“સમય” શું છે? (ભાગ – ૧)
“સમય” એટલે શું? વર્ષોથી આ સનાતન પ્રશ્ન ભૌતિકવિજ્ઞાનીઓને મુંઝવતો આવ્યો છે. કારણ નક્કર છે. સમય આપણા રોજીંદા અનુભવોને આધારે આપણને સનાતન જણાય છે. સમય જતો જાય છે, જીંદગી ઓછી થતી જાય છે. આખરે એક દિવસ જીંદગી પુરી થઇ જાય છે. આપણે કહીએ છીએ કે આપણો સમય પુરો થઇ ગયો. પણ ખરેખરમાં આ જે પુરૂં થયું એ શું હતું? આ જે સતત વહેતું જ રહે છે, સતત ચાલતું-દોડતું રહે છે એ શું છે? જનરલ રિલેટિવિટિ અને ક્વોન્ટમ ફિઝીક્સ આ બે સૌથી સફળ થિયરીઓ દ્વારા આપણે બ્રહ્માંડને સમઝવાની રેસમાં ઘણા આગળ વધ્યા છીએ. જનરલ રિલેટિવિટિમાં તો સમય ધીમો પડવાની અને ઝડપી થવાની ઘટનાઓને પણ વૈજ્ઞાનિક પુષ્ટી મળી છે પણ મૂળભૂત રીતે સમય પોતે શું છે, એ હજી સુધી જાણી શકાયું નથી. ભૌતિકવિજ્ઞાનના ટેકનિકલ નજરીયાથી બ્રહ્માંડની મૂળભૂત છતાં હજી સુધી અનુત્તર રહેલી સૌથી ભેદી માયાને જરાતરા સમજવા પ્રયત્ન કરીએ.
આધુનિક ભૌતિકવિજ્ઞાન આવ્યા પહેલાં ભૌતિકવિજ્ઞાનમાં સમયને તેના માપનથી વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવતો હતો. સમય એટલે જે ઘડિયાળમાં દેખાય એ, અથવા તો સમય એટલે ઘડિયાળ જેનું માપન કરે છે એ. ભૌતિકવિજ્ઞાનમાં સમય અદિશ રાશી ગણાય છે. સમયને અન્ય ભૌતિક રાશિઓ સાથે સાંકળીને વેગ, ગતિ, ગતિ-ઊર્જા જેવી ભૌતિકરાશિઓ તારવી શકાય છે. SI પદ્ધતિ આવ્યાં પછી સમયને માપવાનો સ્ટાન્ડર્ડ એકમ સેકન્ડ સર્વસ્વીકૃત બન્યો. સેકન્ડની વ્યાખ્યા પણ મઝાની છે. એકદમ સચોટ સમય બતાવતી અણુઘડિયાળની વાત કરીએ તો એમાં સિઝીયમ-૧૩૩ પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોનની ધરાસ્થિતીના બે સ્તરો વચ્ચે થતી સંક્રાંતિ (સાદી ભાષામાં કહીએ તો એમના કંપનો) ના કૂલ ૯,૧૯,૨૬,૩૧,૭૭૦ જેટલા સમયાંતરો (૯ અબજથીય વધારે કંપનો) એટલે એક સેકન્ડ.. અલ્ટ્રામોર્ડન એટમિક ક્લોક સમયને સેકન્ડના ૧૦ કરોડ કરોડ (જી હા, બે વાર કરોડ) મા ભાગે સચોટતાથી માપી શકે એ હદ સુધી પાવરફુલ છે. પણ આ તો થઇ સમયના માપનની વાત. પણ સમય મૂળભૂત રીતે કઇ ચિડીયાનું નામ છે, એની કોઇ માહિતી એમાંથી મળતી નથી.
ગેલીલીયો અને ન્યુટનના સમયથી જ ‘ટાઇમ’ને સમજવાના પ્રયત્નો થતાં રહ્યાં છે. ન્યુટનના (અને એ સમયના તમામ વૈજ્ઞાનિકો-ચિંતકોના) વિચાર અનુસાર સમય સનાતન છે. સમય સતત વહેતું ઝરણું છે. એનો પ્રવાહ રોક્યો રોકાતો નથી. પેલો મહાભારતનો હરીશ ભીમાણી છાપ ‘મેં સમય હું’ વાળો ઘેરો અવાજ યાદ આવી જાય એવી ધીરગંભીરતાથી સમય સનાતન બની એનો અસ્ખલિત પ્રવાહ વહાવે રાખે છે. ક્લાસીકલ ભૌતિકવિજ્ઞાનની બીજી દરેક રાશી સમયની સાપેક્ષ બદલાય છે, મતલબ સમય બદલાતો નથી. સમયને હંમેશાથી અચળ લેવામાં આવ્યો. આ વાત જનમાનસના રોજીંદા અનુભવ સાથે મસ્ત રીતે સેટ થઇ ગઇ. એટલે સમયના પ્રવાહમાં પણ ખલેલ પડી શકે છે એ વાત સામાન્ય માણસ માટે પ્રાથમિક રીતે અનુભવહીન બની અને સામાન્ય બુધ્ધી માટે બાઉન્સર હતી. પરંતુ વર્ષ ૧૯૦૫માં જર્મનીના એક પ્રતિષ્ઠિત જર્નલ ‘Annalen Der Physic’ માં પ્રકાશિત રિસર્ચ પેપર (એકસાથે પાંચ રિસર્ચ પેપર) ભૌતિકવિજ્ઞાનમાં આંધી લઇ આવ્યાં. એનો લેખક હતો બુધ્ધીનો જાદુગર આલ્બર્ટ આઇનસ્ટાઇન. એણે ન્યુટનના ગુરૂત્વાકર્ષણ અંગેના ખ્યાલો, સમગ્ર ચિત્ર, ને ખોટું પાડ્યું. (જોકે ગાણિતીક નિયમ તો as it is જ છે.) કહો કે ન્યુટનના બ્રહ્માંડમાં સમય સનાતન છે તો આઇનસ્ટાઇનના બ્રહ્માંડમાં સમય ચલ છે. સમય બદલી શકાય એવી ભૌતિક રાશી છે. હવે તો આઇનસ્ટાઇનની થિયરી ખૂબ જાણીતી છે. આઇનસ્ટાઇને થિયરીમાં સૂચવેલ તમામ ખ્યાલો શત પ્રતિશત સાચ પડ્યાં છે. દરેકે દરેકને પ્રાયોગિક અનુમોદન મળ્યું છે. સમય ધીમો પડવાના પ્રાયોગિક પ્રમાણોની વાત કરીએ તો વર્ષ ૧૯૭૧માં અમેરિકાના જોસેફ હાફેલ અને રિચાર્ડ કીટીંગના પ્રયોગ (જે હાફેલ-કીટીંગ ના પ્રયોગ તરીકે પ્રખ્યાત છે) થી આપણી સામાન્ય જીંદગી (પ્રકાશ કરતાં અત્યંત ઓછૉ ઝડપે બનતી ઘટનાઓ) માં પણ સમય ધીમો પડે છે એ સાબિત થયું. હાફેલ અને કીટીંગ અમેરિકાથી બે પ્લેનમાં બેસી, અતિ સચોટ અણુઘડિયાળોને સાથે રાખી, પૃથ્વીની પ્રદક્ષિણા કરવા નીકળ્યા. એક પૃથ્વીના ધરિભ્રમણની દિશામાં તો બીજો એની વિરૂધ્ધ દિશામાં એ રીતે પ્રદક્ષિણા કરી જ્યારે બંને પાછા ફર્યાં ત્યારે બંનેની ઘડિયાળો સહેજ (નેનો સેકન્ડમાં) પાછળ પડી હતી. બંનેની ઘડિયાળોએ સમય ધીમો પડતો હોવાનું નોંધ્યું. આઇનસ્ટાઇનની થિયરી તો લગભગ દરેક બાબતમાં ફુલપ્રુફ રહી. છતાં એમાં જે વસ્તુ ધીમી પડે છે એ શું છે એ સ્પષ્ટ થતું નથી. સમય ધીમો પડવાનું આવતાં થિયરીમાં ટાઇમ ટ્રાવેલ શક્ય બન્યું અને ટાઇમ ટ્રાવેલ સ્ટોરીઝને પણ વેગ મળ્યો, પણ સમય પોતે શું છે એ હજી નિરૂત્તર રહી જાય છે. આજદિન સુધી આપણે સમયને સમજી શક્યા નથી. સમય સમય બલવાન હૈ, નહીં મનુષ્ય બલવાન જેવી કહેવતો બનાવી આપણે સમયને અંશત: સમજ્યાનો આનંદ લીધો છે, પરંતુ સાયન્ટીફીક પોંઇન્ટ ઓફ વ્યુ થી કે ફિલોસોફીકલ પોંઇન્ટ ઓફ વ્યુ થી આપણે સમયને કેટલો સમજી શક્યાં છીએ? લગભગ કંઇ જ નહીં.
ભૌતિકવિજ્ઞાનના ઇતિહાસમાં આઇનસ્ટાઇનની થિયરીથી પણ વધારે ક્રાંતિ જો કોઇ થિયરીએ સર્જી હોય તો એ છે ક્વોન્ટમ ફિઝીક્સ. પરમાણુ અને પરમાણ્વિક કણોનું જગત એટલે ક્વોન્ટમ ફિઝીક્સ. આપણી રોજીંદી દુનિયાનું નાનામાં નાના સ્કેલ પરનું અદભૂત, અદ્વિતિય અને લાજવાબ વર્ણન એટલે ક્વોન્ટમ ફિઝીક્સ. હવે, સમયને સૂક્ષ્મતમ સ્તર પર એટલે કે ક્વોન્ટમ લેવલે સમજવાના ભરચક પ્રયત્નો થઇ રહ્યાં છે. સૂક્ષ્મ સ્તરે સમય શું છે અને કેવી રીતે વર્તણૂક કરે છે?
આઇન્સ્ટાઇનના મતાનુસાર સમય એ ચોથું પરિમાણ છે. સૌ જાણે છે એમ આપણી આ દુનિયા ત્રિપરિમાણીય દુનિયા છે. લંબાઇ, પહોળાઇ અને ઉંચાઇ (કે ઉંડાઇ) એમ ત્રણ અવકાશી પરિમાણો (જેને ગણિતમાં કાર્ટેઝિયન યામ પદ્ધતિ તરીકે x, y અને z) અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સમય એ ત્રણ પરિમાણો સાથે જ જોડાયેલું અભિન્ન પણ અદૃશ્ય એવું ચોથું પરિમાણ છે. હવે મૂળ પ્રશ્ન એ કે સૂક્ષ્મ સ્તરે (પરમાણ્વિક સ્તરે) આ પરિમાણ કઇ રીતે કામ કરે છે? શું એ કોઇ ટુકડાઓ (સૂક્ષ્મ ખંડો) નો બનેલો અસતત પ્રવાહ છે? ક્વોન્ટમ ફિઝીક્સમાં લગભગ દરેક ભૌતિકરાશિઓ સૂક્ષ્મ સ્તરે તો અસતત (સૂક્ષ્મ ખંડોની બનેલી) હોય છે. શું સમય પણ એવો છે? સમય પુરતો ક્વોન્ટમ ફિઝીક્સનો જવાબ છે ‘ના’. સમય સૂક્ષ્મ સ્તરે પણ સતત જ છે. પ્રવાહ ભલે ધીમો પડે કે ઝડપી થાય પણ આખરે તો એ અસ્ખલિત સતત પ્રવાહ છે.
મોટાભાગના વૈજ્ઞાનિકો (અને ફિલોસોફરો પણ) એ વાતે સંમત થાય છે કે સમયની એક શરૂઆત હતી. સમયની શરૂઆત તો સ્વાભાવિક જ બિગ-બેંગ સાથે થઇ. અર્થાત બિગ-બેંગ થયો અને આપણું બ્રહ્માંડ બન્યું તે પહેલાં સમયનું કોઇ અસ્તિત્વ હતું નહીં. લગભગ ૧૩.૮ અબજ વર્ષ પહેલાં બિગ-બેંગની સાથે સમયની શરૂઆત થઇ તો પછી સહજ પ્રશ્ન થાય કે સમયનો અંત કેવી રીતે આવશે? જોકે આ પ્રશ્નના જવાબનો આધાર બ્રહ્માંડના આખરી અંજામ પર રહેલો છે. બ્રહ્માંડનો અંત કઇ રીતે આવશે એ હજી સંશોધનનો વિષય છે. પણ એટલું જરૂર, કે બ્રહ્માંડના જન્મની સાથે સમય શરૂ થયો છે તો બ્રહ્માંડના અંતની સાથે જ એ પુરો થશે. ઘણીવાર એવો પ્રશ્ન પણ ઉદ્ભવે છે કે શું બ્રહ્માંડમાં ખરેખર સમય નામની કોઇ મૂળભૂત ભૌતિક રાશી અસ્તિત્વ ધરાવે છે? કે પછી ક્યાંક સમય એ ભૌતિકવિજ્ઞાનના મૂળભૂત પરિબળોની આંતરક્રિયાથી પેદા થતી આડપેદાશ તો નથી ને!!
આ બાબતે અમુક વૈજ્ઞાનિકોની માન્યતા તો જબરદસ્ત છે અને ઉપરની વાત સાથે સુસંગત પણ છે. એમના મતાનુસાર સમય એક સાયકોલોજીકલ અસર છે. ભૌતિકવિજ્ઞાનના મૂળભૂત બળોની અસર નીચે એક પછી એક ઘટનાઓ ઘટતી જાય છે. જૂની ઘટનાઓને મગજ યાદ રાખી લે છે એટલે એ મગજમાં ‘ભૂતકાળ’ એવું ટાઇટલ લખેલા ખાનામાં સચવાય છે. જે ઘટનાઓ નથી બની એના વિશે માનવ મગજ કલ્પનાઓ કરતું રહે છે. આ કલ્પનાઓનું નામકરણ ‘ભવિષ્ય’ તરીકે થાય છે. બાકી વાસ્તવમાં સમય નામની કોઇ વસ્તુ અસ્તિત્વ જ ધરાવતી નથી. સમય એ માનવ મગજે પેદા કરેલો સાયકોલોજીકલ ભ્રમ છે. આ માન્યતાના આધારે બ્રહ્માંડનું જે મોડેલ બનાવવામાં આવ્યું એને ‘block universe’ એવું નામ આપવામાં આવ્યું. સ્પેસટાઇમ માંથી ‘ટાઇમ’ વગરના (માત્ર સ્પેસ ધરાવતા) બ્રહ્માંડને ‘block universe’ કહેવામાં આવે છે. ‘અમુક વૈજ્ઞાનિકો ‘block universe’ ની થિયરીમાં માનતા થયાં તો ઘણાબધાં વૈજ્ઞાનિકો એમાં માનતા નથી. ઘણાબધા વૈજ્ઞાનિકો હજી સમયને બ્રહ્માંડની મૂળભૂત વસ્તુ માને છે. એમના મતાનુસાર સમય નામની કોઇ ચિડિયા જરૂર છે જેનું ભૌતિક રીતે અસ્તિત્વ છે અને એ ભૌતિક રીતે વહી રહી છે.
પ્રખ્યાત વિજ્ઞાની અને હવે સદગત એવા આદરણીય સ્ટીફન હોકિંગના મતાનુસાર ત્રણ પ્રકારના સમય હોઇ શકે છે.
(૧) સાયકોલોજીકલ એરો ઓફ ટાઇમ
(૨) થર્મોડાઇનેમિક એરો ઓફ ટાઇમ
(૩) કોસ્મોલોજીકલ એરો ઓફ ટાઇમ
આમાંનો પ્રથમ વિશે તો આપણે ઉપર જોયું. ત્રીજું છે એ બ્રહ્માંડના જન્મ અને બિગ-બેંગ સાથે જોડાયેલાં ફિઝીકલ ટાઇમની વાત છે, જે આગામી અંકમાં જોઇશું.
પરંતુ આ લિસ્ટમાં બીજા ક્રમે જે છે એ અત્યંત રસપ્રદ છે. બીજા ક્રમવાળી વાત એ થર્મોડાઇનેમિક્સની આડપેદાશ તરીકે પેદા થાય છે. સમયના વિચારનું મૂળ ઉદગમ થર્મોડાઇનેમિક્સના બીજા નિયમ પરથી પણ મળી શકે એમ છે. ઓસ્ટ્રીયન ભૌતિકવિજ્ઞાની લુડવિગ બોલ્ટઝમાન (૧૮૭૬-૧૯૦૬) દ્વારા આપવામાં આવેલ એન્ટ્રોપીની વ્યાખ્યા અને એન્ટ્રોપીના સ્વભાવ સાથે સમયનો સ્વભાવ બરાબર મેળ ખાય છે. તો શું આ એન્ટ્રોપી ની વર્તણૂક સમયને પેદા કરે છે? શું છે આ એન્ટ્રોપી?
વધુ બીજા ભાગમાં ...
