فیزیکدانان و فیلسوفان: مفهومی به نام «زمان» ممکن است اصلا وجود نداشته باشد

آیا زمان وجود دارد؟ پاسخ به این سوال ممکن است واضح به نظر برسد: همه ما می‌گوییم البته که وجود دارد. تنها کافی است نگاهی به ساعت دستمان یا حتی تقویم روی میز بیندازیم.

اما پیشرفت‌های علم فیزیک نشان می‌دهد عدم وجود مفهوم زمان یک فرضیه محتمل است و برای اثبات آن باید مطالعات بیشتری انجام شود.

مفهوم زمان (در صورت وجود داشتن) چیست و چه معنایی دارد؟ اگر نباشد چه اتفاقی می‌افتد؟ دانشمندان چطور به فرضیه‌ عدم وجود زمان رسیده‌اند؟ پاسخ تمام سوالات را در این مقاله بررسی می‌کنیم. جای نگرانی نیست. حتی اگر زمان وجود نداشته باشد، زندگی ما طبق روال همیشه پیش جلو خواهد رفت.

بحران در علم فیزیک

علم فیزیک همیشه در تلاش برای پاسخ دادن به سوالات بنیادی بوده است. در حدود یک قرن گذشته، ما جهان را با دو نظریه فیزیکی بسیار موفق توضیح دادیم: «نظریه نسبیت عام» و «نظریه مکانیک کوانتومی» این دو نظریه هنوز هم پابرجا هستند و به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نظریه مکانیک کوانتومی نحوه عملکرد اجرام را در دنیای فوق‌العاده کوچک ذرات مطالعه می‌کند. در این نظریه فعل و انفعالات میان ذرات نقش بسیار مهمی دارند. از سویی دیگر، نظریه نسبیت عام تلاش می‌کند تا عالم ما را در مقیاس بسیار بزرگ توصیف کند. نیروی گرانش، نیرویی است که در این نظریه نقش اساسی دارد و نحوه حرکت اجسام در طبیعت را برای ما روشن می‌سازد.

هرچند این دو نظریه عالم را در مقیاس‌های کاملا متفاوتی بررسی می‌کنند، اما به خودی خود نظریه‌های موفقی هستند. برخی گمان می‌کنند این دو نظریه با یکدیگر تضاد دارند – اگرچه ماهیت دقیق تعارض داشتن دو نظریه بسیار جای بحث دارد – اما دانشمندان عموما عقیده دارند که این دو نظریه را باید با یکدیگر ترکیب کرد تا به «نظریه همه چیز» رسید. نظریه همه چیز، یک فرمول‌بندی ریاضیاتی است که دانشمندان عقیده دارد می‌تواند تمام عالم را در یک ساختار معین توضیح داده و توصیف کند. «آلبرت اینشتین» فیزیکدان معروف قرن بیستم نیز سال‌های پایانی عمر خود را صرف مطالعه درباره نظریه همه چیز کرد اما موفق به ساخت آن نشد. با این‌حال، تاکنون دانشمندان موفق به دست‌یابی به آن نشده‌اند.

در همین راستا، دانشمندان با معرفی نظریه‌ای به نام «گرانش کوانتومی» در تلاش هستند تا با ترکیب نسبیت عام و کوانتوم، جایگزینی برایشان ایجاد کنند که علاوه بر موفق بودن در توصیف عالم، قدمی بزرگ به سوی نظریه همه چیز باشد. چنین نظریه‌ای باید قادر باشد نحوه اثرگذاری نیروی گرانش – که نیروی اصلی در نظریه نسبیت عام می‌باشد – را بر ذرات بسیار کوچک – که با مکانیک کوانتومی توصیف می‌شوند – توضیح دهد.

زمان در گرانش کوانتومی

آنچه در ظاهر دیده می‌شود، این است که تولید نظریه گرانش کوانتومی کار بسیار دشواری است. یک تلاش برای غلبه بر تضاد موجود میان این دو نظریه، «نظریه ریسمان» است. نظریه ریسمان، ذرات موجود در عالم را نه به صورت ذره، بلکه به صورت نوارهایی بسیار بسیار کوچک ( ریسمان) در نظر می‌گیرد که قادر هستند در عالم 11 بعدی ارتعاش کنند.

اما نظریه ریسمان نیز با مشکلات متعددی روبرو است. تئوری‌های ریسمان از نظر محاسباتی طیف وسیعی از ابعاد اضافه را در دنیای ما ارائه می‌کنند که نمی‌توان آن‌ها را در دنیای واقعی مشاهده کرد. به عبارت دیگر، نمی‌توان با انجام آزمایش در آزمایشگا‌ه‌ها، حکم تائید یا رد برای آن‌ها در نظر گرفت.

در دهه‌های 1980 و 1990، بسیاری از فیزیکدانان از نظریه ریسمان ناامید شدند و گرانش کوانتومی را بیشتر جدی گرفتند. یکی از برجسته‌ترین مدل‌های گرانش کوانتومی، «گرانش کوانتومی حلقه» است که پیشنهاد می‌کند تار و پود فضا و زمان از شبکه‌ای از تکه‌های گسسته بسیار کوچک یا حلقه‌ها ساخته شده است. یکی از نکات عجیب و جالب نظریه گرانش کوانتومی حلقه این است که به نظر می‌رسد باید زمان را به‌طور کامل حذف کرد!

اهمیت زمان

پس تا به این‌ جای کار می‌دانیم برای توضیح عالم خود نیاز به یک نظریه جدید داریم که یکی از کاندیدهای آن زمان را حذف می‌کند. آیا چنین فرضیه‌ای می‌تواند درست باشد؟ پاسخ به این سوال دشوار است. اما در ابتدا باید معنا و مفهوم زمان را با دقت مشخص کنیم.

تئوری‌های علم فیزیک شامل میز، صندلی و یا افراد نمی‌شود. با این‌حال ما قبول داریم که این اشیا و افراد در زندگی وجود دارند. چرا؟ زیرا ما فرض می‌کنیم چنین چیزهایی در سطحی بالاتر از سطح توصیف شده توسط فیزیک وجود دارند.

از نگاهی دیگر، ما می‌گوییم ماده‌هایی در عالم وجود دارند که از ذرات مختلف تشکیل شده‌اند و در مرحله بعد به سراغ مطالعه آن ذرات می‌رویم. آیا تا به‌حال به این مسئله فکر کرده‌ایم که زمان از چه چیزی ساخته شده است؟ یا زمان دقیقا چیست؟

بنابراین تا زمانی که نتوانیم تعریف دقیق و مناسبی از ماهیت زمان و منشا آن داشته باشیم، نمی‌توانیم هر فرضی در مورد آن را به راحتی مورد تحلیل قرار دهیم. زمان ممکن است در هیچ سطحی وجود نداشته باشد.

گفتن این که زمان در هیچ سطحی وجود ندارد، همانند این است که بگوییم زندگی هیچوقت پیش نمی‌رود. کل زندگی ما براساس زمان ساخته شده است. ما برای آینده برنامه‌ریزی می‌کنیم، زمان‌بندی انجام می‌دهیم و کارهای خود را مطابق زمان انجام می‌دهیم.

اما اگر پارامتر متغیری مثل زمان وجود نداشته باشد که براساس آن برنامه‌های خود را بچینیم، گذشته، حال و آینده چه معنایی خواهند داشت؟

به نظر می‌رسد کشف و تائید اینکه زمان وجود ندارد، کل جهان را دچار یک شوک بزرگ می‌کند. ما دیگر دلیلی برای برخاستن از رختخواب نخواهیم داشت!