...
منظور ما از زمان چیست؟
این واژه یک مفهوم انتزاعی بدون ابهامی را بیان نمیکند، بنابراین بایستی سعی کنیم که این واژه را درک کنیم و بین این واژه و دیگر مفاهیم ارتباطی پیدا کنیم. جهان ما را با پدیدهای، چیزهایی که ما مشاهده میکنیم و متوجه آنها میشویم، مواجه میکند که بایستی برای بدست آوردن مفاهیمی، که ما را برای فهمیدن رابطهی بین این پدیده با دیگر تجربیاتمان یاری میرساند، تلاش کنیم.
برای مفهوم بنیادی و حیاتی همچون زمان، این حقیقت که ما بایستی برای زمان مفهومی را ابداع کنیم کمتر واضح است از اینکه زمان مفهومی است که از جهان هستی به ما میرسد – زمان آن چیزی است که حقیقتا نمیدانیم بدون آن چگونه زندگی کنیم. به هر حال، یکی از وظایف علم (و فلسفه) این است که تصورات شهودی ما را از مفاهیمی همچون "زمان" را تبدیل به مفاهیمی دقیق کند. آنچه که ما تا به اینجا فهمیدهایم این است که ما از این واژه به یک روش صریح یکتا استفاده نمیکنیم، بلکه این واژه معانی متفاوتی را دربر دارد که هر کدام نیاز به شفافسازی مخصوص به خود را دارد.
زمان به سه صورت متفاوت ظاهر میشود که همهی آنها برای ما مهم خواهند بود.
1 زمان لحظهها را در جهان هستی برچسب گذاری میکند.
زمان یک مختصات است که به ما کمک میکند که مکان اشیا را مشخص کنیم.
2 زمان فاصلهی بین رویدادها را اندازهگیری میکند.
زمان آن چیزی است که ساعت اندازهگیری میکند.
3 زمان واسطهای است که ما از طریق آن حرکت میکنیم.
زمان آن چیز متغییری است که ما از طریق آن حرکت میکنیم. _ یا به صورت معادل _ زمان گذشته ما را جاری میکند، از گذشته در زمان حال و به سمت آینده.
1. زمان لحظهها را برچسب گذاری میکند
جان آرکیبالد ویلر[1]، یکی از فیزیکدانان تاثیرگذار آمریکایی که سیاهچاله را نام گذاری نمود، یکبار این سوال را مطرح کرد که چگونه میتواند "زمان" را تعریف کند. پس از مدت زمانی تفکر کردن، بدین نتیجه رسید که، "زمان، روش طبیعت است برای نگاه داشتن رخدادهایی که در لحظهای اتفاق میافتند."
حقایق بسیار و هوشمندانهای در این نکته وجود دارد. زمانی که ما به صورت معمولی دربارهی جهان تفکر میکنیم، نه به عنوان یک دانشمند و یا یک فیلسوف بلکه به عنوان کسی که در حال زندگی کردن است، ما تمایل داریم که "جهان هستی" را به عنوان مجموعهای از چیزها، که در مکانهای گوناگون واقع شدهاند، بشناسیم. فیزیکدانان همه مکانها را با هم ادغام میکنند و این مجموعه کلی را فضا[2] مینامند، آنها روشهای گوناگونی را برای فهم اینکه چیزها چگونه در فضا وجود دارند به کار میبرند – اتمها، ذرات بنیادی، میدانهای کوانتمی بستگی به زمینه مورد نظر دارد. تصور کنید شما در یک اتاق نشستهاید، که در آن تعداد گوناگونی لوازم منزل، تعدادی کتاب، شاید مقداری خوراکی و افرادی دیگر، و مطمئنا مقداری مولکولهای هوا وجود دارد – مجموعه همهی اینها به علاوه هرآنچه که در نزدیکی و یا در فاصله دور بین کهکشانها قرار دارد "جهان هستی" را تشکیل میدهند.
...
بنابراین جهان وجود دارد و بارها و بارها اتفاق میافتد. در این تصویر، جهان همانند فریمهای مختلف یک حلقه فیلم است – فیلمی که با دوربینی که تمامی هستی را فیلمبرداری کرده است. (تا جایی که ما تا کنون قادر هستیم بیان کنیم، بینهایت فیریم وجود دارد که فاصله بین آنها بینهایت کوچک است) اما این فیلم بیش از تعدادی فریم جدا از هم است. برای ساختن یک صحنه از یک فیلم ضروری است که فریمها به صورت منظم به دنبال هم باشند، زمان نیز انیچنین است. تنها این نیست که ما بگوییم "آن حادثه رخ داد" و "آن حادثهی دیگر نیز رخ داد." ما میتوانیم بگوییم این حاثه پیش از آن حادثه رخ داد، و حادثهای دیگر پس از آنها رخ خواهد داد. زمان تنها یک برچسب در هر لحظهی جهان نیست، بلکه دنبالهای است که لحظههای گوناگون را در ادامه یکدیگر میآورد.
جایگاه ما
در نظر گرفتن کل تاریخچه جهان هستی به یکباره، به جای اینکه به عنوان مجموعهای که در حال حرکت مداوم است در نظر گرفته شود، اولین گام در راستای فهم زمان به عنوان مجموعهای شبیه به فضا است، که در فصلهای آتی بدان بیشتر خواهیم پرداخت. ما از فضا و زمان استفاده میکنیم تا به ما کمک کنند که به دقت چیزهایی را که در جهان هستی اتفاق میافتند معین کنیم. زمانی که شما میخواهید یک نفر را به صرف قهوه ملاقات کنید، به تماشای یک فیلم مشخص بنشینید، و یا سرکار حاضر شوید، شما نیاز دارید که زمان را مشخص کنید: "اجازه دهید، یکدیگر را پنجشنبه ساعت 6 بعد از ظهر در کافیشاپ ملاقات کنیم."
...
2. زمان فاصله بین رویدادها را اندازهگیری میکند
دومین جنبهی زمان، آن است که فاصله بین رویدادها را اندازهگیری میکند. باوجود اینکه این جنبه از زمان بسیار شبیه به جنبهی اول آن یعنی همان برچسبهای لحظات در جهان هستی است، که بالاتر دربارهی آن بحث گردید، تفاوتی وجود دارد. زمان تنها برچسبهایی متفاوت در لحظات گوناگون نیست، بلکه میتواند فاصله بین آنها را نیز اندازهگیری کند.
...
سیارات منظومه شمسی را در نظر بگیرید. زمین[3] به دور خورشید میگردد، و یک بار در هر سال به جای اولیه خود، نسبت به ستارههای دور دست، بازمیگردد. این مساله به تنهایی، معنا و مفهومی ندارد، و فقط تعریف "سال"[4] است. اما مریخ[5] هر 1.88 سال به مکان اولیه خود باز میگردد. این اظهار نظر بسیار با معنا است، بدون ارجاع به مفهوم سال، ما میتوانیم بگوییم که زمین 1.88 بار به دور خورشید چرخیده است در حالی که مریخ یک بار به دور خورشید چرخیده است. به همین ترتیب، ناهید[6] 1.63 بار به دور خورشید چرخیده است در حالی که زمین یک بار به دور آن چرخیده است.
نکته کلیدی در اندازهگیری زمان، تکرار همزمانشده[7] است. گسترهی وسیعی از فرایندها بارها و بارها اتفاق میافتند، و بارها یک فرایند خودش را تکرار میکند در حالی که فرایندی دیگری به حالت اولیه خود باز میگردد به صورت قابل اعتمادی پیشبینی پذیر هستند. زمین به دور محور خود دوران میکند، و اینکار را 365.25 بار در حالی که یک دور به دور خورشید چرخیده است، انجام میدهد. یک کریستال کوچک در یک ساعت کوارتز[8] 2,831,155,200 بار نوسان میکند در حالی که زمین یک بار به دور خود دوران کرده است. (32,768 نوسان در هر ثانیه، 3600 ثانیه در هر ساعت، و 24 ساعت در هر روز) نوسانات کریستال کوارتز بسیار منظم هستند، حتی با تغییرات دما و فشار تعداد نوسانات این کریستال در یک دورهی چرخش زمین به دور خورشید به همان تعداد خواهد بود، به همین علت ساعتهای کوارتز بسیار قابل اعتماد هستند.
...
توجه کنید که، برای اینکه تعریف زمان دقیق باشیم، به نظر میرسد که ما کل مفهوم را از بین بردهایم. این همان روشی است که هر تعریف وفاداری بایستی از آن پیروی کند – شما نبایستی یک چیز را با ارجاع به خودش تعریف کنید. گذشت زمان میتواند کاملاً به صورت پدیدههای دیگری که با هم اتفاق میافتند، در پدیدهی همزمانی[9]، دوباره بازتعریف شود. "آن برنامه یک ساعت به درازا انجامید" معادل است با اینکه بگوییم "کریستال کوارتز در ساعت 117,964,800 بار بین زمان آغاز و پایان برنامه ارتعاش کرد." اگر شما واقعا بخواهید، با جایگزینی مفهوم زمان با یکسری ویژگیهای که نشان دهد چگونه چیزهای مشخصی همزمان با چیزهای دیگر اتفاق میافتند، میتوانید تمامی ساختارهای بنیادین فیزیک را از نو بسازید در حالی که کاملا مفهوم زمان از آنها حذف شده است. اما چرا ما بایستی چنین کاری را انجام دهیم؟ تصور زمان بسیار ساده است و فراتر از آن زمان بازتاب سادهای است که جهان چگونه کار میکند.
کندکردن، متوقف کردن، و خم کردن زمان
با فهم این موضوع ظریف که منظور ما از گذر زمان چیست، حداقل یک سوال بسیار بزرگ پاسخ داده خواهد شد: چه اتفاقی خواهد افتاد اگر زمان در جهان هستی کند شود؟ جواب: این سوال معقولی نیست. کند شدن نسبت به چه چیزی؟ اگر زمان همان چیزی باشد که ساعتها اندازهگیری میکنند و همهی ساعتها به یک نسبت کند شوند، مطلقا هیچ تاثیر برجای نخواهد گذاشت. خواندن زمان همان همزمانی تکرارها است، و تا زمانی که نسبت ارتعاشات یک نوسانگر به دیگر نوسانگرها ثابت باقی بماند همه چیز صحیح است.
...
بستگی دارد. ممکن است ما بسیار از آنچه که در جهان خارج در حال اتفاق افتادن است دور شده باشیم، بنابراین اجازه دهید چند قانون بگذاریم. ما بسیار خوششانس هستیم که در جهانی زندگی میکنیم که در آن ساعتهای قابل اعتمادی وجود دارد. بدون چنین ساعتهایی، قادر نخواهیم بود که از زمان برای اندازهگیری فاصلهی بین چند رویداد استفاده کنیم. در جهان "درنگ"، میتوانیم بگوییم که جهان هستی خارج از آرنو کند شده است، و یا معادلا و شاید به صورت کاربردیتر میتوانیم بگوییم در حالی که در جهان خارج از آرنو همه چیز همانند سابق است برای آرنو زمان سریعتر حرکت میکند. اما از طرف دیگر میتوانیم بگوییم زمان تحت تاثیر قرار نگرفته است و آنچه که تغییر کرده است قوانین حاکم بر فیزیک ذرات در داخل کرهی تحت تاثیر آرنو بوده است.(جرمها، بارهای الکتریکی ذرات مختلف) مفهومی همچوم "زمان" به وسیله جهان خارج بدون ... به ما انتقال داده نشده است بلکه به وسیلهی انسانی که سعی در فهم جهان هستی دارد اختراع شده است. اگر جهان هستی بسیار متفاوت از آنچه هست بود، ما بایستی آن را به گونهای دیگر فهم میکردیم.
در این بین، برای مجموعهای از ساعتها که زمان را متفاوت از یکدیگر اندازهگیری کنند یک راه بسیار واقعی وجود دارد: آنها را از مسیرهای مختلف فضا زمانی عبور دهیم. و این کاملا با ادعای ما که "ساعتهای خوب" بایستی زمان را به یک روش اندازهگیری کنند کاملاً سازگار است، چراکه ما به آسانی نمیتوانیم ساعتها را با یکدیگر مقایسه کنیم، مگر اینکه آنها در فضا در کنار یکدیگر باشند. کل زمان سپری شده برای دو مسیر مختلف میتواند متفاوت باشد بدون اینکه منجر به تناقض شود. اما این موضوع ما را به مسالهی مهمی هدایت میکند، تئوری نسبیت.
مسیرهای پیچ و تاب خورده در فضا زمان
...
بایستی تاکید کنم که تفاوت اساسی بین "تقسیم کردن جهان هستی به لحظههای مختلف" و "زمان سپری شده بین دو رویداد" وجود دارد، و این تفاوت زمانی شدیداً اهمیت پیدا میکند که قرار است به مساله نسبیت بپردازیم. اجازه دهید تصور کنیم که شما یک مهندس بلندپرواز هستید، و شما تنها به این راضی نمیشوید که بتوانید به کمک ساعت مچی خود زمان را به دقت بخوانید، بلکه شما میخواهید بتوانید زمان تمامی رویدادها را در فضا زمان بخوانید. شما ممکن دچار وسوسه شوید که از خود بپرسید: آیا ما نمیتوانیم (فرضاً) یک مختصات زمانی را در کل جهان هستی، تنها با قرار دادن تعداد بیشماری ساعت و همزمان کردن همهی آنها با یک زمان، ایجاد کنیم و همه آنها را در تمامی فضا پخش کنیم؟ سپس هرکجا از فضا که ما قدم بگذاریم یک ساعت وجود دارد که زمان را به ما اعلام میکند.
...
اما واضحترین، پرسر و صداترین، و غیرقابل اشتباه کردنیترین تفاوت بین فضا و زمان این است که زمان جهت دارد و فضا ندارد. زمان از گذشته شروع میشود و به سمت آینده پیش میرود، در حالی که (در فضای خارج، بسیار دورتر از توزیعهای محلی همچون زمین) همهی جهتهای فضایی یکسان به ساختهشدهاند. ما میتوانیم جهت را در فضا برعکس کنیم بدون آنکه به چگونگی کارکرد فیزیک صدمهای بزنیم، اما همهی نمونههای فرایندهای واقعی تنها در یک جهت زمانی میتوانند اتفاق بیافتند و نه در جهت دیگر. این تفاوت اساسی است که بدان بازخواهیم گشت.
3. زمان واسطهای است که ما از طریق آن حرکت میکنیم
...
آنچه که در این چشماندازها مشترک است این تصور است که زمان یک شیء[10] است، یک شیئی که میتواند تغییر کند – در اطراف ما جریان پیدا کند یا از ما بگذرد درحالی که ما از طریق آن حرکت میکنیم. اما فهم زمان به عنوان یک نوع از جوهر با دینامیک خاص خودش، و حتی شاید با قابلیت تغییر به نرخهای متفاوت که وابسطه به شرایط است، یک سوال اساسی را به وجود میآورد.
...
درسی که از تمامی این موارد میتوانیم بگیریم این است که کاملا صحیح نیست زمان را همچون چیزی که جریان دارد در نظر بگیریم. این یک استعاره گمراه کننده است. اما مانع موشکافی دقیقتر آن نمیشود. برای اینکه خودمان را از این روش فکر کردن بیرون بیاوریم، مفید است که دیگر خود را در قرار گرفته در جهان هستی تصور نکنیم، در حالی که زمان در اطراف ما جریان دارد. به جای آن، جهان هستی – کل چهار بعد فضا زمان اطرافمان را – به عنوان وجودی[11] مجزا تصور کنیم. به جای اینکه جایگاه خود را در میان زمان ترجیح دهیم، تنها در این صورت است که ما میتوانیم زمان را آنگونه که هست تحسین کنیم.
به معنای واقعی کلمه ما نمیتوانیم خارج از جهان هستی بایستیم. جهان هستی شیئی نیست که در یک فضایی بزرگتر قرار گرفته باشد(تا جایی که ما میدانیم). بلکه مجموعهای از تمامی چیزهایی است که وجود دارند، که شامل فضا و زمان نیز میشود. بنابراین تعجب نمیکنیم که جهان هستی از دید ناظری در خارج از آن است حقیقتا چگونه است، چراکه چنین موجودی امکان وجود نخواهد داشت. بلکه ما سعی میکنیم موجودیت فضا و زمان را در یک وجود بفهمیم. هوو پرایس[13]، فیلسوف، این را "نگاهی از بیزمانی"[14] مینامد، چشماندازی که از هر لحظه از زمان مجزا است. همهی ما بیش از حد با زمان آشنا هستیم، و هرروز با آن سروکار داریم. اما ما نمیتوانیم کمکی کنیم مگر اینکه خود را در زمان قرار دهیم، و مجسم کردن کل فضا و زمان در یک تصویر بسیار مفید است.
و ما، هنگامی که از بیزمانی به پایین مینگریم، چه چیزی را میبینیم؟ ما هیچ چیزی را نمیبینیم که با زمان تغییر کند، چرا که ما خود خارج از زمان هستیم. به جای آن، تمامی تاریخچه را به یک باره میبینیم – گذشته، حال، و آینده. این شبیه به آن میماند که فضا و زمان را همچون کتابی در نظر بگیریم، که در اصل میتوانیم هر صفحهای از آن را باز کنیم، . یا همه صفحات را از هم جدا جدا و در مقابلمان پخش کنیم، به جای اینکه آن را همچون فیلمی که مجبور هستیم رویدادها را به دنبال هم و در زمان مشخصی ببینیم. همچنین میتوانیم آن را چشمانداز ترالمافادورین[15] (نام یک نژاد بیگانه است که در رمانهای کرت ونگوت[16] بدانها اشاره شده است) بنامیم. بر اساس گفته پیشکسوت، بیلی پیلگریم[17]:
برای مثال ترالمافادورینها میتوانند به تمامی لحظههای مختلف، همانگونه که ما میتوانیم به رشته کوههای راکی[18] نگاه کنیم، نگاه کنند. آنها میتوانند ببینند چگونه همهی لحظات دائمی هستند، و میتوانند به هر لحظهای که دوست دارند نگاه کنند. این تنها یک توهمی است که ما بر روی کرهی زمین داریم، یک لحظه همچون مهرههای یک تسبیح، لحظهای دیگر را دنبال میکند، و لحظهای که رفته است، دیگر برای همیشه رفته است.
...
قسمتهایی از فصل اول کتاب از ازل تا به امروز (اثر شان کرول)