راهنمای جامع فیزیک/اشکال مفهوم زمان فیزیکی

زمان فیزیکی

اشکال مفهوم زمان فیزیکی

زمان زیست شناختی

الف: تعریف ترمودینامیکی و تاریخ مدار از زمان به ظاهر با هم در تعارض هستند؛ بنابراین تعریف یگانه و فراگیری از زمان وجود ندارد. گویی زمان در سیستمهای بازِ ساده و پیچیده به دو شکل متفاوت تعریف شود.

ب: توضیح این که چرا زمان -به عنوان متغیری عام- اینطور یک طرفه عمل می‌کند و تنها در جهت خاصی جریان دارد، دشوار است. به بیان دیگر، «پیکان زمان» و حرکت دایمی و ثابتش از گذشته به آینده امری است که نیاز به توضیح و تبیین دارد.

تلاشهای زیادی برای آشتی دادنِ دو تعریف ترمودینامیک و تاریخ مدار از زمان صورت گرفته است. یکی از جالبترینِ این تلاشها، به پیشنهاد دیوید لیزر مربوط می‌شود. وی معتقد است که مفهوم اطلاعات -مبنای اصلیِ تعریف مفهوم آنتروپی- در سطوح خرد و میکروسکپی قابل تعریف نیست. به عبارت دیگر، در سطح میکروسکپی، محور زمان متقارن است و تمایزی میان حرکت از گذشته به آینده و از آینده به گذشته وجود ندارد. او از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، برای تایید حرف خود استفاده می‌کند. این اصل اعلام می‌کند که تعداد حالات قابل تصور برای یک سیستم فیزیکی متناهی است، و بنابراین توصیف آن با مقداری متناهی از اطلاعات ممکن است. این بدان معناست که اطلاعات در سطح میکروسکپی حدی مشخص دارند و نامتناهی نمی‌باشند. این اصل در مورد تمام زیرسیستم‌های کیهان صادق است. اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را می‌توان به خودِ کیهان هم تعمیم داد. کیهان، با زیرسیستمهایش در یک مورد تفاوت دارد و آن هم بیکران بودنش است. اگر اصل تقارن محض انشتین را بپذیریم، یعنی قبول کنیم که اثرات تصادفی هم در کیهان توزیعی متقارن دارند، به این نتیجه می‌رسیم که اطلاعات سطح میکروسکپی، اگر در سطح کیهان -یعنی کلیت عالم- نگریسته شوند، عینیت ندارند. چرا که در سطوح خرد، می‌توان همانندیهایی اطلاعاتی را در میان سیستمهایی تشخیص داد که در سطح کلان متفاوتند یعنی از محتواهای اطلاعاتی متمایزی برخوردارند پیشنهاد لیزر به طور خلاصه آن است که محور زمان را در سطوح میکروسکپی متقارن فرض کنیم. در چنین شرایطی، پیش فرضِ کیهان شناسانی مانند هویل و نارلیکار که اعتقاد دارند جهان از حالت عدم تعادل ترمودینامیکی اولیه (مهبانگ) زاده شده و به سوی چنین تعادلی (مرگ حرارتی) حرکت می‌کند، قطعیت خود را از دست می‌دهد. از دید لیزر، چنین تصوری از تکامل عالم، در پیش فرضهایی قدیمی تر ریشه دارد. این پیش فرض آن است که جهان یک سیستم دینامیک بسته است و بنابراین حرکتی که در آن مشاهده می‌شود، با قانون دوم ترمودینامیک تبیین می‌شود. از دید لیزر، با توجه به نقض جهت دار بودنِ زمان در سطح میکروسکپی، این حالت که جهان از وضعیتی نامتعادل به سوی تعادل پیش رود، همانقدر محتمل است که وضعیت برعکسِ آن. در واقع لیزر از این مدل اخیر دفاع می‌کند و معتقد است نقطهٔ شروع عالم وضعیتی نزدیک به تعادل ترمودینامیکی بوده و در گذر زمان کیهان از این تعادل دور می‌شود مشکل دوم، یعنی جهت مند بودنِ زمان، به اشکال متفاوت تبیین شده است. فیزیکدانانی مانند امیل بورل اعتقاد داشتند که بسته نبودنِ سیستمهای فیزیکی، به معنای آن است که هیچ سیستمی از تأثیر عناصر تصادفی و کاتوره‌ای محیط خود در امان نیست. در نتیجهٔ اثر این عوامل، اطلاعات سطحِ خُرد هنگام سازمان دادن نظمهای سطح کلان به طور منظم تلف می‌شوند و این همان چیزی است که اصل آنتروپیک و جهت دار شدنِ زمان را نتیجه می‌دهد. برخی دیگر از اندیشمندان -مانند مک ناگارت- اصولاً جهتمند بودنِ زمان را نفی کرده‌اند تاکید مک ناگارت بر مفهومی از زمان است که بر چیده شدن رخدادها در کنار هم -به صورت توالیهایی از قبل و بعد- دلالت دارد. در این تعریف -که خصلتی نیوتونی هم دارد، زمان «چیزی» است مانند مکان، که همچون ظرفی رخدادها را در بر می‌گیرد. نقطه‌ای به نام اکنون بر این محور وجود دارد که رخدادهای قبل و بعدِ آن به گذشته و آینده منسوب می‌شوند و جایگیری شان نسبت به هم به آنها -و به محور زمان- معنا می‌بخشد. مک ناگارت معتقد است که دو بیان از این محور زمانی وجود دارد نخست: «سریِ آ» که بر چیده شدن رخدادها نسبت به مرجعی به نام اکنون مبتنی است. سری آ در صورتی معنا دارد که بتواند بر مبنای صفاتی اصیل و غیر انضمامی رخدادها را نسبت به هم مرتب کند. دوم: «سری ب» که نظم رخدادها را بر مبنای رابطهٔ قبل و بعدشان با یکدیگر می‌سنجد و مرجع اکنون را نادیده می‌گیرد. استدلال او برای رد مفهوم خطی زمان این چنین است: الف) زمان وجود دارد اگر و فقط اگر سری ب وجود داشته باشد. یعنی زمینه‌ای از رخدادها و تحولات وجود داشته باشند که با یکدیگر قابل مقایسه باشند.

ب) این امر تنها زمانی امکان‌پذیر است که چیزی به نام تغییر وجود داشته باشد. یعنی چیزی میان رخدادهای مربوط به زمانهای مختلف تمایز گذارد)هرچند برخی از نویسندگان مانند شومیکر تصور جهانی فاقد تغییر ولی واجد زمان را ممکن دانسته‌اند).

پ) تغییر تنها زمانی ممکن خواهد بود که نوعی سری آ وجود داشته باشد. یعنی وجود زمینه‌ای از رخدادهای مشابه که نسبت به هم قبل و بعد داشته باشند ولی مرجعی بیرونی برای چیده شدنشان وجود نداشته باشد، بر تفاوت میانشان -یعنی حضور تغییر- دلالت نمی‌کند.

ت) رخدادهای درون سری آ تنها به یکی از مفاهیم گذشته، حال، یا آینده متصل می‌شوند. اتصال آنها به بیش از یکی از این مفاهیم، به تناقض منتهی می‌شود.

ث) در نتیجه، اعتبار محور زمان و مرجعِ اکنون -که سری آ را می‌ساخت- تنها به زنجیره‌ای از روابط مفهومی وابسته است که هیچ‌یک اعتبار کامل ندارند. یعنی در هر برش مشاهداتی، هر رخداد تنها یکی از سه وضعیت یاد شده را به خود می‌پذیرد. از اینجا بر می‌آید که سه مفهوم حال، گذشته و آینده خصلتی انضمامی دارند و بنابراین نمی‌توانند شالودهٔ استواری را برای سری آ فراهم کنند.

منبع

کتاب فیزیک از آغاز تا امروز نوشته حسین جوادی چاپ دوم شهریور ۱۳۸۷ انتشارات اندرز