چرا زمان فقط به جلو حرکت می‌کند؟ دانشمندان چینی پاسخی ارائه می‌دهند

به گزارش مجله خبری نگار، به گفته آنها، به نظر می‌رسد زمان در زندگی روزمره ما همیشه در یک جهت حرکت می‌کند، که به عنوان "پیکان زمان " شناخته می‌شود و حرکت یک طرفه از گذشته به آینده را توصیف می‌کند. با این حال، وقتی فیزیکدانان معادلاتی را که ذرات بنیادی را در مکانیک کلاسیک، الکترومغناطیس و نظریه کوانتومی توصیف می‌کنند، مطالعه می‌کنند، مشاهده می‌کنند که این معادلات هم در آینده و هم در گذشته به طور یکسان عمل می‌کنند. این سوال مطرح می‌شود: اگر قوانین فیزیک نسبت به زمان متقارن هستند، چرا درک ما از زمان یک طرفه به نظر می‌رسد؟

توضیح سنتی این پدیده با ترمودینامیک مرتبط است. در قرن نوزدهم، فیزیکدان لودویگ بولتزمن مفهوم «پیکان زمان» را به آنتروپی، که اغلب به عنوان معیاری از بی‌نظمی از آن یاد می‌شود، مرتبط دانست. طبق قانون دوم ترمودینامیک، سطح آنتروپی در یک سیستم ایزوله با گذشت زمان تمایل به افزایش دارد، که توضیح می‌دهد چرا یخ ذوب می‌شود، گاز‌ها منبسط می‌شوند و سیستم‌های پیچیده به جای خودسازماندهی، فرو می‌ریزند. با این حال، این به طور کامل توضیح نمی‌دهد که چرا زمان برای ادراک ما یک‌جهته به نظر می‌رسد.

این مفهوم جدید بر آنچه در سطح کوانتومی اتفاق می‌افتد، جایی که ذرات و سیستم‌ها از نزدیک با هم تعامل دارند، تمرکز دارد. طبق مطالعه‌ای که توسط تیمی از دانشگاه هاینان در چین انجام شده است، جهت زمان می‌تواند به طور طبیعی از تکامل درونی سیستم‌های کوانتومی ناشی شود. در این سطح، سیستم‌ها به صورت جداگانه وجود ندارند؛ بلکه با هم تعامل دارند، اطلاعات را تبادل می‌کنند و به هم پیوسته‌اند. با عمیق‌تر شدن این ارتباطات، معکوس کردن تکامل یک سیستم، حتی اگر از نظر تئوری طبق معادلات امکان‌پذیر باشد، به طور فزاینده‌ای دشوار می‌شود.

بر اساس این دیدگاه، برگشت‌ناپذیری از بیرون تحمیل نمی‌شود، بلکه از ساختار سیستم و دینامیک داخلی آن ناشی می‌شود. با تعامل اجزای کوانتومی، اطلاعات مربوط به حالت‌های قبلی آنها محو می‌شود و دسترسی به آنها را بسیار دشوار می‌کند. این امر یک حس طبیعی از "قبل" و "بعد" ایجاد می‌کند که منجر به ظهور یک جهت زمانی می‌شود.

محققان تأکید می‌کنند که این رویکرد با ترمودینامیک یا نظریه‌های انیشتین در تضاد نیست، بلکه مکمل آنهاست، زیرا آنتروپی در مقیاس وسیع همچنان مرکزیت دارد و نظریه نسبیت همچنان به توصیف رفتار زمان در سرعت‌های بالا و در میدان‌هایی با گرانش قوی ادامه می‌دهد.

این نظریه جدید، درک عمیق‌تری از چگونگی ایجاد جهت زمان از فرآیند‌های کوانتومی را بدون تکیه صرف بر اندازه‌گیری، مشاهده یا شرایط اولیه خاص، فراهم می‌کند و به این ترتیب به پر کردن شکاف بین قوانین میکروسکوپی و تجربه ماکروسکوپی کمک می‌کند.