آیا زمان چیزی است که جریان دارد یا فقط یک توهم است؟ بررسی فضا-زمان به عنوان یک “جهان بلوکی” ثابت یا یک “بافت پویا” اسرار عمیق‌تری را در مورد وجود، تغییر و ماهیت واقعیت آشکار می‌کند.
تعداد کمی از ایده‌ها در علم مدرن، درک ما از واقعیت را به اندازه‌ی فضا-زمان، این وحدت درهم‌تنیده‌ی فضا و زمان که در قلب نظریه‌ی نسبیت آلبرت اینشتین قرار دارد، تغییر داده‌اند.
فضا-زمان اغلب به عنوان “بافت واقعیت” توصیف می‌شود. در برخی از توضیحات، این بافت به شکل یک “جهان بلوکی” چهاربعدی و ثابت است؛ یک نقشه‌ی کامل از تمام رویدادها در گذشته، حال و آینده.
در توضیحات دیگر، این یک میدان پویا است که در پاسخ به گرانش، خم و منحنی می‌شود. این موضوع به یک سوال عمیق‌تر منجر می‌شود: گفتن اینکه فضا-زمان وجود دارد به چه معناست؟ چه نوع چیزی است: ساختار، ماده یا استعاره؟
قلب فیزیک مدرن
این سوالات صرفاً فلسفی نیستند. آن‌ها در پایه‌ی نحوه‌ی تفسیر ما از فیزیک امروز قرار دارند و بر ایده‌هایی از درک ما از نسبیت تا گمانه‌زنی‌ها در مورد سفر در زمان، جهان‌های چندگانه و منشأ کیهان تأثیر می‌گذارند.
آن‌ها همچنین نظریه‌هایی در مورد نحوه‌ی ظهور فضا-زمان را شکل می‌دهند، از جمله پیشنهادهایی که آن را نوعی حافظه برای جهان می‌دانند. با این حال، زبانی که برای توصیف فضا-زمان استفاده می‌شود، اغلب مبهم، استعاری و ناسازگار است.
لودویگ ویتگنشتاین، فیلسوف اتریشی-بریتانیایی، یک بار گفت که مشکلات فلسفی زمانی به وجود می‌آیند که “زبان به تعطیلات می‌رود.” فیزیک، از بسیاری جهات، این نکته را نشان می‌دهد.
در طول صد سال گذشته، به کلمات رایجی مانند “زمان”، “وجود” و “بی‌زمان” معانی فنی و تخصصی داده شده است، بدون اینکه به طور کامل به پیش‌فرض‌های منتقل شده از کاربرد روزمره آن‌ها پرداخته شود.
این امر منجر به سردرگمی گسترده‌ای در مورد معنای واقعی این اصطلاحات شده است.
مشکل با زبان
در فلسفه‌ی فیزیک، به ویژه در دیدگاهی که به ابدی‌گرایی (Eternalism) معروف است، کلمه‌ی “بی‌زمان” به معنای واقعی کلمه استفاده می‌شود. ابدی‌گرایی این ایده است که زمان جریان ندارد و نمی‌گذرد؛ یعنی تمام رویدادها در سراسر زمان به‌طور یکسان در یک ساختار چهاربعدی به نام “جهان بلوکی” واقعی هستند.
طبق این دیدگاه، کل تاریخ جهان از قبل، به صورت بی‌زمان، در ساختار فضا-زمان چیده شده است. در این زمینه، “بی‌زمان” به این معنی است که خودِ جهان به معنای واقعی دوام نمی‌آورد یا آشکار نمی‌شود. هیچ “شدنی” وجود ندارد. هیچ “تغییری” وجود ندارد. تنها یک بلوک وجود دارد و کل ابدیت به صورت بی‌زمان در آن وجود دارد.
اما این به یک مشکل عمیق‌تر منجر می‌شود. اگر هر چیزی که در طول ابدیت اتفاق می‌افتد به‌طور یکسان واقعی باشد و تمام رویدادها از قبل در آنجا باشند، گفتن اینکه فضا-زمان وجود دارد واقعاً به چه معناست؟
یک فیل در اتاق
تفاوت ساختاری بین “وجود” و “وقوع” وجود دارد. یکی حالت بودن است، دیگری حالت اتفاق افتادن.
تصور کنید یک فیل در کنار شما ایستاده است. احتمالاً می‌گویید: “این فیل وجود دارد.” ممکن است آن را یک شیء سه‌بعدی توصیف کنید، اما مهم این است که “یک شیء سه‌بعدی است که وجود دارد.”
در مقابل، یک فیل کاملاً سه‌بعدی را تصور کنید که برای یک لحظه در اتاق ظاهر می‌شود: یک برش مقطعی در زندگی یک فیل موجود، که مانند یک روح ظاهر و ناپدید می‌شود. آن فیل به معنای عادی واقعاً وجود ندارد. اتفاق می‌افتد. وقوع می‌یابد.
یک فیل موجود در طول زمان دوام می‌آورد و فضا-زمان هر لحظه از وجود آن را به عنوان یک خط جهانی چهاربعدی – مسیر یک شیء در فضا و زمان در طول وجودش – ثبت می‌کند. “فیل در حال وقوع” خیالی، تنها یک برش شبیه به فضا از آن لوله است؛ یک لحظه‌ی سه‌بعدی.
حالا این تمایز را به خود فضا-زمان اعمال کنید. برای فضا-زمان چهاربعدی، وجود داشتن به همان معنای وجود فیل به چه معناست؟ آیا فضا-زمان به همان معنا دوام می‌آورد؟ آیا فضا-زمان مجموعه‌ی خاص خود از لحظات “حال” را دارد؟ یا فضا-زمان – مجموعه‌ی تمام رویدادهایی که در طول ابدیت اتفاق می‌افتند – صرفاً چیزی است که وقوع می‌یابد؟ آیا فضا-زمان صرفاً یک چارچوب توصیفی برای مرتبط کردن آن رویدادها است؟
ابدی‌گرایی این تمایز را مبهم می‌کند. این دیدگاه کل ابدیت – یعنی کل فضا-زمان – را به عنوان یک ساختار موجود در نظر می‌گیرد و گذر زمان را یک توهم می‌داند. اما اگر کل فضا-زمان در یک لحظه رخ دهد، آن توهم غیرممکن است.
برای بازگرداندن این توهم که زمان در این چارچوب می‌گذرد، فضا-زمان چهاربعدی باید به شکلی بیشتر شبیه به فیل سه‌بعدی موجود، وجود داشته باشد؛ فیلی که وجودش توسط فضا-زمان چهاربعدی توصیف می‌شود.
هر رویداد در طول تاریخ جهان
بیایید این ایده را یک گام جلوتر ببریم!
اگر تصور کنیم که هر رویدادی در طول تاریخ جهان در “جهان بلوکی” “وجود دارد”، آنگاه ممکن است بپرسیم: خود این بلوک چه زمانی وجود دارد؟ اگر آشکار نمی‌شود یا تغییر نمی‌کند، آیا به صورت بی‌زمان وجود دارد؟ اگر چنین است، ما در حال افزودن یک بُعد دیگر از زمان به چیزی هستیم که قرار بود به معنای واقعی کلمه بی‌زمان باشد.
برای درک این موضوع، می‌توانیم یک چارچوب پنج‌بعدی بسازیم که از سه بعد فضایی و دو بعد زمانی استفاده می‌کند. محور دوم زمان به ما این امکان را می‌دهد که بگوییم فضا-زمان چهاربعدی دقیقاً به همان شکلی وجود دارد که ما معمولاً فکر می‌کنیم یک فیل در اتاقی که ما را احاطه کرده است، در سه بعد فضا وجود دارد، رویدادهای آن را به عنوان فضا-زمان چهاربعدی ثبت می‌کنیم.
در این مرحله، ما در حال قدم گذاشتن فراتر از فیزیک اثبات‌شده‌ای هستیم که فضا-زمان را فقط از طریق چهار بعد توصیف می‌کند. اما این یک مشکل عمیق را آشکار می‌کند: ما هیچ راه منسجمی برای صحبت در مورد معنای وجود فضا-زمان نداریم، بدون اینکه به طور تصادفی با یک بعد اضافی که بخشی از فیزیک نیست، زمان را دوباره وارد کنیم.
این مانند تلاش برای توصیف یک آهنگی است که همزمان و در یک لحظه وجود دارد، بدون اینکه اجرا، شنیده یا آشکار شود.
از فیزیک تا داستان
این سردرگمی نحوه‌ی تصور ما از زمان در داستان‌ها و علم عامه‌پسند را شکل می‌دهد.
در فیلم ترمیناتور (1984) ساخته‌ی جیمز کمرون، تمام رویدادها ثابت در نظر گرفته می‌شوند. سفر در زمان ممکن است، اما جدول زمانی را نمی‌توان تغییر داد. همه چیز از قبل در یک حالت ثابت و بی‌زمان وجود دارد.
در چهارمین فیلم از سری انتقام‌جویان، یعنی انتقام‌جویان: پایان بازی (2019)، سفر در زمان به شخصیت‌ها اجازه می‌دهد تا رویدادهای گذشته را تغییر داده و جدول زمانی را بازشکل دهند که نشان‌دهنده‌ی یک جهان بلوکی است که هم وجود دارد و هم تغییر می‌کند.
آن تغییر تنها در صورتی می‌تواند رخ دهد که جدول زمانی چهاربعدی به همان شکلی وجود داشته باشد که جهان سه‌بعدی ما وجود دارد.
اما صرف نظر از اینکه چنین تغییری ممکن است یا نه، هر دو سناریو فرض می‌کنند که گذشته و آینده در آنجا هستند و آماده‌ی سفر به آن‌ها هستند. با این حال، هیچ یک از آن‌ها با این موضوع دست و پنجه نرم نمی‌کند که این نوع وجود به چه معناست یا فضا-زمان چگونه با یک نقشه‌ی رویدادها متفاوت است.
درک واقعیت
وقتی فیزیکدانان می‌گویند که فضا-زمان “وجود دارد”، آن‌ها اغلب در چارچوبی کار می‌کنند که به آرامی خط بین وجود و وقوع را محو کرده است. نتیجه یک مدل متافیزیکی است که در بهترین حالت فاقد وضوح است و در بدترین حالت، ماهیت واقعی واقعیت را پنهان می‌کند.
هیچ یک از این‌ها نظریه‌ی ریاضی نسبیت یا علم تجربی که آن را تأیید می‌کند، به خطر نمی‌اندازد. معادلات اینشتین همچنان کار می‌کنند. اما نحوه‌ی تفسیر ما از آن معادلات مهم است، به ویژه زمانی که نحوه‌ی صحبت ما در مورد واقعیت و نحوه‌ی رویکرد ما به مشکلات عمیق‌تر در فیزیک را شکل می‌دهد.
این درک‌ها شامل تلاش برای آشتی دادن نسبیت عام با نظریه‌ی کوانتومی است – چالشی که هم در فلسفه و هم در بحث‌های علمی عامه‌پسند مورد بررسی قرار گرفته است.
تعریف فضا-زمان چیزی بیش از یک بحث فنی است؛ این موضوع در مورد این است که فکر می‌کنیم در چه نوع دنیایی زندگی می‌کنیم.
اقتباس شده از مقاله‌ای که در ابتدا در The Conversation منتشر شده است.
منبع: Scitechdaily
