چرا زمان فقط به جلو حرکت می‌کند؟

بررسی قانون دوم ترمودینامیک و پیکان زمان

همه ما تجربه‌اش کرده‌ایم: شیر را نمی‌توان از قهوه جدا کرد، شیشه شکسته دوباره سالم نمی‌شود، و گذشته همیشه پشت سرمان است. اما چرا؟ چرا زمان فقط به جلو می‌رود و هیچ‌وقت عقب‌گرد ندارد؟ این سؤال نه‌تنها ذهن فلاسفه را درگیر کرده، بلکه یکی از چالش‌های بزرگ فیزیک مدرن هم هست. پاسخ اصلی در دل قانون دوم ترمودینامیک نهفته است؛ قانونی که به ما می‌گوید چرا جهان به سمت بی‌نظمی پیش می‌رود.

ترمودینامیک شاخه‌ای از فیزیک است که رفتار انرژی، گرما و کار را در سیستم‌های مختلف بررسی می‌کند. این علم چهار قانون اصلی دارد که هر کدام جنبه‌ای از انرژی را توضیح می‌دهند. اما قانون دوم از همه عجیب‌تر و مهم‌تر است.

این قانون می‌گوید: در یک سیستم بسته، آنتروپی (بی‌نظمی یا تصادفی بودن) همیشه افزایش می‌یابد یا در بهترین حالت ثابت می‌ماند. به زبان ساده‌تر، اگر چیزی را رها کنیم، به سمت بی‌نظمی می‌رود. مثلاً: یخ در نوشیدنی ذوب می‌شود، نه اینکه خودش دوباره یخ بزند. دود از سیگار خارج می‌شود، ولی خودش به عقب برنمی‌گردد.

آنتروپی یک مفهوم آماری است. یعنی تعداد حالت‌های ممکن برای یک سیستم. هرچه حالت‌های ممکن بیشتر باشند، آنتروپی بالاتر است. مثلاً: یک اتاق مرتب آنتروپی کمی دارد. همان اتاق وقتی به‌هم‌ریخته شود، آنتروپی‌اش زیاد می‌شود. افزایش آنتروپی یعنی سیستم به سمت بی‌نظمی و تصادفی بودن پیش می‌رود.

در فیزیک کلاسیک (مثل قوانین نیوتن)، زمان دوطرفه است. یعنی اگر فیلمی از حرکت سیاره‌ها را برعکس کنیم، باز هم منطقی به نظر می‌رسد. اما در دنیای واقعی، زمان فقط به جلو می‌رود. این جهت‌دار بودن زمان را پیکان زمان (Arrow of Time) می‌نامند. و این پیکان زمان دقیقاً از قانون دوم ترمودینامیک می‌آید: چون آنتروپی همیشه افزایش می‌یابد، زمان فقط می‌تواند به جلو حرکت کند.

تخم‌مرغ شکسته: وقتی تخم‌مرغ روی زمین می‌افتد و می‌شکند، آنتروپی افزایش می‌یابد. بازسازی آن به حالت اول، نیازمند کاهش آنتروپی است که در طبیعت اتفاق نمی‌افتد. یخ در نوشیدنی: یخ ذوب می‌شود و گرما را جذب می‌کند. این فرآیند باعث افزایش آنتروپی در سیستم می‌شود.

از نظر ریاضیاتی و در برخی نظریه‌های فیزیک کوانتومی، برگشت زمان ممکن است. اما در دنیای واقعی، چون آنتروپی در مقیاس‌های بزرگ همیشه افزایش می‌یابد، برگشت زمان غیرممکن است. حتی اگر بتوانیم یک سیستم را کاملاً کنترل کنیم، باز هم محیط اطراف باعث افزایش آنتروپی خواهد شد.

در لحظه‌ی بیگ بنگ، آنتروپی جهان بسیار پایین بود. از آن زمان تا امروز، آنتروپی به‌طور پیوسته در حال افزایش است. این یعنی: زمان از لحظه‌ی بیگ بنگ شروع شده و تا زمانی که جهان به نهایت بی‌نظمی برسد، ادامه خواهد داشت برخی فیزیک‌دان‌ها معتقدند که در پایان جهان، زمان ممکن است معنای خود را از دست بدهد.

زمان به جلو می‌رود چون جهان به سمت بی‌نظمی پیش می‌رود. قانون دوم ترمودینامیک نه‌تنها رفتار انرژی را توضیح می‌دهد، بلکه جهت‌دار بودن زمان را هم معنا می‌بخشد. پس دفعه بعد که دیدی چای سرد شد یا یخ ذوب شد، بدون که داری پیکان زمان رو در عمل می‌بینی.

مرسی ک تا اخر این پست همراه من بودید :) این پست چقدر به شما کمک کرد؟ از 1 تا 20 نمره بدهید!🗣🤝🏻