“સમય” શું છે? (ભાગ-૨)
Block Universe જેવા ખ્યાલો વડે ‘સમય’ એક સાયકોલોજીકલ ભ્રમ હોવાનો દિશાનિર્દેશ તો મળ્યો પણ સમય વાસ્તવિક નથી એ સ્વીકારવા ઘણા સંશોધકોનું મન માનતું ન હતું. સમયની વાત કરતા હોઇએ એટલે “એન્ટ્રોપી” ની વાત એની સાથે જોડાયેલી હોવાની જ.. એન્ટ્રોપી એટલે અવ્યવસ્થા, disorder. થર્મોડાઇનેમિક્સ એટલે કે ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો બીજો નિયમ એમ કહે છે કે બ્રહ્માંડની એન્ટ્રોપી હંમેશા વધે છે. સમય સાથે એન્ટ્રોપી એટલે કે અવ્યવસ્થાએ વધવું જ રહ્યું. અવ્યવસ્થા પાછી વ્યવસ્થિત થઇને ગોઠવાઇ જાય એ શક્ય નથી. થર્મોડાઇનેમિક્સનો આ બીજો નિયમ આપણને ભૂતકાળમાં ટાઇમ ટ્રાવેલ કરતાં અને ભૂતકાળમાં દખલઅંદાજી કરતા અટકાવે છે.
સ્થૂળ જગતમાં આપણે સમયની દિશાનો (ભૂતકાળથી વર્તમાન અને વર્તમાનથી ભવિષ્ય તરફનો) જે અનુભવ કરીએ છીએ એ હંમેશા વાસ્તવિક જ હોય છે પણ એ અનુભવ ખરેખર તો એન્ટ્રોપી સાથે સંકળાયેલો છે. આપણને ખબર છે કે સમય ભૂતકાળથી વર્તમાનકાળ તરફ જ વહે છે. એનાથી ઉંધુ એટલે કે વર્તમાનકાળથી ભૂતકાળમાં જવું (પ્રેક્ટીકલી) શક્ય નથી બનતું કારણ કે ભૂતકાળ કરતા વર્તમાનમાં એન્ટ્રોપી વધી ગઇ હોય છે અને સમય સાથે સતત એન્ટ્રોપી વધતી જ જાય છે. એની દિશા ઉલટાવી શકાતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે તમે સવાર સવારમાં છાપુ વાંચતા વાંચતા ચા ની ચુસકીઓ લઇ રહ્યાં હો અને અચાનક ચા નો કપ હાથમાંથી છટકી જાય છે અને તુટીને એના ટુકડાઓ વેરવિખેર થઇ જાય છે. ચા નો કપ વ્યવસ્થિત ઘાટમાં હતો. એમાં ચા હતી એ પણ સુવ્યવસ્થિત રીતે કપમાં ભરાયેલી હતી. પણ એકવાર એ છટકીને તુટી ગયો એટલે એ અવ્યવસ્થા તરફ, disorder કે randomness તરફ જતો રહ્યો. અસ્તવ્યસ્ત રીતે ચારેતરફ વિખેરાયેલા ટુકડાઓ અને ઢળી ગયેલી ચા ફરી પાછી પહેલાં જેવા જ અતિ સુવ્યવસ્થિત ઘાટમાં ભેગા મળી જાય એ શક્ય નથી. ઉદાહરણ પુરતું એ બધા ટુકડાઓમાં ચુંબકીય બળ હોવાનું ધારી લઇએ અને તુટ્યાં પછી એ બધા સ્વયંભૂ રીતે પાછા જોડાઇ શકે છે એવું માની લઇએ તો પણ એક્ઝેટ પહેલાં જેવા જ સુવ્યવસ્થિત ઘાટ સાથે એ ટુકડાઓનું જોડાવું અશક્ય છે. એ ટુકડાઓ પાછા જોડાશે તો પણ એમના અસ્તવ્યસ્ત રીતે જોડાવાના અસંખ્ય કોમ્બીનેશન પૈકીના કોઇ એક મુજબ એ અસ્તવ્યસ્ત રીતે જ જોડાશે. શરૂઆતની સુવ્યવસ્થિત અવસ્થા પાછી આવવી શક્ય નથી. મતલબ, બ્રહ્માંડમાં બનતી દરેક ઘટનામાં એન્ટ્રોપી હંમેશા વધે છે. એન્ટ્રોપી ક્યારેય ઘટતી નથી. માટે કોઇપણ પરિસ્થિતી ક્યારેય પહેલા જેવી થતી નથી. મૃત્યુ પામેલા ક્યારેય પાછા આવતાં નથી. જે ગયું એ કાયમ માટે ગયું. ૧૯મી સદીમાં ઓસ્ટ્રીયન ભૌતિકવિજ્ઞાની લુડવિગ બોલ્ટઝમાને આ નિયમ પર બારીકાઇથી સંશોધનો કર્યાં. એમણે જોયું કે આ નિયમ મુજબ ઘટનાઓ એક દિશામાંથી બીજી દિશામાં જાય છે પણ શા માટે બીજી દિશામાંથી પહેલી દિશામાં આવતી નથી? એ પ્રશ્નનો જવબ મળતો નથી. એમણે જ સૌપ્રથમવાર એન્ટ્રોપીની દિશા એજ સમયની દિશા હોવાનું જણાવ્યું. (આઇનસ્ટાઇનની થિયરી અને એન્ટ્રોપીની વ્યાખ્યા બંનેને એકસાથે જોતાં વિરોધાભાસ ઉત્પન્ન થતો હોવાનું પ્રથમ નજરે લાગે છે. પરંતુ ખરેખરમાં એવું નથી. આઇનસ્ટાઇનની થિયરી પણ સમયને એજ રીતે જુએ છે જે રીતે થર્મોડાઇનેમિક્સ એન્ટ્રોપીને જુએ છે.)
આજની એન્ટ્રોપી કરતાં આવતીકાલની એન્ટ્રોપી હંમેશા વધારે જ હશે, પરંતુ શા માટે? લગભગ બધાં જ પ્રકારના ગતિશાસ્ત્રમાં સમય આધારિત સિસ્ટમ સંતુલન (કે સંમિતિ) ધરાવે છે. લગભગ બધી સિસ્ટમમાં કોઇ એક અવલોકન બિંદુથી આગળ અને પાછળની દિશામાં સમીકરણો સમય સાથે સંતુલનમાં હોય છે. તમે શૂન્યથી આગળ + t તરફ જાઓ કે પાછળ – t તરફ જાઓ, સમીકરણોનું મૂલ્ય એકસરખું જળવાઇ રહે છે. આ ખ્યાલ સાથે એન્ટ્રોપી સેટ થતી નથી. જો એવું હોત તો આજથી શરૂ કરીને આગળ (આવતીકાલમાં) જાઓ તોય એન્ટ્રોપી વધે અને પાછળ (ગઇકાલમાં) જાઓ તોય એન્ટ્રોપી વધે. પરંતુ ખરેખરમાં તો આગળ જાઓ (+ t) તો જ એન્ટ્રોપી વધે છે અને પાછળ (- t) જાઓ તો એન્ટ્રોપી ઘટે છે. પહેલાં આખું ઇંડુ આવે છે અને પછી જ એને તોડીને મરઘી બહાર આવે છે. એ ક્રમ ક્યારેય ઉલટાતો નથી. આ આખાય વિરોધાભાસ જેવા સંજોગોને કોલંબીયા યુનિવર્સિટિના વિજ્ઞાનના ફિલોસોફર ડેવીડ આલ્બર્ટ “પાસ્ટ હાઇપોથિસિસ” એવું રૂપાળું નામ આપે છે. બિગ-બેંગ વડે બ્રહ્માંડની શરૂઆત થઇ ત્યારે અત્યંત નીચી એન્ટ્રોપી અવસ્થા હતી. ત્યારની આ નીચી એન્ટ્રોપી અત્યાર સુધીની સૌથી લઘુત્તમ એન્ટ્રોપી હતી. હવે આ અવસ્થામાંથી બહાર આવવાનો એક જ રસ્તો હતો. એન્ટ્રોપી હવે ઘટી શકે એમ હતી નહીં. એટલે એણે વધવું જ રહ્યું. બસ એ રીતે એન્ટ્રોપી સતત વધતી ચાલી. હજી સુધી એવું કોઇ સંતુલન બિંદુ આવ્યું નથી કે જ્યાં પહોંચીને એન્ટ્રોપી અટકે. ઘડી-બે ઘડી શ્વાસ લે અને કદાચ પાછી ફરવાનું એટલે કે ઘટવાનું શરૂ કરી દે. એટલે અત્યારે હાલ તો એન્ટ્રોપી સતત વધી રહી છે. કોસ્લોવસ્કી, જુલીયન બાર્બર અને ફ્લાવીઓ મેરકાટીના એક પ્રખ્યાત રિસર્ચ પેપરમાં એમણે ૧૦૦૦ બિંદુવત કણોના એક મોડેલ પર કરેલા પ્રયોગની વાત કરી છે. એમાં ગણીને ૧૦૦૦ સૂક્ષ્મ કણ મુકવામાં આવ્યાં હતાં, જેમાં માત્ર ન્યુટનના નિયમો મુજબના જ બળ લાગે અને એ બળની અસર નીચે પેલા કણોનું અવલોકન કરવાનું હતું. મોડેલ સ્વયંભૂ રીતે ચાલતું હતું. એમાં કણો શરૂઆતમાં તો અસ્તવ્યસ્ત ગતિ કરતાં હતાં. એન્ટ્રોપીના નિયમ મુજબ કણોની અસ્તવ્યસ્તતા સતત વધતી પણ હતી. પરંતુ અમુક સમય પછી ધીરે ધીરે એક મૂળભૂત બળ હરકતમાં આવ્યું જેણે અસ્તવ્યસ્તતાને થોડું થોડું સુવ્યવસ્થિતતામાં ફેરવવાનું શરૂં કર્યું. એ હતું ગુરૂત્વાકર્ષણબળ. કણો નાના હતાં અને એમનું ગુરૂત્વાકર્ષણ એકદમ ઓછું હતું, છતાં એક લાંબા સમયે ધીરે ધીરે એની અસરો સ્પષ્ટ દેખાતી હતી. અમુક સમય પછી એક એવી ક્ષણ આવતી કે જ્યારે અસ્તવ્યસ્ત ગતિ કરતા કણો શક્ય એટલા નજીક આવી શક્ય એટલા જડ બની મોડેલની ઘનતા વધારી દેતાં. આવા સમયે એની અસ્તવ્યસ્તતા (કે જટીલતા) લઘુતમ બની જતી. આ આવી ગયું આ સિસ્ટમનું ક્ષણ-બે ક્ષણનું સંતુલન બિંદુ (equilibrium point). હવે આ ક્ષણથી કે આ બિંદુથી તમે સમયમાં પાછળ જાવ કે આગળ જાવ, એન્ટ્રોપી વધશે. મતલબ કે એન્ટ્રોપી સતત વધે જ છે એવું કહેવું કદાચ અધુરૂં ગણાશે. બિગ-બેંગ વખતથી એન્ટ્રોપી સતત વધી રહી છે અને કોઇ એક સંતુલન બિંદુ સુધી જ એ વધશે. પછી ઘટીને લઘુતમ બનશે. આ લઘુતમ બિંદુથી ફરીથી પાછી એ વધવાની શરૂઆત થશે. તો એનો મતલબ એમ થયો કે સમય પણ એ સંતુલન બિંદુ સુધી ચાલશે અને પછી અટકી જશે. તો શું એ બિંદુથી આગળ એ રિવર્સ દિશામાં પાછો દોડશે?? શું ખબર, કદાચ એ જ કોઇ નવા બ્રહ્માંડની શરૂઆત હોય!! આ રિસર્ચ પેપરમાં આ બધા નખરાઓ પાછળ બ્રહ્માંડના મૂળભૂત પરિબળ એવાં ન્યુટનછાપ ગુરૂત્વાકર્ષણ બળને જવાબદાર માનવામાં આવ્યું છે. જો આ રિસર્ચ પર વિશ્વાસ કરીએ તો આપણે ‘સમય’ નામની જે બ્રહ્માંડીય માયાને સમજવા પ્રયત્ન કરીએ છીએ એ કદાચ ગુરૂત્વાકર્ષણમાંથી પેદા થતી એક આડપેદાશ હોઇ શકે છે. ગુરૂત્વાકર્ષણના કારણે ભવિષ્યમાં કોઇ સંતુલન બિંદુ પર સમય શૂન્ય થઇ જાય અને ફરીથી નવેસરથી કેલેન્ડર અને ઘડિયાળની શરૂઆત થાય એ બનવાજોગ ખરૂં..
આવા માથાદુખણ ભારેખમ વિચારોની વચ્ચે જ્યોર્જ એલીસ જેવા વિજ્ઞાનીઓ પાછા “block universe” ને એક સ્ટેપ આગળ લઇ જઇને “evolving block universe” નામનો ખ્યાલ આપે છે. જ્યોર્જ એલીસના મતે ભૌતિક સમય વગરનું (માત્ર સ્પેસ ધરાવતુ) block universe હંમેશ માટે as it is રહેતું નથી. એમાં બનતી ઘટનાઓ મુજબ સ્પેસનું કદ ઉત્ક્રાંતિ પામતું રહે છે. કદ સતત વધતું રહે છે. માનો કે સતત વિસ્તરતાં જતાં પરપોટા (બ્રહ્માંડ) ની સપાટી પર આપણે બેઠા છીએ, તો જેમ જેમ આ પરપોટો (બ્રહ્માંડ) વિસ્તરતો જાય છે એમ એમ ભવિષ્યની અનિશ્ચિતતાઓ ભૂતકાળની નિશ્ચિતતાઓમાં ફેરવાતી જાય છે અને આપણે નવા અનિશ્ચિત ભવિષ્ય તરફ આગળ વધવા લાગીએ છીએ. સમયની દિશાને જોઇને એ સમજી શકાય છે કે બ્રહ્માંડનો જે ભાગ નિશ્ચિત છે, ચોક્ક્સ છે એ ભૂતકાળ છે. જ્યારે જે ભાગ સતત બદલાઇ રહ્યો છે અને હજી નિશ્ચિત બન્યો નથી એ અનિશ્ચિત ભાગ ભવિષ્ય છે.
ગણ સિધ્ધાંત (set theory) નો ઉપયોગ કરીને રાફેલ સોર્ફીન નામના વૈજ્ઞાનિક અત્યંત ઓફબીટ ખ્યાલ આપે છે. એમના માનવા પ્રમાણે ક્વોન્ટમ સ્કેલ પર સ્પેસટાઇમ પોતે અસતત છે. ભલે એ સ્થૂળ જગતમાં સતત હોવાનું લાગે પણ ક્વોન્ટમ ફિઝીક્સનાં પ્લાન્ક સ્કેલ (10^-35) પર રાફેલ સોર્ફીનના મતે અનેક “atoms” આવેલા છે. આ atoms એટલે સાદા અણુઓની વાત નથી. સોર્ફિનની થિયરી મુજબના ક્વોન્ટમ સ્પેસટાઇમના અલગજ પ્રકારના atoms છે. આ ઘટકો અંશત: વ્યવસ્થિત ગણ (partially ordered set) બનાવે છે. આવા અંદાજિત 10^240 જેટલા રાફેલ સોર્ફીન બ્રાન્ડ atoms બ્રહ્માંડમાં આવેલા છે. આ કણો એમનો ક્રમ બદલતા રહે છે, જેનાથી ઘટનાઓની ગતિ શક્ય બને છે. મઝા તો ત્યારે આવે છે જ્યારે અમુક સમય પછી નવા atoms બને છે. જૂના atoms પર નવા atomsનું એક નવું સ્તર ચડી જાય છે અને ઘટનાઓની ગતિ કોઇ એક ચોક્ક્સ દિશામાં (ભૂતથી ભવિષ્ય તરફ) બદલાય છે. એનેજ આપણે સમયની દિશા ગણીએ છીએ. સોર્ફીન આવા સમયને ‘વૃધ્ધી પામતો સમય’ કહે છે. block universe એક સ્થિર ચિત્ર છે. જ્યારે આ રીતે થતી ઉત્ક્રાંતિ એ સ્થિરતાને ગતિ બક્ષે છે. (જે evolving block universe ના ખ્યાલ સાથે સેટ થાય છે). block universeની સ્થિરતા એક લેવલ પરથી બીજા લેવલ પર સ્થાનાંતર કરે છે.
મગજ બહેર મારી ગયાનું લાગતું હોય તો એન્ટ્રોપીના જટીલ ખ્યાલોને બ્રહ્માંડ બનાવનારના ભેજા પુરતા સિમિત રાખીને આપણે બહાર આવી જઇએ. સ્ટીફન હોકિંગના પેલાં ત્રણ એરો ઓફ ટાઇમને પાછા યાદ કરી લઇએ.
(૧) સાયકોલોજીકલ એરો ઓફ ટાઇમ
(૨) થર્મોડાઇનેમિક એરો ઓફ ટાઇમ
(૩) કોસ્મોલોજીકલ એરો ઓફ ટાઇમ
હવે, આપણી ચર્ચામાં કોસ્મોલોજીકલ એરો ઓફ ટાઇમ બચ્યો છે. એ ત્રીજા ભાગમાં જોઇશું..
