شوک بزرگ در فیزیک و جهان کوانتومی؛ زمان هم به جلو می‌رود هم به عقب!
دانشمندان در کشفی باورنکردنی نشان دادند که در جهان کوانتومی، زمان فقط رو به جلو حرکت نمی‌کند؛ بلکه می‌تواند همزمان به عقب هم برگردد.
در پژوهشی پیشگامانه که مفاهیم سنتی درباره زمان را به چالش می‌کشد، فیزیکدانانی در انگلستان موفق به کشف وجود دو پیکان متضاد زمان در سامانه‌های کوانتومی باز شدند؛ یافته‌ای که دیدگاه تازه‌ای درباره ماهیت بنیادی جهان ارائه می‌دهد و مفاهیم پذیرفته‌شده در مکانیک کوانتومی و ترمودینامیک را بازتعریف می‌کند.
به گزارش sustainability times زمان، پدیده‌ای که اغلب به‌عنوان پیکانی یک‌سویه و همواره در حال پیشروی تصور می‌شود، سال‌هاست ذهن فلاسفه و دانشمندان را به خود مشغول کرده است. اگرچه در تجربه روزمره ما زمان تنها به جلو حرکت می‌کند، پژوهش جدید نشان می‌دهد در سطح کوانتومی، ماجرا پیچیده‌تر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد.
معمای پیکان زمان
پیکان زمان، استعاره‌ای برای جریان یک‌طرفه آن از گذشته به آینده، یکی از ارکان اصلی فهم ما از جهان است. با این حال، در فیزیک کلاسیک، بسیاری از معادلات تفاوتی میان گذشته و آینده قائل نیستند. مثلاً حرکت یک پاندول در تصاویر ضبط‌شده به جلو و عقب یکسان به نظر می‌رسد. با این حال، در واقعیت، زمان همیشه به یک سو حرکت می‌کند؛ امری که موجب شکل‌گیری پرسش‌های بنیادی درباره جهت‌گیری زمان شده است.
طی دو سال مطالعه، گروهی از پژوهشگران انگلیسی با تمرکز بر سامانه‌های کوانتومی باز — سامانه‌هایی که با محیط اطراف در تعامل هستند — موفق شدند ساختاری زمانی را کشف کنند که در آن دو پیکان متضاد زمان به طور همزمان قابل مشاهده‌اند. نتایج این تحقیق که در نشریه Scientific Reports منتشر شده، برداشت‌های سنتی از زمان را زیر سؤال می‌برد و افق‌های تازه‌ای را در فهم ما از فیزیک گشوده است.
سامانه‌های کوانتومی باز و دیدگاهی نو
برخلاف سامانه‌های بسته که از محیط اطراف جدا هستند، سامانه‌های کوانتومی باز در تعامل دائم با بیرون قرار دارند و همین ویژگی باعث ایجاد تغییرات و انتقال انرژی در آنها می‌شود. در این سامانه‌ها، جریان انرژی و افزایش آنتروپی به‌عنوان شاخص‌هایی برای درک جهت‌گیری زمان عمل می‌کنند.
مدل ارائه‌شده توسط تیم تحقیقاتی نشان داد که در چنین شرایطی، امکان شکل‌گیری دو پیکان زمان در جهت‌های متضاد وجود دارد؛ پدیده‌ای که در سامانه‌های بسته مشاهده نمی‌شود. نتایج آنها نشان داد که در معادلات این سامانه‌ها، مسیر‌هایی با جهت زمانی رو به جلو و عقب به‌طور همزمان معتبر و ممکن هستند. این یافته، دیدگاهی کاملاً نو درباره ساختار متقارن زمان ارائه می‌دهد که با تصور کلاسیک از زمان ناسازگار است.
پیامد‌هایی فراتر از مکانیک کوانتومی
کشف پیکان‌های دوگانه زمان، پیامد‌های مهمی برای شاخه‌هایی نظیر ترمودینامیک، کیهان‌شناسی و نظریه اطلاعات دارد. مفهوم آنتروپی، به‌عنوان شاخص گرایش سیستم‌ها به بی‌نظمی — مطابق قانون دوم ترمودینامیک — همواره نقش اساسی در تعریف زمان داشته است. یافته‌های جدید نشان می‌دهند حتی با وجود دو پیکان زمان، روند افزایشی آنتروپی همچنان پایدار است و جهت حرکت زمان، در نهایت برهم‌زننده قوانین اصلی ترمودینامیک نیست.
این پژوهش دیدگاه سنتی درباره برگشت‌ناپذیری فرآیند‌های فیزیکی را به چالش می‌کشد و پیچیدگی رابطه میان آنتروپی و زمان را برجسته می‌سازد.
آندریا روکو، نویسنده ارشد این تحقیق، می‌گوید: «نتایج به دست آمده، ما را به بازاندیشی در مفاهیم بنیادین زمان وا‌می‌دارد. اگرچه این مطالعه فرضیه‌هایی همچون پیدایش دو جهان همزاد در لحظه مه‌بانگ را تأیید نمی‌کند، اما چارچوبی نظری برای بررسی چنین احتمالاتی فراهم می‌کند.»
بازتعریف واقعیت زمان
کشف پیکان‌های دوقلوی زمان، پرسش‌های عمیقی درباره چیستی واقعیت و نقش زمان در آن مطرح می‌کند. هرچند پژوهش حاضر به دنبال اثبات امکان سفر در زمان یا ساخت ماشین زمان نیست، اما بر این نکته تأکید دارد که مسیر‌های زمانی دوگانه، از منظر نظری، قابل تصور و تحلیل هستند. به‌محض آن‌که یکی از این مسیر‌ها در طبیعت شکل بگیرد، پدیده‌هایی، چون آنتروپی، بار دیگر جریان برگشت‌ناپذیر زمان را تحمیل می‌کنند.
روکو، این وضعیت را به شبکه‌ای از جاده‌ها تشبیه می‌کند که مسیر‌ها در آن مشخص‌اند، اما جهت حرکت در آنها نامعلوم است. این استعاره به‌خوبی پیچیدگی و جذابیت پدیده زمان در مقیاس کوانتومی را نشان می‌دهد.
پژوهش تازه درباره پیکان‌های متضاد زمان، دیدگاهی نو درباره یکی از مرموزترین مفاهیم جهان ارائه می‌دهد. یافته‌هایی که نه‌تنها برای جامعه علمی، بلکه برای فهم عمومی ما از زمان و واقعیت نیز اهمیتی بنیادی دارند. حال این پرسش مطرح می‌شود: آیا در لایه‌های پنهان‌تر طبیعت، راز‌های شگفت‌انگیزتری درباره زمان در انتظار کشف هستند؟
