چرا زمان از گذشته به آینده می رود؟

وقتی برای اولین بار شروع به مطالعه در این مورد کردم، با تعجب زیاد دریافتم که این موضوع با آنتروپی ارتباط دارد. آنتروپی یک مفهوم در فیزیک است که توسط بسیاری از روش های مختلف در مورد بحث می شود، اما رایج ترین طرز تفکر راجع به این مفهوم این است که آن را به درجه ای از بی نظمی در سیستم ربط می دهند. بگذارید یک مثال بزنم؛ قطعات در یک پازل تکمیل شده بسیار منظم اند، اما همان قطعه ها زمانی که شما برای اولین بار جعبه پازل را باز می کنید، بسیار بی نظم اند. بنابراین مقدار آنتروپی در مورد دوم بالاتر است.

من همیشه با درک مفاهیمی مانند آنتروپی، زمان، و مغزهای بولتزمن درگیر بوده ام. در حقیقت جالب است که قانون دوم ترمو دینامیک تنها (و یا یکی از تنها) معادلات فیزیک ماکروسکوپی عمومی است که زمان در آن به صراحت در حال حرکت از گذشته به آینده است. چرا؟ هر چه هست، زیر سر آنتروپی است!

جالب است بدانید این موضوع مانند انداختن تاس است. کم و کیف آمدن تاس در انداختن های مختلف، فرق دارند، اما تنها تعداد انگشت شماری از آن ها از دیدگاه ما ارزشمند تلقی می شوند. اگر به ترتیب در ۶ بار انداختن تاس اعداد ۲، ۳، ۴، ۵، و ۶ بیاید، یک تراز راسا محسوب می شود و کاملا منظم است و میزان آنتروپی در آن بسیار کم است.

البته ذکر این نکته الزامی است که در این گونه موارد اغلب نمونه های بی نظمی ( با آنتروپی بالا) بسیار بیشتر از نمون های منظم(آنتروپی پایین) هستند و به همین دلیل، توجه ما نسبت به گونه اول جلب می شود. به عبارت دیگر، احتمال این که بتوان با ۶ بار تاس انداختن، یک ترتیب از ۱ تا ۶ به طور دقیق به دست آورد، بسیار بسیار اندک است.

راه دیگر بررسی این موضوع، در نظر گرفتن یک ظرف پر از گاز است. در سطح مولکولی، مولکول های گاز بیشتر یا کمتر به طور تصادفی توزیع شده اند. اگر شما دو مولکول گاز را با یکدیگر جا به جا کنید، تغییر خاصی رخ نمی دهد و گاز همان گاز قبلی است، و نیز اگر شما یک مولکول گاز را کمی به راست یا چپ حرکت دهید، باز شرایط بدون تغییر می ماند. تعداد راه های مختلفی که شما می توانید با آن مولکول های گاز را بدون ایجاد تغییر در ماهیت گاز جابه جا کنید ویا حرت دهید، بسیار زیاد است؛ یعنی آنتروپی فوق العاده بالا. در طرف دیگر، شما با سرد کردن گاز و تبدیل آن به مایع، تعداد حالات کنارهم قرارگیری ملکول ها را کاهش می دهید و بدین ترتیب، آنتروپی نیز به طرز فاحشی کاهش می یابد.

اگر شما بنشینید و گاز را برای یک سال های سال ببینید، تقریبا همیشه همان گاز قبلی با همان شرایط است، حتی زمانی که مولکول ها شروع به حرکت در اطراف کنند. در نهایت، می توان این نتیجه را گرفت که وجود آنتروپی بالا بسیار محتمل تر از وجود شرایطی با آنتروپی پایین است؛ حتی اگر در برخی موارد شما خود را در شرایطی با آنتروپی پایین ببینید، مطمئنا طولی نخواهد کشید که یک حالت با آنتروپی بالا به سراغتان می آید!

ما در حال حاضر در یک جهان با میزان نسبتا کم آنتروپی زندگی می کنیم. ما شاهد آنیم که جهان در هر لحظه در حال گسترش است، ما می بینیم ستارگان در حال مرگ هستند، ما می دانیم در نهایت ماده و انرژی به طور تصادفی توزیع خواهند شد. بنابراین ما در حال حرکت به سمت آنتروپی بالاتر در جهان هستیم که به طور واضحی دال بر میزان پایین آنتروپی در گذشته است.

سرانجام جهان آن قدر با بی نظمی مواجه می شود که آنتروپی به حداکثر خواهد رسید. در آن زمان، زمان هیچ مفهوم خاصی نخواهد داشت یا حداقل می توان گفت مفهوم ناچیزی پیدا خواهد کرد. در نهایت، اگر شما اشیای اطراف را به حرکت در آورید و هیچ چیز تغییر نکند و شرایط همانی باشد که بود، آن گاه چگونه می توان زمان را اندازه گرفت؟ در واقع، زمان معیار اندازه گیری تغییرات در حوادث است. اگر همه چیز و همه شرایط یکسان باشد، زمان چیزی برای اندازه گیری در اختیار نخواهد داشت و عملا بی کاربرد می شود.

اگر با دقت بنگریم، متوجه می شویم که بررسی موضوع فوق، مستقیما ما را به قلب  فلسفه اساسی ترین و بزرگت رین پرسش ها می برد؛ سوالاتی از قبیل این که چرا ماده وجود دارد؟ چرا جهان به شکلی که الان هست وجود دارد، نه به اشکال دیگر!؟ چرا زمان وجود دارد و حالا که وجود دارد، چرا به سمت آینده و جلو پیش می رود؟ چرا بر خلاف شرایط واقعی، آینده را به یاد نمی آوریم و گذشته را پیش بینی نمی کنیم!؟

پرسیدن این سوالات قاعدتا برای اکثر مردم پیش می آید؛ مهم این است که به دنبال یافتن پاسخ برای آن ها باشیم. مطمئنا با بررسی های بیشتر می توان به جزئیات جذاب بیشتری راجع به موضوعات مذکور رسید.

نظر شما چیست؟ آیا تا به حال برای ساعت ها نشسته اید تا به سوالاتی از این دست بیندیشید و یا با استاد ها و معلم های خود ساعت ها بحث کنید و در آخر با ذهنی سردرگم از آن بیرون بیایید!؟