مفهوم زمان چیست؟ از توهم تا واقعیت

زمان مفهومی بحث برانگیز است. ما آن را در زندگی خود احساس می‌کنیم و شاهد گذر آن هستیم که همیشه رو به جلو است. زمان نظم دارد و با نرخ خاصی پیشروی می‌کند، بدین ترتیب ما قادر هستیم آن را اندازه بگیریم و در همین راستا برای امور خود در زندگی برنامه‌ریزی کنیم. آیا می‌توان از این جملات نتیجه گرفت زمان وجود دارد؟ اینطور به نظر می‌رسد که زمان یک مفهوم جهانی است و همه رویدادها را در دل خود تعریف می‌کند.

حالا سوال این است که آیا این مفهوم تنها تعاریف ذهنی ما است؟ در این صورت زمان ممکن است چیزی نباشد که به نظر می‌رسد - اگر اینطور باشد، باید بتوانیم پاسخ این سوال را به صورت منطقی بیان کنیم: آیا زمان فیزیکی است و به‌طور عینی وجود دارد؟

برای پاسخ به این پرسش‌ها ابتدا باید ببینیم که حقیقت زمان چیست. در این مقاله تلاش داریم پس از مرور تعارف مرسوم برای زمان، به خصوص تعریف آن در علم و مفاهیم مرتبط با آن همانند اتساع زمان، به سراغ باورهای مختلف در مورد مفهوم زمان برویم و نظر دانشمندان و فلاسفه را در مورد حقیقت زمان و این که آیا زمان وجود دارد، مطالعه کنیم و قدمی به پاسخ این پرسش نزدیک شویم که زمان یعنی چه. با ما در مرور دانسته‌هایمان از راز زمان همراه باشد.

تعریف زمان

پیش از آنکه حقیقی یا غیرحقیقی بودن مفهوم زمان را بررسی کنیم، ابتدا تعریف آن را درنظر می‌گیریم. زمان برای همه ما آشناست اما تعریف و درک آن سخت است. علم، فلسفه، دین و هنر تعاریف متفاوتی از زمان دارند اما سیستم اندازه‌گیری آن‌ها یکسان است.

ساعت براساس ثانیه، دقیقه و ساعت تعریف می‌شود. درحالی‌که اساس این واحدها در طول تغییر بسیار دچار تغییر شده است، ریشه آن‌ها به سومری باستان بازمی‌گردد.

از نظر علمی، فیزیکدانان زمان را به عنوان پیشرفت رویدادها از گذشته به حال و به آینده تعریف می‌کنند. اساساً، اگر یک سیستم تغییرناپذیر باشد، بی‌زمان است. زمان را می‌توان در دنیای علم چهارمین بعد واقعیت در نظر گرفت که برای توصیف رویدادها در فضای سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تعریف، زمان چیزی نیست که بتوانیم آن را ببینیم، لمس کنیم یا بچشیم اما می‌توانیم گذر آن را احساس کنیم.

مفهوم پیکان زمان در علم

معادلات فیزیک به همان اندازه خوب کار می‌کنند که زمان در حال حرکت رو به جلو به سمت آینده (زمان مثبت) پیش می‌رود - یا به عقب در گذشته ( زمان منفی). با این‌حال، این سوال که چرا زمان برگشت ‌ناپذیر است، یکی از بزرگترین سوالات حل نشده در علم است.

یک توضیح است که جهان طبیعی از قوانین ترمودینامیک پیروی می‌کند. قانون دوم ترمودینامیک بیان می‌کند که در یک سیستم ایزوله، آنتروپی (میزان درهم ریختگی یا آشفتگی) سیستم ثابت می‌ماند یا افزایش پیدا می‌کند. اگر عالم را به عنوان یک سیستم منزوی درنظر بگیریم، آنتروپی یا درجه بی‌نظمی آن هرگز نمی‌تواند کاهش یابد. به عبارت دیگر، عالم نمی‌تواند دقیقاً به همان حالتی که در لحظات پیش بود، بازگردد. این یعنی زمان نمی‌تواند به عقب برود.

اتساع زمان

در مکانیک کلاسیک، زمان در همه جا یکسان است. ساعت‌های همگام‌سازی‌شده باهم مطابقت دارند. با این‌حال، از نسبیت خاص و عام اینشتین می‌دانیم که زمان مفهومی نسبی است و بستگی به چارچوب مرجع ناظر دارد. این می‌تواند منجر به اتساع زمان شود که در این مفهوم هرچه سرعت حرکت جسمی به سرعت نور نزدیک‌تر شود، زمان برای آن جسم بیشتر کِش می‌آید. در این مفهوم، ساعت‌های متحرک کندتر از ساعت‌های ثابت کار می‌کنند و با نزدیک شدن به سرعت نور، این اثر تشدید می‌شود. ساعت‌های نصب‌شده در جت‌ها گذر زمان را نسبت به ساعت‌های روی زمین کندتر ثبت می‌کنند.

درک زمان

مغز انسان قادر به ردیابی زمان است. هسته‌های «سوپراکیاسماتیک» مغز ناحیه‌ای هستند که مسئول تنظیم کردن ریتم روزانه یا شبانه هستند. اما انتقال‌‌دهنده‌های عصبی و داروها بر درک زمان تاثیر می‌گذارند. مواد شیمیایی که نورون‌ها را تحریک می‌کنند، سبب می‌شوند تا گذر زمان سریع‌تر اتفاق بیفتد. اساساً زمانی که به نظر می‌رسد زمان درحال افزایش است، مغز رویدادهای بیشتری را در یک بازه زمانی تشخیص می‌دهد. به همین دلیل احساس در مواقع خوش‌گذرانی احساس می‌کنیم زمان سریع‌تر می‌گذرد.

از سوی دیگر، در مواقع اضطرار یا خطر گذر زمان برای ما کند می‌شود. دانشمندان کالج پزشکی «بیلور» در هیوستون می‌گویند که مغز در واقع سرعت نمی‌گیرد، اما ناحیه «آمیگدال» مغز فعال‌تر می‌شود. آمیگدال مسئول ثبت خاطرات در ذهن است. روانشناسان باور دارند که مغز بیشتر از تجربیات آشنا، خاطرات بیشتری را ثبت می‌کند - نسبت به تجربه‌های تکراری. از آنجایی که خاطرات جدید کمی در زمان پیری در زندگی ساخته می‌شوند، در زمان پیری افراد احساس می‌کنند که زمان سریع‌تر می‌گذرد. به همین دلیل است که افراد مسن گذر زمان را سریع‌تر از جوانان احساس می‌کنند.

آغاز و پایان زمان

تا آنجا که به عالم مربوط می‌شود، زمان شروعی داشته است. نقطه شروع آن 13.799 میلیارد سال پیش بوده است که انفجار بزرگ (بیگ‌ بنگ) رخ داد. ما می‌توانیم تشعشعات پس زمینه کیهانی را به عنوان امواج ریزموج ناشی از بیگ بنگ اندازه‌ بگیریم. این تابش متعلق به ۳۸۰هزار سال پس از بیگ بنگ است و متأسفانه قادر نیستیم بیشتر از این در گذشته عالم پیشروی کنیم.

اما در مورد پایان زمان، هیچ توصیف منطقی برای آن وجود ندارد. اگر جهان برای همیشه منبسط شود، زمان ادامه خواهد داشت. اگر یک بیگ‌بنگ جدید رخ دهد، خط زمانی ما - که یک پیکان رو به جلو است - به پایان می‌رسد و یک خط زمانی جدید آغاز می‌شود.

آنچه تا اینجا گفته شد مفهوم زمان از نظر علم بود که به نظریه‌های مختلف مرتبط می‌شود. آیا این زمان فیزیکی است؟ فیلسوفان، فیزیکدانان و دانشمندان چه نظری درباره آن دارند و آیا زمان را یک توهم می‌دانند؟

مفهوم زمان به عنوان یک پارامتر فیزیکی

تاکنون فیزیکدانان و اندیشمندان زیادی این عقیده را مطرح کرده‌اند که زمان یک توهم است و واقعیت ندارد. «هاو پرایس» استاد فلسفه در دانشگاه «کمبریج» مدعی است که سه ویژگی اساسی زمان نه از دنیای فیزیکی بلکه از حالات ذهنی ما ناشی می‌شود: ویژگی اول لحظه حال است. ویژگی دوم گذرا بودن زمان است - به عبارت دیگر، جریان زمان - و سوم، جهت مطلق آن که همواره رو به پیشروی است.

پرایس می‌گوید: «علم فیزیک به ما «عالم بلوکی» را می‌دهد که در آن زمان فقط بخشی از ساختار «فضا-زمان» چهار بعدی است و فضا-زمان به خودی خود یک مفهوم بنیادی نیست. عالم بلوکی در حقیقت ساختار فضا-زمان چهار بعدی است که در آن زمان نیز مانند فضا یک تعریف است. در حقیقت در این عالم هر رویداد مختصات یا آدرس خود را دارد و بدین ترتیب هیچ مرجع مشخص و معینی برای آن وجود ندارد تا بتوان آن را همانند یک پیکان جهت‌دار دارای ابتدا دانست. در این صورت، گذشته و آینده باید در مختصاتی از این عالم بلوکی (فضا-زمان) تعریف شود و بدین ترتیب همه نقاط به یک اندازه «واقعی» هستند، به طوری که آینده و گذشته کمتر از حال واقعی نیستند.

بنابراین، آیا ما توسط دیدگاه‌های انسانی خود گمراه شده‌ایم؟ آیا احساس ما از اینکه زمان در جریان است یا می‌گذرد و جهت دارد، نادرست است؟ آیا ما به لحظه‌ای به نام «حال» اهمیت مضاعف داده‌ایم؟

«آندریاس آلبرشت» کیهانشناس نظری دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: «زمان یک پارامتر خارجی است، پارامتری که به صورت مستقل در معادلات حرکت وارد می‌شود. بنابراین زمان مانند یک کمیت مطلق برای ما تعریف شده است - تا پیش از آنکه به سراغ نسبیت برویم و نگاهی کلاسیک به عالم داشته باشیم.»

نسبیت به زبان ساده بیان می‌کند که زمان مطلق معنا ندارد و هیچ فضای مطلقی وجود ندارد. همه چیز نسبی است. یا به عبارت دیگر زمان به‌طور عینی وجود ندارد. در این حالت وقتی سعی داریم زمان را در چارچوب عالم مورد بحث قرار دهیم، به این ایده نیاز داریم که بخشی از عالم را جدا کرده و آن را «خود» بنامیم. در همین راستا، ساعت و پیشروی زمان تنها رابطه میان بخشی از عالم است که ما تعریف کردیم و آن چه که در آن رخ می‌دهد.

«جولیان باربور» فیزیکدان بریتانیایی زمان را اینگونه توصیف می‌کند: « تصاویر متوالی و عکس‌های فوری متوالی که به صورت پیوسته در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و تغییر می‌کنند.»

از نظر باربور، تغییر واقعی است اما زمان نه. زمان فقط بازتاب تغییر است. همین تغییر است که ناشی می‌شود مغز ما حسی از زمان را می‌سازد که انگار درحال جریان است. همانطور که او می‌گوید، تمام شواهدی که ما برای زمان داریم، در پیکربندی‌های ایستا رمزگذاری شده است که درنهایت ما آن‌ها را به صورت ذهنی می‌بینیم یا تجربه می‌کنیم. به عبارت دیگر، این پیکربندی‌های ایستا همه باهم هماهنگ می‌شوند تا زمان را خطی جلوه دهند.

زمان، توهم یا واقعیت؟

آنچه تاکنون بیان کردیم نشان می‌دهد زمان شاید توهمی است که برای قرن‌ها بشر را سرگرم کرده. اما نظر فیزیکدانان چیست؟

برخی از فیزیکدانان حاضر نیستند زمان را به عنوان نوعی وهم در نظر بگیرند. «جان پولکینگهورن» فیزیکدان کوانتومی و کشیش انگلیسی متعقد است که جریان و جهت زمان واقعی و گریزناپذیر است. او می‌گوید: «استفاده از مفهوم نسبیت برای ادعای اینکه زمان یک توهم است، یک استدلال اشتباه است زیرا هیچ ناظری از یک رویداد دور یا همزمانی رویدادهای مختلف در مناطق مختلف عالم اطلاع ندارد - تا زمانی که در لحظه در هر دو مکان باشد. بنابراین استفاده از مفهوم نسبیت بر نحوه سازماندهی ناظرات در توصیف زمان متمرکز است و نمی‌تواند در حقیقت مفهوم زمان را به عنوان یک حقیقت زیر سوال ببرد.»

او همچنین مفهوم عالم بلوکی (فضا-زمان) را رد می‌کند و می‌گوید: «ما گذر زمان را در زندگی خود احساس می‌کنیم. لمس گذر زمان دقیقا همانند لمس اجسام در اطراف ما بدیهی است. از سوی دیگر، نظریه نسبیت عام را نمی‌توان یک نظریه نهایی دانست که تمام جنبه‌های آن را اثبات کرده‌ایم. بنابراین نمی‌توان با استناد به آن برای مفهوم زمان تصمیم‌گیری کرد.»

در علم فیزیک، زمان تضاد میان نظریه نسبیت و مکانیک کوانتومی است. در نظریه نسبیت، زمان پارامتری قابل اندازه‌گیری و اصطلاحاً «چکش‌خوار» است - می‌توان آن را به دقیقه، ثانیه و غیره تقسیم کرد. این درحالی است که مکانیک کوانتومی به عنوان پس‌زمینه (بدون قابلیت چکش‌‌خواری) درنظر گرفته می‌شود.

برای بسیاری از فیزیکدانان، درحالیکه ما زمان را از نظر روانی واقعا تجربه می‌کنیم، زمان اساساً واقعی نیست. زمان یک عنصر یا مفهوم بدوی و غیرقابل تقلیل نیست که برای ساخت واقعیت به آن نیاز داشته باشیم. درحقیقت، چیزهای زیادی در علم فیزیک وجود دارند که ما فکر می‌کنیم اساسی هستند و آنقدر در باور ما ریشه دوانده‌اند که به توهم محض تبدیل شده‌اند و حالا زیر سوال بردن آن‌ها کاری دشوار است - همانند زمان.

جمع‌بندی

حقیقت زمان دقیقاً چیست؟ آیا زمان تقلیل ناپذیر، اساسی و توصیف کننده نهایی واقعیت است؟ یا اینکه احساس ذهنی ما از جریان زمان که توسط مغز تکامل یافته است، یک توهم است؟

در این مقاله ابتدا به تعریف مفهوم زمان پرداختیم. پیشینیان ما زمان را امری مطلق و بنیادی می‌دانستند که واقعاً وجود دارد. با این حال، دیدم که تضاد میان نظریه نسبت و مکانیک کوانتومی باعث شده است تا دانشمندان در حقیقت زمان دچار شک شوند. زمان حالا به‌صورت یک راز درآمده و باعث شده تا دانشمندان نظرات متناقضی درباره ماهیت آن داشته باشند.

نظرات درباره راز زمان دوگانه است - همانطور که در بالا در گفته‌های مختلف خواندیم. اما بسیاری از فیزیکدانان و فیلسوفان اکنون گمان می‌‌کنند که زمان یک کمیت اساسی نیست، بلکه خود از رازی بنیادی‌تر می‌آید - چیزی کاملا متفاوت که هنوز در درک آن دچار کج‌فهمی هستیم.