فضا-زمان در حقیقت وجود ندارد؛ بلکه چارچوبی برای درک واقعیت است
فضا-زمان چارچوبی ریاضی برای ثبت و تحلیل رویدادهاست و نباید آن را با واقعیت موجود اشتباه گرفت.
تحریریه حرف مرد: فضا-زمان یکی از بنیادی‌ترین مفاهیم در فیزیک مدرن است و به‌طور گسترده برای توضیح چگونگی وقوع رویدادها استفاده می‌شود. با این حال، این مفهوم نباید به‌عنوان چیزی واقعی و موجود در نظر گرفته شود. فضا-زمان، همانند مدل قدیمی دایره البروج، چارچوبی ابزاری و مفید برای توضیح جهان است، اما خود واقعیت را بازتاب نمی‌دهد.
این مقاله به بررسی دیدگاه‌های فیزیک، فلسفه و علم درباره فضا-زمان می‌پردازد و توضیح می‌دهد چرا بهتر است فضا-زمان را به‌عنوان یک مدل ریاضی، نه یک موجودیت واقعی، در نظر بگیریم.
رویدادها مکان نیستند
اغلب مردم رویدادهای گذشته یا آینده را به‌عنوان چیزی که “وجود دارد” تصور می‌کنند، مانند از دست دادن دندان یا دریافت خبر خوش. فیلم‌ها و داستان‌های علمی-تخیلی نیز این تصور را تقویت می‌کنند؛ به‌عنوان مثال، سفر در زمان نشان می‌دهد که می‌توان رویدادهای گذشته را “دید” و آن‌ها را تغییر داد، گویی مکان‌هایی قابل بازدید هستند.
فلسفه نیز به این شکل با زمان برخورد می‌کند:
ابدی‌گرایی (Eternalism): همه رویدادها در تمام زمان‌ها وجود دارند.
دیدگاه بلوک رو به رشد (Growing block view): گذشته و حال وجود دارند، اما آینده هنوز نیامده است.
حال‌گرایی (Presentism): تنها حال وجود دارد؛ گذشته دیگر وجود ندارد و آینده زمانی که رخ دهد، وجود خواهد داشت.
در نسبیت عام، فضا-زمان به‌عنوان یک پیوستار چهار بعدی ارائه می‌شود که خمیده و انعطاف‌پذیر است. با این حال، این پیوستار نباید به‌عنوان چیزی واقعی تصور شود، بلکه مدلی ریاضی برای نمایش روابط بین رویدادهاست.
همچنین بخوانید: راز کمربند سیارکی؛ سرنوشت سیاره‌ای که هرگز متولد نشد
کلیت و تعریف فیزیکی فضا-زمان
در فیزیک، فضا-زمان مجموعه‌ای پیوسته از تمام رویدادهایی است که در طول مکان و زمان رخ می‌دهند. هر رویداد، یک رخداد آنی در یک مکان و زمان مشخص است. یک لحظه زمانی (instant) مجموعه‌ای سه‌بعدی از رویدادهای فضایی جدا از هم است که “همزمان” رخ می‌دهند.
فضا-زمان، کل رویدادهای اتفاق افتاده را شامل می‌شود و به‌عنوان قوی‌ترین ابزار برای ثبت و دسته‌بندی رویدادها در جهان عمل می‌کند. این ثبت و دسته‌بندی برای علم ضروری است، اما باید دقت کرد که واژگان و مفاهیم به درستی به کار روند.
موقعیت‌ها در طول زمان
برای مثال، موقعیت یک خودرو که با سرعت ثابت حرکت می‌کند، می‌تواند با یک نمودار فضا-زمان ساده نمایش داده شود: محور افقی برای مکان و محور عمودی برای زمان. نقاط هر لحظه متصل می‌شوند و مسیر جهان (worldline) خودرو را شکل می‌دهند.
در واقعیت، حرکت پیچیده‌تر است: زمین می‌چرخد، زمین به دور خورشید می‌گردد، خورشید در کهکشان حرکت می‌کند و کهکشان در جهان محلی جابه‌جا می‌شود. برای ثبت موقعیت خودرو در هر لحظه، نیاز به فضا-زمان چهار بعدی داریم.
اشیاء وجود دارند، ولی رویدادها اتفاق می‌افتند
اشیاء مانند افراد، ساختمان‌ها و سیارات وجود دارند و می‌توانند به‌طور مداوم در مکان خاصی حضور داشته باشند. اما رویدادها وجود ندارند؛ آن‌ها اتفاق می‌افتند. این تفاوت مفهومی، بسیاری از ابهامات فلسفی و پارادوکس‌های سفر در زمان را روشن می‌کند.
اگر رویدادها موجودات مستقلی بودند، می‌توانستیم به گذشته برویم و آن‌ها را مشاهده کنیم.
تفاوت بین رخداد و وجود نشان می‌دهد که زمان و ترتیب رویدادها ویژگی‌های جهان موجود هستند، نه ویژگی‌های چیزهای موجود.
فضا-زمان به‌عنوان مدل ریاضی
نسبیت عام نظریه‌ای ریاضی است که فضا-زمان چهار بعدی را توصیف می‌کند، نه اینکه آن را به‌عنوان یک موجود واقعی ارائه دهد. فضا-زمان نشان می‌دهد چگونه رویدادها ترتیب می‌یابند، چگونه فاصله‌ها و طول‌ها اندازه‌گیری می‌شوند و چگونه روابط مکانی و زمانی بین رویدادها برقرار می‌شوند.
با درک اینکه رویدادها اتفاق می‌افتند و وجود ندارند، می‌توانیم شفافیت مفهومی را بازگردانیم بدون اینکه پیش‌بینی‌های علمی دچار مشکل شوند.
نتیجه‌گیری
فضا-زمان یک ابزار قدرتمند برای توصیف جهان است، اما نباید با واقعیت اشتباه گرفته شود. رویدادها وجود ندارند، بلکه رخ می‌دهند و فضا-زمان به ما اجازه می‌دهد تا این رخدادها را به شکل منظم و قابل تحلیل ثبت کنیم. این درک، نه تنها پارادوکس‌های فلسفی را کاهش می‌دهد، بلکه باعث می‌شود تا مفاهیم فیزیکی با دقت بیشتری مورد استفاده قرار گیرند.
منبع: The Conversation
