time

მთარგმნელი: აზა უბირია

წყარო

რატომ ხდება ისე, რომ შეგვიძლია გავტეხოთ კვერცხი, მაგრამ არ ძალგვიძს დავუბრუნოთ მის ნატეხებს საწყისი ფორმა? ამის გასარკვევად, საჭიროა დავბრუნდეთ უკან, ჯერ კიდევ იმ დროში, როცა სამყარო შეიქმნა.

მოდი წარმოვიდგინოთ, რომ სახეზე გაქვს კვერცხების გარკვეული რაოდენობა (პირდაპირი მნიშვნელობით), სცადე გეჟონგლიორა მაგრამ ყველაფერი არასწორად წავიდა და ახლა იძულებული ხარ მიიღო შხაპი და გამოიცვალო ტანსაცმელი. ნუთუ ამაზე ბევრად მარტივი არ იქნებოდა უბრალოდ რომ შეგემთელებინა გატეხილი კვერცხები ? თუ კი გატეხვას მხოლოდ რამდენიმე წამი სჭირდება მაშინ რატომ არ შეგვიძლია გავაკეთოთ ზუსტად იგივე მის შესამთელებლად? აიღებდი კვერცხის ნაჭუჭს , მოათავსებდი მასში გარსს, ყვითელ გულს და კვერცხიც გამთლიანდებოდა. შედეგად მიიღებდი სუფთა სახეს, სუფთა ტანსაცმელს და არანაირ აზელილ კვერცხს თმაში. ყველაფერი იქნებოდა ზუსტად ისე თითქოს არც არაფერი მომხდარა.

და მაინც, რატომ არ შეუძლიათ მოვლენებს იმოქმედონ საწინააღმდეგოდაც? გიჟურად ჟღერს, მაგრამ რატომ? მაინც რატომ არის გატეხილი კვერცხის შემთელება შეუძლებელი? 

ბუნებაში არ არსებობს ისეთი ძირითადი პრინციპი (კანონი) , რომელიც გეუბნება, რომ გატეხილი კვერცხის გამთელება შეუძლებელია. ფაქტია, ფიზიკოსები ამბობენ: ,,ნებისმიერი ყოველდღიური მოვლენა შესაძლებელია მოხდეს საპირისპიროდ ნებისმიერ დროს „აქვე იბადება კითხვები : რატომ არ ხდება მოვლენები საპირისპიროდ ყოველთვის? რატომ წარმოგვიდგენია წარსულიდან მომავალი ყოველთვის რთული ? ისე ჟღერს თითქოს მარტივი კითხვები იყოს , მაგრამ რეალურად მოცემულ კითხვებზე პასუხის მისაღებად გვჭირდება დავბრუნდეთ უკან, ჯერ კიდევ სამყაროს შექმნის დროში. დაბლა, ატომურ სფერომდე და მაღლა, ფიზიკის უმაღლეს დონემდე.

newton

ისევე, როგორც სხვა ისტორიები ფიზიკაზე, ესეც ისააკ ნიუტონიდან იწყება. 1664-1667 წლებში ინგლისში შავი ჭირი მძვინვარებდა. ნიუტონი იძულებული გახდა მიეტოვებინა კემბრიჯის უნივერსიტეტი და უკან, სოფელში დაბრუნებულიყო დედასთან ერთად. მოწყენილი და ყველასგან იზოლირებული ნიუტონი თავით გადაეშვა ფიზიკაში. ნიუტონმა შექმნა ის სამი ძირითადი კანონი, რომელიც საფუძვლად უდევს მექანიკას. მათგან ყველაზე ცნობილია ნიუტონის მესამე კანონი : ,,როდესაც ერთი სხეული რაიმე ძალით ზემოქმედებს მეორეზე, ის თავადაც განიცდის ზემოქმედებას მეორე სხეულისგან იმავე სიდიდისა და საპირისპიროდ მიმართული ძალით.’’ მან ასევე განმარტა თუ როგორ მოქმედებს გრავიტაცია.
ნიუტონის კანონები განუზომლად მნიშვნელოვანია სამყაროს აღწერის საკითხში. ისინი ხსნიან თუ რატომ ცვივა ხიდან ვაშლი; ან რატომ ბრუნავს დედამიწა მზის გარშემო. თუ ნიუტონის კანონებს მივყვებით, მაშინ გამოდის რომ კვერცხს ისევე უნდა შეეძლოს გამთელება, როგორც გატეხვა.
ეს აშკარად არასწორია.თითქმის ყველა თეორიას, რომელიც ფიზიკოსებმა ჯერ კიდევ ნიუტონამდე აღმოაჩინეს, ჰქონდა იგივე პრობლემა : ფიზიკის კანონებს არ აინტერესებს დრო წინ მიდის თუ უკან.

,,შენ შეიძლება ერთმანეთში აურიო დასავლეთი და აღმოსავლეთი, მაგრამ ვერ აურევ გუშინდელს და ხვალინდელს’’ . ,,მაგრამ ფიზიკის კანონები არ გამოირჩევა წარსულსა და მომავალს შორის.’’

bolcman

პირველი, ვინც სერიოზულად დაინტერესდა ამ პრობლემით იყო ავსტრალიელი ფიზიკოსი ლუდვიგ ბოლცმანი, რომელიც XIX საუკუნეში ცხოვრობდა. ბევრი იდეა (თეორია), რომელიც დასაბუთებულია ჩვენს დროში, მაშინ ჯერ კიდევ განხილვის თემა იყო. კერძოდ, ფიზიკოსები არ იყვნენ დარწმუნებული იმაში, სამყარო ნამდვილად პატარა ნაწილაკებისგან-ატომებისგან შედგებოდა თუ არა. ბევრი ფიზიკოსის აზრით უბრალოდ შეუძლებელი იყო ატომების იდეის შემოწმება.

ფიზიკოსთა უმრავლესობა არაფრად აგდებდა ბოლცმანის ჩატარებულ სამუშაოებს, თუმცა მათ შორის იყვნენ ისეთებიც, რომლებიც აღტაცებას ვერ მალავდნენ. სწორედ ამ დროს ფიზიკოსები წარმოადგენდნენ თეორიას სახელწოდებით თერმოდინამიკა. (თერმოდინამიკა ფიზიკის ნაწილია, რომელიც სითბოსა და სხვა სახის ურთიერთგარდაქმნას შეისწავლის ისე, რომ არ ითვალისწინებს სხეულთა მოლეკულურ აგებულებას.)

ბოლცმანის ოპონენტები თვლიდნენ , რომ სითბო იყო მხოლოდ სითბო და არაფერი სხვა; ხოლო ბოლცმანი თავის მხრივ ცდილობდა დაემტკიცებინა მათთვის თავისი თეორიების ჭეშმარიტება. ის ფიქრობდა, რომ სითბო შეიძლება გამოწვეული ყოფილიყო ატომების შემთხვევითი მოძრაობით და აბსოლიტურად მართალიც იყო, თუმცა ცხოვრების დარჩენილი ნაწილის დახარჯვა სხვების დარწმუნებაში მოუწევდა.

ბოლცმანმა თავდაპირველად სცადა აეხსნა სხვებისთვის ,,ენტროპია’’ (entropia — მოტრიალება, გარდაქმნა). თერმოდინამიკის მიხედვით მსოფლიოში ყველა ობიექტს აქვს მასთან დაკავშირებული გარკვეული რაოდენობის ენტროპია და მაშინ როცა რამე ხდება, ენტროპიის მოცულობა იზრდება. მაგალითად, თუ თქვენ წყლიან ჭიქაში ჩაყრით ყინულებს და ადროვებთ, რომ დაიწყოს ყინულმა დნობა, მაშინ ჭიქაში დაიწყება ენტროპიაც. ენტროპიის გაზრდა არ ჰგავს ფიზიკაში მიმდინარე სხვა პროცესებს, რომლებიც ერთი მიმართულებით მიდიან, ენთროპია რატომღაც ყოველთვის იზრდება.

ბოლცმანის კოლეგები ამტკიცებდნენ, რომ შეუძლებელი იყო იმის ახსნა, თუ რატომ იყო ენტროპია ყოველთვის ზრდადი. ბოლცმანი კი პირიქით, ცდილობდა ეპოვა რამე ღრმა მნიშვნელობა მიმდინარე პროცესებისთვის და აეხსნა ისინი. ბოლცმანმა თავისი შრომის შედეგად მიიღო ენტროპიის სრულიად ახალი, რადიკალურად განსხვავებული გაგება. ეს აღმოჩენა იმდენად მნიშვნელოვანი იყო, რომ მის საფლავის ქვაზეც კია ამოტვიფრული. ბოლცმანმა აღმოაჩინა , რომ ენტროპია იზომება მასში არსებული ატომებისა და ენერგიის მეშვეობით. მაშინ, როცა წყალი არის თხევად მდგომარეობაში, წყლის მოლეკულებისთვის ბევრად უფრო მარტივია სისტემატიზირება ვიდრე წყლის მყარ მდომარეობაში.

entropy

ბოლცმანის ენტროპიას თუ დროს დავუკავშირებთ, მაშინ გამოდის, რომ თუ სამყარო, როგორც მთლიანობა, დაბალი ენტროპიიდან მაღალი ენტროპიისკენ გადადის, მაშინ არასდროს არ უნდა დავინახოთ მოვლენები საპირისპიროდ.

,,მომავალი უბრალოდ განსხვავდება წარსულისგან, რადგანაც ენტროპია იზრდება.’’

ბოლცმანის ენტროპიის განმარტება ხსნის იმასაც, თუ რატომ შეგვიძლია დავიმახსოვროთ წარსული და არა მომავალი. წარმოიდგინე საპირისპიროდ რომ იყოს : შენ გაქვს მოგონება რაღაც ამბავზე (რომელიც მომავალში უნდა მოხდეს) და სწორედ მაშინ, როცა ეს ამბავი მოხდება შენი მეხსიერებაც ქრება. ანუ შენმა ტვინმა შეინახა ინფორმაცია იმაზე, რაც მომავალში მოხდება და არა წარსულზე.

როგორც უკვე ვახსენეთ, ენტროპია თანდათან სულ უფრო იზრდება ალბათობის გამო, რომლებიც ატომის პატარა ობიექტების ქცევას მართავენ, ხოლო ეს პატარა ობიექტები თავად ემორჩილებიან ფიზიკის ფუნდამენტურ კანონებს.

რაც შეეხება დროს მომავალსა და წარსულში, ბოლცმანი შეეცადა ეს უცნაურობაც როგორმე აეხსნა. თეორია, რომელიც მან შეიმუშავა ცნობილია როგორც ,,წარსულის ჰიპოთეზა’’: შორეულ წარსულში, სამყაროში იყო დაბალი ენტროპიაცია. გამოდის, რომ თუ მოცემული ჰიპოთეზა მართალია , ბოლცმანის თეორიაში ყოველგვარი ხარვეზი ქრება და მისი ჭეშმარიტება დასტურდება. მომავლისა და წარსულის სახე ერთმანეთისგან მკვეთრად განსხვავდება; წარსულში ბევრად ნაკლები ენტროპიაა ვიდრე მომავალში. ამიტომაცაა , რომ კვერცხის გატეხვა (გატყდა - ქმედება უკვე მოხდა წარსულში) შეგვიძლია მაგრამ არა შემთელება.

ყველაფერი ეს, ბადებს შემდეგ კითხვებს: რატომ არის წარსული ჰიპოთეზა? რატომ იყო სამყაროს ენტროპია ასეთი თვალსაჩინო შორეულ წარსულში?

ბოლცმანი შიშობდა, რომ მთელი მისი ნაშრომები, მისი ღვაწლი, კვლევები, ყველაფერი უშედეგოდ ჩაივლიდა და ხალხი უბრალოდ დაივიწყებდა ყველაფერ მის შექმნილს. 1906 წელს ტრიესტთან ახლოს მდებარე საოჯახო დღესასწაულზე სასოწარკვეთილმა ლუდვიგ ბოლცმანმა თავი ჩამოიხრჩო. ბოლცმანის სუიციდის შემდეგ მისმა კოლეგებმა აღიარეს და მიიღეს ლუდვიგის იდეები ატომების შესახებ. უფრო მეტიც, ახალი აღმოჩენების გაკეთებისას ისინი ვარაუდობდნენ, რომ მათში შეიძლებოდა ყოფილიყო ახსნა წარსული ჰიპოთეზების.

universee

მეოცე საუკუნეში სამყაროს ჩვენეული სურათი რადიკალურად შეიცვალა და ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ყველაფერი ეს ჯერ მხოლოდ დასაწყისია. ბოლცმანის დროს საუკეთესო ფიზიკოსებსაც კი ეგონათ, რომ სამყარო მარადიულია, რომ ის ყოველთვის არსებობდა. მხოლოდ 1920-იან წლებში აღმოაჩინეს ასტრონომებმა, რომ გალაქტიკები დაფრინავდნენ. შედეგად მათ გაანალიზეს, რომ სამყარო ბევრად უფრო ფართო იყო ვიდრე მათ წარმოსახვაში. ნელ-ნელა ხალხმა დაიწყო სამყაროს ისეთად წარმოდგენა, როგორიც ის რეალურადაა ; მაგრამ გაჩნდა კითხვა : რა იყო 14 მილიარდი წლის წინ ? თუ წარსულში ნაკლები ენტროპიაა მაშინ როგორ აიხსნება დიდი აფეთქება?- ეს არის კითხვა, რომელზე პასუხიც არ გვაქვს.

დიახ, უზარმაზარი კოსმოსური აფეთქების დროს ნაკლებად სავარაუდოა დაბალი ენტროპიის ქონა. არსებობს უამრავი გზები, რომლებიც ადრეული სამყაროში მატერიისა და ენერგიის შეცვლას ახდენდა ისე, რომ ისინი ჯერ კიდევ იყვნენ ცხელი და პატარა თუმცა ამავდროულად ფართოვდებოდნენ. როგორც ჩანს, ენტროპია ცოტათი უფრო განსხვავებული და რთულია რადგან ამდენ კითხვას ბადებს. გრავიტაცია მოქმედებს ენტროპიაზე. ვარსკვლავებითა და პლანეტებით სავსე სამყაროში უფრო მაღალია ენტროპია ვიდრე სამყაროში, რომელიც სავსეა გაზით. ეს კი ნიშნავს, რომ ჩვენ კიდევ ერთი , ახალი პრობლემა გვაქვს. სამყარო, რომელიც დიდი აფეთქების შემდეგ გაჩნდა ცხელი და მკვრივია, შესაბამისად მასში ენტროპიის დაბალი დონეა.
არსებობს მოსაზრება, რომ სამყაროში ჯერ კიდევ დიდი აფეთქებამდეც იყო რაღაც. კაროლმა და მისმა ერთ-ერთმა ყოფილმა მოსწავლემ სცადა შეექმნათ პატარა სამყაროს მოდელი, რომელიც ნელ-ნელა გამოცალკავდებოდა მშობელი სამყაროსგან და რა თქმა უნდა მასში იქნებოდა ანტროპიის ნაკლები დონე ვიდრე მშობლისაში (ისევე, როგორც ჩვენს პლანეტაზე), რომელიც ნელ-ნელა გაიზრდებოდა.

სამწუხაროდ ჩვენს ხელთ არსებული ფიზიკის ცოდნაც ვერ წვდება დიდ აფეთქებას. ჩვენ არ ვიცით რა იყო სამყაროს გაჩენამდე, შესაბამისად ვერ შევძლებთ ავხსნათ რატომ ჰქონდა ენტროპიის დაბალი დონე.

strings

თანამედროვე ფიზიკა ეფუძნება ორ ძირითად თეორიას: კვანტურ მექანიკას (თეორია, რომელიც ადგენს მიკრონაწილაკებისა და მათი სისტემების აღწერის ხერხებსა და მოძრაობის კანონებს, აგრეთვე ნაწილაკებისა და სისტემებისთვის დამახასიათებელ სიდიდეთა კავშირს მაკროსკოპული ცდის დროს უშუალოდ გაზომილ ფიზიკურ სიდიდეებთან ) და ზოგად ფარდობითობას (გრავიტაციის გეომეტრიული თეორია, რომელიც აერთიანებს ფარდობითობის სპეციალურ თეორიასა და მსოფლიო მიზიდულობის კანონს ). ამ ორი თეორიის გაერთიანება შეუძლებელია, მაგრამ სწორედ რომ ეს გვჭირდება ადრეული სამყაროს აღსაღწერად, შედეგად მივიღებდით ,,ყველაფრის თეორიას.’’ სწორედ ეს თეორია იქნება გასაღები, რომელიც მოგვცემს საშუალებას ამოვხსნათ დროსთან დაკავშირებული საიდუმლო. სამწუხაროდ ათწლეულების მანძილზე უამრავი მცდელობის მიუხედავად ვერავინ შეძლო ,,ყველაფრის თეორიის’’ შექმნა. არსებობს რამდენიმე მცდელობა თუნდაც ,,ყველაფრის თეორიასთან’’ მიახლოებული თეორიის შექმნისა; მათ შორის ყველაზე მეტად მიახლოვებულია სიმების თეორია. (განვითარებადი თეორია ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში, რომელიც მიზნად ისახავს კვანტური მექანიკისა და ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შერწყმას. სიმების თეორია არის ერთ-ერთი კანდიდატი ე.წ. ყველაფრის თეორიის (TOE) ცნობილი ფუნდამენტური ძალებისა და მატერიის მათემატიკურად სრული სიტეტმით აღწერის მანერით. სიმების თეორიამ ჯერ უნდა იწინასწარმეტყველოს რაოდენობრივი ექპერიმენტული შედეგი, რაც ზოგადად საჭიროა, რათა თეორია დადასტურდეს ან უარყოფილ იქნას.)

კორტესი და სმოლინი ვარაუდობენ, რომ სამყარო შექმნილია მთელი რიგი უნიკალური მოვლენებისაგან , რომლებიც შეუძლებელია განმეორდნენ. ,,დრო ნამდვილად არ არის ილუზია’’-ამბობს კორტესი-,,ის არსებობს და ნამდვილად მიიწევს წინ.’’ (რაც საბოლოოდ ეწინააღმდეგება ბოლცმანის თეორიას) "ბოლცმანმა ხაზი გაუსვა სწორი მიმართულებით აქ, დიდი ხნის წინ," - ამბობს ნიუ-იორკის კოლუმბიის უნივერსიტეტის ფიზიკის ფილოსოფოსი დავით ალბერტი.

კეროლი ეთანხმება - "თუ თქვენ გაქვთ დიდი აფეთქების ასეთი დაბალი ენტროპია, მაშინ ჩვენ დავასრულეთ," "ჩვენ შეგვიძლია ავხსნათ ყველა განსხვავება წარსულსა და მომავალს შორის."

დაახლოებით 90 წელია რაც ვცდილობთ ვიპოვოთ თეორია, რომელიც ყველაფერს ახსნის ; და მაინც როგორ უნდა მივხვდეთ რომელია ის ერთი ამჟამად არსებულ უამრავ თეორიას შორის ? ნამდვილად სწორად ავირჩიეთ თუ არა? როგორ შეიძლება ახლა, მანამ სანამ რამე თეორია გაჩნდება ავხსნათ, რატომ არ შეგვიძლია გატეხილი კვერცხის შემთელება ?

კითხვები ბევრია თუმცა არის იმედიც რომ ყველა ამ კითხვაზე მოიძებნება პასუხი--- დიდი ადრონული კოლაიდერი (LHC) არის ნაწილაკების ამაჩქარებელი, რომელიც მუშაობს საფრანგეთისა და შვეიცარიის საზღვრების 27 კილომეტრიან წრეში, ის სინათლის სიჩქარით აძლიერებს პროტონს; ხოლო ამ კოეფიციენტების ფენომენალური ენერგია ახალ ნაწილაკებს ქმნის. 2012 წელს "ნახევარძალადში" აღმოჩენილი იქნა დიდი ხნის ძიების შემდეგ ჰიგსის ბოზონი, ნაწილაკი, რომელიც ყველა სხვას აძლევს (მატებს) მასას (სწორედ ამ აღმოჩენის გამო მან მიიღო ნობელის პრემია). LHC- ისთვის საჭიროა რამდენიმე წლის განმავლობაში შეაგროვოს საჭირო მონაცემები და დაამუშაოს ისინი. -- აი მაშინ კი ნამდვილად გავიგებთ რატომ არ შეგიძლია ახლა (ამ დროში) მოიშორო ეგ სულელური კვერცხი სახიდან ისე, რომ არ დაისვარო. 

თუ მოგეწონათ, გააზიარეთ...