સમય શું છે અને શું તે હંમેશા આગળ વધે છે?

કલ્પના કરો કે સમય પાછળની તરફ દોડી રહ્યો છે. લોકો વૃદ્ધ થવાને બદલે યુવાન થશે અને ધીમે ધીમે કાયાકલ્પના લાંબા જીવન પછી - તેઓ જે કંઈ જાણે છે તે બધું જ ભૂલી જશે - તેઓ તેમના માતાપિતાની આંખોમાં એક ઝબકારાની જેમ સમાપ્ત થશે. વિજ્ઞાન સાહિત્ય લેખક ફિલિપ કે ડિક દ્વારા નવલકથામાં રજૂ કરાયેલ આ સમય છે, પરંતુ આશ્ચર્યજનક રીતે, સમયની દિશા પણ એક એવો મુદ્દો છે જેનો બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓ સામનો કરી રહ્યા છે.

આપણે એ વાત સ્વીકારીએ છીએ કે સમયની એક દિશા હોય છે, પણ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ એવું માનતા નથી: મોટાભાગના કુદરતી નિયમો "સમય ઉલટાવી શકાય તેવા" હોય છે, જેનો અર્થ એ થાય કે જો સમયને પાછળની તરફ દોડતો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે તો તે પણ એટલા જ સારા કામ કરશે. તો સમય હંમેશા આગળ કેમ આગળ વધે છે? અને શું તે હંમેશા આગળ વધશે?

શું સમયની કોઈ શરૂઆત છે?

સમયનો કોઈપણ સાર્વત્રિક ખ્યાલ આખરે બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિ પર આધારિત હોવો જોઈએ. જ્યારે તમે બ્રહ્માંડ તરફ જુઓ છો ત્યારે તમે ભૂતકાળમાં બનેલી ઘટનાઓ જોઈ રહ્યા છો - પ્રકાશને આપણા સુધી પહોંચવામાં સમય લાગે છે. હકીકતમાં, સૌથી સરળ અવલોકન પણ આપણને બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય સમયને સમજવામાં મદદ કરી શકે છે: ઉદાહરણ તરીકે, રાત્રિનું આકાશ અંધારું છે તે હકીકત. જો બ્રહ્માંડનો ભૂતકાળ અનંત હોત અને તે અનંત હદ સુધી હોત, તો રાત્રિનું આકાશ સંપૂર્ણપણે તેજસ્વી હોત - હંમેશા અસ્તિત્વમાં રહેલા બ્રહ્માંડમાં અનંત સંખ્યામાં તારાઓના પ્રકાશથી ભરેલું હોત.

લાંબા સમય સુધી, આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન સહિત વૈજ્ઞાનિકો માનતા હતા કે બ્રહ્માંડ સ્થિર અને અનંત છે. ત્યારથી અવલોકનો દર્શાવે છે કે તે ખરેખર વિસ્તરી રહ્યું છે, અને તે ઝડપી ગતિએ છે. આનો અર્થ એ છે કે તે વધુ સઘન સ્થિતિમાંથી ઉદ્ભવ્યું હોવું જોઈએ જેને આપણે બિગ બેંગ કહીએ છીએ, જેનો અર્થ એ થાય કે સમયની શરૂઆત છે. હકીકતમાં, જો આપણે પૂરતો જૂનો પ્રકાશ શોધીએ તો આપણે બિગ બેંગમાંથી અવશેષ કિરણોત્સર્ગ પણ જોઈ શકીએ છીએ - કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ. આ સમજવું એ બ્રહ્માંડની ઉંમર નક્કી કરવા માટેનું પ્રથમ પગલું હતું (નીચે જુઓ).

પરંતુ એક ખામી છે, આઈન્સ્ટાઈનનો સાપેક્ષતાનો વિશેષ સિદ્ધાંત, બતાવે છે કે સમય ... સાપેક્ષ છે: તમે મારી સાપેક્ષમાં જેટલી ઝડપથી આગળ વધશો, સમય પ્રત્યેની મારી ધારણાની સાપેક્ષમાં તમારા માટે સમય તેટલો ધીમો પસાર થશે. તેથી વિસ્તરતા તારાવિશ્વો, ફરતા તારાઓ અને ફરતા ગ્રહોના આપણા બ્રહ્માંડમાં, સમયના અનુભવો બદલાય છે: ભૂતકાળ, વર્તમાન અને ભવિષ્ય બધું જ સાપેક્ષ છે.

તો શું એવો કોઈ સાર્વત્રિક સમય છે જેના પર આપણે બધા સહમત થઈ શકીએ?

બ્રહ્માંડની સમયરેખા. ડિઝાઇન એલેક્સ મિટેલમેન, કોલ્ડક્રિએશન/વિકિમીડિયા, સીસી બાય-એસએ

એવું તારણ કાઢ્યું છે કે બ્રહ્માંડ સરેરાશ દરેક જગ્યાએ સમાન છે, અને સરેરાશ દરેક દિશામાં સમાન દેખાય છે, તેથી એક "કોસ્મિક સમય" અસ્તિત્વમાં છે. તેને માપવા માટે, આપણે ફક્ત કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિના ગુણધર્મો માપવાના છે. કોસ્મોલોજિસ્ટ્સે બ્રહ્માંડની ઉંમર નક્કી કરવા માટે આનો ઉપયોગ કર્યો છે; તેની કોસ્મિક ઉંમર. તે તારણ આપે છે કે બ્રહ્માંડ 13.799 અબજ વર્ષ જૂનું છે.

સમયનો તીર

તો આપણે જાણીએ છીએ કે સમયની શરૂઆત મોટાભાગે મહાવિસ્ફોટ દરમિયાન થઈ હતી. પરંતુ એક પ્રશ્ન હજુ પણ ચિંતાજનક છે: સમય ખરેખર શું છે ?

આ પ્રશ્નનો ઉકેલ લાવવા માટે, આપણે અવકાશ અને સમયના મૂળભૂત ગુણધર્મો પર નજર નાખવી પડશે. અવકાશના પરિમાણમાં, તમે આગળ અને પાછળ જઈ શકો છો; મુસાફરો આનો અનુભવ દરરોજ કરે છે. પરંતુ સમય અલગ છે, તેની એક દિશા છે, તમે હંમેશા આગળ વધો છો, ક્યારેય ઉલટા નહીં. તો સમયનું પરિમાણ શા માટે બદલી ન શકાય તેવું છે? ભૌતિકશાસ્ત્રમાં આ એક મુખ્ય વણઉકેલાયેલી સમસ્યા છે.

સમય પોતે જ શા માટે બદલી ન શકાય તેવી છે તે સમજાવવા માટે, આપણે પ્રકૃતિમાં એવી પ્રક્રિયાઓ શોધવાની જરૂર છે જે બદલી ન શકાય તેવી પણ હોય છે. ભૌતિકશાસ્ત્ર (અને જીવન!) માં આવી થોડી વિભાવનાઓમાંથી એક એ છે કે સમય પસાર થતાં વસ્તુઓ ઓછી "વ્યવસ્થિત" થતી જાય છે. આપણે આનું વર્ણન એન્ટ્રોપી નામના ભૌતિક ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરીને કરીએ છીએ જે કોઈ વસ્તુ કેવી રીતે ક્રમબદ્ધ છે તે એન્કોડ કરે છે.

કલ્પના કરો કે ગેસના એક બોક્સમાં શરૂઆતમાં બધા કણો એક ખૂણામાં (એક ક્રમબદ્ધ સ્થિતિમાં) મૂકવામાં આવ્યા હતા. સમય જતાં તેઓ કુદરતી રીતે આખા બોક્સ (એક અવ્યવસ્થિત સ્થિતિમાં) ભરવાનો પ્રયાસ કરશે - અને કણોને ફરીથી ક્રમબદ્ધ સ્થિતિમાં મૂકવા માટે ઊર્જાની જરૂર પડશે. આ બદલી ન શકાય તેવું છે. તે ઈંડાને તોડીને ઓમેલેટ બનાવવા જેવું છે - એકવાર તે ફેલાય અને ફ્રાઈંગ પેન ભરાઈ જાય, પછી તે ક્યારેય ઇંડા આકારનું બનશે નહીં. બ્રહ્માંડ સાથે પણ એવું જ છે: જેમ જેમ તે વિકસિત થાય છે, તેમ તેમ એકંદર એન્ટ્રોપી વધે છે.

કમનસીબે, તે પોતે જ સાફ થવાનું નથી. એલેક્સ ડિનોવિટસર/વિકિમીડિયા , સીસી બાય-એસએ

સમયના તીરને સમજાવવા માટે એન્ટ્રોપી એક સારી રીત છે. અને જ્યારે એવું લાગે છે કે બ્રહ્માંડ ઓછું થવાને બદલે વધુ ક્રમબદ્ધ થઈ રહ્યું છે - તેના પ્રારંભિક તબક્કામાં પ્રમાણમાં સમાન રીતે ફેલાયેલા ગરમ ગેસના જંગલી સમુદ્રથી તારાઓ, ગ્રહો, મનુષ્યો અને સમય વિશેના લેખોમાં - તેમ છતાં તે શક્ય છે કે તે અવ્યવસ્થામાં વધારો કરી રહ્યું છે. તે એટલા માટે છે કારણ કે મોટા સમૂહ સાથે સંકળાયેલ ગુરુત્વાકર્ષણ દ્રવ્યને દેખીતી રીતે ક્રમબદ્ધ સ્થિતિમાં ખેંચી રહ્યું છે - અવ્યવસ્થામાં વધારો જે આપણે માનીએ છીએ તે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રોમાં કોઈક રીતે છુપાયેલો હોવો જોઈએ. તેથી અવ્યવસ્થા વધી રહી છે ભલે આપણે તેને જોતા નથી.

પરંતુ કુદરતની અવ્યવસ્થાને પસંદ કરવાની વૃત્તિને ધ્યાનમાં રાખીને, બ્રહ્માંડ શરૂઆતમાં આવી ક્રમબદ્ધ સ્થિતિમાં કેમ શરૂ થયું? આ હજુ પણ એક રહસ્ય માનવામાં આવે છે. કેટલાક સંશોધકો દલીલ કરે છે કે બિગ બેંગ કદાચ શરૂઆત પણ ન હોય, હકીકતમાં "સમાંતર બ્રહ્માંડો" હોઈ શકે છે જ્યાં સમય જુદી જુદી દિશામાં ચાલે છે.

શું સમય સમાપ્ત થશે?

સમયની શરૂઆત હતી પણ તેનો અંત આવશે કે નહીં તે શ્યામ ઊર્જાના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે જે તેને ઝડપી ગતિએ વિસ્તરણ કરી રહી છે. આ વિસ્તરણનો દર આખરે બ્રહ્માંડને વિભાજીત કરી શકે છે, જેના કારણે તે એક મહાભંગમાં સમાપ્ત થઈ શકે છે; વૈકલ્પિક રીતે શ્યામ ઊર્જાનો ક્ષય થઈ શકે છે, જે મહાવિસ્ફોટને ઉલટાવી શકે છે અને બ્રહ્માંડનો મહાભંગમાં અંત લાવી શકે છે; અથવા બ્રહ્માંડ ફક્ત કાયમ માટે વિસ્તરી શકે છે.

પણ શું ભવિષ્યમાં આમાંથી કોઈ પણ પરિસ્થિતિ સમયનો અંત લાવશે? ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના વિચિત્ર નિયમો અનુસાર, નાના રેન્ડમ કણો ક્ષણિક રીતે શૂન્યાવકાશમાંથી બહાર નીકળી શકે છે - જે કણ ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રયોગોમાં સતત જોવા મળે છે. કેટલાક લોકોએ દલીલ કરી છે કે શ્યામ ઉર્જા આવા "ક્વોન્ટમ વધઘટ" નું કારણ બની શકે છે જે એક નવા બિગ બેંગને જન્મ આપે છે, જે આપણી સમયરેખાનો અંત લાવે છે અને એક નવી સમયરેખા શરૂ કરે છે. જ્યારે આ અત્યંત અનુમાનિત અને અત્યંત અસંભવિત છે, આપણે જે જાણીએ છીએ તે એ છે કે જ્યારે આપણે શ્યામ ઉર્જાને સમજીશું ત્યારે જ આપણે બ્રહ્માંડનું ભાગ્ય જાણી શકીશું.

તો સૌથી વધુ સંભવિત પરિણામ શું છે? ફક્ત સમય જ કહેશે.