שתי קבוצות נפרדות של חוקרים שבחנו את תנועת הזמן ביקום מעלים אפשרות כי בנקודה כלשהי לפני 14 מיליארד שנים, המפץ הגדול חולל יקום מראה שני בו הזמן נע לאחור ולא לפנים.
ביקום מראה שכזה נראה את הזמן נע מהעתיד אל העבר. "זמן זה לא משהו שהיה קיים מראש", הסביר לאתר Quartz אחד מהפיזיקאים, ג'וליאן ברבור מאוניברסיטת אוקספורד, "כיוון ותנועת הזמן נובע מהיקום. כשמביטים על כך בדרך הזו, הגיוני לומר שהזמן מתחיל בנקודת אמצע ונע בכיוונים הפוכים".
פיזיקאים דנים כבר עשורים בעקרון כי אף אחד מהחוקים הבסיסים של הפייזקה הנוגעים למצב היקום אינו קובע כי זמן חייב בהכרח לנוע קדימה. "בין אם מדובר בחוק הכבידה של ניוטון, הגלים האלקטרומגנטיים של מקסוול, תורת היחסות הכללית והמיוחדת של איינשטיין וכל המשוואות המתארות את אופן פעולת היקום מתקיימות גם אם זמן נע קדימה או אחורה", כותב לי בילינגס ב-Scientific American.
בשנת 1927 הציע אסטרופיזיקאי בריטי בשם ארתון אדינגטון תמושג שנקרא חץ הזמן. לדוגמא, כאשר מצלמים בסרט שחיין שקופץ ממקפצה גבוהה לבריכה, או אגרטל שנופל משולחן ומתנפץ לרסיסים, ואחר כך מקרינים את הסרט מהסוף להתחלה. מה שיראו הצופים – שחיין המזנק מהמים וניצב על המקפצה, או שברי אגרטל שמתחברים לאגרטל שלם – תהיה תופעה שכמובן אינה יכולה להתרחש במציאות.
הפרדוקס הקשור לחץ הזמן נובע מהעובדה שהוא מופיע רק במערכות מאקרוסקופיות כלומר במערכות המכילות מספר גדול של חלקיקים. מכיוון שחץ זמן אינו מופיע במשוואות היסודיות של המכניקה והחשמל, כל תהליך שמשוואות אלה מתארות יכול להתרחש גם בכיוון ההפוך. לכן תנועה של מולקולה בודדת והתנגשות בין שתי מולקולות, הם תהליכים שנראים טבעיים לחלוטין גם אם הופכים את כיוון הזמן, כלומר מקרינים אותם מהסוף להתחלה. החוק השני של התרמודינמיקה קובע כי בכל במערכת מבודדת – כמו היקום – רמת האנטרופיה (אי הסדר של המערכת) תגדל.
ביישום ליקום, ההנחה היא שחץ הזמן החל עם המפץ הגדול, כאשר היקום יצא לדרכו כביצה חדשה שמתאפיינת ברמת סדר גבוהה ואנטרופיה נמוכה. מרגע ש"הביצה" נשברה והחלה להתקשקש ללא הכרה, רמת הסדר פחתה והאנטרופיה גברה. הבעיה עם ההנחה הזו היא כי אינה מאפשרת תנועה לאחור של הזמן, בהתאם לחוק השני של התרודינמיקה. אי אפשר לעשות ביצה שלמה מביצה מקושקשת.
במחקר שפירסמו ג'וליאן ברבור ועמיתיו ופורסם ב-2014, הם טוענים כי חץ הזמן נשלט על ידי כח הכבידה ולא על ידי תרמודינמיקה. הם מתארים איך הם הריצו סימולציית מחשב של 1,000 חלקיקים שפעלו על פי הכבידה של ניוטון – המודל הכי פשוט של היקום שאפשר לתאר. הם גילו כי הודות החלקיקים הגיעו למרחק הקטן ביותר ביניהם. לאחר מכן החלקיקים נעו לכיוונים מנוגדים, שהעידו כי זמן יכול לנוע קדימה ואחורה ביקומים שונים. "ההתחלה היא בכאוס אך אז נוצר מבנה בשני כיוונים שונים. אם התיאוריה נכונה, יש יקום נוסף בצד השני של המפץ הגדול בו הכיוון של חוויית הזמן הוא הפוך לשלנו".
כעת שני פיזיקאים, שון קרול מ-Caltech ואלן גות' מ-MIT ערכו ניסוי שמתקף את הממצאים של המחקרים הקודמים.
במודל הממוחשב הזה הם יצרו ענן של חלקיקים במספר נקוב וזרקו אותו לתוך יקום אינסופי. לאחר זמן צצו שני חצים של זמן – מחצית מהחלקיקים נעו אל עבר הגברת האנטרופיה בעוד מחצית מהחלקיקים נעו למרכז, והפחיתו את האנטרופיה, לפני שחזרו שוב ונעו אל אי הסדר. בסופו של תהליך כל הענן הלב התרחב ורמת האנרטופיה גדלה.
החוקרים העלו השערה כי נקודת האמצע של האנטרופיה הנמוכה מתארת את המפץ הגדול, אך גם פותרת את הבעיה של חוסר "נקודת התחלה" לזמן – שהיא המצב הנמוך ביותר של הכאוס. המחקר טרם פורסם והחוקרים מודים כי יש עדיין בעיות שהם צריכים לפתור אך על פי המחקר הזה וקודמיו אפשר בביטחון לומר שההנחה שראשית היקום בתחילת הזמן לא בהכרח מדויקת.
תמונת שער: Shutterstock
