რეალურად არსებობს თუ არა დრო?

ფილოსოფიური თვალსაზრისით, ჩვენ გვასწავლეს ყველაფერში ეჭვის შეტანა და კითხვების დასმა.

---

საკუთარი თავისა და ჩვენი გამოცდილების რეალობაც კი საკამათოა, რადგან სწორედ ჩვენ უნდა გავაკეთოთ გარკვეული ვარაუდები იმის შესახებ, თუ რამდენად სანდოა ჩვენი სენსორები და ჩვენი გრძნობები, რათა მივიდეთ დამაკმაყოფილებელ დასკვნამდე.

რა თქმა უნდა, ზოგიერთი რამ შეიძლება რეალურად გამოიყურებოდეს, მაგრამ შესაძლებელია თუ არა, რომ ეს 'გარეგნობა' მატყუარა იყოს და ის რაოდენობები ან ცნებები, რომლებსაც ჩვენ თავისთავად ვიღებთ, სხვა არაფერი იყოს, თუ არა ძალიან დამაჯერებელი ილუზიები?
თუმცა, მეცნიერული თვალსაზრისით, ასეთი კითხვები სხვა მნიშვნელობას იძენს.

ეს არის "მომავლის პოსტი" და თქვენ კითხულობთ სტატიას თემაზე - რეალურად არსებობს თუ არა დრო?

---

კაცობრიობამ, დროის შესწავლისას, საკმაოდ ბევრი გასაოცარი და საკამათო გაკვეთილი მიიღო.
დრო ფარდობითია და არა აბსოლუტური.
დრო ყოველთვის წინ მიისწრაფის და არა უკან, მაგრამ დროის ისრის მნიშვნელობა მაინც არ ვიცით.
თერმოდინამიკურად, სამყაროს აქვს დროის ისარი, რომელიც
"მიედინება" იმავე მიმართულებით, როგორც მზარდი ენტროპია.

(ენტროპია - ენერგიის შეუქცევადი ტრანსფორმაციის პროცესი არათანაბარი ფორმებიდან, გარკვეული გაგებით, არასტაბილური მატერიალური ფორმებიდან უფრო დაბალანსებულ, სტაბილურ ფორმებში. სწორედ ეს არის ენტროპიის ზრდის პროცესი. მას უწოდებენ ენერგიის გაფანტვას ან ენტროპიის წარმოებას.)

და, როდესაც სამყაროს ფუნდამენტურ დონეზე განვიხილავთ, გამოდის, რომ დრო შეიძლება საერთოდაც არ იყოს ფუნდამენტური.

მაგრამ, თავად არსებობა? ძალიან, ძალიან ძნელია დროის ამ თვისების ჩამორთმევა და მაინც მივიღოთ ისეთი სამყარო, რომელიც შეესაბამება იმას, რასაც ჩვენ ვაკვირდებით. აი, რატომ.

სტრუქტურის ფორმირების სიმულაციის ეს ნაწილი სამყაროს ფართომასშტაბიანი გაფართოებით წარმოადგენს მილიარდობით წლის გრავიტაციულ ზრდას ბნელი მატერიით მდიდარ სამყაროში. გაითვალისწინეთ, რომ ძაფები და მდიდარი გროვები, რომლებიც წარმოიქმნება ძაფების კვეთაზე, ძირითადად ბნელი მატერიით არის გამოწვეული; ნორმალური მატერია მხოლოდ უმნიშვნელო როლს თამაშობს. | (Credit: Ralf Kaehler and Tom Abel (KIPAC)/Oliver Hahn)

როდესაც საქმე ეხება არსებობის საკითხს, ფიზიკა ძალიან მარტივი და პირდაპირია იმის შესახებ, თუ რას მიიჩნევს დამაკმაყოფილებელ პასუხად.

• შეგიძლია გაზომო?

• შეგიძლიათ რაოდენობრივად განსაზღვროთ (დათვალოთ)?

• შეგიძლიათ განსაზღვროთ ის მათემატიკურად ლოგიკურად თანმიმდევრული გზით?

• არის თუ არა ის თავისთავად დაკვირვებადი სიდიდე და არის თუ არა მასზე განუყოფლად დამოკიდებული სხვა დაკვირვებადი სიდიდეები?

თუ ამ კითხვებზე თქვენი ყველა პასუხი დადებითია, გამოსავალი არ არის: თქვენ მიიღეთ სიმრავლე, რომელიც არსებობს.

მიზეზი მარტივია: რაც შეეხება რეალობას, „რაც რეალურია“ არის ის საგნები, რომლებიც თავისთავად გაზომვადი, დაკვირვებადი, რაოდენობრივია და არა პათოლოგიური.
ადამიანური სიტყვებით რომ ვთქვათ, პათოლოგია არის ის, რაც ხდება, როდესაც სამყაროს გონიერ კითხვას უსვამ და სანაცვლოდ არათანმიმდევრულ სისულელეს ღებულობ.

ბევრი კითხვაა, რომელიც მართლა იწვევს პათოლოგიურ ქცევას და ამ შემთხვევაში პათოლოგიები გვაფიქრებინებს, რომ მეტი რამ გვაქვს გასაკეთებელი.

"რა ხდება შავი ხვრელის ცენტრალურ სინგულარობაში?"

"რა ემართება კვანტურ რყევებს პლანკის სიგრძეზე მცირე მასშტაბებზე?"

"რა ხდება, როდესაც მასა მოძრაობს სივრცე-დროში, რომელიც დეფორმირებულია ამ მასის არსებობით?"

ყველა ეს კითხვა ახლა ისეთივე პათოლოგიურია, როგორც გაყოფა ნულზე.

თუ გავითვალისწინებთ, რომ სამყაროს შავი ხვრელების უმეტესობა წარმოიქმნა მასიური ვარსკვლავის შიდა ნაწილის დაშლის შედეგად, მნიშვნელოვანი კუთხური იმპულსის მქონე ობიექტის აღებული და მცირე მოცულობის შეკუმშვით, გასაკვირი არ არის, რომ ბევრი მათგანი ხედავს მათ მოვლენას. ჰორიზონტები ბრუნავს თითქმის სინათლის სიჩქარით. მოვლენების (გარე) ჰორიზონტის შიგნით, გარე გავრცელება არ შეიძლება მოხდეს, რადგან სივრცე შიგნით იწევს შიგნით ისეთი სიჩქარით, რომლის დასაძლევადაც საჭიროა სინათლეზე უფრო სწრაფი სიჩქარე. | (Credit: Andrew Hamilton/JILA/University of Colorado)

მაშინ შეიძლება იფიქროთ, რომ შესაძლოა დრო თავად არის პათოლოგიური. რა თქმა უნდა, ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ იგი, მივანიჭოთ რაოდენობრივი ნიშანი და დავაკვირდეთ როგორც მის გასვლას, ასევე შედეგებს.
მაგრამ ნუთუ არ არის მნიშვნელოვანი, რომ თქვენი გაზომვები „რამდენი დრო გავიდა“ მოვლენის დაწყებასა და დასრულებას შორის, მთლიანად დამოკიდებულია იმაზე, თუ სად ხართ და როგორ მოძრაობთ ამ დაკვირვების დროს?

მაგალითად, თუ მოძრავ მატარებელზე ხართ და მატარებლის ერთი ბოლოდან მეორისკენ სინათლეს მიანათებთ, მიიღებთ მნიშვნელობას, რამდენი ხანი სჭირდება შუქს მატარებლის შორეულ ბოლოში მისასვლელად.
თუმცა, თუ თქვენ დგახართ ბაქანზე და უყურებთ მატარებელში მყოფს, რომელიც ანათებს შუქს ერთი ბოლოდან მეორეზე, თქვენ მიიღებთ განსხვავებულ პასუხს.

მოძრავ მატარებელზე მყოფი ადამიანი გაზომავს რამდენი ხანი სჭირდება შუქის მატარებლის შორეულ ბოლოში მისვლას.
მაგრამ ბაქანზე მყოფი ადამიანი არა მხოლოდ მიიღებს განსხვავებულ, ვრცელ პასუხს, არამედ დაასკვნის, რომ მატარებელში მყოფი ადამიანი (და შესაბამისად მასში ყველა) რეალურად უფრო ნელა ბერდება, ვიდრე ბაქანზე მყოფი ხალხი.
უმოძრაო დამკვირვებლისთვის მოძრაობაში მყოფი ობიექტი უფრო ნელა ბერდება, ვიდრე უმოძრაო საგანი.

ორ სარკეს შორის მოძრავი ფოტონის მიერ წარმოქმნილი მსუბუქი საათი განსაზღვრავს დროს ნებისმიერი დამკვირვებლისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ ორი დამკვირვებელი შეიძლება არ შეთანხმდეს იმაზე, თუ რამდენი დრო გადის, ისინი შეთანხმდებიან ფიზიკის კანონებსა და სამყაროს მუდმივებზე, როგორიცაა სინათლის სიჩქარე. რაც მთავარია, როგორც ჩანს, დრო ყოველთვის წინ მიდის და არა უკან, და რომ, სწორი რელატივისტური ფიზიკის გამოყენებით, ნებისმიერ დამკვირვებელს შეუძლია გამოთვალოს რას განიცდის ნებისმიერი სხვა დამკვირვებელი. | (Credit: John D. Norton/University of Pittsburgh)

პარადოქსულია? პათოლოგიურია?

სულაც არა. მხოლოდ იმიტომ, რომ დრო „ფარდობითია“ არ ნიშნავს რომ ის პათოლოგიურია.
რაც შეეხება ჩვენს კითხვას სინათლის მოგზაურობის შესახებ მოძრავი მატარებლის ერთი ბოლოდან მეორე ბოლოში, შესაძლებელია, რომ მატარებელი გაჩერდეს და დამკვირვებლები "ბაქანზე" და "მატარებელში" კვლავ შეხვდნენ ერთმანეთს.
როდესაც ვაკეთებთ გამოთვლებს იმის შესახებ, თუ რამდენი დრო გადის ერთი დამკვირვებლისთვის მეორესთან შედარებით, თითოეულ დამკვირვებელს შეეძლება სწორად განსაზღვროს რას უჩვენებს არა მხოლოდ მისი საათი, არამედ მეორე დამკვირვებლის საათიც. ამისათვის საჭიროა მხოლოდ ფარდობითობის სპეციალური თეორიის ცოდნა.

დიახ, ჩვენ ვიღებთ განსხვავებულ პასუხებს კითხვაზე "რამდენი ხანი გავიდა?" ან "როდის მოხდა ეს მოვლენა?" ან თუნდაც "რომელი მოვლენა მოხდა პირველი?" იმისდა მიხედვით, თუ სად ხართ და როგორ მოძრაობთ, მაგრამ არავინ შეიძლება იყოს უფრო „მართალი“ ან „მცდარი“.
ამის ნაცვლად, ჩვენ უბრალოდ უნდა შევცვალოთ ჩვენი წარმოდგენა დროის შესახებ - ფარდობითობის კანონების მიხედვით - ისე, რომ შეესაბამებოდეს იმას, ვინც სხვა ადგილას ან სხვა ფარდობითი სიჩქარით მოძრაობს.

ამრიგად, ცნება „დრო ფარდობითია“ საკმარისი არ არის იმის დასამტკიცებლად, რომ დრო არ არსებობს.
მაგრამ შეიძლება თუ არა, რომ ჩვენ მხოლოდ დროს აღვიქვამთ როგორც არსებულს და რომ ის ნამდვილად არ არის რეალური?

ჩვენ შეგვიძლია შევხედოთ ამას გარკვეული თვალსაზრისით: შევხედოთ სიმეტრიის ცნებებს ფიზიკაში.
ბოლოს და ბოლოს, ფიზიკის კანონები, ყოველ შემთხვევაში, როგორც ვიცით, დროში სიმეტრიულია.
თუ უყურებთ ბურთის ვარდნას გრავიტაციის ძალის ქვეშ, წარმოდგენაც არ გაქვთ:

• რომ თქვენ უყურებთ დროს, რომელიც წინ მიიწევს, როდესაც გრავიტაცია მიიზიდავს ბურთს, ქვემოთ ჩამოგდების პოზიციიდან უფრო მაღლა, სადაც ამჟამად იყურებით,

• ან უყურებთ, თუ როგორ მოძრაობს დრო უკან, ისევე როგორც ქვემოდან ზემოთ აგდებული ბურთი, რომელიც ცდილობს სიმაღლეზე უფრო და უფრო ასვლას, იმის გათვალისწინებით, რომ მიზიდულობის ძალა ეწინააღმდეგება მის მოძრაობას.

სინამდვილეში, ფიზიკის თითქმის ყველა კანონი, მათ შორის მოძრაობა, გრავიტაცია, ელექტრომაგნიტიზმი და ძლიერი ბირთვული ძალაც კი, დროში სრულიად შექცევადია.
ისინი ერთნაირია დროის წინ, ასევე უკან მოძრაობისას და მხოლოდ ფიზიკური სისტემის ყურებით ვერ გაარჩევთ, რომელი მათგანი ხდება.

მაგრამ არსებობს ორი გზა, რათა განვსაზღვროთ ფიზიკური განსხვავება დროში წინსვლასა და დროში უკან გადაადგილებას შორის.
პირველი, სუსტი ბირთვული ძალის გავლენის ქვეშ წარმოქმნილი რეაქციების განხილვისას, როგორიცაა რადიოაქტიური დაშლა.

წარმოვიდგინოთ, რომ თქვენ გაქვთ პროტონებითა და ნეიტრონებით სავსე მძიმე ატომის ბირთვი.
თუ ამ ბირთვს აქვს დიდი რაოდენობით ნეიტრონები მოცემული რაოდენობის პროტონებისთვის, არსებობს შანსი, რომ ბირთვი განიცდის გარკვეული ტიპის რადიოაქტიურ დაშლას: ბეტა დაშლას. ბეტა დაშლა არის ის, რაც ხდება, როდესაც ბირთვში ერთ-ერთი ნეიტრონი იშლება პროტონად, ელექტრონად და ანტიელექტრონულ ნეიტრინოდ, და ეს ხდება თავისუფალ (დაუკავშირებელ) ნეიტრონებთანაც კი, რომლებიც არ არიან რაიმე უფრო დიდი ატომის ბირთვის ნაწილი.

ხშირად ხდება, რომ ნეიტრონი იშლება პროტონად, ელექტრონად და ანტიელექტრონულ ნეიტრინოდ.
მაგრამ არასდროს ხდება, რომ პროტონი, ელექტრონი და ანტიელექტრონული ნეიტრინო სპონტანურად ურთიერთქმედებენ ერთად და წარმოქმნიან ნეიტრონს.
სინამდვილეში, სხვადასხვა გზით, სუსტი ურთიერთქმედება ფიზიკაში დროის ასიმეტრიული რეაქციების პროტოტიპია.

როდესაც ყინული თხევად წყალშია მოთავსებული, ყინული დნება და წყლის ტემპერატურაც დაიკლებს. მთლიანად გამდნარი ყინულის საბოლოო მდგომარეობა არა მხოლოდ გვაახლოებს თერმულ წონასწორობასთან, ვიდრე საწყის მდგომარეობას, არამედ მისგან შეიძლება ნაკლები ენერგიის ამოღება, ვიდრე საწყისი მდგომარეობიდან. | Credit: Getty Images/iStockphoto

თუმცა, მეორე გზა ბევრი ჩვენგანისთვის კიდევ უფრო ნაცნობია. ყოველ ჯერზე, როდესაც თქვენ:

• თქვეფთ კვერცხს,

• ხელიდან გივარდებათ წყლით სავსე ჭიქა და უყურებთ, თუ როგორ იმსხვრევა,

• ან უბრალოდ აღებთ კარებს ცხელ და ცივ ოთახს შორის,

ქმნით სიტუაციას, რომელშიც იქნება დროის თერმოდინამიკური ისარი.

შესაძლოა, გსმენიათ ენტროპიის ცნების შესახებ, რომელიც ხშირად არასწორად არის განსაზღვრული, როგორც „უწესრიგობის საზომი“ თქვენს სისტემაში.
მაგრამ რეალურად რაც ხდება არის ის, რომ ნებისმიერ ფიზიკურ სისტემას ენერგიის გრადიენტების გარკვეული დონე ექნება.
თუ კვერცხი გაქვთ ათქვეფილი გულის გარეშე, არის ენერგეტიკული გრადიენტი ცილასა და გულს შორის;
ბარიერი გულის გარშემო არის ის, რაც ხელს უშლის ყველაფერს თანაბრად შეერიოს ერთმანეთს.
უმ კვერცხში არის ქიმიური პოტენციური ენერგია, რომელიც გამოიყოფა - და ახალი ბმები წარმოიქმნება - თუ კვერცხს მოხარშავთ.
შუშის სტრუქტურაშიც არის პოტენციური ენერგია და მისი გატეხვის შემთხვევაში, ის გამოთავისუფლდება.

მაგრამ, ალბათ, ზემოთ ჩამოთვლილი ყველა მაგალითიდან, ცხელი და ცივი ოთახის ერთმანეთის გვერდი-გვერდ ყურება ყველაზე გონივრული გზაა ენტროპიაზე სასაუბროდ.

ეს ილუსტრაცია გვიჩვენებს ოთახის ორ მხარეს: ცხელსა და ცივს და მათთან ეშმაკი დგას, რომელსაც შეუძლია გახსნას და დახუროს მათ შორის არსებული ტიხარი. თუ გამყოფი გაიხსნება, აირები აირევა.

თუ თქვენ გაქვთ დიდი რაოდენობით ნაწილაკები ოთახის ცხელ მხარეს, ისინი ყველა იქნება ერთმანეთთან თერმულ წონასწორობაში.
იმის გამო, რომ ისინი ერთმანეთს ეხებიან და ურთიერთქმედებენ, ცხელი მხარის არც ერთი ნაწილი არც გაცხელდება და არც გაცივდება;
არ არის ენერგეტიკული გრადიენტი სითბოს ნაკადისთვის ამ ოთახის ერთი ნაწილიდან მეორეში. (ცივ მხარესაც ზუსტად იგივე თვისებები აქვს, გარდა იმისა, რომ თერმული წონასწორობა ხდება გაცილებით დაბალ ტემპერატურაზე.)

მაგრამ რა მოხდება, თუ თბილ ოთახსა და ცივ ოთახს ტიხარს მოვაშორებთ და ერთმანეთს შევახვედრებთ?

პასუხი არის ის, რომ ცხელი და ცივი ნაწილაკები ერთმანეთს შეერევა და შექმნიან შუალედური ტემპერატურის ოთახს, რომელშიც ყველა ნაწილაკი აღწევს ერთნაირ ტემპერატურას.
წონასწორობის მიღწევამდე შესაძლებელია სისტემიდან ენერგიის ამოღება; უკვე შემდეგ აღარ შეიძლება.
როდესაც ვსაუბრობთ მაქსიმალური ენტროპიის მდგომარეობაზე, ვგულისხმობთ მდგომარეობას, საიდანაც ენერგიის მოპოვება აღარ შეიძლება; მაქსიმალური ენტროპიის მქონე სისტემას არ შეუძლია სამუშაოს შესრულება, როგორც ამას ფიზიკაში ამბობენ.

ნამუშევარი ფიზიკურად რეალურია; ენტროპია ფიზიკურად რეალურია; თერმოდინამიკა ფიზიკურად რეალურია. დრო, როგორც გაზომვადი, დაკვირვებადი და რაოდენობრივი სიდიდე, არაფრით განსხვავდება არცერთი მათგანისგან.

თუმცა, ამ დისკუსიაში ორი მნიშვნელოვანი გაფრთხილებაა. მიუხედავად იმისა, რომ მართალია, დრო რეალურია, მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს შემდეგი ფაქტები:

1. ჩვენ არ ვიცით, რა იწვევს ჩვენ მიერ აღქმულ დროის ისარს.

ჩვენ ყოველთვის ვაკვირდებით, როგორ მიდის დრო წინ და არა უკან; ჩვენ ვიცით დროის გასვლის შესახებ და ვემორჩილებით ფიზიკის კანონებს, რომლებიც დროში წინ მიიწევენ, ისევე როგორც ყველა ფიზიკური ობიექტი და სიმრავლე.

მაგრამ მიუხედავად იმისა, რომ თქვენი სისტემის ენტროპია მუდმივი რჩება, იზრდება ნელა, სწრაფად, ან თუნდაც ხელოვნურად მცირდება მასში ენერგიის შეყვანით, დროის აღქმული ისარი არასოდეს ჩერდება და არ იცვლის მიმართულებას.

2. მიუხედავად იმისა, რომ დრო ნამდვილად რეალურია, ის შეიძლება იყოს ან არ იყოს ფუნდამენტური.

სამყაროს შესახებ ჩვენი ამჟამინდელი ხედვით, ჩვენ განვიხილავთ რაღაც ენტროპიას, როგორც წარმოებულ სიმრავლეს და დროს განვიხილავთ, როგორც ფუნდამენტურ სიმრავლეს.

თუმცა, მათემატიკური თვალსაზრისით, ენტროპია შეიძლება განიხილებოდეს, როგორც ფუნდამენტური სიდიდე, შემდეგ კი დრო ისე იქცევა, თითქოს წარმოქმნილი სიდიდეა.

ჯერ არ ვიცით საკმარისი სამყაროს შესახებ, რომ ბევრი ვისაუბროთ ამ მიდგომის პოტენციურ მართებულობაზე.

მიუხედავად პოპულარული ტენდენციისა, ეჭვი შევიტანოთ დროის ბუნებაში, მისი ფიზიკური „რეალობა“ ეჭვგარეშეა.
დრო სამყაროს განუყოფელი ნაწილია და ზღვარი მოვლენებს შორის, რომლებიც ნანახი ან გაზომილია საბოლოო შედეგის მისაღებად და მოვლენებს შორის, რომლებიც ჯერ არ არის გადაწყვეტილი, საუკეთესო გზაა ზუსტად განვსაზღვროთ რას ვგულისხმობთ „ახლა“-ში.
როგორც პატივცემულმა ფიზიკოსმა ლი სმოლინმა თქვა:

» „კვანტური მექანიკის კოპენჰაგენურ ვერსიაში არის კვანტური სამყარო და არის კლასიკური სამყარო და მათ შორის საზღვარი: როდესაც საგნები განსაზღვრული ხდება.
როცა კვანტურ სამყაროში განუსაზღვრელი ხდება განსაზღვრული.
და ისინი ცდილობენ თქვან, რომ ის, რაც ხდება ბუნებაში არის ფუნდამენტური რამ, როდესაც განუსაზღვრელი ხდება განსაზღვრული.
და სწორედ ეს არის "ახლა".
მომენტი ახლა, აწმყო მომენტი, რომელზეც ყველა ეს ხალხი ამბობს, რომ არ არის მეცნიერებაში და არ არის ფიზიკაში, არის გადასვლა განუსაზღვრელიდან განსაზღვრულზე.“

დრო შეიძლება იყოს ან არ იყოს ფუნდამენტური, და ჩვენი აღქმული დროის ისარი შეიძლება იყოს ან არ იყოს დაკავშირებული დროის თერმოდინამიკურ ისართან.
მაგრამ იმ ფაქტმა, რომ ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ, დავაკვირდეთ და რაოდენობრივად გავზომოთ, უნდა გაფანტოს ყოველგვარი ეჭვი, რომ დრო არ არსებობს.

წყარო: BigThink
თარგმანი: გიორგი დადვანი | Future Post

---

ℹ️ თუ ასტრონომია, ტექნოლოგიები და მეცნიერება გაინტერესებთ, შემოგვიერთდით "ფეისბუქზე", "ინსტაგრამსა" და "ტვიტერზე" 💙 "მომავლის პოსტის" პოვნა შეგიძლიათ feedc-ზეც.

---