காலம் என்றால் என்ன, அது எப்போதும் முன்னோக்கி நகர்கிறதா?

காலம் பின்னோக்கி ஓடுவதை கற்பனை செய்து பாருங்கள். மக்கள் வயதாகாமல் இளமையாகி, படிப்படியான புத்துணர்ச்சியுடன் நீண்ட வாழ்க்கைக்குப் பிறகு - அவர்கள் அறிந்த அனைத்தையும் அறியாமல் - அவர்கள் பெற்றோரின் கண்களில் ஒரு மின்னலாக முடிவடைவார்கள். அறிவியல் புனைகதை எழுத்தாளர் பிலிப் கே டிக்கின் நாவலில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள காலம் அதுதான், ஆனால், ஆச்சரியப்படும் விதமாக, காலத்தின் திசையும் அண்டவியல் வல்லுநர்கள் போராடி வரும் ஒரு பிரச்சினையாகும்.

காலத்திற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட திசை இருக்கிறது என்பதை நாம் சாதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டாலும், இயற்பியலாளர்கள் அதைச் செய்வதில்லை: பெரும்பாலான இயற்கை விதிகள் "காலத்தை மீளக்கூடியவை", அதாவது காலம் பின்னோக்கிச் செல்வதாக வரையறுக்கப்பட்டால் அவை நன்றாக வேலை செய்யும். அப்படியானால் ஏன் காலம் எப்போதும் முன்னோக்கி நகர்கிறது? அது எப்போதும் அவ்வாறு செய்யுமா?

காலத்திற்கு ஒரு ஆரம்பம் இருக்கிறதா?

காலத்தைப் பற்றிய எந்தவொரு உலகளாவிய கருத்தும் இறுதியில் பிரபஞ்சத்தின் பரிணாம வளர்ச்சியை அடிப்படையாகக் கொண்டிருக்க வேண்டும். நீங்கள் பிரபஞ்சத்தைப் பார்க்கும்போது கடந்த காலத்தில் நடந்த நிகழ்வுகளை நீங்கள் காண்கிறீர்கள் - நம்மை அடைய ஒளி நேரம் எடுக்கும். உண்மையில், எளிமையான கவனிப்பு கூட அண்டவியல் நேரத்தைப் புரிந்துகொள்ள உதவும்: உதாரணமாக இரவு வானம் இருட்டாக இருக்கிறது என்ற உண்மை. பிரபஞ்சம் எல்லையற்ற கடந்த காலத்தைக் கொண்டிருந்து எல்லையற்ற அளவில் இருந்தால், இரவு வானம் முற்றிலும் பிரகாசமாக இருக்கும் - எப்போதும் இருந்த ஒரு பிரபஞ்சத்தில் எண்ணற்ற நட்சத்திரங்களின் ஒளியால் நிரப்பப்பட்டிருக்கும்.

நீண்ட காலமாக, ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் உள்ளிட்ட விஞ்ஞானிகள் பிரபஞ்சம் நிலையானது மற்றும் எல்லையற்றது என்று நினைத்தனர். அதன் பின்னர் அவதானிப்புகள் அது உண்மையில் விரிவடைந்து வருவதாகவும், முடுக்க விகிதத்தில் இருப்பதாகவும் காட்டுகின்றன. இதன் பொருள், பிக் பேங் என்று நாம் அழைக்கும் ஒரு சிறிய நிலையிலிருந்து அது தோன்றியிருக்க வேண்டும், அதாவது காலத்திற்கு ஒரு தொடக்கம் உள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. உண்மையில், போதுமான அளவு பழமையான ஒளியைத் தேடினால், பிக் பேங்கிலிருந்து வரும் நினைவுச்சின்ன கதிர்வீச்சைக் கூட நாம் காணலாம் - காஸ்மிக் மைக்ரோவேவ் பின்னணி. இதை உணர்ந்துகொள்வது பிரபஞ்சத்தின் வயதை தீர்மானிப்பதில் முதல் படியாகும் (கீழே காண்க).

ஆனால் ஒரு குறைபாடு உள்ளது, ஐன்ஸ்டீனின் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு, நேரம் ... சார்புடையது என்பதைக் காட்டுகிறது: நீங்கள் என்னை விட வேகமாக நகரும்போது, ​​நேரத்தைப் பற்றிய எனது கருத்துடன் ஒப்பிடும்போது உங்களுக்கு நேரம் மெதுவாகக் கடக்கும். எனவே விரிவடையும் விண்மீன் திரள்கள், சுழலும் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் சுழலும் கோள்கள் கொண்ட நமது பிரபஞ்சத்தில், காலத்தின் அனுபவங்கள் வேறுபடுகின்றன: எல்லாவற்றின் கடந்த காலம், நிகழ்காலம் மற்றும் எதிர்காலம் ஆகியவை சார்புடையவை.

எனவே நாம் அனைவரும் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய ஒரு உலகளாவிய நேரம் இருக்கிறதா?

பிரபஞ்சத்தின் காலவரிசை. வடிவமைப்பு அலெக்ஸ் மிட்டல்மேன், கோல்ட் கிரியேஷன்/விக்கிமீடியா, CC BY-SA

பிரபஞ்சம் சராசரியாக எல்லா இடங்களிலும் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதாலும், சராசரியாக எல்லா திசைகளிலும் ஒரே மாதிரியாகத் தெரிவதாலும், ஒரு "அண்ட நேரம்" உள்ளது. அதை அளவிட, நாம் செய்ய வேண்டியதெல்லாம் அண்ட நுண்ணலை பின்னணியின் பண்புகளை அளவிடுவதுதான். அண்டவியலாளர்கள் இதைப் பயன்படுத்தி பிரபஞ்சத்தின் வயதை, அதன் அண்ட வயதை தீர்மானிக்கிறார்கள். பிரபஞ்சம் 13.799 பில்லியன் ஆண்டுகள் பழமையானது என்று மாறிவிடும்.

கால அம்பு

எனவே நேரம் பெரும்பாலும் பெருவெடிப்பின் போது தொடங்கியது என்பது நமக்குத் தெரியும். ஆனால் ஒரு குழப்பமான கேள்வி எஞ்சியுள்ளது: நேரம் என்றால் என்ன?

இந்தக் கேள்வியைத் தீர்க்க, இடம் மற்றும் நேரத்தின் அடிப்படை பண்புகளைப் பார்க்க வேண்டும். இடத்தின் பரிமாணத்தில், நீங்கள் முன்னும் பின்னுமாக நகரலாம்; பயணிகள் இதை தினமும் அனுபவிக்கிறார்கள். ஆனால் நேரம் வேறுபட்டது, அதற்கு ஒரு திசை உள்ளது, நீங்கள் எப்போதும் முன்னோக்கி நகர்கிறீர்கள், ஒருபோதும் தலைகீழாக இல்லை. எனவே காலத்தின் பரிமாணம் ஏன் மீள முடியாதது? இது இயற்பியலில் தீர்க்கப்படாத முக்கிய சிக்கல்களில் ஒன்றாகும்.

காலமே ஏன் மீளமுடியாதது என்பதை விளக்க, இயற்கையில் மீளமுடியாத செயல்முறைகளைக் கண்டறிய வேண்டும். இயற்பியலில் (மற்றும் வாழ்க்கையிலும்!) உள்ள சில கருத்துக்களில் ஒன்று, நேரம் செல்லச் செல்ல விஷயங்கள் குறைவான "சுத்தமாக" மாறும் என்பதுதான். என்ட்ரோபி எனப்படும் இயற்பியல் பண்பைப் பயன்படுத்தி இதை விவரிக்கிறோம், இது ஏதாவது ஒன்று எவ்வளவு வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.

ஒரு வாயுப் பெட்டியை கற்பனை செய்து பாருங்கள், அதில் அனைத்து துகள்களும் ஆரம்பத்தில் ஒரு மூலையில் (ஒரு வரிசைப்படுத்தப்பட்ட நிலை) வைக்கப்பட்டன. காலப்போக்கில் அவை இயற்கையாகவே முழுப் பெட்டியையும் நிரப்ப முயற்சிக்கும் (ஒரு ஒழுங்கற்ற நிலை) - மேலும் துகள்களை மீண்டும் ஒரு வரிசைப்படுத்தப்பட்ட நிலைக்கு கொண்டு வர ஆற்றல் தேவைப்படும். இது மீள முடியாதது. ஆம்லெட் தயாரிக்க முட்டையை உடைப்பது போன்றது - அது பரவி வாணலியை நிரப்பியவுடன், அது ஒருபோதும் முட்டை வடிவத்திற்குத் திரும்பாது. பிரபஞ்சத்திலும் இதுவே உண்மை: அது உருவாகும்போது, ​​ஒட்டுமொத்த என்ட்ரோபி அதிகரிக்கிறது.

துரதிர்ஷ்டவசமாக அது தன்னைத்தானே சுத்தம் செய்து கொள்ளப் போவதில்லை. Alex Dinovitser/wikimedia , CC BY-SA

காலத்தின் அம்புக்குறியை விளக்குவதற்கு என்ட்ரோபி ஒரு நல்ல வழியாகும். பிரபஞ்சம் அதன் ஆரம்ப கட்டங்களில் ஒப்பீட்டளவில் சீராக பரவியிருக்கும் சூடான வாயுவின் காட்டுக் கடலில் இருந்து நட்சத்திரங்கள், கோள்கள், மனிதர்கள் மற்றும் நேரம் பற்றிய கட்டுரைகள் வரை செல்வது குறைவாக இருப்பதற்குப் பதிலாக அதிகமாக ஒழுங்கமைக்கப்பட்டதாகத் தோன்றினாலும், அது ஒழுங்கற்றதாக அதிகரித்து வருவது சாத்தியமாகும். ஏனென்றால், பெரிய நிறைகளுடன் தொடர்புடைய ஈர்ப்பு விசை, பொருளை வரிசைப்படுத்தப்பட்ட நிலைகளுக்கு இழுத்துச் செல்லக்கூடும் - நாம் நினைக்கும் கோளாறு அதிகரிப்பு எப்படியோ ஈர்ப்பு விசைப் புலங்களில் மறைக்கப்படுகிறது. எனவே நாம் அதைப் பார்க்காவிட்டாலும் கூட ஒழுங்கின்மை அதிகரித்துக் கொண்டிருக்கலாம்.

ஆனால் இயற்கையின் ஒழுங்கின்மையை விரும்பும் போக்கைக் கருத்தில் கொண்டு, பிரபஞ்சம் ஏன் முதலில் இவ்வளவு ஒழுங்கான நிலையில் தொடங்கியது? இது இன்னும் ஒரு மர்மமாகக் கருதப்படுகிறது. சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் பிக் பேங் தொடக்கமாகவே இல்லாமல் இருக்கலாம், உண்மையில் நேரம் வெவ்வேறு திசைகளில் இயங்கும் "இணையான பிரபஞ்சங்கள்" இருக்கலாம் என்று வாதிடுகின்றனர்.

காலம் முடிந்து விடுமா?

காலத்திற்கு ஒரு ஆரம்பம் இருந்தது, ஆனால் அதற்கு ஒரு முடிவு இருக்குமா என்பது அதை துரிதப்படுத்தும் இருண்ட ஆற்றலின் தன்மையைப் பொறுத்தது. இந்த விரிவாக்கத்தின் விகிதம் இறுதியில் பிரபஞ்சத்தைத் துண்டாக்கி, அது ஒரு பெரிய வெடிப்பில் முடிவடையும் நிலைக்குத் தள்ளப்படலாம்; மாற்றாக, இருண்ட ஆற்றல் சிதைந்து, பெருவெடிப்பை மாற்றி, பிரபஞ்சத்தை ஒரு பெரிய நெருக்கடியில் முடிக்கலாம்; அல்லது பிரபஞ்சம் என்றென்றும் விரிவடையக்கூடும்.

ஆனால் இந்த எதிர்கால சூழ்நிலைகளில் ஏதேனும் ஒன்று காலத்தை முடிவுக்குக் கொண்டுவருமா? சரி, குவாண்டம் இயக்கவியலின் விசித்திரமான விதிகளின்படி, சிறிய சீரற்ற துகள்கள் ஒரு வெற்றிடத்திலிருந்து சிறிது நேரத்தில் வெளியேற முடியும் - இது துகள் இயற்பியல் சோதனைகளில் தொடர்ந்து காணப்படும் ஒன்று. இருண்ட ஆற்றல் அத்தகைய "குவாண்டம் ஏற்ற இறக்கங்களை" ஏற்படுத்தக்கூடும் என்று சிலர் வாதிட்டுள்ளனர், இது ஒரு புதிய பெருவெடிப்பை உருவாக்கி, நமது காலக் கோட்டை முடித்து புதிய ஒன்றைத் தொடங்கும். இது மிகவும் ஊகமானது மற்றும் மிகவும் சாத்தியமற்றது என்றாலும், நமக்குத் தெரிந்த விஷயம் என்னவென்றால், இருண்ட ஆற்றலைப் புரிந்து கொள்ளும்போதுதான் பிரபஞ்சத்தின் தலைவிதியை நாம் அறிவோம்.

எனவே என்ன சாத்தியமான விளைவு? காலம் தான் பதில் சொல்லும்.