پیکان زمان (
The arrow of time)
نگاه اجمالی
تا آغاز قرن بیستم ، مردم به
زمان مطلق معتقد بودند، یعنی هر عارضه و حادثه‌ای می‌توانست به طریقی یکسان با عددی به نام «
زمان» نشانه شود و همه ساعتهایی که درست کار می‌کنند می‌توانستند در سنجش فاصله زمانی بین دو رویداد همخوان و هم آواز باشند. با این همه ، اکتشاف این که
سرعت نور به نظر هر ناظری یکسان می‌نماید و مستقل از چگونگی حرکت او می‌باشد، منجر به
نظریه نسبیت و به دنبال آن بطلان نظریه وجود زمانی مطلق و یگانه شد و این نظریه جانشین آن شد که هر ناظری باید زمان را با ساعتی که همراه خود دارد، سنجیده و ثبت کند. بنابراین ، ساعتهایی که همراه ناظران مختلف هستند، لزوما با هم مطابقت نخواهند داشت. به این ترتیب ، زمان مفهوم شخصی بیشتری یافت و در ارتباط با ناظری شد که آن را اندازه می‌گرفت.
زمان موهومی
هنگامی که انسان کوشید تا
جاذبه گرانش را با
مکانیک کوانتومی یکی کند، می‌بایست نظریه موهومی را نیز در آن دخالت می‌داد. زمان موهومی راستا و جهتهای قابل‌تشخیص در فضا را ندارد. اگر کسی بتواند بر حسب زمان موهومی به سمت شمال برود، الزاما باید بتواند به عقب برگشته و از جنوب سر در آورد. به همین نحو ، اگر کسی بر حسب زمان موهومی بتواند به سمت جلو برود، الزاما باید بتواند عقبگرد کرده و بسوی عقب برود. از سوی دیگر ، همانطور که همه می‌دانیم زمان حقیقی بین سمتهای جلو و عقب ، اختلاف فاحشی دارد. این اختلاف بین گذشته و آینده از کجا بوجود آمده است؟
چرا ما از آینده خبری نداریم؟
قوانین علم ، بین گذشته و آینده تمایزی بوجود نمی‌آورند. به عبارت دیگر ، قوانین علم تحت ترکیب
عملیات (یا تقارن‌های) معروف به T , P , C تغییر نمی‌کنند. (C یعنی عوض کردن ذرات به نفع ضدذرات ، P یعنی به کار بردن تصویر آینه‌ای ، بنابراین راست و چپ با هم مبادله می‌شوند و T یعنی معکوس کردن سوی حرکت تمام ذرات ، یعنی در حقیقت ، باز گرداندن حرکت به سوی عقب) قوانین علم که در تمام حالات معمولی حاکم بر رفتار و نظام هر ماده هستند، با اتحاد دو عمل C و P مستقل از تغییر می‌باشند. به عبارت دیگر ، زندگی برای ساکنان سیاره دیگری که هم تصویر آینه‌ای ما هستند و هم اینکه به جای
ماده از
ضد ماده ساخته شده‌اند، یکسان و همانند است.
اگر قوانین علم برای ترکیبی از اعمال C و P و نیز ترکیبی از اعمال C ، P ، T بی‌تغییر باشند، آنگاه آنها باید تنها تحت عمل T هم بی‌تغییر باقی بمانند. با این وجود ، هنوز هم در زندگی معمولی ، بین راستای سمت جلو و سمت عقب در زمان حقیقی ، اختلاف بزرگی وجود دارد.
انواع پیکان زمان
- پیکان ترمودینامیک زمان: قانون پیکان ترمودینامیک گویای آن است که پیوسته در هر سیستم بسته ، مقدار بینظمی یا آنتروپی نسبت به زمان افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر ، این شکل حالت مشکلی از قانون مورفی (فیزیکدانان آفریقایی) می‌باشد، که می‌گوید: اشیا همیشه تمایل به کجروی دارند! لیوان سالمی که بر روی میز قرار گرفته است، نمایانگر حالتی از نظم نمایی است، ولی لیوان شکسته‌ای که بر روی کف زمین پراکنده شده است، نمودار حالتی از بینظمی است. انسان می‌تواند به آسانی از حالت لیوانی که در گذشته بر روی میز قرار داشته است، به حالت لیوانی شکسته در آینده بر کف زمین قرار دارد برود، ولی نمی‌تواند به طریق دیگری عمل کند. پس افزایش بینظمی یا آنتروپی نسبت به زمان ، مثالی است از آنچه که پیکان زمان نامیده می‌شود و چیزی است که گذشته را از آینده متمایز ساخته و جهشی به زمان می‌دهد.
- پیکان روانشناسی زمان: پیکان روانشناسی زمان ، آن سویی است که ما گذشت زمان را در آن احساس می‌کنیم و جهتی است که در راستای آن گذشته را به یاد می‌آوریم، نه آینده را. ادراک ذهنی ما از راستای پیکان روانشناسی زمان بوسیله پیکان ترمودینامیک آن در اندرون مغز ما معین می‌شود.
- پیکان کیهان‌شناسی زمان: دسته سوم پیکان کیهان شناسی زمان است و آن جهتی از زمان است که کیهان در آن جهت ، به جای انقباض در حال انبساط است.
علت پیدایش پیکان کیهانی و ترمودینامیکی
در
نظریه کلاسیک نسبیت عام کسی نمی‌تواند
چگونگی آغاز کیهان را پیش‌بینی کند، زیرا تمام قوانین شناخته شده
علم فیزیک در اثر تکینگی
انفجار بزرگ از هم فرو می‌باشد. این نظر منجر به پیکانهای کیهانی ، ترمودینامیکی کاملا مشخصی از زمان می‌شود که ما شاهد آن هستیم. همچنین کیهان می‌توانست در حالتی بسیار نامنظم و ناهموار آغاز شده باشد.
در چنین صورتی بینظمی کیهانی ، در حد کمال بوده است و دیگر با گذشت زمان بینظمی آن نمی‌توانسته است، افزایش یابد. آنگاه بایستی کیهان در همین وضع و حالت ثابت باقی بماند که نتیجه آن عدم وجود پیکان ترمودینامیک کاملا مشخص از زمان است و یا باید بینظمی آن رو به کاهش می‌گذاشت که در این صورت
پیکان ترمودینامیک زمان مخالف سوی پیکان کیهان‌شناسی آن می‌شد. هیچ یک از این دو مورد با آنچه که ما مشاهده می‌کنیم، مطابقت ندارد.
مباحث مرتبط با عنوان
