కాలం అంటే ఏమిటి మరియు అది ఎల్లప్పుడూ ముందుకు సాగుతుందా?

కాలం వెనక్కి పరిగెడుతుందని ఊహించుకోండి. ప్రజలు పెద్దవారయ్యే బదులు చిన్నవారవుతారు మరియు క్రమంగా పునరుజ్జీవనం పొందిన సుదీర్ఘ జీవితకాలం తర్వాత - వారికి తెలిసినవన్నీ నేర్చుకోకుండా - వారు వారి తల్లిదండ్రుల దృష్టిలో మెరుపులా ముగుస్తారు. సైన్స్ ఫిక్షన్ రచయిత ఫిలిప్ కె డిక్ రాసిన నవలలో సూచించబడిన సమయం అది, కానీ, ఆశ్చర్యకరంగా, కాలం యొక్క దిశ కూడా విశ్వ శాస్త్రవేత్తలు ఎదుర్కొంటున్న సమస్య.

కాలానికి ఒక దిశ ఉంటుందని మనం సహజంగానే భావిస్తాము, కానీ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు అలా చేయరు: చాలా సహజ నియమాలు "కాలాన్ని తిరగవేయగలవు" అంటే కాలాన్ని వెనక్కి పరిగెత్తడం అని నిర్వచించినట్లయితే అవి కూడా అలాగే పనిచేస్తాయి. కాబట్టి కాలం ఎల్లప్పుడూ ముందుకు ఎందుకు కదులుతుంది? మరియు అది ఎల్లప్పుడూ అలాగే చేస్తుందా?

కాలానికి ప్రారంభం ఉందా?

సమయం యొక్క ఏదైనా సార్వత్రిక భావన చివరికి విశ్వం యొక్క పరిణామంపై ఆధారపడి ఉండాలి. మీరు విశ్వాన్ని చూసినప్పుడు గతంలో జరిగిన సంఘటనలను మీరు చూస్తున్నారు - మనల్ని చేరుకోవడానికి కాంతి సమయం పడుతుంది. నిజానికి, సరళమైన పరిశీలన కూడా విశ్వ శాస్త్ర సమయాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి మనకు సహాయపడుతుంది: ఉదాహరణకు రాత్రి ఆకాశం చీకటిగా ఉంటుంది. విశ్వానికి అనంతమైన గతం ఉండి, అనంతంగా ఉంటే, రాత్రి ఆకాశం పూర్తిగా ప్రకాశవంతంగా ఉంటుంది - ఎల్లప్పుడూ ఉనికిలో ఉన్న విశ్వంలో అనంతమైన నక్షత్రాల కాంతితో నిండి ఉంటుంది.

చాలా కాలంగా ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ సహా శాస్త్రవేత్తలు విశ్వం స్థిరమైనది మరియు అనంతం అని భావించారు. అప్పటి నుండి పరిశీలనలు అది వాస్తవానికి విస్తరిస్తోందని మరియు వేగవంతమైన రేటుతో ఉందని చూపించాయి. దీని అర్థం అది మనం బిగ్ బ్యాంగ్ అని పిలిచే మరింత కాంపాక్ట్ స్థితి నుండి ఉద్భవించి ఉండాలి, అంటే కాలానికి నిజంగా ఒక ప్రారంభం ఉందని సూచిస్తుంది. వాస్తవానికి, తగినంత పాత కాంతి కోసం మనం చూస్తే బిగ్ బ్యాంగ్ నుండి వచ్చే అవశేష వికిరణాన్ని కూడా మనం చూడవచ్చు - కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ నేపథ్యం. దీనిని గ్రహించడం విశ్వం యొక్క వయస్సును నిర్ణయించడంలో మొదటి అడుగు (క్రింద చూడండి).

కానీ ఒక లోపం ఉంది, ఐన్‌స్టీన్ యొక్క ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతం, సమయం ... సాపేక్షమని చూపిస్తుంది: మీరు నాకు సంబంధించి ఎంత వేగంగా కదులుతారో, నా సమయం అవగాహనకు సంబంధించి మీకు సమయం నెమ్మదిగా గడిచిపోతుంది. కాబట్టి విస్తరిస్తున్న గెలాక్సీలు, తిరుగుతున్న నక్షత్రాలు మరియు తిరుగుతున్న గ్రహాలతో కూడిన మన విశ్వంలో, సమయం యొక్క అనుభవాలు మారుతూ ఉంటాయి: ప్రతిదీ యొక్క గతం, వర్తమానం మరియు భవిష్యత్తు సాపేక్షంగా ఉంటాయి.

కాబట్టి మనమందరం అంగీకరించే సార్వత్రిక సమయం ఉందా?

విశ్వం యొక్క కాలక్రమం. డిజైన్ అలెక్స్ మిట్టెల్మాన్, కోల్డ్ క్రియేషన్/వికీమీడియా, CC BY-SA

విశ్వం సగటున ప్రతిచోటా ఒకేలా ఉండటం మరియు సగటున అన్ని దిశలలో ఒకేలా కనిపించడం వలన, "విశ్వ సమయం" ఉందని తేలింది. దానిని కొలవడానికి, మనం చేయాల్సిందల్లా విశ్వ సూక్ష్మతరంగ నేపథ్య లక్షణాలను కొలవడం. విశ్వ శాస్త్రవేత్తలు విశ్వం యొక్క వయస్సును; దాని విశ్వ యుగాన్ని నిర్ణయించడానికి దీనిని ఉపయోగించారు. విశ్వం 13.799 బిలియన్ సంవత్సరాల పురాతనమైనదని తేలింది.

కాల బాణం

కాబట్టి కాలం బిగ్ బ్యాంగ్ సమయంలో ప్రారంభమైందని మనకు తెలుసు. కానీ ఒక ప్రశ్న మిగిలి ఉంది: సమయం అంటే ఏమిటి?

ఈ ప్రశ్నను విప్పడానికి, మనం స్థలం మరియు సమయం యొక్క ప్రాథమిక లక్షణాలను పరిశీలించాలి. స్థలం యొక్క పరిమాణంలో, మీరు ముందుకు వెనుకకు కదలవచ్చు; ప్రయాణికులు దీనిని ప్రతిరోజూ అనుభవిస్తారు. కానీ సమయం భిన్నంగా ఉంటుంది, దానికి ఒక దిశ ఉంటుంది, మీరు ఎల్లప్పుడూ ముందుకు కదులుతారు, ఎప్పుడూ వెనుకకు వెళ్లరు. కాబట్టి సమయం యొక్క పరిమాణం ఎందుకు తిరిగి పొందలేనిది? ఇది భౌతిక శాస్త్రంలో పరిష్కరించబడని ప్రధాన సమస్యలలో ఒకటి.

కాలం ఎందుకు తిరిగి మార్చలేనిదో వివరించడానికి, ప్రకృతిలో తిరిగి మార్చలేని ప్రక్రియలను మనం కనుగొనాలి. భౌతిక శాస్త్రంలో (మరియు జీవితంలో!) ఉన్న కొన్ని భావనలలో ఒకటి, కాలం గడిచేకొద్దీ విషయాలు తక్కువ "చక్కగా" మారుతాయి. ఏదైనా ఎంత క్రమంలో ఉందో ఎన్కోడ్ చేసే ఎంట్రోపీ అనే భౌతిక ఆస్తిని ఉపయోగించి మేము దీనిని వివరిస్తాము.

ఒక వాయువు పెట్టెలో అన్ని కణాలను మొదట ఒక మూలలో (క్రమబద్ధమైన స్థితి) ఉంచడం ఊహించుకోండి. కాలక్రమేణా అవి సహజంగానే మొత్తం పెట్టెను నింపడానికి ప్రయత్నిస్తాయి (క్రమరహిత స్థితి) - మరియు కణాలను తిరిగి క్రమబద్ధమైన స్థితిలో ఉంచడానికి శక్తి అవసరం. ఇది తిరిగి పొందలేనిది. ఇది ఆమ్లెట్ తయారు చేయడానికి గుడ్డును పగులగొట్టడం లాంటిది - అది విస్తరించి వేయించడానికి పాన్ నింపిన తర్వాత, అది ఎప్పటికీ గుడ్డు ఆకారంలోకి రాదు. విశ్వం విషయంలో కూడా ఇదే జరుగుతుంది: అది పరిణామం చెందుతున్నప్పుడు, మొత్తం ఎంట్రోపీ పెరుగుతుంది.

దురదృష్టవశాత్తు అది స్వయంగా శుభ్రం కాదు. అలెక్స్ డైనోవిట్సర్/వికీమీడియా , CC BY-SA

కాలం యొక్క బాణాన్ని వివరించడానికి ఎంట్రోపీ చాలా మంచి మార్గం అని తేలింది. విశ్వం దాని ప్రారంభ దశలలో సాపేక్షంగా ఏకరీతిలో విస్తరించి ఉన్న వేడి వాయువు యొక్క అడవి సముద్రం నుండి నక్షత్రాలు, గ్రహాలు, మానవులు మరియు సమయం గురించి కథనాలకు వెళుతూ - తక్కువగా కాకుండా మరింత క్రమబద్ధంగా మారుతున్నట్లు అనిపించినప్పటికీ - ఇది అస్తవ్యస్తంగా పెరుగుతున్నట్లు అనిపించవచ్చు. ఎందుకంటే పెద్ద ద్రవ్యరాశితో సంబంధం ఉన్న గురుత్వాకర్షణ పదార్థాన్ని క్రమబద్ధమైన స్థితులలోకి లాగుతూ ఉండవచ్చు - మనం భావించే రుగ్మత పెరుగుదల గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాలలో ఏదో ఒకవిధంగా దాగి ఉంటుంది. కాబట్టి మనం చూడకపోయినా అస్తవ్యస్తం పెరుగుతూ ఉండవచ్చు.

కానీ ప్రకృతి అస్తవ్యస్తతను ఇష్టపడే ధోరణిని దృష్టిలో ఉంచుకుంటే, విశ్వం మొదట్లో ఇంత క్రమబద్ధమైన స్థితిలో ఎందుకు ప్రారంభమైంది? ఇది ఇప్పటికీ ఒక రహస్యంగా పరిగణించబడుతుంది. బిగ్ బ్యాంగ్ ప్రారంభం కాకపోవచ్చు, వాస్తవానికి కాలం వేర్వేరు దిశల్లో నడిచే "సమాంతర విశ్వాలు" ఉండవచ్చని కొంతమంది పరిశోధకులు వాదిస్తున్నారు.

కాలం ముగుస్తుందా?

కాలానికి ఒక ప్రారంభం ఉంది కానీ దానికి ముగింపు ఉంటుందా అనేది అది వేగవంతమైన రేటుతో విస్తరించడానికి కారణమయ్యే చీకటి శక్తి స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ విస్తరణ రేటు చివరికి విశ్వాన్ని ముక్కలు చేయవచ్చు, అది బిగ్ రిప్‌లో ముగిసేలా చేస్తుంది; ప్రత్యామ్నాయంగా చీకటి శక్తి క్షీణించవచ్చు, బిగ్ బ్యాంగ్‌ను తిప్పికొట్టి విశ్వాన్ని బిగ్ క్రంచ్‌గా ముగించవచ్చు; లేదా విశ్వం శాశ్వతంగా విస్తరించవచ్చు.

కానీ ఈ భవిష్యత్ దృశ్యాలలో ఏవైనా సమయం ముగుస్తాయా? సరే, క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క వింత నియమాల ప్రకారం, చిన్న యాదృచ్ఛిక కణాలు శూన్యం నుండి క్షణికంగా బయటకు రాగలవు - కణ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగాలలో నిరంతరం కనిపించేది. డార్క్ ఎనర్జీ అటువంటి "క్వాంటం హెచ్చుతగ్గులకు" కారణమవుతుందని కొందరు వాదించారు, ఇది కొత్త బిగ్ బ్యాంగ్‌కు దారితీస్తుందని, మన కాలక్రమాన్ని ముగించి కొత్తదాన్ని ప్రారంభిస్తుందని. ఇది చాలా ఊహాజనితమైనది మరియు చాలా అసంభవం అయినప్పటికీ, మనకు తెలిసిన విషయం ఏమిటంటే, మనం డార్క్ ఎనర్జీని అర్థం చేసుకున్నప్పుడే విశ్వం యొక్క విధి మనకు తెలుస్తుంది.

కాబట్టి ఫలితం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటుంది? కాలమే చెబుతుంది.