ادعاي دو فيزيكدان درباره ارتباط ميان انرژي تاريك و جهت زمان
براي سال‌ها، فيزيكدانان تلاش كرده‌اند تا ماهيت انرژي تاريك را توضيح دهند. اين انرژي در واقع به اثر مرموزي اطلاق مي‌شود كه مي‌تواند فضا را سريعتر گسترش دهد. اما سريعتر از چه چيزي؟ بايد بگوييم سريعتر از آن مقداري كه نيروي گرانش موجود در جهان بتواند همه‌ي كاينات را در خود ببلعد. اما از سوي ديگر، علم فيزيك هميشه لاخبار تخصصيا در مورد دانستن ماهيت پديده‌ها و اشياء نيست. در بسياري از موارد نيز بايد به چرايي رخ دادن پديده‌ها پاسخ دهيم.
در مقاله‌اي كه اخيرا منتشر شده، گروهي از فيزيكدانان اين سوال اساسي را در مورد انرژي تاريك مطرح كرده‌اند و نيز پي برده‌اند كه در برخي موارد، ممكن است اين انرژي باعث پيش رفتن زمان به سمت جلو شود.
هنگامي كه شما يك توپ را به هوا پرتاب مي‌كنيد، در ابتدا با مقداري سرعت اوليه شروع به بالا رفتن مي‌كند. اما پس از مدتي حركتش كند شده و در ادامه هم جاذبه‌ي زمين آن را به سمت پايين مي‌كشد. اگر شما بتوانيد آن را به اندازه‌ي كافي سريع (حدود ۱۱ كيلومتر در ثانيه، براي كساني كه مي‌خواهند امتحان كنند!) پرتاب كنيد، در آن صورت، سرعت توپ پرتاب شده، هرگز به اندازه‌اي كم نخواهد شد كه متوقف شود و در ادامه مجددا به سمت شما سقوط كند. اما با اين وجود با دورتر شدن از شما، سرعتش نيز آهسته‌تر خواهد شد كه اين امر به دليل گرانش زمين رخ مي‌دهد.
فيزيكدانان و اخترشناسان در دهه‌ي ۱۹۹۰ انتظار داشتند كه چيزي شبيه اين پديده، بعد از انفجار بزرگ هم رخ داده باشد؛ رويدادي كه در پي آن، ماده در تمام جهات جهان هستي پراكنده شده است. گرانش جمعي مربوط به همه‌ي آن ماده‌ها بايد اين پراكندگي كلي را كندتر كرده باشد؛ دقيقا مثل كره‌ي زمين كه حركت توپ را كندتر مي‌كند. اما بر خلاف انتظارات آنها چنين پديده‌اي را كشف نكردند.
اما در عوض، به انديشه متخصصين مي‌رسد كه از آن زمان تا به امروز همه چيز سرعت بيشتري به خود گرفته باشد. پديده‌اي كل جهان هستي را فرا گرفته است كه به طور فيزيكي باعث مي‌شود تا گسترش فضا سريعتر از روند انقباض آن توسط گرانش روي دهد. البته تاثير اين پديده كوچك است؛ به قدري كوچك كه آن را تنها در مطالعه كهكشان‌هاي دوردست مشاهده خواهيم كرد. اما با اين حال چنين اثري مسلما وجود دارد و از آن با نام انرژي تاريك ياد مي‌شود. براي اين انرژي از واژه‌ي تاريك استفاده مي‌شود، چرا كه ماهيت دقيق آن را هيچ كس نمي‌داند.
علم چيزي نيست جز اينكه انسان در پي حل مسايلي باشد كه نمي‌تواند توضيحي برايشان بيايد. از اين رو اين اولين باري نيست كه جهان هستي ما را به انديشه فرو برده و سردرگم مي‌كند. يكي از مسايلي كه براي قرن‌ها ذهن دانشمندان را به خود مشغول ساخته، خود مقوله‌ي زمان بوده است. چرا زمان داراي يك پيكان جهت‌دار است و از گذشته به حال و سپس به آينده سپري مي‌شود؟
اين سوال ممكن است اندكي احمقانه به انديشه متخصصين رسد. به عبارتي، اگر زمان رو به جلو نمي‌رفت، در نتيجه معلول‌ها بر علت‌ها تقدم داشتند و به انديشه متخصصين مي‌رسد كه اين حالت غير ممكن باشد. اما به انديشه متخصصين مي‌رسد كه اندكي بايد در موردش تامل كنيم.
جهان هستي، تا آنجايي كه ما مي‌شناسيم، تنها با توجه به قوانين فيزيك عمل مي‌كند و تقريبا همه‌ي قوانين فيزيكي كه ما مي‌شناسيم نيز به طور كامل نسبت به زمان، داراي معكوس پذيري هستند و اين امر به آن مفهوم است كه همه‌ي مواردي كه اين قوانين علتشان هستند خواه زمان به سمت جلو حركت كند و خواه اينكه زمان به عقب بازگردد داراي همان اثرات خواهند بود.
به عنوان يكي از نمونه‌هاي تحليل اخير مي‌توان به مسير حركت يك سياره پيرامون يك ستاره اشاره كرد كه توسط گرانش كنترل مي‌شود. اكنون خواه زمان به سمت جلو و خواه به سمت عقب حركت كند، مدار سيارات دقيقا مسير يكساني را طي خواهد كرد. تنها تفاوت اين دو حالت در جهت مدار خواهد بود.
اما يك بخش مهم از فيزيك وجود دارد و نسبت به زمان برگشت‌پذير نيست؛ قانون دوم ترموديناميك. بر پايه‌ي اين قانون، زمان رو به جلو حركت مي‌كند و مقدار بي‌نظمي موجود در جهان هستي هميشه افزايش خواهد يافت. همانند انرژي تاريك، مواردي هستند كه ما به طور كامل به آنها پي نبرده‌ايم و همچنين مواردي نيز هستند كه ما كلا متوجه وجود آنها در جهان هستي نشده‌ايم. با اين تفاسير، ما اگر به ماهيت انرژي تاريك پي ببريم احتمالا ايده‌ي بهتري نيز در مورد ساير پديده‌هاي ناشناخته به دست خواهيم آورد.
از اين رو، فيزيكدانان با اكراه روي قانون دوم ترموديناميك به عنوان منبع پيكان زمان به توافق رسيده‌اند و چنين استدلال مي‌كنند كه بي‌نظمي هميشه پس از يك اتفاق افزايش مي‌يابد و همين امر مستلزم اين است كه زمان تنها بتواند در يك جهت حركت كند.
بنابراين فيزيكداناني از قبيل آ. ا. الله‌ورديان (A. E. Allahverdyan) از انستيتوي فيزيك ايروان و وي. جي. گورزاديان (V. G. Gurzadyan) از دانشگاه دولتي ايروان، تصميم گرفتند تا به اين نكته پي ببرند كه آيا انرژي تاريك و قانون دوم ممكن است حداقل در يك وضعيت محدود با هم ارتباط داشته باشند يا خير. براي اين آزمايش، آنها يك مورد ساده همانند حركت يك سياره به دور يك ستاره با جرم متغير را تحت مطالعه قرار دادند.
آنها دريافتند كه اگر انرژي تاريك وجود نداشته باشد يا اگر باعث جمع شدن فضا و انقباض آن شود، در آن صورت سياره‌ي مورد آزمايش بدون هيچ تغييري به دور ستاره‌ي خود گردش خواهد كرد؛ بدون اينكه هيچ اتفاق جالب توجهي در حركت آن رخ دهد. هيچ راهي براي تشخيص مداري كه در زمان به سمت جلو مي‌رود از سياره‌اي كه با عقب رفتن زمان حركت مي‌كند وجود ندارد.
اما اگر انرژي تاريك فضا را گسترده‌تر كند (همانند آنچه كه در جهان ما انجام مي‌دهد)، اين سياره در نهايت در يك مسير بدون بازگشت به دور از ستاره‌ي خود پرتاب خواهد شد. اين در واقع چيزي است كه تمايزي بين گذشته و آينده را پيش روي ما مي‌گذارد؛ اگر در يك سمت زمان حركت كنيم سياره به سمت بيرون پرتاب مي‌شود و اگر در جهت ديگر زمان پيش رويم، آنگاه سياره به سمت ستاره بلعيده خواهد شد.
انرژي تاريك به طور طبيعي به شكل‌گيري پيكان زمان منجر مي‌شود.
نويسندگان تاكيد مي‌كنند كه شرايط مطالعه شده، يك وضعيت واقعا محدود است و آنها در حال حاضر مطلقا در خصوص اينكه انرژي تاريك باعث حركت زمان به سمت جلو مي‌شود، هيچ ادعايي ندارند. اما به هر حال، آنها يك ارتباط احتمالي را بين ترموديناميك و انرژي تاريك نشان داده‌اند و اين دستاورد مي‌تواند ما را در درك بهتر هر يك از اين مفاهيم ياري كند.
نتايج اين پژوهش در مجله‌ي فيزيكال ريويو (Physical Review E.) منتشر شده است.
هم انديشي ها