پیکان زمان حقیقت مطلق نیست؛ یک مفهومی نسبی است

گروهی بین‌المللی از پژوهشگران، آزمایشی ترتیب داده‌اند که نشان می‌دهد پیکان زمان، یک مفهومی نسبی است و حقیقت مطلق نیست. این پژوهشگران، گزارش آزمایش خود را در پایگاه arXiv منتشر کرده‌اند و در آن به شرح آزمایش و نتیجه‌ی حاصل‌شده پرداخته‌اند؛ همچنین آن‌ها توضیح داده‌اند که این آزمایش، قانون دوم ترمودینامیک را به هیچ عنوان نقض نمی‌کند. قانون دوم ترمودینامیک بیان می‌کند که آنتروپی یا اختلال همواره با گذشت زمان، افزایش پیدا می‌کند. به بیان دیگر، تمام فرآیندهای ترمودینامیکی با گذشت زمان، افزایش آنتروپی را به همراه دارند و به همین دلیل، هر چیزی که در اطراف ما وجود دارد، به نظر می‌رسد که رو به جلو حرکت می‌کند و شکوفا می‌شود. این قانون می‌تواند توضیح دهد که چرا چای داغ با گذشت زمان به جای آن‌که بیشتر داغ شود، میل به سرد شدن دارد.

در این آزمایش جدید، پژوهشگران موفق شده‌اند یک مورد خاص را بیابند که از این قاعده مستثنا است؛ اما قوانین فیزیک را با توجه به تعریفی که دارند، نقض نمی‌کند. مطمئناً بارها در مورد ذرات درهم‌تنیده شنیده‌اید و کم و بیش با آن‌ها آشنایی دارید. گاهی اوقات، دو ذره هیچ‌گاه در یک زمان وجود نداشته‌اند؛ یعنی ممکن است یک ذره در زمانی به وجود آمده باشد و ذره مشابه دیگر، در زمان متفاوتی به وجود آمده باشد؛ اما بر هم اثر متقابل می‌گذارند (درهم‌تنیده هستند) و امکان ارتباط با یکدیگر دارند. به این پدیده، درهم‌تنیدگی کوانتومی گفته می‌شود.

یک ذره می‌تواند بین دو حالت دلخواه، روبه عقب یا جلو حرکت کند؛ اما این تغییرات مکان، دقیقاً توسط ذره دیگر در جای دیگری تقلید می‌شود. در اصل، این دو ذره پیش‌تر بر یکدیگر اثر متقابل گذاشته‌اند؛ اما به هر دلیلی از یکدیگر جدا شده‌اند. طبق پدیده‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی، این دو ذره حتی پس از جدایی نیز مواردی مشترک خواهند داشت که عیناً توسط هر یک تقلید می‌شود. از جمله‌ی این کیفیت‌های مشترک می‌توان به قطبی شدن یا چرخش دو ذره اشاره کرد. به‌طور کلی، سرعت تبادل اطلاعات بین این دو ذره‌ی جداشده، بیشتر از سرعت نور خواهد بود. این یکی از ویژگی‌ها شناخته‌‌شده‌ی ذرات درهم‌تنیده است؛ اما این ذرات، ویژگی دیگری دارند که کمتر شناخته شده است و در دنیای بزرگ، رخ نمی‌دهد.

در آزمایش جدید، پژوهشگران از این ویژگی خاص استفاده کرده‌اند تا مسیر پیکان زمان را تغییر دهند. در جریان این آزمایش، پژوهشگران تغییراتی در دمای هسته‌ی دو اتم هیدروژن و کربن که در مولکول تری کلرومتان هستند، اعمال کردند؛ به این صورت که دمای هسته‌ی اتم هیدروژن بیشتر از دمای هسته‌ی اتم کربن شد. سپس پژوهشگران این دو اتم را تحت نظر گرفتند تا ببینند حرارت به کدام سمت حرکت می‌کند. وقتی که هسته‌های این دو اتم با یکدیگر ارتباطی (از نظر درهم‌تنیدگی) نداشتند، حرارت همان‌طوری که انتظار می‌رفت جریان یافت؛ یعنی از هسته‌ی گرم‌ هیدروژن به سمت هسته‌ی سرد کربن حرکت کرد.

اما هنگامی که پژوهشگران هسته‌های هیدروژن و کربن را در مولکول تری کلرومتان با یکدیگر مرتبط ساختند یا به‌اصطلاح درهم‌تنیده کردند، حرارت دقیقاً به شکل معکوس حرکت کرد؛ یعنی هسته‌ی اتم کربن، اندک گرمایی که داشت از دست داد و این حرارت به سمت هسته‌ی گرم اتم هیدروژن حرکت کرد. هسته‌ی گرم، گرم‌تر  و هسته‌ی سرد، سردتر از قبل شد. مشاهده‌ی این پدیده، قانون دوم ترمودینامیک را نقض نمی‌کند؛ زیرا در قانون ترمودینامیک به وجود ارتباط بین ذرات هیچ‌گونه اشاره‌ای نشده و از خاصیت درهم‌تنیدگی در این قانون استفاده نشده است.

پژوهشگران به‌زودی جزئیات بیشتری از انجام این آزمایش و آزمایش‌های مشابه دیگر منتشر خواهند کرد تا مفهوم پیکان زمان را بهتر درک کنیم.