به نظر می رسد زمان بارزترین ویژگی واقعیت است: از گذشته به آینده جریان می یابد و ریتم و جهت همه فرآیندها را تعیین می کند. با این حال، در فیزیک بنیادی هنوز هیچ پاسخ واحدی برای این سوال وجود ندارد که زمان چیست و چرا یک “پیکان” دارد. مفهوم جدیدی که توسط تعدادی از نظریه پردازان ایجاد شده است، پیشنهاد می کند که زمان را نه به عنوان یک کمیت اساسی، بلکه به عنوان یک نتیجه از انباشت اطلاعات در جهان در نظر بگیریم. دروازه گفتگو این را گزارش می دهد.
مشکل زمان در تقاطع نظریه های کلیدی فیزیک مدرن به وجود می آید. در نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین، زمان جهانی نیست: در یک میدان گرانشی سرعت آن کاهش می یابد و به حرکت ناظر بستگی دارد. در مقابل، در مکانیک کوانتومی، زمان به هیچ وجه توضیح داده نمی شود – آن را به سادگی به عنوان یک پارامتر خارجی ارائه می دهند. هنگام تلاش برای ترکیب این رویکردها در نظریه گرانش کوانتومی، زمان اغلب از معادلات “ناپدید” می شود و جهان یخ زده به نظر می رسد.
به طور سنتی، جهت زمان با رشد آنتروپی – معیاری از بی نظمی – مرتبط است. با این حال، این رویکرد توضیح نمی دهد که چرا خود جهان در یک حالت بسیار منظم و با آنتروپی پایین شروع شد. علاوه بر این، معادلات اساسی فیزیک در طول زمان متقارن هستند و بین گذشته و آینده تمایز قائل نمی شوند.
دیدگاه دیگر مبتنی بر ایده های نظریه اطلاعات است که توسط کلود شانون در اواسط قرن بیستم ابداع شد. در طول چند دهه گذشته، فیزیکدانان به این نتیجه رسیده اند که اطلاعات یک انتزاع نیست، بلکه یک کمیت فیزیکی است که نزدیک به انرژی، آنتروپی و حتی گرانش است. این مشکل به ویژه در مطالعه سیاهچاله ها حاد می شود، جایی که از دست دادن اطلاعات با قوانین مکانیک کوانتومی در تضاد است.
در رویکرد جدید، فضا-زمان رسانهای در نظر گرفته میشود که قادر به «ضبط» اطلاعات در مورد هر تعامل مداوم است. هر برخورد ذرات، تشعشع یا فروپاشی، ردی از اطلاعات غیرقابل برگشت به جا می گذارد. این سوابق را نمی توان به طور کامل پاک کرد یا “بازگردید” زیرا اطلاعات در سراسر محیط پراکنده است.
به عقیده نویسندگان این مفهوم، این برگشت ناپذیری است که جهت زمان را شکل می دهد. حالات اولیه کیهان حاوی آثار کمتری از اطلاعات است، حالات بعدی حاوی آثار بیشتری از اطلاعات است. تفاوت گذشته با آینده این است که اطلاعات بیشتری در مورد آن ثبت شده است. بنابراین زمان نه به عنوان یک پایه اساسی بلکه در نتیجه انباشت مداوم خاطرات رویدادها پدید می آید.
جالب اینجاست که همین ایده ممکن است پیامدهایی برای کیهان شناسی داشته باشد. “حافظه” انباشته شده از اطلاعات در مورد فضا-زمان می تواند بر شکل آن و حرکت کهکشان ها تأثیر بگذارد و اثراتی را شبیه سازی کند که اکنون تصور می شود به دلیل ماده تاریک باشد. آزمایش این فرضیه ها مستلزم مشاهدات و آزمایش های جدید، از اخترفیزیک تا محاسبات کوانتومی است.
اگر این رویکرد تأیید شود، درک زمان را تغییر میدهد: جهان نه تنها در زمان وجود دارد، بلکه پیوسته آن را ایجاد میکند و تاریخ خود را ثبت میکند.