דמיינו את הזמן רץ לאחור. אנשים יגדלו צעירים יותר במקום מבוגרים, ואחרי חיים ארוכים של התחדשות הדרגתית - כשהם לא למדו את כל מה שהם יודעים - הם יסתיימו כניצוץ בעיני הוריהם. זה הזמן כפי שמיוצג ברומן של סופר המדע הבדיוני פיליפ ק דיק, אבל, באופן מפתיע, כיוון הזמן הוא גם נושא שקוסמולוגים מתמודדים איתה.
בעוד שאנו לוקחים כמובן מאליו שלזמן יש כיוון נתון, לפיסיקאים אין: רוב חוקי הטבע הם "הפיכים לזמן", מה שאומר שהם היו פועלים באותה מידה אם הזמן היה מוגדר כרץ לאחור. אז למה הזמן תמיד מתקדם? והאם זה תמיד יעשה זאת?
האם לזמן יש התחלה?
כל מושג אוניברסלי של זמן חייב להתבסס בסופו של דבר על התפתחות הקוסמוס עצמו. כשאתה מסתכל למעלה אל היקום אתה רואה אירועים שהתרחשו בעבר - לוקח זמן קל להגיע אלינו. למעשה, אפילו התצפית הפשוטה ביותר יכולה לעזור לנו להבין את הזמן הקוסמולוגי: למשל העובדה ששמי הלילה חשוכים. אם ליקום היה עבר אינסופי והוא היה אינסופי בהיקף, שמי הלילה היו בהירים לחלוטין - מלאים באור ממספר אינסופי של כוכבים בקוסמוס שתמיד היה קיים.
במשך זמן רב חשבו מדענים, כולל אלברט איינשטיין, שהיקום הוא סטטי ואינסופי. תצפיות הראו מאז שהוא למעשה מתרחב, ובקצב מואץ. זה אומר שהוא חייב להיות מקורו ממצב קומפקטי יותר שאנו מכנים המפץ הגדול, מה שמרמז שלזמן יש התחלה. למעשה, אם נחפש אור ישן מספיק, נוכל אפילו לראות את קרינת השרידים מהמפץ הגדול - רקע המיקרוגל הקוסמי. ההבנה שזה היה צעד ראשון בקביעת גיל היקום (ראה להלן).
אבל יש בעיה, תורת היחסות המיוחדת של איינשטיין, מראה שהזמן הוא... יחסי: ככל שתזוז מהר יותר ביחס אליי, כך יעבור לך זמן איטי יותר ביחס לתפיסת הזמן שלי. אז ביקום שלנו של גלקסיות מתרחבות, כוכבים מסתובבים וכוכבי לכת מסתחררים, חוויות הזמן משתנות: העבר, ההווה והעתיד של הכל הם יחסיים.
אז האם יש זמן אוניברסלי שכולנו יכולים להסכים עליו?
ציר הזמן של היקום. עיצוב אלכס מיטלמן, Coldcreation/ויקימדיה, CC BY-SA
מסתבר שבגלל שהיקום בממוצע זהה בכל מקום, ובממוצע נראה אותו דבר בכל כיוון, אכן קיים "זמן קוסמי". כדי למדוד את זה, כל שעלינו לעשות הוא למדוד את המאפיינים של רקע המיקרוגל הקוסמי. קוסמולוגים השתמשו בכך כדי לקבוע את גיל היקום; העידן הקוסמי שלו. מסתבר שהיקום בן 13.799 מיליארד שנים.
חץ הזמן
אז אנחנו יודעים שהזמן כנראה התחיל במהלך המפץ הגדול. אבל נותרה שאלה מטרידה אחת: מה זה בדיוק זמן?
כדי לפרוק את השאלה הזו, עלינו להסתכל על המאפיינים הבסיסיים של מרחב וזמן. במימד המרחב אפשר לנוע קדימה ואחורה; נוסעים חווים זאת כל יום. אבל הזמן שונה, יש לו כיוון, אתה תמיד מתקדם, אף פעם לא אחורה. אז למה מימד הזמן הוא בלתי הפיך? זוהי אחת הבעיות העיקריות הבלתי פתורות בפיזיקה.
כדי להסביר מדוע הזמן עצמו הוא בלתי הפיך, עלינו למצוא תהליכים בטבע שהם גם בלתי הפיכים. אחד המושגים הבודדים כאלה בפיזיקה (ובחיים!) הוא שדברים נוטים להיות פחות "מסודרים" ככל שהזמן חולף. אנו מתארים זאת באמצעות תכונה פיזית הנקראת אנטרופיה המקודדת עד כמה משהו מסודר.
דמיינו קופסת גז שבה כל החלקיקים הונחו בתחילה בפינה אחת (מצב מסודר). עם הזמן הם יבקשו באופן טבעי למלא את כל הקופסה (מצב לא מסודר) - ולהחזיר את החלקיקים למצב מסודר ידרוש אנרגיה. זה בלתי הפיך. זה כמו לפצח ביצה כדי להכין חביתה - ברגע שהיא מתפשטת וממלאת את המחבת, היא לעולם לא תחזור להיות בצורת ביצה. זה אותו דבר עם היקום: ככל שהוא מתפתח, האנטרופיה הכוללת גדלה.
למרבה הצער זה לא הולך לנקות את עצמו. אלכס דינוביצר/ויקימדיה , CC BY-SA
מסתבר שאנטרופיה היא דרך די טובה להסביר את חץ הזמן. ולמרות שזה עשוי להיראות כאילו היקום נעשה מסודר יותר מאשר פחות - עובר מיים פראי של גז חם פרוס באופן אחיד יחסית בשלביו המוקדמים לכוכבים, כוכבי לכת, בני אדם ומאמרים על זמן - בכל זאת יתכן שהוא מתגבר באי סדר. הסיבה לכך היא שהכבידה הקשורה במסות גדולות עשויה למשוך את החומר למצבים מסודרים לכאורה - כשהעלייה באי-סדר שלדעתנו התרחשה כנראה מוסתרת איכשהו בשדות הכבידה. אז אי-סדר יכול להתגבר למרות שאנחנו לא רואים את זה.
אבל בהתחשב בנטיית הטבע להעדיף אי סדר, מדוע מלכתחילה היקום התחיל במצב מסודר כל כך? זה עדיין נחשב תעלומה. חלק מהחוקרים טוענים שייתכן שהמפץ הגדול אפילו לא היה ההתחלה, ייתכן שלמעשה יש "יקומים מקבילים" שבהם הזמן רץ בכיוונים שונים.
האם הזמן יסתיים?
לזמן הייתה התחלה אבל האם יהיה לו סוף תלוי באופי האנרגיה האפלה שגורמת לו להתרחב בקצב מואץ. קצב ההתפשטות הזה עלול בסופו של דבר לקרוע את היקום, ולאלץ אותו להסתיים בקרע גדול; לחלופין, אנרגיה אפלה עלולה להתפרק, להפוך את המפץ הגדול ולסיים את היקום במשבר גדול; או שהיקום יכול פשוט להתרחב לנצח.
אבל האם כל אחד מהתרחישים העתידיים האלה יסיים את הזמן? ובכן, על פי הכללים המוזרים של מכניקת הקוונטים, חלקיקים אקראיים זעירים יכולים לצוץ לרגע מתוך ואקום - משהו שרואים כל הזמן בניסויים בפיסיקה של חלקיקים. היו שטענו כי אנרגיה אפלה עלולה לגרום ל"תנודות קוונטיות" שכאלה המביאות למפץ גדול חדש, לסיים את קו הזמן שלנו ולהתחיל קו חדש. אמנם זה ספקולטיבי ביותר ובלתי סביר ביותר, אבל מה שאנחנו כן יודעים הוא שרק כשאנחנו מבינים את האנרגיה האפלה נדע את גורל היקום.
אז מהי התוצאה הסבירה ביותר? רק הזמן יגיד.
COMMUNITY REFLECTIONS
SHARE YOUR REFLECTION
2 PAST RESPONSES
(Max Planck:) "It is impossible to measure the changes in things by time. Rather, time is an abstraction at which we arrive by the changes in things."
"Time" is like "color" -- neither exist as inherent, independent properties of the universe. They are products of the brain as it attempts to measure experiences within the universe.
The obvious fascination human beings
seem to have for time is striking. Whether stressful, obsessive or a simple inquiry, the question remains a puzzling issue, probably a timeless riddle. It's been a mystery up to now. So, we might as well focus more on enjoying it while we still have it! Right? 🤔😊