد از شرکت‌کنندگان خواسته شد به مدت یک ساعت روی یک دستگاه تردمیل بدوند و دمای اتاق را نیز افزایش دادند. پس از یک ساعت بیشتر شرکت‌کنندگان موشواره را به جای فاصله‌های زمانی سه ثانیه‌ای، در فواصل زمانی 6‌‌‌/‌‌‌2 ثانیه‌ای فشار دادند. ظاهرا دمای بالا و فعالیت بدنی گذر زمان را برای آنها سریع‌تر کرده بود. پس از تکرار آزمایش برای همان افراد به مدت ده روز، دقت اولیه دوباره مشاهده شد و درک افراد از فاصله زمانی سه ثانیه با واقعیت همخوانی بیشتری پیدا کرد. این یافته مهر تائیدی بود بر یافته‌های قدیمی‌تر که نشان می‌داد تب، درک افراد از زمان را مختل می‌کند.