מה אם הזמן אינו נהר יחיד וחלק, אלא מפל נסתר של "טיפות" מיקרוסקופיות? "נהר הזמן", המשלב מדע קשה עם בדיה ספקולטיבית, עוקב אחר ד"ר מארה לנץ ל-CERN, שם תוכנית מסתורית בשם כרונוס עשויה להוכיח שכל רגע ביקום מגיע בתקתוקים בלתי ניתנים לחלוקה.
הנהר היה קפוא לחלוטין - או כך לפחות כך נראה. מתחת למעטפת הקרח הזכוכית, מים עדיין גלשו קדימה, גרגר אחר גרגר, מולקולה אחר מולקולה, כל אחד גונב רגע מהעתיד ומפריש אותו אל העבר. ד"ר מארה לנץ עמדה על גשר ההולכי רגל ונתנה לאצבעותיה העטויות כפפה להקיש על המעקה, כל פעימת לב שלה מהדהדת את טיק-טוק היא נשבעה לכבושבמרחק, כיפות המערות של CERN נצצו תחת שמש החורף כמו גלגלי שיניים מפוזרים על פני השלג. היום, היא הבטיחה לעצמה, היא תחליט אם הזמן הוא אסיר או סוהר, נהר או שעון.
ההזמנה
חודש קודם לכן, הזימון הגיע במעטפה מצהיבה, כתב היד מוכר עד כאב לכל פיזיקאי.
מארה, אם את רוצה לראות עד כמה עמוק נהר הזמן זורם - והאם הוא עשוי מטיפות - בואי לז'נבה. AE
בלתי אפשרי, כמובן. אלברט איינשטיין היה מת כמעט מאה שנה. אך האותיות המתפתלות היו חד משמעיות, עד לסלסול השובב שמתחת לאות ה-E האחרונה. מתיחה, היא הניחה, עד שהמעטפה הניבה תג אבטחה ל-CERN ופתק בן משפט אחד: "בקש את כרונוס."
Chronos
הגבר שפגש אותה בקבלת הפנים של CERN נראה בכלל לאל מיתולוגי, ובכל זאת דומה לסטודנט לתואר שני בג'ינס שטוף יתר על המידה.
"תתקשרו אליי נח", הוא אמר, כשהוא מנווט אותה דרך מבוך של מעליות שצללו מתחת לכדור הארץ.
"כרונוס הוא יותר תוכנית מאשר אדם,"הוא הסביר. "שרשרת של אלגוריתמים שנבנו כדי לבחון את ההשערה הרדיקלית ביותר שעל השולחן—"שלזמן עצמו יש זהות כפולה."
"גל ו "חלקיק?" שאלה מארה, חצי מתגרה.
"בדיוק.עיניו של נואה נצצו באפלולית הפלורסנטית. "בדיוק כמו אור."
הם הגיעו לדלת דמוית כספת. מעל למקלדת היה חרוט קו בודד על פלדה: כל עוד היינו אנושיים, היינו כפופים לעריצות ולחסד הזמן.
בפנים, האוויר רטט במאווררי קירור ודיכא את ההתרגשות. צגים כיסו את הקירות, כל אחד מהם לולאה של משוואה שמארה הכירה היטב את הדופק שלה -העקומות החלקות של תורת היחסות הכללית שזורות בקוצנים המשוננים של מכניקת הקוונטים.
הדואליות
"במשך מאה שנה," המשיך נואה, "ידענו שאם צופים במסלולו של אלקטרון, הוא מתנהג כמו חלקיק נקודתיאם במקום זאת תצפו בהתפשטותה, היא הופכת ל... גַל. דואליות גל-חלקיק. השאלה שלנו היא האם הזמן משחק את אותו הטריק."
"מה אם הזמן זורם בטיפות בלתי ניתנות לחלוקה?" היא מלמלה.
"כרונונס,"נח סיפק." כל קפיצה של 10⁻⁴³ שניות-ה טיק פלאנק".
הופעתה
- בסולם פלאנק, הזמן לא זורם; הוא קופץ.
- מאגדים טריליוני של כשות אלה, ויוצרים זרם חלק - בדיוק כפי שפני השטח של אגם נראים חלקים למרות שכל מולקולה רועדת.
- חץ הזמן מופיע רק לאחר שמספיק כרונונים לוחצים יחד.
כשהעייפות טשטשה את ראייתה, מארה דמיינה שהיא יכולה לשמוע אותם: אינספור גלגלי שיניים מיקרוסקופיים דוחפים את המציאות קדימה -לחץ... לחץ... לחץ...
השבר
אבל הדואליות, אלגנטית ככל שתהיה, ישבה כמו פשע בלתי פתור כנגד כל מה שאיינשטיין הוריש. תורת היחסות דרשה מרחב-זמן רציף; מכניקת הקוונטים התעקשה על דיסקרטיות. כרונוס הבטיח גשר אך לא הציג הוכחה.
"כלים,"נח נאנח, משפשף עיניים אדומות דם. "אנחנו צריכים מכשירים דקים מספיק כדי להחליק בין שתי קרציות, כדי לצפות בטיפה עצמה."
"או," השיבה מארה, "אנחנו מוצאים ראיות בעולם המקרוסקופי - דפוסים שרק זמן כמותי יכול להשאיר מאחור."
רוחו של איינשטיין
באותו לילה, מארה פתחה מחדש את המעטפה המסתורית. דף שקוף שפספסה קודם לכן נסחף החוצה, נושא את כתב היד המוכר של איינשטיין:
"התשובה אינה בנהר או בשעון, אלא באמונה שהם אחד; התבונן בחלקיק, ראה את הגל - ואז הסיט את מבטך והם נעלמים."
הנהר והשעון
בחזרה בכספת עם שחר, מארה טעינה הדים של גלי כבידה ממיזוג חורים שחוריםניתוחים מסורתיים הניחו זמן רציףהיא דגמה מחדש את הנתונים במרווחי זמן כרונוניים.
התגלה דפוס: הפסקות מיקרו-סטקטו בגלים, כמו פסיקים נסתרים במשפט קוסמי. הם חזרו על כל 10⁻⁴³ שניות.
נואה נכנס פנימה בעדינות עם שני כוסות קפה. אחת מהן התפזרה על הרצפה כשראה את התצוגה.טיפות,"הוא לחש."נהר של טיפות."
התכנסות
השמועה פשטה בריצה דרך סרן, דרך קאלטק, טוקיו, קייפטאון. מצפי כוכבים כיוונו מחדש את האלגוריתמים שלהם לקצב כרונוני. תוך שבועות, אותות מאששים זרמו פנימה. לכל מקום שפיזיקאים חיפשו, היקום תיקתק כמו שעון מושלם המסתתר בתוך נהר שואג.
אֶפִּילוֹג
מארה חזרה לגשר הקפוא להולכי רגל. מתחת למגפיה, הנהר עדיין נראה דומם, סרט כסוף עצום. ובכל זאת היא ידעה מהו: טריליונים על גבי טריליונים של חרוזים נוצצים - כל אחד מהם פעימת לב בלתי ניתנת לחלוקה של הקיום.
עריצות הזמן נותרה - אך חסדה התרבה. כל רגע היה תכשיט, מושלם ושלם, והעתיד לא היה אלא רצף בלתי מתגלה של טיקטים מבריקים.
ואיפשהו, אולי בדממה שבין הטיפות האלה, היא דמיינה שהיא שמעה את איינשטיין צוחק - רך כמו שלג היורד על הנהר שהיה גם שעון.
רקע: האם הזמן הוא גם נהר וגם שעון?
זהות כפולה לזמן?
מה אם הזמן מתנהג בדיוק כמו חלקיק אור? רעיון חדש ורדיקלי זה מחזית הפיזיקה מצביע על כך שהדברים החשובים ביותר שלנו... למציאות הבסיסית יש זהות כפולה.
לידתו של חץ הזמן
הדינמיקה של אוסף חלקיקים מקבלת כיוון בזמן, הנקרא חץ הזמן, כאשר ישנם חלקיקים רבים. וחץ הזמן הזה נעדר עבור חלקיק בודד.
עריצות וחסד: שני פנים לזמן
מאז שהיינו בני אדם, היינו נתונים לעריצות ולחסדו של הזמן. זהו הנהר הזורם והיציב של חיינו, כפי שדמיין זאת איינשטיין - ממד שניתן לכופף ולמתוח אותו על ידי כוח הכבידה. זהו גם הטיקוטוק הבלתי פוסק של השעון, הצועד קדימה שנייה אחר שנייה. אבל מה אם שניהם נכונים? מה אם הזמן עצמו מנהל חיים כפולים?
רמז קוונטי לפאזל
בחזית הפיזיקה התאורטית, הצעה מרתקת מתגבשת. היא מציעה שזמן אולי אינו דבר אחד או אחר, אלא יכול להיות בעל טבע כפול, רעיון שאול ישירות מהחוקים המוזרים והמוכחים של עולם הקוונטים. למרות שעדיין ספקולטיבי, זוהי עדשה רבת עוצמה שדרכה מדענים מתמודדים עם השאלות הגדולות ביותר שלא נענו בקוסמוס.
הלקח של הדואליות של גל-חלקיק
הקונספט מבוסס על אנלוגיה לאחד הפרדוקסים המפורסמים ביותר של המדע: הדואליות של גל-חלקיק. מאה שנה של ניסויים הראו שישות כמו אלקטרון או פוטון מסרבת להיכלל בקטגוריית אובייקטים. אם מתכננים ניסוי כדי לעקוב אחר מסלולו, הוא מתנהג כמו חלקיק מדויק ודיסקרטי. אבל אם מתכננים אותו כדי לצפות בזרימתו, הוא מתנהג כמו גל רציף ומתפשט. האופי שהוא מגלה תלוי לחלוטין באופי המדידה.
יישום אותו עיקרון על זמן מציע דרך אלגנטית להפליא לפתרון קונפליקט עמוק בפיזיקה. משמעות הדבר היא שזהותו של הזמן תלויה גם בהקשר.
הנהר החלק של תורת היחסות
בקנה מידה אנושי שלנו - עולם התפוחים הנופלים וכוכבי הלכת המקיפים אותו, כפי שתואר בתורת היחסות הכללית של איינשטיין - הזמן מתנהג כמו גל רציף. זהו הנהר הזורם והחלק שכולנו חווים, ממד שמתעוות ומתכופף כדי ליצור את הכוח שאנו מכנים כוח משיכה.
התקרבות לסולם פלאנק
אבל אם היינו יכולים להתמקד בסולם פלאנק הקטן בצורה בלתי אפשרית, שבריר שנייה כה זעיר עד שהוא כתוב ב-43 אפסים אחרי הנקודה העשרונית, אולי היינו רואים את הזהות האחרת של הזמן. כאן, הוא יתנהג כמו חלקיק. מנקודת מבט זו, הזמן לא יזרום אלא "יתקתק" קדימה בקפיצות בלתי ניתנות לחלוקה וכמותיות. טיפות הזמן ההיפותטיות הללו, המכונות לעיתים "כרונונים", יהיו השעון הבסיסי של היקום.
זמן התפרצות: נהר מטיפות
זה לא רק משחק פילוסופי של סלון. הרעיון מתיישב עם תיאוריה מובילה המכונה זמן מתהווה, חלק מהמסע הגדול לאחד את תורת היחסות של איינשטיין עם מכניקת הקוונטים. מסגרת זו מציעה כי הנהר החלק של הזמן שאנו תופסים אינו בסיסי כלל. במקום זאת, הוא *נובע* מההתנהגות הקולקטיבית של אינספור קרציות נפרדות, דמויי חלקיקים, ברמה הקוונטית - ממש כמו פני השטח החלקים והנוזליים של אגם נובעים מהאינטראקציות הכאוטיות של טריליוני מולקולות H₂O בודדות.
מציאות אחת, שתי הופעות
מנקודת מבט זו, אין פרדוקס. טבעו ה"חלקיקי" של הזמן הוא זהותו האמיתית והבסיסית, בעוד שטבעו ה"גלי" הוא מה שאנו תופסים בקנה מידה מקרוסקופי. זוהי מציאות אחת שפשוט נראית אחרת בהתאם לשאלה האם מסתכלים על הפיקסל הבודד או על המסך כולו.
מפת דרכים לתיאוריה של הכל
עדיין אין לנו את הכלים לחקור את המציאות בקנה מידה כה זעיר כדי להוכיח אותה כך או אחרת. אבל הטענה מציעה נתיב מפתה קדימה. על ידי העזה להטיל ספק במארג החוויה שלנו, מדענים עשויים להיות על סף פתרון החידה האולטימטיבית: יצירת תיאוריה אחת ומאוחדת של הכל. ייתכן שהתשובה הסתתרה לעין כל הזמן - לא בנהר או בשעון, אלא באפשרות העמוקה שהם הך.
הפניות:
אמלינו-קמליה, ג'. (2013). פנומנולוגיה קוונטית-מרחב-זמן. Living Reviews in Relativity, 16(1), 5.
https://doi.org/10.12942/lrr-2013-5
קלדירולה, פ. (1980). הכרונון במכניקת הקוונטים ויחסי אי-הוודאות. Lettere al Nuovo Cimento, 27(8), 225-228.
https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=3791673
פיינמן, ר.פ., והיבס, א.ר. (2010). מכניקת קוונטים ואינטגרלים של מסלולים. הוצאת דובר.
https://archive.org/details/quantum-mechanics-and-path-integrals-feynman-hibbs-styer
Huggett, N., & Wüthrich, C. (עורכים). (2013). הופעתו של מרחב-זמן בכוח משיכה קוונטי.
Isham, CJ (1993). כבידה קוונטית קנונית ובעיית הזמן. בתוך LA Ibort & MA Rodríguez (עורכים), מערכות אינטגרביליות, קבוצות קוונטיות ותאוריות שדות קוונטיות (עמ' 157-287). Springer.
https://doi.org/10.1007/978-94-011-1980-1_6
לבוביץ, ג'יי. אל. (1993). האנטרופיה של בולצמן וחץ הזמן. פיזיקה היום, 46(9), 32-38.
https://doi.org/10.1063/1.881363
זאה, ה.ד. (2007). הבסיס הפיזי של כיוון הזמן (מהדורה חמישית). הוצאת ספרינגר.
https://www.researchgate.net/publication/258275169_The_Physical_Basis_of_the_Direction_of_Time
