دکتر حسین مصحفی

آیا «زمان» واقعی است؟

مشهور است که آلبرت اینشتین حدود یک ماه پیش از مرگش در نامه‌ای نوشت: «تفاوت بین گذشته، حال و آینده تنها توهمی دائمی و سرسختانه است.» 

در تفسیر مکانیک کوانتومی که امروزه متداول است زمان تقریبا جایگاهی ندارد. در تفسیر کپنهاگی از مکانیک کوانتومی مکان و تکانه ذرات مادی به صورت عملگرهای ریاضیاتی هستند که با عمل کردن بر روی موجودی به نام تابع موج حالت آن را تغییر می‌دهند. در واقع در فیزیک کوانتوم، ما حالت ذرات را با موجودی به نام تابع موج (Wave Function) مشخص می‌کنیم که عملگرهای ماتریسی تکانه و مکان، حالت آن را تغییر می‌دهند و ذره می‌تواند به حالت کوانتومی دیگری تغییر وضعیت دهد.

اما زمان در کوانتوم به صورت یک عملگر نیست. زمان در فیزیک کوانتوم حالتی شبیه فیزیک کلاسیک دارد و مفهومی کوانتومی نیست.

همچنین در فیزیک  تعریف زمان مشکلی بنیادین بین نظریه نسبیت عام و مکانیک کوانتومی به وجود می‌آورد که به Problem of Time مشهور است. در واقع از دید مکانیک کوانتومی شارش زمان به صورت جهان‌شمول و مطلق است اما از دید نسبیت عام زمان نسبی و وابسته به ناظر است و نمی‌توان زمان جهان‌شمول تعریف کرد. یکی از موانع مهم در اتحاد بین نظریه نسبیت عام و نظریه کوانتومی همین مسأله زمان است. تلاش‌های متعددی که برای ساختن نظریه «گرانش کوانتومی» انجام شده است اغلب دلالت بر این دارند که زمان مفهومی واقعی نیست و نباید در نظریه نهایی وجود داشته باشد. 

از حدود ۵۰ سال پیش تاکنون این دیدگاه کم کم در بین فیزیکدانان رسوخ کرده است که زمان در کیهان وجود ندارد و زمان مفهومی واقعی نیست. آن‌چه که در عامه معروف است این است که فیزیک کوانتوم تنها به دنیای ذرات زیراتمی (subatomic particles) مرتبط است و در دنیای بزرگ-مقیاس کاربردی ندارد. تقریبا از همان دهه‌های نخستین قرن بیستم، برخی از پایه‌گذاران فیزیک کوانتوم به این باور رسیدند که می‌توان برای بزرگ‌مقیاس نیز حالت کوانتومی در نظر گرفت. در همین راستا، در دهه ۱۹۶۰ یکی از غول‌های فیزیک به نام «جان آرچیبالد ویلر» که شاگرد اپنهایمر پدر بمب اتم و از آخرین همکاران اینشتین بود، به همراه فیزیکدان دیگری به نام برایش دوویت تصمیم گرفتند فیزیک کوانتوم را به کل کیهان تعمیم دهند و یک معادله کوانتومی برای کل کیهان بنویسند که حالت کوانتومی کل عالم را توصیف کند.

شاید تعجب کنید که مگر می‌شود برای کیهانی به این وسعت (بیش از ۹۳ میلیارد سال نوری) معادله کوانتومی نوشت. اما به  این نکته توجه نمائید که طبق نظریه استاندارد کیهان‌شناسی، کیهان ما از نقطه‌ای کوچکتر از ابعاد یک اتم شروع به تحول و گسترش کرده است و در نتیجه انتظار می‌رود که برای تکینگی نخستین فیزیک کوانتوم صادق باشد. یعنی حالت نخستین کیهان یک حالت کوانتومی بوده که تحول پیدا کرده و اکنون نیز باید کیهان یک حالت کوانتومی داشته باشد.

تلاش‌های ویلر و دوویت منجر به پیدایش «کیهان‌شناسی کوانتومی» شد که معادله اساسی آن به Wheeler–DeWitt equation مشهور است. اما نکته عجیبی که پیامد اعمال معادله ویلر-دوویت به تابع موج کوانتومی کیهان است این است که در این معادله پارامتر زمان بطور خود به خود کلا از معادله حذف می‌شود و این به آن معنا بود که از نگاه نظریه‌ی کوانتومی در کل کیهان، اساسا زمان وجود ندارد.

جولیان باربور، فیزیکدان و فیلسوف دانشگاه آکسفورد توضیح جالبی برای این برداشت کوانتومی از کیهان دارد. باربور می‌گوید کل جهان را می‌توان به فریم‌های یک فیلم سینمایی تشبیه کرد. همان‌طور که در هر تک فریم یک فیلم چیزی به نام زمان وجود ندارد، در کل کیهان هم مفهومی به نام زمان وجود ندارد و جهان همواره همانند فریم‌های یک فیلم سینمایی کیهانی صرفا در «لحظه حال» حضور دارد. به عبارتی تحولات کیهان را به جای مفهوم زمان می‌توان با مجموعه‌ای از لحظات حال کیهانی توصیف کرد.

در واقع اگرچه ما در ظاهر گذشت زمان را احساس می‌کنیم، اما این احساس صرفا یک توهم است و حقیقت به گونه‌ای دیگر است.

ایده‌ای که در بین گروهی از فیزیکدانان مطرح است این است که زمانی که ما درک می‌کنیم پیامد رفتار آماری جهان است. در واقع «زمان ترمودینامیک» شبیه به دما که نتیجه رفتار آماری مجموعه‌ای از مولکول‌هاست تعریف می‌شود. همان‌طور که ما برای یک ذره منفرد جدا از دیگر ذرات عالم نمی‌توانیم دما تعریف کنیم، برای آن ذره زمان نیز معنا ندارد.

در پایان چند منبع برای مراجعه و مطالعه دقیق‌تر ذکر می‌کنم:

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2018.00081/full

https://theconversation.com/time-might-not-exist-according-to-physicists-and-philosophers-but-thats-okay-181268

https://www.nature.com/articles/d41586-018-04558-7

https://arxiv.org/pdf/0811.3772.pdf

https://www.quantamagazine.org/a-debate-over-the-physics-of-time-20160719/

https://www.quantamagazine.org/a-defense-of-the-reality-of-time-20170516/

https://youtu.be/qf_OGB6zazU

https://youtu.be/ERq4Kb0aPfc

 • آهنگ زمان/ اثر کارلو روولی/ ترجمه محمدابراهیم محجوب/ نشر گمان

 • زمان چیست؟ فضا چیست؟ / اثر کارلو روولی/ ترجمه آوین تهمتن/ نشر سبزان

 • تولد دوباره زمان/ اثر لی اسمولین/ ترجمه سحر عرب‌زاده/ انتشارات سبزان

 • متافیزیک زمان/ اثر برادلی داودن/ ترجمه حسن امیری آرا/ نشر کرگدن

 • تاریخچه فلسفه زمان/ اثر آدریان باردون/ ترجمه حسن امیری آرا/ نشر کرگدن

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.