زمان چیست ؟

زمان چیست؟

مقدمه

پیش از شروع توضیحات، لازم است نکته‌ای ذکر شود؛ در این مطلب برای ایده‌ها از لفظ فرضیه استفاده شده، اما در منابع مختلف ممکن است این فرضیات با اصطلاح نظریه معرفی شوند. این به‌علت کاربرد اصطلاح نظریه (theory) است که باب بوده، هست و خواهد بود. اما این موضوع به این معنا نیست که تمام آنها از نظر شواهد و مدارک، واقعا نظریه باشند.
زمان پدیده‌ای‌ست مرموز و مبهم، شاید مبهم‌ترین و مرموزترین پدیده‌ی عالم. علیرغم این‌که موضوع زمان موضوعی تخصصی و شدیداً مفصل است، در این مطلب سعی شده تا بطور کاملاً مختصر، فرض‌های موجود درمورد زمان را بررسی کنیم.
در پاسخ به این پرسش که «زمان چیست؟» باید گفت هنوز پاسخ مشخص و واحدی نداریم اما به همین سادگی‌ها پرونده این موضوع بسته نمی‌شود. فرضیات مختلفی وجود دارند و ما در اینجا به این فرضیات خواهیم پرداخت. این فرضیات هر کدام بر اساس محاسبات و شواهد مختلف بوده و با یکدیگر قابل جمع نیستند. به عبارت دیگر تنها یکی از آنها می‌تواند سازگار باشد.
پیش از پرداختن به زمان در حوزه‌ی فیزیک، باید بدانیم که ما دو نوع زمان داریم؛
۱- زمان فیزیکی ۲-زمان روانشناختی(پردازشی)
زمان پردازشی، زمانی است که ما بصورت ذهنی(subjective) درک می‌کنیم. به این معنا درک ما از زمان می‌تواند بر اساس پردازش ذهن ما متفاوت باشد. مثلا هنگامی که احساس خوبی داریم‌، زمان برای ما سریع‌تر و هنگامی که احساس بدی داریم زمان برای ما کندتر می‌گذرد. در این خصوص پژوهش‌های متعدد و جالبی صورت گرفته است. برای مثال طبق فرضیه نسبت(Ratio) هر چقدر سن ما بیشتر می‌شود، زمان برای ما زودتر می‌گذرد! در تایید این ایده تحقیقات بسیاری انجام شده، ازجمله پژوهشی در سال ۲۰۰۵ توسط مارک ویتمن و ساندرا لنهوف که ۴۹۹ شرکت کننده در سنین ۱۴ تا ۹۴ سال را مورد آزمون قرار دادند و نشان داده شد گذر زمان در سنین پایین تر “بسیار آهسته” و در سنین بالاتر به “بسیار سریع” تغییر می‌کند.
فرضیه دیگری وجود دارد که اولین بار توسط ویلیام جیمز در سال ۱۸۹۰ در کتاب مبانی روانشناسی ارائه شد. جیمز می‌گوید هر چقدر سن ما افزایش می‌یابد، وقایع جدیدِ کمتری را تجربه می‌کنیم و تجربیات ما غالباً تکراری هستند. به همین علت، زمان را سریع‌تر درک می‌کنیم و حس می‌کنیم زمان با سرعت بیشتری سپری می‌شود.
در این ایده، هر چه اتفاقات جدید و متنوع بیشتری را تجربه کنیم، جریان زمان کُند خواهد شد. به عبارت ساده‌تر طبق فرضیه جیمز، در زندگی هرچه تجربیات جدید و متنوع بیشتری داشته باشیم، درک ما از طول عمرمان بیشتر خواهد شد.
این چند نمونه و تحقیقات دیگری که در این زمینه انجام می‌شود، همگی در مورد زمان روان‌شناختی است. یعنی همان درک و پردازش زمان به‌صورت ذهنی(subjective) توسط مغز.
اما وقتی در دنیای فیزیک از زمان صحبت می‌کنیم، از زمان فیزیکی، به‌صورت عینی (objective) حرف می‌زنیم. زمانی که عقربه‌های ساعت به ما نشان می‌دهند و خارج از ذهن ماست.
این زمان، یکی از مبهم‌ترین موضوعات در دنیای فیزیک است و ما در اینجا به فرضیه‌های مختلف فیزیک‌دانان پیرامون آن می‌پردازیم.

امواج گرانشی و زمان؛ ریچارد مولر

یکی از فرضیات قابل توجهِ موجود پیرامونِ زمان، فرضیه ریچارد مولر است که در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. ریچارد مولر فیزیکدان دانشگاه برکلی اعتقاد دارد برخورد سیاهچاله‌ها با یکدیگر، صرفا به ایجاد لرزش‌های فضای اطراف منجر نمی‌شود، بل‌که این برخوردها منجر به پدید آمدن لحظات جدیدی در بعد زمان هم می‌شود.
مولر می‌گوید ظرف سال‌های آینده می‌توان به کمک آشکارسازهایی که امواج گرانشی را کشف کردند، شواهدی برای تولد لحظات جدید زمان در کیهان به‌دست آورد.
همان‌طور که گفته شد زمان یکی از مبهم‌ترین پدیده‌های هستی بوده و هست. سن اگوستین قدیس(فیلسوف) در جمله‌ی معروف خود می‌گفت : واقعا زمان چیست؟ تا وقتی که این سوال از من پرسیده نشود، مفهوم آن را می‌دانم، اما وقتی بخواهم به آن پاسخ دهم می‌بینم مفهوم آن را نمی‌دانم.
ولی ریچارد مولر معتقد است با پیشرفت‌هایی که در فیزیک اتفاق افتاده، امکان دارد راه جدیدی برای پاسخ به این پرسش پیدا کرد.
تاکنون ما با نسبیت عام رفتار زمان را توصیف می‌کنیم. طبق این نظریه جهان دارای سه بعد مکان و یک بعد زمان است. اما در این نظریه فضا و زمان، وجوه مختلف یک پدیده‌ی واحد به نام فضا-زمان هستند.
اما نکته‌ای وجود دارد که مولر درباره آن می‌گوید: مسأله‌ی عجیب اینجاست که چرا در حالی که می‌توان در نقطه‌ی ثابتی در فضا متوقف شد، همین کار در بُعد زمان غیر ممکن است؟!
به جز این معماهای دیگری درمورد تفاوت رفتار فضا و زمان وجود دارد. برای مثال می‌دانیم که قوانین بنیادین فیزیک هیچ تمایزی بین جهت زمان قائل نیستند. بنابراین این پرسش مطرح می‌شود که چرا به نظر می‌رسد زمان در جهتی رو به آینده در جریان است؟ مولر این معماهای زمان را در کتابی جمع آوری کرد، اما به گفته او هنگام نگارش این کتاب ایده‌ای به ذهنش رسید. مولر می‌گوید: وقتی که مشغول نگارش این کتاب بودم ناگهان این ایده به ذهنم رسید که شاید دلیل شکل‌گیری جریان زمان، اضافه شدن تدریجی و مستمر لحظات یا “اکنون‌های” جدید در بعد زمان باشد.
مولر باور دارد علت پدید آمدن این لحظات جدید زمانی به وحدت بنیادی فضا-زمان مربوط است. از زمانی که انبساط جهان کشف شد(۹۰سال قبل) تاکنون کیهانشناسان ناچار بودند قبول کنند که فضا در حال انبساط و به‌طور مداوم در حال پدید آمدن نیز هست. بنابراین طبق وحدت فضازمان، این رویداد باید برای زمان هم رخ دهد.
بنابراین به‌دلیل انبساط کیهان، نه تنها وسعت فضا بطور مداوم در حال افزایش است، بل‌که زمان هم بطور مداوم افزایش پیدا می‌کند. مولر معتقد است همین امر وجود جریان زمان را نشان می‌دهد.
مولر می‌نویسد: کرانه‌ی در حال انبساط زمان، همان چیزی‌ست که از آن بعنوان ” لحظه‌ی کنونی” (لحظه حال) نام می‌‌بریم. طبق این نکته باید گفت خلق مداوم ″لحظه‌های حال جدید″، جریان زمان را به‌وجود می‌آورد.
مولر برای تایید فرضیه خود به‌دنبال شواهد بود، اما تا زمانی که کتابش منتشر شد، نتوانست شواهد تجربی برای آن فراهم کند. اما پس از انتشار کتاب او امواج گرانشی در لایگو کشف شد. مولر می‌گوید: پس از انتشار این خبر، به ذهنم رسید که این آشکارساز می‌تواند امکان آزمایش نظریه‌ای را که در ذهن داشتم، فراهم کند.
مولر متوجه شده بود که لایگو می‌تواند خلق زمان را هنگام برخورد سیاهچاله‌ها با یکدیگر نشان دهد. چون هنگام برخورد سیاهچاله‌ها با هم، مقادیر زیادی فضای سه بعدی در کیهان به‌وجود می‌آید و به باور مولر همین موضوع باید برای زمان نیز صدق کند.
مولر توضیح می‌دهد: هر سیاهچاله حفره‌ی عظیمی در فضا-زمان ایجاد می‌کند که می‌توان آن را به سطح وسیع اقیانوس تشبیه کرد. بدیهی‌ست که سطح آب در یک گرداب همیشه از سطح آب همان ناحیه، وقتی که گردابی نیست، بیشتر است. علیرغم اینکه سطح آب دوبعدی و سطح سیاهچاله‌ها سه بعدی هستند، معادلات ریاضی نشان می‌دهند چنین تشبیهی ممکن است.
به همین ترتیب می‌توان گفت با تولد سیاهچاله، علاوه بر فضای سه بعدیِ جدید، زمان جدیدی هم در کیهان متولد می‌شود.
با آشکارسازی رویدادی که در سال ۲۰۱۵ با لایگو ثبت شد، راهِ نشان دادن زمان دقیق تولد سیاهچاله در کیهان مشخص شد. رویداد ثبت شده لایگو نتیجه‌ی برخورد دو سیاهچاله بود که قبل از برخورد باهم، با سرعت بسیار زیادی در مسیری مارپیچی به دور هم در حال گردش بودند و هر لحظه به هم نزدیک‌تر می‌شدند. تجزیه و تحلیل الگوی امواج گرانشیِ ثبت شده لایگو، به فیزیک‌دانان کمک کرد که زمان برخورد و تولد سیاهچاله جدید حاصل برخورد را با دقت کسری از ثانیه به‌دست آورند.
مولر با محاسبات خود به این نتیجه رسید که با برخورد سیاهچاله‌ها و تولد سیاهچاله جدید، فضای سه بعدی جدیدی با حجمی حدود چند میلیون کیلومتر مکعب در اطراف سیاهچاله به‌وجود می‌آید. طبق همین موضوع مولر به محاسبه‌ی زمان جدیدِ به‌وجود آمده پرداخت. او به این نتیجه رسید که زمانِ ایجاد شده در این حالت بسیار کوتاه، معادل تقریباً چند هزارم ثانیه، اما قابل اندازه گیری است. طبق محاسبات مولر فیزیکدانان لایگو باید پیدایش این لحظه‌های زمانی یا ″اکنون‌های جدید″ را با اندازه‌گیری تأخیر زمانی ایجاد شده در الگوی امواج گرانشی ثبت شده طی برخورد و ادغام دو سیاهچاله‌ی اولیه آشکارسازی کنند.
مولر علاوه بر محاسبات اولیه خود و ایده‌ی آشکارسازی لحظات جدید، تلاش می‌کند محاسبات خود را با معادلات دقیق نسبیت عام، دقیق‌تر و تکمیل کند. او از شاون مگویر فیزیکدان موسسه کلتک کمک گرفته است.
مولر می‌گوید : شاون متخصص نسبیت عام است و ما به کمک هم می‌توانیم محاسبات پیچیده و دقیق را در این رابطه انجام دهیم.
مگویر محاسبات دقیقی طبق نسبیت عام انجام داده و نظرات مولر را تایید می‌کند. مولر در مورد آزمون ایده‌ی خود می‌گوید: امواج گرانشی‌ای که چندین بار ثبت شده‌اند، به اندازه کافی قوی بوده که امکان آزمایش و تعیین صحت نظریه ما را فراهم کنند.

شاون کرول؛ جهان‌های احتمالی

فرضیه دیگر توسط شاون کرول فیزیکدان نظری از موسسه فناوری کالیفرنیا مطرح شده است. بخش اول این فرضیه، به جهت زمان می‌پردازد. چیزی که سالهاست فیزیکدانان برای جهت زمان مطرح می‌کنند، قانون دوم ترمودینامیک است. کرول نیز از همین نکته شروع می‌کند اما در ادامه ایده‌ی منحصر به‌فردی به آن می‌افزاید. کرول جزو کسانی‌ست که معتقدند زمان واقعی‌ست و وجود دارد.
کرول می‌گوید: زمان واقعی است و مدارک آن همه جا در اطراف ما وجود دارد. زمان از گذشته به آینده به یک جهت جریان دارد. اما چرا زمان جهت دارد؟ این با اندازه گیری مرتبط است.
چیزی که باعث می‌شود زمان خاص باشد قانون دوم ترمودینامیک است. این قانون می‌گوید با جلو رفتن زمان آنتروپی افزایش پیدا می‌کند. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد وضعیت کیهان تا چه حد بی نظم و آشفته است. در گذشته در زمان جوانیِ کیهان، همه چیز منظم بود. با گذشت زمان در کل کیهان بی‌نظمی افزایش پیدا کرد. از بیگ بنگ افزایش آنتروپی(همان افزایش بی نظمی) دلیلی برای تفاوت میان گذشته و آینده بوده است و دلیلی برای جهت زمان.
به عبارت ساده ما هرچقدر به عقب‌تر برگردیم، کیهان منظم‌تری داریم و هر چقدر رو به آینده می‌آییم بی‌نظمی افزایش پیدا می‌کند و بنابراین سن کیهان افزایش پیدا می‌کند.
کرول می‌گوید :جالب است که در قوانین فیزیکی که پیرامون ما وجود دارد، تفاوتی میان آینده و گذشته وجود ندارد. چه در قوانین نیوتن، چه نسبیت اینشتین و چه در مکانیک کوانتومی، تفاوتی میان جهت زمان وجود ندارد. بنابراین در یک نظام ساده‌ی فیزیکی تفاوتی در جهات زمان وجود ندارد، اما در یک نظام پیچیده میکروسکوپی تفاوت وجود دارد. فرایندهای پیچیده همان آشوب‌ها و تغییراتی هستند که آنتروپی و سنجش را افزایش می‌دهند. سوال اصلی اینجا مطرح می‌شود که چرا بی‌نظمی در آغاز کیهان تا این حد کم و آنتروپی پایین بوده است؟ به نظر می‌آید کیهان ما از توازن خارج شده است. آینده‌ای بسیار دورتر، احتمالاً به شدت آشفته و بی‌نظم خواهد بود و گذشته‌ای دور که به شدت منظم بوده، این عدم تعادل آزاردهنده‌ای برای فیزیک است.
اما کرول راه حل این عدم توازن را در فرضیه جهان‌های احتمالی (بطور خاص جهان‌‌های حبابی) می‌بیند و ایده‌ای خاص را مطرح می‌کند. ایده‌ی مجموعه ای از جهت‌های احتمالی زمان. طبق این فرضیه ما احتمالاً یکی از بی‌نهایت کیهانِ ممکن هستیم. او می‌گوید یک جهان مادر وجود دارد که کیهان‌هایی را متولد می‌کند. یک تورم کوانتومی بسیار کوچک می‌تواند فضایی کوچک را ایجاد کند که رفته رفته بزرگ می‌شود و آنتروپی آن افزایش پیدا می‌کند. به همین ترتیب کیهان مادر، کیهان ما را ایجاد می‌کند که در این کیهان جهت زمان به شکل کنونی وجود دارد. اما به‌طور هم‌زمان، جهان دیگری هم متولد می‌کند تا توازن و تعادل حفظ شود. برای حفظ تعادل این کیهان باید مثل یک آینه‌ی بازتاب دهنده، جهت زمانیِ معکوس داشته باشد. یعنی در آن کیهان زمان رو به عقب در جریان است.
به همین ترتیب جهان‌های مختلف با جهت‌های مختلف زمان وجود دارند. هر کدام از این جهان ها مثل یک حباب هستند که در آنها جهت زمانی، عادی تصور می‌شود اما در قیاس با دیگر جهان‌ها متفاوت است.

لی اسمولین ، زمان وجود دارد

لی اسمولین(از موسسه پریمتر و دانشگاه واترلو) از کسانی‌ست که با برخی از موضوعات کیهانشناسی مخالف است و در آخرین کتاب خود به نام ” جهان واحد و واقعیت زمان ” سعی دارد بسیاری از ایده‌های کیهان‌شناسی را به چالش بکشد. اما پیش از این در سال ۲۰۱۳ در کتاب ” تولد دوباره زمان ” به موضوع زمان می‌پردازد. اسمولین معتقد است زمان وجود داشته و واقعی‌ست. اسمولین توضیح می‌دهد که : افراد زیادی در حوزه فیزیک و فلسفه وجود دارند که معتقدند زمان وجود ندارد و یک توهم است و در عمیق‌ترین سطوح حقیقت، زمان وجود ندارد، اما من این را قبول ندارم. پیش از این‌ها تصور می‌کردم زمان وجود ندارد اما بعداً متوجه شدم زمان واقعیت دارد.
اسمولین معتقد است زمان قبل از بیگ بنگ وجود داشته و بعد از آن نیز هم‌چنان وجود دارد و مدعی‌ست می‌توانیم با بررسی و سنجش رفتار ذرات نور در فواصل طولانی این موضوع را مورد آزمون و مشاهده قرار دهیم. اما چگونه؟
می‌دانیم که نور با سرعت تقریباً ۳۰۰هزار کیلومتر در ثانیه (۲۹۹٬۷۹۲٬۴۵۸ متر بر ثانیه) حرکت می‌کند.اگر زمان وجود نداشته و توهم باشد در تمام کیهان و در هر فاصله‌ای از کیهان باید این موضوع صادق باشد. یعنی در هر بخشی از کل عمر عالم، قوانین پایه فیزیک باید یکسان عمل کنند و برای مثال هیچ تغییری در اوایل عمر کیهان با امروز مشاهده نکنیم. اما اگر این قوانین پایه فیزیک –مثل سرعت نور– در جایی از کیهان –مثل فواصل بسیار دور و بخش‌های قدیمی‌تر از عمر کیهان– صادق نباشد، متوجه خواهیم شد که قوانین فیزیک دچار تحول بوده و این تحول نشانه‌ی وجود زمان است. پس به زبان ساده اگر بفهمیم قوانین کیهان دچار تحول شده‌اند، هر تحولی نشان از واقعیت زمان است.
اسمولین معتقد است آزمون‌هایی وجود دارد که می‌توانند به ما نشان دهند که مثلا سرعت نور در تمام عمر کیهان ثابت است یا نیست. تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی(Fermi Gamma-ray Space Telescope) می‌تواند چنین آزمایشی را انجام دهد. کار فرمی ثبت تشعشعات گاما در دورترین نواحی کیهان است. این تشعشعات گاما به ما اجازه می‌دهند تا قوانین فیزیک را در ۱۳ میلیارد سال گذشته بررسی کنیم. اسمولین می‌گوید دو فوتون را فرض کنید که ۱۰ میلیارد سال نوری آن‌طرف‌تر سفر کنند و انرژیِ یکی از فوتون‌ها بیشتر باشد، اما در حال عبور از آدرس کیهانی ما، سرعت یکسان دارند و با سرعت برابر از اینجا و نواحی اطراف ما عبور می‌کنند.
اما اسمولین معتقد است اگر فیزیک در بخشی از کیهان متفاوت باشد، فوتونی که پرانرژی‌تر بود باید از فوتون دیگر عقب بماند. یعنی مثلاً پس از ۱۰ میلیارد سال نوری، یکی از فوتون ها حدود ۲یا ۳ ثانیه جلوتر افتاده باشد. این اختلاف برای ما قابل مشاهده است. ولو اینکه این اختلاف ناچیز در ۱۰ میلیارد سال رخ داده باشد.
یعنی اسمولین معتقد است بطور بالقوه ما توانایی مشاهدات این اختلاف‌ها را داریم. داده‌های فرمی از زمانی که اسمولین این ایده را مطرح کرد، در حال ثبت و بررسی بودند و اطلاعات بسیار مفیدی در مورد کیهان به ما داده است. اما باید دید مشاهده‌ای که اسمولین مد نظر دارد، روزی توسط رصدهای مختلف و پیشرفته‌تر بدست خواهد آمد؟

بُعد اضافی زمان؛ از استیو وینستین تا فرضیه F

فرضیه دیگری که در مورد زمان وجود دارد کمی دور از دسترس است و از طرفی موضعی میان وجود زمان و عدم وجود زمان است. یعنی زمان وجود دارد، اما ما تماماً زمان را نمی‌شناسیم. می‌توان طور دیگری هم تفسیر کرد و آن این‌که نه تنها زمان وجود دارد بل‌که بعد دیگری هم دارد. این فرض ابتدا توسط استیون وینستین از موسسه پریمتر مطرح شد. وینستین معتقد است این فرضیه که زمان دارای بعد دیگری باشد، علاوه بر این‌که پاسخی برای زمان به ما می‌دهد ابهامات عدم قطعیت را هم رفع خواهد کرد. ایده‌ی زمان دو بُعدی مبتنی بر نظریه ریسمان است. در نظریه ریسمان، فضا بیش از ۳بُعد دارد و در ایده‌ی زمان دو بعدی، زمان هم بیش از یک بعد دارد. اگر فضا ۲ بعد داشته باشد دیگر به‌صورت خط نیست، بل‌که مثل یک صفحه یا اشیاء دیگری‌ست که پیرامون ما وجود دارد.
طبق این فرضیه ذرات بنیادی مثل الکترون‌ها و فوتون‌ها در صفحه‌ای از زمان پخش می شوند. اگر ما زمان را بصورت ۲بعدی در نظر بگیریم زمان مثل یک صفحه، ذرات را در نقاط مختلف در بر میگیرد. فرض کنیم زمان را مانند یک نخ صاف در نظر بگیریم که دانه‌هایی روی آن قرار دارند، این دانه‌ها تنها می‌توانند در طول یکدیگر و پشت سر هم قرار داشته باشند، برای همین است که ما با عدم قطعیت مواجهیم. یعنی به همین علت است که در این سطح، ذرات مکان مشخص ندارند. حالا اگر این نخ را به یک صفحه کاغذ تبدیل کنیم ، ذرات می‌توانند در هر جایی از زمان قرار بگیرند، اما ما قابلیت دسترسی به این بعد دوم را نداریم، به همین دلیل با پدیده‌ی عدم قطعیت مواجهیم.
علاوه بر این ایده از وینستین، نظریه‌پردازان ریسمان نیز با مطرح کردن فرضیه F از نظر ریاضیات‌، بعد دیگری برای زمان درنظر گرفتند .
کامران وفا از دانشگاه هاروارد و رابرت برندنبرگر این ایده را مطرح کردند. فرضیه F یک بعد جدید به نظریه M اضافه می‌کند و ابعاد کیهان را به ۱۲ بُعد افزایش می‌دهد. این ایده گرچه با بعد اضافی خود، برخی موضوعات نظریه M را حل می‌کند، اما افزودن بعد زمان به سادگیِ بُعد مکان نیست. چرا که معادلات به کلی به هم می‌ریزد.
صرف‌نظر از چالش‌هایی که به‌وجود می‌آید، مثل ارتباط گذشته و آینده که در این فرضیه مختل می‌شود و یا دوری از شواهد فیزیکی موجود. برخی معتقدند این فرضیه یک سازوکار ریاضیاتی صرف است و نمی‌توان آن را به واقعیت فیزیکی تعمیم داد. برای مثال با لحاظ کردن این معادلات، امکان سفر با سرعتی فراتر از سرعت نور، ممکن خواهد شد و مهم‌تر از آن رویدادهایی که مجموع احتمال وقوع تمامی حالت‌های ممکن آنها به یک نمی‌رسند. این نتایج حاصل از به‌کارگیری بعد اضافی، باعث نشده تا امکان آن به کلی منتفی باشد.

زمان وجود ندارد؛ ژولیان باربور

ژولیان باربور فیزیکدان انگلیسی را در دعوای بین وجود زمان و عدم وجود آن، به پارمنیدس تشبیه می‌کنند. پارمنیدس فیلسوف یونانی و بنیان‌گذار مکتب الئا، معتقد بود تغییر وجود ندارد. او تمثیل قدم‌های بی‌نهایت را برای این ادعا به‌کار می‌برد(بعدها دوست و شاگرد او زنون، پاراداکوس زنون را برگرفته از همین آموزه‌ها مطرح کرد).
به عقیده پارمنیدس حرکت وجود ندارد و قاعدتاً وقتی حرکت وجود نداشته باشد، تغییر نیز وجود ندارد و در صورت عدم وجود تغییر، زمان نیز بی معناست.
ژولیان باربور امروزه معتقد است حق با پارمنیدس بوده و زمان وجود ندارد. باربور می‌گوید ابتدا اشیاء وجود داشته‌اند و سپس زمان از آنها استنباط شده است. گذشته‌ی ما یک حالتِ ممکنِ دیگر از جهان است، یک “اکنونِ” دیگر. اکنون در زمان نیست، زمان در اکنون است.
ایده‌ی باربور مبتنی بر معادله‌ی ویلر–دویت است. معادله‌ای که توسط جان ویلر و برایس دویت بطور مشترک مطرح شد و سعی داشت مکانیک کوانتوم و نسبیت را با هم پیوند دهد.
اتفاق جالبی که در این معادله صورت می‌گیرد این است که معادله‌ی دیگری حاصل می‌شود که در آن t یا عامل زمان وجود ندارد!
برخی معتقدند این به معنای عدم وجود زمان نیست، بل‌که به معنای عدم تطبیق نسبیت و کوانتوم است. اما باربور معتقد است این به معنای عدم وجود زمان است. باربور می‌گوید از دید من کیهان مجموعه عظیمی‌ست از عکس‌هایی که به‌طور متراکمی کنار هم قرار دارند و رابطه‌ای با هم ندارند، هر کدام جهانی است منحصر به فرد و این عکس‌ها و تصاویر در دل یکدیگر قرار گرفته‌اند. به معنایی عمیق جهان کوانتومی کاملا ایستا است.
باربور معتقد است این تصاویر همگی بطور هم‌زمان وجود دارند و مثال جالب معروفی هم دارد که می‌گوید: اگر من بگویم دیروز و گذشته وجود ندارد، مثل این است که عدد ۱۳ بگوید عدد ۱۱ مرده است!

کارلو روولی؛ زمان نتیجه جهل ماست

علاوه بر ژولیان باربور، فیزیکدانان متعددی بر این باورند که زمان توهم است. پل دیویس، مکس تگمارک و بسیاری دیگر معتقدند عدم تقارن زمانی وجود دارد اما حرکت زمان وجود ندارد. کارلو روولی یکی از کسانی است که معتقد است زمان حاصل جهل ماست.
اولین بار گالیله بود که به محاسبه‌ی فیزیکی زمان پرداخت. یعنی حرکت اشیاء روی زمین توسط معادلاتی وابسته به زمان –مثل(C(t), (B (t) ,A(t– توصیف می‌شود. برای مثال نخستین قانون فیزیک که بر روی سطح کره زمین صادق است و توسط گالیله کشف شد، حرکت جسمی را که بر روی سطح شیب‌دار به پایین می چ‌غلتد را توصیف می‌کند. گالیله کشف کرد تمام نوسانات یک آونگ چ، در مدت زمانی یکسان انجام می‌شود. این ایده خیلی ساده به نظر می‌رسد، اما تا زمان گالیله کسی متوجه آن نشده بود! سال‌ها بعد پزشکان برای آزمایش نظم ضربان قلب از آونگ‌ها استفاده کرده‌اند، برعکس گالیله که برای آزمایش منظم بودن آونگ‌ها از ضربان قلب خود استفاده کرده بود!
روولی می‌گوید: درحقیقت مشکل از اینجا نشأت می‌گیرد که ما، خودِ زمان را اندازه نمی‌گیریم! ما، همواره متغیرهای فیزیکی A,B,Cو… را اندازه می‌گیریم و آنها را با متغیرهای دیگر مقایسه می‌کنیم. بنابراین، چیزی که ما واقعاً اندازه‌گیری می‌کنیم توابعی بدین شکل هستند: (A(B) , B(C) , C (A . با وجود این می‌توانیم فرض کنیم که متغیر t یا “زمان واقعی” وجود دارد که ما هرگز قادر به اندازه‌گیری مستقیم آن نیستیم، اما وجود آن را به‌عنوان چیزی که همه جا وجود دارد انکار نمی‌کنیم. درواقع ما تمام معادلات فیزیک را نسبت به متغیر غیر قابل اندازه‌گیری t فرمول‌بندی می‌کنیم. این معادلات به ما می‌گویند که چگونه همه چیز نسبت به t تغییر می‌کند (چقدر زمان برای کامل شدنِ یک نوسان آونگ و هر ضربان قلب نیاز است).
به این ترتیب، می‌توانیم دریابیم که چگونه متغیرها نسبت به یکدیگر تغییر می‌کنند.(مثلاً چه تعداد ضربان قلب در یک نوسان آونگ وجود دارد) و پس از آن می‌توانیم تا پیش‌بینی‌های خود را با آنچه در جهان مشاهده می‌کنیم، مقایسه کنیم. اگر پیش‌بینی‌های ما درست باشد، می‌توانیم نتیجه بگیریم که کل طرح پیشنهادی خوب است و به ویژه فرض وجود متغیر t مفید بوده، متغیری که هرگز نمی‌توانیم اندازه گیری کنیم ! به عبارت دیگر “وجود متغیر زمان یک فرض است و نه نتیجه‌ی یک آزمایش یا مشاهده.”
روولی نیز مانند باربور معتقد است معادله ویلر–دویت به درستی نشان می‌دهد که زمان وجود ندارد و تنها یک نمایش ماکروسکوپی از چیزهاست. یعنی همان فرضی که ما در نسبیت بین فضا و زمان برقرار میکنیم.
ما زمان را با ساعت اندازه می‌گیریم، ولی تنها عقربه‌های ساعت را می‌بینیم نه خود زمان. عقربه‌های ساعت درست مثل موارد مشابه دیگر تنها متغیرهای فیزیکی هستند. به نظر روولی ما به تعبیری تقلب می‌کنیم، چون آن‌چیزی که در واقعیت مشاهده می‌کنیم متغیرهایی فیزیکی هستند به عنوان توابعی از متغیرهای فیزیکی دیگر، اما ما آن را طوری نمایش می‌دهیم که انگار همه چیز در طی زمان در حال تغییر است.
چیزی که درباره‌ی معادله ویلر-دویت پیش می‌آید این است که ما مجبور می‌شویم این بازی را متوقف کنیم. به جای این متغیر ساختگی(زمان )، فقط باید توضیح دهیم که متغیرها چگونه به متغیرهای دیگر مرتبط هستند.

تیم مادلین؛ زمان واقعیت دارد

تیم مادلین از دانشگاه روتگرز معتقد است زمان وجود دارد و اگر بگوییم زمان وجود ندارد انگار گفته‌ایم ما پیر نمی‌شویم و مرگ هر لحظه به ما نزدیک نمی‌شود. به نظر مادلین ایده‌ی توهم زمان، یک ایده غیر منطقی‌ست که حاصل به‌کارگیری مداوم ریاضیات برای تبیین فیزیکی کیهان است.
مادلین می‌گوید مثال‌های فیزیکی، با استفاده از ریاضیات بیان می‌شوند و از آن‌جایی که اعداد و اجسام ریاضیاتی در زمان وجود ندارند و دچار تغییر و تحول نمی‌شوند ما در صورتی که دائما با اعداد طرف هستیم، ریاضیات را به جهان فیزیکی تعمیم می‌دهیم. یعنی تغییرات فیزیکی را منکر می‌شویم.
نظر مادلین برعکس باربور، این است که وجود فضا ضرورتی ندارد اما وجود زمان ضرورت دارد. زمان در بنیادی‌ترین سطح فیزیک قرار دارد. یعنی برعکس آن‌چیزی که باربور می‌گفت، زمان از دل اشیاء استنباط نشده، بل‌که برعکس فضا از دل زمان پدید می‌آید. به تعبیر ساده‌تر تیم مادلین به واقعیت ملموس و بدیهیات اشاره دارد. مادلین برای ایده‌ی خود مدل ریاضی هم ارائه داده و معتقد است در مدل ریاضی او نسبیت نقض نمی‌شود، اما به زبانی دیگر بیان می‌شود که جهت زمان در آن ظاهر می‌شود. مادلین معتقد است ایراد در ریاضیات فعلی‌ست که تنها بر فضا متکی هستند و فضا هیچ جهتی را نشان نمی‌دهد. به همین دلیل فیزیک‌دانان تصور می‌کنند هیچ زمانی وجود ندارد، چون در ریاضیات آنها به جهت زمان اشاره‌ای نشده است.
در سوی مقابل مخالفان او نیز انتقاد می‌کنند که مدل او یا همه‌ی آنچه که در نسبیت بیان شده را توضیح خواهد داد، یا چیزی متفاوت با نسبیت است. در این‌صورت اگر مدل او با نسبیت منافاتی نداشته باشد، هرآنچه که در مدل او تبیین شود، به‌وسیله نسبیت توجیه خواهد شد و باز زمان به یک توهم شناختی که مربوط به ادراک ما می‌شود بر می‌گردد. اما مادلین معتقد است این مدل در تضاد با نسبیت نیست، بل‌که با زبانی دیگر (ریاضیات متفاوت) تبیین می‌شود که جهت زمان را نشان می‌دهد.

ژانوس؛ وجود زمان پیش از بیگ بنگ

اخیرا مدل دیگری توسط سه فیزیکدان به نام های دیوید اسلوان، فلاویو مرکاتی و کوسلوسکی مطرح شده است. طبق ایده‌ی آنها نقطه‌ای از تناقض در ویژگی‌های یک نقطه خاص زمان در نسبیت عام ایجاد می‌شود که به بیگ بنگ برمی‌گردد. اما ادعای آنها در مراحل ابتدایی‌ست و ابهاماتی دارد.
طبق این مدل دوجهان در نظر گرفته می‌شود که در یک نقطه به نام “ژانوس” به هم می‌رسند. ژانوس نام یک الهه یونان باستان است که نماد دروازه‌ها و الهه‌ی آغازها و پایان‌ها بوده است. نام ژانویه در تقویم نیز برگرفته از اوست.
ژانوس دارای دو صورت است و به همین دلیل نام نقطه‌ای در این مدل از آن برگرفته شده است. در این مدل دو جهان در لحظه‌ای به هم می‌رسند و در این نقطه کیهان به سطح دوبعدی تغییر می‌کند و پس از عبور از آن دوباره به حالت ۳ بعدی خواهند رسید اما به‌صورتی معکوس. این ایده چیزی شبیه به ایده‌ی کرول است (از این جهت که دو جهان وجود دارند و روند معکوسی هم وجود دارد) با این تفاوت که به نقاط تکینگی می‌پردازد و از طرفی می‌تواند به ایده‌ی شکل‌گیری جهان از پادماده بپردازد. اما همان‌طور که اسلوان می‌گوید ایده‌ای کاملا جدید نیست و تا امروز این مدل (که جزییات متفاوتی ارائه کرده) چندان مورد توجه نبوده است.

نکته آخر
در این مطالب تنها به کلیات و چکیده‌ای از نظرات مهم فیزیکدانان به زبان ساده پرداخته شد و سعی شد از جزییات و مسائل تخصصی صرف‌نظر شود.

منابع:
The End of Time: Julian Barbour
The Metaphysics Within Physics, tim maudlin
What is time? What is space? Rovelli , Carlo
BBC Focus magazin ,may 2017
https://arxiv.org/abs/0812.3869
http://arxiv.org/abs/hep-th/9602022
https://www.brainpickings.org/2011/06/17/sean-carroll-from-eternity-to-here-theory-of-time/&ved=2ahUKEwjUrpHQqbngAhXEJlAKHfHNAgAQFjAGegQIAxAB&usg=AOvVaw0awQ-JgdnGwz7hOzfau5H1
http://www.newscientist.com/article/mg15621065.000-here-comes-hypertime–want-to-sidestep-your-future-or-rearrange-your-past-an-extra-time-dimension-could-be-all-you-need-says-gabrielle-walker-and-it-might-even-be-the-key-to-the-theory-of-everything.html
http://discovermagazine.com/2007/jun/in-no-time
https://arxiv.org/abs/1607.02460
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269318300637
https://www.sciencealert.com/mind-bending-study-suggests-time-did-actually-exist-before-the-big-bang/amp